CN102012254A - 翻斗式原油计量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种翻斗式原油计量装置包括，计量罐体，具有一个回转部和两个铰接部的回转支架，左料斗和右料斗，两个称重传感器，用于在料斗翻转时使可编程控制器采集并存储称重传感器数据的数据采集控制装置，两个固定于所述计量罐体内的翻斗限位座。本发明的效果是：左料斗和右料斗轮流翻转称重，可编程控制器采集称重传感器检测出的数值并传送至工控机，工控机计算出料斗中原油的净重，计量方法为实时在线的计量，解决了原油粘稠挂壁带来的计量误差，本发明计量时间缩短、计量次数提高，每次计量都可以根据称重传感器测得的数据，计算出此段时间的原油产量净值，并且根据多次循环计量结果得出全天原油产量平均值，计量精度显著提高。

Description

翻斗式原油计量装置

技术领域

本发明涉及一种原油计量装置，尤其涉及一种翻斗式原油计量装置。

背景技术

常规油井产量计量的方法有很多种，如：两相分离玻璃管量油、两相分离仪表计量、三相分离仪表计量及油气水不分离计量等。但上述各种方法都有很大的缺陷。两相分离玻璃管量油，不仅操作复杂，不能实现油井的连续计量，而且，在计算原油产量时存在较大误差；两相分离仪表计量，其中质量流量计受安装和工作环境影响大，计量精度不稳定且有较大波动；三相分离仪表计量，不仅计量工艺复杂、操作困难。而且，油气水不分离计量在计量精度、适应性及可靠性等方面很难达到实际生产的要求。

现有技术中，有一种翻斗式量油装置，该装置是在密闭容器内安装有对称的两个翻斗，翻斗轴安装有霍尔传感器，传感器与电子计数器连接。装置工作时，单井来油从进口进入容器上室，然后溢流至下室中的翻斗里，油量达到翻斗标定重量时，翻斗翻转卸油，同时另一个翻斗开始进油，达到翻斗标定重量时，翻斗翻转卸油，第一个翻斗再进油，再翻转，如此重复工作。通过电子计数器记录翻斗翻转次数，即可计算一定时间内的单井产量。这种方法最大的缺陷，是在油气分离效果差、稠油沾粘出现挂壁现象，以及翻斗倾倒原油不净会带来很大的计量误差。

还有一种翻斗式量油装置，也是采用两个翻斗，以轮流翻转方式对原油进行计量，其计量原理是：两个翻斗被一根轴支承，该轴同时也是两个翻斗的回转轴，在轴上粘贴应变片，实时测量轴的变形，轴的变形与其上的翻斗重量(包括原油重量)有一个对应关系，利用应变片将翻斗重量实时检测出来，并采用积分算法得到一定时间内原油的重量。该计量原理的最大缺点是，若要达到一定的计量精度，需要很长的计量时间，这对于多口油井共用一套计量装置时，能够计量的油井数量受到限制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种翻斗式原油计量装置，以提高原油的计量精度。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：翻斗式原油计量装置，包括计量罐体；所述翻斗式原油计量装置还包括回转支架，所述回转支架具有一个回转部和两个铰接部，所述两个铰接部相对于回转部对称设置，所述回转支架的回转部通过回转轴转动安装于所述计量罐体内；左料斗和右料斗，所述左料斗和右料斗的底部分别铰接于所述回转支架的两个铰接部上；两个称重传感器，所述两个称重传感器分别连接于所述回转支架与所述左料斗和右料斗的相应侧部之间；用于在所述左料斗和右料斗翻转时采集并存储称重传感器的数据的数据采集控制装置，所述数据采集控制装置分别与工控机和所述称重传感器电连接；两个翻斗限位座，所述两个翻斗限位座固定于所述计量罐体内并相对于所述回转轴对称设置。

作为一种优选方式，所述回转支架包括固定连接在一起的回转座和支撑架，所述回转部和铰接部均设置于所述回转座上，所述支撑架连接所述称重传感器。

作为一种优选方式，所述回转座是三角形的，所述回转部和铰接部分别位于三角形的回转座的三个顶点位置上。

作为一种优选方式，所述数据采集控制装置包括电连接在一起的位置编码器和可编程控制器，所述位置编码器安装于所述回转轴上，所述回转轴固定于所述回转支架的回转部上，所述可编程控制器电连接于所述工控机。

作为一种优选方式，所述回转轴安装所述位置编码器的一端伸出所述计量罐体外部。

由于采用了上述技术方案，在本发明翻斗式计量装置中，根据力矩平衡原理，左右两个料斗自动轮流翻转称重，可编程控制器采集并存储称重传感器测出的料斗空斗和满斗的重量所对应的数值，并将此数值传送至工控机，工控机计算出料斗中原油的净重。本发明与传统的计量方式相比，计量方法为实时在线的计量，计量结果为料斗中原油的实际重量，解决了原油粘稠挂壁带来的计量误差，本发明计量时间缩短、计量次数提高，每次计量都可以根据称重传感器测得的数值计量出此段时间的原油产量，并且根据多次计量的结果得出全天原油产量平均值，计量精度显著提高。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是一种多路原油计量系统的工作原理示意图；

图2是图1中翻斗式原油计量装置的翻斗顺时针翻转时的结构示意图；

图3是图1中翻斗式原油计量装置的翻斗逆时针翻转时的结构示意图；

图中：100-多通阀；200-翻斗式原油计量装置；300-气体流量计；400-加热器；500-泵；600-储油罐；700-可编程控制器(PLC)；800-工控机；201-计量罐体；202-左料斗；203-油气分离器；205-回转座；206-支撑架；207-称重传感器；208-翻斗限位座；209-右料斗。

具体实施方式

图1示出了一种多路原油计量系统，多路进油管线直接与多通阀100连接；由多通阀100选择需要计量的某口油井进油管线，该口油井的原油从计量罐体201上部的入口管线进入到翻斗式原油计量装置200进行称重计量。进入翻斗式原油计量装置200的原油经油气分离器203分离后进入计量翻斗进行计量，计量后的原油在计量罐体201内的气体压力与泵500的共同作用下流进储油罐600。多通阀100与可编程控制器(PLC)700电气连接，计量罐体201内的温度、压力等信号通过传输导线与可编程控制器(PLC)700相连，可编程控制器(PLC)700将数据传输到工控机800。油气分离后的气体由计量罐体201顶部侧口进入到气体流量计300进行计量。加热源400与计量罐体201相连，直接对计量罐体201内原油进行加热，以保证原油具有良好的流动性；泵500与计量罐体201底部管线相连，以保证计量罐体201内原油液面保持在一定高度，防止油气流出。计量罐体201罐底出油管线通过泵500与储罐600相连，未被多通阀100选中的进油管线直接与储油罐600相连，两部分原油都进入储罐600。

图2示出了翻斗式原油计量装置200的具体结构。

在计量罐体201的内部安装有一个回转支架。所述回转支架具有一个回转部和两个铰接部，所述两个铰接部相对于回转部对称设置，所述回转支架的回转部通过回转轴O转动安装于所述计量罐体201内，所述回转轴O固定于所述回转支架的回转部上。优选的，所述回转支架包括固定连接在一起的回转座205和支撑架206，所述回转部和两个铰接部均设置于所述回转座205上，所述支撑架206用于连接所述称重传感器207。所述回转座205是三角形的，所述回转部和铰接部分别位于三角形的回转座205的三个顶点位置上。

左料斗202和右料斗209的底部分别通过左料斗铰接轴O₁和右料斗铰接轴O₂铰接于所述回转支架的两个铰接部上；两个(左、右)称重传感器207分别连接于所述支撑架206与所述左料斗202和右料斗209的相应侧部之间，分别对左右料斗进行称重。

左料斗202、右料斗209、回转座205、支撑架206和称重传感器207共同构成了计量翻斗。

在计量罐体201内固定有两个翻斗限位座208，这两个翻斗限位座208相对于所述回转轴O对称设置，用于限制计量翻斗的翻转位置。

所述回转轴O的一端伸出所述计量罐体201外部并安装有位置编码器，所述位置编码器用于在计量翻斗翻转时使可编程控制器(PLC)700采集并存储称重传感器207的数值，所以它和可编程控制器(PLC)的组合实际上是一个数据采集控制装置。作为数据采集控制装置来说，它不局限于位置编码器和可编程控制器(PLC)的组合，还可以采用其它检测元件与可编程控制器(PLC)组合，例如，行程开关、接近开关等，当然，位置编码器具有调节方便，检测翻斗翻转时位置精度高等优点。

在图2和图3中，各符号的含义如下：

W₁-左料斗未工作时(空斗)的重量；

W₂-右料斗工作时(斗内装油)的重量；

O₁-左料斗铰接轴；O₂-右料斗铰接轴；

O-回转轴；

a-左、右称重传感器作用力中心线与O₁、O₂连线的距离；

b-左料斗未工作时重心到回转轴O在铅垂方向上的距离；

b″-左料斗未工作时重心到铰接轴O₁在铅垂方向上的距离；

c-右料斗工作时重心到回转轴O(或O₂)在铅垂方向上的距离；

W₁′-左料斗工作时(斗内装油)的重量；

W₂′-右料斗未工作时(空斗)的重量；

b′-左料斗工作时重心到回转轴O(或O₁)在铅垂方向上的距离；

c′-右料斗未工作时重心到回转轴O在铅垂方向上的距离；

c″-右料斗未工作时重心到铰接轴O₂在铅垂方向上的距离。

本发明的工作原理及核心思想是：

如图2所示，当左料斗202空斗，右料斗209计量时，O、O₂连线处于铅垂位置，右料斗209内的原油不断增加，当力矩平衡的条件被破坏的时刻，即W₂c＞W₁b，计量翻斗绕回转轴O开始顺时针翻转，右料斗209开始泻油、左料斗202开始工作，在翻转的一刻，位置编码器动作，可编程控制器(PLC)700采集并存储两个称重传感器207的数值F_右1和F_左2，并将这两个数值传送至工控机，工控机计算出左料斗202的空斗重量

和右料斗209的满斗重量

如图3所示，当左料斗202工作时，右料斗209泻完油且处于空斗状态，O、O₁连线处于铅垂位置，左料斗202内的原油不断增加，当力矩平衡的条件被破坏的时刻，即，

计量翻斗绕回转轴O开始逆时针翻转，左料斗202开始泻油，右料斗209开始工作，在翻转的一刻，位置编码器动作，可编程控制器(PLC)700采集并存储两个称重传感器207的数值F_右2和F_左1，并将这两个数值传送至工控机，工控机计算出右料斗209的空斗重量

和左料斗202的满斗重量

一个工作周期内，计量翻斗顺时针、逆时针各翻转一次，则左料斗202、右料斗209计量得到的原油重量分别是，

由此得出，某段时间内的原油产量为W_左和W_右的累加值，即：某段时间内的原油产量W＝(∑W_左+∑W_右)。原油产量W可作为某口油井日产量的计算依据。

由于油井工作状态不稳定，不同时刻其产油量是变化的，为提高计量精度，可以在一天内对一口油井进行多次循环计量，将多次计量结果取平均值，该平均值为计量该口油井日产量的依据。

由于采用了上述技术方案，在本发明翻斗式计量装置中，根据力矩平衡原理，左右两个料斗自动轮流翻转称重，可编程控制器采集称重传感器测出的料斗空斗和满斗的重量所对应的数值，并将此数值传送至工控机，工控机计算出料斗中原油的净重。本发明与传统的计量方式相比，计量方法为实时在线的计量，计量结果为计量料斗中原油的实际重量，解决了原油粘稠挂壁带来的计量误差，本发明计量时间最短为一个工作周期(计量翻斗顺时针、逆时针各翻转一次的时间)，每口油井循环计量次数大幅提高，每次计量都可以根据称重传感器测得的数值计量出此段时间的原油产量，并且根据多次循环计量结果，得出一口油井的全天原油产量平均值，计量精度显著提高。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.翻斗式原油计量装置，包括

计量罐体；其特征在于：所述翻斗式原油计量装置还包括

回转支架，所述回转支架具有一个回转部和两个铰接部，所述两个铰接部相对于回转部对称设置，所述回转支架的回转部通过回转轴转动安装于所述计量罐体内；

左料斗和右料斗，所述左料斗和右料斗的底部分别铰接于所述回转支架的两个铰接部上；

两个称重传感器，所述两个称重传感器分别连接于所述回转支架与所述左料斗和右料斗的相应侧部之间；

用于在所述左料斗和右料斗翻转时采集并存储称重传感器的数据的数据采集控制装置，所述数据采集控制装置分别与工控机和所述称重传感器电连接；

两个翻斗限位座，所述两个翻斗限位座固定于所述计量罐体内并相对于所述回转轴对称设置。

2.如权利要求1所述的翻斗式原油计量装置，其特征在于：所述回转支架包括固定连接在一起的回转座和支撑架，所述回转部和铰接部均设置于所述回转座上，所述支撑架连接所述称重传感器。

3.如权利要求2所述的翻斗式原油计量装置，其特征在于：所述回转座是三角形的，所述回转部和铰接部分别位于三角形的回转座的三个顶点位置上。

4.如权利要求1或2或3所述的翻斗式原油计量装置，其特征在于：所述数据采集控制装置包括电连接在一起的位置编码器和可编程控制器，所述位置编码器安装于所述回转轴上，所述回转轴固定于所述回转支架的回转部上，所述可编程控制器电连接于所述工控机。

5.如权利要求4所述的翻斗式原油计量装置，其特征在于：所述回转轴安装所述位置编码器的一端伸出所述计量罐体外部。

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