[發明專利]一種氣液兩相流截面含氣率測量裝置及測量方法

有效

• 申請號: 201710520426.3
• 申請日: 2017-06-30
• 公開（公告）號: CN107271499B
• 公開（公告）日: 2019-10-01
• 發明（設計）人: 吳川;丁華鋒;韓磊;張心心;姚翔宇
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: G01N27/22
• 分類號: G01N27/22
• 代理公司: 武漢華旭知識產權事務所 42214
• 代理人: 劉榮;周宗貴

本發明涉及一種氣液兩相流截面含氣率測量裝置及測量方法，測量裝置包括沿氣液兩相流的流通方向順序連通的入口閥、下管段、探測管段、中管段、出口閥、上管段和處理終端管段；測量方法包括如下步驟：將氣液兩相流持續通入管道，同時關閉管道兩端的閥門，使得管道內部形成密封空間，流體分層，獲取當前狀態下管道上極板電容的電容值，根據測定的電容值與液面高度對應關系獲取當前液面高度，根據液面高度和密封空間體積計算氣體體積，進一步計算氣液兩相流的截面含氣率；本發明采用高精度的極板電容測量液面高度，利用液面高度來計算氣體體積及液體體積，可實現自動讀取、顯示數據，通過簡單數據處理后即可得到待測氣液兩相流的截面含氣率。

技術領域

本發明涉及一種氣液兩相流截面含氣率測量裝置和測量方法，可對氣液兩相流中的截面含氣率進行測量，屬于兩相流測量技術領域，可應用于地質勘測、海洋地層勘測等領域。

背景技術

多相流的相關技術及理論廣泛應用于人類的生產生活中，涉及到能源、動力、石油、化工、國防科技、農業和航空航天等多種工業部門，對國民經濟的發展起到了非常重要的促進和推動作用。尤其是對于海洋油氣及地質勘測的煤層氣等多相流而言，多相流中的截面含氣率是預測油氣產量、計算油氣參數及制定開采方案等的重要參數之一，因此對截面含氣率的測量研究至關重要。

傳統的截面含氣率測量方法主要包括快關閥門法、射線衰減法、電導探針法、層析成像法、電阻成像法等，其中射線衰減法所需設備較為復雜，成本較為昂貴，不利于遷移及大規模推廣；而電導探針法由于受溫度等環境因素影響，誤差較大；而層析成像法及電阻成像法則對設備及算法均有較高要求，因此更加復雜且成本較高，不利于遷移及大規模推廣；而快關閥門法最為經典且簡單實用，但該方法采用人工肉眼讀取讀取讀書，誤差較大，因此，研發一種操作簡單、成本低、精度高的截面含氣率測量裝置和測量方法成為業界亟待解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，而提供一種利用電容原理高精度自動讀取數據，并通過簡單數據處理后即可得到截面含氣率的測量裝置和測量方法。

實現本發明目的所采用的技術方案為，一種氣液兩相流截面含氣率測量裝置，至少包括供氣液兩相流流通的管單元以及安裝在管單元上的閥門，所述管單元包括下管段、探測管段、中管段、上管段和處理終端管段，閥門設置兩個，分別為入口閥和出口閥，入口閥、下管段、探測管段、中管段、出口閥、上管段和處理終端管段從下至上順序連通；

所述探測管段包括艙體，一個以上極板電容，以及與極板電容電極數量相同的保護罩，極板電容包括兩個電極，其中一個電極接電源正極、另一個電極接電源負極，所述艙體外側壁上沿其周向對稱加工有安裝平臺，安裝平臺中心開設凹槽，電極固定于凹槽中并且通過保護罩封裝于艙體艙壁中，保護罩通過螺釘安裝于安裝平臺上；

所述處理終端管段包括殼體、底座、液晶屏、1個以上按鈕、面板、絕緣支柱、電路板和外罩，所述殼體外側壁上加工有上平臺和下平臺，底座通過螺釘安裝于上平臺上，底座上開設有與液晶屏和按鈕數量相同的凹槽，液晶屏以及各按鈕分別放置于底座上對應的凹槽內，面板上加工有與液晶屏和按鈕數量相同且形狀相匹配的鏤空孔，面板置于底座上表面，封裝液晶屏和各按鈕；所述電路板通過絕緣支柱支撐、安裝于下平臺上，外罩置于殼體上、通過螺釘固定，封裝電路板，極板電容、液晶屏和按鈕的信號線均接入電路板。

所述按鈕以及液晶屏的下端均外擴構成凸臺，面板鏤空孔的尺寸小于對應凸臺的尺寸。

所述入口閥和出口閥均為電控閥，電控閥接入電路板。

所述電極粘貼于艙體的凹槽內。

本發明還對應提供了基于上述裝置的測量方法，包括如下步驟：

(1)關閉入口閥和出口閥，在管道內形成密封空間，測定密封空間的體積，以及極板電容的電容值與密封空間內液面高度的對應關系；