[实用新型]多相流计量系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及陆地、海洋油井的油、气、水三相计量装置，特别涉及多相流计量系统。

背景技术

油井多相流计量的传统方法是将油、气、水进行分离，然后分别单独计量，由于三相分离工艺复杂，设备庞大，成本和操作、管理费用较高，已逐步被其他方法所取代。多相不分离计量技术是计量领域20世纪70～80年代发展起来的一个新分支。由于油井三相不分离计量技术可改变油田传统的单井计量模式，简化工艺，降低油田的建设、操作和管理费用，对自然环境十分恶劣的沙漠、海上油田建设更具有吸引力。早期的多相流量计，多为计量全部混相流的直接在线多相流量计，结构紧凑，但价格昂贵，适用于海上和浅海油田，并在该领域中占据着主要的市场份额。随着该技术的逐渐推广应用，针对产出液中气体体积分数较高，使计量精度受到影响的问题，出现了气液不完全分离多相流量计，其结构较三相不分离计量技术要复杂些，体积也相对要大一些，但准确度更高，成本更低，更适于对成本和准确度同时具有一定要求的工作条件，该种三相计量技术已成为目前多相计量的主要方法。

气液不完全分离通常采用重力分离和旋流式气液分离技术，虽然旋流式气液分离技术在石油化工方面的应用要晚得多，但与常规的重力式分离相比较，它具有很多优点。

因此，旋流式气液分离器的应用变得十分广泛。

管柱式旋流分离器(Gas-Liquid Cylindrical Cyclone，简写GLCC)是一种新型分离装置。它既没有可移动部件，也无需内部装置，这一成本低、重量轻的新型旋流分离器在替代传统容器式分离器方面具有很好的市场前景。

发明内容

本实用新型的目在于避免现有技术的不足，根据分离器技术和混合液流量、油水测量技术的最新发展，提供一种基于不完全气液分离的多相流计量系统，能够满足气液相流速的不同，油、气两相或油、气、水多相流在入口管和喷嘴内可能呈现分层流、段塞流、分散气泡流或环状流等多种流型的工作状况，保证气液分离效果，以满足混合气液流量测量、油水组分测量仪器工作状况的要求，克服了气相对计量仪表精度的影响，从而保证了油井油、气、水三相计量的准确性。

本实用新型发明的目的通过采用以下技术方案来实现：

多相流计量系统，由气液管柱式旋流/重力组合式分离器、压力变送器、液位变送器、气相流量计、气相调节阀、液相流量计、液相调节阀、油水分析仪、流量计算机和连接管线所组成，其特征在于：流量计算机分别用电缆与压力变送器、液位变送器、气相流量计、气相调节阀、液相流量计、液相调节阀、油水分析仪相连，气液管柱式旋流/重力组合分离器的气体出口依次与压力变送器、气相流量计、气相调节阀相连，再与液相管路连接；气液管柱式旋流/重力组合分离器液体出口依次与油水分析仪、液相流量计、液相调节阀相连，再与气相管路连接；液位变送器用连接管线分别与气液管柱式旋流/重力组合分离器上、下靠近气体和液体出口处连接。如图1所示。

所述的管柱式旋流/重力组合分离器由混合流管、重力式分离器、管柱式旋流分离筒组成，在重力式分离器顶部设有出气管，在重力式分离器底部设有排液管，混合流管与重力式分离器的外壳成向下倾斜25-30度穿过重力式分离器的外壳，混合流管内出口处用收口板与混合流管管壁焊接呈月牙形喷嘴，再与管柱式旋流分离筒内壁切向连接，管柱式旋流分离筒置于重力式分离器内部并与重力式分离器同轴安装。

气液管柱式旋流/重力组合分离器是在适当减少直径尺寸和加大长度尺寸的重力式分离器中，设计了一个管柱式旋流分离筒的旋流分离主体部分结构，在管柱式旋流分离筒外部与重力式分离器外壳同轴安装并形成环形空间。混合液中大量的大尺寸的气泡以一定入口切向流速在管柱式旋流分离筒内产生旋流场而分离，并在环形空间沉降产生液面，小尺寸的气泡通过在重力式分离器中滞留沉降时靠重力自然溢出；气体在组合分离器上部输出，液体从气液管柱式旋流/重力组合分离器底部的出液口流出。实现了一个分离器采用两种分离技术、气液两次分离的技术目标，提高了气液分离的效果。因此，合理的设计重力式分离器的结构和尺寸，取得最佳的外形比、气液相流速分布、入口切向流速和气液在分离器中的滞留时间，是分离器分离效果的重要环节。见附图2a、2b。