CN103184861A

CN103184861A - 原油含砂分析装置

Info

Publication number: CN103184861A
Application number: CN2013101124793A
Authority: CN
Inventors: 袁伯利; 赵明宸; 周东亚; 邓卫东; 李南春; 齐文东; 王雄; 戴刚; 胡绪山; 田心春
Original assignee: Jingzhou Mind Science & Technology Co Ltd
Current assignee: Jingzhou Mind Science & Technology Co Ltd
Priority date: 2013-04-02
Filing date: 2013-04-02
Publication date: 2013-07-03

Abstract

本发明涉及一种原油含砂分析装置，属油田原油含砂检测技术领域。它由进油软管、含水分析仪、重力分离管、气液分离仓、固液分离仓、砂计量仓、称重传感器、排污阀、油泵和容积流量计等构成，气液分离仓置于固液分离仓的上部，砂计量仓置于固液分离仓的下部；所述的气液分离仓由液位排气阀、除气器和液位浮球构成，固液分离仓由旋流锥管及蝶阀构成，砂计量仓由砂斗和称重传感器构成。该原油含砂分析装置在不添加任何化学试剂的情况下，对原油采用旋流、重力沉降及过滤组合的三相分离技术实现三相分离，并能在线进行分析计量。避免了现有实验室法对原油含砂分析工作的不连续性和繁琐采样的麻烦，且维护简单，使用成本大为下降。

Description

原油含砂分析装置

技术领域

本发明涉及一种原油含砂分析装置，属油田原油含砂检测技术领域。

背景技术

目前国内外对于原油出砂井的判定还处于初级阶段，其判定原则的经验公式为：单位时间内油井出砂量不能超过总液量的万分之五。但是油井中液量的计量和砂量的计量是难题当中的难题，它必须解决好原油液量的在线连续计量问题和油砂分离后砂的计量问题等。国内各油田对原油的含砂量检测分析基本上限于在实验室中进行，其方法是每天由专职人员到现场取样后，在实验室的设备中添加破乳剂等化学试剂后，再由离心机进行分离从而获得样品中油和砂的比例，然后再进行液量和砂量的总体估算得出砂量，这种在实验室中进行检测分析的方法虽然在单位时间和单位体积内计量较为准确，但它具有相对的局限性，其一是不能客观地反应抽油机产出液中砂的含量；其二是不能对原油中的含水量进行分析；其三是取样工作较为辛苦，特别是在雨雪天气中取样工作更为艰辛。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种在不添加任何化学试剂的情况下对原油实现三相分离，并分别对采出液中的气体、液体和固体在线进行分析计量，同时还可以对原油中的含水量进行分析，从而在线判别出砂油井的含砂量，以便更加精确掌握油井产出液中气、油、水、砂比重，为采油生产提供油井产出液理论依据的井口原油含砂分析装置。

本发明是通过如下的技术方案来实现上述目的的：

该原油含砂分析装置由气液分离仓、固液分离仓、砂计量仓、附属管线、配套设备和仪表构成，其特征在于：气液分离仓置于固液分离仓的上部，砂计量仓置于固液分离仓的下部；所述的气液分离仓由液位排气阀、除气器和液位浮球构成，液位排气阀置于除气器的上部，液位浮球置于除气器的下部；所述的固液分离仓由旋流锥管及蝶阀构成，旋流锥管置于液位浮球的下方，旋流锥管的外部装有过滤网，旋流锥管的下方装有蝶阀；所述的砂计量仓由砂斗和称重传感器及配套设备和仪表构成，砂斗和称重传感器及配套设备和仪表置于蝶阀的下方；附属管线由进油软管、排气及安全回流管线、重力分离管及排液管组成；配套设备和仪表由安全回流阀、含水分析仪、气体流量计、油泵、过滤网、容积流量计及排污阀组成。

本发明与现有技术相比的有益效果在于：

该原油含砂分析装置在不添加任何化学试剂的情况下，对原油产出液采用旋流、重力沉降及过滤组合的三相分离技术实现三相分离，并分别对采出液中的气体、液体和固体在线进行分析计量。避免了现有实验室法对原油含砂分析工作的不连续性，使得数据更趋于原油生产中的砂含量数据，减少了实验室法所需的设施、试剂及人员繁琐的采样工作，简化了操作流程，同时还可以对原油中的含水量进行分析，能更加精确地掌握油井产出液中气、油、水、砂的比重。且维护简单，使用方便，使用成本大为下降。

附图说明

图1为原油含砂分析装置的结构示意图；

图2为颗粒受力分析图；

图3为ζ—Re ₁关系曲线图。

图中：1、进油软管，2、排气及安全回流管线，3、含水分析仪，4、重力分离管，5、分气管，6、气体流量计，7、安全回流阀，8、液位排气阀，9、除气器，10、气液分离仓，11、液位浮球，12、旋流锥管，13、固液分离仓，14、蝶阀，15、砂计量仓，16、砂斗，17、称重传感器，18、排污阀，19、油泵，20、容积流量计，21、过滤网，22、排液管，23、机座和接油槽。

[0008]具体实施方式：

该原油含砂分析装置由气液分离仓10、固液分离仓13、砂计量仓15、附属管线、配套设备和仪表构成，气液分离仓10置于固液分离仓13的上部，砂计量仓15置于固液分离仓13的下部。所述的气液分离仓10由液位排气阀8、除气器9和液位浮球11构成，液位排气阀8置于除气器9的上部，液位浮球11置于除气器9的下部。所述的固液分离仓13由旋流锥管12及蝶阀14构成，旋流锥管12置于液位浮球11的下方，旋流锥管12的外部装有过滤网21，旋流锥管12的下方装有蝶阀14。所述的砂计量仓15由砂斗16和称重传感器17及配套设备和仪表构成，砂斗16和称重传感器17及配套设备和仪表置于蝶阀14的下方。附属管线由进油软管1、排气及安全回流管线2、重力分离管4及排液管22组成；配套设备和仪表由安全回流阀7、含水分析仪3、气体流量计6、油泵19、过滤网21、容积流量计20及排污阀18组成（参见附图1）。

该原油含砂分析装置的工作原理是重力分离法和切向旋流分离法的三相分离技术以及称重法和体积法计量的综合应用，利用漩流及重力沉降和过滤法来实现固、气、液的分离。首先对油井产出液经过三相分离，然后再对产出液的固、气、液分别计量，再由系统分析出油井产出液的砂含量。操作流程简单，维护使用方便，使用成本大为下降，且固液分离模式中不需添加化学试剂就能实现固液分离。

其计算方法如下：

球形颗粒在静止流体中沉降时，颗粒受到的作用力有重力、浮力和阻力

当合力为零时，颗粒相对于流体的运动速度称为沉降速度，又称为“终端速度”。终端速度计算式为：

其中ξ是颗粒沉降时的阻力系数。并且是颗粒对流体作相对运动时的雷诺数Re的函数。ξ与Re的关系可由实验测定，球形颗粒（φs=1）的沉降速度曲线分为三个区域，即：

（1）滞流区

（2）过渡区

Figure DEST_PATH_674704DEST_PATH_IMAGE004

（3）湍流区

Figure DEST_PATH_855019DEST_PATH_IMAGE005

对应各区的沉降速度u_t的计算式为：

（1）滞流区

Figure DEST_PATH_284043DEST_PATH_IMAGE007

Figure DEST_PATH_237273DEST_PATH_IMAGE008

（3）湍流区

Figure DEST_PATH_155595DEST_PATH_IMAGE009

颗粒受力分析图及ζ—Re ₁关系曲线图参见附图2～3。

具体工作过程如下：油井产出的多相流的原油液体通过进油软管1自下而上进入倾角向下的重力分离管4上端，由于原油液体的重力作用，原油液体加速下行，使得气、液在此过程中初步分离后进入气液分离仓10；在离心力、重力和浮力的作用下，通过旋流锥管12形成一个倒圆锥形旋流面，密度大的液相沿管壁流到气液分离仓10的下部，气相则沿倒圆锥形液流表面及漩涡的中央上升至分离器顶部，气相通过液位排气阀8从分离器顶部排出。含砂液体沿着内部的旋流锥管12下行时由于离心力及重力的作用，液体从固液分离仓13的出口流出，在经过含水分析仪3时就可以检测出液体中的含水量，而从液体中分离的砂则沉降在固液分离仓13的底部。当整个流程运行一定时间后切掉本装置与井口的连接，或者关闭井口与本装置间的连接阀门，然后再慢慢开启蝶阀14让沉降后的砂流入砂计量仓15的砂斗16中称重计量。

以上所述只是该发明的具体实施方式，上述举例说明不对本发明的实质内容构成限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了本说明书后可以对上述的具体实施方式做修改或变形，而不背离本发明的实质和范围。

Claims

1.一种原油含砂分析装置，它由气液分离仓（10）、固液分离仓（13）、砂计量仓（15）、附属管线、配套设备和仪表构成，气液分离仓（10）置于固液分离仓（13）的上部，砂计量仓（15）置于固液分离仓（13）的下部；所述的气液分离仓（10）由液位排气阀（8）、除气器（9）和液位浮球（11）构成，液位排气阀（8）置于除气器（9）的上部，液位浮球（11）置于除气器（9）的下部；所述的固液分离仓（13）由旋流锥管（12）及蝶阀（14）构成，旋流锥管（12）置于液位浮球（11）的下方，旋流锥管（12）的外部装有过滤网（21），旋流锥管（12）的下方装有蝶阀（14）；所述的砂计量仓（15）由砂斗（16）和称重传感器（17）及配套设备和仪表构成，砂斗（16）和称重传感器（17）及配套设备和仪表置于蝶阀（14）的下方；附属管线由进油软管（1）、排气及安全回流管线（2）、重力分离管（4）及排液管（22）组成；配套设备和仪表由安全回流阀（7）、含水分析仪（3）、气体流量计（6）、油泵（19）、过滤网（21）、容积流量计（20）及排污阀（18）组成。