[发明专利]一种油气两相流量虚拟计量系统

说明书

一种油气两相流量虚拟计量系统，主要由流动参数测量传感器系统、移动计量车以及中心处理器三部分组成。本发明将来自多相流软件的大量的低保真度数据与来自计量车测量的少量的高保真度数据相结合，通过多层神经网络建立低保证度数据与高保真度数据之间的映射关系，从而将低保真度数据迁移为高保真度数据。通过安装在管道上的起点压力、起点温度、节流差压、管道压降、管道温降等传感器，即可获得实时的精确流量。本发明无需实体流量计，计量成本低、精度高、泛化性强，具有广泛的推广应用前景。

技术领域:

本发明涉及一种多相流体管道流量监测系统，属于油气管道流动参数测量领域。

背景技术:

井口采出介质为气液多相流，油田生产中需要采用多相流量计量装置对气液流量进行监测。多相流量测量方法按照是否分离以及分离的程度一般可分3种：完全分离法，不分离法，以及分流分相方法。

完全分离法是应用分离设备将气液混合物分离成单相气体和单相液体后，再通过普通单相流量计进行计量。从而把两相流量的测量转化为单相流量测量，具有工作可靠、测量精度高、测量范围宽且不受气液两相流流型变化影响等优点。完全分离方法最大的缺点是分离设备体积庞大，价格昂贵，并需要建立专门的计量站和测试管线，这在很大程度上增加了计量成本。

不分离方法将测量仪表直接置于两相流体中进行测量，其缺点是传感器直接工作在两相流环境下，与单相流相比，两相流的一个显著特征就是流动具有强烈的波动性，气液两相在管道截面上的分布形式即流型随着气液相流量不断变化，会呈现分层流、波浪流、环状流、段塞流等流型。因此直接工作在两相流体中的仪表受两相流波动影响大，测量精度低，测量范围小。

中国专利98113068.2公开了一种分流分相式两相流体测量方法，其原理是被测两相流体流经分配器时被分成两部分:一部分沿原通道继续向下游流动，称这部分流体为主流体，这一回路为主流回路；另一部分两相流体则进入分离器，称这部分流体为分流体，这一支路为分流体回路。分流体经分离器分离后，气体和液体分别采用气体流量计和液体流量计测量，最后又重新与主流体汇合。被测两相流体的气相流量和液相流量根据它们与分流体气液相流量的比例关系进行计算。如何保证取样流体与被测流体具有完全一致的相分率以及稳定的比例关系，是该方法成功的关键。但气液两相流在取样过程中往往会发生相分离，导致测量误差增加。

为了克服现有技术的缺陷，本发明提出一种多相流量虚拟计量系统，将来自于多相流软件的大量低保真度数据和来自于计量车的少量高保真度数据相结合，建立多保真度神经网络模型，通过布置在多相流管道上的压力，温度等传感器即可实现气液两相流体的准确计量。与现有多相流量计量方法相比，本发明无需实体多相流量计，仅利用管道系统上已有的流动参数传感器即可实现流量的实时监测，具有计量成本低、无阻力损失、测量范围广、测量精度高等优点。

发明内容：

一种油气两相流量虚拟计量系统，主要由流动参数测量传感器系统、移动计量车以及中心处理器三部分组成，流动参数测量传感器包括起点温度传感器、起点压力传感器、节流差压传感器、上游压力传感器、下游压力传感器、上游温度传感器、下游温度传感器，所有的传感器测量信号由信号线或通过远传方式输入到信号收集器，信号收集器通过导线与中心处理器相连。

所述的起点温度传感器和起点压力传感器均靠近井口布置，节流差压传感器的两个引压点分别布置在节流装置上、下游两侧，上游压力传感器和下游压力传感器分别布置在管道的上游和下游，二者间距不小于管长的1/2；上游温度传感器和下游温度传感器分别布置在管道的上游和下游，二者间距不小于管长的1/2。

所述的计量车为临时计量装置，靠近管道的出口布置，主要由计量分离器以及计量入口管、计量出口管组成，计量入口管的一端与管道相连通，另一端与计量分离器入口相连通。从管道来的气液两相流通过计量入口管进入计量分离器后，在计量分离器内完成气液分离，气相从顶部的气相计量管线流出，液相从底部的液相计量管线流出，气相计量管线上安装有气体流量计，液相计量管线上安装有液相流量计，气、液相计量后通过计量出口管汇合，重新返回待测管路。