一種全量程計量稠油中油氣水三相流量的裝置和方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種全量程計量稠油中油氣水三相流量的裝置，其包括以下構(gòu)件：文丘里流量計3；布置在所述文丘里流量計上下游的豎直圓管處或文丘里管的喉部處的雙能伽馬射線相分率儀2，其包含雙能伽馬射線發(fā)生器與伽馬射線檢測器，二者的布置方式使得所述雙能伽瑪射線發(fā)生器發(fā)出的伽瑪射線能夠沿徑向穿過所述文丘里管3的喉部處的管道橫截面，達到所述伽瑪射線檢測器；罐體5，其位于所述文丘里管3的下游，用于積累或排放稠油，其頂部設(shè)有氣體出口，其底部設(shè)有液體出口；差壓變送器6，其布置方式使得其能夠測量罐體5內(nèi)因稠油積累導致的下取壓口與液面之間的差壓△P。本發(fā)明還涉及一種全量程計量稠油中油氣水三相流量的方法。
【專利說明】一種全量程計量稠油中油氣水三相流量的裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于稠油流量計量領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]世界油氣資源中，稠油資源占有相當大的比例。“稠油”是指在油層溫度下脫氣原油粘度大于lOOmPaS、相對密度大于0.92的原油，或稱之為重油。據(jù)統(tǒng)計，世界稠油的儲量約占世界未開發(fā)原油儲量的70%。世界稠油資源蘊藏最豐富的國家是加拿大，其次為委內(nèi)瑞拉，前蘇聯(lián)，中東地區(qū)，美國，中國等。隨著傳統(tǒng)原油的開采，以及世界對能源需求日漸增長，稠油必將會在未來的能源結(jié)構(gòu)中占據(jù)日益重要的地位。因此，無論從整個世界資源角度看，還是從我國實際出發(fā)看，開發(fā)稠油資源都是當今具有戰(zhàn)略意義的重要課題。所以，相應(yīng)的對稠油井生產(chǎn)進行監(jiān)控和計量的技術(shù)也具有重要的戰(zhàn)略意義。油田單井產(chǎn)量的測量是油田生產(chǎn)管理和地質(zhì)研究中非常重要的依據(jù)，準確及時的掌握油田產(chǎn)量對降低能耗，保持和提聞廣能具有重要的指導意義。
[0003]稠油井的特點是流量小，含氣率低，原油粘度高，流動性差，且原油極易形成乳化原油或發(fā)泡原油。這給準確計量稠油中油氣水三相的流量造成了很大的困難。
[0004]常用的稠油開采單井計量方法大多為分離計量方法或翻斗量油計量法。分離計量方法一般使用傳統(tǒng)的測試分離器，對稠油進行油氣水三相分離或氣液兩相分離后再分別進行計量。但稠油由于自身的特性，分離器對稠油的分離效果比較差，分離后液體中殘存氣體，這在用液相流量計或用體積流量計測量液體流量過程中會造成較大的誤差。而且稠油液相中的油和水也不易分離，進行油氣水三相徹底分離比較困難，而進行氣液兩相分離，確定液相中的含水率也是一個挑戰(zhàn)，一般采用離線取樣分析的方法確定稠油中的含水率，但這并不能實現(xiàn)對含水率的實時在線計量。
[0005]翻斗量油計量法是機械法，故障率高，對粘度較高的稠油計量誤差較大，效果不理想，維護量高。而且也需要采用離線取樣分析的方法確定稠油中的含水率，才能實現(xiàn)對油流量和水流量的計算，未能真正實現(xiàn)含水率的實時在線計量并進而實現(xiàn)油水的實時在線計量。
[0006]一種常規(guī)的在線實時測量多相流中油氣水三相流量的方法是在文丘里流量計的喉部處采用伽瑪射線相分率儀，以文丘里流量計測得的總流量結(jié)合伽瑪相分率儀測得的各相相分率，由此計量各相的體積流量。但該方法應(yīng)用于稠油時，常常遇到稠油流量低于文丘里流量計的測量范圍下限的情況，或者稠油呈間歇流(即流量時斷時續(xù))的情況，致使無法進行流量計量。即，無法實現(xiàn)稠油流量的全量程計量。
[0007]因此，本領(lǐng)域需要一種能夠簡單且精確地在線實時且全量程計量稠油中油、氣、水三相流量的裝置和方法。
[0008]上述目標通過本發(fā)明的裝置和方法實現(xiàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0009]本發(fā)明的第一方面提供了一種全量程計量稠油中油氣水三相流量的裝置，其包括以下構(gòu)件:
[0010]文丘里流量計3，其包括豎直放置的文丘里管、用于測量該文丘里管入口與喉部處壓差的第一差壓變送器以及用于測量稠油溫度和壓力的溫度變送器和壓力變送器；
[0011]布置在所述文丘里流量計3的上下游的豎直圓管處或布置在所述文丘里管喉部處的雙能伽馬射線相分率儀2，其包含雙能伽馬射線發(fā)生器與伽馬射線檢測器，二者的布置方式使得所述雙能伽瑪射線發(fā)生器發(fā)出的伽瑪射線能夠沿徑向穿過所述豎直圓管或所述文丘里管喉部處的管道橫截面，達到所述伽瑪射線檢測器；
[0012]罐體5，其位于所述文丘里流量計3的下游，用于積累或排放稠油，其頂部設(shè)有氣體出口，其底部設(shè)有液體出口 ；
[0013]第二差壓變送器6，其布置方式使得其能夠測量罐體5內(nèi)因稠油積累導致的該第二差壓變送器下取壓口與液面之間的差壓Λ P。
[0014]本發(fā)明的第二方面涉及一種全量程計量稠油中油氣水三相流量的方法，包括使稠油流過文丘里流量計，該文丘里流量計包括豎直放置的文丘里管、用于測量該文丘里管入口與喉部處壓差的第一差壓變送器以及用于測量稠油溫度和壓力的溫度變送器和壓力變送器；并利用設(shè)置在該文丘里流量計上下游的豎直圓管處或布置在所述文丘里管喉部處的雙能伽馬射線相分率儀測量該稠油的含氣率GVF和液相含水率WLR，然后，根據(jù)情況選擇以下步驟之一:
[0015](I)當稠油體積流量處于所述文丘里流量計的流量計量范圍之內(nèi)時，用該文丘里流量計計量其總體積流量Qt，并利用設(shè)置在該文丘里流量計上下游的豎直圓管處或布置在所述文丘里管喉部處的雙能伽馬射線相分率儀測量該稠油的含氣率GVF和液相含水率WLR，然后利用以下公式計算所述稠油中油氣水各相的流量:
[0016](1-1)利用該文丘里流量計測量該稠油的總體積流量Qt ；
【權(quán)利要求】
1.一種全量程計量稠油中油氣水三相流量的裝置，其包括以下構(gòu)件: 文丘里流量計(3)，其包括豎直放置的文丘里管、用于測量該文丘里管入口與喉部處壓差的第一差壓變送器以及用于測量稠油溫度和壓力的溫度變送器和壓力變送器； 布置在所述文丘里流量計(3)上下游的豎直圓管處或布置在所述文丘里管喉部處的雙能伽馬射線相分率儀(2)，其包含雙能伽馬射線發(fā)生器與伽馬射線檢測器，二者的布置方式使得所述雙能伽瑪射線發(fā)生器發(fā)出的伽瑪射線能夠沿徑向穿過所述豎直圓管或所述文丘里管喉部處的管道橫截面，達到所述伽瑪射線檢測器； 罐體(5)，其位于所述文丘里流量計(3)的下游，用于積累或排放稠油，其頂部設(shè)有氣體出口，其底部設(shè)有液體出口 ； 第二差壓變送器(6)，其布置方式使得其能夠測量罐體(5)內(nèi)因稠油積累導致的該第二差壓變送器下取壓口與液面之間的差壓Λ P。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其還包括位于罐體(5)底部的加熱設(shè)施(10)，和/或，所述罐體(5)之外用纏繞加熱帶或用保溫層包裹。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其還包括:與所述罐體(5)的氣體出口相連接的氣體管線以及設(shè)在該氣體管線上的氣路控制閥(4)，和與所述罐體(5)的液體出口相連接的液體管線以及設(shè)在該液體管線上的齒輪泵(9)，該齒輪泵(9)用于加速罐體(5)的排液過程。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中所述雙能伽馬射線相分率儀使用241Am或133Ba作為伽瑪射線放射源，其中在使用241Am放射源的情況下，產(chǎn)生59.5keV的伽瑪射線，使其中第一股伽瑪射線直接穿過吸收介質(zhì)而發(fā)生吸收，而另一股則轟擊由銀做成的靶片從而激發(fā)銀發(fā)出能量為22keV的能量相對較低的伽瑪射線，并沿著與第一股伽瑪射線相同的路徑通過該吸收介質(zhì)而被吸收，并一起被伽瑪射線檢測器檢測它們的透射強度；而在使用133Ba作為放射源的情況下，133Ba發(fā)出的伽瑪射線具有三個主要能級，分別為32keV，81keV，356keV，選取其中的任意兩種的組合，分別作為所述雙能伽瑪射線。
5.一種全量程計量稠油中油氣水三相流量的方法，包括使稠油流過文丘里流量計，該文丘里流量計包括豎直放置的文丘里管、用于測量該文丘里管入口與喉部處壓差的第一差壓變送器以及用于測量稠油溫度和壓力的溫度變送器和壓力變送器；并利用設(shè)置在該文丘里流量計上下游的豎直圓管處或布置在所述文丘里管喉部處的雙能伽馬射線相分率儀測量該稠油的含氣率GVF和液相含水率WLR，然后，根據(jù)情況選擇以下步驟之一: (I)當稠油體積流量處于所述文丘里流量計的流量計量范圍之內(nèi)時，用該文丘里流量計計量其總體積流量Qt，然后利用以下公式計算所述稠油中油氣水各相的流量: (1-1)利用該文丘里流量計測量該稠油的總體積流量Qt ；

【文檔編號】G01F1/88GK103759772SQ201410048635
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月27日
【發(fā)明者】陳繼革, 葉俊杰, 謝建華, 潘艷芝, 李生瑞 申請人:蘭州海默科技股份有限公司