CN101144732A - 油水气三相流量自动测量方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于油井测量技术领域，特别是提供一种油水气三相流量自动测量方法及装置，解决了气液分离不彻底、不能测量大气量油井的问题，该方法使用一种油水气三相流量自动测量装置，该方法油含水的测量为静态法或动态法，由公式ΔP＝ghρ计算出混合液密度，该装置是由过滤器、电动开关三通阀、气液分离器、翻板液位计、静态差压计、动态差压计、气体流量计、液体流量计、电动调节三通阀通过管线、法兰和阀门连接组成，电动开关三通阀、液位变送器、静态差压计、动态差压计、气体流量计、液体流量计和电动调节三通阀通过数据线与流量计算机连接，该装置对气量在100－15000Nm3/天(压力在0.3－2.5MPa)，液量在2－200m3/天的原油均可分离测量，适于油田单井、计量站测量。
Description
一、技术领域 本发明属于油井测量技术领域，特别是涉及一种通过测量压力或压差的油气水三相流量自动测量方法及装置。
二、背景技术 目前，国内各大油田大多采用的油井计量方法仍是人工分离罐测量法，计量误差较大，用功图法量油，因油井流量有间歇、环状、气量变化大的复杂性，误差也大，效果不是很好，对于气液变化大的油井，一台装置不适合于测量所有油井，如老油田计量站多则有十几口井，液量在2-200m3/天，气量在100-15000Nm3/天(压力0.35-1MPa)，这要求一台三相流测量装置在不更换任何部件的情况下适合于准确测量计量站内的所有油井，而当前市场上销售的三相流测量产品很难满足以上要求，有些产品也不能很好的测量粘度大于100mPa·S的原油。
三、发明内容 本发明的目的是提供一种油水气三相流量自动测量方法及装置，解决了气液分离不彻底、不能测量大气量油井的问题，该方法使用一种油水气三相流量自动测量装置，该装置包括过滤器、电动开关三通阀、气液分离器、翻板液位计、静态差压计、动态差压计、气体流量计、液体流量计、电动调节三通阀和流量计算机，过滤器通过电动开关三通阀与气液分离器连通，在气液分离器上设置有静态差压计和翻板液位计，气液分离器顶部分别与气体流量计、温度传感器、压力传感器和电动调节三通阀连接，气液分离器底部分别与液体流量计、动态差压计和电动调节三通阀连接，电动开关三通阀、翻板液位计、静态差压计、动态差压计、气体流量计、液体流量计和电动调节三通阀通过数据线与流量计算机连接，该方法油含水的测量为静态法或动态法，即通过电动调节三通阀关闭气路打开液路，并能排空气液分离器内的液体时，采用静态法；反之，则用动态法：
(1)静态法：首先通过流量计算机控制电动调节三通阀关闭气液分离器顶部气路，打开气液分离器底部液路，排空气液分离器内的液体，翻板液位计归零，电动调节三通阀即刻关闭液路而打开气路，气液分离器内的液位开始上升，当气液分离器内的液位上升到流量计算机设定的300-2000mm时，流量计算机即控制电动开关三通阀关闭进油管，开启电动开关三通阀水平出口，让原油通过电动开关三通阀回到整个装置的出口，当气液分离器内的原油静止3-5分钟后，流量计算机即刻读取翻板液位计和静态差压计的数值，由以下公式计算出混合液密度：
ΔP＝ghρ
其中，ΔP为差压，g为重力加速度，h为液位，ρ为混合液位密度；
再由流量计算机根据已知的纯油密度和水的密度计算出油含水的百分比，然后流量计算机控制电动开关三通阀把原油切换到气液分离器进行气液流量测量；
(2)动态法：当原油的含气量低于100Nm3/天，气液分离器底部的原油流经液体流量计和动态差压计，由公式ΔP＝ghρ计算出混合液密度。
其中，ΔP为差压，g为重力加速度，h为定高，ρ为混合液位密度，再由流量计算机根据已知的纯油密度和水的密度计算出油含水的百分比。
油水气三相流量自动测量装置是由过滤器、电动开关三通阀、气液分离器、翻板液位计、静态差压计、动态差压计、气体流量计、液体流量计、电动调节三通阀通过管线、法兰和阀门连接组成，其中过滤器通过电动开关三通阀与气液分离器连通，气液分离器由2至16个管状容器组成，其中每个管状容器分别与1个分流管切向连接，每个管状容器接近其顶部的一侧分别通过分流管与环形管连通，环形管与进油管连通，其中每个管状容器顶部中心位置接有一根分管，其一端深入管状容器内部300mm-500mm，另一端与总管连通，总管与出气管连通，其中每个管状容器底部分别通过分管与出液管连通，在气液分离器中的一个管状容器上设置有静态差压计和/或翻板液位计，管状容器通过3至10个等距排列的连通管与翻板液位计连接，在翻板液位计上设置有液位变送器，气液分离器顶部通过管线与气体流量计、温度传感器、压力传感器和电动调节三通阀连接，气液分离器底部通过管线与液体流量计、动态差压计和电动调节三通阀连接，电动调节三通阀由外壳、阀芯和轴组成，其阀芯为球缺形，电动开关三通阀、液位变送器、静态差压计、动态差压计、气体流量计、液体流量计和电动调节三通阀通过数据线与流量计算机连接，该装置对气量在100-15000Nm3/天(压力在0.3-2.5MPa)，液量在2-200m3/天的原油均可分离测量，气液测量精度可达±1～2％，油含水测量精度达±3％，液量测量范围可达1∶100，气体测量范围可达1∶20，重线性好，无需调试工作量，结构简单，体积小，无维护量，适合于油田单井、计量站(多口井)，可控制多通道选井阀，并与其组成撬装测量装置。
四、附图说明 图1是本发明结构示意图；
图2是图1的电动调节三通阀主视图；
图3是图1的电动调节三通阀俯视图；
图4是图1的切出油气水混合介质主视图；
图5是图1的切出油气水混合介质左视图；
图6是图1的气液分离主视图；
图7是图1的气液分离俯视图；
图8是图1的翻板液位计与气液分离罐连通部分示意图。
五、具体实施方式 下面结合附图对本发明做进一步的说明，如图1所示，该方法使用一种油水气三相流量自动测量装置，该装置包括过滤器1、电动开关三通阀2、气液分离器7、翻板液位计8、静态差压计6、动态差压计14、气体流量计10、液体流量计9、电动调节三通阀13和流量计算机15，过滤器1通过电动开关三通阀2与气液分离器7连通，在气液分离器7中的一个管状容器上设置有静态差压计6和/或翻板液位计8，管状容器通过3至10个等距排列的连通管与翻板液位计8连接，在翻板液位计8上设置有液位变送器25，气液分离器7顶部分别与气体流量计10、温度传感器11、压力传感器12和电动调节三通阀13连接，气液分离器7底部分别与液体流量计9、动态差压计14和电动调节三通阀13连接，电动开关三通阀2、液位变送器25、静态差压计6、动态差压计14、气体流量计10、液体流量计9和电动调节三通阀13通过数据线与流量计算机15连接，该方法油含水的测量为静态法或动态法，即通过电动调节三通阀13关闭气路打开液路，并能排空气液分离器7内的液体时，采用静态法；反之，则用动态法：
(1)静态法：首先通过流量计算机15控制电动调节三通阀13关闭气液分离7器顶部气路，打开气液分离器7底部液路，排空气液分离器7内的液体，翻板液位计8归零，电动调节三通阀13即刻关闭液路而打开气路，气液分离器7内的液位开始上升，当气液分离器7内的液位上升到流量计算机15设定的300-2000mm时，流量计算机15即控制电动开关三通阀13关闭进油管16，开启电动开关三通阀2水平出口，让原油通过电动开关三通阀2回到整个装置的出口，当气液分离器7内的原油静止3-5分钟后，流量计算机15即刻读取翻板液位计8和静态差压计6的数值，由以下公式计算出混合液密度：
ΔP＝ghρ
其中，ΔP为差压，g为重力加速度，h为液位，ρ为混合液位密度；
再由流量计算机根据已知的纯油密度和水的密度计算出油含水的百分比，然后流量计算机控制电动开关三通阀把原油切换到气液分离器进行气液流量测量；
(2)动态法：当原油的含气量低于100Nm3/天，气液分离器底部的原油流经液体流量计和动态差压计，由公式ΔP＝ghρ计算出混合液密度。
其中，ΔP为差压，g为重力加速度，h为定高，ρ为混合液位密度，再由流量计算机根据已知的纯油密度和水的密度计算出油含水的百分比。
首先，原油进入过滤器1，经过过滤器1的原油向上进入电动开关三通阀2，电动开关三通阀2出口有两个，一是向上经过进油管16进入气液分离器7，另一路出口是经过开关阀4到整个装置的出口，过滤器1向下通过开关阀3，气液分离器7由2至16个管状容器组成，其中每个管状容器分别与1个分流管27切向连接，每个管状容器接近其顶部的一侧分别通过分流管27与环形管19连通，环形管19与进油管16连通，其中每个管状容器顶部中心位置接有一根分管26，其一端深入管状容器内部300mm-500mm，另一端与总管21连通，总管21与出气管17连通，其中每个管状容器底部分别通过分管28与出液管18连通，顶部环形管19首先把原油均分到各个分流管27，并且是切向水平或向下斜向进入，气液分离器7上分别装有测量密度的静态差压计6和翻板液位计8，气液分离器7顶部通过出气管17和管线与气体流量计10、温度传感器11和压力传感器12和电动三通调节阀13连接，气液分离器7底部通过管线与液体流量计9、动态差压计14和电动调节三通阀13连接，电动调节三通阀13的一个出口与开关阀5连接，开关阀5出口通过管线连接到整个装置的出口，所有传感器、电动阀门的数据线均与流量计算机15连接。
如图2、3所示，电动调节三通阀13由外壳24、阀芯22和轴23组成，其阀芯22为球缺形，当阀芯球缺处于0°时，进液端开、进气端关，当处于0-90°之间时，油气同进并与出口相通；当处于90°时，进气端开，进液端关，转动范围0-90°，电动调节三通阀13下面是液进口，右面是出口，当气液分离器7内液面高于所设定的液位值1000mm时，阀芯22球缺逐渐向0°旋转，直至到0°关闭气路打开液路，当液位低于所设定的液位值300mm时，阀芯22球缺逐渐向90°转动，直至到90°，当液位保持在液位控制范围内，阀芯22球缺可在0°和90°之间某一位置，气量太小或无气量时，阀芯22球缺也可能在0°。
如图4、5所示，电动开关三通阀2上部出口与气液分离器7相连，下部进口与过滤器1相连，电动开关三通阀2水平出口通过开关4与整个装置的出口相连，当本装置在进行正常气液流量测量时，电动开关三通阀2下部进口与上部出口相通，水平出口关闭；当本装置处于测量油含水状态时，气液分离器7内液位上升到流量计算机15所设定的液位高度1000mm时，电动开关三通阀2下部进口与上部出口关闭，与水平出口相通，此时开关阀4是常开状态，原油不再进入本装置，而是通过旁通直接回到整个装置的出口，气液分离器7内的液体处于静止状态，当静止状态保持时间到达所设定要求的时间(3-5分钟)时，流量计算机15控制电动开关三通阀2，把其下部入口再次与上部出口连通而把水平出口关闭，整个装置进入气液流量测量状态。
如图6、7所示气液分离器7是由2-16管状容器组成，其中每个管状容器分别与1个分流管27切向连接，每个管状容器接近其顶部的一侧分别通过分流管27与环形管19连通，环形管19与进油管16连通，其中每个管状容器顶部中心位置接有一根分管26，其一端深入管状容器内部300mm-500mm，另一端与总管21连通，总管21一端与出气管17连通，另一端与排空阀20连接，其中每个管状容器底部分别通过分管28与出液管18连通，顶部环形管19首先把原油均分到各个分流管27，并且是切向水平或向下斜向进入气液分离器7，把原油分配到各个管状容器再进行分离。
Claims (10)
1.油水气三相流量自动测量方法，其特征是该方法使用一种油水气三相流量自动测量装置，该装置包括过滤器、电动开关三通阀、气液分离器、翻板液位计、静态差压计、动态差压计、气体流量计、液体流量计、电动调节三通阀和流量计算机，过滤器通过电动开关三通阀与气液分离器连通，在气液分离器上设置有静态差压计和翻板液位计，气液分离器顶部分别与气体流量计、温度传感器、压力传感器和电动调节三通阀连接，气液分离器底部分别与液体流量计、动态差压计和电动调节三通阀连接，电动开关三通阀、翻板液位计、静态差压计、动态差压计、气体流量计、液体流量计和电动调节三通阀通过数据线与流量计算机连接，该方法油含水的测量为静态法或动态法：
(1)静态法：首先通过流量计算机控制电动调节三通阀关闭气液分离器顶部气路，打开气液分离器底部液路，排空气液分离器内的液体，翻板液位计归零，电动调节三通阀即刻关闭液路而打开气路，气液分离器内的液位开始上升，当气液分离器内的液位上升到流量计算机设定的300-2000mm时，流量计算机即控制电动开关三通阀关闭进油管，开启电动开关三通阀水平出口，让原油通过电动开关三通阀回到整个装置的出口，当气液分离器内的原油静止3-5分钟后，流量计算机即刻读取翻板液位计和差压密度计的数值，由以下公式计算出混合液密度：
ΔP＝ghρ
其中，ΔP为差压，g为重力加速度，h为液位，ρ为混合液位密度；
再由流量计算机根据已知的纯油密度和水的密度计算出油含水的百分比，然后流量计算机控制电动开关三通阀把原油切换到气液分离器进行气液流量测量；
(2)动态法：当原油的含气量低于100Nm3/天，气液分离器底部的原油流经液体流量计和动态差压计，由公式ΔP＝ghρ计算出混合液密度；
其中，ΔP为差压，g为重力加速度，h为定高，ρ为混合液位密度，再由流量计算机根据已知的纯油密度和水的密度计算出油含水的百分比。
2.油水气三相流量自动测量装置，包括过滤器、电动开关三通阀、气液分离器、翻板液位计、静态差压计、动态差压计、气体流量计、液体流量计、电动调节三通阀和流量计算机，其特征是过滤器通过电动开关三通阀与气液分离器连通，在气液分离器上设置有静态差压计和翻板液位计，气液分离器顶部分别与气体流量计、温度传感器、压力传感器和电动调节三通阀连接，气液分离器底部分别与液体流量计、动态差压计和电动调节三通阀连接，电动开关三通阀、翻板液位计、静态差压计、动态差压计、气体流量计、液体流量计和电动调节三通阀通过数据线与流量计算机连接。
3.根据权利要求2所述的油水气三相流量自动测量装置，其特征该装置是由过滤器、电动开关三通阀、气液分离器、翻板液位计、静态差压计、动态差压计、气体流量计、液体流量计、电动调节三通阀通过管线、法兰和阀门连接组成，其中过滤器通过电动开关三通阀与气液分离器连通，在气液分离器上设置有静态差压计和翻板液位计，气液分离器顶部通过管线与气体流量计、温度传感器、压力传感器和电动调节三通阀连接，气液分离器底部通过管线与液体流量计、动态差压计和电动调节三通阀连接，电动开关三通阀、翻板液位计、静态差压计、动态差压计、气体流量计、液体流量计和电动调节三通阀通过数据线与流量计算机连接。
4.根据权利要求2或3所述的油水气三相流量自动测量装置，其特征是所述的翻板液位计上设置有液位变送器，液位变送器通过数据线与流量计算机连接。
5.根据权利要求2或3所述的油水气三相流量自动测量装置，其特征是所述的气液分离器由2至16个管状容器组成，其中每个管状容器接近其顶部的一侧分别通过分流管与环形管连通，环形管与进油管连通，其中每个管状容器顶部分别通过分管与总管连通，总管与出气管连通，其中每个管状容器底部分别通过分管与出液管连通。
6.根据权利要求5所述的油水气三相流量自动测量装置，其特征是所述的气液分离器的每个管状容器分别与1个分流管切向连接。
7.根据权利要求5所述的油水气三相流量自动测量装置，其特征是所述的管状容器顶部中心位置接有一根分管，其一端深入管状容器内部300mm-500mm，另一端与总管连通。
8.根据权利要求2或3所述的油水气三相流量自动测量装置，其特征是所述的气液分离器中的一个管状容器上设置有静态差压计和/或翻板液位计。
9.根据权利要求8所述的油水气三相流量自动测量装置，其特征是所述的气液分离器中的一个管状容器通过3至10个等距排列的连通管与翻板液位计连接。
10.根据权利要求2或3所述的油水气三相流量自动测量装置，所述的电动调节三通阀由外壳、阀芯和轴组成，其特征是阀芯为球缺形。
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