CN108592978B - 一种油气水多相流在线计量标定校准装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油气水多相流在线计量标定校准装置，包括单相油标定校准系统、单相水流量标定校准系统、单相气流量标定校准系统、加热缓冲罐、螺杆泵、静态混合器、标准表、待测表、压力传感器、第一温度传感器、第一调节阀、第一球阀、分离器、第一定量柱塞泵、第二定量柱塞泵，该装置实现了模块化管理，全自动化操作，用于模拟油气井口油气水三相流的流型流态、流量及三者的配比量；能够实现单相油流量，单相水流量，单相气流量，气液两相流流量，油水两相流流量，油气水三相流流量，油水两相流分相含率，油气水三相流分相含率的标定、校准等功能，模拟真实油井的工况条件，为多相流计量仪表的研发提供实验支撑。

Description

一种油气水多相流在线计量标定校准装置

技术领域

本发明属于多相流计量领域，尤其涉及一种油气水多相流在线计量标定校准装置。

背景技术

油井产出液流量是石油天然气生产中最重要参数，准确掌握产出液中各组分含率，对掌握油藏动态与油井产量，油田开发方案控制，油井的工况状态诊断，油田开发寿命预测等具有重要意义。

油井产出液属于多相流，包括油水两相流和油气水三相流，部分单井产出液中还含砂、蜡等固体，多相流体在线计量一直是工业难题，经过多年的研究，商业化应用了一些国内外的多相流计量产品，但其计量准确度和适用范围还有很大的缺陷，目前国内外油田对单井多相流计量提高了重视度，科研领域也对油气水多相流计量提出了新的要求，但国内还没有一个能模拟井口油气水三相流的流型流态的在线计量实验装置，实现单相油流量，单相水流量，单相气流量，气液两相流流量，油水两相流流量，油气水三相流流量，油水两相流分相含率，油气水三相流分相含率的标定、校准等功能。鉴于以上缺陷，实有必要设计一种油气水多相流在线计量标定校准装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种油气水多相流在线计量标定校准装置，该装置采用模块化设计，能够实现单相油流量，单相水流量，单相气流量，气液两相流流量，油水两相流流量，油气水三相流流量，油水两相流分相含率，油气水三相流分相含率的标定、校准。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种油气水多相流在线计量标定校准装置，包括单相油标定校准系统、单相水流量标定校准系统、单相气流量标定校准系统、加热缓冲罐、螺杆泵、静态混合器、标准表、待测表、压力传感器、第一温度传感器、第一调节阀、第一球阀、分离器、第一定量柱塞泵、第二定量柱塞泵，所述的单相油标定校准系统通过管路分别与第一定量柱塞泵和加热缓冲罐相连接，所述的单相水流量标定校准系统通过管路分别与第二定量柱塞泵和加热缓冲罐相连接，所述的单相气流量标定校准系统与螺杆泵通过管路相连，所述的第一定量柱塞泵和第二定量柱塞泵分别通过管路和分离器相连，所述的螺杆泵与加热缓冲罐相连接，所述的静态混合器通过管路与螺杆泵相连接，所述的标准表通过管路与静态混合器相连接，所述的待测表通过管路与标准表相连接，所述的压力传感器与待测表通过管路相连接，所述的第一温度传感器与压力传感器通过管路相连接，所述的第一调节阀通过管路分别与第一温度传感器和加热缓冲罐相连接，所述的第一球阀通过管路分别与待测表和压力传感器相连接，所述的分离器与第一球阀通过管路相连接，该油气水多相流在线计量标定校准装置通过组态监控系统实现自动化操作、智能化管控。

本发明进一步的改进如下：

进一步的，所述的单相油标定校准系统还包括储油罐、第三定量柱塞泵102、第一稳压罐、第二温度传感器、标准油表、第二球阀、待测油表，所述的储油罐、第三定量柱塞泵、第一稳压罐、第二温度传感器、标准油表、第二球阀、待测油表依次通过管路相连，所述的储油罐与第一定量柱塞泵通过管路相连接，所述的储油罐通过管路与待测油表相连接。

进一步的，所述的单相油标定校准系统还设有第三球阀，所述的第三球阀位于标准油表和第二球阀之间，所述的第三球阀分别与标准油表和第二球阀通过管路相连。

进一步的，所述的第三球阀与加热缓冲罐通过管路相连。

进一步的，所述的单相水流量标定校准系统还包括储水罐、第四定量柱塞泵、第二稳压罐、第三温度传感器、标准水表、第四球阀、待测水表，所述的储水罐、第四定量柱塞泵、第二稳压罐、第三温度传感器、标准水表、第四球阀、待测水表依次通过管路连接。

进一步的，所述的单相水流量标定校准系统设有第五球阀，所述的第五球阀位于标准水表和第四球阀之间，所述的第五球阀分别与标准水表和第四球阀206通过管路相连。

进一步的，所述的第五球阀与加热缓冲罐通过管路相连。

进一步的，所述的单相气流量标定校准系统还包括空压机、第三稳压罐、第二调节阀、标准气表、第六球阀、待测气表，所述的空压机、第三稳压罐、第二调节阀、标准气表、第六球阀、待测气表依次通过管路相连接。

进一步的，所述的单相气流量标定校准系统设有第七球阀，所述的第七球阀位于标准气表和第六球阀之间，所述的第七球阀分别与标准气表和第六球阀305通过管路相连。

进一步的，所述的第七球阀与静态混合器通过管路相连。

与现有技术相比，该油气水多相流在线计量标定校准装置实现了模块化管理，全自动化操作，用于模拟油气井口油气水三相流的流型流态、流量及三者的配比量；能够实现单相油流量，单相水流量，单相气流量，气液两相流流量，油水两相流流量，油气水三相流流量，油水两相流分相含率，油气水三相流分相含率的标定、校准等功能，模拟真实油井的工况条件，为多相流计量仪表的研发提供实验支撑，是开展生产测试技术研究以及油气田开发中油气水三相流计量研究的基础实验装置，也是进行地面测试计量仪器的标定校检装置。

附图说明

图1示出本发明示意图

图中：单相油标定校准系统1、单相水流量标定校准系统2、单相气流量标定校准系统3、加热缓冲罐401、螺杆泵402、静态混合器403、标准表404、待测表405、压力传感器406、第一温度传感器407、第一调节阀408、第一球阀409、分离器410、第一定量柱塞泵411、第二定量柱塞泵412、储油罐101、第三定量柱塞泵102、第一稳压罐103、第二温度传感器104、标准油表105、第二球阀106、待测油表107、储水罐201、第四定量柱塞泵202、第二稳压罐203、第三温度传感器204、标准水表205、第四球阀206、待测水表207、空压机301、第三稳压罐303、第二调节阀303、标准气表304、第六球阀305、待测气表306。

具体实施方式

如图1所示，一种油气水多相流在线计量标定校准装置，包括单相油标定校准系统1、单相水流量标定校准系统2、单相气流量标定校准系统3、加热缓冲罐401、螺杆泵402、静态混合器403、标准表404、待测表405、压力传感器406、第一温度传感器407、第一调节阀408、第一球阀409、分离器410、第一定量柱塞泵411、第二定量柱塞泵412，所述的单相油标定校准系统通过管路分别与第一定量柱塞泵411和加热缓冲罐401相连接，所述的单相水流量标定校准系统通过管路分别与第二定量柱塞泵412和加热缓冲罐401相连接，所述的单相气流量标定校准系统与螺杆泵402通过管路相连，所述的第一定量柱塞泵411和第二定量柱塞泵412分别通过管路和分离器410相连，所述的螺杆泵402与加热缓冲罐401相连接，所述的静态混合器403通过管路与螺杆泵402相连接，所述的标准表404通过管路与静态混合器403相连接，所述的待测表405通过管路与标准表404相连接，所述的压力传感器406与待测表405通过管路相连接，所述的第一温度传感器407与压力传感器406通过管路相连接，所述的第一调节阀408通过管路分别与第一温度传感器407和加热缓冲罐401相连接，所述的第一球阀409通过管路分别与待测表405和压力传感器406相连接，所述的分离器410与第一球阀409通过管路相连接，该油气水多相流在线计量标定校准装置通过组态监控系统实现自动化操作、智能化管控，所述的单相油标定校准系统还包括储油罐101、第三定量柱塞泵102、第一稳压罐103、第二温度传感器104、标准油表105、第二球阀106、待测油表107，所述的储油罐101、第三定量柱塞泵102、第一稳压罐103、第二温度传感器104、标准油表105、第二球阀106、待测油表107依次通过管路相连，所述的储油罐101与第一定量柱塞泵411通过管路相连接，所述的储油罐101通过管路与待测油表107相连接，所述的单相油标定校准系统还设有第三球阀108，所述的第三球阀108位于标准油表105和第二球阀106之间，所述的第三球阀108分别与标准油表105和第二球阀106通过管路相连，所述的第三球阀108与加热缓冲罐401通过管路相连，所述的储油罐101、第三定量柱塞泵102、第一稳压罐103、第二温度传感器104、标准油表105、第二球阀106、待测油表107依次通过管路相连，形成一个闭环油回路，所述的单相水流量标定校准系统还包括储水罐201、第四定量柱塞泵202、第二稳压罐203、第三温度传感器204、标准水表205、第四球阀206、待测水表207，所述的储水罐201、第四定量柱塞泵202、第二稳压罐203、第三温度传感器204、标准水表205、第四球阀206、待测水表207依次通过管路连接，所述的单相水流量标定校准系统设有第五球阀208，所述的第五球阀208位于标准水表205和第四球阀206之间，所述的第五球阀108分别与标准水表205和第四球阀206通过管路相连，所述的第五球阀208与加热缓冲罐401通过管路相连，所述的储水罐201、第四定量柱塞泵202、第二稳压罐203、第三温度传感器204、标准水表205、第四球阀206、待测水表207，形成一个闭环水回路，所述的单相气流量标定校准系统还包括空压机301、第三稳压罐303、第二调节阀303、标准气表304、第六球阀305、待测气表306，所述的空压机301、第三稳压罐303、第二调节阀303、标准气表304、第六球阀305、待测气表306依次通过管路相连接，所述的单相气流量标定校准系统设有第七球阀307，所述的第七球阀307位于标准气表304和第六球阀305之间，所述的第七球阀307分别与标准气表304和第六球阀305通过管路相连，所述的第七球阀307与静态混合器403通过管路相连，所述的空压机301、第三稳压罐303、第二调节阀303、标准气表304、第六球阀305、待测气表306形成单相气路。闭环油回路、闭环水回路、单相气路，可对油气水单相流体介质进行标定、校准，利用定量柱塞泵可进行相应体积流量计的标定、校准，利用单相介质标准表可进行相应质量流量计的标定、校准。所述的加热缓冲罐401、螺杆泵402、静态混合器403、标准表404、待测表405、压力传感器406、第一温度传感器407、第一调节阀408，形成一个闭环多相流计量回路。通过第一定量柱塞泵411和第二定量柱塞泵412将油水介质按照实验设计组分比例打入至加热缓冲罐401中，螺杆泵402提供动力循环，气相介质按照实验设计的流量在静态混合器403前端与油水介质混合，三相介质流过静态混合器403将其混合的更为均匀，油气水三相介质流回至加热缓冲罐401，气体放空排出，液体介质继续参与循环，本设计保证了流体介质输入量的精确，也保证了多相流体能够充分的混合，加热缓冲罐401可进行加热调节温度，第一调节阀408可调节压力，即模拟不同温度和压力下仪表的计量情况。该油气水多相流在线计量标定校准装置实现了模块化管理，全自动化操作，用于模拟油气井口油气水三相流的流型流态、流量及三者的配比量；能够实现单相油流量，单相水流量，单相气流量，气液两相流流量，油水两相流流量，油气水三相流流量，油水两相流分相含率，油气水三相流分相含率的标定、校准等功能，模拟真实油井的工况条件，为多相流计量仪表的研发提供实验支撑，是开展生产测试技术研究以及油气田开发中油气水三相流计量研究的基础实验装置，也是进行地面测试计量仪器的标定校检装置。

单相油标定校准过程如下：储油罐101、第三定量柱塞泵102、第一稳压罐103、第二温度传感器104、标准油表105、第二球阀106、待测油表107，形成一个闭环油回路，在使用该回路检测待测油表的时候，需要将第三球阀108关闭，油介质通过第三定量柱塞泵102调节流量，利用第一稳压罐103来调压，流体从储油罐101流出，流入第一稳压罐103，待第一稳压罐103达到设置的压力时，流体从第一稳压罐103流出，流经第二温度传感器104、标准油表105、待测油表107，最后回流储油罐101。如果待测油表为体积流量计可将其与定量柱塞泵的排量进行数据对比，如果待测油表为质量流量计，则将其与标准表进行数据对比，检验待测油表的计量精度。

单相水流量标定校准：储水罐201、第四定量柱塞泵202、第二稳压罐203、第三温度传感器204、标准水表205、第四球阀206、待测水表207，形成一个闭环水回路，在使用该回路检测待测水表的时候，需要将第五球阀208关闭，水介质通过第四定量柱塞泵202调节流量，利用第二稳压罐203来调压，流体从储水罐201流出，流入第二稳压罐203，待第二稳压罐203达到设置的压力时，流体从第二稳压罐203流出，流经第三温度传感器204、标准水表205、待测水表207，最后回流储水罐201。如果待测水表207为体积流量计可将其与第四定量柱塞泵202的排量进行数据对比，如果待测水表为质量流量计，则将其与标准表进行数据对比，检验待测水表的计量精度。

单相气流量标定、校准：空压机301、第三稳压罐303、第二调节阀303、标准气表304、第六球阀305、待测气表306构成了单相气路，在使用该回路检测待测气表的时候，需要将第七球阀307关闭，空压机301将空气加压输入第三稳压罐303，通过第二调节阀303调节气体流量，气体随后经过标准气表304、待测气表306，最后放空在空气中。将待测气表306的数据与标准气表304的数据进行对比，检验待测气表的计量精度。

气液两相流流量标定、校准：首先将第一球阀409处于关闭状态，关闭第四球阀206，向加热缓冲罐401提供水介质，加热缓冲罐401可进行加热，使流体达到所需温度，利用螺杆泵402提供动力，同时，向静态混合器403内泵入气体介质，利用静态混合器403进行混合，通过第一调节阀408来进行压力调节，标准表404和待测表405可根据不同的实验目的安装相应的多相流计量标准仪表和待测表。将标准表的数据与待测表进行对比，检验待测表的计量精度。多相流实验做完后，开启第一球阀409，将液体排入分离罐，对于管道内的残余液体，可利用空压机301向管道内通入空气，将管道残余液排入至分离器410，分离器401处于放空状态，气体介质排放到空气中，当液体到一定量后，启动第一定量柱塞泵411，将水排出至储水罐201。

油水两相流流量标定、校准，油水两相流相含率和含水率标定、校准：首先将第一球阀409处于关闭状态，之后关闭第二球阀106，向加热缓冲罐401提供油介质，关闭第四球阀206，向加热缓冲罐401提供水介质，将油气水两相按照一定比例进行配比，加热缓冲罐401可进行加热，使流体达到所需温度，两相流体利用螺杆泵402提供动力，开始在多相流回路进行循环，利用静态混合器403进行混合，通过第一调节阀408来进行压力调节，标准表404和待测表405可根据不同的实验目的安装相应的多相流计量标准仪表和待测表。将标准表的数据与待测表进行对比，检验待测表的计量精度。多相流实验做完后，开启第一球阀409，将液体排入至分离器401，对于管道内的残余液体，可利用空压机301向管道内通入空气，将管道残余液排入至分离器410，气体在分离器410中通过放空排入大气，油水两相介质在分离器410中利用加热沉降法进行分离，沉降一定时间后，可以保证上层为油相，下层为水相，启动第一定量柱塞泵411、第二定量柱塞泵412将油水分别排出至储水罐201和储油罐101。

油气水三相流流量标定、校准，油气水三相流含水率和含气率的标定、校准：首先将第一球阀409处于关闭状态，之后关闭第二球阀106，通过向加热缓冲罐401提供油介质，关闭第四球阀206，向加热缓冲罐401提供水介质，将油水两相按照一定比例进行配比，加热缓冲罐401可进行加热，使流体达到所需温度，利用螺杆泵402提供动力，向静态混合器403内泵入气体介质，利用静态混合器403进行混合，通过第一调节阀408来进行压力调节，标准表404和待测表405可根据不同的实验目的安装相应的多相流计量标准仪表和待测表。将标准表的数据与待测表进行对比，检验待测表的计量精度。多相流实验做完后，开开启第一球阀409，将液体排入至分离器401，对于管道内的残余液体，可利用空压机301向管道内通入空气，将管道残余液排入至分离器410，气体在分离器410中通过放空排入大气，油水两相介质在分离器410中利用加热沉降法进行分离，沉降一定时间后，可以保证上层为油相，下层为水相，启动第一定量柱塞泵411、第二定量柱塞泵412将油水分别排出至储水罐201和储油罐101。

本发明不局限于上述具体的实施方式，本领域的普通技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所做出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种油气水多相流在线计量标定校准装置，其特征在于包括单相油标定校准系统、单相水流量标定校准系统、单相气流量标定校准系统、加热缓冲罐、螺杆泵、静态混合器、标准表、待测表、压力传感器、第一温度传感器、第一调节阀、第一球阀、分离器、第一定量柱塞泵、第二定量柱塞泵，所述的单相油标定校准系统通过管路分别与第一定量柱塞泵和加热缓冲罐相连接，所述的单相水流量标定校准系统通过管路分别与第二定量柱塞泵和加热缓冲罐相连接，所述的单相气流量标定校准系统与螺杆泵通过管路相连，所述的第一定量柱塞泵和第二定量柱塞泵分别通过管路和分离器相连，所述的螺杆泵与加热缓冲罐相连接，所述的静态混合器通过管路与螺杆泵相连接，所述的标准表通过管路与静态混合器相连接，所述的待测表通过管路与标准表相连接，所述的压力传感器与待测表通过管路相连接，所述的第一温度传感器与压力传感器通过管路相连接，所述的第一调节阀通过管路分别与第一温度传感器和加热缓冲罐相连接，所述的第一球阀通过管路分别与待测表和压力传感器相连接，所述的分离器与第一球阀通过管路相连接。

2.如权利要求1所述的油气水多相流在线计量标定校准装置，其特征在于所述的单相油标定校准系统包括储油罐、第三定量柱塞泵、第一稳压罐、第二温度传感器、标准油表、第二球阀、待测油表，所述的储油罐、第三定量柱塞泵、第一稳压罐、第二温度传感器、标准油表、第二球阀、待测油表依次通过管路相连，所述的储油罐与第一定量柱塞泵通过管路相连接，所述的储油罐通过管路与待测油表相连接。

3.如权利要求2所述的油气水多相流在线计量标定校准装置，其特征在于所述的单相油标定校准系统还设有第三球阀，所述的第三球阀位于标准油表和第二球阀之间，所述的第三球阀分别与标准油表和第二球阀通过管路相连。

4.如权利要求3所述的油气水多相流在线计量标定校准装置，其特征在于所述的第三球阀与加热缓冲罐通过管路相连。

5.如权利要求1所述的油气水多相流在线计量标定校准装置，其特征在于所述的单相水流量标定校准系统还包括储水罐、第四定量柱塞泵、第二稳压罐、第三温度传感器、标准水表、第四球阀、待测水表，所述的储水罐、第四定量柱塞泵、第二稳压罐、第三温度传感器、标准水表、第四球阀、待测水表依次通过管路连接。

6.如权利要求5所述的油气水多相流在线计量标定校准装置，其特征在于所述的单相水流量标定校准系统设有第五球阀，所述的第五球阀位于标准水表和第四球阀之间，所述的第五球阀分别与标准水表和第四球阀通过管路相连。

7.如权利要求6所述的油气水多相流在线计量标定校准装置，其特征在于所述的第五球阀与加热缓冲罐通过管路相连。

8.如权利要求1所述的油气水多相流在线计量标定校准装置，其特征在于所述的单相气流量标定校准系统还包括空压机、第三稳压罐、第二调节阀、标准气表、第六球阀、待测气表，所述的空压机、第三稳压罐、第二调节阀、标准气表、第六球阀、待测气表依次通过管路相连接。

9.如权利要求8所述的油气水多相流在线计量标定校准装置，其特征在于所述的单相气流量标定校准系统设有第七球阀，所述的第七球阀位于标准气表和第六球阀之间，所述的第七球阀分别与标准气表和第六球阀通过管路相连。

10.如权利要求9所述的油气水多相流在线计量标定校准装置，其特征在于所述的第七球阀与静态混合器通过管路相连。

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