CN107083950A - 基于称重式单井计量装置的标定系统及其标定方法 - Google Patents

基于称重式单井计量装置的标定系统及其标定方法 Download PDF

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Abstract

本发明公布了基于称重式单井计量装置的标定系统，包括气液分离罐，气液分离罐的入口设置有第一阀门，气液分离罐的出口分别连接有导气管线和导液管，导液管的另一端依次连接有计量罐组、含水分析仪、加热罐、增压泵以及集输汇管；所述集输汇管的另一端出口连接有相互并联的第二阀门和第三阀门，第二阀门出口依次接有储油罐和第四阀门，第三阀门出口连接至生产汇管上。本发明的一种称重式单井计量装置及标定系统，通过对产液重量进行计量累加，以及对含水率的检测，在液量和气量波动较大时，能够对单井产出液进行准确计量，并且计量后可以对计量是否准确进行验证标定。本发明还公布了基于称重式单井计量装置的标定方法。

Description

基于称重式单井计量装置的标定系统及其标定方法
技术领域
本发明属于油田地面生产设备技术领域，涉及基于称重式单井计量装置的标定系统及其标定方法。
背景技术
油田单井计量装置用来对油田单井的产液量进行计量，计量的准确与否对油田开发与油田管理都有着重大的影响。油井的产出液中往往混合有气体、水，而常规的单井计量装置，如玻璃管计量分离器、翻斗式计量分离器等，在液量和气量波动较大时，气中会夹带大量的液，液中也会夹带大量气泡，造成计量误差大，而且只能计量出含液，无法计量出油和水分别是多少，导致不能反映出真实的产液量，而且目前的流量计量装置都没有进行检测流量计是否准确的标定系统，造成计量装置在运行过程中计量误差越来越大。
《一种油水两相精确计量装置》，申请号：201520278072.2，公告日：2015.12.02，公告号：204831423U，涉及一种油水两相计量装置，是通过称量计量罐的重量和罐内油水体积来分别计算得到油和水的量，油水密度只能定期取样测定。
《计量增压一体化集成装置》，申请号：201320325659.5，公告日：2015.01.08，公告号：203384644U，涉及一种计量增压一体化集成装置，主要通过流量计、含水分析仪、外输泵实现计量增压功能，其中流量计使用范围有限，对于单井含气高，波动大，腐蚀结垢严重适应性差，计量误差大。
《撬装双体式油井自动计量器》，申请号：201410150159.1，公开日：2014.06.25，公开号：103883309A，利用两个量油分离器交替进入原油和排空，根据液面上升的速度计量出产液量，根据排空速度与液面上升速度的差值计量出产气量，这种流量计对于产液量和产气量稳定的的油井是可行的，但液量和气量波动较大时，气中会夹带大量的液，液中也会夹带大量气泡，误差大，而且只能计量出含液量，无法计量出油和水分别是多少。
发明内容
本发明的目的是提供基于称重式单井计量装置的标定系统，解决现有技术中在单井来液波动大时，油水计量误差大并且计量后无法进行验证计量是否准确的问题。
本发明的另一目的是提供基于称重式单井计量装置的标定方法。
本发明所采用的技术方案是，基于称重式单井计量装置的标定系统，包括气液分离罐，气液分离罐的入口设置有第一阀门，气液分离罐的出口分别连接有导气管线和导液管，导液管的另一端依次连接有计量罐组、含水分析仪、加热罐、增压泵以及集输汇管；所述集输汇管的另一端出口连接有相互并联的第二阀门和第三阀门，第二阀门出口依次接有储油罐和第四阀门，第三阀门出口连接至生产汇管上；导气管线的另一端与所述计量罐组连接。
本发明的特点还在于，
计量罐组包括进液三通阀、一号计量罐、二号计量罐以及排液三通阀；所述的导气管线在与计量罐组连接前分为两路，一路通过一号计量罐的顶端接入一号计量罐内部，另一路通过二号计量罐的顶端接入二号计量罐内部；进液三通阀的一个端口与导液管连接，进液三通阀其余两个端口分别与一号计量罐的入口和二号计量罐的入口连接，一号计量罐的出口和二号计量罐的出口分别与排液三通阀三个端口中的两个相连接，排液三通阀的另一个端口接至含水分析仪的入口。
加热罐还并行联接有第一旁通管，增压泵还并行连接有第二旁通管。
导液管为U型导液管。
进液三通阀和排液三通阀均为电磁阀。
一号计量罐和二号计量罐的内部底端均设置有压力传感器。
本发明所采用的另一技术方案是，基于称重式单井计量装置的标定方法，具体实施步骤如下：
步骤1，产液量的计量，具体为：
步骤1.1，来液经由第一阀门进入气液分离罐后，所得液体依次通过U型导液管和进液三通阀，由进液三通阀控制来液进入一号计量罐或二号计量罐，排液三通阀控制一号计量罐或二号计量罐的排液，由进液三通阀及排液三通阀控制两个计量罐其中一个进液计量的时候另一个计量罐进行排液，此过程中实时采集两个压力传感器的数据，将当罐内液体充至罐内腔总高的90％时对应的压力传感器所示数值设定为最高压强Pmax；将当罐内液体排至罐内腔总高的10％时对应压力传感器所示数值设定为最低压强Pmin，在采集两个压力传感器的数据的过程中，当其中任意一个罐的测量压强达到设定的最高或最低压强值时，通过进液三通阀和排液三通阀切换两个计量罐的进液、排液状态，同时，记录两个压力传感器当前的压强值，此时转换为进液状态的计量罐的压强记为PL；
步骤1.2，当下一次一号计量罐或二号计量罐满足压强记录条件时，通过进液三通阀和排液三通阀再次切换两个计量罐的进液、排液状态，同时记录两个压力传感器的压强值，转换为排液状态的计量罐的压强为PH；
步骤1.3，计算产液量：测得所述两次计量罐进、排液状态转换期间进入计量罐组的液体造成压力传感器测量值的变化为PH-PL，该期间进入计量罐组液体的质量为：
m＝A*(PH-PL)/g
式中：m—两次计量罐进、排液状态转换期间进入计量罐组的液体质量；
A—一号计量罐和二号计量罐内腔在垂直方向的投影面积；
PH—计量罐转换为排液状态瞬时所测的液体压强；
PL—计量罐转换为进液状态瞬时所测的液体压强；
g—重力加速度；
此计量过程在两个计量罐之间交替重复进行，不断测量得到进入计量罐组的液体质量，将两计量罐每次进、排液状态转换期间所测得液体质量累加后即可得到相应进、排液状态转换次数对应时间的来液质量；
步骤2，产液计量后含水率的检测，具体为：
液体经过含水分析仪测量含水率，通过对含水率的检测就可以分别得到水量和油量；
m水＝m液*k
m油＝m液*(1-k)
式中：m液—来液质量；
m水—来液中含水量；
m油—来液中的油量；
k—含水率。
需要加热时产液进入加热罐加热，不需加热时产液直接走第一旁通管，需要增压时产液进增压泵增压外输，不需要增压时产液走第二旁通管直接进入外输汇管外输；
步骤3，计量结果的标定，具体为：
保持第一阀门打开，关闭进入生产汇管的第三阀门，打开标定流程的第二阀门，产液经过计量后进入井场的储油罐，对一定时间内进入储油罐的产液量进行人工测量，将测量值与相应时间内计量装置的产液量计量值进行对比，对计量结果准确与否进行检验标定，如果对比结果误差大于5％，则说明计量罐结垢，影响了计量结果，需对计量罐进行除垢清洁。
本发明的有益效果是：在液量和气量波动较大时，能够分别计量出油量和水量，从而对单井产出液进行准确计量；进一步还能对计量装置进行检验标定，判断计量是否准确，如果验证结果误差较大，则说明计量罐结垢，影响了计量结果，需对计量罐进行除垢清洁，能够适应结垢较严重的单井计量，结构简单。
附图说明
图1是本发明的基于称重式单井计量装置的标定系统的示意图。
图中，1.气液分离罐，2.导气管线，3.导液管，4.进液三通阀，5.一号计量罐，6.二号计量罐，7.排液三通阀，8.含水分析仪，9.第一旁通管，10.加热罐，11.增压泵，12.第二旁通管，13.集输汇管，14.液位计，20.第一阀门，21.第二阀门，22.第三阀门，23.储油罐，24.第四阀门。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明的基于称重式单井计量装置的标定系统，如图1所示，包括气液分离罐1，气液分离罐1的入口设置有第一阀门20，气液分离罐1的出口分别连接有导气管线2和导液管3，导液管3的另一端依次连接有计量罐组、含水分析仪8、加热罐10、增压泵11以及集输汇管13；所述集输汇管13的另一端出口连接有相互并联的第二阀门21和第三阀门22，第二阀门21的出口依次接有储油罐23和第四阀门24，第三阀门22出口连接至生产汇管上；所述导气管线2的另一端与所述计量罐组连接。
计量罐组包括进液三通阀4、一号计量罐5、二号计量罐6以及排液三通阀7；所述的导气管线2在与计量罐组连接前分为两路，一路通过一号计量罐5的顶端接入一号计量罐5内部，另一路通过二号计量罐6的顶端接入二号计量罐6内部；进液三通阀4的一个端口与导液管3连接，进液三通阀4其余两个端口分别与一号计量罐5的入口和二号计量罐6的入口连接，一号计量罐5的出口和二号计量罐6的出口分别与排液三通阀7三个端口中的两个相连接，排液三通阀7的另一个端口接至含水分析仪8的入口。
加热罐10还并行联接有第一旁通管9，增压泵11还并行连接有第二旁通管12。
导液管3为U型导液管。
进液三通阀4和排液三通阀7均为电磁阀。
一号计量罐5和二号计量罐6的内部底端均设置有压力传感器14。
从单井计量管线来液首先进入气液分离罐1将大部分气体分出，然后通过U型导液管3，U型导液管3的设置可避免气体通过此线路进入计量罐组，在导液管3至计量罐组的管路上设置一电磁铁控制的进液三通阀4，用来控制导液管3的来液是进入一号计量罐5还是二号计量罐6；一号计量罐5和二号计量罐6的出口管路上连接有电磁铁控制的排液三通阀7，用来控制一号计量罐5和二号计量罐6的排液。一号计量罐5和二号计量罐6底部均安装有压力传感器14，通过测量进液罐的特定点压强变化来计算进液的质量。两计量罐顶部与气液分离罐引出的导体管线2相连通，并且两计量罐顶部通过该导气管线2实现连通。计量完成后需要对计量装置21进行标定的，通过与之连接的标定装置进行检验标定。
本发明的基于称重式单井计量装置的标定方法，具体实施步骤如下：
步骤1，产液量的计量，具体为：
步骤1.1，来液经由第一阀门20进入气液分离罐1后，所得液体依次通过U型导液管3和进液三通阀4，由进液三通阀4控制来液进入一号计量罐5或二号计量罐6，排液三通阀7控制一号计量罐5或二号计量罐6的排液，由进液三通阀4及排液三通阀7控制两个计量罐其中一个进液计量的时候另一个计量罐进行排液，此过程中实时采集两个压力传感器14的数据，将当罐内液体充至罐内腔总高的90％时对应的压力传感器14所示数值设定为最高压强Pmax；将当罐内液体排至罐内腔总高的10％时对应压力传感器14所示数值设定为最低压强Pmin，在采集两个压力传感器14的数据的过程中，当其中任意一个罐的测量压强达到设定的最高或最低压强值时，通过进液三通阀4和排液三通阀7切换两个计量罐的进液、排液状态，同时，记录两个压力传感器14当前的压强值，此时转换为进液状态的计量罐的压强记为PL；
步骤1.2，当下一次一号计量罐5或二号计量罐6满足压强记录条件时，通过进液三通阀4和排液三通阀7再次切换两个计量罐的进液、排液状态，同时记录两个压力传感器14的压强值，转换为排液状态的计量罐的压强为PH；
步骤1.3，计算产液量：测得所述两次计量罐进、排液状态转换期间进入计量罐组的液体造成压力传感器14测量值的变化为PH-PL，该期间进入计量罐组液体的质量为：
m＝A*(PH-PL)/g
式中：m—两次计量罐进、排液状态转换期间进入计量罐组的液体质量；
A—一号计量罐5和二号计量罐6内腔在垂直方向的投影面积；
PH—计量罐转换为排液状态瞬时所测的液体压强；
PL—计量罐转换为进液状态瞬时所测的液体压强；
g—重力加速度；
此计量过程在两个计量罐之间交替重复进行，不断测量得到进入计量罐组的液体质量，将两计量罐每次进、排液状态转换期间所测得液体质量累加后即可得到相应进、排液状态转换次数对应时间的来液质量；
步骤2，产液计量后含水率的检测，具体为：
液体经过含水分析仪8测量含水率，通过对含水率的检测就可以分别得到水量和油量；
m水＝m液*k
m油＝m液*(1-k)
式中：m液—来液质量；
m水—来液中含水量；
m油—来液中的油量；
k—含水率。
需要加热时产液进入加热罐加热10，不需加热时产液直接走第一旁通管9，需要增压时产液进增压泵11增压外输，不需要增压时产液走第二旁通管12直接进入外输汇管13外输；
步骤3，计量结果的标定，具体为：
保持第一阀门20打开，关闭进入生产汇管的第三阀门22，打开标定流程的第二阀门21，产液经过计量后进入井场的储油罐23，对一定时间内进入储油罐23的产液量进行人工测量，将测量值与相应时间内计量装置的产液量计量值进行对比，对计量结果准确与否进行检验标定，如果对比结果误差大于5％，则说明计量罐结垢，影响了计量结果，需对计量罐进行除垢清洁。
标定完成后打开第三阀门22，同时关闭第二阀门21，储油罐23内的原油通过第四阀门24卸掉，经由汽车拉运至集输站；
不需要对计量结果标定的时候，关闭标定流程的第二阀门21，打开进入生产汇管的第三阀门22，产液经过计量后直接进入生产汇管进行下一步处理。
本发明的基于称重式单井计量装置的标定系统，通过对产液重量进行计量累加，并通过含水分析仪测量含水率，在液量和气量波动较大时，能够对单井产出液进行准确计量；同时，还能对计量装置进行检验标定，判断计量是否准确，如果验证结果误差较大，则说明计量罐结垢，影响了计量结果，需对计量罐进行除垢清洁，因此该发明能够适应结垢较严重的单井计量，结构简单。

Claims (7)

1.基于称重式单井计量装置的标定系统，其特征在于，包括气液分离罐(1)，所述气液分离罐(1)的入口设置有第一阀门(20)，气液分离罐(1)的出口分别连接有导气管线(2)和导液管(3)，所述导液管(3)的另一端依次连接有计量罐组、含水分析仪(8)、加热罐(10)、增压泵(11)以及集输汇管(13)；所述集输汇管(13)的另一端出口连接有相互并联的第二阀门(21)和第三阀门(22)，第二阀门(21)出口依次接有储油罐(23)和第四阀门(24)；所述导气管线(2)的另一端与所述计量罐组连接。
2.权利要求1所述的基于称重式单井计量装置的标定系统，其特征在于，所述的计量罐组包括进液三通阀(4)、一号计量罐(5)、二号计量罐(6)以及排液三通阀(7)；所述的导气管线(2)在与所述的计量罐组连接前分为两路，一路通过所述一号计量罐(5)的顶端接入一号计量罐(5)内部，另一路通过所述二号计量罐(6)的顶端接入二号计量罐(6)内部；所述的进液三通阀(4)的一个端口与所述导液管(3)连接，进液三通阀(4)其余两个端口分别与一号计量罐(5)的入口和二号计量罐(6)的入口连接，所述一号计量罐(5)的出口和二号计量罐(6)的出口分别与所述排液三通阀(7)三个端口中的两个相连接，排液三通阀(7)的另一个端口接至所述含水分析仪(8)的入口。
3.权利要求1所述的基于称重式单井计量装置的标定系统，其特征在于，所述的加热罐(10)还并行联接有第一旁通管(9)，所述的增压泵(11)还并行连接有第二旁通管(12)。
4.权利要求1所述的基于称重式单井计量装置的标定系统，其特征在于，所述的导液管(3)为U型导液管。
5.权利要求1所述的基于称重式单井计量装置的标定系统，其特征在于，所述的进液三通阀(4)和排液三通阀(7)均为电磁阀。
6.权利要求2所述的基于称重式单井计量装置的标定系统，其特征在于，所述的一号计量罐(5)和二号计量罐(6)的内部底端均设置有压力传感器(14)。
7.基于称重式单井计量装置的标定方法，其特征在于，具体实施步骤如下：
步骤1，产液量的计量，具体为：
步骤1.1，来液经由第一阀门(20)进入气液分离罐(1)后，所得液体依次通过U型导液管(3)和进液三通阀(4)，由进液三通阀(4)控制来液进入一号计量罐(5)或二号计量罐(6)，排液三通阀(7)控制一号计量罐(5)或二号计量罐(6)的排液，由进液三通阀(4)及排液三通阀(7)控制两个计量罐其中一个进液计量的时候另一个计量罐进行排液，此过程中实时采集两个压力传感器(14)的数据，将当罐内液体充至罐内腔总高的90％时对应的压力传感器(14)所示数值设定为最高压强Pmax；将当罐内液体排至罐内腔总高的10％时对应压力传感器(14)所示数值设定为最低压强Pmin，在采集两个压力传感器(14)的数据的过程中，当其中任意一个罐的测量压强达到设定的最高或最低压强值时，通过进液三通阀(4)和排液三通阀(7)切换两个计量罐的进液、排液状态，同时，记录两个压力传感器(14)当前的压强值，此时转换为进液状态的计量罐的压强记为PL；
步骤1.2，当下一次一号计量罐(5)或二号计量罐(6)满足压强记录条件时，通过进液三通阀(4)和排液三通阀(7)再次切换两个计量罐的进液、排液状态，同时记录两个压力传感器(14)的压强值，此时转换为排液状态的计量罐的压强记为PH；
步骤1.3，计算产液量：测得所述两次计量罐进、排液状态转换期间进入计量罐组的液体造成压力传感器(14)测量值的变化为PH-PL，该期间进入计量罐组液体的质量为：
m＝A*(PH-PL)/g
式中：m—两次计量罐进、排液状态转换期间进入计量罐组的液体质量；
A—一号计量罐(5)和二号计量罐(6)内腔在垂直方向的投影面积；
PH—计量罐转换为排液状态瞬时所测的液体压强；
PL—计量罐转换为进液状态瞬时所测的液体压强；
g—重力加速度；
此计量过程在两个计量罐之间交替重复进行，不断测量得到进入计量罐组的液体质量，将两计量罐每次进、排液状态转换期间所测得液体质量累加后即可得到相应进、排液状态转换次数对应时间的来液质量；
步骤2，产液计量后含水率的检测，具体为：
液体经过含水分析仪(8)测量含水率，通过对含水率的检测就可以分别得到水量和油量；
m水＝m液*k
m油＝m液*(1-k)
式中：m液—来液质量；
m水—来液中含水量；
m油—来液中的油量；
k—含水率。
步骤3，计量结果的标定，具体为：
保持第一阀门(20)打开，关闭进入生产汇管的第三阀门(22)，打开标定流程的第二阀门(21)，产液经过计量后进入井场的储油罐(23)，对一定时间内进入储油罐(23)的产液量进行人工测量，将测量值与相应时间内计量装置的产液量计量值进行对比，对计量结果准确与否进行检验标定，如果对比结果误差大于5％，则说明计量罐结垢，影响了计量结果，需对计量罐进行除垢清洁。
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