集成式水下文丘里两相湿气流量计的研制及性能研究

发布时间：2020-03-27 02:09

【摘要】：集成式水下文丘里两相湿气流量计(以下简称流量计)无需分离系统,可节省海上平台作业空间,在实现井下测量的同时可提供实时井口生产数据,为油井生产管理提供便利。本文采用数值计算与实验验证相结合的方法,对流量计的测量精度、测量灵敏度、系统结构及可靠性进行了系统的研究和讨论,为推动水下两相湿气测量技术的工程应用奠定了基础。利用FLUENT软件,对流量计的流场进行了数值模拟。通过研究操作参数及结构参数对压差之比及虚高修正系数的影响,分析了流量计的性能。结果表明,压差之比和虚高修正系数均随着液相含率X的增加而线性增大;虚高修正系数受流速的影响较小;随着操作压力的增加,压差之比及虚高修正系数均对液相含量变化的敏感度降低。文丘里管收缩角为21℃,直径比为0.55,取压位置距离喉管入口82.5mm时,流量计的灵敏度最高。基于性能研究结果,根据工艺条件及要求,研制了一种集文丘里管路、测压系统、测量仪表和电子元件于一体的全封闭流量计。针对所研制的流量计,借助力学计算软件WORKBENCH分析了其在操作工况下的力学状态,保证了流量计能够安全可靠运行。采用FLUENT软件分析了流量计的温度分布,确保电子仓内测量仪表以及计算模块工作稳定性。采用数值计算的方法分析了环腔式取压结构对流量计流场的影响及其测压精度。拟合得到了基于压差之比和虚高修正系数的流量计算公式,并分析了其测量精度和灵敏度,为水下流量计的研制提供了思路。研制实验装置,在双闭环湿气实验系统上进行了干气及湿气实验,验证虚高修正系数及流量计算公式的计算精度。研制出环腔取压实验装置,在双闭环湿气实验系统上进行了湿气实验,为流量计的研制奠定基础。本文对集成式水下文丘里两相湿气流量计研制方法及性能影响因素的探讨为水下两相湿气测量装置的设计提供了参考,进一步为我国深海油气资源的开发提供了技术支持,有助于促进我国湿气流量装置的制造及相应产业链的发展。
【图文】：

Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｖｅｎｔｕｒｉ邋ｔｗｏ－ｐｈａｓｅ邋ｆｌｏｗ邋ｍｅｔｅｒ逡逑天津大学研制了型号为ＴＴＷＧＦ的凝析天然气两相湿气流量计Ｐ＇该流量计逡逑基于双压差原理，结构如图１－３所示，实现了陆地湿气的在线不分离计量，，同时逡逑输出了气液两相的流量数据，并且２００９年３月，在西南油气田川中油气矿广安逡逑１０８井集气站上对该装置进行了测试工作，测试效果良好。逡逑ｆ邋Ｈ逡逑图１－３邋ＴＴＷＧＦ凝析天然气两相湿气流量计逡逑Ｆｉｇ．邋１－３邋ＴＴＷＧＦ邋ｃｏｎｄｅｎｓａｔｅ邋ｎａｔｕｒａｌ邋ｇａｓ邋ｔｗｏ－ｐｈａｓｅ邋ｆｌｏｗ邋ｍｅｔｅｒ逡逑６逡逑

的工况下会呈现出不同的流型。两相流的压力降和传热性能均受流型影响［２９］。文逡逑丘里两相湿气流量计内的两相流型主要分为：分层流、间歇流、环状流和泡状流逡逑四种，图１－４为水平文丘里两相湿气流量计内气液两相流流型分布竖直文丘逡逑里两相湿气流量计内气液两相流流型分布如图１－５所示［３１］。逡逑（ａ）分层流逦（ｂ）泡状流逡逑（ｃ）间歇流逦⑷环状流逡逑图１－４水平管内气液两相流流型逡逑Ｆｉｇ．邋１－４邋Ｆｌｏｗ邋ｐａｔｔｅｒｎ邋ｏｆ邋ｇａｓ－ｌｉｑｕｉｄ邋ｔｕ７0－ｐｈａｓｅ邋ｆｌｏｗ邋ｉｎ邋ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ邋ｐｉｐｅ逡逑７逡逑
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TH814;TE95

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本文编号：2602300