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雙流量計原油含水量的在線測量裝置及測量方法.pdf

關 鍵 詞:
雙流 量計 原油 含水量 在線 測量 裝置 測量方法
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摘要
申請專利號:

CN201310718987.6

申請日:

2013.12.20

公開號:

CN103674147A

公開日:

2014.03.26

當前法律狀態:

撤回

有效性:

無權

法律詳情: 發明專利申請公布后的視為撤回IPC(主分類):G01F 7/00申請公布日:20140326|||實質審查的生效IPC(主分類):G01F 7/00申請日:20131220|||公開
IPC分類號: G01F7/00; G01F15/02; G01N9/36 主分類號: G01F7/00
申請人: 中國計量學院
發明人: 孫斌; 胡學濤; 趙玉曉
地址: 310018 浙江省杭州市下沙高教園區學源街258號
優先權:
專利代理機構: 杭州求是專利事務所有限公司 33200 代理人: 杜軍
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201310718987.6

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2017.06.06|||2014.04.23|||2014.03.26

法律狀態類型:

發明專利申請公布后的視為撤回|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明涉及一種雙流量計原油含水量的在線測量裝置及測量方法。本發明包括法蘭、過濾器、排氣閥、減壓穩壓閥、第一水平管道、體積流量計、第二水平管道和彎管。過濾器的進口通過法蘭外接管道,過濾器的出口與排氣閥的進口連接,排氣閥的出口與減壓穩壓閥的進口連接,減壓穩壓閥的出口與第一水平管道的一端連接,第一水平管道的另一端與體積流量計的進口連接,體積流量計的出口與第二水平管道的一端連接,第二水平管道的另一端與彎管連接。本發明通過體積流量計在水平管道處測量流體流量,彎管流量計在彎管處測量流體流量,準確度和可靠性高,穩定性好,成本低,減少了人工測量帶來的誤差。

權利要求書

權利要求書
1.  雙流量計原油含水量的在線測量裝置,包括法蘭、過濾器、排氣閥、減壓穩壓閥、第一水平管道、體積流量計、第二水平管道和彎管,其特征在于:
過濾器的進口通過法蘭外接管道,過濾器的出口與排氣閥的進口連接,排氣閥的出口與減壓穩壓閥的進口連接,減壓穩壓閥的出口與第一水平管道的一端連接,第一水平管道的另一端與體積流量計的進口連接,體積流量計的出口與第二水平管道的一端連接,第二水平管道的另一端與彎管連接;
所述彎管處安裝有彎管流量計,所述減壓穩壓閥與體積流量計之間的第一水平管道上安裝有壓力變送器,所述體積流量計與彎管之間的第二水平管道上安裝有溫度變送器。

2.  如權利要求1所述的在線測量裝置,其特征在于:所述彎管流量計為差壓式流量計,彎管為彎管流量計自帶的90°彎管。

3.  利用權利要求2所述的裝置進行雙流量計原油含水量的在線測量方法,其特征在于包括如下步驟:
1)流體分別流經過濾器、排氣閥后獲得滿管且雜質較少的流體,再流經減壓穩壓閥獲得壓力穩定的流體,該流體流經第一水平管道進入體積流量計,再流經第二水平管道,進入彎管流量計;
2)由體積流量計測量兩個水平管道中流體的流量值qv,由彎管流量計測量彎管處的壓力差Δp,從而得到油水混合介質中水的含量qv水:
其中α是實際流速分布與強制旋流的差別而采用的系數,R為彎管半徑,D為管道直徑,ρ油為原油的密 度,ρ水為水的密度,qv為體積流量計測量兩個水平管道中流體的流量值
3)利用溫度變送器和壓力變送器實時采集流體的溫度數據和壓力數據,進而補償流量值。

說明書

說明書雙流量計原油含水量的在線測量裝置及測量方法
技術領域
本發明涉及原油測量領域,特別是涉及一種雙流量計原油含水量的在線測量裝置及測量方法。
背景技術
原油含水量直接影響到原油的開采、脫水、集輸、計量、銷售、煉化等,因此,在油田原油生產和儲運的過程中,都要求檢測原油含水率。原油含水量的在線檢測,對于確定油井出水、出油層位、估計原油產量、預測油井的開發壽命,具有重要意義。同時,準確及時的原油含水量在線檢測數據,能夠反映出油井的工作狀態,對管理部門減少能耗、降低成本、實現油田自動化管理,起著重要作用。
我國先后開發出多種不同形式的原油含水率測試儀,投入油田使用后,雖然取得了一定的效果,但由于工藝和技術水平原因,其穩定性、準確性、實時性、可靠性及成本情況,難以適應我國高含水油田生產實際的要求。發明內容
本發明所要解決的技術問題是,克服現有技術存在的上述缺陷,提供一種測量準確度高,可靠性高,穩定性好,成本低的雙流量計原油含水量的在線測量裝置及測量方法。
雙流量計原油含水量的在線測量裝置,包括法蘭、過濾器、排氣閥、減壓穩壓閥、第一水平管道、體積流量計、第二水平管道和彎管。
過濾器的進口通過法蘭外接管道,過濾器的出口與排氣閥的進口連接,排氣閥的出口與減壓穩壓閥的進口連接,減壓穩壓閥的出口與第一水平管道的一端連接,第一水平管道的另一端與體積流量計的進口連接,體積流量計的出口與第二水平管道的一端連接,第二水平管道的另一端與彎管連接。
所述彎管處安裝有彎管流量計,所述減壓穩壓閥與體積流量計之間的 第一水平管道上安裝有壓力變送器,所述體積流量計與彎管之間的第二水平管道上安裝有溫度變送器。
進一步說,所述彎管流量計為差壓式流量計,彎管為彎管流量計自帶的90°彎管。
雙流量計原油含水量的在線測量方法,包括如下步驟:
1)流體分別流經過濾器、排氣閥后獲得滿管且雜質較少的流體,再流經減壓穩壓閥獲得壓力穩定的流體,該流體流經第一水平管道進入體積流量計,再流經第二水平管道,進入彎管流量計。
2)由體積流量計測量兩個水平管道中流體的流量值qv,由彎管流量計測量彎管處的壓力差Δp,從而得到油水混合介質中水的含量qv水:
其中α是實際流速分布與強制旋流的差別而采用的系數,R為彎管半徑,D為管道直徑,ρ油為原油的密度,ρ水為水的密度,qv為體積流量計測量兩個水平管道中流體的流量值。
3)利用溫度變送器和壓力變送器實時采集流體的溫度數據和壓力數據,進而補償流量值。
本發明與現有技術相比具有如下特點:通過體積流量計在水平管道處測量流體流量,彎管流量計在彎管處測量流體流量,準確度和可靠性高,穩定性好,成本低,減少了人工測量帶來的誤差,有效解決了在中、高含水區的原油含水量測量的問題;采用溫度變送器和壓力變送器還可以有效的減少誤差。
附圖說明
圖1為本發明雙流量計原油含水量的在線測量裝置的結構示意圖。
圖1中:1、法蘭,2、過濾器,3、排氣閥,4、減壓穩壓閥,5、壓力變送器,6、第一水平管道,7、體積流量計,8、第二水平管道,9、溫度變送器,10、彎管流量計,11、彎管。
具體實施方式
參照圖1,雙流量計原油含水量的在線測量裝置,包括與原外接管道依次連接的過濾器2、排氣閥3、減壓穩壓閥4、第一水平管道6、體積流量計7、第二水平管道8和彎管11,即原外接管道通過法蘭1與過濾器2的進口連接,過濾器2的出口與排氣閥3的進口連接,排氣閥3的出口與減壓穩壓閥4的進口連接,減壓穩壓閥4的出口與第一水平管道6的一端連接,第一水平管道6的另一端與體積流量計7的進口連接,體積流量計7的出口與第二水平管道8的一端連接,第二水平管道8的另一端與彎管11連接,彎管11處安裝有彎管流量計10,減壓穩壓閥與4體積流量計7之間的第一水平管道6上安裝有壓力變送器5,體積流量計7與彎管11之間的第二水平管道8上安裝有溫度變送器9。
本實施例的彎管流量計為差壓式流量計,彎管為彎管流量計自帶的90°彎管。
通過體積流量計7在水平管道處測量流體流量,彎管流量計10在彎管處測量流體流量,準確度和可靠性高,穩定性好,成本低,減少了人工測量帶來的誤差。
雙流量計原油含水量的在線測量方法,包括如下步驟:
1)流體分別流經過濾器、排氣閥后獲得滿管且雜質較少的流體,再流經減壓穩壓閥獲得壓力穩定的流體,該流體流經第一水平管道進入體積流量計,再流經第二水平管道,進入彎管流量計。
2)由體積流量計測量兩個水平管道中流體的流量值,由彎管流量計測量彎管處流體的流量值;當液體流過體積流量計時,體積流量計會得到一個流過液體的體積數值,把這個體積記作qv。由于液體在系統中經過了過濾器、排氣閥和減壓穩壓閥的處理,并最終得到了穩定的流體,所以可認為在假設知道流體平均密度的前提下,彎管流量計得到的流量值qv0與體積流量計得到的流量值qv是相等的,即:
qv0=qv
彎管流量計是差壓流量計的一種。當流體沿著彎管的弧形通道流動時,流體由于受到角加速度的作用而產生離心力,使彎管的外側管壁壓力增加, 從而使彎管的內外側管壁之間形成壓力差Δp。可以證明,該壓力差的平方根與流量成正比。只要測出壓力差就可得到流量值。
按照強制旋流理論,可以求得通過90°彎管的流體體積流量的流量公式為:
qv0=αR2D(π4D2)2ΔPρ=C(π4D2)2ΔPρ]]>
式中,為流量系數,α是以考慮實際流速分布與強制旋流的差別而采用的系數,其數值一般取決于取壓口的位置。本實施例中,由于彎管流量計的采購儀器,所以α為定值。
式中,Δp為壓力差,是彎管流量計直接測得的參數,管道中流過介質的密度ρ為未知數,需要進行推導:
由(2)式qv0=αR2D(π4D2)2ΔPρ=C(π4D2)2ΔPρ---(3)]]>
可得:qv02=C2(π4D2)22Δpρ---(4)]]>
ρ=C2(π4D2)22ΔpqV02=KΔpqv02---(5)]]>
其中K=2C2(π4D2)2]]>
將(1)式帶入(5)式中,可得:
ρ=KΔpqv2---(6)]]>
其中,K中各個參數為已知,所以K可看作已知量,Δp為壓力差,由彎管流量計測得,qv為所測得的體積,由體積流量計測得,固介質的密度可得,用(6)式表示。
當所測流體流過流量計時,流過介質的總質量是不變的,所以有:
qm=qm水+qm油          (7)
即有
ρqv=ρ水qv水+ρ油qv油          (8)
式中,qm為介質的總質量,qm水和qm油分別為水的質量和油的質量,qv水和qv油分別為水的體積和油的體積。
流過介質的總體積也是不變的,即有:
qv=qv水+qv油         (9)
將(8)式和(9)式聯立:

得到:(ρ-ρ油)qv=(ρ水-ρ油)qv水           (11)
即:
其中:qv已測得,ρ水和ρ油均可差表得出,為已知數,所以將(6)式和C、K分別代入(12)式,可以得到管道中流過的油水混合介質中水的含量。
此水含量的表示方法為:


3)利用溫度變送器和壓力變送器實時采集流體的溫度數據和壓力數據,進而補償流量值。

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