CN101408445A

CN101408445A - 油、气、水三相流流量计量装置

Info

Publication number: CN101408445A
Application number: CNA2007100468628A
Authority: CN
Inventors: 刘天生; 康剑; 吴叶军
Original assignee: Shanghai Yinuo Instrument Co Ltd
Current assignee: Shanghai Yinuo Instrument Co Ltd
Priority date: 2007-10-09
Filing date: 2007-10-09
Publication date: 2009-04-15
Anticipated expiration: 2027-10-09
Also published as: CN101408445B

Abstract

油、气、水三相流流量计量装置，需要克服计量效果差及污染环境的问题，本发明通过法兰与管线将气液分离罐、气液控制罐、质量流量计、气体流量计、液体缓冲罐、液体阀、气体阀、止回阀连接组成，其特征是气液分离罐上中部有环形阶梯状跌落式气液分离器；气液控制罐中部有滑道杆，气液控制阀阀副安装在滑道上；气液控制罐顶部与气体出口管道相连，气体管路上装有气体出口阀、带温压补偿的气体流量计、气体流量调节阀和液体缓冲罐；气液控制罐的液体出口管路装有液体出口阀、带温压补偿质量流量计、液体流量调节阀，经管路与液体缓冲罐下部气体管路汇合并成汇管，汇管连接到生产管线上。本发明用于油、气、水自动分相在线计量。

Description

油、气、水三相流流量计量装置

技术领域：

本发明涉及油、气、水三相流流量计量装置。

背景技术

目前，国内许多油田的油井产量计量主要采用人工量油，即玻璃罐、翻斗、容积式流量计量油、应用密度改进油井二相分离装置、油井三相分离计量装置和液面恢复法、功图法等量油，以及多相流流量计量装置，有的在实际工况下计量效果差，有的采用同位素测量原理存在污染环境等不足之处。

发明内容

本发明为了克服现有装置在实际工况下计量效果差，污染环境的问题，提供一种不污染环境的油、气、水三相流流量计量装置。

本发明的技术方案是通过法兰与管线将气液分离罐、气液控制罐、质量流量计、气体流量计、液体缓冲罐、液体阀、气体阀、止回阀联接组成的装置；其特征是气液分离罐上侧与气液进口管相连，气液分离罐顶部设有气体出口管与气液控制罐上侧相连，气液分离罐上中部设有环形阶梯状跌落式气液分离器，气液分离罐下部设有液体出口管与气液控制罐下部相连，底部设有排渣阀；气液控制罐由罐体与罐盖组成，用螺拴将罐体与罐盖密封联接；气液控制罐顶部设有气体出口控制阀阀座孔，气液控制罐上部设有气体环道，阻挡气流对气液控制阀阀副的干扰，气体环道与气体进口切向联接；气液控制罐下部设有液体进口与液体管连接，气液控制罐下中部设有液体出口控制阀阀座孔与控制罐下内部侧壁组成液流环道、兼挡液流对气液控制阀阀副的干扰，下部还设有液体出口管；底部设有排渣阀；气液控制罐中部设有滑道杆，气液控制阀阀副安装在滑道上；气液控制罐盖顶部的气体出口阀座孔与气体出口管道相连，气体管路上装有气体出口阀、带温压补偿的气体流量计、气体流量调节阀和液体缓冲罐；气液控制罐的液体出口管路装有液体出口阀、带温压补偿质量流量计、液体流量调节阀，经管路与液体缓冲罐下部气体管路汇合并成汇管，汇管上装有止回阀连接到生产管线。

本发明所采用的各传感器的原理没有污染环境因素；在气液控制罐内设置了液体出口控制阀，当油井产气甚多且压力波动很大的情况下，可能因气体管路阻流因素使气体流量受到限制、罐内气体占容积极多，当井口继续出现很大的波动压力时，有可能排出由汇管高度形成流阻的液体，出现下部液体出口管走气的现象，因此本装置控气、液流向可靠。本装置的气液分离器的阶梯渠道的流通面积大于气液进口管的流通面积，当气液流量甚大时，压力损失小；当气液流量甚小时，由于气液液体要流经跌落渠道，气液分离效果好。该计量装置结构简单、体积小，并可在线显示三相流分相计量数值、也可将三相流分相计量数值远传到中心计算机；压力损失小；适用于单井、气液混输的油、气、水自动分相在线计量，分相测量准确度可达±1～2％。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是跌落式环形阶梯式气液分离器的结构示意图。

图3是罐盖气体出口控制阀阀座孔的示意图。

图4是罐下部液体出口控制阀阀座孔的示意图。

图5是浮球控制阀阀副的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1所示，气液进口管1与设置在气液分离罐2内的上中部的环形阶梯状跌落式气液分离器21入口以切向方式联接，气液混合流体由气液进口管1切向进入环形阶梯状跌落式气液分离器21，气液经过分离器上圈阶梯板多次跌落撞击实现初步分离，接着经过分离器下圈带流液孔的阶梯继续跌落撞击筛液分离，液体顺着分离器内筒锥迈21.4下落，气体顺阶梯渠道上部外筒上部的孔集聚到分离控制罐上部内腔中，由气液进口1来的气液混合流体中的游离气可达到完全分离以及大部分孵化气分离。

气液分离器为圆环形阶梯状跌落式结构(见图2)，竖直置于分离罐内的中上部，且中心对称；气液进口管切向通往圆环形阶梯状跌落式矩形渠道，分离器由支撑板21.1、内筒21.4、外筒21.3和阶梯板21.2组成。二层阶梯渠道，上圈渠道阶梯板上不置流液孔，下圈阶梯板置多个流液孔21.5，分离器外筒侧壁上置多个导气孔21.6，由支撑板的四点竖直的与气液分离罐2内的中上部相接。渠通为矩形，其流通面积大于气液进口管的流通面积。目的是当气液混合流量小时，混合流体经多次跌落撞击，有很好的气液分离效果；当气液混合流量大时也有良好气液分离效果并不产生较大的压力损失。

控制罐4由筒体法兰、筒体、底部封头、罐盖、2～3条滑道16、上下滑道支撑板14、上下控制阀阀座5、15、气体出口管、液体出口管、排渣阀12.4和支脚组成；控制罐盖用螺栓与罐体法兰密封联接。控制罐顶部气体出口控制阀的阀座孔置于罐盖顶部内侧中心，孔径与气液进口管内经相同，孔口为内锥形，锥度为40°～60°角，气体出口阀阀座口与气体出口管相通；控制罐4下部中间设置液体出口控制阀阀座口，控制罐中部由此口与下部相通，阀座孔内径与气液进口管内径相同，孔口为内锥形，锥度为40°～60°角，在下部设置液体出口管从罐侧面引出与液体管道相连；控制罐底部设置排渣阀；控制罐4中部设置2～3条导向滑道，滑道的圆柱杆，由上下支撑板14与罐连接支撑，滑道杆安装中心圆与液体控制阀阀座孔同心；罐4内中部设置浮球控制阀阀副17顺滑道16上下随罐4内的液面升降而上下滑动，实现开启、关闭气体出口阀座孔5和液体出口阀座孔15。在正常工作情况下，排气控制阀和排液控制阀为常开状态。在控制罐4内设置控制阀的目的在于当罐内液位甚高时，浮球上升，关闭气体出口，气体流量计暂停计量；当罐内液位甚低时，浮球下降关闭液体出口，质量流量计暂停计量，从而有效的控制气液流量的计量。罐4的气体出口管与气体出口阀7.1(注：全开状态，维修气表时关闭)、带温压补偿的气体流量计8、气体液量调节阀7.2(注：开气表时，从关闭状态逐渐开至全开)、液体缓冲罐9、气液汇管10相连。罐4中下部设置的液体出口管与液体出口阀12.1(注：全开状态，维修质量流量计时关闭)、质量流量计13、液体流量调节阀12.2(注：开表时，从关闭状态逐渐开至全开)和气液汇管相连。

控制罐内中间的浮球控制阀阀副(图5，)由下阀芯17.1、管子17.2、浮球17.3、滑道环17.4、管子17.5和上阀芯17.6组成。浮球控制阀阀副与控制罐顶部气体出口阀座孔和罐下部中间液体出口阀座孔组成本装置的浮球上下控制阀；浮球控制阀阀副的浮球延罐内2～3条滑道上下滑动，来实现开启和关闭气体出口阀座孔和液体出口阀座孔，浮球控制阀阀副的浮球上下两端中心位置各设置一段管子与上下阀芯联结，二管子不穿过浮球内部，浮球外径侧上下各设置2～3个滑道环；二阀芯为外圆锥形，锥角为40°～60°角，二阀芯、上下管子、滑道环孔的中心圆与浮球同心；上下管子一端与浮球两端同心联接，上下管子不穿过浮球中心，上下管子另一端与上下阀芯联接；浮球为长腰形空心球，两端为椭圆球形，中间为圆柱形，浮球外壁侧上下各设置2～3个滑道环。

油、气、水三相流流量计量装置应用质量流量计的方法：

在一个采样时间内流经质量流量计的液体整量设的数值1，在这一时间内液体含水的比例为X，含油的比例为Y，则有X+Y＝1，又对油井实际油、水抽样分析出某一温度时油、水(注：少量含沙，沙的密度计在水内)的实际密度ρ_油1、ρ_水1，查表算出油井常用温度范围的ρ_油1、ρ_水1，将其输入质量流量计，质量流量计按其内的温度传感器测出的温度去采集此温度的油、水密度ρ_油1、ρ_水1，建立方程组：X+Y＝1

X·β_水t+Y·β_油t＝ρ

解得：X＝(ρ-ρ_油t)/(ρ_水t-ρ_油t)

X＝(ρ_水t-ρ)/(ρ_水t-ρ_油t)

便有：X·ρ_水t·ΔT＝m水-水的质量流量

Y·ρ_油t·ΔT＝m油-油的质量流量

式中ρ为质量流量计测量出当时液体的密度，ΔT为采样时间。

质量流量计便可分别显示出累积∑m水、∑m油。

Claims

1.油、气、水三相流流量计量装置，采用法兰与管线将气液分离罐、气液控制罐、质量流量计、气体流量计、液体缓冲罐、液体阀、气体阀、止回阀连接组成，其特征是气液分离罐上侧与气液进口管相连；气液分离罐顶部气体出口管与气液控制罐上侧相连；气液分离罐上中部装环形阶梯状跌落式气液分离器；气液分离罐下部液体出口管与气液控制罐下部相连；气液分离罐底部装排渣阀；气液控制罐由螺拴将罐体与罐盖密封连接；气液控制罐顶部有气体出口控制阀阀座孔，气液控制罐上部有气体环道，气体环道与气体进口切向连接；气液控制罐下部液体进口与液体管连接，气液控制罐下中部液体出口控制阀阀孔座与控制罐下内部侧壁组成液流环道；气液控制罐下部设液体出口管，底部有排渣阀；气液控制罐中部有滑道杆，气液控制阀阀副安装在滑道上；气液控制罐盖顶部的气体出口阀座孔与气体出口管道相连，气体管路上装有气体出口阀、带温压补偿的气体流量计、气体流量调节阀和液体缓冲罐；气液控制罐的液体出口管路装有液体出口阀、带温压补偿质量流量计、液体流量调节阀，经管路与液体缓冲罐下部气体管路汇合并成汇管，汇管装止回阀并连接生产管线。

2.根据权利要求1所述的油、气、水三相流流量计量装置，其特征是环形阶梯状跌落式气液分离器由支撑板与气液分离罐内的中上部相接且中心对称；气液分离器的内筒、外筒和阶梯板构成二层阶梯渠道，下圈阶梯板有多个流液孔。

3.根据权利要求1或2所述的油、气、水三相流流量计量装置，其特征是气液控制罐顶部气体出口控制阀的阀座孔置于罐盖顶部内侧中心，孔口为内锥形，锥度为40°～60°。

4.根据权利要求1或2所述的油、气、水三相流流量计量装置，其特征是气液控制罐下部中间液体出口控制阀阀座孔口为内锥形，锥度为40°～60°。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的油、气、水三相流流量计量装置，其特征是气液控制阀阀副为浮球控制阀阀副，浮球为长腰形空心球，两端为椭圆球形，中间为圆柱形，浮球上下两端中心位置各连接一段管子与上下阀芯联结，二管子不穿过浮球内部，浮球外径侧上下各设置2～3个滑道环；二阀芯为外圆锥形，锥角为40°～60°，二阀芯、上下管子、滑道环孔的中心圆与浮球同心。