CN102168549B - 一种测量煤层气井产出液的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测量煤层气井产出液的装置和方法，所述装置包括缓冲罐、液体流量计和连接管。缓冲罐设有产出液入口和出口，顶部设气体出口，底部设固相出口；液体流量计和连接管共同构成U形管路，流量计位于U形管路的底部；排气管的两端分别与缓冲罐气体出口、U形管路液体出口相连接。所述方法为煤层气井产出液经缓冲罐分离后，流经流量计进行测量。该测量方法使液体在通过液体流量计前与固相煤粉、气体得以分离，仅有液体通过液体流量计，从而改善计量准确度，当产液量很少时，利用U形管物理原理提高了计量准确度。本发明提供的测量方法准确度高，可以用于煤层气井产出液的计量，油气井中产出油或水的计量，或者其他类似工况的计量。

Description

一种测量煤层气井产出液的装置及方法

技术领域

本发明属于液体测量领域，具体讲涉及一种测量煤层气井产出液的装置及方法。

背景技术

尽管人们知晓煤层气井产出液体的主要成分是水，也含有少量的煤粉和气体，煤粉和气体对液体的计量准确度都有较大的影响，但煤层气井现场仍广泛使用一般的液体流量计，这种计量方法存在的主要问题有：

1、煤粉会附着在流量计的叶轮上，由于影响叶轮的正常转动导致计量不准确。

2、气体在地层内被压缩而呈小气泡状态与液体一同被排向地面的过程中，气泡从井底向地面流动过程中受到的压力不断降低，气泡体积会不断加大，当到达地面水管线后，压力降至最小，气体的体积也达到最大，这时的气体和液体在管内会呈现出段塞流或分层流等流动形态。无论哪种流动形态都会由于气体的存在大大地影响流量计叶轮的转速，从而导致液体计量的准确度出现问题。

3、当产出液的量较少时，可能会出现产出液不能充满装有流量计的地面测量管段，这时会出现虽然有液体流过但叶轮转动变慢，从而导致液体计量的准确度出现问题。如果液面低于流量计的叶轮，叶轮就不会转动，这时是无法进行液体计量的。

上述情况的出现不仅会影响液体的计量准确度，更重要的是上述三种情形容易导致人们误判煤层气井的生产状态，尤其是当液体中的气体量较多或产液量较低时其测量准确度误差更大从而导致人们对煤层气井的生产状态严重误判，容易产生无法挽回的重大经济损失。

发明内容

本发明的目的是提供一种准确计量煤层气井的产出液体的装置和方法，该测量方法使液体在通过液体流量计前与固相煤粉、气体得以分离，分离后的液体通过液体流量计，从而改善计量准确度，当产液量很少时，利用U形管结构的物理原理提高了计量准确度，本发明提供的装置安装、操作、使用和维护非常简便。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种测量煤层气井产出液的装置，其改进之处在于：一种测量煤层气井产出液的装置，所述装置包括缓冲罐、液体流量计、第一连接管和第二连接管；其改进之处在于：所述缓冲罐设置有入口和出口，所述缓冲罐顶部设出口，其底部设置另一出口；液体流量计的一端与缓冲罐液体出口连接的第一连接管连接，另一端与连接第二连接管一端连接，所述第二连接管的另一端为测量液体出口；所述第一连接管、液体流量计和所述第二连接管共同构成U形管路，所述液体流量计位于所述U形管路的底部；排气管的一端与设于所述缓冲罐顶部出口的阀门出口端相连接，其另一端与所述测量液体出口相连接。

本发明的另一优选技术方案为：所述缓冲罐的上部为圆柱体，底部为锥形体；所述锥形体的高度为缓冲罐柱体高度的四分之一至七分之一，所述锥形体的底端为固相出口。

本发明的再一优选技术方案为：所述缓冲罐内设置有内胆，所述内胆形状为不带上圆盖的圆柱体，包括侧面和带有筛孔的底面，所述内胆的上边沿焊接于缓冲罐入口圆周线处，焊缝低于缓冲罐入口底边的水平面，所述缓冲罐与所述内胆形成环隙空间；所述内胆的侧面上嵌有螺旋状的管线，所述管线的一端与缓冲罐入口相连，另一端相接于内胆底面并与锥形体腔体连通，所述管线上布置有筛孔；所述内胆上筛孔的大小和密度与所述螺旋状的管线上筛孔的大小和密度相同，所述管线上的筛孔呈螺旋状均匀分布；缓冲罐入口所在水平面低于缓冲罐液体出口所在的水平面，缓冲罐液体出口距离缓冲罐顶部的高度小于缓冲罐柱体高度的三分之一。

本发明的又一优选技术方案为：第一连接管和第二连接管的底部是水平直管，所述液体流量计就安装在两根连接管的水平直管之间；所述水平直管的直径与液体流量计直径相同，第一连接管的水平直管的长度不小于液体流量计直径的十倍，第二连接管的水平直管的长度不小于液体流量计直径的五倍，U形管路的垂直高度不小于所述第一和第二连接管直径的两倍。

本发明的再一优选技术方案为：煤层气井产出液通过缓冲罐入口进入缓冲罐，产出液在进入螺旋状的管线后进行气、液、固三相自动分离；当产出液从气体出口溢出时，关闭所述气体出口处的阀门，分离后的气体与液体一同经过缓冲罐液体出口进入U形管路中，并由液体流量计进行计量；气体出口无产出液溢出时，打开所述气体出口处的阀门，分离后的气体通过气体出口和排气管排出缓冲罐，分离后的液体经过缓冲罐液体出口进入U形管路中，并由液体流量计进行计量；分离后的固体能够通过固相出口排出缓冲罐。

本发明所述装置包括缓冲罐、液体流量计、第一连接管和第二连接管；所述缓冲罐的侧壁上设置有缓冲罐入口和缓冲罐液体出口，缓冲罐的顶部设置有气体出口，缓冲罐的底部设置有固体出口；流量计的一个端口通过第一连接管与缓冲罐液体出口连接，流量计的另一端口连接第二连接管的一端，第二连接管的另一端为测量液体出口；第一连接管、液体流量计和第二连接管共同构成U形管路，液体流量计位于U形管路的底部；排气管的一端与带有阀门的缓冲罐气体出口相连接，排气管的另一端与测量液体出口相连接。所述缓冲罐的上部为圆柱体，底部为锥形体。所述锥形体的高度为缓冲罐柱体高度的四分之一至七分之一，锥形体的底端为煤粉等固相出口，固相出口处带有阀门。缓冲罐内设置有内胆，内胆的形状为不带上圆盖的圆柱体，包括侧面和带有筛孔的底面，内胆的上边沿焊接于缓冲罐入口圆周线处，焊缝低于缓冲罐入口底边的水平面，缓冲罐的圆柱体部分与内胆形成环隙空间；内胆的侧面上嵌有螺旋状的管线，螺旋状的管线一端与缓冲罐入口相连接，另一端相接于内胆底面并与锥形体腔体连通，螺旋状的管线上布置有筛孔，筛孔的大小可以依据液体中的颗粒大小确定，筛孔的密度取决于液体中颗粒的浓度和液体的量。内胆上筛孔的大小和密度与螺旋状的管线上筛孔的大小和密度相同，管线上的筛孔呈螺旋状均匀分布。缓冲罐入口所在水平面低于缓冲罐液体出口所在的水平面，缓冲罐液体出口距离缓冲罐顶部的高度小于缓冲罐柱体高度的三分之一。第一连接管和第二连接管的底部是水平直管，所述液体流量计就安装在两根连接管的水平直管之间。所述水平直管的直径与液体流量计直径相同，第一连接管的水平直管的长度不小于液体流量计直径的十倍，第二连接管的水平直管的长度不小于液体流量计直径的五倍，U形管路的垂直高度不小于所述第一和第二连接管直径的两倍。

本发明的另一优选技术方案为：煤层气井产出液通过缓冲罐入口进入缓冲罐，产出液在进入螺旋状的管线中后进行气、液、固三相自动分离；当产出液量太大且能从气体出口溢出时，关闭所述气体出口处的阀门，分离后的气体与液体一同经过缓冲罐液体出口进入U形管路中，并由液体流量计进行计量；当产出液量较小且不能从气体出口溢出时，打开所述气体出口处的阀门，分离后的气体通过气体出口和排气管排出缓冲罐，分离后的液体经过缓冲罐液体出口进入U形管路中，并由液体流量计进行计量；分离后的固体能够通过固相出口排出缓冲罐。

除另有说明除外，本发明中的术语“U形”意指沿所说U形管路轴向剖面为U形。

与现有计量装置和方法相比，本发明具有以下优异效果：

本发明提供的技术方案中由于缓冲罐的设置一方面使产出液中的煤粉等固相粉粒大大降低了，另一方面也大大降低了其中所含的气体，将影响液体计量准确度的物质如固体、气体在缓冲罐中进行分离，这样就只是对分离后的液体进行计量，从而使待计量的液体进行了前期净化处理，对净化液体的计量与对未经净化的液体计量前者明显优于后者是不言而喻的。

通过U形管路的作用使测量管段始终保持充满液体状态，这样即使测量较小的流量时，也能确保具有较高的计量准确度。

用排气管线将缓冲罐气体出口与计量仪表后端的连接起来使气体通过水管线远离井口区域，避免可燃气体在井口聚集，提高了井口的安全性。

此外，由于煤气井产出液体的计量更准确了，为正确评估煤气井所在区域的产气潜力提供了依据，这关系该区块的价值评估和投资决策等重大事项。本发明提供的技术方案不仅可以有效地应对上述三种情形的任何一种情况，也可在三种情形同时发生时，进行前期净化从而有效地提高计量的准确度。本发明提供的方法安装、操作、使用和维护非常简便，本发明提供的方法有着广泛的市场需求和良好的应用前景。

本发明提供的技术方案不仅可以用于煤层气井产出液的计量，也可用于油气井中产出油或水的计量，或者其他类似工况的计量。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1是测量煤层气井的产出液体的装置

附图标记：

1-缓冲罐，2-第一连接管，3-液体流量计，4-排气管，5-缓冲罐入口，6-缓冲罐液体出口，7-气体出口，8-固相出口，9-测量液体出口，10-管线，11-内胆，12-锥形体，13-第二连接管。

具体实施方式

下面结合实例对本发明进行详细的说明。

如图1所示，本发明的测量煤层气井产出液的装置包括缓冲罐1、液体流量计3、第一连接管2和第二连接管13。所述缓冲罐1设置有缓冲罐入口5、缓冲罐液体出口6、气体出口7和固相出口8，所述缓冲罐1的上部为圆柱体，底部为锥形体12，所述缓冲罐1内部安装有螺旋状的管线10。流量计3的一个端口通过第一连接管2与缓冲罐液体出口6连通，另一端口连接第二连接管13，第二连接管13的另一端为测量液体出口9。第一连接管2、液体流量计3和第二连接管13共同构成如图所示的U形管路，液体流量计3正好位于U形管路的底部。气体出口7位于缓冲罐1的顶部，排气管4的一端与气体出口7相连接，另一端与所述测量液体出口9相连接，气体出口7处安装有阀门。缓冲罐入口5和缓冲罐液体出口6位于缓冲罐1的侧壁上。

所述锥形体12的高度为缓冲罐柱体高度的四分之一至七分之一，锥形体12的底端为煤粉等固相出口8，固相出口8处带有阀门。缓冲罐1内设置有内胆11，内胆11的形状为不带上圆盖的圆柱体，包括侧面和带有筛孔的底面，内胆11的上边沿焊接于缓冲罐入口5圆周线处，焊缝低于缓冲罐入口底边的水平面，这样通过缓冲罐体1的圆柱体与内胆11形成环隙空间。内胆11的侧面上嵌有管线10，呈螺旋状，螺旋状的管线10一端与缓冲罐入口5相连接，另一端相接于内胆11底面并与锥形体12腔体连通，螺旋状的管线10上布置有筛孔，内胆11的筛孔的大小和密度与螺旋状的管线上的筛孔的大小和密度相同，筛孔在螺旋状的管线10上呈螺旋状均匀分布。缓冲罐入口5所在水平面低于缓冲罐液体出口6所在的水平面，缓冲罐液体出口6距离缓冲罐顶部的高度小于缓冲罐柱体高度的三分之一。

第一连接管2和第二连接管13的底部是水平直管，所述液体流量计3就安装在两根连接管的水平直管之间，水平直管的直径与液体流量计3直径相同，第一连接管的水平直管的长度不小于液体流量计3直径的十倍，第二连接管的水平直管的长度不小于液体流量计3直径的五倍，U形管路的垂直高度不小于所述第一和第二连接管直径的两倍。

煤层气井产出液经缓冲罐分离后，缓冲罐中的测量液体经过缓冲罐测量液体出口6排出后流经液体流量计3进行测量，经过液体流量计的液体通过U形管路的测量液体出口9流出。

本发明所述的方法为：煤层气井产出液通过缓冲罐入口5进入缓冲罐1，产出液在进入螺旋状的管线10中后进行气、液、固三相自动分离；当产出液量太大且能从气体出口7溢出时，关闭所述气体出口7处的阀门，分离后的气体与液体一同经过缓冲罐液体出口6进入U形管路中，并由液体流量计3进行计量；当产出液量较小且不能从气体出口7溢出时，打开所述气体出口7处的阀门，分离后的气体通过气体出口7和排气管4排出缓冲罐1，分离后的液体经过缓冲罐液体出口6进入U形管路中，并由液体流量计3进行计量；分离后的固体能够通过固相出口8排出缓冲罐1。

本发明结合煤层气产出液体的情况对装置主要要点说明如下：

1：液体流量计前端的缓冲罐，该缓冲罐的作用是使气、固、液三相分离；

2：缓冲罐底部为锥形体，锥形体的底端带有阀门，目的是当固相沉积到一定量时便于清理固相；

3：缓冲罐上部为带有阀门的气体出口，目的使分离出来的气体逸散出去，阀门的作用是当产液量太大且有可能从出气口溢出时可以关闭该出口。虽然这时气体不得不通过液体流量计，但当液体的量大到要从气体出口溢出时，此时关闭气体出口处的阀门，通常情况是气体留在管内对液体计量准确度的影响要小于通过气体出口流走的未计量液体量对计量准确度的影响，同时也便于现场依据实际情况进行选择性操作使用；

4：缓冲罐入口低于缓冲罐液体出口，目的是使气、液、固三相在缓冲罐中有较充分的分离区间；

5：液体流量计安装在U形管路的底部，目的是当产出液量较少时，通过U形管路的作用始终保持测量管段(也即水平直管)的液体是充满状态，这样不仅可以测量较小的流量，准确度也进一步提高了；

6：用排气管将缓冲罐出气口与液体流量计后端的测量液体出口连接起来，是使气体通过工艺管线远离井口区域，避免可燃气体在井口聚集。

本发明的工艺方法的核心要点是使气、液、固三相自动分离，分离后再对液体进行计量，当液量较小时利用U形管物理原理提高了计量准确度。因此，基于上述原理用来解决现场计量准确度的相关组合或改进都应该包括在本发明的工艺方法中。

本发明不仅可以解决煤层气井产出液体计量准确度，也可以应用于油气井的现场测量，同样可以改善计量准确度，应用情况是类似的，在此不再一一叙述。

此处已经根据特定的示例性实施例对本发明进行了描述。对本领域的技术人员来说在不脱离本发明的范围下进行适当的替换或修改将是显而易见的。示例性的实施例仅仅是例证性的，而不是对本发明的范围的限制，本发明的范围由所附的权利要求定义。

Claims (3)

1.一种测量煤层气井产出液的装置，所述装置包括缓冲罐（1）、液体流量计（3）、第一连接管（2）和第二连接管（13）；其特征在于：所述缓冲罐（1）设置有入口（5）和液体出口（6），所述缓冲罐（1）顶部设气体出口（7），其底部设置另一固相出口（8）；液体流量计（3）的一端与缓冲罐液体出口（6）连接的第一连接管（2）连接，另一端与第二连接管（13）的一端连接，所述第二连接管（13）的另一端为测量液体出口（9）；所述第一连接管（2）、液体流量计（3）和所述第二连接管（13）共同构成U形管路，所述液体流量计（3）位于所述U形管路的底部；排气管（4）的一端与设于所述气体出口（7）的阀门出口端相连接，其另一端与所述第二连接管（13）的测量液体出口（9）相连接；

所述的一种测量煤层气井产出液的装置，其特征在于：所述缓冲罐（1）内设置有内胆（11），所述内胆（11）形状为不带上圆盖的圆柱体，包括侧面和带有筛孔的底面，所述内胆（11）的上边沿焊接于缓冲罐入口（5）圆周线处，焊缝低于缓冲罐入口（5）底边的水平面，所述缓冲罐与所述内胆（11）形成环隙空间；所述内胆（11）的侧面上嵌有螺旋状的管线（10），所述管线（10）的一端与缓冲罐入口（5）相连，另一端相接于内胆（11）底面并与锥形体（12）腔体连通，所述管线（10）上布置有筛孔；所述内胆（11）上筛孔的大小和密度与所述螺旋状的管线（10）上筛孔的大小和密度相同，所述管线（10）上的筛孔呈螺旋状均匀分布；缓冲罐入口（5）所在水平面低于缓冲罐液体出口（6）所在的水平面，缓冲罐液体出口（6）距离缓冲罐顶部的高度小于缓冲罐柱体高度的三分之一；

所述缓冲罐（1）的上部为圆柱体，底部为锥形体（12）；所述锥形体（12）的高度为缓冲罐柱体高度的四分之一至七分之一，所述锥形体（12）的底端为固相出口（8）。

2.如权利要求1所述的一种测量煤层气井产出液的装置，其特征在于：第一连接管（2）和第二连接管（13）的底部是水平直管，所述液体流量计（3）就安装在两根连接管的水平直管之间；所述水平直管的直径与液体流量计（3）直径相同，第一连接管（2）的水平直管的长度不小于液体流量计（3）直径的十倍，第二连接管的水平直管的长度不小于液体流量计（3）直径的五倍，U形管路的垂直高度不小于所述第一和第二连接管直径的两倍。

3.一种利用权利要求1-2中任一项的所述装置测量煤层气井产出液的方法，其特征在于：

使煤层气井产出液通过缓冲罐入口（5）进入缓冲罐（1），产出液在进入螺旋状的管线（10）后进行气、液、固三相自动分离；

当产出液从气体出口（7）溢出时，关闭所述气体出口（7）处的阀门，分离后的气体与液体一同经过缓冲罐液体出口（6）进入U形管路中，并由液体流量计（3）进行计量；气体出口（7）无产出液溢出时，打开所述气体出口（7）处的阀门，分离后的气体通过气体出口（7）和排气管（4）排出缓冲罐（1），分离后的液体经过缓冲罐液体出口（6）进入U形管路中，并由液体流量计（3）进行计量；分离后的固体能够通过固相出口（8）排出缓冲罐（1）。