CN105626029A - 稠油管式分离多相计量装置 - Google Patents

Abstract

<b>本发明涉及计量装置技术领域，是一种稠油管式分离多相计量装置；其包括汽液旋流分离装置、浮球筒和三通调节阀；在汽液旋流分离装置的中部设置有进汽端，在汽液旋流分离装置的上部设置有第一出汽端，在汽液旋流分离装置的下部设置有第一出液端，在汽液旋流分离装置的进汽端上固定连接有进汽管，在浮球筒的上部设置有进汽端。本发明结构合理而紧凑，使用方便，通过汽液旋流分离装置、浮球筒和撬座的配合使用，实现稠油采出液的多相分离，抑制了断塞流，提高了汽、液的分离精度，确保了计量仪表计量的准确性；具有安全可靠、占地面积小、计量精度高和便于搬运的特点，方便了操作，提高了生产效率。</b>

Description

稠油管式分离多相计量装置

技术领域

本发明涉及计量装置技术领域，是一种稠油管式分离多相计量装置。

背景技术

我国稠油开发多采用蒸汽驱动开采方式，开发过程中必须向井底注入大量的高温蒸汽。由于在开采过程中温度及压力的变化，部分高温蒸汽随着采出液一起采出。因此，对于稠油单井产出物的计量包含产液量、含水率、含汽率、产液温度及压力等5种工艺参数，且五者相互关联，互相影响。目前国内稠油计量装置主要采用称重式：通过重力沉降一定的时间，配套相应的计量仪表。但是由于稠油采出液具有温度高、携“油、汽、水、固”多相态并存及在集输过程中存在高温流体闪蒸的性质，称重式的计量方式计量精度不高，仅可以进行简单的汽液估算计量。此外，称重式的计量方式还存在很大的局限性，对间歇出油，单井产液量大、温度高、气量小、工况不稳定的油井使用效果差，且无法进行含水率在线测量。

发明内容

本发明提供了一种稠油管式分离多相计量装置，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有稠油计量装置存在计量精度不高、使用效果差和无法进行含水率在线测量的问题。

本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种稠油管式分离多相计量装置，包括汽液旋流分离装置、浮球筒和三通调节阀；在汽液旋流分离装置的中部设置有进汽端，在汽液旋流分离装置的上部设置有第一出汽端，在汽液旋流分离装置的下部设置有第一出液端，在汽液旋流分离装置的进汽端上固定连接有进汽管，在浮球筒的上部设置有进汽端，汽液旋流分离装置的第一出汽端和浮球筒的进汽端通过出汽总管固定连接在一起，在浮球筒的底部设置有连通端，在浮球筒的连通端上固定安装有三通调节阀，在浮球筒内有浮球，浮球和三通调节阀的阀杆通过连杆固定连接在一起，三通调节阀的第一端和出汽总管通过出汽支管固定连接在一起，三通调节阀的第二端和汽液旋流分离装置的第一出液端通过出液总管固定连接在一起，在出液总管上分别固定安装有高温含水分析仪和一体化质量流量计，在三通调节阀的第三端上固定连接有汽液混合管。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

上述在三通调节阀的外侧有撬座，汽液旋流分离装置和浮球筒分别固定安装在撬座上；汽液旋流分离装置为管道式汽液旋流分离器。

上述在出汽支管上固定安装有孔板流量计；在汽液旋流分离装置上固定安装有液位计。

上述在汽液旋流分离装置的外侧有旋流除砂器，在旋流除砂器的中部有进料端，在旋流除砂器的上部有出汽端，在旋流除砂器的底部有出料端，在旋流除砂器的进料端上固定连接有介质进口管道，旋流除砂器的出汽端和汽液旋流分离装置的进汽端通过进汽管固定连接在一起，在汽液旋流分离装置的下方有集油总管，旋流除砂器的出料端和集油总管通过出料管固定连接在一起；汽液混合管和集油总管固定连接在一起。

上述在汽液旋流分离装置的底部设置有排液端，在浮球筒的下部设置有进液端，汽液旋流分离装置的排液端和浮球筒的进液端通过补液管固定连接在一起，在靠近浮球筒的补液管上固定连接有充液管，在靠近汽液旋流分离装置的补液管上固定连接有排污管，在补液管、充液管和排污管上分别固定安装有阀门。

上述在汽液旋流分离装置的上部设置有第二出汽端，在汽液旋流分离装置的第二出汽端上固定连接有手动放空管，在手动放空管上固定安装有阀门，在手动放空管上固定连接有安全放空管，在安全放空管上固定安装有安全阀。

上述在出液总管和集油总管之间固定连接有第一连通管，在第一连通管上固定安装有阀门；或/和，在汽液旋流分离装置的下部设置有第二出液端，汽液旋流分离装置的第二出液端和出料管通过第二连通管固定连接在一起，在第二连通管上固定安装有阀门；或/和，在介质进口管道、进汽管、出汽总管、出汽支管、出液总管、汽液混合管、介质进口管道和出料管上分别固定安装有阀门；或/和，在介质进口管道、进汽管、出汽总管、出汽支管、出液总管、汽液混合管、介质进口管道、出料管、第一连通管、第二连通管、补液管、手动放空管和安全放空管上分别缠绕有伴热带；或/和，在介质进口管道上固定安装有压力表。

本发明结构合理而紧凑，使用方便，通过汽液旋流分离装置、浮球筒和撬座的配合使用，实现稠油采出液的多相分离，抑制了断塞流，提高了汽、液的分离精度，确保了计量仪表计量的准确性；具有安全可靠、占地面积小、计量精度高和便于搬运的特点，方便了操作，提高了生产效率。

附图说明

附图1为本发明最佳实施例的工艺流程示意图。

附图中的编码分别为：1为汽液旋流分离装置，2为浮球筒，3为进汽管，4为出汽总管，5为三通调节阀，6为出汽支管，7为出液总管，8为高温含水分析仪，9为一体化质量流量计，10为汽液混合管，11为孔板流量计，12为液位计，13为旋流除砂器，14为介质进口管道，15为集油总管，16为出料管，17为补液管，18为充液管，19为排污管，20为阀门，21为手动放空管，22为安全放空管，23为安全阀，24为第一连通管，25为第二连通管，26为伴热带，27为压力表。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图1的布图方向来确定的。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：

如附图1所示，该稠油管式分离多相计量装置包括汽液旋流分离装置1、浮球筒2和三通调节阀5；在汽液旋流分离装置1的中部设置有进汽端，在汽液旋流分离装置1的上部设置有第一出汽端，在汽液旋流分离装置1的下部设置有第一出液端，在汽液旋流分离装置1的进汽端上固定连接有进汽管3，在浮球筒2的上部设置有进汽端，汽液旋流分离装置1的第一出汽端和浮球筒2的进汽端通过出汽总管4固定连接在一起，在浮球筒2的底部设置有连通端，在浮球筒2的连通端上固定安装有三通调节阀5，在浮球筒2内有浮球，浮球和三通调节阀5的阀杆通过连杆固定连接在一起，三通调节阀5的第一端和出汽总管4通过出汽支管6固定连接在一起，三通调节阀5的第二端和汽液旋流分离装置1的第一出液端通过出液总管7固定连接在一起，在出液总管7上分别固定安装有高温含水分析仪8和一体化质量流量计9，在三通调节阀5的第三端上固定连接有汽液混合管10。汽液旋流分离装置1、浮球筒2和三通调节阀5均为现有公知公用；利用浮球位置的高低来控制排液和排汽的速度，浮球的位置的变化调节了汽液进口开度，从而实现控制汽液旋流分离装置1的动态液位高度，不需要机械控制或电控系统，从而提高了设备的长期运行的可靠性，减少设备故障发生；通过浮球的升降来开启或关闭三通调节阀5，从而调节浮球筒2内的汽液平衡。本发明利用“汽液旋流”工艺对稠油采出液进行汽液分离，减少了稠油采出液在分离装置内的停留时间，降低了高温蒸汽形成饱和水的能力，保障了油井产出物的原始初态。这样，通过汽液旋流分离装置1和浮球筒2，使稠油采出液中的汽、液有效分离，抑制了断塞流，提高了汽、液的分离精度，确保了计量仪表计量的准确性；具有安全可靠和计量精度高的特点，方便了操作，提高了生产效率。

可根据实际需要，对上述稠油管式分离多相计量装置作进一步优化或/和改进：

如附图1所示，在三通调节阀5的外侧有撬座，汽液旋流分离装置1和浮球筒2分别固定安装在撬座上；汽液旋流分离装置1为管道式汽液旋流分离器。这样，通过撬座具有集成度高，可实现工厂化预制；同时占地面积小，现场安装简单，有效地缩短了现场施工建设周期。管道式汽液旋流分离器中有第一级旋流分离组件和二级旋流分离组件；单井来液首先进入第一级旋流分离组件，液流利用自身压力和旋流片产生离心力使汽液得以充分分离；分离出的汽体从中心管上升进入第二级旋流分离组件，使得汽体中夹带的少量的液滴得到充分分离；液流经过旋流分离组件的锥壁进入管道式汽液旋流分离器的稀气筒，同时液流中夹带的少量的气体通过向上的通气孔溢出，使得汽、液进行二次分离。汽液旋流分离组件的合理搭配，抑制了断塞流，提高了汽、液的分离精度，确保了后续计量仪表计量的准确性。

如附图1所示，在出汽支管6上固定安装有孔板流量计11；在汽液旋流分离装置1上固定安装有液位计12。液位计12可为液位变送器；这样，孔板流量计11便于对汽液旋流分离装置1分离出来的汽体进行精确计量；液位计12便于观察汽液旋流分离装置1的液位。

如附图1所示，在汽液旋流分离装置1的外侧有旋流除砂器13，在旋流除砂器13的中部有进料端，在旋流除砂器13的上部有出汽端，在旋流除砂器13的底部有出料端，在旋流除砂器13的进料端上固定连接有介质进口管道14，旋流除砂器13的出汽端和汽液旋流分离装置1的进汽端通过进汽管3固定连接在一起，在汽液旋流分离装置1的下方有集油总管15，旋流除砂器13的出料端和集油总管15通过出料管16固定连接在一起；汽液混合管10和集油总管15固定连接在一起。这样，旋流除砂器13可有效清除来液的污物，保障了后续分离室、流量计稳定的工作。

如附图1所示，在汽液旋流分离装置1的底部设置有排液端，在浮球筒2的下部设置有进液端，汽液旋流分离装置1的排液端和浮球筒2的进液端通过补液管17固定连接在一起，在靠近浮球筒2的补液管17上固定连接有充液管18，在靠近汽液旋流分离装置1的补液管17上固定连接有排污管19，在补液管17、充液管18和排污管19上分别固定安装有阀门20。这样，补液管17和充液管18便于给浮球筒2补充液体；排污管19便于检修或运行一段时间后对汽液旋流分离装置1内的污物或沉淀进行定期排放。

如附图1所示，在汽液旋流分离装置1的上部设置有第二出汽端，在汽液旋流分离装置1的第二出汽端上固定连接有手动放空管21，在手动放空管21上固定安装有阀门20，在手动放空管21上固定连接有安全放空管22，在安全放空管22上固定安装有安全阀23。这样，手动放空管21便于在异常情况时，通过手动放空管21上的阀门20手动放空；安全放空管22便于在异常情况时，通过安全放空管22上的安全阀23自动放空。

如附图1所示，在出液总管7和集油总管15之间固定连接有第一连通管24，在第一连通管24上固定安装有阀门20；或/和，在汽液旋流分离装置1的下部设置有第二出液端，汽液旋流分离装置1的第二出液端和出料管16通过第二连通管25固定连接在一起，在第二连通管25上固定安装有阀门20；或/和，在介质进口管道14、进汽管3、出汽总管4、出汽支管6、出液总管7、汽液混合管10、介质进口管道14和出料管16上分别固定安装有阀门20；或/和，在介质进口管道14、进汽管3、出汽总管4、出汽支管6、出液总管7、汽液混合管10、介质进口管道14、出料管16、第一连通管24、第二连通管25、补液管17、手动放空管21和安全放空管22上分别缠绕有伴热带26；或/和，在介质进口管道14上固定安装有压力表27。伴热带26可为电热带；这样，第一连通管24和第二连通管25起到旁路作用，便于设备的检修，而不影响正常的生产；伴热带26在冬季室外起到给管线加热的作用，防止管线内的介质上冻。

本发明的有益效果

1）本发明计量准确性高，适用于稠油热采井区单井产液量大、高温、携汽、多相流态的采出液计量，其中含水率测量精度为±1.5%，液量计量精度≤±3%，汽量计量精度≤±5%，且可连续无故障运行8000h。

）采用橇装化设计，集成度高，可实现工厂化预制；

3）可自带控制系统和电气控制箱，实现现场操作全自动，降低了现场管理难度；

4）占地面积小，现场安装简单，有效地缩短了现场施工建设周期。

以上技术特征构成了本发明的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

本发明最佳实施例的使用过程：工作时，携“油、汽、水、固”多相态的稠油采出液通过介质进口管道14进入旋流除砂器13进行初步分离，分离出来的固相和油通过出料端进入集油总管15中，带有水的汽相通过进汽管3进入汽液旋流分离装置1中进行汽液分离，分离后的水通过出液总管7经高温含水分析仪8和一体化质量流量计9计量后，通过三通调节阀5和汽液混合管10进入集油总管15中；分离后的汽相通过出汽支管6经孔板流量计11计量后，通过三通调节阀5和汽液混合管10进入集油总管15中；实现稠油采出液的多相分离，抑制了断塞流，提高了汽、液的分离精度，确保了计量仪表计量的准确性；适用于稠油热采井区单井产液量大、高温、携汽、多相流态的计量。

Claims (10)

1.一种稠油管式分离多相计量装置，其特征在于包括汽液旋流分离装置、浮球筒和三通调节阀；在汽液旋流分离装置的中部设置有进汽端，在汽液旋流分离装置的上部设置有第一出汽端，在汽液旋流分离装置的下部设置有第一出液端，在汽液旋流分离装置的进汽端上固定连接有进汽管，在浮球筒的上部设置有进汽端，汽液旋流分离装置的第一出汽端和浮球筒的进汽端通过出汽总管固定连接在一起，在浮球筒的底部设置有连通端，在浮球筒的连通端上固定安装有三通调节阀，在浮球筒内有浮球，浮球和三通调节阀的阀杆通过连杆固定连接在一起，三通调节阀的第一端和出汽总管通过出汽支管固定连接在一起，三通调节阀的第二端和汽液旋流分离装置的第一出液端通过出液总管固定连接在一起，在出液总管上分别固定安装有高温含水分析仪和一体化质量流量计，在三通调节阀的第三端上固定连接有汽液混合管。

2.根据权利要求1所述的稠油管式分离多相计量装置，其特征在于三通调节阀的外侧有撬座，汽液旋流分离装置和浮球筒分别固定安装在撬座上；汽液旋流分离装置为管道式汽液旋流分离器。

3.根据权利要求1或2所述的稠油管式分离多相计量装置，其特征在于出汽支管上固定安装有孔板流量计；在汽液旋流分离装置上固定安装有液位计。

4.根据权利要求1或2所述的稠油管式分离多相计量装置，其特征在于汽液旋流分离装置的外侧有旋流除砂器，在旋流除砂器的中部有进料端，在旋流除砂器的上部有出汽端，在旋流除砂器的底部有出料端，在旋流除砂器的进料端上固定连接有介质进口管道，旋流除砂器的出汽端和汽液旋流分离装置的进汽端通过进汽管固定连接在一起，在汽液旋流分离装置的下方有集油总管，旋流除砂器的出料端和集油总管通过出料管固定连接在一起；汽液混合管和集油总管固定连接在一起。

5.根据权利要求3所述的稠油管式分离多相计量装置，其特征在于汽液旋流分离装置的外侧有旋流除砂器，在旋流除砂器的中部有进料端，在旋流除砂器的上部有出汽端，在旋流除砂器的底部有出料端，在旋流除砂器的进料端上固定连接有介质进口管道，旋流除砂器的出汽端和汽液旋流分离装置的进汽端通过进汽管固定连接在一起，在汽液旋流分离装置的下方有集油总管，旋流除砂器的出料端和集油总管通过出料管固定连接在一起；汽液混合管和集油总管固定连接在一起。

6.根据权利要求1或2或5所述的稠油管式分离多相计量装置，其特征在于汽液旋流分离装置的底部设置有排液端，在浮球筒的下部设置有进液端，汽液旋流分离装置的排液端和浮球筒的进液端通过补液管固定连接在一起，在靠近浮球筒的补液管上固定连接有充液管，在靠近汽液旋流分离装置的补液管上固定连接有排污管，在补液管、充液管和排污管上分别固定安装有阀门。

7.根据权利要求4所述的稠油管式分离多相计量装置，其特征在于汽液旋流分离装置的底部设置有排液端，在浮球筒的下部设置有进液端，汽液旋流分离装置的排液端和浮球筒的进液端通过补液管固定连接在一起，在靠近浮球筒的补液管上固定连接有充液管，在靠近汽液旋流分离装置的补液管上固定连接有排污管，在补液管、充液管和排污管上分别固定安装有阀门。

8.根据权利要求1或2或5或7所述的稠油管式分离多相计量装置，其特征在于汽液旋流分离装置的上部设置有第二出汽端，在汽液旋流分离装置的第二出汽端上固定连接有手动放空管，在手动放空管上固定安装有阀门，在手动放空管上固定连接有安全放空管，在安全放空管上固定安装有安全阀。

9.根据权利要求6所述的稠油管式分离多相计量装置，其特征在于汽液旋流分离装置的上部设置有第二出汽端，在汽液旋流分离装置的第二出汽端上固定连接有手动放空管，在手动放空管上固定安装有阀门，在手动放空管上固定连接有安全放空管，在安全放空管上固定安装有安全阀。

10.根据权利要求9所述的稠油管式分离多相计量装置，其特征在于出液总管和集油总管之间固定连接有第一连通管，在第一连通管上固定安装有阀门；或/和，在汽液旋流分离装置的下部设置有第二出液端，汽液旋流分离装置的第二出液端和出料管通过第二连通管固定连接在一起，在第二连通管上固定安装有阀门；或/和，在介质进口管道、进汽管、出汽总管、出汽支管、出液总管、汽液混合管、介质进口管道和出料管上分别固定安装有阀门；或/和，在介质进口管道、进汽管、出汽总管、出汽支管、出液总管、汽液混合管、介质进口管道、出料管、第一连通管、第二连通管、补液管、手动放空管和安全放空管上分别缠绕有伴热带；或/和，在介质进口管道上固定安装有压力表。