Brevet FR2494433A1 — publié le 19820521

La présente invention est relative à un procédé de mesure de la quantité débitée d'un fluide mixte biphasé gaz-liquide ainsi qu'à un dispositif utilisable pour effectuer une telle mesure, et elle vise plus particulièrement un procédé dans le- quel le fluide mixte est séparé en un fluide de phase gazeuse et en un fluide de phase liquide de façon à permettre de mesu- rer la quantité de chaque fluide, ainsi qu'un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Les divers procédés classiques de mesure de l'un ou de chacun des constituants d'un fluide composite contenant en mélange un fluide de phase gazeuse et un fluide de phase liqui- de peuvent àtre globalement classés en deux méthodes, A savoir une méthode dans laquelle on mesure chaque fluide en séparant les deux constituante et une méthode dans laquelle on mesure chaque quantité débitée en opérant sur le fluide mixte tel quel. Dans la seconde méthode, les dispositifs de mesure sont souvent compliqués, tous leurs éléments constitutifs doivent étre précis, et ils sont donc relativement coûteux. Dans les autres cas, les erreurs de mesure sont si grandes qu'il est difficile de mettre le dispositif en application effective. La présente invention ressortit à la première méthode, procédant par séparation du fluide puis par mesure de chaque constituant, de façon à écarter les inconvénients de l'autre méthode, o la mesure est effectuée sur le fluide composite comme indiqué plus haut. Parmi les procédés classiques de mesure d'une quantité débitée par séparation préalable du fluide biphasé à gaz et liquide, on en connatt un qui fait appel à une bascule compor- tant un plateau creux, ou godet, de chaque côté d'un point d'appui. Dans ce procédé, une certaine quantité de chacune des deux sortes de liquide séparées dans une chambre de séparation gaz-liquide est rassemblée alternativement dans les godets de la bascule. Ensuite, on intervertit la bascule et on la fait basculer, et on mesure la quantité débitée des deux sortes de liquide en multipliant le nombre d'interversions de la bascule. Ce procédé a cependant pour inconvénient que si le dispositif de mesure global n'est pas maintenu d'aplomb, la bascule se trouve déséquilibrée, ce qui engendre des erreurs de mesure. Ce procédé ne convient donc pas à la réalisation d'un dispositif portatif* De plus, comme le choc exercé sur la bascule varie en fonction du débit d'écoulement qui tombe sur elle, des er- reurs sont encore susceptibles d'8tre créées. L'un des buts de la présente invention est de proposer un procédé de séparation et de mesure de fluide biphasé à gaz et liquide et un dispositif pour sa mise en oeuvre qui est éco- nomique et facile à déplacer avec peu d'erreurs causées par in- clinaison du dispositif, qui comporte moins de pièces mobiles et surmonte les insuffisances du procédé classique mentionné plus haut de séparation et de mesure de fluides biphasés à gaz et liquide mettant en oeuvre une bascule. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressorti- ront plus amplement de la description détaillée qui est donnée ci-après A titre d'exemple non limitatif en référence aux des- sins annexés, sur lesquels: Fig.1 est une vue en coupe longitudinale du dispositif de mesure selon la présente invention; Fig.2 est une vue en perspective du dispositif avec ar- rachement partiel de ses organes principaux; Fig.3 est un schéma illustrant la mesure d'un débit d'é- coulement; et Fig.4 est également un schéma illustrant la mesure d'un débit d'é6coulement. Un corps de dispositif de mesure 1 comporte une chambre de séparation gazliquide 2 disposes à sa partie supérieure et une chambre de mesure de quantité de liquide 3 disposée à sa base. Un orifice 4 d'admission de fluide composite A gaz et liquide est ménagé dans la chambre de séparation gaz-liquide 2, et le gaz séparé s'échappe vers un passage de gaz 5 partant de la partie supérieure de la chambre 2 tandis que le liquide séparé descend sous l'effet de son propre poids par un tuyau de sortie de liquide 6 pour arriver dans la chambre de mesure de quaytité de liquide 3. Un clapet A flotteur 7 est disposé dans la chambre de séparation 2 à l'effet d'ouvrir et de fer- mer le tuyau de sortie de liquide 6. Le clapet à flotteur 7 s'oppose & l'écoulement vers le bas de la fraction gazeuse, et il permet A la fraction liquide de s'écouler vers le bas lorsqu'il monte. Au centre de la chambre de mesure de liquide 3 est logé Un cylindre à débordement 8 dont l'extrémité supérieure est ouverte et dont le fond me confond avec la paroi inférieure de la chambre. L'extrémité inférieure du tuyau de sortie de li- quide 6, qui descend de la chambre de séparation de liquide 2, débouche dans le cylindre à débordement 8 de sorte que le débit d'écoulement vers le bas du liquide se trouve amené graduelle- ment A une valeur plus faible et que le liquide gagne le pour- tour extérieur du cylindre à débordement 8 par l'extrémité su- périeure de ce dernier ainsi que par une ouverture 9 ménagée à sa base. Vu que le débit de descente du liquide est modéré et faible et que le liquide traverse le cylindre à débordement 8, même si du gaz demeuré en mélange dans le liquide du fait d'une séparation insuffisante a été entratué vers le bas, ce gazs peut être séparé dans le cylindre, et la précision de me- sure du débit de liquide ne se trouve donc pas affectée. Autour de la périphérie extérieure du cylindre A débor- dement 8 est prévu un cylindre de mesure 10, à extrémité supé- rieure ouverte, qui est disposé concentriquement au cylindre 8 et A une certaine distance de celui-ci. Sur le cylindre de mesure 10 sont ménagées plusieurs ouvertures longitudinales échancrées 11 en forme de fentes minces. Le liquide en prove- nance du cylindre à débordement 8 qui pénètre dans le cylindre de mesure 10 quitte avec étranglement le cylindre 10 par ces ouvertures échancrées 11, puis poursuit son trajet d'écoulement an traversant un orifice de sortie formé dans la base d'une paroi latérale du corps principal 1. Ainsi, grâce A un choix approprié de la largeur B et de la forme des ouvertures échan- orées 11, la quantité de liquide qui sort par ces ouvertures peut être considérée comme égale A l'écoulement de la quantité Q dans le déversoir, laquelle peut être elle-même calculée en fonction de la hauteur de colonne de liquide H. Comme, dans ce cas, la hauteur E correspond à celle existant à l'intérieur. du cylindre de mesure 10, la quantité de liquide qui sort par les ouvertures échancrées 11 peut être mesurée par détection du niveau de liquide dans le cylindre de mesure 10. A l'effet de mesurer le niveau de liquide dans le cylin- dre de mesure 10, il est prévu un flotteur en forme d'anneau 12 qui entoure le pourtour extérieur du cylindre à débordement 8 et monte et descend librement en correspondance avec le ni- veau de liquide. Un aimant 13 est monté dans le flotteur 12, et une multiplicité de contacts de détection 14 sont prévue A un certain intervalle dans le cylindre à débordement 8. Le niveau de liquide est détecté par actionnement de l'un des contacts de détection 14 qui correspond à la position du flotteur 12. GrAtce à la disposition des échancrures 11 sur le cylin- dre de mesure 10 dans plusieurs directions symétriques du centre, le niveau de liquide dans le cylindre peut être main- tenu uniforme indépendamment de l'inclinaison du dispositif, et les risques de création d'erreurs dans la mesure de débit d'écoulement peuvent être réduits. En outre, comme l'intérieur et l'extérieur du cylindre de mesure 10 sont tous deux ouverts A leur sommet de sorte que la pression atmosphérique reste la même, les perturbations de la corrélation entre le niveau de liquide et le débit d'écoulement 4ans le cylindre de mesure 10 dues à la différence de pression atmosphérique se trouvent écartées. Le fond du cylindre de mesure 10 et l'orifice de sortie 15 du corps principal 1 sont mis en communication par un tunnel étroit 16, ce qui permet de mesurer un faible débit au-dessous d'un certain débit. Ik d'autres termes, lorsqme le débit est faible et que le niveau de liquide n'atteint pas les extrémités inférieures des échancrures 11, le flotteur 12 se déplace à peine. E disposant les contacts de détection de façon qu'ils ne soient pas actionnés, on peut mesurer le débit détecté au niveau ci-dessus mentionné comme le petit débit inférieur à un certain débit. Le gas séparé qui circule dans le passage de gaz 5 est mesuré par un débitmôtre à gaz 17 inséré au milieu du passage, et le gaz mesuré rejoint le liquide pour tre évacué par l'ori- fice de sortie 15. Pour le débitmètre A gaz 17, on peut faire appel à un dispositif de mesure du type volumétrique ou du type A perte de charge. S'il n'est pas nécessaire de mesurer le débit de gaz, on peut se dispenser de faire appel au débitmètre à gaz 1?7. Ile signal de détection du niveau de liquide dans le cylindre de mesure 10 qui est fourni par les contacts de d&tec- tion 14 et celui correspondant A la valeur mesurée par le débitmètre à gaz 17 sont respectivement appliquée à un cir- cuit approprié 18, et les débits du liquide et du gaz sont vi- sualisés sur un indicateur approprié 19. Ainsi, dans la présente invention, un fluide composite An A gaz et liquide est séparé en un fluide de phase gazeuse - et un fluide de phase liquide. Le fluide de phase liquide est acheminé dans un cylindre de mesure pourvu d'échancrures de sorte que son débit est mesuré par détection du niveau de li- quide dans le cylindre, tandis que le fluide de phase gazeuse est mesuré par un débitmôtre à gaz. Les deux sortes de fluide sont rassemblées et évacuées après avoir été mesurées. De cette façon, il est possible d'effectuer des mesures en con- tinu et le dispositif peut 8tre rendu plus économique. ln outre, les pièoes mobiles étant peu nombreuses, le disposi- tif est d'un entretien et d'un maniement faciles, et il est facile d'y faire demeurer faible la fréquence des pannes, avec réduction des erreurs dues à l'inclinaison du disposi- tif. De plus, comme il n'est pas nécessaire de prévoir une pièce pour recevoir le fluide, le dispositif peut être aisé- ment changé de place. b REVENDICA'l TIONSE 1.- Procédé de mesure de chacun des débits partiels d'un fluide biphasé à gaz et liquide, caractérisé en ce qu'il com- prend les opérations consistant à séparer d'abord en une pha- se gazeuse et une phase liquide le fluide composite gaz-liquide circulant dans un passage à tuyau; puis à acheminer la phase liquide dans un cylindre de mesure dans lequel le débit de fluide sortant par des échancrures et le niveau de liquide sont mutuellement liés et à mesurer le débit du liquide par détection du niveau de liquide; et enfin à rassembler le flui- de de la phase liquide et le fluide de la phase gazeuse pour les évacuer vers le passage à tuyau. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le débit du fluide de la phase gazeuse est mesuré avant rassemblement du fluide de la phase gazeuse et du fluide de la phase liquide. 3.- Dispositif de mesure de chacun des débite partiels d'un fluide composite à gaz et liquide pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend une chambre de séparation gaz-liquide (2) formée au sommet d'une chambre de mesure de débit de li- quide (3) dans laquelle est prévu un cylindre de mesure (10) pourvu d'échancrures (11) qui maintient une relation mutuelle entre le débit de fluide sortant par lesdites échancrures (11) et le niveau de liquide, le fluide de phase liquide con- tenu dans ladite chambre de séparation gaz-liquide (2) étant délivré dans ledit cylindre de mesure (10) et un moyen de dé- tection de niveau de liquide étant prévu dans ledit cylindre de mesure (10), le fluide de phase liquide et le fluide de phase gazeuse étant rassemblés après avoir été mesurés. 4.- Dispositif de mesure selon la revendication 3, ca- ractériaé en ce qu'il comporte un débitmètre à gaz inséré dans un passage de gaz (5) dont l'une des extrémités communi- que avec la chambre de séparation gaz-liquide et dont l'autre extrémité communique avec la chambre de mesure de débit de liquide (3). 5.- Dispositif de mesure selon l'une quelconque des re- vendications 3 et 4, caractérisé en ce qu'une multiplicité d'échancrures (11) sont formées dans plusieurs directions sy- métriquement au centre.