井下油、气、水三相流量的测量装置

1.一种井下油、气、水三相流量的测量装置，包括一圆管测试段(1)， 圆管测试段上有油气水混合物流出口，其特征在于，在该测试段(1)下方 的内径设置有一加热圆棒(2)，在加热圆棒(2)的上方设有加热器(5)， 加热器(5)的两边分别设置有第一温度传感器(3)和第二温度传感器(4)， 在测试段(1)的上方设有差压传感器和(6)压力传感器(7)，上述部件分 别被引出测试段(1)外，并与一微处理器(8)连接。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述的第一温度传感器(3) 和第二温度传感器(4)为完全相同的温度传感器。

                        技术领域
本发明属于石油生产技术领域，更进一步涉及一种井下气、水、油流量 测量装置。
                        背景技术
井下气、水、油流量对于油井、试井、生产测井是极其重要的参数，目 前已有的一些方法，如涡轮流量计测量总体积油量，而对于气液比、油水比 的测量尚无可靠，准确的方法。由于井下压力高达10Mp以上，而且温度高 达100摄氏度以上，许多地面上可用的流量测量方法不再适用井下气、水、 油流量的测量，截止目前，井下气、水、油的流量测量仍是一个技术难题。
                        发明内容
本发明的目的在于，提供一种井下油、气、水三相流量的测量装置，该 装置能够在线连续对井下气、水、油流量进行测量。以解决上述目前油井、 试井、生产测井中存在的技术难题。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是，一种井下油、气、水三 相流量的测量方法，其特征在于，该方法使用一圆管测试段，在该测试段的 下方，设置有一加热圆棒，在加热圆棒上方设有加热器和两个温度传感器， 在圆管测试段上方，还设有差压传感器和压力传感器，井下油、气、水三相 流量进入该圆管测试段，压力传感器和差压传感器测量流体的压力和压差， 加热器根据加热圆棒的温度和热平衡原理及其两个温度传感器的温度差，即 可得到油、气、水三相流量。
实现上述方法的装置，包括一圆管测试段，圆管测试段上有油气水混合 物流出口，其特征在于，在该测试段的下方，设置有一加热圆棒，在加热圆 棒的上方设有加热器，加热器的两端分别设置有第一温度传感器和第二温度 传感器，在测试段的上方设有差压传感器和压力传感器，上述部件分别被引 出测试段外，并与一微处理器连接。
本发明的方法及其装置，可用于油井井下油、气、水的流量在线测量， 具有稳定、可靠、测量精度高的特点。
                        附图说明
图1为本发明的结构原理示意图。
下面结合附图和测量原理作对本发明作进一步的详细说明。
                      具体实施方式
参见图1，本发明的装置使用一圆管测试段1，该测试段1的内径的下 方设置有一加热圆棒2，在加热圆棒2的上方设有加热器5，加热器5的两 边分别设置有第一温度传感器3和第二温度传感器4。在测试段1的上方设 有差压传感器和6压力传感器7，上述部件分别被引出测试段1外，并与一 微处理器8连接。当井下油、气、水三相流量进入该圆管测试段，即可进行 油、气、水三相流量的测量。
其测量方法为：
由压力传感器7和差压传感器6测量流体的压力p和压差Δp，压差 Δp由二部分组成：
Δp＝Δpf+ρmgh            (1)
式中，ρm为油气水混合物密度，g为重力加速度，h为压差测量高 度，Δpf为摩擦阻力压差；摩擦阻力压差为：
$\Delta P_f=2f\frac{l}{d}{\rho }_m{u_m}^2---\left(2\right)$
式中，f为摩擦因子，l为测量压差高度，d为圆管直径，ρm为油气水 混合物密度，um为油气水混合物速度；
再测量加热圆棒2的温度，当油、气、水三相混合物由下往上流动时， 加热圆棒2被冷却、其传热规律为：
$\frac{Q_1}{\mathrm{\Delta t}\times k_m}=C{\left(\frac{u_m{\rho }_m}{{\mu }_m}\right)}^a{\left(\frac{C_p{\mu }_m}{k_m}\right)}^b---\left(3\right)$
式中，μm为油气水混合物粘度，um为油气水混合物速度，Cp为混合 物比热，km为混合物导热系数，Δt为圆管和流体之间温差，a、b为常数， Q1为加热圆棒的加热功率。
其中，km＝koαo+kwαw+kgαg    (4)
式中，αo、αw、αg为油、水、气相比率，ko、kw、kg为油、水、气 导热系数。
当三相油气水混合物流过加热器5时，流体被加热，根据热平衡原理， 可得到：
Q2＝Cpρm×um×A×Δt          (5)
式中，Q2为加热器的加热功率，um为油气水混合物速度，A为流通 面积，Δt为温度传感器3和温度传感器4之间的温度差(即温度传感器4 的温度为Δt4，温度传感器3的温度为Δt3，则Δt＝Δt4-Δt3)；并有：
ρm＝ρoαo+ρwαw+ρgαg      (6)
式中，ρo、ρw、ρg为油、气、水密度；
另外油、气、水的相比率总和为1，即：
αo+αw+αg＝1                 (7)
由微处理器8联立求解上述方程，即可得到油、水、气的流量。