[發明專利]一種定容管活塞式天然氣濕氣流量計的測量方法

有效

• 申請號: 201410045083.6
• 申請日: 2014-02-07
• 公開（公告）號: CN103822677B
• 公開（公告）日: 2017-01-04
• 發明（設計）人: 張向文;李東暉;許德禹;吳應湘;李開興
• 申請（專利權）人: 中國科學院力學研究所
• 主分類號: G01F11/36
• 分類號: G01F11/36
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙)11390
• 代理人: 胡劍輝

技術領域

本發明屬于原油油井采油生產伴生氣和天然氣井采出天然氣濕氣流量計量技術領域，本發明涉及一種定容管活塞式天然氣濕氣流量計及測量方法。

背景技術

在油氣田開采過程中大多數情況下。天然氣的產出總是伴隨著液態烴、游離水和飽和水蒸氣的產出。因此，天然氣在從單井開采到多井集輸、凈化處理、增壓輸送的過程中均會涉及濕氣計量。由于單井產量計量與開采方的經濟利益密切相關，而且單井的計量數據也是油氣田管理方了解氣井生產能力、生產狀況的重要數據。因此.提高濕氣計量的準確性和可靠性也越來越受到世界上各大石油公司的重視。自20世紀90年代初以來，國際氣體流量實驗室和國際大石油公司都陸續開展了濕氣計量技術方面的相關研究。濕氣計量技術已經歷了20多年的發展，歐美等發達國家，尤其是美國和挪威在濕氣流量計的準確度、穩定性和通用性方面的研究已取得了一些成績，在流量計的選型、測試、校準、使用和維護以及各種工況的適用性方面已獲得了大量的經驗。我國大慶油田在20世紀末也曾開展過濕氣計量技術研究，一些科研院校和流量計生產廠家也小規模地開展了這方面的研究。

通常來說，經過脫水、凈化和輕烴回收工藝，提取出液化氣和輕質油后的天然氣稱之為干氣。未經處理的油氣田采出的天然氣多含有少量凝析水或油、飽和水蒸氣及輕烴類，含液滴組分，稱之為濕氣。濕氣屬于多相流的范疇。相對單相流而言，濕氣計量技術更為復雜和困難，其主要原因如下：

1.管道內濕氣流態因管道內的氣體壓力、流速、液體含量以及管道安裝位置(水平、傾斜或垂直)不同而不同，流態較為復雜。

2.濕氣計量現場工況變化相對較大，如果流量計選型不合理，易造成所用流量計不適用于計量現場的工況條件，甚至造成流量計損壞。

3.濕氣計量用流量計大多采用了離線檢定的方式，但一般的檢定或校準實驗室的檢定介質和工況條件與實際介質和工況條件有非常明顯的差異，使得流量計現場的計量性能難以保證。

近年來.雖然一些流量計生產廠商也研發出一些類型的濕氣流量計(或多相流量計)。但目前國內外的濕氣計量主要還是采用傳統的單向流流量技術，由于管道內液相的存在.管道內的流態嚴重地影響了流量計的計量性能，據最新試驗研究，其計量誤差最大可達15％。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能克服天然氣中所含少量液滴的霧狀流體對天然氣濕氣流量計量影響的定容管活塞式天然氣濕氣流量計。

為了解決上述問題，本發明提供一種定容管活塞式天然氣濕氣流量計，包括定容積的圓柱計量管，內置可上下移動的活塞；所述計量管的兩頭各接兩個電動閥控制進排氣換向，可以控制所述計量管分別實現下進氣、上排氣計量以及上進氣、下排氣計量；所述計量管上還安裝有溫度和壓力變送器，實現天然氣濕氣的體積流量計量。

進一步，所述活塞和管壁間是滑動緊配合，活塞兩側的氣體密封。

進一步，換向由可編程控制器控制4個電動閥的開閉順序來控制流動方向，分別實現天然氣濕氣的下進氣、上排氣行程和上進氣、下排氣行程；如此往復循環運動，配合對活塞運動上下止點間的行程計時，即可實現天然氣濕氣的體積流量的計量。

本發明還提供一種活塞式天然氣濕氣流量計的測量方法，包括如下步驟：

測量柱塞筒容積V、柱塞筒壓力P₁、柱塞筒溫度T₁、活塞上下止點間的運動時間t；

在高溫、低壓，即小于2.5Mpa的工況下按下述公式計算氣體流量:

FA=P1V(TS+273.15)PS(T1+273.15)t;]]>

在壓力較大時，即大于2.5Mpa的工況下按下述公式計算氣體流量: