CN106768209A - 油井掺水数字流量计校准设备和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种油井掺水数字流量计校准设备和方法，所述设备包括：用于提供校准参考值的标准流量计、用于提供测试水的供水水箱、用于根据校准参考值被校流量计进行校准的控制模块；其中所述待校准数字流量计、标准流量计、供水水箱相互串联以使测试水流过待校准数字流量计和标准流量计，且所述控制模块电连接所述待校准数字流量计、标准流量计以根据所述待校准数字流量计、标准流量计的输出值确定待校准数字流量计的误差值。
Description
技术领域
本发明涉及机械技术领域，特别是指一种油井掺水数字流量计校准设备。
背景技术
油井采的工艺流程可以如图1所示的，每口油井都要从1200米深的地下采油，然后经过很长的单井管线输送到计量站，经过原油计量和汇总后，再由计量站通过大的外输管线输送到联合站，经过联合站原油脱水和沉淀后，合格的原油送首站，剩下的污水送往注水站，注水站的一部分污水回注地下，一部分送往掺水站给油井井口掺水。
我国部分地区的油井具有粘度大、流动性差、地面输送困难的特点，因此在长距离输送时会出现热采井在工作一段时间后出现低液量、低泵效、光杆缓下等现象，严重影响油井正常生产。为了防止稠油在单井管线流动过程中堵塞，必须在每口油井井口对单井管线进行掺水以稀释稠油、提高管线流量、防止油管线被堵塞、保证油井正常生产。但是如果单井管线掺水量过大会造成用水浪费和管线憋压，也会影响正常生产；如果掺水量过小又起不到掺水的作用。所以必须根据每口油井的实际数据实施“一井一策”，做到精确掺水；这样就要求掺水计量的流量计必须做到计量精确和及时校准。
由于现有的油田都包括很多口油井且分布广泛，如果将这些油井的胜利油田油井设备数量多、分布范围广，缺乏掺水流量计现场校准装置，所以现场在用的到检验周期的掺水流量计必须拆卸并送回采油厂检测中心进行检定。由于流量计的拆卸困难，送检周期长，送检道路受天气影响大，基层用工严重不足等问题影响，所以采油厂在用的掺水流量计脱检情况比较严重。
掺水流量计检定主要涉及以下三个主要问题：
(一)、掺水流量计的拆装问题：
2015年以后，采油厂对所有的油井掺水流量计进行“四化”改造，由原来的普通涡轮式流量计改为电磁式数字流量计，它集流量自动采集、流量大小自动控制、数据自动远传等功能于一身，流量计电气接线复杂、仪表参数设置和拆装专业性强，现在再想把流量计拆回检测中心进行检定已经变得更加困难。
(二)、掺水流量计送检时间问题：
即使有厂家专业人员配合把现场流量计拆回到实验室进行检定，考虑实验室检定工作量和计划安排，每次送检的流量计检定周期至少5天以上时间，在这期间油井的掺水流量无法进行计量，一是造成生产数据缺失，而是造成掺水紊乱，影响油井正常生产，严重时会造成油井停产。
(三)、流量计拆卸、送检、安装需要耗费大量的人力、物力和财力：
目前采油厂职工老龄化严重，职工缺员严重，车辆改革造成用车紧张，造成基层送检积极性不高，流量计脱检严重。
发明内容
针对现有技术中的冲管卡子易损的问题，本发明的目的是提供一种结构合理以提高使用寿命的铰链式防脱冲管卡子。
为了解决上述问题，本发明实施例提出了一种油井掺水数字流量计校准设备，包括：用于提供校准参考值的标准流量计、用于提供测试水的供水水箱、用于根据校准参考值被校流量计进行校准的控制模块；其中所述待校准数字流量计、标准流量计、供水水箱相互串联以使测试水流过待校准数字流量计和标准流量计，且所述控制模块电连接所述待校准数字流量计、标准流量计以根据所述待校准数字流量计、标准流量计的输出值确定待校准数字流量计的误差值。
其中，所述控制模块包括控制芯片、脉冲接收器、计数器，所述脉冲接收器连接待校准数字流量计以根据待校准数字流量计的流量/脉冲对应值确定流过待校准数字流量计的测试水的体积；且所述脉冲接收器还通过控制芯片连接计数器以根据接收到的脉冲数确定流过待校准数字流量计的测试水的体积是否达到预设值。
其中，所述供水水箱设有水泵，所述水泵连接所述控制模块以根据控制模块的控制指令开启/关闭。
其中，还包括用于提供动力的动力模块，所述动力模块包括用于连接外接电源的电源接线柱、主回路保险、用于通过控制回路保险和转换开关连接控制模块的进线开关、交流接触器、用于为供水水箱的水泵提供动力的电机；其中所述电源接线柱、主回路保险、进线开关、交流接触器、电机依次串联。
同时，本发明实施例还提出了一种利用如前任一项所述的油井掺水数字流量计校准设备被校流量计进行校准的方法，包括：
将所述待校准数字流量计、标准流量计、供水水箱相互串联；
将所述控制模块连接待校准数字流量计、标准流量计；
开启所述供水水箱进行供水以使测试水流过待校准数字流量计和标准流量计；
根据所述待校准数字流量计、标准流量计的输出值确定待校准数字流量计的误差值。
其中，所述方法还包括：将脉冲接收器连接到待校准数字流量计和控制模块，以根据待校准数字流量计的流量/脉冲对应值确定流过待校准数字流量计的测试水的体积。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：上述方案中提出来一种油井掺水数字流量计校准设备，能够无需拆除待校准数字流量计，只需将待校准数字流量计的进水口和出水口与标准流量计、供水水箱串联，就可以根据标准流量计的读数被校流量计进行校准。
附图说明
图1为现有的油井掺水数字流量计使用场景示意图；
图2为本发明实施例的油井掺水数字流量计校准设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
为了解决现有技术中油井掺水数字流量计校准难的问题，本发明实施例提出了一种如图2所示的油井掺水数字流量计校准设备和方法。
本发明实施例提出了一种如图2所示的油井掺水数字流量计校准设备，包括：用于提供校准参考值的标准流量计、用于提供测试水的供水水箱、用于根据校准参考值被校流量计进行校准的控制模块；其中所述待校准数字流量计、标准流量计、供水水箱相互串联以使测试水流过待校准数字流量计和标准流量计，且所述控制模块电连接所述待校准数字流量计、标准流量计以根据所述待校准数字流量计、标准流量计的输出值确定待校准数字流量计的误差值。
其中，所述控制模块包括控制芯片、脉冲接收器、计数器，所述脉冲接收器连接待校准数字流量计以根据待校准数字流量计的流量/脉冲对应值确定流过待校准数字流量计的测试水的体积；且所述脉冲接收器还通过控制芯片连接计数器以根据接收到的脉冲数确定流过待校准数字流量计的测试水的体积是否达到预设值。
其中，所述供水水箱设有水泵，所述水泵连接所述控制模块以根据控制模块的控制指令开启/关闭。
其中，还包括用于提供动力的动力模块，所述动力模块包括用于连接外接电源的电源接线柱、主回路保险、用于通过控制回路保险和转换开关连接控制模块的进线开关、交流接触器、电机；其中所述电源接线柱、主回路保险、进线开关、交流接触器、电机依次串联。
同时，本发明实施例还提出了一种利用如前任一项所述的油井掺水数字流量计校准设备被校流量计进行校准的方法，包括：
将所述待校准数字流量计、标准流量计、供水水箱相互串联；
将所述控制模块连接待校准数字流量计、标准流量计；
开启所述供水水箱进行供水以使测试水流过待校准数字流量计和标准流量计；
根据所述待校准数字流量计、标准流量计的输出值确定待校准数字流量计的误差值。
其中，所述方法还包括：将脉冲接收器连接到待校准数字流量计和控制模块，以根据待校准数字流量计的流量/脉冲对应值确定流过待校准数字流量计的测试水的体积。
在本发明实施例中，控制模块包括：可编程序的控制芯片、脉冲接收器、计数器、被校流量计脉冲输入接口、主控回路开关、标准流量计、计数器、指示灯和控制按钮组成。控制芯片是整个设备的核心，它负责整个流量计校准过程的指挥协调功能，按照事先人们设定的步骤和动作，通过可编程序控制器的程序控制整个校准过程有差，所以校准精度高，现场操作简单适应性非常好；该设备可以有条不紊地运行，使得整个校准过程自动完成，由于减少人为操作带来的失误。脉冲接收器通过被校流量计脉冲输入接口连接被校流量计；标准流量计、被校流量计、供水水箱串联以形成水回路。供水水箱包括水箱、测试水、水泵。
如图2所示的，还包括动力模块；动力模块包括进线空气开关、保险、交流接触器、电机。动力模块构成了电机运行的电气回路，它根据控制模块发出的指令控制电机的启动和停止，以控制水泵工作。其中测试水循环模块由水泵、水箱和管线组成，负责构成封闭的液体介质循环回路，满足掺水流量计在校准过程中对介质流量和流速的要求。
本发明实施例中采用多功能流量计作为标准流量计，它具有流量累计值数据清零和数据复位的外接端子，非常方便控制流量计的计数和清零，满足在线校准工作的特殊需要。校准仪自带有的水循环系统，使用清水做校准的液体介质，被校流量计和标准流量计在校准过程中，液体介质无杂质无气泡，均在理想的校准条件下进行校准，满足JJG1033-2007《电磁流量计检定规程》规定的相关技术条件。校准仪在线对被校流量计进行校准时，它把接收被校流量计的脉冲信号的数量n,作为被校流量计的流量累计值的计算参数，根据被校流量计在校准过程中发出脉冲的数量(即校准仪上计数器的计数值n),除以被校流量计的仪表参数c(n/m3)，即可得出被校流量计在校准过程中实际的流量累计值V(m3)。在使用时，根据被校流量计的流量累计值V(m3)，校准仪中标准流量计的流量累计值VS(m3)，代入掺水表误差计算公式1，即可得出被校流量计的校准误差E。
本发明实施例针对困扰油田油井掺水流量计(数字式)的误差在线校准难题，科研人员经过一年的努力攻关，研发的《油田油井掺水流量计(数字式)的误差在线校准仪》就很好的解决了上述问题，它具有以下四个特点：
1、油田油井掺水流量计的误差在线校准仪精度为0.5级，而被校流量计精度为1级，校准仪的精度满足校准的基本要求。
2、校准仪自带水箱，里面储存清水，无任何杂质和气泡，保证校准液体介质的质量。
3、校准仪配备了与被校流量计流量相匹配的水泵，并可以根据校准需要调节流量大小，满足现场在线校准是对液体介质流量和流速的要求。
4、校准仪选用可编程序控制器作为控制中心，它负责指挥、协调、控制与校准仪上的各种设备，实现了流量计在线误差校准的自动化，保证了在线误差校准的精度要求。
5、由于掺水流量计在线校准过程实现全自动，所以校准仪现场操作简单可靠，普通技术工人即可完成操作，现场适应性非常好。
本发明实施例针对以前掺水流量计拆卸送检工作量大，检定周期长，流量计电气接线复杂难接线等问题，研发的在线校准仪在线校准时，只需在现场把被校准的流量计传感器的水路拆下(电气线路不拆)，安装到校准仪预留的管线接口即可进行在线校准。被校流量计通过管线连接和标准流量计、水泵、水箱构成一个封闭液体介质流动的串联回路。在线校准时，液体介质通过被校流量计和标准流量计的液体达到等量、等速，符合JJG1033-2007《电磁流量计检定规程》中标准体积法校准的相关技术要求。
发明的油井掺水流量计的误差在线校准仪，它采用“体积法”进行误差校准，工作原理介绍以下：
在线校准时，用一块准确度等级比被校流量计高的标准流量计，同时去测量同一液体的体积，用彼此的流量累计值的差异来确定被校流量计的误差。
(1)被校准流量计流量累计值V＝n/c；
(2)读取校准仪上标准流量计的流量累计值VS
代入误差计算公式1，即可得出被校流量计的误差E：
E＝(V-Vs)/Vs×100％ 公式1
V：被校流量计流量累计值，单位是m3；
Vs：标准流量计流量累计值，单位是m3；
n：被校流量计发出的脉冲数，单位是个；
c：被校流量计脉冲参数，单位是脉冲个数/m3。
上述的油井掺水数字流量计校准设备，其使用方法为包括：
1、校准仪工作前，被校流量计的脉冲数n的计算，具体包括：。
①、首先设定被校流量计校准时所需要的流量累计值V(在本发明的一个实施例中，可以设定校准一个点需要0.3m3的水；
②、确定被校流量计出厂时设定的脉冲参数c，(例如，一个被校流量计的参数为1800个脉冲/m3水，即每流过1立方米水产生1800个脉冲)。
③、计算出被校流量计应该发出的脉冲数n。
n＝V×c＝540(个)
最后把脉冲数值n在校准仪的计数器上进行设定。
2、计数器脉冲值n设定好后，操作人员按下校准仪上的启泵控制按钮，校准工作开始，以下过程在可编程序控制器的控制下自动完成。
①、水泵运行60秒，等水流稳定，管线气泡完全排除后，校准仪自动开始接收被校流量计发出的脉冲，当接收到被校流量计第一个脉冲后，自动控制标准流量计开始计量。
②、当计数器接收到的脉冲数达到设定值时，计数器发出停止计量信号，校准仪自动控制标准流量计和被校流量计停止计量。
③、校准工作完成后自动停泵。
3、操作人员录入被校流量计的流量累计值V，读出校准仪上的标准流量计显示的流量累计值VS；利用前述的公式1确定被校流量计的误差E，以生成校准报告。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种油井掺水数字流量计校准设备，其特征在于，包括：用于提供校准参考值的标准流量计、用于提供测试水的供水水箱、用于根据校准参考值被校流量计进行校准的控制模块；其中所述待校准数字流量计、标准流量计、供水水箱相互串联以使测试水流过待校准数字流量计和标准流量计，且所述控制模块电连接所述待校准数字流量计、标准流量计以根据所述待校准数字流量计、标准流量计的输出值确定待校准数字流量计的误差值。
2.根据权利要求1所述的油井掺水数字流量计校准设备，其特征在于，所述控制模块包括控制芯片、脉冲接收器、计数器，所述脉冲接收器连接待校准数字流量计以根据待校准数字流量计的流量/脉冲对应值确定流过待校准数字流量计的测试水的体积；且所述脉冲接收器还通过控制芯片连接计数器以根据接收到的脉冲数确定流过待校准数字流量计的测试水的体积是否达到预设值。
3.根据权利要求1所述的油井掺水数字流量计校准设备，其特征在于，所述供水水箱设有水泵，所述水泵连接所述控制模块以根据控制模块的控制指令开启/关闭。
4.根据权利要求3所述的油井掺水数字流量计校准设备，其特征在于，还包括用于提供动力的动力模块，所述动力模块包括用于连接外接电源的电源接线柱、主回路保险、用于通过控制回路保险和转换开关连接控制模块的进线开关、交流接触器、用于为供水水箱的水泵提供动力的电机；其中所述电源接线柱、主回路保险、进线开关、交流接触器、电机依次串联。
5.一种利用权利要求1-4任一项所述的油井掺水数字流量计校准设备被校流量计进行校准的油井掺水数字流量计校准方法，其特征在于，包括：
将所述待校准数字流量计、标准流量计、供水水箱相互串联；
将所述控制模块连接待校准数字流量计、标准流量计；
开启所述供水水箱进行供水以使测试水流过待校准数字流量计和标准流量计；
根据所述待校准数字流量计、标准流量计的输出值确定待校准数字流量计的误差值。
6.根据权利要求5所述的油井掺水数字流量计校准方法，其特征在于，还包括：
将脉冲接收器连接到待校准数字流量计和控制模块，以根据待校准数字流量计的流量/脉冲对应值确定流过待校准数字流量计的测试水的体积。
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