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能动学院
基于单V锥节流元件的湿气气液流量双参数测量
来源: 日期:2017年11月14日 16:49 点击数:

项目名称:基于单V锥节流元件的湿气气液流量双参数测量

联系人: 白博峰

联系电话:13060370272

Email: bfbai@mail.xjtu.edu.cn

所在学院:能动学院

一、 项目介绍

以天然气开采中存在的高含气率气液两相流在线测量为背景,针对气田单井井口湿天然气测量对低成本、实时性、双参数测量的需求,采用V锥节流装置,通过理论分析、室内实验和数值模拟、工业现场验证,从测量机理和测量模型两个角度研究内置V锥管内气液两相流动特性。阐明了流型、截面含气率、摩擦压降以及V锥压力损失等流动规律并建立了相应的实验关联式;获得了两相流流经V锥后尾涡的动力学特性及变化规律;提出了基于单V锥节流元件的湿气气液流量双参数测量方法。

二、关键技术优势或创新性

图1 V锥湿气流量计示意图

目前的在线式湿气流量计多采用组合测量法,可分为单相流量计组合、单相流量计与相含率传感器组合两大类。组合测量法存在装置结构复杂、设备体积庞大、购置维护费用高等问题,有些流量计还包含放射源,安全管理难度大。本课题组提出的基于单V锥节流元件的湿气流量计结构简单、设备体积小、成本低、流动阻力小、测量精度高、重复性好。采用的相关技术如下:

(1)针对V锥节流装置的“over-reading”问题,定义了气液两相质量流量系数,获得了流动参数对该系数的影响规律,建立了基于气液两相质量流量系数的湿气气相流量测量模型。

(2)基于气液两相流流过V锥的压力损失能反映湿气中含液率变化这一特性,提出采用压损比进行湿气中液相含量测量的新思路,建立了基于压损比的湿气液相流量测量关联式。

(3)结合气相流量测量模型和液相流量测量模型,提出了依靠单一节流元件对气液两相流气相流量和液相流量同时测量的在线测量方法(图1)。

三、应用领域及市场前景

(1)发明专利:

[1] 双差压湿气流量在线测量装置及方法,2016101497595/CN1058

[2]一种双压差气液流量在线测量装置及在线测量方法,2015105008413/CN1051

[3] 基于单节流元件的气液两相流气相流量在线测量方法及装置,ZL.201210190815.1

(2)现场应用情况

苏里格气田现场计量测试表明,本课题组提出的V锥湿气流量计气象瞬时流量预测误差低于±4%,液相累计流量预测误差低于±10%,计量效果优于市面上的同类型产品。

(3)经济效益优势

目前市面上的湿气流量计以国外企业的产品为主,其价格都在¥100万元以上,本课题组提出的V锥湿气流量计总造价低于¥10万元。据统计,仅苏里格气田产气井数量在7000口以上,若采用V锥湿气流量计进行单井计量不仅可以显著降低成本,同时可以优化生产工艺,经济效益明显。

图2 V锥湿气流量计现场计量实验

石油、化工、核能、制冷及冶金等工业领域中气液两相流测量。


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