CN104632185A - 超高含水油井多相流计量装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超高含水油井多相流计量装置，主要包括气液分离器、缓冲分离罐组件、油路调节缓冲罐、水路控制调节罐。气液分离器的主要功能是完成油井来液的气液分离工作；缓冲分离罐组件的主要功能是实现气液缓冲、完成油水分离和残余气体再次分离；油路调节缓冲罐的主要功能是实现将由缓冲分离罐组件分离出的油进行缓存及流态调整和残气分离；油路翻斗流量计的主要功能是对油路介质进行流量实时在线计量，本发明特别适用于低产超高含水油井的三相计量，解决高含水油井产油量计量误差大的问题，达到单井计量无需人工干预、无人值守自动计量的目标，实现油井产油量的准确自动精确计量，为油藏精细化管理提供准确的数据。

Description

超高含水油井多相流计量装置

技术领域

本发明涉及一种油井超高含水多相流的计量，尤其是用于低产油井超高含水的气、液计量。

 

背景技术

随着油田开发变化，低产油井数量越来越多，含水率也越来越高。为了掌握油田油藏状况，制定生产方案，需要准确、及时地计量油井产量。目前，国内各油田针对这一现状，地面工程配套建设环状流程，主要采用玻璃管量油、翻斗量油、分离器量油、软件仪量油、计量车量油和根据流压估算产量等方式来计量单井产量。这几种量油方式都存在其局限性，对超高含水（含水率90%以上）、间歇出油、气量较大的油井使用效果很不理想。

发明内容

鉴于上述原因，本发明的目的在于提供一种超高含水油井多相流计量装置，以一种新的结构方式，满足不同采油方式的量油要求，并能够精确测量油气变化比较大的超高含水低产油气井的多相流计量。

本发明的是通过以下方案来实现：

一种超高含水油井多相流计量装置，包括气液分离器、缓冲分离罐组件、油路调节缓冲罐、水路控制调节罐、气路计量流量计、油路翻斗流量计、水路翻斗流量计、双差压式含水率测量仪、气路总管、进液管道、液路溢流管道、水路管道、油路溢流管道、水路溢流管道、液路汇集管道和底板，其特征是：

    气液分离器外壳为立式圆筒体，壳体下侧部连接介质入口管道，底部与液路管道连接，末端与排污管道和排污阀连接，气液分离器内置有管口朝上的上锥形结构的锥面气液分离挡板和下锥形结构的伞型二次分气板；

缓冲分离罐组件外壳为立式圆筒体，顶部与气路总管连通，上侧部与油路调节缓冲罐连通，下侧部连接水路管道，底部连接排污管道及排污阀；壳体内中部设有朝上的溢流管道，溢流管道顶端固定溢流口，固定溢流口上设置溢流口挡板，溢流管道中上部固定波纹式油水分气隔离板，溢流管道底部的水路管道进入水路控制调节罐，与水路溢流口连接；

油路调节缓冲罐壳体为卧式圆筒体，顶部连接气路总管，壳体内中侧部固定30-60°的稳流分气挡板、中部固定油堰板，壳体一端通过溢油口与缓冲分离罐组件连通，底部与双差压式含水率测量仪连通，并通过油路溢流管道连接油路翻斗流量计，油路翻斗流量计与液路汇集管道连接；双差压式含水率测量仪“U”型管道底部连接排污管道和排污阀；

水路控制调节罐壳体为立式圆筒体，顶部连接气路总管，底部通过水路溢流管道与水路翻斗流量计连接，水路控制调节罐底部末端连接排污管道和排污阀，壳体内部设有水路溢流口，其上部安装有溢流调节装置，壳体外部设有溢流调节手轮；

气路总管与气液分离器的顶部、缓冲分离罐组件的顶部、油路调节缓冲罐的顶部、水路控制调节罐的顶部连接，并与气路计量流量计进口连接；气路计量流量计、水路翻斗流量计、油路翻斗流量计的出口连接液路汇集管道。

本发明的优点：

1、本发明采用无源油、水液位自流自适应控制技术，无传动或附助电控系统；

2、本发明整体结构简单、体积小、成本低，含水率测量精度为±2.0%，液量计量精度≤±5%，气量计量精度≤±8%；

3、气液分离器、缓冲分离罐、油路调节缓冲罐、水路控制调节罐、翻斗流量计、双差压式含水率测量仪、气路计量流量计的科学组合，克服了现有油井计量装置对超高含水、间隙流、气液变化大的油井三相计量误差的不确定性，从根本上解决了低产、间隙来液来气油井的精确计量。

附图说明

图1是本发明结构示意图。

图2是缓冲分离罐组件、油路调节缓冲罐、水路控制调节罐中油、气、水示意图，其中：＋代表油，－代表水，○代表气。

图中：

1-介质入口管道

2-气液分离器 201-伞型二次分气板 202-锥面气液分离挡板 

3-液路溢流管道 

4 -缓冲分离罐组件 401-溢流口 402-溢流口挡板 403-波纹式油水分气隔离板 404-溢油口405-水路管道 

5-油路调节缓冲罐 501-稳流分气挡板 502-油堰板 

6-双差压式含水率测量仪 

7-油路溢流管道 

8-油路翻斗流量计 

9-水路控制调节罐 901-水路溢流口 902-溢流调节装置 903-调节手轮 904-水路溢流管道 

10-水路翻斗流量计 

11-气路计量流量计 

12-气路总管 

13-液路汇集管道 

14-底板 

15-排污阀。

图3为自动计量装置测试65-99油井6月2日-6月22日产量曲线。

图4为自动计量装置测试65-99油井6月4日-6月23日产量曲线。

 

具体实施方式

下面结合附图，对本发明再作进一步的说明：

如图1所示，一种超高含水油井多相流计量装置，包括气液分离器2、缓冲分离罐组件4、油路调节缓冲罐5、水路控制调节罐9、气路计量流量计11、油路翻斗流量计8（专利申请号：201110321654.0）、水路翻斗流量计9、双差压式含水率测量仪6（专利号：ZL 2007 2 0133429.3）、气路总管12、进液管道、液路溢流管道、水路管道、油路溢流管道3、水路溢流管道904、液路汇集管道13和底板。

    气液分离器2的主要功能是完成油井来液的气液分离工作。气液分离器2外壳为立式圆筒体，壳体下侧部连接介质入口管道1，底部与液路管道3连接，末端与排污管道和排污阀15接，气液分离器2内置有管口朝上的上锥形结构的锥面气液分离挡板202和下锥形结构的伞型二次分气板201；

缓冲分离罐组件4的主要功能是实现气液缓冲、完成油水分离和残余气体再次分离。缓冲分离罐组件4外壳为立式圆筒体，顶部与气路总管12连通，上侧部与油路调节缓冲罐5连通，下侧部连接水路管道405，底部连接排污管道及排污阀15；壳体内中部设有朝上的溢流管道3，溢流管道3顶端固定溢流口401，固定溢流口401上设置溢流口挡板402，溢流管道3中上部固定波纹式油水分气隔离板403，溢流管道3底部的水路管道405进入水路控制调节罐9，与水路溢流口901连接；

油路调节缓冲罐5的主要功能是实现将由缓冲分离罐组件分离出的油进行缓存及流态调整和残气分离。油路调节缓冲罐5壳体为卧式圆筒体，顶部连接气路总管12，壳体内中侧部固定30-60°的稳流分气挡板501、中部固定油堰板502，壳体一端通过溢油口404与缓冲分离罐组件4连通，底部与双差压式含水率测量仪6连通。双差压式含水率测量仪6的主要功能是利用双差压原理实时在线测量油品中的含水率，其进口与油路调节缓冲罐5的出液口连接，出口通过油路溢流管道7连接油路翻斗流量计8，油路翻斗流量计8与液路汇集管道13连接；双差压式含水率测量仪6“U”型管道底部连接排污管道和排污阀15；

水路控制调节罐9壳体为立式圆筒体，顶部连接气路总管12，底部通过水路溢流管道904与水路翻斗流量计10连接，水路控制调节罐9底部末端连接排污管道和排污阀15，壳体内部设有水路溢流口901，其上部安装有溢流调节装置902，壳体外部设有溢流调节手轮903；

气路总管12与气液分离器2的顶部、缓冲分离罐组件4的顶部、油路调节缓冲罐5的顶部、水路控制调节罐9的顶部连接，并与气路计量流量计11进口连接；气路计量流量计11、水路翻斗流量计10、油路翻斗流量计8的出口连接液路汇集管道13。

被测介质从介质入口管道1进入一个由上锥形结构的锥面气液分离挡板202和下锥形结构的伞型二次分气板201组成的外壳为立式圆筒体气液分离器2，气液分离器2顶部的气路总管12分别与缓冲分离罐4、油路调节缓冲罐5、水路控制调节罐9的顶部连接，使各罐体内部压力平衡，实现气、液的充分分离；分离后的气体沿着壳体上部连接的气路总管12经过气路计量流量计11计量后进入液路汇集管道13，分离后的液体沿着壳体下部液路溢流管道3由溢流口401流入缓冲分离罐组件4的罐体内部；缓冲分离罐组件4的主要特点是利用油水不同特性，把进入的油水混合介质采用重力、表面张力等方法分离，把细小油的油粒充分接触并逐渐长大上浮，使油水分离，将缓冲分离罐组件4的罐体内上部原含水率在90%以上的含水油含水率控制在60%-80%内，下部沉降为水（含水率99.9%以上），同时利用波纹式油水分气隔离板403将液中剩余气体分离。上部分离的含水油溢流进入油路调节缓冲罐5，其为卧式圆筒体，壳体内部设有稳流分气挡板501和油堰板502，壳体入口端连接缓冲分离罐组件4，顶部连接气路总管12，其作用是对进入的溢流含水油进行流态调整，达到稳流效果，并再次将液中残余气体分离以满足其后端的双差压式含水率测量仪6的测量要求。经过稳流的含水油平稳通过底部连接的双差压式含水率测量仪6进行含水率测量，测量后含水油经过油路溢流管道7进入油路翻斗流量计8进行流量计量，计量后含水油通过油路翻斗流量计8出口连接的液路汇集管道13出口排出（双差压式含水率测量仪6“U”型管底部设有排污管道和排污阀15）；从缓冲分离罐组件4中下部分离的水溢流通过水路管道405进入水路控制调节罐9的水路溢流口901，水路控制调节罐9的壳体为立式圆筒体，壳体内部设有溢流调节装置902，壳体外部设有溢流调节手轮903，上侧部连接气路总管12；溢流调节装置902的高度可通过溢流调节手轮903进行调节，即水路控制调节罐9中的溢流水位可以高低变化，其作用是通过液位平衡关系调节缓冲分离罐组件4中的总液位高，通过调节水路液位来实现控制缓冲分离罐组件4中含水油含水率（参见图2）；分离水溢流通过底部水路溢流管道904连接的水路翻斗流量计10并计量，计量后分离水通过水路翻斗流量计10出口连接的液路汇集管道13出口排出；水路控制调节罐9与水路溢流管道405连接末端设有排污管道和排污阀15，气路计量流量计11、水路翻斗流量计10、油路翻斗流量计8的出口连接液路汇集管道13的出口把计量后气、液混和输出。

试验例：

中原油田经过多年开发，大部分油井已进入高含水生产期，本发明以中原文中油田31座计量站的油井产状进行调研分析，其中5＃-15＃具有油井数量多，高含水油井产液量大、含水高、游离水多，单井产出液含水率波动大。既有高含水井又有低含水井，其综合含水率高达92%（见表1）。在取样化验含水时，取到代表油井产出液真实含水的样品难度大，用瞬间取样化验含水数据计算油井产油量，计量误差较大，且含水率越高、波动越大，油量的计量误差就越大。传统计量方法，高含水井取样化验含水的数据，最大误差值达到117%。

 

为解决该状况下油气水的计量问题，我公司将本发明应用于文中油田，取得了理想的效果。

表2为撬装式油气水三相自动计量装置油井产量测试：

该装置计量65-69井的平均流液量27.91t/d，液量最大偏差2.5%，油量平均值4.51t/d，油量最大差值0.2t/d，平均综合含水83.81%，含水率最大偏差1.26。

表3为撬装式油气水三相自动计量装置油井产量测试

该装置计量65-63井的平均流液量24.59t/d，液量最大偏差3.3%，油量平均值1.81t/d，油量最大差值0.14t/d，平均综合含水92.58%，含水率最大偏差0.8%。

从表2和表3得知：本发明水、油、气测量范围为：

产液量测量范围2-150t/d，计量误差≤4%；

产油量测量范围0.3-20t/d，计量误差≤4%；

含水率测量范围0-100%；

含水率测量误差与蒸馏化验相比差值小于2个百分点；

产气测量范围50-2000Nm³/d，气体计量误差≤8%。

综上所述，本发明克服了现有油井计量装置对超高含水、间隙流、气液变化大的油井三相计量误差的不确定性，为解决了低产、间隙来液来气油井的精确计量提供了一套装置。

Claims (1)

1.一种超高含水油井多相流计量装置，包括气液分离器（2）、缓冲分离罐组件（4）、油路调节缓冲罐（5）、水路控制调节罐（9）、气路计量流量计（11）、油路翻斗流量计（8）、水路翻斗流量计（10）、双差压式含水率测量仪（6）、气路总管（12）、介质入口管道（1）、液路溢流管道（3）、水路管道（405）、油路溢流管道（7）、水路溢流管道（904）、液路汇集管道（13）和底板（14）， 其特征是：

    气液分离器（2）外壳为立式圆筒体，壳体下侧部连接介质入口管道（1），底部与液路管道（3）连接，末端与排污管道和排污阀（15）连接，气液分离器（2）内置有管口朝上的上锥形结构的锥面气液分离挡板（202）和下锥形结构的伞型二次分气板（201）；

缓冲分离罐组件（4）外壳为立式圆筒体，顶部与气路总管（12）连通，上侧部与油路调节缓冲罐（5）连通，下侧部连接水路管道（405），底部连接排污管道及排污阀（15）；壳体内中部设有朝上的溢流管道（3），溢流管道（3）顶端固定溢流口（401），固定溢流口（401）上设置溢流口挡板（402），溢流管道（3）中上部固定波纹式油水分气隔离板（403），溢流管道（3）底部的水路管道（405）进入水路控制调节罐（9），与水路溢流口（901）连接；

油路调节缓冲罐（5）壳体为卧式圆筒体，顶部连接气路总管（12），壳体内中侧部固定30-60°的稳流分气挡板（501）、中部固定油堰板（502），壳体一端通过溢油口（404）与缓冲分离罐组件（4）连通，底部与双差压式含水率测量仪（6）连通，并通过油路溢流管道（7）连接油路翻斗流量计（8），油路翻斗流量计（8）与液路汇集管道（13）连接；双差压式含水率测量仪（6）“U”型管道底部连接排污管道和排污阀（15）；

水路控制调节罐（9）壳体为立式圆筒体，顶部连接气路总管（12），底部通过水路溢流管道（904）与水路翻斗流量计（10）连接，水路控制调节罐（9）底部末端连接排污管道和排污阀（15）壳体内部设有水路溢流口（901），其上部安装有溢流调节装置（902），壳体外部设有溢流调节手轮（903）；

气路总管（12）与气液分离器（2）的顶部、缓冲分离罐组件（4）的顶部、油路调节缓冲罐（5）的顶部、水路控制调节罐（9）的顶部连接，并与气路计量流量计（11）进口连接；气路计量流量计（11）、水路翻斗流量计（10）、油路翻斗流量计（8）的出口连接液路汇集管道（13）。