CN102706401A

CN102706401A - 油井产出液含油量计量方法及装置

Info

Publication number: CN102706401A
Application number: CN2011100873697A
Authority: CN
Inventors: 王其明
Original assignee: HAIHE SCIENCE & TECHNOLOGY Co Ltd WEIHAI
Current assignee: HAIHE SCIENCE & TECHNOLOGY Co Ltd WEIHAI
Priority date: 2011-03-28
Filing date: 2011-03-28
Publication date: 2012-10-03

Abstract

本发明涉及一种油田油井产出液含油量计量方法及装置。包括一个立式的分离罐，在分离罐上设有油井产出液输入管路、液体输出管路、气体输出管路分别位于分离罐上部、下部、顶部，在油井产出液输入管路、液体输出管路、气体输出管路上分别设有进液阀、排液阀、排气阀，分别用于控制油井产出液的输入、液体、气体的输出；在分离罐上还设有液面仪，用于测量分离罐内液面高度。在所述的分离罐上还设有若干个油水组份测量仪探头，能够依次对探头所在的水平液面层进行含油率测量，在利用简单的计量分离罐实现对油井产出液体量进行计量的同时，实现了对原油净产量的计量，满足了油田生产的现实需求。

Description

油井产出液含油量计量方法及装置

技术领域

本发明涉及一种对油田油井的产出液进行含油量计量的方法及其装置。具体地讲，就是一种罐式的对油井产出液进行多相分离、逐层检测的方法及装置。

背景技术

在油田的生产过程中，从油井采出的原液，是一种由原油、水、伴生气构成的混合液，可简称为油井产出液。在将油井产出液输送到油田联合站进行集中处理前，需要对其按油、水、气三相组份进行计量，简称单井计量，特别是对油井的产油量进行计量，从而及时掌握各油井的生产工况，合理进行生产调度。

油田现有的单井计量技术，主要包括计量分离罐间歇计量技术、两相分离连续计量技术和三相分离连续计量技术。其中，两相分离连续计量技术，如中国专利200610105004.1，200320125135.8分别提出的技术方案，结构较紧凑，但对油井产油量的计量误差太大，且无法验证；三相分离连续计量技术，如中国专利200420022701.7所提出的技术方案，其对油井产油量的计量误差明显降低，但结构复杂、造价高、操作困难，而且，其对油井产油量的计量误差也不易验证。

因此，油田现在大量应用的油井计量装置仍然是计量分离罐间歇计量技术，如中国专利CN98222454.0所介绍的技术方案，其设有一个立式的分离罐，在分离罐的上部、下部、顶部，分别设有油井产出液输入管路、液体输出管路、气体输出管路，在油井产出液输入管路、液体输出管路、气体输出管路上分别设有进液阀、排液阀、排气阀，在计量分离罐上还设有用于测量罐内液面高度的液面仪；在分离罐内部液体排空后，打开气体输出阀和油井产出液输入阀，关闭液体输出阀，同时开始计时，进入计量分离罐的油井产出液在罐内进行气、液分离，所分离出的气体经气体输出管路外输，液体在液面仪的监测下逐渐沉积在计量分离罐的下部，在液面达到液面仪指示的某个高度后，停止计时，随后就可以计算出计时时间内油井的产液量，然后，用人工从井口取样的方式，检测出液体的含油率或者含水率，最后得出原油和水各自的产量。

该技术方案的优点是结构简单、造价低廉，可以方便地计量出计时时间内或者单位时间内油井的产液量，但却不能同时计量出计时时间内原油和水各自的产量，需要通过油井采样，人工测含水率的方式推算出油井的原油产量，由于采样时间和油样本身具有很大的不确定性，所以，不但油井计量的时间长、劳动强度大，计量的精度也无法保证，仍然不能满足油田对油井计量的要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种方法简单，操作可靠，利用计量分离罐，在计时时间内计量出油井产液量的同时，计量出原油、水各自的产量；计量误差小，而且可以进行验证的油井产出液含油量计量方法及装置。

本发明解决上述技术问题所采取的技术方案是：

一种油井产出液含油量计量方法，其特征是：油井产出液通过输入管路输入一个立式的分离罐，在分离罐内进行气、液分离后，在分离罐体上部形成气体层，气体经上部的气体输出管路外输，液体在排液阀关闭的分离罐内聚集并进行油水沉降分层，形成位于分离罐体中部的乳化油层和位于下部的游离水层；通过分离罐上设有的液面仪测量罐内液面高度；在液面达到要求高度后，记录油井产出液输入时间T；在分离罐垂直方向的不同规定高度上，安装有若干个油水组份测量仪探头，各探头测量其所在液面层的含油率η_i，设定相邻探头中间水平面为一液面层的上界面或下界面，根据分离罐的结构尺寸和探头的安装设定，确定各探头所在液面层的厚度h_i、水平截面积S_i，计算各探头所在液面层的含油量体积V_i油，各探头所在液面层的含油量体积相加，得出进液时间T内油井的产油量体积V_油。

一种油井产出液含油量计量装置，设有一个立式的分离罐，在分离罐的上部、下部、顶部分别设有油井产出液输入管路，液体输出管路、气体输出管路，在油井产出液输入管路、液体输出管路、气体输出管路上分别设有进液阀、排液阀、排气阀；在分离罐上还设有监测液面的液面仪，其特征是：在所述的分离罐上还设有若干个油水组份测量仪探头，每个所述的探头能够对其所在的水平液面层进行含油率测量，在垂直方向上，每个油水组份测量仪探头的高度尺寸明确，其测量范围在垂直方向上横跨或者代表其所定位的的水平液面层，相邻的水平液面层相互无缝对接。

所述的油水组份测量仪探头可以是射线式、高频或微波吸收式、电容或阻抗式等。

所述的油水组份测量仪探头可以侧部安装，也可以顶部安装，其在垂直方向上可以不在一个平面内。

所述的油水组份测量仪探头与液面仪可以分散设置在分离罐上，也可以集成为一体。在具体工作时，若干个油水组份测量仪探头在垂直方向上布满位于分离罐体中部的乳化油层，并向下延伸进入游离水层、向上延伸进入气体层；

为了便于描述，我们将分离罐在垂直方向上大体分为三部分，即位于底部的集水仓、中部的集油仓和上部的集气仓。

对于计量含水较高的油井产出液，为了保证产油量的计量精度不降低，在进行油井计量时，要求位于分离罐体中部的乳化油层必须达到规定的厚度，这就要求所述的分离罐体必须具有足够的高度，从而为位于下部的游离水层提供足够大的空间，这就增加了装置的造价，同时减少了装置对场地的适应能力。为此，本发明所提出的技术方案，特别设计了一个中部横向缩小的分离罐体，即所述的分离罐体中部的横向截面积为所述分离罐体下部的横向截面积的5％至80％，在立式分离罐体的高度不增加的条件下，明显增加了可测量乳化油层的厚度，提高了原油计量的精度。

本发明所提出的技术方案，在气体输出管路上，还可以设置一个气体流量计，用于测量约定时间段内油井的气体产量，实现对油、水、气的三相计量。

为了进一步提高油井计量的精度和方便性，本发明所提出的技术方案还可以设有一个数据处理与控制单元，所述的数据处理与控制单元分别与所述的液面仪、若干个油水组份测量仪探头、气体流量计以及位于各管路上的若干个电动阀门等电连接。所述的数据处理与控制单元分别控制各电动阀门的工作，快速处理采集到的各种数据，及时给出被测油井的计量结果。

本发明所提出的技术方案带来的有益效果是：

第一，本发明所提出的技术方案，在利用简单的计量分离罐实现对油井产出液体量进行计量的同时，通过在分离罐垂直方向的不同规定高度上，安装的若干个油水组份测量仪探头，能够依次对探头所在的水平液面层进行实时地含油率测量，实现了对原油净产量的计量，满足了油田生产的现实需求。

第二，通过提出一个中部缩径的立式分离罐体，相应地提高计量油层的高度，在液面仪、油水组份测量仪等仪表精度一定的条件下，可以进一步地提高计量分离罐的计量精度，减小原油产量的计量误差，特别适合于对高含水、间歇出油等复杂油井的计量。

附图说明

图1是本发明的一个原理示意图，若干个油水组份测量仪探头采用了侧装结构。

图2是本发明的另一个结构示意图，若干个油水组份测量仪探头采用了顶装结构。

图3是本发明的一个采用分离罐体中部横向缩径结构的示意图，液面仪和若干个油水组份测量仪探头采用了集成顶装结构。

图中标号是：1、分离罐体，101、分离罐体下部的集水仓，102、分离罐体中部的集油仓，103、分离罐体上部的集气仓；2、油井产出液输入管路，201、手动进液阀，202、电动进液阀；3、液体输出管路，301、手动排液阀，302、电动排液阀；4、气体输出管路，401、手动排气阀，402、电动排气阀；5、液面仪；6、若干个油水组份测量仪探头，601、602、603........油水组份测量仪探头；7、数据处理与控制单元；56、若干个油水组份测量仪探头与液面仪集成装置；8、气体流量计。

具体实施方式

一种油井产出液含油量计量方法，油井产出液首先通过输入管路输入一个立式的分离罐，在分离罐内进行气、液分离后，在分离罐体上部形成气体层，气体经上部的气体输出管路外输，液体在排液阀关闭的分离罐内聚集并进行油水沉降分层，形成位于分离罐体中部的乳化油层和位于下部的游离水层；通过分离罐上设有的液面仪测量罐内液面高度；在液面达到要求高度后，记录油井产出液输入时间T；在分离罐垂直方向的不同规定高度上，安装有若干个油水组份测量仪探头，各探头测量其所在液面层的含油率η_i，设定相邻探头中间水平面为一液面层的上界面或下界面，根据分离罐的结构尺寸和探头的安装设定，确定各探头所在液面层的厚度h_i、水平截面积S_i，计算各探头所在液面层的含油量体积V_i油，各探头所在液面层的含油量体积相加，得出进液时间T内油井的产油量体积V_油。

本发明方法具体描述为：一种油井产出液含油量计量方法，油井产出液通过输入管路输入一个立式的分离罐，在分离罐内进行气、液分离后，在分离罐体上部形成气体层，气体经上部的气体输出管路外输，液体在排液阀关闭的分离罐内聚集并进行油水沉降分层，形成位于分离罐体中部的乳化油层和位于下部的游离水层；分离罐上设有液面仪，用于测量罐内液面高度；在分离罐垂直方向的不同规定高度上，还设有若干个油水组份测量仪探头，在液面以下被液体完全覆盖的每一个油水组份测量仪探头，在垂直方向上，定位了一个将其包含其中，其含油率η_i可以被所述油水组份测量仪探头测得的数据所代表的有一定厚度h_i的水平液面层，相邻的水平液面层相互无缝对接，所述的水平液面层的上、下液面，取决于其所包含的油水组份测量仪探头与相邻的上、下探头各自的高度尺寸及其在垂直方向上的测量范围，每个水平液面层的上液面与其下液面的高度差，就是该水平液面层的厚度h_i，理想情况下，在垂直方向上，每个油水组份测量仪探头所测量的范围是一样的，相邻两个油水组份测量仪探头之间的距离也均等，这时，每个水平液面层的厚度h_i就是相邻两个探头中心点之间的高度差；相邻的油水组份测量仪探头之间的垂直距离应尽可能小，以提高油水测量的精度，若干个油水组份测量仪探头在垂直方向上布满位于分离罐体中部的乳化油层，并向下延伸进入游离水层、向上延伸进入气体层；

在所述的液面仪监测到分离罐内的液面达到要求高度后，立即开始读数或者将油井产出液通过阀门转输到短路管道上后开始读数，这些读数包括进液时间T、液面总高度H、各个水平液面层的含油率η_i等，由于所述分离罐的结构尺寸是已知的，读出了液面总高度H，就得出了进液时间T内油井的产液量体积V；对于各个通过油水组份测量仪探头定位的水平液面层i，从最下端的η_i为零的水平液面层，到液面下的第一个完整的水平液面层n，其含油率η_i、厚度h_i、水平截面积S_i都是已知的，而从总液面到液面下的第一个完整层n有一个不完整的水平液面层n+1，其高度为液面总高度H减去第n层的上液面高度H_n上，其液体含油率近似为第n层的含油率η_n，因此，各个完整水平液面层的含油量体积V_i油与最上面一层不完整的水平液面层的含油量体积V_n+1油都可以通过计算得出，以上各个水平液面层的含油量体积相加，就得出了进液时间T内油井的产油量体积V_油

这样，我们在计量出油井在计时时间内的产液量的同时，也计量出了相应的产油量。

本次计量结束后，关闭排气阀，打开排液阀、进液阀，将分离罐内的液体排空后，即可进行下一次计量。

下面结合附图和实施例，对本发明实现装置作进一步地描述。

实施例1：

如图1所示，一种油井产出液含油量计量装置，设有一个立式的分离罐1，在分离罐1的上部、下部、顶部分别设有油井产出液输入管路2，液体输出管路3、气体输出管路4，在油井产出液输入管路2、液体输出管路3、气体输出管路4上分别设有进液阀201、排液阀301、排气阀401；在分离罐上还设有监测液面的液面仪5，其特征是：在所述的分离罐1上还设有若干个油水组份测量仪探头6，能够依次对探头所在的水平液面层进行含油率或者含水率测量，所述的油水组份测量仪探头6侧装在分离罐1上；在垂直方向上，每个油水组份测量仪探头如601、602等，其高度尺寸明确，相邻的油水组份测量仪探头测量的数据所代表的液体层相互对接。

组成若干个油水组份测量仪探头6的油水组份测量仪探头，如601、602等，每个探头独立地完成所在水平油水层的含油率测量，所测得的含油率应能够代表所在水平液面层的平均含油率。

相邻的油水组份测量仪探头测量的数据所代表的液体层相互对接，即601所在的油水层的下界面应与602所在的油水层的上界面重合；602所在的油水层的下界面应与603所在的油水层的上界面重合等。

所述的油水组份测量仪探头可以是射线式、高频或微波吸收式、电容或阻抗式等，各个油水组份测量仪探头与其数据处理及显示模块之间，既可以是一对一的连接，也可以是多个油水组份测量仪探头共用一个数据处理及显示模块，这些已被本技术领域的技术人员所共知。

实施例2：

如图2所示，一种油井产出液含油量计量装置，其特征是所述的油水组份测量仪探头601、602、603、.......等，顶装在分离罐1上，其它特征与实施例1相同。

实施例3：

一种油井产出液含油量计量装置，其特征是所述的油水组份测量仪探头601、602、603、.......等，与液面仪5集成为一个装置56，并且顶装在分离罐1上，其它特征与实施例1相同。

实施例4：

如图3所示，一种油井产出液含油量计量装置，其特征是，所述分离罐体下部的集水仓101、中部的集油仓102的横向截面均为圆形，所述集油仓102横向截面的直径是集水仓101横向截面的直径的二分之一，所述集油仓102的高度是集水仓101高度的五分之三，其它特征与实施例3相同。

实施例5：

如图3所示，一种油井产出液含油量计量装置，其特征是，所述分离罐体下部的集水仓101、中部的集油仓102的横向截面均为圆形，所述集油仓102横向截面的直径是集水仓101横向截面的直径的三分之一，其它特征与实施例4相同。

实施例6：

如图2所示，一种油井产出液含油量计量装置，其特征是，设有一个数据处理与控制单元7，所述的数据处理与控制单元7分别与所述的液面仪5、各个油水组份测量仪探头601、602、603.......、气体流量计8以及位于各管路上的电动进液阀202、电动排液阀302、电动排气阀402等电连接。所述的数据处理与控制单元7分别控制各电动阀门的工作，快速处理采集的各种数据，及时给出被测油井的计量结果。其它特征与实施例2相同。

另外的优点、目的和实施例将部分地在随后的描述中阐明，并且在检查下面内容时对于本领域技术人员部分地变得显而易见，或可以从本发明的实践中得知，本发明的目的和其它优点可通过在书面描述及其权利要求以及附图中具体指出的结构来实现和获得，以上和以下的详细描述都是示例性和解释性的，且旨在提供进一步的解释。

以上对本发明实施例的详细说明并非穷尽性的，本发明不应被限制为以上所公开的精确形式。本领域的技术人员可以理解，在本发明的范围内，可以进行各种等同的修改和替换，这样的修改和替换应视为被该发明所涵盖。上述各个实施例的元素可任意组合在一起，以便提供进一步的实施例。此外，不应将所附权利要求中使用的术语阐释或将本发明限制到本说明中公开的特定实施例，除非以上详细说明清楚地限定了此术语。因此，本发明的实际范围应该涵盖所述实施例及根据权利要求实施的所有等同形式。

Claims

1.一种油井产出液含油量计量方法，其特征是：油井产出液通过输入管路输入一个立式的分离罐，在分离罐内进行气、液分离后，在分离罐体上部形成气体层，气体经上部的气体输出管路外输，液体在排液阀关闭的分离罐内聚集并进行油水沉降分层，形成位于分离罐体中部的乳化油层和位于下部的游离水层；通过分离罐上设有的液面仪测量罐内液面高度；在液面达到要求高度后，记录油井产出液输入时间T；在分离罐垂直方向的不同规定高度上，安装有若干个油水组份测量仪探头，各探头测量其所在液面层的含油率η_i，设定相邻探头中间水平面为一液面层的上界面或下界面，根据分离罐的结构尺寸和探头的安装设定，确定各探头所在液面层的厚度h_i、水平截面积S_i，计算各探头所在液面层的含油量体积V_i油，各探头所在液面层的含油量体积相加，得出时间T内油井的产油量体积V_油。

2.一种油井产出液含油量计量装置，设有一个立式的分离罐，在分离罐的上部、下部、顶部分别设有油井产出液输入管路，液体输出管路、气体输出管路，在油井产出液输入管路、液体输出管路、气体输出管路上分别设有进液阀、排液阀、排气阀；在分离罐上还设有监测液面的液面仪，其特征是：所述分离罐垂直方向的不同规定高度上，安装有若干个油水组份测量仪探头。

3.如权利要求2所述的油井产出液含油量计量装置，其特征是：所述的分离罐体中部的横向截面积为所述分离罐体下部的横向截面积的5％至80％。

4.如权利要求2所述的油井产出液含油量计量装置，其特征是：所述的油水组份测量仪探头侧装在所述的分离罐上。

5.如权利要求2所述的油井产出液含油量计量装置，其特征是：所述的油水组份测量仪探头顶装在所述的分离罐上。

6.如权利要求2所述的油井产出液含油量计量装置，其特征是：所述的油水组份测量仪探头与液面仪集成为一体。

7.如权利要求2所述的油井产出液含油量计量装置，其特征是：在气体输出管路上，还可以设置一个气体流量计，用于测量约定时间段内油井的气体产量，实现对油、水、气的三相计量。

8.如权利要求2所述的油井产出液含油量计量装置，其特征是：其设有一个数据分析与控制单元，所述的数据分析与控制单元与安装在所述的分离罐上的各个测量仪表、电动控制阀门电连接。