[发明专利]一种基于气液预分离的定容管活塞式油气水三相流量计的测量方法

权利要求书

1.一种基于气液预分离的定容管活塞式油气水三相流量计，其特征在于：包括气液分离部分、天然气湿气计量部分、油水两相流计量部分；

所述气液分离部分包括旋流器、缓冲罐、疏水阀；所述旋流器将进入的油气水进行气液分离；天然气湿气经过所述缓冲罐进入所述天然气湿气计量部分；油水两相经过所述疏水阀进入所述油水两相流计量部分；

所述天然气湿气计量部分包括定容积的圆柱计量管，内置可上下移动的活塞；所述计量管的两头各接两个电动阀控制进排气换向，可以控制所述计量管分别实现下进气、上排气计量以及上进气、下排气计量；所述计量管上还安装有温度和压力变送器，实现天然气湿气的体积流量计量；

所述油水两相流计量部分包括垂直的定容积的圆柱计量管，内置可上下移动的活塞；所述计量管的两头各接两个电动阀控制进排液换向，可以控制所述计量管分别实现下进液、上排液计量以及上进液、下排液计量；所述计量管上还安装有温度和压差变送器，由压差信号实现油水两相含率的计算，进而实现油水两相的各相流量计算,温度信号可以对原油和水在工况温度下的密度进行修正计算。

2.如权利要求1所述的一种基于气液预分离的定容管活塞式油气水三相流量计，其特征在于：

所述活塞和管壁间是滑动紧配合，活塞两侧流体密封。

3.如权利要求2所述的一种基于气液预分离的定容管活塞式油气水三相流量计，其特征在于：

所述天然气湿气计量部分的换向由可编程控制器控制4个电动阀的开闭顺序来控制流动方向，分别实现天然气湿气的下进气、上排气行程和上进气、下排气行程；如此往复循环运动，配合对活塞运动上下止点间的行程计时，即可实现天然气湿气的体积流量的计量。

4.如权利要求3所述的一种基于气液预分离的定容管活塞式油气水三相流量计，其特征在于：

所述油水两相流计量部分的换向由可编程控制器控制4个电动阀的开闭顺序来控制流动方向，分别实现油水混合液的下进液、上排液行程和上进液、下排液行程;如此往复循环运动，配合对所述活塞运动上下止点间的行程计时，即可实现流体的总体积流量的计量。

5.一种如权利要求1所述的一种基于气液预分离的定容管活塞式油气水三相流量计的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

将油气水三相进行气液分离，气液分别进入所述天然气湿气计量部分和所述油水两相流计量部分；

测量柱塞筒容积V、柱塞筒压力P₁、柱塞筒温度T₁、活塞上下止点间的运动时间t；

在高温、低压，即小于2.5Mpa的工况下按下述公式计算气体流量:

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

在压力较大时，即大于2.5Mpa的工况下按下述公式计算气体流量:

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

其中：标准大气压P_S=101.325kpa，标准大气压温度T_S=0℃；

Z通过方程Z³-Z²-(B²+B-A)Z-AB＝0确定，其中B=0.084467PRTR,TR=TsTCR,PR=PsPCR,]]>T_CR，P_CR分别为气体的临界温度和临界压力，其值取决于天然气的成分组成；

测量得到所述活塞由下止点到达上止点或由上止点到达下止点用时t、差压信号ΔP和温度信号T_L、20℃时的原油密度ρ₂₀；

通过公式计算此时的原油密度ρ_OT；其中，当0.78≤ρ₂₀≤0.86时：α＝（3.083-2.638×10^-3ρ₂₀）10^-3；当0.86≤ρ₂₀≤0.96时：α＝（2.513-1.975×10^-3ρ₂₀）10^-3；

查表得出水在该温度下的密度ρ_WT；

确定圆柱计量管容积V，有效长度为L；

通过方程ΔP=ρOTghO+ρWTghWhO+hW=L]]>可以确定出油的等效高度为h_o和水的等效高度为h_W；

最终计算出活塞每行程的流量为：水流量油流量