一种气液计量测试标定系统及计量应用方法与流程

本发明涉及能源计量优化，尤其涉及一种气液计量测试标定系统及计量应用方法。

背景技术：

1、湿气是气液两相流动的一种特殊形态，普遍存在于石油化工、天然气工业等生产过程中；为了更好了解每口气井的生产动态，气田站场计量模式从轮换分离计量逐渐向单井气液两相计量转变。

2、单相流量计在井口湿气计量中应用广泛，然而从工程现场应用的流量计实际测试结果来看，气液两相流动对湿气计量的影响未在流量计应用的计量模型中考虑，导致测量结果产生虚高现象，不能满足现场的计量需求。

3、公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成己为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

1、为解决上述问题，克服流量计在湿气计量中计量误差大的问题，本发明提出了一种气液计量测试标定系统及计量应用方法，基于设定的气液计量测试标定系统实现测试并进行计量模型重构，在将计量管段的气液两相流动影响引入气相计量模型的同时实现气井产液计量，提高单井产量计量精度；优选地，在一个实施例中，所述系统包括：空气压缩机(101)、储气罐(102)、储液罐(104)、测试管线、控温组件(216)、气液混合器(106)、感测组件、气液分离器(301)、测试数据传输系统和数据处理与控制器(404)；

2、所述测试管线包括第一测试管道(201)、第二测试管道(202)和第三测试管道(203)；第一测试管道(201)、第二测试管道(202)和第三测试管道(203)上分别设置有匹配的感测组件，所述第二测试管道(202)上设有控温组件(216)；

3、数据处理与控制器(404)经测试数据传输系统(401)与感测组件、控温组件(216)连接；

4、所述空气压缩机(101)通过气相管道(107)与第一测试管道(201)连接，所述气相管道上设置有储气罐(102)；

5、所述第一测试管道上依次设有第一压力传感器(211)、第一温度传感器(212)、第一流量计(241)、第二压力传感器(213)、测试预留段(214)；

6、所述储液罐通过液相管道(108)与第二测试管道连接，所述第二测试管道上设有电磁流量计(243)、第五压力传感器(217)；

7、所述第一测试管道和第二测试管道通过气液混合器(106)与第三测试管道连接；

8、所述第三测试管道上依次设有第三压力传感器(221)、第二温度传感器(222)、第二流量计(242)、第四压力传感器(223)；第三测试管道通过试验管道与气液分离器连接；

9、所述系统还包括气相放空管(302)，所述气相放空管(302)与气液分离器(301)的顶部连接；

10、所述储液罐通过液相回流管(303)与气液分离器(301)的底部连接。

11、优选地，一个实施例中，所述第三测试管道上依次设有第三压力传感器(221)、第二温度传感器(222)、第二流量计(242)、第四压力传感器(223)；

12、所述测试预留段(214)长度与第三测试管道长度相同，所述测试预留段(214)可与第三测试管道位置进行交换。

13、进一步地，一个实施例中，所述控温组件包括加热件和保温管套；

14、所述加热件沿管道壁面呈螺旋方式缠绕在管道上，通过保温管套封装在管道上；

15、所述加热件采用可控温电伴热加热缠绕带，所述保温管套可采用的保温管套类型包括：聚氨酯泡沫保温管套、橡塑保温管套和玻璃棉保温管套。

16、可选地，一个实施例中，所述的液相管道上依次设有增压泵(105)、第二调压阀(207)和第二截止阀(205)，通过调节第二调压阀以控制进入第二测试管道的水的压力。

17、进一步地，一个实施例中，所述第三压力传感器(221)在测试管道同一截面不同方位上设置一个或多个取压点，第二温度传感器(222)、第四压力传感器(223)取压点设置方式与第三压力传感器(221)一致。

18、实际应用时，优选的实施例中，所述的第一压力传感器、第一温度传感器、第一流量计、第二压力传感器通过第一测试数据传输系统与数据处理与控制器连接；

19、所述电磁流量计、第五压力传感器通过第二测试数据传输系统与数据处理与控制器连接，所述第二测试数据传输系统通过电磁流量计获取第二测试管道的监测液相流量；

20、数据处理与控制器经测试数据传输系统与第二调压阀连接，所述数据处理与控制器对比第一压力传感器与第五压力传感器测试传输的压力，控制第二调压阀的开度大小，最终达到第一压力传感器测试压力与第五压力传感器测试压力相等；

21、所述的第三压力传感器、第二温度传感器、第二流量计、第四压力传感器通过第三测试数据传输系统与数据处理与控制器连接。

22、基于上述任意一个或多个实施例中所述系统的应用方面，本发明还提供一种基于气液计量测试标定系统的计量方法，该方法应用于上述任意一个或多个实施例中所述的系统，优选的实施例中，该方法包括：

23、测试参数设置步骤、根据不同工况的要求设置对应测试流量和测试压力参数，形成多种工况的测试参数配置列表；

24、测试执行步骤、利用气液计量测试标定系统依据所述测试参数配置列表进行测试，由测试数据传输系统将采集的流量、压力、温度数据传输至数据处理与控制器；

25、单相流量拟合步骤、由数据处理与控制器基于测试数据确定管段单相压差，进而采用非线性拟合方法，拟合单相气体流量与管段单相压差、温度之间的关系；

26、气相计量模型构建步骤、采用神经网络训练法，确定气相流量、洛-马参数x与实验过程中测试参数的关系，形成气相流量运算模型；

27、液相计量模型构建步骤、基于气相流量计量运算模型和需要数据形成液相流量运算模型；

28、计量应用步骤、针对具备计量需求的工况，引入实际测试的虚高数据，利用所述气相流量运算模型和液相流量运算模型分别计算得到对应的真实气相流量和液相流量。

29、优选地，一个实施例中，单相流量拟合步骤中，拟合单相气体流量与管段压力、单相压差、温度之间的关系如下式：

30、

31、式中，△p1是管段单相压差，p1是第一压力传感器测试的压力，p2是第二压力传感器测试的压力，qg1是第一流量计测试得到的单相气体流量，t1是第一温度传感器测试的温度。

32、进一步地，一个实施例中，气相计量模型构建步骤中，确定气相流量、洛-马参数x与实验过程中测试参数的关系如下式：

33、

34、式中，p4是第四压力传感器测试的压力，qg2是第二流量计测试所得的单相气体流量，△pm是湿气计量与单相计量压差，p3是第三压力传感器测试所得的压力，t3是第二温度传感器测试所得的温度；△p1是第一压力传感器、第二压力传感器测试压力的管段单相压差，x是洛-马参数，qg1是第一流量计测试得到的单相气体流量，ql是电磁流量计测试液相流量，ρl、ρg分别是液相、气相密度。

35、一个可选的实施例中，气相计量模型构建步骤中，

36、神经网络的输入神经元参数包括第二流量计测试所得的单相气体流量、湿气计量与单相计量压差、第三压力传感器测试所得的压力和第二温度传感器测试所得的温度；输出神经元参数包括第一流量计测试单相气体流量和洛-马参数。

37、与最接近的现有技术相比，本发明还具有如下有益效果：

38、本发明提供的一种气液计量测试标定系统及计量应用方法，该系统的测试管线包括设置有感测组件的第一测试管道、第二测试管道和第三测试管道，第一测试管道和第二测试管道通过气液混合器与第三测试管道连接，数据处理与控制器经测试数据传输系统与感测组件连接，系统中设置测试预留段可实现天然气单相计量流量计和气液两相流量计的灵活标定，且通过数据处理与控制器实时监测管线中的温控数据和压力状态自动实现精准调温调压控制，基于该系统结合神经网络训练机制，实现不同工况的测量实验构建两相流量运算模型，将计量管段的气液两相流动影响引入气相计量模型的同时，实现气井产液的精确计量，有助于提升生产工程中的气液两相计量效率和可靠性。

39、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。