[发明专利]一种在线测量原油/天然气/水三相流量的方法及装置

说明书

本发明公开了一种在线测量原油/天然气/水三相流量的方法及装置，首先把原油、天然气、水三相混合物流体加热到所需要的温度，计算加热量，得到三相混合物流体的平均比热与相比率。倒U型管内文丘里管用来测量三相混合物的平均密度；水平文丘里管用来测量三相混合物流体的总体积流量。联立计算混合物密度、相比率和总体积流量，就可以算出原油、天然气和水的各相流量。本发明的在线测量原油/天然气/水三相流量的方法及装置，解决了原油流量测量的难题，提高了原油井口加热效率。其测量方法新颖、独特、科学。装置可靠，无易损部件，测量精度高，数据可靠。

技术领域

本发明属于石油生产的测量技术领域，涉及一种测量方法和装置，进一步涉及一种在线测量原油/天然气/水三相流量的方法及其装置。

背景技术

在原油开采过程中,同时开采出的还有天然气和水，为了确定原油与天然气的产量，了解地层原油储藏量变化，需要对产出的原油，天然气进行连续计量，由于原油出过程中，同时开采出水，使得单一原油测量变得困难，误差增大，当天然气和水产出较多时，单一原油流量计就无法使用。所以，对原油进行计量时，必须考虑天然气和水的产出，也就是要进行气液三相的流量计量。

原油流量计有很多种，如容积式、压差式、质量式、动量式、超声波等。但是，对于原油生产中的流量测量，仍然是个难题。测量的困难在于原油中带有不等量的水和天然气，从而影响原油的测量。最原始的井口原油计量是先将天然气，原油和水分离后，再分别计量单相的气体与液体流量。因此大多数原油流量计的测量误差比较大。

流量计的测量原理中都需要知道原油密度，而水和天然气的存在使原油的真实密度随时间产生很大的变化，从而使流量测量产生很大误差。原油中含水比率测量一直是个难题，主要是它们的很多物理性质很相似，在含水率从1-100％之间变化时，密度差变化只有5-15％之间的变化，应用其它物理性质来测量，存在流态的变化这个影响因素。在相同的含水率下，如电容，电导等介电常数表现出多值性，加上流体的温度和压力随时变化。这样的流动形态使流量测量更加困难。因此，研究开发测量精度高、低成本、稳定可靠的原油/天然气/水多相流量装置，对原油生产具有非常重要的意义，可以极大地提高原油生产开发管理技术水平。油井井口的电磁感应变频加热可以达到提高原油加热效率，节省能源。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种在线测量原油/天然气/水三相流量的方法及装置。

为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：

一种在线测量原油/天然气/水三相流量的方法，其特征在于，首先用加热器把原油、天然气、水三相混合物流体加热到所需要的温度，计算加热量得到三相混合物流体的平均比热与相比率，采用倒U型管内文丘里管测量三相混合物流体的平均密度；用水平文丘里管测量三相混合物流体的总体积流量；联立计算混合物密度、相比率和总体积流量，就可以算出原油天然气、水三相混合物流体中的原油、天然气和水的各相流量。

具体按下列步骤进行：

步骤一，在原油主管进口处，连接一管径大小与原油主管直径相同的水平直管，该水平直管内安装有加热器，用于将原油、天然气、水三相混合物流体温度升高，升高的温度由下式表达：

W＝Δt×Q_m×ρ_m×C_pm

式中，W为加热量、Δt为流体升高的温度、Q_m为油水总流量，C_pm为油气水总体的定压比热,ρ_m为流体的三相混合物平均密度；

C_pm＝αC_pg+βC_po+γC_pw