[0001] 本实用新型涉及油田在线不分离计量产品或化工、环保等领域的极高含水多相流实时在线测量装置技术领域，特别是一种极高含水多相流测量装置。

[0002] 世界许多陆地油田包括我国许多大中型油田已经陆续进入极高含水期。由于目前多相流量计的含水测量精度一般在2-3％左右，而极高含水多相流含水率高达95％以上，因此含水的测量误差会造成纯油测量极大的误差，同时也限制了多相流量计在这种场合的应用；传统的分离式多相计量方式采购和运行成本太高，由于不能连续实时测量因此精度更差，给油田的生产管理带来很大的困难。实用新型内容

[0003] 本实用新型所要解决的技术问题就是提高极高含水多相流的含水率和纯油测量精度，通过采用一整套相互连接的管道、容器和仪表、阀门等，组成了一个能自动分离出大部分游离水的极高含水多相流测量装置，从而提高含水测量和纯油测量的精度。

[0004] 本实用新型的技术问题采用下述技术方案解决：

[0005] 一种极高含水多相流测量装置，包括管道、仪表和阀门，设有一除水容器，除水容器内设一水平隔板将除水容器上下分隔，隔板以上为缓冲腔，隔板以下为分离腔；缓冲腔连接一多相流总管，多相流总管与多相流入口连接；所述除水容器上端连接一排气管；所述除水容器底部连接一游离水排出管；所述排气管和游离水排出管在除水容器下方与汇管汇合。

[0006] 所述隔板中间向分离腔设一间歇排液管，间歇排液管上端设一节流活瓣，节流活瓣上端装一浮子；所述隔板下部设一游离水排水管；所述隔板上还设一集油腔，集油腔上端设有气体返回口，集油腔下端设一排油管入口，排油管入口连接一排油管道，排油管道汇入汇管。

[0007] 所述多相流总管上设有总管取样口，总管取样口之后装一由文丘里流量计和单能伽玛传感器组成的总流量测量仪表。

[0008] 所述排气管上装有用于调节气体流量和压力平衡点的控制阀。

[0009] 所述游离水排出管上装有控制阀门和单相液体流量计。

[0010] 所述排油管道上装有油路控制阀和双能伽玛含水仪。

[0011] 本实用新型通过采用一整套相互连接的管道、容器和仪表、阀门等，组成了一个能自动分离出大部分游离水的极高含水多相流测量装置，实现液位和流量自动控制，可以有效地分离出大部分的游离水进行单独计量，从而提高了极高含水多相流的含水率和纯油测量精度，满足油田生产计量的需求。附图说明

[0012] 图1为本实用新型结构示意图。

[0013] 一种极高含水多相流测量装置，由一个竖直安装并上下相互分隔的金属除水容器和其他一些管道、仪表和阀门等组成。除水容器14内水平安装一隔板10，将除水容器14上下分隔，隔板10以上为缓冲腔13，隔板10以下为分离腔7。隔板10中间向分离腔7设一间歇排液管20，间歇排液管20上端装一节流活瓣11，节流活瓣11上端装一浮子12，用于控制液体排出的速率和液位高低，保证隔板上面的液位在一定范围内波动，流经含水仪的液体中不能有太多的气体。隔板10上还设一集油腔17，用于收集分离腔内油、水分离后的高含油液体，便于从排油管道21排出；集油腔17上端设有气体返回口16，便于进入分离腔的气体返回到缓冲腔；集油腔17下端设一排油管入口18，排油管入口18连接一排油管道21，排油管道21上装有油路控制阀19和双能伽玛含水仪23，用于测量液体中油的百分比含量，排油管道21汇入汇管25。隔板10下部装有游离水排水管6，用于事先将多余的游离水直接排出到分离腔内。

[0014] 缓冲腔13的一侧安装有多相流总管8，多相流总管8与多相流入口1连接；多相流总管8上连接一总管取样口4，总管取样口4之后装有由文丘里流量计和单能伽玛传感器组成的总流量测量仪表9。除水容器14上端连接一排气管22，排气管22上装一控制阀15，用于调节气体流量和压力平衡点。除水容器14底部连接一游离水排出管2；游离水排出管2上安装有控制阀门3和单相液体流量计24，分别用于调节和测量游离水的流量。排气管
22和游离水排出管2在除水容器14下方与汇管25汇合。

[0015] 工作原理：

[0016] 极高含水和较低含气的多相流从多相流入口1进入，流经由文丘里和单能伽玛传感器组合成的总流量测量仪表9测量出总流量后沿多相流总管8进入除水容器14的缓冲腔13，由于液体的含水率很高，因此混合物近似于水、气两相流，含水率的测量精度对密度的影响较小，可以用从总管取样口4取样测得的含水平均值代替用于计算混合液密度。除水容器14由隔板10分为缓冲腔13和分离腔7两个空间，隔板10以上为缓冲腔13，用于气、液的分离和液体流速、液位的控制；隔板10以下为分离腔7，用于油、水的分离。多相流体进入容器缓冲腔13后，气体经气路控制阀15从排气管22排出，末端与汇管25相连；由于排气管22的口径较大，排气管两端的压力差较小，因此容器内的液体基本上靠自身的重力流动。液体下沉到容器缓冲腔13底部后，其中少量游离水经游离水出口6进入除水容器分离腔7的底部；大部分液体积聚到缓冲腔13底部，随着液位上升浮子12上浮，带动节流活瓣11上滑，间歇排液管20打开后才会大量流入到分离腔7。随着大量液体进入分离腔7，缓冲腔13的液位持续下降，当液位下降到一定高度后，节流活瓣11关闭，这时液体的流阻变大，限制了分离腔7中液体的排出速度，避免了分离腔进入大量气体，降低了排油管道21进入气体的几率，既保证了含水仪的工作性能，又杜绝了游离水出口2排油的可能性。节流活瓣11关闭后，缓冲腔的液体只能通过游离水出口6进入分离腔，因游离水出口6的截面积约为多相流总管截面积的1/6-1/2，故液体流量得以控制，也减缓了缓冲腔13液位的下降速度。进入分离腔的液体在重力作用下产生分离，大量的游离水经过水路控制阀3和水流量仪表24后流入汇管25；少量的油水混合物上浮到分离腔7的顶部，在集油腔17处汇聚后从排油管入口18进入排油管道21，流经油路控制阀19并通过含水仪23测量含水率后再进入汇管25；极少量的气体经由气体返回口16返回到除水容器缓冲腔，降低了分离腔液位的下降和油路走气的几率。从分离腔7排出的液体和从缓冲腔13排出的气体在多相流汇管25汇合后从多相流出口26排出。在缓冲腔的液体尚未排尽前后续进入缓冲腔的液体继续重复上述过程，以实现液位和流量自动控制，按比列排出大量游离水进行单独计量，以达到提高含水和纯油测量精度的目标。

[0017] 工作过程：

[0018] 总流量测量：从多相流入口1进入的极高含水(＞95％)、较低含气(＜30％)的多相流流经文丘里和单能伽玛传感器9测量密度并计量三相流总流量。

[0019] 流量计校对：关闭油路阀门19，当流体稳定后可以校对文丘里测得的总流量测量仪表9和单相液体流量计24的数据，修改参数使二者一致。

[0020] 流量比调节：打开油路阀门19至最大位置，缓慢调节水路阀门3，观察总流量测量仪表9和单相液体流量计24的差值，使水路流量约为总液量的80％-90％。等流体稳定后从水路取样口5取样分析水中是否含油，若不含油即可正式使用，若水中含油则适当关小水路阀门3直至不含油为止。不同的油品所需的分离时间不同，因此允许分离出的游离水的比例也不同，需要根据现场情况而定。

[0021] 小流量测量：如果实际流量较小，可适当关闭油路阀门和水路阀门来解决，以免排液速度太快，液位下降导致油路走气的情况出现。正常工作时，液位应该保持在缓冲腔之上100-500mm之间。要仔细调节并观察含水仪中含气情况来判断。

[0022] 大流量测量：如果实际流量较大或含气率太低，可能会出现排液不畅，导致液位太高甚至气路走液的情况。为了防止气路走液，可以通过调节气路阀门15来控制。

[0023] 气体计量：根据文丘里流量计和单能伽玛传感器测量。

[0024] 油流量计算：(总液量-水流量)*(1-含水率)。

[0025] 水流量计算：水流量+(总液量-水流量)*含水率。