CN107817024B - 一种气液混合物液体流量在线检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气液混合物液体流量在线检测装置，包括进液管、第二阀门、第一阀门、第三阀门、第二开关、第一开关、第一柔绳、第一浮球、第二柔绳、第二浮球、检测油箱、第五阀门、排气管、第七阀门、第六阀门、辅助油箱、第四浮球、第四柔绳、第三浮球、第三柔绳、第三开关、第四开关、第四阀门和排液管。该装置是利用控制各个阀门的开闭状态来控制检测油箱和辅助油箱的进油、排液，利用浮球和柔绳来触动开关，进而检测出油箱中液面位置，以此为依据来控制阀门的开闭状态。装置的主要特点是利用开关和阀门的协调作用，用机械的方式测量采出液中液体流量，避免了采出液中气体和原油的粘附性对测量结果的影响，测量原理简单，结果准确。

Description

一种气液混合物液体流量在线检测装置

技术领域

本发明属于采油工程领域，具体来说是一种液体流量在线检测装置。

背景技术

在石油开采过程中，准确测量采出液的液体流量，可以推算出泵充满度，并以此调节泵冲次，提高采油效率，实现节能降耗，这对于制定科学的采油方案至关重要。

目前，油田采用的流量测量装置为流量计。在石油开采过程中，采出液一般为气液混合物，特别是在高含气油藏中，采出液含气量可高达60％，使用现有流量计不能准确测量出采出液中液体流量。且由于原油的粘度较大，容易粘附在流量计上，这也导致了流量计测量不准确。即使采用红外线等传感器监测液面的方式也会出现类似的问题，原油粘附在传感器上，影响传感器的灵敏度和准确性。因此，在目前的技术条件下，使用流量计和传感器均无法准确测量气液混合物中液体流量。

发明内容

针对采油工程中，采出液为气液混合物时，现有流量计和传感器无法准确测量液体流量的问题，本发明公开了一种气液混合物液体流量在线检测装置。

本发明所采用的技术方案是：

该装置包括进液管、第二阀门、第一阀门、第三阀门、第二开关、第一开关、第一柔绳、第一浮球、第二柔绳、第二浮球、检测油箱、第五阀门、排气管、第七阀门、第六阀门、辅助油箱、第四浮球、第四柔绳、第三浮球、第三柔绳、第三开关、第四开关、第四阀门、排液管。装置中阀门均为电磁阀，开关为限位动断开关，为便于阅读，在之后的叙述中，电磁阀简称为阀门，限位动断开关简称为开关，检测油箱液面达到能使第一浮球浮起拉开第一开关的位置为液面一，检测油箱液面达到能使第二浮球浮起拉开第二开关的位置为液面二，辅助油箱液面达到能使第三浮球浮起拉开第三开关的位置为液面三，辅助油箱液面达到能使第四浮球浮起拉开第四开关的位置为液面四，混合液进入油箱简称为进油。进液管上安装有第一阀门和第二阀门，排气管上安装有第五阀门、第六阀门、第七阀门，排液管上安装有第三阀门和第四阀门，油箱由检测油箱和辅助油箱组成，检测油箱内安装有第一开关、第一柔绳、第一浮球、第二开关、第二柔绳、第二浮球，辅助油箱内安装有第三开关、第三柔绳、第三浮球、第四开关、第四柔绳、第四浮球。

工作原理如下所述：

一个检测循环过程包括九个阶段，分别为检测油箱进油、检测油箱液面上升至液面一、检测油箱液面上升至液面二、辅助油箱进油检测油箱排液、辅助油箱液面上升至液面四、辅助油箱排液、检测油箱液面下降至液面一、辅助油箱排液、辅助油箱液面下降至液面三。一个检测循环过程开始时，开启第一阀门、第五阀门、第七阀门，检测油箱进油，同时排气，当液面上升至液面一时，记时间为T₁；检测油箱继续进油，直到液面上升至液面二，记时间为T₂。此时，关闭第一阀门、第七阀门、第四阀门，开启第二阀门、第三阀门、第五阀门、第六阀门，辅助油箱开始进油，辅助油箱中气体进入检测油箱中，排出检测油箱中液体。当检测油箱中液面下降至液面一时，辅助油箱继续进油，同时排液，此时第六阀门关闭，第二阀门开启，第四阀门开启，进入辅助油箱混合液中的气体不能排出，一直停留在辅助油箱上部，压力逐渐增加，从而排出底部的液体，直至辅助油箱中液面下降至液面三，一个检测循环过程结束。如果在检测油箱液面下降但未到达液面一，而辅助油箱中液面到达液面四时，辅助油箱排气阀门第六阀门关闭，排液阀门第四阀门开启，辅助油箱排油，直至辅助油箱液面下降至液面三，再开启第六阀门。关闭第四阀门，继续排出检测油箱中液体，直至检测油箱液面达液面一。

检测油箱液面上升至液面一的时间为T₁，检测油箱液面上升至液面二的时间为T₂，检测油箱中液面从液面一位置上升到液面二位置所用时间为T＝T₂-T₁，检测油箱液面一和液面二之间的体积为已知的设计参数V，测得的采出液平均流速q＝V/T。

与已有测量方式相比，本发明具有以下优点：

1、本发明采用机械的方式来测量采出液中液体流量，液体粘度、压力对测量结果几乎不会产生影响。

2、装置中没有流量计、传感器，原油的粘附性对测量结果的影响非常小。

3、使用限位开关和电磁阀协调工作的方式来间接测量流量，测量原理简单，测量结果准确，含气量几乎不会对测量结果产生影响。

附图说明

图1是本发明一种气液混合物液体流量在线检测装置的结构示意图。

图2是本发明的工作流程图。

图3是本发明中开关和阀门工作过程的状态图。

图中：1.进液管、2.第二阀门、3.第一阀门、4.第三阀门、5.第二开关、6.第一开关、7.第一柔绳、8.第一浮球、9.第二柔绳、10.第二浮球、11.检测油箱、12.第五阀门、13.排气管、14.第七阀门、15.第六阀门、16.辅助油箱、17.第四浮球、18.第四柔绳、19.第三浮球、20.第三柔绳、21.第三开关、22.第四开关、23.第四阀门、24.排液管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

如图1所示，本发明一种气液混合物液体流量在线检测装置包括进液管(1)、第二阀门(2)、第一阀门(3)、第三阀门(4)、第二开关(5)、第一开关(6)、第一柔绳(7)、第一浮球(8)、第二柔绳(9)、第二浮球(10)、检测油箱(11)、第五阀门(12)、排气管(13)、第七阀门(14)、第六阀门(15)、辅助油箱(16)、第四浮球(17)、第四柔绳(18)、第三浮球(19)、第三柔绳(20)、第三开关(21)、第四开关(22)、第四阀门(23)、排液管(24)。

第一阀门3安装在进液管1通向检测油箱11的支管上，第二阀门2安装在进液管1通向辅助油箱16的支管上。通过控制第一阀门3和第二阀门2的开闭状态，可以控制进液管1中油液流向。当第一阀门3开，第二阀门2闭时，油液流向检测油箱11；当第一阀门3闭，第二阀门2开时，油液流向辅助油箱16。

第五阀门12安装在排气管13通向检测油箱11的支管上，第六阀门15安装在排气管13通向辅助油箱16的支管上，第七阀门14安装在排气管13总管上。通过控制第五阀门12、第六阀门15和第七阀门14，可以控制检测油箱11和辅助油箱16中气体流向。当第五阀门12开，第七阀门14开，第六阀门15闭时，检测油箱11中气体通过排气管13排出；当第五阀门12开，第七阀门14闭，第六阀门15开时，此时辅助油箱16属于进油状态，检测油箱11属于排液状态，检测油箱16中气体通过排气管13进入检测油箱11中，排出检测油箱11中的液体；当第五阀门12闭，第七阀门14闭，第六阀门15闭时，辅助油箱16进油，同时排出液体。

第三阀门4安装在排液管24通向检测油箱11的支管上，第四阀门23安装在排液管24通向辅助油箱16的支管上。通过控制第三阀门4和第四阀门23的开闭状态，可以控制油箱的排液状态。当第三阀门4开，第四阀门23闭时，检测油箱11排出液体；当第四阀门23开，第三阀门4闭时，辅助油箱16排出液体。

第一开关6安装在检测油箱11底部，第一浮球8通过第一柔绳7与第一开关6连接，当检测油箱11中液面高度高于检测油箱11中靠底部的虚线位置，即液面一位置时，第一浮球8在油液浮力作用下浮起，拉动第一柔绳7，触动第一开关6，第一开关6断开。第二开关5安装在检测油箱11底部，第二浮球10通过第二柔绳9与第二开关5连接，当检测油箱11中液面高度高于检测油箱11中靠顶部的虚线位置，即液面二位置时，第二浮球10在油液浮力作用下浮起，拉动第二柔绳9，触动第二开关5，第二开关5断开。

第三开关21安装在辅助油箱16底部，第三浮球19通过第三柔绳20与第三开关21连接，当辅助油箱16中液面高度高于辅助油箱16中靠底部的虚线位置，即液面三位置时，第三浮球19在油液浮力作用下浮起，拉动第三柔绳20，触动第三开关21，第,三开关21断开。第四开关5安装在辅助油箱16底部，第四浮球17通过第四柔绳18与第四开关22连接，当辅助油箱16中液面高度高于辅助油箱16中靠顶部的虚线位置，即液面四位置时，第四浮球17在油液浮力作用下浮起，拉动第四柔绳18触动第四开关22，第四开关22断开。

一个检测循环过程包括九个阶段，分别为检测油箱进油、检测油箱液面上升至液面一、检测油箱液面上升至液面二、辅助油箱进油检测油箱排液、辅助油箱液面上升至液面四、辅助油箱排液、检测油箱液面下降至液面一、辅助油箱排液、辅助油箱液面下降至液面三。一个检测循环过程第一阶段，检测油箱11进油，此时阀门和开关的状态为，第一阀门3开、第二阀门2闭、第三阀门4闭、第四阀门23闭、第五阀门12开、第六阀门15闭、第七阀门14开、第一开关6闭、第二开关5闭、第三开关21闭、第四开关22闭；第二阶段，检测油箱11液面上升至液面一，记此时间为T₁，阀门和开关的状态为，第一阀门3开、第二阀门2闭、第三阀门4闭、第四阀门23闭、第五阀门12开、第六阀门15闭、第七阀门14开、第一开关6开、第二开关5闭、第三开关21闭、第四开关22闭；第三阶段，检测油箱11液面上升至液面二，记此时间为T₂，阀门和开关状态为，第一阀门3闭、第二阀门2开、第三阀门4开、第四阀门23闭、第五阀门12开、第六阀门15开、第七阀门14闭、第一开关6开、第二开关5开、第三开关21闭、第四开关22闭；第四阶段，辅助油箱16进油检测油箱11排液，此时阀门和开关状态为，第一阀门3闭、第二阀门2开、第三阀门4开、第四阀门23闭、第五阀门12开、第六阀门15开、第七阀门14闭、第一开关6开、第二开关5闭、第三开关21开、第四开关22闭；第五阶段，辅助油箱16液面上升至液面四，此时阀门和开关状态为，第一阀门3闭、第二阀门2开、第三阀门4闭、第四阀门23开、第五阀门12开、第六阀门15闭、第七阀门14闭、第一开关6开、第二开关5闭、第三开关21开、第四开关22开；第六阶段，辅助油箱16排油，此时阀门和开关状态为，第一阀门3闭、第二阀门2开、第三阀门4闭、第四阀门23开、第五阀门12开、第六阀门15闭、第七阀门14闭、第一开关6开、第二开关5闭、第三开关21开、第四开关22开，直到辅助油箱16液面下降至液面三位置时，再开启第六阀门15，关闭第四阀门23；第七阶段，检测油箱16液面下降至液面一，此时阀门和开关状态为，第一阀门3闭、第二阀门2开、第三阀门4闭、第四阀门23开、第五阀门12闭、第六阀门15闭、第七阀门14闭、第一开关6闭、第二开关5闭、第三开关21开、第四开关22闭；第八阶段，辅助油箱16排液，此时阀门和开关状态为，第一阀门3闭、第二阀门2开、第三阀门4闭、第四阀门23开、第五阀门12闭、第六阀门15闭、第七阀门14闭、第一开关6闭、第二开关5闭、第三开关21开、第四开关22闭；第九阶段，辅助油箱16液面下降至液面三，此时阀门和开关状态为，第一阀门3开、第二阀门2闭、第三阀门4闭、第四阀门23闭、第五阀门12开、第六阀门15闭、第七阀门14开、第一开关6开、第二开关5闭、第三开关21闭、第四开关22闭，一个检测循环过程结束。

Claims (1)

1.一种气液混合物液体流量在线检测装置，包括进液管(1)、第二阀门(2)、第一阀门(3)、第三阀门(4)、第二开关(5)、第一开关(6)、第一柔绳(7)、第一浮球(8)、第二柔绳(9)、第二浮球(10)、检测油箱(11)、第五阀门(12)、排气管(13)、第七阀门(14)、第六阀门(15)、辅助油箱(16)、第四浮球(17)、第四柔绳(18)、第三浮球(19)、第三柔绳(20)、第三开关(21)、第四开关(22)、第四阀门(23)、排液管(24)；其特征在于：所述的第一阀门和第二阀门安装在进液管上，第五阀门、第六阀门和第七阀门安装在排气管上，第三阀门和第四阀门安装在排液管上，油箱由检测油箱和辅助油箱组成，第一开关安装在检测油箱底部，第一浮球通过第一柔绳与第一开关连接，第二开关安装在检测油箱底部，第二浮球通过第二柔绳与第二开关连接，第三开关安装在辅助油箱底部，第三浮球通过第三柔绳与第三开关连接，第四开关安装在检测油箱底部，第四浮球通过第四柔绳与第四开关连接；一个检测循环过程包括九个阶段，分别为检测油箱进油、检测油箱液面上升至液面一、检测油箱液面上升至液面二、辅助油箱进油检测油箱排液、辅助油箱液面上升至液面四、辅助油箱排液、检测油箱液面下降至液面一、辅助油箱排液、辅助油箱液面下降至液面三；一个检测循环过程开始时，开启第一阀门、第五阀门、第七阀门，检测油箱进油，同时排气，当液面上升至液面一时，记时间为T₁；检测油箱继续进油，直到液面上升至液面二，记时间为T₂；此时，关闭第一阀门、第七阀门、第四阀门，开启第二阀门、第三阀门、第五阀门、第六阀门，辅助油箱开始进油，辅助油箱中气体进入检测油箱中，排出检测油箱中液体；当检测油箱中液面下降至液面一时，辅助油箱继续进油，同时排液，此时第六阀门关闭，第二阀门开启，第四阀门开启，进入辅助油箱混合液中的气体不能排出，一直停留在辅助油箱上部，压力逐渐增加，从而排出底部的液体，直至辅助油箱中液面下降至液面三，一个检测循环过程结束；如果在检测油箱液面下降但未到达液面一，而辅助油箱中液面到达液面四时，辅助油箱排气阀门第六阀门关闭，排液阀门第四阀门开启，辅助油箱排油，直至辅助油箱液面下降至液面三，再开启第六阀门；关闭第四阀门，继续排出检测油箱中液体，直至检测油箱液面达液面一；检测油箱液面上升至液面一的时间为T₁，检测油箱液面上升至液面二的时间为T₂，检测油箱中液面从液面一位置上升到液面二位置所用时间为T＝T₂-T₁，检测油箱液面一和液面二之间的体积为已知的设计参数V，测得的采出液平均流速q＝V/T。

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