CN108487900A - 一种连续自动选井计量系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种连续自动选井计量系统及方法，涉及石油技术领域。该系统包括：测试分离器、第一多通阀、第二多通阀、气相计量回路组和液相计量回路组，测试分离器的进口用于获取待计量流体，测试分离器的气体出口与第一多通阀的进口连接，液体出口与第二多通阀的进口连接；气相计量回路组包括：至少两个计量范围互不相同的气相计量回路；液相计量回路组包括：至少两个计量范围互不相同的液相计量回路。本发明提供的一种连续自动选井计量系统及方法，能够使计量回路应对多种产量级别的计量，满足多种产量的计量需求，并能够提高计量的精度，实用性更强。

Description

一种连续自动选井计量系统及方法

技术领域

本发明涉及石油技术领域，尤其涉及一种连续自动选井计量系统及方法。

背景技术

在油田地面生产过程中，井流物从采油树采出，在汇入处理系统之前，为了生产管理和数据采集的需求，需要对单井的油、气产量进行检测和计量。

由于国内油田单井产量小，且伴生气产量通常较低，而海外油田，以中东地区为例，普遍单井产量大且气油比高，国内现有的计量系统计量精度低，范围窄，不能满足对于单井产量大且气油比高情况下的油、气产量的计量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种连续自动选井计量系统及方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种连续自动选井计量系统，包括：测试分离器、第一多通阀、第二多通阀、气相计量回路组和液相计量回路组，所述测试分离器的进口用于获取待计量流体，所述测试分离器的气体出口与所述第一多通阀的进口连接，液体出口与所述第二多通阀的进口连接，所述测试分离器用于将所述待计量流体分离成气体和液体；

所述气相计量回路组包括：至少两个计量范围互不相同的气相计量回路，各所述气相计量回路的进气口分别与所述第一多通阀的出口连接，所述第一多通阀用于根据所述气体的流量和各所述气相计量回路的计量范围选择气相计量回路连通；

所述液相计量回路组包括：至少两个计量范围互不相同的液相计量回路，各所述液相计量回路的进液口分别与所述第二多通阀的出口连接，所述第二多通阀用于根据所述液体的流量和各所述液相计量回路的计量范围选择液相计量回路连通。

本发明的有益效果是：本发明提供的一种连续自动选井计量系统，通过测试分离器将待计量流体分为原油和伴生气，并分别计量，能够同时对原油和伴生气的产量进行计量，并通过分别在气相计量回路组和液相计量和回路组中设置两个以上计量范围互不相同的计量回路，能够使计量回路应对多种产量级别的计量，满足多种产量的计量需求，并且各个计量回路的计量范围不同，选择计量范围适当的计量回路进行计量，能够提高计量的精度，本申请提供的连续自动选井计量系统能够满足对于单井产量大且气油比高情况下的油、气产量的计量，同时也能满足单井产量小且气油比低情况下的油、气产量的计量，实用性更强。

进一步地，所述连续自动选井计量系统还包括：伴生气混输泵，所述伴生气混输泵的进口分别与每个所述气体计量回路的出口和每个所述液体计量回路的出口连接，用于当所述连续自动选井计量系统内的压力不足时，将计量后的所述伴生气和所述原油增压，输送至下游处理设备。

本发明解决上述技术问题的另一种技术方案如下：

一种连续自动选井计量方法，包括：

获取待计量流体；

将所述待计量流体分离成气体和液体；

获取所述气体的流量和至少两个计量范围互不相同的气相计量回路的计量范围；

根据所述气体的流量和各所述气相计量回路的计量范围选择气相计量回路连通，对所述气体的流量进行计量；

获取所述液体的流量和至少两个计量范围互不相同的液相计量回路的计量范围；

根据所述液体的流量和各所述液相计量回路的计量范围选择液相计量回路连通，对所述液体的流量进行计量。

进一步地，所述根据所述液体的流量和各所述液相计量回路的计量范围选择液相计量回路连通，对所述液体的流量进行计量，具体包括：

将所述液体的流量分别与各所述液相计量回路的计量范围进行比较；

选择所述计量范围与所述流量相匹配的液相计量回路连通，对所述液体的流量进行计量。

本发明附加的方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明实践了解到。

附图说明

图1为本发明一种连续自动选井计量系统的实施例提供的结构框架示意图；

图2为本发明一种连续自动选井计量系统的其他实施例提供的结构框架示意图；

图3为本发明一种连续自动选井计量方法的实施例提供的流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

下面结合图1图2对本申请进行说明。

如图1所示，为本发明一种连续自动选井计量系统的实施例提供的结构框架示意图，该系统包括：测试分离器1、第一多通阀2、第二多通阀3、气相计量回路组4和液相计量回路组5。

测试分离器1的进口用于获取待计量流体，例如，可以将测试分离器1 的进口连接在输油管路中。

待计量流体指的是原油、伴生气或者二者混合物等。

测试分离器1的气体出口与第一多通阀2的进口连接，液体出口与第二多通阀3的进口连接。

输入测试分离器1的石油经过测试分离器1分离后，得到原油和伴生气，其中，伴生气通向第一多通阀2，原油通向第二多通阀3。

气相计量回路组4包括：至少两个计量范围互不相同的气相计量回路 41，各气相计量回路41的进气口分别与第一多通阀2的出口连接。

需要说明的是，气相计量回路41的数量和范围可以根据实际需求设置。

例如，假设伴生气的流量可以为100至200，那么，气相计量回路41 可以为3个，计量范围分别是90至130、120至160、150至190。

应理解，各个气相计量回路41的范围可以有重叠的部分，例如，两个气相计量回路41的计量范围可以分别为100至150，以及120至160，其中 120至150就是重叠的部分。设置重叠的部分，可以增加每个气相计量回路 41的计量范围，避免伴生气的微小变化引起第一多通阀2的频繁切换。

同样地，各个气相计量回路41的范围也可以不重叠，例如，两个气相计量回路41的计量范围可以分别为100至150，以及170至190。

应理解，各个气相计量回路41的具体计量范围可以根据实际需求设置，每个气相计量回路41的计量范围的跨度可以彼此相同，也可以不同。例如， 3个气相计量回路41的计量范围可以分别为100至200、200至300，以及 300至500。其中，前2个气相计量回路41的计量范围的跨度相同，都是100，第3个气相计量回路41的计量范围的跨度就是200，与前2个气相计量回路 41的计量范围的跨度不同。

优选地，各个气相计量回路41的计量范围覆盖了伴生气流量的全部可能的计量值。

需要说明的是，可能的计量值指的是待测量的伴生气的流量的最大值和最小值之间的范围内，包括最大值和最小值，其中的任意一个取值，就是可能的计量值。

例如，假设伴生气的流量可能的计量值为100至400，那么可以设置3 个气相计量回路41，这3个气相计量回路41的计量范围分别为100至200， 200至300，300至400；也可以设置2个气相计量回路41，这2个气相计量回路41的计量范围分别为100至300，300至400。

液相计量回路组5包括：至少两个计量范围互不相同的液相计量回路 51，各液相计量回路51的进液口分别与第二多通阀3的出口连接。

对于液相计量回路组5这一部分的说明，可以参照上述对气相计量回路组4的说明，其不同仅在于气相计量回路组4用于计量伴生气，液相计量回路组5用于计量原油，在此不再赘述。

需要说明的是，第一多通阀2可以根据手动或自动控制，将出口与任意一个气相计量回路41导通，第二多通阀3可以根据手动或自动控制，将出口与任意一个液相计量回路51导通，以实现对不同流量级别的计量，以满足精细计量的需求。

优选地，气相计量回路组4可以包括2个计量范围互不相同，且覆盖了待测量伴生气的全部流量取值的气相计量回路41，液相计量回路组5可以包括2个计量范围互不相同，且覆盖了待测量原油的全部流量取值的液相计量回路51，第一多通阀2和第二多通阀3可以为MOV阀，MOV阀可以根据控制器的控制切换气相计量回路组4中各气相计量回路41，或液相计量回路组5中各液相计量回路51。

以对伴生气的计量为例进行说明，原油同理。

由于2个气相计量回路41的计量范围互不相同，那么可以先将MOV 阀的出口与大量程的气相计量回路41，经过大量程的气相计量回路41的计量，发现伴生气的流量小于大量程的气相计量回路41的计量范围，那么控制器在接收到计量结果后，判断发现其与大量程的气相计量回路41的计量范围不符，小于最低值，于是控制MOV阀进行切换，将与小量程的气相计量回路41连接的出口导通，关闭与大量程的气相计量回路41连接的出口，切换成小量程的气相计量回路41对伴生气的流量进行计量。

应理解，还可以手动切换MOV阀。

本实施例提供的一种连续自动选井计量系统，通过测试分离器1将待计量流体分为原油和伴生气，并分别计量，能够同时对原油和伴生气的产量进行计量，并通过分别在气相计量回路组4和液相计量和回路组中设置两个以上计量范围互不相同的计量回路，能够使计量回路应对多种产量级别的计量，满足多种产量的计量需求，并且各个计量回路的计量范围不同，选择计量范围适当的计量回路进行计量，能够提高计量的精度，本申请提供的连续自动选井计量系统能够满足对于单井产量大且气油比高情况下的油、气产量的计量，同时也能满足单井产量小且气油比低情况下的油、气产量的计量，实用性更强。

如图2所示，为本发明一种连续自动选井计量系统的其他实施例提供的结构框架示意图，结合上述实施例的基础上，对本申请进行进一步说明。

可选地，在一些实施例中，每个气相计量回路41上均可以设置有气体流量计42。

应理解，气体流量计42用于对伴生气的流量进行计量，其可以设置在气相计量回路41中的任一处，每个气相计量回路41的计量范围也由气体流量计42的计量范围决定。

可选地，在一些实施例中，该连续自动选井计量系统还可以包括：第一控制器6，第一控制器6与第一多通阀2的控制端连接，还分别与每个气体流量计42连接，用于根据各气体流量计42的计量结果将第一多通阀2的出口与任一气相计量回路41导通。

需要说明的是，在连续自动选井计量系统中加入第一控制器6，可以自动实现对于第一多通阀2的控制，自动根据流量调整所使用的气相计量回路 41，这是为了提高连续自动选井计量系统的自动化程度，使其更加实用，可以理解，本申请去掉第一控制器6后，也可以实现其功能，并且第一控制器 6执行的只是控制第一多通阀2的功能，其可以通过现有的装置实现，也就是说，第一控制器6与第一多通阀2的连接关系和控制关系，属于现有技术，不存在改进。

例如，第一控制器6可以为可编程PLC控制器。

可选地，在一些实施例中，每个液相计量回路51上均可以设置有液体流量计52。

应理解，液体流量计52用于对原油的流量进行计量，其可以设置在液相计量回路51中的任一处，每个液相计量回路51的计量范围也由液体流量计52的计量范围决定。

可选地，在一些实施例中，该连续自动选井计量系统还可以包括：第二控制器7，第二控制器7与第二多通阀3的控制端连接，还分别与每个液体流量计52连接，用于根据各液体流量计52的计量结果将第二多通阀3的出口与任一液相计量回路51导通。

需要说明的是，在连续自动选井计量系统中加入第二控制器7，可以自动实现对于第二多通阀3的控制，自动根据流量调整所使用的液相计量回路 51，这是为了提高连续自动选井计量系统的自动化程度，使其更加实用，可以理解，本申请去掉第二控制器7后，也可以实现其功能，并且第二控制器 7执行的只是控制第二多通阀3的功能，其可以通过现有的装置实现，也就是说，第二控制器7与第二多通阀3的连接关系和控制关系，属于现有技术，不存在改进。

例如，第二控制器7可以为可编程PLC控制器。

可选地，在一些实施例中，在测试分离器1的气体出口与第一多通阀2 的进口之间还可以设置有第一调节阀8，用于调节测试分离器1内的气体压力。

例如，第一调节阀8可以为PV阀。

可选地，在一些实施例中，测试分离器1的液体出口与第二多通阀3的进口之间还可以设置有第二调节阀9，用于调节测试分离器1内的液体液位。

例如，第二调节阀9可以为LV阀。

可选地，在一些实施例中，该连续自动选井计量系统还可以包括：第三多通阀10和第三控制器11，第三多通阀10的进口与至少一个进口管线连接，各进口管线分别属于不同的油田单井，第三多通阀10的出口与测试分离器1 的进口连接，第三控制器11与第三多通阀10的控制端连接，用于控制第三多通阀10的进口与任一进口管线导通。

应理解，第三多通阀10也可以手动控制，加入第三控制器11只是为了增加计量单井的数量，提高其自动化程度，使其使用更方便。第三控制器11 执行的只是控制第三多通阀10的功能，其可以通过现有的装置实现，也就是说，第三控制器11与第三多通阀10的连接关系和控制关系，属于现有技术，不存在改进。

例如，第三控制器11可以为可编程PLC控制器。

例如，第三多通阀10的进口可以连接7口单井，可以根据第三控制器 11的控制选择所需要计量的单井。

可选地，在一些实施例中，各气相计量回路41的出气口可以与油田集输管线的出口连接。

可选地，在一些实施例中，各液相计量回路51的出液口可以与油田集输管线的出口连接。

可选地，在一些实施例中，连续自动选井计量系统还可以包括：气液混合泵，气液混合泵的进口分别与每个气相计量回路和每个所述液相计量回路的出口连接，用于将计量后的气体和液体进行混合。

下面结合上述各实施例的方案，以一个具体的例子进行进一步说明。

以海外某油田的计量站为例，该计量站所计量单井产量范围为100-9500 BLPD，气油比范围为540-1000SCF/STB，整个计量装置可以分为多通阀选井系统、测试分离器系统和PLC控制系统。

PLC控制系统包括用于选井的PLC操作盘，设置PLC操作盘选择所需计量的单井，通过信号线将信号传至多通阀旁边的控制柜，控制多通阀的转动，使多通阀的入口管线与待测井的管线连接，从而实现了智能选井。

测试分离器1可以为卧式分离器，内径2600mm，长8000mm，分离器上有1个待测井来液进口汇管，1个气相出口汇管，1个液相出口汇管，安全阀，3个排污口，还有压力变送器，液位变送器等仪表器件。

所选井产出液通过多通阀出口管线从测试分离器1顶部进口进入，分离成气液两相后再分别计量。液相和气相均有两个量程回路，大小量程覆盖所有接入井的产能预测值，且大量程和小量程有交叉部分。

液相大量程回路可测液体产量范围为707-11210Nm3/h，液相小量程回路可测液体产量范围为64-1300Nm3/h；气相大量程回路可测气体产量范围为6.6-62.9m3/h，气相小量程回路可测气体产量范围为0.66-13.2m3/h。

首先根据接入井的预测产能选择一条量程回路，其中，预测产能可以为产液量和气油比，假设选择了液相小量程回路，再根据流量计实测的数据控制该回路MOV阀的开关，若流量值正好处于0.66-13.2m3/h，则仪表读数即为本井液相流量，若超过本回路量程范围，则MOV阀关断，另一回路MOV 阀打开，自动切换到另一量程回路。可自动切换也可手动切换，即除了上述自动切换，也可在中控室手动切换选择合适的量程回路。

气相两量程回路上设置有2个PV阀，2个PV阀同时只使用一个，用以控制测试分离器1内压力稳定在正常值，液相两量程回路上设置有2个 LV阀，2个LV阀同时只使用一个，用以控制测试分离器1内液位稳定在正常值。

不同油井轮换计量前，测试分离器1内先进行自动排液，即待分离器液位从正常值降到低值时再通过PLC系统切换单井，上一口单井在测试分离器内的量降低到较低值时，再切换下一口单井来液进入测试分离器，轮换计量的周期为2小时，这段时间足以充分的排空测试分离器内的上一口单井残留伴生气，以降低各单井介质之间的返混。

上述气相和液相流体测量完成后重新汇入主汇管。

如图3所示，为本发明一种连续自动选井计量方法的实施例提供的流程示意图，该方法可以基于上述各实施例中任一项提供的连续自动选井计量系统实现其过程，该方法包括：

S1，获取待计量流体；

需要说明的是，当应用于油田时，待计量流体可以为原油。

S2，将待计量流体分离成气体和液体；

需要说明的是，当应用于油田时，就是将井流物分离成原油和伴生气。

S3，获取气体的流量和至少两个计量范围互不相同的气相计量回路的计量范围；

S4，根据气体的流量和各气相计量回路的计量范围选择气相计量回路连通，对气体的流量进行计量；

S5，获取液体的流量和至少两个计量范围互不相同的液相计量回路的计量范围；

S6，根据液体的流量和各液相计量回路的计量范围选择液相计量回路连通，对液体的流量进行计量。

需要说明的是，与上述各实施例中的装置的功能相同的步骤，其说明可以参照上述各实施例中的说明，在此不再赘述。

下面以一个具体的例子进行说明，以气相计量回路为例，液相计量回路同理。

例如，假设共有3个气相计量回路对伴生气进行计量，其计量范围分别是0至100，100至200，200至300，首先选择默认的第一气相计量回路，通过对伴生气进行计量，发现伴生气的流量大于100，此时，通过预存有判断程序的控制器进行判断和处理，发现目前的伴生气流量大于第一气相计量回路的计量范围，此时控制伴生气进入第二气相计量回路，通过对伴生气进行计量，发现伴生气的流量大于200，此时，通过预存有判断程序的控制器进行判断和处理，发现目前的伴生气流量同样大于第二气相计量回路的计量范围，此时控制伴生气进入第三气相计量回路，最终测得伴生气的流量。

可选地，在一些实施例中，根据气体的流量和各气相计量回路的计量范围选择气相计量回路连通，对气体的流量进行计量，具体可以包括：

将气体的流量分别与各气相计量回路的计量范围进行比较；

选择计量范围与流量相匹配的气相计量回路连通，对气体的流量进行计量。

可选地，在一些实施例中，根据液体的流量和各液相计量回路的计量范围选择液相计量回路连通，对液体的流量进行计量，具体可以包括：

将液体的流量分别与各液相计量回路的计量范围进行比较；

选择计量范围与流量相匹配的液相计量回路连通，对液体的流量进行计量。

读者应理解，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本发明实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM， Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccessMemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种连续自动选井计量系统，其特征在于，包括：测试分离器、第一多通阀、第二多通阀、气相计量回路组和液相计量回路组，所述测试分离器的进口用于获取待计量流体，所述测试分离器的气体出口与所述第一多通阀的进口连接，液体出口与所述第二多通阀的进口连接，所述测试分离器用于将所述待计量流体分离成气体和液体；

所述气相计量回路组包括：至少两个计量范围互不相同的气相计量回路，各所述气相计量回路的进气口分别与所述第一多通阀的出口连接，所述第一多通阀用于根据所述气体的流量和各所述气相计量回路的计量范围选择气相计量回路连通；

所述液相计量回路组包括：至少两个计量范围互不相同的液相计量回路，各所述液相计量回路的进液口分别与所述第二多通阀的出口连接，所述第二多通阀用于根据所述液体的流量和各所述液相计量回路的计量范围选择液相计量回路连通。

2.根据权利要求1所述的连续自动选井计量系统，其特征在于，每个所述气相计量回路上均设置有气体流量计。

3.根据权利要求2所述的连续自动选井计量系统，其特征在于，还包括：第一控制器，所述第一控制器与所述第一多通阀的控制端连接，还分别与每个所述气体流量计连接，用于根据各所述气体流量计的计量结果将所述第一多通阀的出口与任一所述气相计量回路导通。

4.根据权利要求1所述的连续自动选井计量系统，其特征在于，每个所述液相计量回路上均设置有液体流量计。

5.根据权利要求4所述的连续自动选井计量系统，其特征在于，还包括：第二控制器，所述第二控制器与所述第二多通阀的控制端连接，还分别与每个所述液体流量计连接，用于根据各所述液体流量计的计量结果将所述第二多通阀的出口与任一所述液相计量回路导通。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的连续自动选井计量系统，其特征在于，在所述测试分离器的气体出口与所述第一多通阀的进口之间还设置有第一调节阀，用于调节所述测试分离器内的气体压力。

7.根据权利要求1至5中任一项所述的连续自动选井计量系统，其特征在于，所述测试分离器的液体出口与所述第二多通阀的进口之间还设置有第二调节阀，用于调节所述测试分离器内的液体液位。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的连续自动选井计量系统，其特征在于，还包括：第三多通阀和第三控制器，所述第三多通阀的进口与至少一个进口管线连接，各所述进口管线分别属于不同的油田单井，所述第三多通阀的出口与所述测试分离器的进口连接，所述第三控制器与所述第三多通阀的控制端连接，用于控制所述第三多通阀的进口与任一所述进口管线导通。

9.一种连续自动选井计量方法，其特征在于，包括：

获取待计量流体；

将所述待计量流体分离成气体和液体；

获取所述气体的流量和至少两个计量范围互不相同的气相计量回路的计量范围；

根据所述气体的流量和各所述气相计量回路的计量范围选择气相计量回路连通，对所述气体的流量进行计量；

获取所述液体的流量和至少两个计量范围互不相同的液相计量回路的计量范围；

根据所述液体的流量和各所述液相计量回路的计量范围选择液相计量回路连通，对所述液体的流量进行计量。

10.根据权利要求9所述的连续自动选井计量方法，其特征在于，所述根据所述气体的流量和各所述气相计量回路的计量范围选择气相计量回路连通，对所述气体的流量进行计量，具体包括：

将所述气体的流量分别与各所述气相计量回路的计量范围进行比较；

选择所述计量范围与所述流量相匹配的气相计量回路连通，对所述气体的流量进行计量。