一种基于差压的双喷嘴天然气流量测量装置和系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于差压的双喷嘴天然气流量测量装置，包括：依次连通的第一喷嘴节流元件和第二喷嘴节流元件；用于测量待计量天然气经过第一喷嘴节流元件前后的第一差压值的第一差压测量元件和用于测量待计量天然气经过第二喷嘴节流元件前后的第二差压值的第二差压测量元件；和计量处理器，分别与第一差压测量元件和第二差压测量元件建立数据连接，用于基于第一差压值和第二差压值计算待计量流体的分相含率和/或分相流量。计量处理器通信连接至云端服务器，以使得云端服务器能够获取不同地理位置的设置于同一输送管道的至少两个计量处理器的计量参数，从而云端服务器能够基于计量参数获取该输送管道的当量流量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于差压的双喷嘴天然气流量测量装置和系统
本专利技术涉及油气智能化计量
，尤其涉及一种基于差压的双喷嘴天然气流量测量装置。
技术介绍
在油气的开采过程中，为了了解油气含量变化，需要对油井产出液中各组份的含率计流量进行连续地计量，以提供实时的计量数据。油气主要包括了常规天然气天井口产出气、煤层气、湿饱和蒸汽、页岩气、原油等。随着工业技术的发展，对油气不分离计量的要求越来越高。在气体或液体单独流动时，他们的流动规律基本相同，均满足质量守恒和能量守恒方程。但是当两者共同存在且流动时，由于两相流体的介质特性存在诸多差异，主要表现在流体密度、粘度和摩阻系数等物理参数，受到压力和流速等工况的影响，使得湿气气液两相流的流动更复杂。由于气液两相流固有的复杂性、多样性和测量手段的局限性，这类研究还处于发展阶段。油气计量方法主要包括人工计量和在线计量。人工计量操作简单，但存在取样代表性差、连续性差和耗时等缺点。随着自动化技术的发展，诸多传感设备逐渐地应用于油气计量。油气都是腐蚀性介质。因此，在其服役过程中，受制于油气的腐蚀性，传感设备的精度会逐渐下降，适用性变差。因此，如何克服这一技术难题是当前油气计量急需解决的。天然气流量测量技术发展至今，天然气流量计量装置都可以按计量功能结构，均可以划分为：流量传感器(或者节流装置)和流量转换装置，流量转换装置由差压、压力、温度各个变送器或传感器与流量计算机组成。例如，公开号为CN110411521A的中国专利公开的一种基于双喷嘴的油井多相流分相含率在线计量方法。该方法包括：(1)采集两个喷嘴的瞬时差压值；(2)计算出压差信号波动的标准差；(3)将标准差进行无量纲处理；(4)拟合无量纲参数Z1与含气率和雷诺数相关式；(5)拟合无量纲参数Z2与含气率和弗劳德数的相关式；(6)联立关系式得到含气率与无量纲参数的关系式；(7)通过射频水仪获得含水率；(8)利用多相流分相模型进行总流量的计算。该现有技术通过各种流体计算领域的相关知识、结合数学知识对多相流分相含率进行测量，以最终确定各成分的含量和流量。油气管道不管是输油还是输送天然气都是连续输送，而压差信号的采集却是瞬时的，计算机处理器设备对间断的数据进行处理后获取的各流量值具有随机性，目前的系统虽然能够获取到较为准确的分相瞬时流量，但是分相瞬时流量无法代表一段时间内输送多相流体的分相流量，这对于贸易计量是较为不公平的。
技术实现思路
针对现有技术之不足：测量装置长期处于负载状态，并且受到腐蚀性介质的影响，其精度、灵敏度均会降低，对贸易计量十分不公平。而且，测量装置获得的流量只是瞬时的，其单个测量值仅能反应某一段管道内的流量，而由于沿程阻力等的影响，其并不能代表整条输送管道的流量，这也对贸易计量不公平。为此，本专利技术提供一种基于差压的双喷嘴天然气流量测量装置，包括：依次连通于输送管道的第一喷嘴节流元件和第二喷嘴节流元件；用于测量待计量天然气经过所述第一喷嘴节流元件前后的第一差压值△P1的第一差压测量元件和用于测量所述待计量天然气经过所述第二喷嘴节流元件前后的第二差压值△P2的第二差压测量元件；和计量处理器，分别与所述第一差压测量元件和第二差压测量元件建立数据连接，用于基于所述第一差压值△P1和所述第二差压值△P2计算所述待计量天然气的分相含率和/或分相流量；所述计量处理器通信连接至云端服务器，以使得所述云端服务器能够获取不同地理位置的设置于同一输送管道的至少两个所述计量处理器的计量参数，从而所述云端服务器能够基于所述计量参数获取该输送管道的当量流量。云端服务器700可以配置不同的换算模型以应对不同服役年限的测量装置。天然气内含有腐蚀性物质，如二氧化硫、硫化氢等，会造成测量装置的腐蚀，而可能导致测量装置腐化。测量装置内的测量元件在腐蚀后，其灵敏度受到影响，造成其测量精度降低。第一种换算模型为：均值模型，即将不同地理位置的天然气流量值取平均值。这一种模型适用于刚服役的测量装置，其腐蚀程度还不足以影响测量精度，其实将各处的测量值取平均后，得到的当量流量与实验室获得的测量值接近。第二种模型为：拟合模型，即通过数学拟合法将同一时刻的不同位置的测量值与实验室测量值的关系进行拟合，得到其拟合模型。该拟合可以是基于神经网络获得的，也可以是最小二乘法拟合的。这种模型主要适用于已经服役了一段时间的测量装置，通过数学方法削弱腐蚀对测量精度降低的影响。这种拟合模型获得的当量流量与实验室获得的测量值的误差和均值模型获得的当量流量与实验室获得的测量值的误差是接近的，说明了云端服务器计算得到的当量流量具有较好的稳定性，其几乎不受腐蚀对测量装置精度的影响，这符合公平贸易的理念。根据一种优选的实施方式，在所述计量处理器将其换算的分相流量与其采集时刻对应后间隔发送至所述云端服务器的情况下，所述云端服务器将基于至少两个不同地理位置的对应于同一采集时间的分相流量生成所述当量流量。根据一种优选的实施方式，同一地理位置所述第一喷嘴节流元件和所述第二喷嘴节流元件组成组节流部件，不同地理位置的组节流部件之间按照能够削弱天然气流动中的沿程阻力的方式至少设置有增压部，而使得天然气在流动至不同地理位置的组节流部件是具有大致一致的输送压力。根据一种优选的实施方式，所述第一喷嘴节流元件和所述第二喷嘴节流元件按照使得第一差压值△P1和第二差压值△P2具有差异性方式而设置开口直径。根据一种优选的实施方式，所述第一差压测量元件的上游取压孔和第二差压测量元件的下游取压孔按照彼此之间的轴向距离不小于第一临界距离且不大于第二临界距离的方式串联连通至输送管道。根据一种优选的实施方式，彼此相邻地理位置的所述组节流部件的空间距离大于所述第二临界距离。根据一种优选的实施方式，本专利技术还提供一种基于双喷嘴三压差的天然气两相流测量系统，包括：用于测量待计量流体经过所述第一节流元件前后的第一差压值△P1的第一差压测量元件；用于测量所述待计量流体经过所述第二节流元件前后的第二差压值△P2的第二差压测量元件；和计量处理器，分别与所述第一差压测量元件和第二差压测量元件建立数据连接，用于基于所述第一差压值△P1和所述第二差压值△P2计算所述待计量流体的分相含率和/或分相流量；根据一种优选的实施方式，所述第一差压测量元件的取压孔和第二差压测量元件的取压孔按照彼此之间的轴向距离不小于第一临界距离且不大于第二临界距离的方式串联连通至输送管道；其中，所述计量处理器配置于不同地理位置的同一输送管道，用于获取不同位置处的计量参数。根据一种优选的实施方式，所述计量处理器通信连接至云端服务器，以使得所述云端服务器能够获取不同地理位置的设置于同一输送管道的计量处理器的计量参数，从而所述云端服务器能够基于所述计量参数获取该输送管道的当量流量。根据一种优选的实施方式，在所述计量处理器将其换算的分相流量与其采集时刻对应后间隔发送至所述云端服务器的情况下，所述云端服务器将基于至少两个不同地理位置的对应于同一采集时间的分相流量生成所述当量流量。根据一种优选的实施方式，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于差压的双喷嘴天然气流量测量装置，包括：/n依次连通于输送管道(600)的第一喷嘴节流元件(100)和第二喷嘴节流元件(200)；/n用于测量待计量天然气经过所述第一喷嘴节流元件(100)前后的第一差压值△P

【技术特征摘要】
1.一种基于差压的双喷嘴天然气流量测量装置，包括：
依次连通于输送管道(600)的第一喷嘴节流元件(100)和第二喷嘴节流元件(200)；
用于测量待计量天然气经过所述第一喷嘴节流元件(100)前后的第一差压值△P1的第一差压测量元件(300)和用于测量所述待计量天然气经过所述第二喷嘴节流元件(200)前后的第二差压值△P2的第二差压测量元件(400)；和
计量处理器(500)，分别与所述第一差压测量元件(300)和第二差压测量元件(400)建立数据连接，用于基于所述第一差压值△P1和所述第二差压值△P2计算所述待计量天然气的分相含率和/或分相流量；
其特征在于，
所述计量处理器(500)通信连接至云端服务器(700)，以使得所述云端服务器(700)能够获取不同地理位置的设置于同一输送管道(600)的至少两个所述计量处理器(500)的计量参数，从而所述云端服务器(700)能够基于所述计量参数获取该输送管道(600)的当量流量。


2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，在所述计量处理器(500)将其换算的分相流量与其采集时刻对应后间隔发送至所述云端服务器(700)的情况下，所述云端服务器(700)将基于至少两个不同地理位置的对应于同一采集时间的分相流量生成所述当量流量。


3.根据权利要求1或2所述的测量装置，其特征在于，同一地理位置所述第一喷嘴节流元件(100)和所述第二喷嘴节流元件(200)组成组节流部件，不同地理位置的组节流部件之间按照能够削弱天然气流动中的沿程阻力的方式至少设置有增压部，而使得天然气在流动至不同地理位置的组节流部件是具有大致一致的输送压力。


4.根据前述权利要求之一所述的测量装置，其特征在于，所述第一喷嘴节流元件(100)和所述第二喷嘴节流元件(200)按照使得第一差压值△P1和第二差压值△P2具有差异性方式而设置开口直径。


5.根据前述权利要求之一所述的测量装置，其特征在于，所述第一差压测量元件(300)的上游取压孔和第二差压测量元件(400)的下游取压孔按照彼此之间的轴向距离不小于第一临界距离且不大于第二临界距离的...

【专利技术属性】
技术研发人员：檀朝东，张倩，魏方方，檀朝銮，吴浩达，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，安徽中控仪表有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11