專利名稱：段塞發(fā)生裝置及使用該裝置的油汽水三相流量測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種多相流流型調(diào)整裝置，具體地說(shuō)，涉及適用于管道內(nèi)油氣水三相流的段塞發(fā)生裝置以及使用該段塞發(fā)生裝置的油氣水三相流量測(cè)量裝置。
管道內(nèi)的油氣水三相流是一個(gè)極端復(fù)雜的多變量隨機(jī)過(guò)程，在不同條件下呈現(xiàn)出不同的流型，例如，在水平管道中主要存在以下四種流型層流、段塞流、環(huán)狀流和泡狀流；在豎直管道中主要也有四種流型泡狀流、段塞流、翻騰流和環(huán)狀流。此外，在上述的各種流型之間還存在著若干種過(guò)渡流型。因此，油氣水三相流的測(cè)量問(wèn)題長(zhǎng)期以來(lái)一直是一個(gè)世界性的難題?，F(xiàn)有的為數(shù)不多的幾種多相流量計(jì)，無(wú)一例外地只能適用于某一種或少數(shù)幾種流型或某一個(gè)流量范圍，無(wú)法在整個(gè)流型或流量范圍內(nèi)普遍適用。這就在很大程度上限制了現(xiàn)有的多相流量測(cè)量技術(shù)在油氣生產(chǎn)實(shí)踐中的推廣應(yīng)用。要想進(jìn)一步改善現(xiàn)有多相流量計(jì)的測(cè)量精度和適用范圍，一個(gè)有效的途徑就是把復(fù)雜多變的流型整理成一種已知的并且易于測(cè)量的流型，然后選用合適的多相流量計(jì)進(jìn)行測(cè)量。本實(shí)用新型的發(fā)明人在經(jīng)過(guò)探索研究后發(fā)現(xiàn)，對(duì)于現(xiàn)有的多相流量測(cè)量技術(shù)中普遍使用的互相關(guān)測(cè)量方法而言，段塞流是最易于測(cè)量的。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種適用于對(duì)管道內(nèi)油氣水三相流進(jìn)行流型調(diào)整的段塞發(fā)生裝置。
本實(shí)用新型的又一個(gè)目的在于提供一種在高含氣條件下測(cè)量液相流量和含水率的油氣水三相流量測(cè)量裝置。
為實(shí)現(xiàn)上述第一個(gè)目的，本實(shí)用新型提供了一種安裝在輸油管道上用于流型調(diào)整的段塞發(fā)生裝置，它包括一個(gè)與輸油管道的一端相連接的三通(或多通)管接頭、一個(gè)與輸油管道的另一端相連接的三通(或多通)裝置、兩個(gè)(或兩個(gè)以上)安裝在所述三通(或多通)管接頭和所述三通(或多通)裝置之間的旁通管道、兩個(gè)安裝在所述兩個(gè)(或兩個(gè)以上)旁通管道中的氣液分離裝置，以及一個(gè)控制裝置，所述三通(或多通)裝置由所述控制裝置控制而周期性地動(dòng)作，使得兩個(gè)(或兩個(gè)以上)旁通管道中的每一路按照一定的周期輪流導(dǎo)通，同時(shí)，另一路(或其它各路)處于關(guān)閉狀態(tài)，從而使液流按照一定的周期交替地從兩個(gè)(或兩個(gè)以上)旁通管道中的一路中流過(guò)，在下游管道中形成一個(gè)連續(xù)的段塞流。
為實(shí)現(xiàn)上述第二個(gè)目的，本實(shí)用新型提供了一種油氣水三相流的流量測(cè)量裝置，該裝置使用了本實(shí)用新型的段塞發(fā)生裝置，還包括安裝在所述兩個(gè)(或兩個(gè)以上)旁通管道中位于氣液分離裝置下游的位置上的相分率測(cè)量裝置，用于在旁通管道處于關(guān)閉時(shí)對(duì)含氣較低的液塞進(jìn)行含水率測(cè)量；以及一個(gè)安裝在位于上述三通(或多通)裝置下游的輸油管道上的適用于測(cè)量段塞流的流速或流量測(cè)量裝置，尤其是互相關(guān)流速計(jì)或流量計(jì)。
將本實(shí)用新型的段塞發(fā)生裝置直接安裝在輸油管道上即可把油氣水三相流的流型整理成段塞流，從而改善安裝在該裝置下游一定距離內(nèi)的流速或流量測(cè)量裝置的測(cè)量精度和適用范圍。使用本實(shí)用新型的油氣水三相流量測(cè)量裝置，能夠提高油氣水三相流流量的測(cè)量精度和測(cè)量范圍，并能在低含氣的狀態(tài)下測(cè)量油水混合液中的含水率，大大提高含水率測(cè)量精度。
本實(shí)用新型的裝置的其他優(yōu)點(diǎn)在于該裝置可以與各種規(guī)格的現(xiàn)場(chǎng)輸油管道通過(guò)連接法蘭串接，安裝簡(jiǎn)便；由于在任何時(shí)間兩個(gè)(或兩個(gè)以上)旁通管道中總有一路是導(dǎo)通的，因此安全性好，不存在憋壓?jiǎn)栴}；此外，可以完全通過(guò)機(jī)械手段實(shí)現(xiàn)流型調(diào)整的目的，對(duì)測(cè)量介質(zhì)無(wú)任何損害。
通過(guò)
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例的詳細(xì)描述，本實(shí)用新型的其它目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)更加明顯。
圖1是本實(shí)用新型的段塞發(fā)生裝置的一種實(shí)施例的示意圖。
圖2是本實(shí)用新型的油氣水三相流量測(cè)量裝置的一種實(shí)施例的示意圖。
圖3是本實(shí)用新型的段塞發(fā)生裝置中所用的一種三通裝置的示意圖。
圖4是本實(shí)用新型的段塞發(fā)生裝置中所用的又一種三通裝置的示意圖。
以下結(jié)合附圖詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施例。
圖1示出了本實(shí)用新型的段塞發(fā)生裝置的一種實(shí)施方式。圖中，標(biāo)號(hào)1為輸油管道，2為三通管接頭，3為旁通管道，4為氣液分離裝置，5為三通裝置。油氣水三相流或氣液兩相流通過(guò)上游的輸油管道1流入三通管接頭2，再由此處分別流入兩根旁通管道3以及安裝在該管道中的氣液分離裝置4，然后經(jīng)由三通裝置5流入下游的輸油管道1。
通過(guò)圖中未示出的控制裝置，三通裝置5按照設(shè)定的周期輪流導(dǎo)通兩個(gè)旁通管道3中的一路，與此同時(shí)，另一路旁通管道處于關(guān)閉狀態(tài)。即，在同一時(shí)間內(nèi)，兩個(gè)旁通管道3中有且只有一路是導(dǎo)通的。這樣，在處于關(guān)閉狀態(tài)的旁通管道3中的氣液分離裝置4對(duì)液流進(jìn)行氣液分離而形成一個(gè)液塞，當(dāng)三通裝置5使得原處于關(guān)閉狀態(tài)的旁通管道3切換到導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，該旁通管道3中的液塞就隨管流被釋放出來(lái)，在三通裝置5的下游形成段塞流。如此周而復(fù)始，在本實(shí)用新型的段塞發(fā)生裝置的下游的輸油管道1內(nèi)就形成了一個(gè)連續(xù)的段塞流。
本實(shí)用新型所用的控制裝置可以是機(jī)械控制裝置，也可以是電氣控制裝置或計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。本實(shí)用新型所用的氣液分離裝置可以是選自重力式氣液分離裝置、離心式分離裝置和碰撞式分離裝置中的一種。
圖2所示為使用本實(shí)用新型的段塞發(fā)生裝置的油氣水三相流量測(cè)量裝置的示意圖。圖2中，三通管接頭2、旁通管道3、重力式氣液分離罐4和三通裝置5自上而下地依次安裝在輸油管道1中，和圖中未示出的控制裝置一起構(gòu)成了本實(shí)用新型的油氣水三相流量測(cè)量裝置。此外，在旁通管道中的重力式氣液分離罐4的下游安裝有相分率測(cè)量裝置6，在三通裝置5下游的輸油管道1中安裝有互相關(guān)流速計(jì)或互相關(guān)流量計(jì)7，從而構(gòu)成了本實(shí)用新型的油氣水三相流量測(cè)量裝置。其中的相分率測(cè)量裝置6可以對(duì)含氣率很低的液塞進(jìn)行含水率的測(cè)量；互相關(guān)流速或流量計(jì)用于對(duì)本實(shí)用新型的油氣水三相流量測(cè)量裝置的段塞發(fā)生裝置所產(chǎn)生的段塞流進(jìn)行多相測(cè)量。
本實(shí)用新型的段塞發(fā)生裝置所用的三通裝置5可以通過(guò)多種方式實(shí)現(xiàn)。
例如，如圖3所示，可以由一個(gè)三通電動(dòng)閥(或電磁閥)8實(shí)現(xiàn)。三通電動(dòng)閥8的兩個(gè)入口分別連接在兩個(gè)旁通管道3的出口端，而三通電動(dòng)閥的出口連接在輸油管道1上。通過(guò)控制裝置的控制，三通電動(dòng)閥8按照一定的周期輪流導(dǎo)通兩個(gè)旁通管道3。
另外，如圖4所示，三通(或多通)裝置5也可以是兩個(gè)相同的直通電動(dòng)閥(或電磁閥)9和一個(gè)三通管接頭10構(gòu)成的電動(dòng)閥組，每個(gè)直通電動(dòng)閥9入口分別連接在每個(gè)旁通管道3的出口端，其出口分別連接在三通管接頭10的入口端，三通管接頭10的出口連接到輸油管道1。在控制裝置的控制下，按照一定的周期輪流打開電動(dòng)閥組中的一個(gè)直通電動(dòng)閥9，同時(shí)另外一直通電動(dòng)閥9處于關(guān)閉狀態(tài)，這樣就實(shí)現(xiàn)了周期性地輪流導(dǎo)通兩旁通管道3的目的。
應(yīng)該注意的是，上面所述的較佳的實(shí)施方式只是用于說(shuō)明本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的限制。
雖然以上結(jié)合附圖詳細(xì)描述了本實(shí)用新型的實(shí)施例，但是對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)熟練的技術(shù)人員，仍可以對(duì)上述實(shí)施方式做出各種修改和變更而不違背本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)和范圍。因此，本實(shí)用新型的范圍僅由所附權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求1．段塞發(fā)生裝置，安裝在輸油管道上用于調(diào)整流型，其特征在于包括一三通(或多通)管接頭(2)，與輸油管道的一端相連接；一三通(或多通)裝置(5)，與輸油管道的另一端相連接；兩個(gè)(或兩個(gè)以上)旁通管道(3)，安裝在所述三通(或多通)管接頭(2)和所述三通(或多通)裝置(5)之間；兩個(gè)(或兩個(gè)以上)氣液分離裝置(4)，安裝在所述兩個(gè)(或兩個(gè)以上)旁通管道(3)中；以及一個(gè)控制裝置，所述三通(或多通)裝置(5)由所述控制裝置控制而周期性地動(dòng)作，使得兩個(gè)(或兩個(gè)以上)旁通管道(3)中的每一路按照一定的周期輪流導(dǎo)通，同時(shí)，另一路(或其它各路)處于關(guān)閉狀態(tài)，從而使油氣水三相流或氣液兩相流按照一定的周期交替從兩個(gè)(或兩個(gè)以上)旁通管道(3)中的一路中流過(guò)，在下游管道中形成一個(gè)連續(xù)的段塞流。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的段塞發(fā)生裝置，其特征在于所述氣液分離裝置(4)為選自重力式氣液分離裝置、離心式分離裝置和碰撞式分離裝置中的一種。
3．根據(jù)權(quán)利要求1的段塞發(fā)生裝置，其特征在于所述三通(或多通)裝置(5)可以是一個(gè)三通(或多通)電動(dòng)閥(或電磁閥)，也可以是由兩個(gè)(或兩個(gè)以上)相同的直通電動(dòng)閥(或電磁閥)和一個(gè)三通(或多通)管接頭組成的閥組。
4．根據(jù)權(quán)利要求1的段塞發(fā)生裝置，其特征在于所述控制裝置可以是機(jī)械控制裝置、電氣控制裝置和計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中的一種。
5．使用權(quán)利要求1-4中任一種段塞發(fā)生裝置的油氣水三相流量測(cè)量裝置，其特征在于包括兩個(gè)(或兩個(gè)以上)相分率測(cè)量裝置(6)，分別安裝在所述段塞發(fā)生裝置的兩個(gè)(或兩個(gè)以上)旁通管道(3)上、位于所述氣液分離裝置(4)的下游位置，以及流速或流量測(cè)量裝置(7)，安裝在所述三通(或多通)裝置(5)下游的輸油管道(1)上。
6．根據(jù)權(quán)利要求5的油氣水三相流量測(cè)量裝置，其特征在于所述相分率測(cè)量裝置(6)選自γ射線密度計(jì)、振動(dòng)密度計(jì)、微波傳感器和電容傳感器中的一種。
7．根據(jù)權(quán)利要求5的油氣水三相流量測(cè)量裝置，其特征在于所述流速或流量測(cè)量裝置(7)選自互相關(guān)流速計(jì)和互相關(guān)流量計(jì)中的一種。
專利摘要段塞發(fā)生裝置及使用該裝置的油氣水三相流量測(cè)量裝置,該段塞發(fā)生裝置包括:安裝在輸油管道1上的三通(或多通)管接頭2;三通或多通裝置5;兩個(gè)(或兩個(gè)以上)旁通管道3,安裝在所述三通管接頭2和所述三通(或多通)裝置6之間;以及分別安裝在所述兩個(gè)(或兩個(gè)以上)旁通管道3上的氣液分離裝置4。三通裝置5由控制裝置控制而周期性地動(dòng)作,使得液流按照一定的周期交替從兩個(gè)(或兩個(gè)以上)旁通管道3中的一路中流過(guò),在下游的輸油管道1內(nèi)形成一個(gè)連續(xù)的段塞流。
文檔編號(hào)G01F3/00GK2311758SQ9722952
公開日1999年3月24日 申請(qǐng)日期1997年11月7日 優(yōu)先權(quán)日1997年11月7日
發(fā)明者竇劍文 申請(qǐng)人:竇劍文