流量計標(biāo)定裝置及其標(biāo)定方法
【專利說明】超臨界002流量計標(biāo)定裝置及其標(biāo)定方法
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及流量計標(biāo)定技術(shù)領(lǐng)域,特別是涉及超臨界(302流量計標(biāo)定裝置及標(biāo)定方法。
【背景技術(shù)】
[0003]當(dāng)前，通過向地層注入CO2來驅(qū)油越來越受到業(yè)界重視，一方面是油田開發(fā)的需要，另一方面是溫室氣體減排的需要。0)2驅(qū)油技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了很多年，目前的注氣技術(shù)主要還是全井合注。由于地層吸氣能力存在差異，通過分層注氣的方式會取得更好的驅(qū)油效果。為了計量分層的注氣量，需要使用井下流量計，然而，目前使用的井下流量計都不適用計量0)2的流量，因此需要研制專門用于測量CO2的流量計。按照CO2的相態(tài)圖，當(dāng)溫度超過30.95°C，壓力超過7.39MPa時，CO2即處于超臨界狀態(tài)，井下流量計工作環(huán)境下的CO 2—般是處于這種超臨界狀態(tài)的環(huán)境。研制測量CCV流量計必然需要標(biāo)定裝置，標(biāo)定裝置也需要滿足超臨界環(huán)境的標(biāo)定條件，然而，目前的標(biāo)定裝置都不能滿足這樣的要求。
[0004]中國專利，申請?zhí)?01410131086.1，申請日2014.04.03，專利名稱“氣體流量孔板標(biāo)定裝置”，公開了一種用于標(biāo)定孔板流量計的裝置，該裝置用管線依次連接了工作氣體容器、穩(wěn)壓罐、孔板盒、調(diào)整容器和收料容器以及真空泵。該專利裝置應(yīng)用于標(biāo)定超臨αν流量計存在三個問題，一是沒有溫度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，達(dá)不到超臨界CO2的溫度條件；二是不能長時間穩(wěn)定在一個壓力下實(shí)驗(yàn)，該裝置使用穩(wěn)壓罐提供氣體，使用收料容器和調(diào)整容器來回收氣體，而孔板兩端的容器中的壓力一降一升而不能保持穩(wěn)定；三，CO2—般是液態(tài)儲存的，在氣源容器后如不設(shè)增壓泵是不能獲得所需標(biāo)定壓力的。
[0005]中國專利，申請?zhí)?01310135827.9，申請日2013.04.19，專利名稱“一種流量檢定系統(tǒng)及其檢定方法”，公開了一種利用電子稱稱重方法計量流量，具有溫度和壓力控制系統(tǒng)的標(biāo)定裝置，該裝置應(yīng)用于標(biāo)定超臨0)2流量計也存在以下問題:一，這是一個閉環(huán)循環(huán)裝置，用水作標(biāo)定介質(zhì)是沒問題的，但CO2儲罐中是液體，而標(biāo)定完成后的CO 2是氣體，不能再循環(huán)利用；二，該裝置的穩(wěn)壓系統(tǒng)是在水容器的上部設(shè)置了氣體空間，通過氣泵來調(diào)節(jié)水容器中的壓力，而CO2本身也是氣體，兩種氣體相遇就會混合，因此也不適用于CO2標(biāo)定裝置的穩(wěn)壓；三，該裝置的恒壓裝置只是產(chǎn)生了穩(wěn)定的流量，水從水容器中流出后在流量計的位置就基本變?yōu)榱顺?，而CCV流量計處需要超臨界壓力，因此這個裝置也不能實(shí)現(xiàn)。
[0006]以上兩個公開的專利所采用的標(biāo)準(zhǔn)計量方法都是在被標(biāo)定流量計后收集流體并稱重，因?yàn)槌R界C02難以回收，因此上述稱重方式也不適用于CCV流量標(biāo)定裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為解決上述技術(shù)問題，發(fā)明了超臨界CCV流量計標(biāo)定裝置及其標(biāo)定方法，該裝置解決了 CO2的流量計量、穩(wěn)壓、超臨界標(biāo)定環(huán)境問題,滿足了超臨界CO2流量計標(biāo)定需求。
[0008]本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案:
超臨界0)2流量計標(biāo)定裝置，計量罐安裝在稱重裝置上面，用管線依次連接儲氣罐、倒液泵、計量罐、閥門一、喂液泵、增壓泵、換熱器、穩(wěn)壓罐、閥門三、夾持器、節(jié)流噴嘴、調(diào)節(jié)閥二和廢氣排空裝置；閥門二一端連接儲氣罐，另一端連接在閥門一和喂液泵之間，壓力溫度計三設(shè)置在穩(wěn)壓罐和閥門三之間的管線上。
[0009]優(yōu)選地，調(diào)節(jié)閥一兩端分別連接在增壓泵的兩端。
[0010]優(yōu)選地，所述的節(jié)流噴嘴是多級氣嘴串聯(lián)安裝。
[0011]應(yīng)用于超臨界CCV流量計標(biāo)定裝置的標(biāo)定方法，其步驟是，
a、關(guān)閉閥門一、閥門二、閥門三，調(diào)節(jié)閥一關(guān)到最小狀態(tài)，調(diào)節(jié)閥二開到最大狀態(tài)；被標(biāo)定流量計安裝在夾持器中；
b、調(diào)整氣嘴的數(shù)量和大??；
C、運(yùn)行換熱器使其達(dá)到所需標(biāo)定溫度；
d、運(yùn)彳丁倒液栗，從儲氣??中向計量中注入液態(tài)CO2;
e、打開閥門二，運(yùn)行喂液泵和增壓泵，調(diào)整增壓泵的流量使之達(dá)到設(shè)計標(biāo)定值；當(dāng)壓力溫度計三的顯示壓力達(dá)到設(shè)計標(biāo)定值時打開閥門三；
f、調(diào)整調(diào)節(jié)閥二使壓力溫度計三的顯示壓力達(dá)到設(shè)計標(biāo)定值；
g、關(guān)閉閥門二，打開閥門一，當(dāng)壓力穩(wěn)定時，通過稱重裝置記錄計量罐的質(zhì)量為W1，經(jīng)過時間t后,記錄計量罐的質(zhì)量為W2;
h、通過下式:
Q =Cff1 -W2) /t計算裝置的質(zhì)量流量。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是，一方面，由于本標(biāo)定實(shí)驗(yàn)使用的CO2量多，難以在標(biāo)定裝置出口端設(shè)置回收瓶來實(shí)現(xiàn)氣體的稱量，通過設(shè)置一個小的計量罐和稱重裝置解決了質(zhì)量流量的計量問題，并保證了計量精度；另一方面，在被標(biāo)定流量計后設(shè)置節(jié)流噴嘴和調(diào)節(jié)閥實(shí)現(xiàn)了被標(biāo)定流量計處的高壓環(huán)境和所需要的不同標(biāo)定實(shí)驗(yàn)壓力；三是，在換熱器前后，CO2由液態(tài)變?yōu)榱顺R界狀態(tài)，通過在換熱器后設(shè)置一個穩(wěn)壓罐，穩(wěn)定了因增壓泵排出的流量波動所造成的壓力波動問題。
【附圖說明】
[0013]前面簡單地描述了本發(fā)明，接下來參考描述本發(fā)明的以下具體實(shí)施例的圖紙進(jìn)一步、詳細(xì)地敘述本發(fā)明。這些圖紙只描述了該發(fā)明的一些典型的實(shí)施例，因此不能認(rèn)為是限制本發(fā)明的范圍。在這些圖紙中:
圖1是超臨界CCV流量計標(biāo)定裝置的流程示意圖。
[0014]圖2是換熱器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖3是節(jié)流噴嘴的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]用于分層注C02氣井井下測量的流量計的工作狀態(tài)是高溫高壓環(huán)境，其溫度一般在50?150°C之間，壓力一般在1MPa以上，這個區(qū)間是C02的超臨界狀態(tài)。商業(yè)購買的C02是液態(tài)罐裝的，溫度約為_20°C?_30°C，罐內(nèi)壓力一般約2MPa。根據(jù)這種條件，為把液態(tài)的C02變?yōu)槌R界狀態(tài)，實(shí)驗(yàn)裝置需要對液態(tài)C02升溫升壓。
[0017]參見圖1超臨界CCV流量計標(biāo)定裝置流程示意圖，計量罐3安裝在稱重裝置4上面，用管線13依次連接儲氣罐1、倒液泵2、計量罐3、閥門一 5、喂液泵8、增壓泵10、換熱器14、穩(wěn)壓罐15、閥門三17、夾持器18、節(jié)流噴嘴20、調(diào)節(jié)閥二 41和廢氣排空裝置42 ;閥門二6 一端連接儲氣罐1，另一端連接在閥門一 5和喂液泵8之間；壓力溫度計三16設(shè)置在穩(wěn)壓罐15和閥門三17之間的管線上。
[0018]裝置中使用了多臺泵、壓力溫度計、閥門、調(diào)節(jié)閥等，在示意圖中使用了相同的圖例，但由于其功能或作用不同，對其名稱進(jìn)行了區(qū)分。
[0019]一般說來，在相同測量精度的條件下，量程越大的儀表，其測量的絕對誤差值越大，為了提高本發(fā)明裝置的測量精度，減少標(biāo)定實(shí)驗(yàn)時間，在儲氣罐I后又設(shè)置了一個小的計量罐3，把稱重裝置4安裝在計量罐3下面，這樣在短的測量時間內(nèi)所測得的質(zhì)量流量與其誤差的比值就較小，從而保證了裝置的標(biāo)定精度。
[0020]設(shè)置閥門二 6的作用是在標(biāo)定實(shí)驗(yàn)開始錄取數(shù)據(jù)前使用儲氣罐I中的CO2進(jìn)行系統(tǒng)的流量、溫度和壓力調(diào)節(jié)，使之達(dá)到標(biāo)定參數(shù)要求，這可能需要一個較長的過程，計量罐3的容積較小，滿足不了這個調(diào)節(jié)過程對容量的要求。
[0021]為了達(dá)到較精確的標(biāo)定要求，在裝置流程的各處管線13上設(shè)置了多個壓力溫度計，如壓力溫度計一 7、壓力溫度計二 12，壓力溫度計還可以在管線上增加設(shè)計