CN108331576B - 一种单向流量监测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种单向流量监测装置，数据显示单元显示采集的数据；位移采集单元与连接杆穿出阀体部分机械连接，将阀芯的机械运动转换为电信号；压力采集单元采集阀体空腔内的压力数据；温度采集单元采集阀体空腔内液体的温度数据；数据存储单元将采集到的数据进行存储；无线传输单元将采集到的数据通过无线方式发送；优点为：实时采集温度和压力数据，简化现场操作流程；检测位移方式简单，易于操作，实时计算油井产液量，大幅提高产液量计量精度，及时发现问题，提高现场异常问题处理速度。

Description

一种单向流量监测装置
技术领域
本发明涉及监测装置领域，尤其是涉及一种单向流量监测装置。
背景技术
目前，油田在采油过程中，对油井产液量计量主要通过两种方式，一种为油井称重计量装置，通过称重传感器及翻斗翻转次数计算油井的产液量，采用此种方式计量时，只能间断性的测量，采用三天测量一次或者其它测量规律，以此推算油井的产液量，由于不能连续测量，导致油井产液量计量误差大，当油井出现异常情况时，不能及时发现问题；另一种为根据油井示功图计算油井产液量，其原理为根据油井示功图进液有效冲程线计算，示功图的采集频率为1次/小时或者2次/小时，根据全天采集的示功图计算出油井的日均产液量，采用此种方式较第一种方式计量精度得到较大提高，当油管发生泄漏时，通过示功图计算出的产液量无法判断油管漏的情况，并且此种计量方式对稠油井及特殊井无法使用。
发明内容
本发明的目的在于为解决现有技术的不足，而提供一种单向流量监测装置。
本发明新的技术方案是：一种单向流量监测装置，包括机械部分和数据采集部分，按照油井管线流程方向，将单向流量监测装置通过法兰或者焊接的方式将流入口、流出口串联到管线流程中，所述的机械部分包括阀体、阀芯、阀座、弹簧、连接杆、调节块；阀座在阀体空腔底部并与阀体连接在一起；阀芯在阀体空腔内，位于阀座上部，可自由上下移动；弹簧在阀体空腔中且在阀芯上部，可在阀体空腔中自由上下移动；连接杆穿过弹簧，一端与调节块机械连接，另一端穿出阀体；所述的调节块下侧为阀芯，所述的阀芯位置可调；阀体与连接杆之间为密封圈；所述的数据采集部分包括数据处理单元、数据显示单元、位移采集单元、压力采集单元、温度采集单元、数据存储单元、无线传输单元；数据显示单元与数据处理单元电连接，显示采集的数据；位移采集单元与数据处理单元电连接，与连接杆穿出阀体部分机械连接，将阀芯的机械运动转换为电信号；压力采集单元与数据处理单元电连接，采集阀体空腔内的压力数据；温度采集单元与数据处理单元连接，采集阀体空腔内液体的温度数据；数据存储单元与数据处理单元连接，将采集到的数据进行存储；无线传输单元与数据处理单元连接，将采集到的数据通过无线方式发送。
所述的阀体空腔与流出口连通，调节块与连接杆机械连接，在阀芯位移发生变化前，连接杆在弹簧作用下，通过调节块与阀芯接触在一起。
所述的位移采集单元与连接杆连接，通过电子尺、应变片将机械运动转换为电信号。
所述的温度采集单元安装位置于连接杆一侧，与阀体接触。
所述的压力采集单元安装于阀体空腔末端。
所述的数据处理单元可采用PLC、单片机。
计算产液量的步骤为：
（1）单向流量监测装置具有液体单向流动特性，当抽油机在上行时，液体由油管进入到单向流量监测装置阀体空腔内，阀体空腔内的液体被压缩，达到阀芯向上移动的力值时，阀芯向上移动，通过位移采集单元检测出阀芯向上移动的距离；
（2）数据处理单元实时采集阀芯的位移数据，绘制出时间-位移轨迹图；
（3）根据公式1可计算得出抽油机上冲程单次产液量
Figure 42368DEST_PATH_IMAGE001
； 公式1
其中，Q（i）为抽油机第i次在上冲程的产液量，单位为m3；
D为抽油机泵径，单位为mm；
L为抽油机冲程，单位为m；
t为第i次阀芯上移的时间，单位为s；
T为抽油机周期，单位为s；
B0为油气体积比；
（4）根据抽油机上冲程单次产液量，通过公式2可计算得出日产液量
Figure 941054DEST_PATH_IMAGE002
； 公式2
其中，Q（i）为抽油机第i次在上冲程的产液量，单位为m3；
M为抽油机一天内上冲程的次数。
根据计算出的产液量可判断抽油机泵的工作状态，包括泵漏、卡泵、不出液。
本发明的有益效果为：本专利可实时采集温度和压力数据，替代了油压传感器，现场操作时，按照单流阀操作流程操作即可，无需再在管线上开孔安装油压传感器，简化现场操作流程；检测位移实现方式简单，易于操作，可适应不同的油井工况，实时计算油井产液量，大幅提高油井产液量计量精度，当油井产液量出现异常时，及时发现问题，提高了现场异常问题处理速度。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的电气结构连接示意图。
图3为数据处理单元绘制的时间-位移轨迹图。
其中：1为流入口、2为阀体、3为阀体空腔、4为压力采集单元、5为连接杆、6为密封圈、7为温度采集单元、8为弹簧、9为调节块、10为阀芯、11为阀座、12为流出口、13为位移采集单元、14为数据存储单元、15为数据处理单元、16为数据显示单元、17为无线传输单元。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
一种单向流量监测装置，包括机械部分和数据采集部分，按照油井管线流程方向，将单向流量监测装置通过法兰或者焊接的方式将流入口1、流出口12串联到管线流程中，其特征在于：所述的机械部分包括阀体2、阀芯10、阀座11、弹簧8、连接杆5、调节块9；阀座11在阀体空腔3底部并与阀体2连接在一起；阀芯10在阀体空腔3内，位于阀座11上部，可自由上下移动；弹簧8在阀体空腔3中且在阀芯10上部，可在阀体空腔3中自由上下移动；连接杆5穿过弹簧8，一端与调节块9机械连接，另一端穿出阀体2；所述的调节块9下侧为阀芯10，所述的阀芯10位置可调；阀体2与连接杆5之间为密封圈6；所述的数据采集部分包括数据处理单元15、数据显示单元16、位移采集单元13、压力采集单元4、温度采集单元7、数据存储单元14、无线传输单元17；数据显示单元16与数据处理单元15电连接，显示采集的数据；位移采集单元13与数据处理单元15电连接，与连接杆5穿出阀体2部分机械连接，将阀芯10的机械运动转换为电信号；压力采集单元4与数据处理单元15电连接，采集阀体空腔3内的压力数据；温度采集单元7与数据处理单元15连接，采集阀体空腔3内液体的温度数据；数据存储单元14与数据处理单元15连接，将采集到的数据进行存储；无线传输单元17与数据处理单元15连接，将采集到的数据通过无线方式发送。
阀体空腔3与流出口12连通，调节块9与连接杆5机械连接，在阀芯10位移发生变化前，连接杆5在弹簧8作用下，通过调节块9与阀芯10接触在一起。
所述的位移采集单元13与连接杆5连接，通过电子尺、应变片将机械运动转换为电信号。
所述的温度采集单元7安装位置于连接杆5一侧，与阀体2接触。
所述的压力采集单元4安装于阀体空腔3末端。
所述的数据处理单元15可采用PLC、单片机。
计算产液量的步骤为：
（1）单向流量监测装置具有液体单向流动特性，当抽油机在上行时，液体由油管进入到单向流量监测装置阀体空腔3内，阀体空腔3内的液体被压缩，达到阀芯10向上移动的力值时，阀芯10向上移动，通过位移采集单元13检测出阀芯10向上移动的距离；
（2）数据处理单元15实时采集阀芯10的位移数据，绘制出时间-位移轨迹图；
（3）根据公式1可计算得出抽油机上冲程单次产液量
Figure 776155DEST_PATH_IMAGE003
； 公式1
其中，Q（i）为抽油机第i次在上冲程的产液量，单位为m3；
D为抽油机泵径，单位为mm；
L为抽油机冲程，单位为m；
t为第i次阀芯10上移的时间，单位为s；
T为抽油机周期，单位为s；
B0为油气体积比；
（4）根据抽油机上冲程单次产液量，通过公式2可计算得出日产液量
Figure 520120DEST_PATH_IMAGE004
； 公式2
其中，Q（i）为抽油机第i次在上冲程的产液量，单位为m3；
M为抽油机一天内上冲程的次数。
根据计算出的产液量可判断抽油机泵的工作状态，包括泵漏、卡泵、不出液。
按照油井管线流程方向，将单向流量监测装置通过法兰或者焊接的方式将流入口1、流出口12串联到管线流程中，抽油机在重复的上行、下行运动中，将地层中的油气混合液抽汲到油管中，当油管中的油气混合液到达一定体积数值时，油气混合液通过流入口1进入单向流量监测装置，当油管中的油气混合液压力到达一定数值时，将阀芯10抬起，阀芯10位移发生变化，阀芯10与调节块9接触，调节块9与连接杆5机械连接，将阀芯10移动距离通过连接杆5反馈至位移采集单元13，位移采集单元13通过电子尺、应变片将机械运动转换为电信号，数据处理单元15采集电信号并对其处理，计算得出阀芯10的实际位移量，为防止阀体2与连接杆5之间泄漏，增加密封圈6；油气混合液流过阀芯10后进入到阀体空腔3中，阀体2为金属材质，具有良好的导热性，直接将油气混合液的温度传输至温度采集单元7安装位置，通过温度采集单元7将热能转换为电信号，供数据处理单元15进行采集处理；阀体空腔3与流出口12连通，可将管线中的压力直接反馈至压力采集单元4，通过压力采集单元4将压力信号变换为电信号，供数据处理单元15采集处理，单向流量监测装置可实时采集油井的温度和压力数据，替代油井井口安装的油压传感器，避免在管线上开孔安装，简化安装工艺流程，降低现场工作劳动强度；数据处理单元15将压力、温度、位移数据采集处理并存储于数据存储单元14，防止数据丢失，通过数据显示单元16实时显示计算后的压力、温度、位移数据，可通过无线方式将数据发送出去。
如图3所示为抽油机在2个周期内采集的时间-位移轨迹图，以第一个周期（时间为0-t4s）为例讲解计算抽油机上冲程单次产液量。第一个周期的产液量为：
Figure 757066DEST_PATH_IMAGE005
在图3中，0-t1时间内位移变化较快，可忽略不计；
t2-t3时间内位移变化较快，可忽略不计；
D为抽油机泵径，单位为mm；
L为抽油机冲程，单位为m；
t3为阀芯10上移的时间，单位为s；
t4为抽油机周期，单位为s；
B0为油气体积比；
其它周期以此类推，再根据
Figure 561074DEST_PATH_IMAGE004
即可得出油井日产液量。在抽油机每个 周期中，都会计算油井产液量，当连续几个周期未出液时，可判断出泵漏、卡泵、不出液等情 况，及时发现油井异常情况，提高了现场异常问题处理速度。

Claims (3)

1.一种单向流量监测装置，包括机械部分和数据采集部分，按照油井管线流程方向，将单向流量监测装置通过法兰或者焊接的方式将流入口（1）、流出口（12）串联到管线流程中，其特征在于：所述的机械部分包括阀体（2）、阀芯（10）、阀座（11）、弹簧（8）、连接杆（5）、调节块（9）；阀座（11）在阀体空腔（3）底部并与阀体（2）连接在一起；阀芯（10）在阀体空腔（3）内，位于阀座（11）上部，可自由上下移动；弹簧（8）在阀体空腔（3）中且在阀芯（10）上部，可在阀体空腔（3）中自由上下移动；连接杆（5）穿过弹簧（8），一端与调节块（9）机械连接，另一端穿出阀体（2）；所述的调节块（9）下侧为阀芯（10），所述的阀芯（10）位置可调；阀体（2）与连接杆（5）之间为密封圈（6）；所述的阀体空腔（3）与流出口（12）连通，调节块（9）与连接杆（5）机械连接，在阀芯（10）位移发生变化前，连接杆（5）在弹簧（8）作用下，通过调节块（9）与阀芯（10）接触在一起；所述的数据采集部分包括数据处理单元（15）、数据显示单元（16）、位移采集单元（13）、压力采集单元（4）、温度采集单元（7）、数据存储单元（14）、无线传输单元（17）；数据显示单元（16）与数据处理单元（15）电连接，显示采集的数据；位移采集单元（13）与数据处理单元（15）电连接，与连接杆（5）穿出阀体（2）部分机械连接，通过电子尺、应变片将阀芯（10）的机械运动转换为电信号；压力采集单元（4）与数据处理单元（15）电连接，且压力采集单元（4）安装于阀体空腔（3）末端，采集阀体空腔（3）内的压力数据；温度采集单元（7）与数据处理单元（15）连接，且温度采集单元（7）安装于连接杆（5）一侧，与阀体（2）接触，采集阀体空腔（3）内液体的温度数据；数据存储单元（14）与数据处理单元（15）连接，将采集到的数据进行存储；无线传输单元（17）与数据处理单元（15）连接，将采集到的数据通过无线方式发送；
计算产液量的步骤为：
（1）单向流量监测装置具有液体单向流动特性，当抽油机在上行时，液体由油管进入到单向流量监测装置阀体空腔（3）内，阀体空腔（3）内的液体被压缩，达到阀芯（10）向上移动的力值时，阀芯（10）向上移动，通过位移采集单元（13）检测出阀芯（10）向上移动的距离；
（2）数据处理单元（15）实时采集阀芯（10）的位移数据，绘制出时间-位移轨迹图；
（3）根据公式1可计算得出抽油机上冲程单次产液量
Figure DEST_PATH_IMAGE002
； 公式1
其中，Q（i）为抽油机第i次在上冲程的产液量，单位为m3；
D为抽油机泵径，单位为mm；
L为抽油机冲程，单位为m；
t为第i次阀芯（10）上移的时间，单位为s；
T为抽油机周期，单位为s；
B0为油气体积比；
（4）根据抽油机上冲程单次产液量，通过公式2可计算得出日产液量
Figure DEST_PATH_IMAGE004
； 公式2
其中，Q（i）为抽油机第i次在上冲程的产液量，单位为m3；
M为抽油机一天内上冲程的次数。
2.根据权利要求1所述的一种单向流量监测装置，其特征在于：所述的数据处理单元（15）可采用PLC、单片机。
3.根据权利要求1所述的一种单向流量监测装置，其特征在于：一种基于单向流量监测装置的油井产液量计算方法，根据计算出的产液量可判断抽油机泵的工作状态，包括泵漏、卡泵、不出液。
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