CN107246259A - 管式油井气液两相流量计及其测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种管式油井气液两相流量计及其测量方法，包括第一测量管，第二测量管，入口三通阀，出口三通阀，第一连接管线，第二连接管线，第一差压变送器，第二差压变送器，第三差压变送器和第四差压变送器，该第一测量管和该第二测量管通过该入口三通阀连接于来液管线，该第一测量管和该第二测量管通过该出口三通阀连接于排液管线，该第一连接线连接在该第一测量管顶部，该第二连接线连接在该第二测量管顶部，该第一差压变送器和该第二差压变送器连接于该第一测量管，第三差压变送器和第四差压变送器测量连接于第二测量管。该管式油井气液两相流量计及其测量方法提供的装置结构简单，测量传感器无可动部件，信号获取方便、准确，易于实现。
Description
技术领域
本发明涉及油田油井气液计量技术领域，特别是涉及到一种管式油井气液两相流量计及其测量方法。
背景技术
油井采出液属复杂流体，不仅含有油、气、水、砂，而且流体分布特征有断塞流、气液混合流且管状剖面具有不连续性，因此实现油井液、气流量准确计量，对采油地质技术研究单位根据油井的产液量变化趋势，及时科学制定开发作业措施，实现油井的稳产高产具有重要意义。
目前国内外各油田油井采出液、气计量一般采用立式分离器玻璃管液位计、旋流分离、称重式翻斗和示功图油井计量系统四种计量方法。其中，立式分离器玻璃管液位计具有造价低廉，能准确计量油井产液量产气量的优点，但对液量波动油井计量误差较大，不适用于特稠油井；称重式油井计量器适用于低伴生气、稠油油井，但称重传感器不稳定且安装在计量腔内不易更换、维护、校准，且不能测量出油井产气量；旋流分离多相计量预分离技术结合高精度仪表，液量计量准确度较高，可实现油井产液量的自动控制、连续计量，气液分离效果不好导致流量计计量失真，气体流量计和液体流量计受测量介质影响大，周期校准困难；示功图油井计量能连续计量油井产液量，能实时无线传输数据，其存在的不足是受偏磨、电机效率等因素影响大，计量油井液量准确度低，载荷位移传感器不稳定。
通过测试发现，相对于技术复杂的三相计量装置，传统立式分离器玻璃管液位计是最好的一种油井气液计量手段，目前国内油田近90％的计量站采用立式分离器玻璃管液位计。立式分离器玻璃管液位计把分离器的容积作为油井产气量产液量的计量器具，其结构特征决定了它具有长期稳定可靠的优点，但立式分离器玻璃管液位计也有致命的缺陷，存在着低伴生气量液用时长、间歇油井计量误差大、不能连续计量的缺陷。
从上个世纪九十年代起，为解决油井气、液计量问题，国内外研究机构相继研制了多种三相(二相)流量计，有西安交大研制的文丘力管式三相流量计、兰州海默研制的放射性相关系数法三相流量计等。这些三相流量计应用到油井计量上，都存在着适应性差、计量稳定性差、故障率高的缺陷，且售价昂贵(每台30万元左右)，很难在油田大规模推广应用。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的上述不足，提供一种采用差压技术与流量之间的运算关系，直接测量出单井的产液量和产气量的管式油井气液两相流量计，同时提供该种流量计所采用的测量方法。
本发明的目的可通过如下技术措施来实现：管式油井气液两相流量计，该管式油井气液两相流量计包括第一测量管，第二测量管，入口三通阀，出口三通阀，第一连接管线，第二连接管线，第一差压变送器，第二差压变送器，第三差压变送器和第四差压变送器，该第一测量管和该第二测量管通过该入口三通阀连接于来液管线，该第一测量管和该第二测量管通过该出口三通阀连接于排液管线，该第一连接线连接在该第一测量管顶部，该第二连接线连接在该第二测量管顶部，该第一连接线与该第二连接线连通，该第一差压变送器和该第二差压变送器连接于该第一测量管，第三差压变送器和第四差压变送器测量连接于第二测量管。
本发明的目的也可通过如下技术措施来实现：
该管式油井气液两相流量计还包括第一温度变送器和第二温度变送器，该第一温度变送器连接于该第一测量管，测量该第一测量管中井口两相流的温度，该第二温度变送器连接于该第二测量管，测量该第二测量管中井口两相流的温度。
该第一差压变送器测量端子位于该第一测量管的顶部，该第二差压变送器测量端子位于该第一测量管的底部，井口两相流进入该第一测量管，该第一测量管停止排液，该第二测量管来液关闭，该第二测量管排液阀打开时，该第一差压变送器所测得压力为P1，该第二差压变送器所测得压力为P0，根据压力差与重力之间的关系得出液体瞬时流量其中，t为测量时间，r为测量管的半径，g为重力加速度，根据瞬时流量，计算出单井日产液量
该第三差压变送器测量端子位于该第二测量管的顶部，该第四差压变送器测量端子位于该第二测量管的底部，气体通过该第一连接管线和该第二连接管线进入该第二测量管，该第三差压变送器所测得压力为P3，该第二差压变送器所测得压力为P2，随着管内压力的增大，气体将该第二测量管内液体压入排液管线，此时排液速度v排＝v液+v气，v气＝v排-v液，即气体瞬时流量其中，t为测量时间，r为测量管的半径，g为重力加速度，根据瞬时流量，计算日产气量
该入口三通阀和该出口三通阀在一测量管内的液体排空时，进行换向实现该第一测量管和第二测量管交替充满液体。
本发明的目的也可通过如下技术措施来实现：管式油井气液两相流量计的测量方法，该管式油井气液两相流量计测量方法采用了管式油井气液两相流量计，该管式油井气液两相流量计的测量方法包括：(1)井口两相流通过该入口三通阀进入该第一测量管，通过控制该出口三通阀，该第一测量管停止排液，此时该第二测量管来液关闭，该第二测量管排液阀打开；(2)液体进入该第一测量管，根据该第一差压变送器所测得压力P1，该第二差压变送器所测得压力P0计算液体瞬时流量和单井日产液量；(3)气体则通过该第一连接管线和该第二连接管线进入该第二测量管，根据该第三差压变送器所测得压力P3，该第四差压变送器所测得压力P2计算气体瞬时流量和单井日产气量。
本发明的目的也可通过如下技术措施来实现：
在步骤2中，根据压力差与重力之间的关系得出液体瞬时流量其中，t为测量时间，r为测量管的半径，g为重力加速度，根据瞬时流量，计算出单井日产液量
在步骤3中，随着管内压力的增大，气体将该第二测量管内液体压入排液管线，此时排液速度v排＝v液+v气，v气＝v排-v液，即气体瞬时流量其中，t为测量时间，r为测量管的半径，g为重力加速度，根据瞬时流量，计算日产气量
该管式油井气液两相流量计的测量方法还包括，在步骤3之后，当该第二测量管内液体完全排出后，通过该入口三通阀和该出口三通阀换向进行该第一测量管和该第二测量管的交替，该第一测量管和该第二测量管交替充满液体。
在进行该第一测量管和该第二测量管的交替的步骤中，根据油井产液量的大小设定该入口三通阀和该出口三通阀的动作时间。
本发明的测量方法采用的管式油井气液两相流量计包括数根测量、差压变送器(每个测量管一套)、三通阀、数段连接管线，其中来液管线通过三通阀与测量管相连，每个测量管顶部通过管线连通，测量管的底部装有出口三通阀，以便有选择性的控制测量管的排液，在每个测量管上安装有差压变送器。其结构简单、成本低，单台设备成本费用在2万元以内；准确度较高，单井来液计量误差不大于±3％，气量计量误差不大于±5％；测量数据可实时存储，存储时间长短可调，便于实时查询；现场管道无需拆卸，安装方便，电潜泵油井工况故障诊断准确度高于90％，优化能效高于85％。
附图说明
图1为本发明的管式油井气液两相流量计的一具体实施例的结构图。
图2为本发明的管式油井气液两相流量计的工作流程图。
具体实施方式
为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图所示，作详细说明如下。
如图1所示，图1为本发明的管式油井气液两相流量计的结构图。该管式油井气液两相流量计由第一差压变送器测量端子1，第二差压变送器测量端子2，第三差压变送器测量端子3，第四差压变送器测量端子4，气液两相入口5，气液两相出口6，入口三通阀7，出口三通阀8，第一测量管9，第二测量管10，第一连接管线12和第二连接管线11组成。井口两相流进入气液两相入口5，通过入口三通阀7(两个测量管一个导通，一个关闭)进入第一测量管9，此时出口三通阀8将第一测量管9底阀关闭，第二测量管10底阀导通，油井伴生气可通过连接在第一测量管9顶部的第一连接管线12和连接在第二测量管10顶部的第二连接管线11将第二测量管10内液体压入气液两相出口6，整个计量过程中，可通过差压变送器测量的压力差值计算来液流量，进而计算每一天的单井产液量，通过入口流量与出口流量的关系可计算出日产气量，当第一测量管9内压力达到设定值时，入口三通阀7和出口三通阀8同时动作，井口来液换入第二测量管10进行计量，这样往复交替，实现了单井产液量、产气量的实时、连续计量。数据采集与处理由计算机系统来实现。
在一实施例中，管式油井气液两相流量计包括数根测量管，根据油井排液量大小确定测量管数量，油井排液量越大，需要的测量管越多，依据油田目前的情况，多数油井需要两根或四根测量管。在每个测量管上还安装有温度变送器测量井排来液的温度。
本发明同时提供一种上述油井气液两相流量计所采用的测量方法，如图2所示，包括下列步骤：
(1)井口两相流通过入口管道经入口三通阀7进入第一测量管9，通过控制出口三通阀8，第一测量管9停止排液，此时第二测量管10来液关闭，第二测量管10排液阀打开。
(2)液体进入第一测量管9，根据压力差与重力之间的关系可得出液体瞬时流量(其中，P1、P0为第一差压变送器测量端子1，第二差压变送器测量端子2所测压力，t为测量时间，r为测量管的半径，g为重力加速度)。
(3)根据瞬时流量，可计算出单井日产液量
(4)气体则通过第一连接管线12和第二连接管线11连接管段进入第二测量管10，随着管内压力的增大，气体将第二测量管10内液体压入出口管道，此时排液速度v排＝v液+v气，所以v气＝v排-v液，即气体瞬时流量(其中，P3、P2为第三差压变送器测量端子3，第四差压变送器测量端子4所测压力)。
(5)根据瞬时流量，可计算日产气量
(6)当一测量管内液体完全排出后(根据油井产液量的大小可设定两个三通阀动作时间)，通过入口三通阀7和出口三通阀8换向进行第一测量管9和第二测量管10的交替，第一测量管9和第二测量管10交替充满液体。
Claims (10)
1.管式油井气液两相流量计，其特征在于，该管式油井气液两相流量计包括第一测量管，第二测量管，入口三通阀，出口三通阀，第一连接管线，第二连接管线，第一差压变送器，第二差压变送器，第三差压变送器和第四差压变送器，该第一测量管和该第二测量管通过该入口三通阀连接于来液管线，该第一测量管和该第二测量管通过该出口三通阀连接于排液管线，该第一连接线连接在该第一测量管顶部，该第二连接线连接在该第二测量管顶部，该第一连接线与该第二连接线连通，该第一差压变送器和该第二差压变送器连接于该第一测量管，第三差压变送器和第四差压变送器测量连接于第二测量管。
2.根据权利要求1所述的管式油井气液两相流量计，其特征在于，该管式油井气液两相流量计还包括第一温度变送器和第二温度变送器，该第一温度变送器连接于该第一测量管，测量该第一测量管中井口两相流的温度，该第二温度变送器连接于该第二测量管，测量该第二测量管中井口两相流的温度。
3.根据权利要求1所述的管式油井气液两相流量计，其特征在于，该第一差压变送器测量端子位于该第一测量管的顶部，该第二差压变送器测量端子位于该第一测量管的底部，井口两相流进入该第一测量管，该第一测量管停止排液，该第二测量管来液关闭，该第二测量管排液阀打开时，该第一差压变送器所测得压力为P1，该第二差压变送器所测得压力为P0，根据压力差与重力之间的关系得出液体瞬时流量其中，t为测量时间，r为测量管的半径，g为重力加速度，根据瞬时流量，计算出单井日产液量
4.根据权利要求3所述的管式油井气液两相流量计，其特征在于，该第三差压变送器测量端子位于该第二测量管的顶部，该第四差压变送器测量端子位于该第二测量管的底部，气体通过该第一连接管线和该第二连接管线进入该第二测量管，该第三差压变送器所测得压力为P3，该第二差压变送器所测得压力为P2，随着管内压力的增大，气体将该第二测量管内液体压入排液管线，此时排液速度v排＝v液+v气，v气＝v排-v液，即气体瞬时流量其中，t为测量时间，r为测量管的半径，g为重力加速度，根据瞬时流量，计算日产气量
5.根据权利要求1所述的管式油井气液两相流量计，其特征在于，该入口三通阀和该出口三通阀在一测量管内的液体排空时，进行换向实现该第一测量管和第二测量管交替充满液体。
6.管式油井气液两相流量计的测量方法，其特征在于，该管式油井气液两相流量计测量方法采用如权利要求1所述的管式油井气液两相流量计，该管式油井气液两相流量计的测量方法包括：
(1)井口两相流通过该入口三通阀进入该第一测量管，通过控制该出口三通阀，该第一测量管停止排液，此时该第二测量管来液关闭，该第二测量管排液阀打开；
(2)液体进入该第一测量管，根据该第一差压变送器所测得压力P1，该第二差压变送器所测得压力P0计算液体瞬时流量和单井日产液量；
(3)气体则通过该第一连接管线和该第二连接管线进入该第二测量管，根据该第三差压变送器所测得压力P3，该第四差压变送器所测得压力P2计算气体瞬时流量和单井日产气量。
7.根据权利要求6述的管式油井气液两相流量计的测量方法，其特征在于，在步骤2中，根据压力差与重力之间的关系得出液体瞬时流量其中，t为测量时间，r为测量管的半径，g为重力加速度，根据瞬时流量，计算出单井日产液量
8.根据权利要求6述的管式油井气液两相流量计的测量方法，其特征在于，在步骤3中，随着管内压力的增大，气体将该第二测量管内液体压入排液管线，此时排液速度v排＝v液+v气，v气＝v排-v液，即气体瞬时流量其中，t为测量时间，r为测量管的半径，g为重力加速度，根据瞬时流量，计算日产气量
9.根据权利要求6所述的管式油井气液两相流量计的测量方法，其特征在于，该管式油井气液两相流量计的测量方法还包括，在步骤3之后，当该第二测量管内液体完全排出后，通过该入口三通阀和该出口三通阀换向进行该第一测量管和该第二测量管的交替，该第一测量管和该第二测量管交替充满液体。
10.根据权利要求9所述的管式油井气液两相流量计的测量方法，其特征在于，在进行该第一测量管和该第二测量管的交替的步骤中，根据油井产液量的大小设定该入口三通阀和该出口三通阀的动作时间。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20171013 |