基于神经网络的水平文丘里湿气测量模型

文丘里流量计用于湿气测量需要对因液相的存在而产生的读数偏高（虚高）进行修正。文中分析了8个经典的文丘里湿气测量虚高模型的特点与局限，用分相模型理论结合神经网络曲线拟合方法得到了一个新的文丘里湿气测量模型，并对模型进行了验证，结果证明模型对文丘里湿气测量虚高特性的预测较准确，误差在5％以内。模型的适用范围宽，经大量实验验证并与8个传统模型作了对比，结果表明模型在压力P为0．15～6．0MPa，孔径比β为0．4～0．75，气相Froude数Frg为0．5～5．5，LM参数X为0．002～0．3，质量含气率x为0．5～0．99范围内均得到满意的预测结果。

长喉颈文丘里喉部取压位置对湿气测量模型影响的试验研究

文丘里流量计广泛应用于湿气流量测量领域.为探索长喉颈文丘里管喉部取压位置对其湿气测量模型的影响,从理论上对其各个部分压力降进行研究.设计内径为50mm、节流比为0.4的文丘里试验样机,取压位置距离喉部入口分别为喉部直径的0.5倍、3.75倍和7倍.在天津大学流量实验室双闭环中压湿气装置上进行试验验证.试验压力为0.2～0.8 MPa,干度为0.5～1.根据试验数据,针对不同的喉部取压位置,分析虚高梯度与L-M参数之间的关系;同时分析差压比K参数灵敏度与液气质量比qml/qmg之间的关系,发现虚高和K参数均受喉部取压位置的影响.建立基于K参数、Froude数、气液密度比的虚高模型和液气质量比模型,通过迭代算法求出气相和液相流量.分析基于不同取压位置的测量模型对湿气两相流气相和液相流量预测结果误差和不确定度的影响,得出取压位置为距离喉部入口3.75倍喉部直径时效果最好的结论,该位置模型气相测量不确定度为5.06％,液相为2.15％.

Z法气体超声波流量计湿气测量的虚高预测模型

引言湿气通常是指气相为连续相，液相为离散相的气液两相流。美国机械工程师学会ASME将其界定为Lockhart-Martinelli参数（L-M参数）X〈0．3的气液两相流[1]。湿气普遍存在于自然界与工业现场中，如常规天然气田井口产出气（湿天然气）、煤层气、湿饱和蒸汽以及页岩气等均属湿气。随着工业生产的发展，对湿气不分离计量的要求越来越高。然而已有研究表明，湿气流量测量问题非常复杂，检测难度很大，利用传统的单相气体流量计直接测量湿气流量，会因液相的影响而产生一定的误差，甚至无法正常工作[2]。因此研究各种单相仪表在测量湿气过程中所表现出的特性是十分重要的基础性工作。

V形反射式双声道超声波流量计湿气测量特性

引言 湿气通常是指气相为连续相,液相为离散相的气液两相流,主要存在于石油天然气工业的勘探开发与生产过程当中,美国机械工程师学会（Amer-ican Society of Mechanical Engineering,ASME）将其界定为Lockhart-Martinelli参数（即L-M参数）小于0.3的气液两相流。

水平安装文丘里管低压湿气测量模型

在低压高流速工况下,对文丘里管的湿气测量虚高数学模型进行理论和试验研究。由动量方程出发,推导文丘里管用于湿气测量的理论计算式。在天津大学低压油、气、水三相流试验装置上,对管径比为0.4048、0.55、0.7的文丘里管进行大量湿气试验,分析压力、滑差及液相含率对文丘里湿气测量虚高的影响,提出一个新的文丘里管低压湿气测量半经验模型公式,达到较高的测量精度。通过对不同管径比的试验数据的分析比较,得出管径比为0.55的文丘里管信号具有较小分散性的结论。

垂直安装文丘里管湿气测量模型研究

文丘里管在湿气测量领域的应用越来越广泛,研究文丘里管中湿气的流动特性是准确地对湿气进行测量的前提。本文从林宗虎模型出发,将其简化为关于干度的简单表达形式,建立了一种文丘里管湿气测量静态模型。在本研究的实验条件(实验压力0.3～0.8MPa,气相的体积流量为80～120m3/h,液相的体积流量为0.3～4.5m3/h,干度为0.07～0.36)下,利用该模型求得差压的均方根相对误差为5.27%。本文还研究了文丘里管差压信号的波动特性与干度之间的关系,建立了一种文丘里管湿气测量的差压波动模型,利用该模型求得干度的均方根相对误差为6.86%。

基于强制环状流工况的湿气测量数值模拟研究

基于强制环状流压差特性的天然气湿气测量方法不仅消除了湿气流型对测量结果的影响,还克服了液相含量测量困难的问题。针对目前仅局限在常温常压下用空气-水做介质对该测量方法的原理进行了相关的研究,而对其现场工况下的测量性能缺少评估的问题,以某气田中典型的生产工况下的湿气流动参数为参考,设计了数值模拟方案(压力范围为4~10 MPa,温度范围为35~60℃),并以甲烷-水为介质对基于强制环状流压差特性的天然气湿气测量方法进行数值模拟研究。提出了一种基于强制环状流压差特性的实际工况下湿气流量测量的修正模型。研究结果表明,湿气测量虚高随着温度、L-M数和气相弗劳德数的增大而增大,随压力的增大而减小。研究结果可为实际生产工况中的湿气测量提供一定的理论指导。

基于强制环状流的长喉颈文丘里管湿气测量方法

为了克服湿气液相含量测量困难和减少湿气流型对测量造成的误差,提出了一种由旋流器和长喉颈文丘里管组成的湿气双参数测量装置,利用旋流器将流型强制转化为环状流,同时引入了长喉颈文丘里管收缩段和扩张段的压差比值W,通过数值模拟结果对W值、气体弗劳德数和虚高以及液气质量流量比之间的关系进行分析,建立了新的湿气流量测量模型,经过室内实验验证了测量模型的可靠性,实验结果表明,基于旋流器的湿气测量装置气相误差为±3%,液相误差为±8%。研究结果为湿气测量提供了一种新型的研究方法,对实际工程具有重要的意义。

基于长喉颈文丘里管的湿气测量综述

随着油气工业的发展,对气液两相流的测量技术的要求越来越高,湿气测量的理论和技术不断更新。本文重点介绍了文丘里流量计的发展和基于文丘里流量计的修正模型,基于长喉颈文丘里管的湿气测量原理。1概述湿气是一种特殊的高含气率气液两相流普遍存在于油气工业中。一般来说,干气是经过脱水、净化和轻烃回收工艺的天然气,这类天然气满足商品气或管输气要求;而湿气是持液率较高的一类天然气,由于该类天然气未经脱水脱烃处理,所以多含有少量凝析水或油、饱和水蒸气及轻烃类。目前湿气国际上没有统一的定义,ISO/TR11583;将气液两相流中气相体积分数大于等于95%的定义为湿气。

利用双差压式节流装置测量湿气

为实现湿气气液两相的在线不分离测量,提出一种由内锥和文丘里组合构成的新型双差压式湿气测量装置,并进行了实验研究。针对内锥及文丘里湿气虚高值的特点,建立了基于Lockhart-Martinelli参数、Froude数、气液密度比的内锥高精度虚高模型;建立了文丘里Deleeuw修正模型,实现了对n值的高精度拟合。通过对内锥和文丘里管在湿气测量中气液两相精度的对比分析,建立了湿气气液两相测量的迭代修正算法。实验结果表明,对于压力P为0.1～0.2MPa,气相弗劳德数0.6～1.5,L-M参数0.002～0.12,质量含气率在30%～99%范围内,气相流量测量的平均相对误差优于±1%,液相流量测量的满度误差小于±10%。

基于长喉径文丘里管的双差压湿气流量测量

为实现湿气气液两相流量的在线非分离测量,提出一种基于长喉径单文丘里管的双差压湿气流量测量方法.通过理论分析和实验研究,揭示了湿气液气质量比和气相流速与长喉径文丘里管收缩段差压、扩张段差压之间存在一定的内在变化规律及物理本质.为有效提高测量精度,针对传统虚高模型的缺陷,提出了虚高模型的优化原则.建立了基于单文丘里管的气液两相测量模型,并通过迭代运算实现了气液两相流量的分相测量,对于压力p为0.10～0.16,MPa,气相弗劳德数0.4～0.7,液气质量比0～1范围内,气相流量测量的相对误差优于±3%,液相流量测量的满度误差小于±10%.

长槽道内文丘里湿气流量测量虚高特性

为了研究节流装置结构参数对湿气流量测量虚高特性的影响,设计了与传统文丘里管结构相对的边壁绕流型长槽道内文丘里节流装置,并对其湿气测量特性进行了实验研究,对比分析了节流装置水力直径和管道液相分布对虚高的影响。实验研究和理论分析表明,气相对液相加速的摩阻压降是影响虚高的重要因素,在相同工况条件下,节流装置流通区域的水力直径越小,液相分布越均匀,气液两相混合越充分,虚高值越大。对节流装置结构参数对虚高的影响进行了较为细致的分析,为基于边壁绕流型节流装置的湿气流量计的结构优化设计奠定了基础。

基于锥形孔板压差脉动特性测量湿气流量

设计了一种具有防堵特性的锥形孔板,在定压条件下结合锥形孔板的压差脉动特性完成了湿气流量的双参数测量。借鉴压差脉动法测量流量的成熟理论,运用支持向量机以R和x作输入变量、以干度为输出值,得到了在干度变化较大非定压条件下的干度测量模型。实验结果表明:此种测量方法不仅适用于湿气工况下干度的测量,同时适用于非湿气工况下气液两相流量的干度测量。

应用强制环状流的湿气双参数测量方法

针对湿气中液相含量测量困难以及湿气流型对测量精度影响较大的问题,首先设计了一种由旋流器和文丘里管喷嘴组成的湿气双参数测量装置。该装置利用旋流器将湿气调整成强制环状流,引入了用强制环状流状态下文丘里管喷嘴节流压差与离心压差之比表示的无量纲数M,分别确定了湿气虚高和液气质量流量比与M和气相弗劳德数Fr g之间的关系,进而建立了湿气双参数测量模型。通过数值模拟对测量装置内的流场特性进行了分析,并搭建室内实验平台对建立的湿气测量模型进行了验证。实验结果表明:在气相弗劳德数为0.7~1.5以及Lockhart-Martinelli数为0~0.2的范围内,湿气气相流量测量误差在±3%以内,液相测量误差在±10%以内。该测量方法将为工业生产中湿气的实时测量提供一种新的思路,具有一定的工程意义。

双声道直射式气体超声波流量计湿气虚高预测模型研究

为探索超声波流量计测量湿气时的特性,以双声道平行直射式气体超声波流量计为研究对象,分析了超声波流量计虚高产生的原因和影响因素。基于水平直管气液两相流的经典L-M(Lockhart-Martinelli)截面含气率模型,建立了双声道平行直射式超声波流量计湿气虚高预测模型。在天津大学中压湿气流量实验装置上进行了超声波流量计湿气实验,在压力范围0.2~0.8 MPa、气相表观流速5~20 m/s的湿气工况条件下,超声波流量计正常工作时,虚高预测模型的整体相对误差在±6%以内,90.3%的相对误差在±4%以内;同时,93.6%实验工况点下的测量重复性小于1%,整体测量重复性的平均值为0.41%。

湿气流量计现场使用技术难点分析

湿气广泛地存在于石油天然气工业中,湿气的在线测量对于降低油气田的投资和运行成本,提高油气田的生产效率和科学管理水平都具有重要意义。近十年来,湿气在线测量技术得到了较大的发展,出现了多种不同测量原理的湿气流量计。简述了目前中国石油湿天然气的计量现状和技术需求,分析了现有湿气流量计的测量原理,并对当前湿气流量计的实验室测试结果和现场应用情况进行了详细分析,初步总结了湿气流量计现场使用的技术难点。建议进一步开展湿气流量计测试研究和现场应用试验,总结湿气流量计所能适应的工况范围以及其长期使用的适用性,建立湿气流量计的测试方法和准入标准,规范湿气流量计的使用和维护。

页岩气井口湿气流量计现场使用性能评价研究

目的选择典型的页岩气生产平台,采用自主设计的两相流量计现场比对测试橇,在不同生产工况下实验评估湿气流量计的现场使用性能。方法分析了页岩气井口湿气流量测量的特点,考查了湿气流量计在页岩气井口不同气液流量下的性能特征。结果测试流量范围内湿气流量计气相偏差为-6.07%~0.82%,液相偏差为-24.91%~96.49%,且随着气液两相流量的降低,被测湿气流量计的气液测量偏差逐渐增大。结论湿气流量计的测量性能与气液流量等工况极为相关,需要进一步扩大实验规模和范围,同时尽快制定明确的湿气流量计技术需求指标,确保现场应用的湿气流量计满足页岩气生产需求。

Performance of a Horizontally Mounted Venturi in Low-pressure Wet Gas Flow

在湿气流动使用的文丘里流量计的表演主要在高压力的状况下面被探索了，但是很经常，低压的测试在中国在天津 Dagang 油和天然气田在一些油和天然气田存在。在这研究，在低压的湿气流动的水平地装的文丘里速度计的表演被讨论。三 50 公里文丘里速度计系统地被测试，与 0.4048 ， 0.55 和 0.70 的β 价值， 0.15 MPa 的操作压力， 0.20 MPa ， 0.25 MPa ，从 0.6～2.0 的煤气的 densiometric 弗鲁德数字，从 0.0022～0.06 的修改 Lockhart-Maretinelli 参数，并且从 0.5～0.99 的煤气的液体团流量的比率。修改 Lockhart-Maretinelli 参数，压力，煤气的 densiometric 弗鲁德数字，直径比率，和到文丘里流量计的煤气液体的集体流量比率的效果与新独立数据被分析。而且，低压的性能在高压下面与那相比。