CN106052778A - 油井流量电磁测量系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种油井流量电磁测量系统,包括相互连接成整体的流量测量机构、补偿机构和数据运算机构;该系统采用改型电磁流量计作为流量测量,该电磁流量计采用新电极结构,有效抗油污等其他杂质干扰,采用气体流量计与压力/温度测量系统配合,具有气液多相测量功能,使得测量精度高,提高计量系统效率,一体化结构,减少计量仪表投资,满足计量系统各种环境需求,该系统不需要工作人员清洗与维护,节约人力资源,提高生产效率,应用前景十分可观。

Description

油井流量电磁测量系统
技术领域
本发明属于计量设备技术领域,涉及计量系统,尤其涉及一种油井流量电磁测量系统。
背景技术
目前,随着测量控制技术发展,特别是石油工业精细化管理对油井开采计量要求越来越高;传统的原油单井流量计设计功能单一,虽然带有密度补偿,但无有效气液分离装置,该密度补偿只能补偿混合液密度,无法运算混合液中液气比例,实际应用效果不佳。由于油田采出液成分复杂,往往是气液二相,甚至更复杂,而且当介质中含气体时,不能有效解决气体误差,密度测量温度、压力补偿,不能对介质气液变化实时补偿,使得密度测量误差显著增加,造成整个计量系统误差太大,影响计量精度。另外,传统原油单井流量计为防堵节流装置流量测量系统,测量重量大,受双法兰差压变送器性能影响,造成测量量程比小,其双法兰差压变送器容易漂移问题无法解决,增加了测量不确定性,影响了设备使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种油井流量电磁测量系统,该系统采用气液分离器17,将介质中气体与液体分离,气体从气液分离器17上部气体管道18通过,液体从气液分离器17下部液体管道19通过,两者互不干扰,由于液体中没有气体干扰,其测量精度大大提高;改进型电磁流量计进行流量测量,该电磁流量计将传统的点电极改为条状电极,大大提高了电极抗污染能力,保持很高测量精度与测量稳定性,该电磁流量计具有电磁流量计测量液体所有优点,流量系统测量压损小,提高计量系统效率,减少计量仪表投资,满足计量系统各种环境需求,在气体管道18采用热式气体流量计测量气体流量,其精度高、压损小、流量范围宽,将气体参数参与计算,大大提高系统综合精度;该系统创造性运用双压力测量液体密度,其测量精度高,又能够测量装置压力,可谓一举多得,该系统具有加热保温机构,大大减少介质凝结,不需要工作人员清洗与维护,节约人力资源,提高生产效率,应用前景十分可观。
本发明的技术方案是:油井流量电磁测量系统,包括相互连接成整体的流量测量机构、补偿机构和数据运算机构;
所述流量测量机构包括电极体1、电极固定螺栓2、电极固定螺丝3、电极安装底座4、电极引线5、电磁线圈6、线圈引线7、电磁外壳8、电磁内衬9、电磁管道10、电磁连接法兰11、表头安装底座12、电磁表头13、电磁接线14、气体管道18、气体流量计25和气体流量计引线26;
所述电磁管道10两边焊接电磁连接法兰11,所述电磁内衬9均匀包裹电磁管道10内壁与电磁连接法兰11密封面,所述电极安装底座4焊接在电磁管道10外表面上,所述电极体1的两边加工有电极固定螺栓2,所述电极固定螺栓2穿过电极安装底座4并套上电极引线5后通过电极固定螺丝3固定,所述电磁线圈6安装在电极安装底座4的上下方,所述电磁线圈6紧贴电磁管道10外表面,所述电磁外壳8包裹电磁线圈6外部,所述表头安装底座12焊接在电磁外壳8上部,所述电极引线5与线圈引线7从表头安装底座12内部空间穿过,所述电磁表头13安装固定在表头安装底座12上,所述电磁表头13引出电磁接线14,所述气体管道18中安装有气体流量计25,所述气体流量计25引出气体流量计引线26;
所述补偿机构包括气液分离器17、液体管道19、压力变送器Ⅰ安装底座27、压力变送器Ⅰ28、压力变送器Ⅰ引线29、热电阻底座30、热电阻31、热电阻引线32、压力变送器Ⅱ安装底座33、压力变送器Ⅱ34和压力变送器Ⅱ引线35;
所述气液分离器17上部连通气体管道18,所述气液分离器17下部连通液体管道19,所述液体管道19为直角管道,由连接于气液分离器17下部的竖直段19a和连接于竖直段19a下端的水平段19b构成,所述液体管道19的竖直段19a上部安装有压力变送器Ⅰ安装底座27,所述压力变送器Ⅰ安装底座27上安装有压力变送器Ⅰ28,所述压力变送器Ⅰ28上引出有压力变送器Ⅰ引线29,所述液体管道19的水平段19b上安装有热电阻底座30,所述热电阻底座30上安装有热电阻31,所述热电阻31上引出有热电阻引线32,所述液体管道19的水平段19b上位于热电阻底座30后部安装有压力变送器Ⅱ安装底座33,所述压力变送器Ⅱ安装底座33上安装有压力变送器Ⅱ34,所述压力变送器Ⅱ34上引出有压力变送器Ⅱ引线35;
所述数据运算机构包括数据处理仪表40和防爆仪表箱39;所述电磁接线14、气体流量计引线26、压力变送器Ⅰ引线29,热电阻引线32,压力变送器Ⅱ引线35接入防爆仪表箱39,所述数据处理仪表40安装在防爆仪表箱39内部;
所述气液分离器17侧面焊接有进口管道16,所述进口管道16前端焊接有进口连接法兰15;
所述电磁管道10两边的电磁连接法兰11分别连接有管道连接法兰20,其中一个管道连接法兰20焊接在液体管道19端部,另一个管道连接法兰20上焊接有出口管道21,所述出口管道21与气体管道18连通,所述出口管道21端部焊接有出口连接法兰22。
优选的,所述油井流量电磁测量系统还包括加热保温机构,所述加热保温机构构包括加热油箱外壳41、加热丝36、加热丝引线37、排气底座23、排气管道24和保温层42;
所述加热油箱外壳41包裹于气液分离器17、液体管道19的竖直段19a、部分液体管道19的水平段19b外部,所述加热油箱外壳41内灌装有导热油,所述加热油箱外壳41下部安装有加热丝36,所述加热丝36上引出有加热丝引线37,所述加热油箱外壳41顶部安装有排气底座23,所述排气管道24安装在排气底座23上,所述加热油箱外壳41、气体管道18、设于加热油箱外壳41外的液体管道19、电磁管道10、进口管道16和出口管道21外部包裹保温层42,所述加热丝引线37接入防爆仪表箱39。
优选的,所述加热油箱外壳41下部安装有放油底座38。
优选的,所述电极体1为条状电极。
优选的,所述气体流量计25为热式气体流量计。
本发明具有以下有益的效果:
(1)一体化组装结构,内置气液分离器,将介质中液体与气体有效分离,大大增加了流量计测量精度;改型电磁流量计、气体流量计、温度、压力、加热元件、防爆仪表箱、数据处理仪表,各部件相互作用,保障测量精度,采用全封闭保温设计,满足野外使用环境,同时保障使用安全,完全取代现场操作人员。
(2)液体流量测量元件采用改型电磁流量计,采用条状电极,有效抗杂质与杂波干扰;流量信号稳定,流速范围可达:0.1—10m/s,量程比宽;内部无可动部件与阻流件,流量系统测量压损低,具有显著节能效果;防腐内衬不易被流体腐蚀;测量介质不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率变化影响,传感器感应电压信号与平均流速呈线性关系,测量精度高;在油井流速较低、流量小、密度不稳定、液体成分复杂流量测量场合有无可比拟的优势和不可替代的作用。
(3)采用热式气体质量流量计测量气体流量,该气体流量计测量流速范围非常宽,流速0.5—65Nm/s;热式气体质量流量计测量介质质量流量,在流量测量中不需要温度、压力补偿,故而非常适合该系统气体流量测量。
(4)本发明补偿机构创造性采用压力变送器Ⅰ与压力变送器Ⅱ双测量方式,该测量系统既可以对介质压力进行精确测量,又可以对介质密度进行精确测量,其具体作用方式是:设压力变送器Ⅰ测量压力值为P1,压力变送器Ⅱ测量压力值为P2,由于气液分离器下出口液体管道垂直高度固定为L,这样密度计算为ρ=(P2-P1)/gL;为保证测量精度,补偿机构加入介质温度测量,其测量结果对密度运算值进行实时补偿,大大提高测量精度。有效解决混合液体介质中不同液体成分对密度测量影响,从而提高测量精度;由于油与水的密度随温度、压力变化,密度变化较大,故而在密度运算中增加温度、压力补偿大大提高密度运算精度;由于混合物密度测量精度较高,故而运用油水密度比例运算方程,就可以运算出,水比例、油比例、水密度、油密度,通过流量补偿,可以运算出油流量、水流量、混合液流量,加上气体流量,填补数据运算空白。
(5)安装有介质温度测量组件,响应速度快,精度高,在对介质温度测量同时,作为加热丝加热温度控制,提高介质温度稳定性,避免介质低温凝结;使用导热油作为热传导介质,具有热效率高特点。在加热油箱外壳与管路包裹高效耐温保温材料,有效减少内部热量损失,具有良好节能效果。
(6)在加热油箱外壳顶部设计排气口,排气口设计释放内部压力,保证加热系统压力平衡,保证系统安全;卸除排气管,可以作为加油口,还设计放油底座,方便更换导热油。
(7)使用防爆箱作为数据处理仪表保护箱,是保证该产品在石油防爆要求较高场所安全使用,同时防爆箱较高的防护等级,为数据处理仪表提供良好的保护。在防爆箱上设置三个转换开关,操作关闭/打开伴热,该设计避免在较高温度下,对转换器过度保温;关闭/打开加热元件,避免高温环境过度加热,节约能源,保护加热元件。
(8)该测量系统设计新颖,功能强大,解决油田油井计量难题,提高了计量系统效率,减少了计量仪表投资,满足计量系统各种环境需求,该系统不需要工作人员清洗与维护,大大节约人力资源,提高了生产效率,应用前景十分可观。
附图说明
图1为本发明中改型电磁流量计结构示意图;
图2为本发明测量系统结构布置示意图;
图中:1、电极体;2、电极固定螺栓;3、电极固定螺丝;4、电极安装底座;5、电极引线;6、电磁线圈;7、线圈引线;8、电磁外壳;9、电磁内衬;10、电磁管道;11、电磁连接法兰;12、表头安装底座;13、电磁表头;14、电磁接线;15、进口连接法兰;16、进口管道;17、气液分离器;18、气体管道;19、液体管道;19a、竖直段;19b、水平段;20、管道连接法兰;21、出口管道;22、出口连接法兰;23、排气底座;24、排气管道;25、气体流量计;26、气体流量计引线;27、压力变送器Ⅰ安装底座;28、压力变送器Ⅰ;29、压力变送器Ⅰ引线;30、热电阻底座;31、热电阻;32、热电阻引线;33、压力变送器Ⅱ安装底座;34、压力变送器Ⅱ;35、压力变送器Ⅱ引线;36、加热丝;37、加热丝引线;38、放油底座;39、防爆仪表箱;40、数据处理仪表;41、加热油箱外壳;42、保温层。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细描述。
如图1、2所示,油井流量电磁测量系统,包括相互连接成整体的流量测量机构、补偿机构和数据运算机构;
流量测量机构包括电极体1、电极固定螺栓2、电极固定螺丝3、电极安装底座4、电极引线5、电磁线圈6、线圈引线7、电磁外壳8、电磁内衬9、电磁管道10、电磁连接法兰11、表头安装底座12、电磁表头13、电磁接线14、气体管道18、气体流量计25和气体流量计引线26;
电磁管道10两边焊接电磁连接法兰11,电磁内衬9均匀包裹电磁管道10内壁与电磁连接法兰11密封面,电极安装底座4焊接在电磁管道10外表面上,电极体1的两边加工有电极固定螺栓2,电极固定螺栓2穿过电极安装底座4并套上电极引线5后通过电极固定螺丝3固定,电磁线圈6安装在电极安装底座4的上下方,电磁线圈6紧贴电磁管道10外表面,电磁外壳8包裹电磁线圈6外部,表头安装底座12焊接在电磁外壳8上部,电极引线5与线圈引线7从表头安装底座12内部空间穿过,电磁表头13安装固定在表头安装底座12上,电磁表头13引出电磁接线14,气体管道18中安装有气体流量计25,气体流量计25引出气体流量计引线26;其中:电极体1为条状电极,气体流量计25为热式气体流量计;
补偿机构包括气液分离器17、液体管道19、压力变送器Ⅰ安装底座27、压力变送器Ⅰ28、压力变送器Ⅰ引线29、热电阻底座30、热电阻31、热电阻引线32、压力变送器Ⅱ安装底座33、压力变送器Ⅱ34和压力变送器Ⅱ引线35;
气液分离器17上部连通气体管道18,气液分离器17下部连通液体管道19,液体管道19为直角管道,由连接于气液分离器17下部的竖直段19a和连接于竖直段19a下端的水平段19b构成,液体管道19的竖直段19a上部安装有压力变送器Ⅰ安装底座27,压力变送器Ⅰ安装底座27上安装有压力变送器Ⅰ28,压力变送器Ⅰ28上引出有压力变送器Ⅰ引线29,液体管道19的水平段19b上安装有热电阻底座30,热电阻底座30上安装有热电阻31,热电阻31上引出有热电阻引线32,液体管道19的水平段19b上位于热电阻底座30后部安装有压力变送器Ⅱ安装底座33,压力变送器Ⅱ安装底座33上安装有压力变送器Ⅱ34,压力变送器Ⅱ34上引出有压力变送器Ⅱ引线35;
数据运算机构包括数据处理仪表40和防爆仪表箱39;电磁接线14、气体流量计引线26、压力变送器Ⅰ引线29,热电阻引线32,压力变送器Ⅱ引线35接入防爆仪表箱39,数据处理仪表40安装在防爆仪表箱39内部;
气液分离器17侧面焊接有进口管道16,进口管道16前端焊接有进口连接法兰15;
电磁管道10两边的电磁连接法兰11分别连接有管道连接法兰20,其中一个管道连接法兰20焊接在液体管道19端部,另一个管道连接法兰20上焊接有出口管道21,出口管道21与气体管道18连通,出口管道21端部焊接有出口连接法兰22。
油井流量电磁测量系统还包括加热保温机构,加热保温机构构包括加热油箱外壳41、加热丝36、加热丝引线37、排气底座23、排气管道24和保温层42;
加热油箱外壳41包裹于气液分离器17、液体管道19的竖直段19a、部分液体管道19的水平段19b外部,加热油箱外壳41内灌装有导热油,加热油箱外壳41下部安装有加热丝36,加热丝36上引出有加热丝引线37,加热油箱外壳41顶部安装有排气底座23,排气管道24安装在排气底座23上,加热油箱外壳41下部安装有放油底座38,加热油箱外壳41、气体管道18、设于加热油箱外壳41外的液体管道19、电磁管道10、进口管道16和出口管道21外部包裹保温层42,加热丝引线37接入防爆仪表箱39。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点,其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施,并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.油井流量电磁测量系统,其特征在于,包括相互连接成整体的流量测量机构、补偿机构和数据运算机构;
所述流量测量机构包括电极体(1)、电极固定螺栓(2)、电极固定螺丝(3)、电极安装底座(4)、电极引线(5)、电磁线圈(6)、线圈引线(7)、电磁外壳(8)、电磁内衬(9)、电磁管道(10)、电磁连接法兰(11)、表头安装底座(12)、电磁表头(13)、电磁接线(14)、气体管道(18)、气体流量计(25)和气体流量计引线(26);
所述电磁管道(10)两边焊接电磁连接法兰(11),所述电磁内衬(9)均匀包裹电磁管道(10)内壁与电磁连接法兰(11)密封面,所述电极安装底座(4)焊接在电磁管道(10)外表面上,所述电极体(1)的两边加工有电极固定螺栓(2),所述电极固定螺栓(2)穿过电极安装底座(4)并套上电极引线(5)后通过电极固定螺丝(3)固定,所述电磁线圈(6)安装在电极安装底座(4)的上下方,所述电磁线圈(6)紧贴电磁管道(10)外表面,所述电磁外壳(8)包裹电磁线圈(6)外部,所述表头安装底座(12)焊接在电磁外壳(8)上部,所述电极引线(5)与线圈引线(7)从表头安装底座(12)内部空间穿过,所述电磁表头(13)安装固定在表头安装底座(12)上,所述电磁表头(13)引出电磁接线(14),所述气体管道(18)中安装有气体流量计(25),所述气体流量计(25)引出气体流量计引线(26);
所述补偿机构包括气液分离器(17)、液体管道(19)、压力变送器Ⅰ安装底座(27)、压力变送器Ⅰ(28)、压力变送器Ⅰ引线(29)、热电阻底座(30)、热电阻(31)、热电阻引线(32)、压力变送器Ⅱ安装底座(33)、压力变送器Ⅱ(34)和压力变送器Ⅱ引线(35);
所述气液分离器(17)上部连通气体管道(18),所述气液分离器(17)下部连通液体管道(19),所述液体管道(19)为直角管道,由连接于气液分离器(17)下部的竖直段(19a)和连接于竖直段(19a)下端的水平段(19b)构成,所述液体管道(19)的竖直段(19a)上部安装有压力变送器Ⅰ安装底座(27),所述压力变送器Ⅰ安装底座(27)上安装有压力变送器Ⅰ(28),所述压力变送器Ⅰ(28)上引出有压力变送器Ⅰ引线(29),所述液体管道(19)的水平段(19b)上安装有热电阻底座(30),所述热电阻底座(30)上安装有热电阻(31),所述热电阻(31)上引出有热电阻引线(32),所述液体管道(19)的水平段(19b)上位于热电阻底座(30)后部安装有压力变送器Ⅱ安装底座(33),所述压力变送器Ⅱ安装底座(33)上安装有压力变送器Ⅱ(34),所述压力变送器Ⅱ(34)上引出有压力变送器Ⅱ引线(35);
所述数据运算机构包括数据处理仪表(40)和防爆仪表箱(39);所述电磁接线(14)、气体流量计引线(26)、压力变送器Ⅰ引线(29),热电阻引线(32),压力变送器Ⅱ引线(35)接入防爆仪表箱(39),所述数据处理仪表(40)安装在防爆仪表箱(39)内部;
所述气液分离器(17)侧面焊接有进口管道(16),所述进口管道(16)前端焊接有进口连接法兰(15);
所述电磁管道(10)两边的电磁连接法兰(11)分别连接有管道连接法兰(20),其中一个管道连接法兰(20)焊接在液体管道(19)端部,另一个管道连接法兰(20)上焊接有出口管道(21),所述出口管道(21)与气体管道(18)连通,所述出口管道(21)端部焊接有出口连接法兰(22)。
2.按照权利要求1所述的油井流量电磁测量系统,其特征在于,所述油井流量电磁测量系统还包括加热保温机构,所述加热保温机构构包括加热油箱外壳(41)、加热丝(36)、加热丝引线(37)、排气底座(23)、排气管道(24)和保温层(42);
所述加热油箱外壳(41)包裹于气液分离器(17)、液体管道(19)的竖直段(19a)、部分液体管道(19)的水平段(19b)外部,所述加热油箱外壳(41)内灌装有导热油,所述加热油箱外壳(41)下部安装有加热丝(36),所述加热丝(36)上引出有加热丝引线(37),所述加热油箱外壳(41)顶部安装有排气底座(23),所述排气管道(24)安装在排气底座(23)上,所述加热油箱外壳(41)、气体管道(18)、设于加热油箱外壳(41)外的液体管道(19)、电磁管道(10)、进口管道(16)和出口管道(21)外部包裹保温层(42),所述加热丝引线(37)接入防爆仪表箱(39)。
3.按照权利要求2所述的油井流量电磁测量系统,其特征在于,所述加热油箱外壳(41)下部安装有放油底座(38)。
4.按照权利要求1所述的油井流量电磁测量系统,其特征在于,所述电极体(1)为条状电极。
5.按照权利要求1所述的油井流量电磁测量系统,其特征在于,所述气体流量计(25)为热式气体流量计。
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