[发明专利]多相文氏管流量测量方法

说明书

本发明的背景

本发明涉及多相文氏管流测量方法。更具体来说，本发明涉及用于测量多相流体中的流体流动特性的方法，该流体包含通过倾斜计-文氏管流量计的液相和气相。

文氏管流量计广泛用于测量流线中的流体速率。UK专利申请GB2261519及国际专利申请PCT/GB93/00885公开了文氏管流量计，用于监视石油生产井中包含产品流的水和油的流体速率。

欧洲专利申请0648458公开了使用一对轴向分开的文氏管流量计，测量包含碳氢化合物、气体和水的油井溢流的流体速率。

在这个和其它已知的装置中，流体混合物密度是通过测量在没有明显流阻的油井的垂直或倾斜着的倾斜计部分中的压差而测量的，而文氏流量计放置在相邻部分。由于文氏管流量计中的压差与ρv²成正比，而ρ是已知的，故可计算出流体速度和体积流动速率。上述的欧洲专利申请0648458提出，双文氏管流量计的结构可装设流体均质化装置，并且如果水、油和气成分的密度也是已知的，则可通过双文氏管流量计结构的流体速度的周期变化，以及通过使跨过文氏管测量的压降互相关而确定流体的组成。

从US专利Nos.3,909,603及5,361,206可知，其它的多相流监视系统涉及到诸流相之间的滑差问题，但是没有采用文氏管。

由C.Boyer和H.Lemonnier在International Journal MultiphaseFlow Vol.22，No.4，pp.713-732，1996(Elsevier Science Ltd.)中发表的文章“Design of a flow metering process for a two-phase dispersed flow”透露，在两相文氏管流量计中，文氏管喉部气相和液相之间可能出现速度滑差。

文章中所推导的结论为，能够确定一种临界气泡或液滴的直径，超过该直径则均质流体模型不再正确。

从US专利No.4,856,344获知根据权利要求1开端的方法。该已知的方法中，认为气泡流状态中的液相和气相之间的滑差在文氏管通长中保持不变，并使用流体均质器，因为如果流体混合物不能说是均质的，则测量将发生误导。

本发明旨在提供一种多相文氏管流测量方法，该方法不仅在基本上均质的多相流体通过文氏管时能够精确操作，而且在基本上为非均质的多相流诸如气团流通过文氏管时也能够精确操作。

本发明的概述

根据本发明的方法包括：

-测量文氏管入口处或附近的液体滞留量(α_1，I)；

-确定表示文氏管中选择的位置处气体和液体速度之间的差的滑差因子(S)，该滑差因子基于液体滞留量的被测水平；以及

-基于一种算法计算流体流动特性，该算法考虑在文氏管入口处测量的液体滞留量(α_1，I)以及在文氏管入口处(S_i)与喉部(S_t)不同的滑差因子。

如果文氏管入口处的液体滞留量α_1，I超过预定的值，则最好从实验相关性确定文氏管入口处(S_i)与喉部(S_t)的滑差因子，该滑差因子与文氏管入口与喉部之间的压降一同用作为第一算法的输入，以便计算表面液体速度，而如果文氏管入口处的液体滞留量保持在低于预定的值，则使用第二算法中给出的实验相关性确定滑差因子S_i和S_t。

附图的说明

以下将参照附图对本发明更为详细地说明，其中：

图1简略示出单相文氏管流量计的一般操作；

图2示出根据本发明的方法以及流体模型、滑差模型及流体模式选择机制之间的相互作用的框图；

图3示出根据本发明的方法以及流体模型、滑差模型及流体模式选择机制之间的相互作用的更为详细的框图；

图4示出一个测试环路中的实验结果，这是对于测试环路的三个倾斜部分及范围从0.1到0.5m/s五个不同液体速率，为确定作为标准气体体积比值GVF-ref的函数的相对液体误差；

图5示出测试环路的实验结果，这是对于V_sl-ref＝1m/s以及2m/s为确定作为标准气体体积比值GVF-ref的函数的相对液体误差；以及