CN109632018A - 一种石油产出液计量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种石油产出液计量装置，包括蝶形螺旋管，蝶形螺旋管的入口处是原油入口，出口处连接旋流分离器；在靠近蝶形螺旋管末端出口的分叉口处通过管道连接有储存罐，在蝶形螺旋管和旋流分离器之间还连接有直管；所述旋流分离器的下端通过液体管道连接至原油出口，上端通过气体管道连接至原油出口，在所述液体管道上设有液体流量计，在所述气体管道上设有气体流量计；在所述旋流分离器内设有浮子阀，所述浮子阀下端连接液体阀、上端连接气体阀。本发明结构紧凑、体积小，对流量波动适应性强，采用超级气液分离器技术，使气液分离的彻底，可满足气液两相计量。
Description
技术领域
本发明涉及机械技术领域，具体涉及一种石油产出液计量装置。
背景技术
原油产出液是一种混合液，由于受介质含砂、含水、含气、泡沫油、高粘度、来液不规律等诸多因素的影响，致使油井井口计量装置存在许多问题，比较典型的一个问题是计量不准确误差大，另一个问题是结构复杂、成本高、污染环境。
现有油田油井计量主要依赖于气、液两相分离计量，该种计量方法是国内普遍采用并比较接受的一种计量方法，但受分离器分离不彻底、内壁易结垢、结蜡以及部分油井流速低、存在间歇出油问题以及污染环境等诸多因素影响，已经满足不了原油准确计量的要求。
现有计量产品包括以下几种：
1、老式的高架罐量油，单井产出液经分离后，进入到高架油罐，再计量原油。该方法的缺点是污染环境、人员劳动强度大，占地面积大、精度低，计量速度较慢，无法实施连续计量。自动化程度低。
2、老式的玻璃管液面计量，是通过高压玻璃管和立式分离器构成的一种连通管液面计，并安装在油气分离器侧壁上，观察玻璃管内水柱上升高度，读取刻度值，再记录液面上升所需时间，进而推算出该时间段产出液量。其优点是基础装备简单、耐用。缺点是污染严重、自动化水平低、人工计量劳动强度大；原油粘在内壁上，使工作人员难于记录；间歇性计量原油误差大，气液比高低影响油井正常计量。
3、柱塞式计量缸量油，工作原理是原油经过分离器分离后，液体经过换向阀推动活塞移动至计量缸的一端，当活塞接近位置传感器后，换向阀换向液体改变进油方向，使原油推动活塞移动至计量缸的另一端，周而复始实现连续计量的目的。该方法存在的问题是结构复杂、体积大、成本高、维修频繁。众所周知，换向器、活塞、缸体，由于经常与原油混合物特别是砂子接触，极易造成其磨损与破坏，直接导致计量的不准确和维修成本高。
4、翻斗量油，翻斗量油是利用称重传感器对每次翻斗重量进行计量。翻斗量油对被测液体要求低，允许在被测液体中含有泡沫及杂质，结构比较简单。但需要将翻斗装入大罐子里进行工作，因此体积大成本高，根据机械结构，计量翻斗重量由排油状态转为进油状态时，不是瞬时间完成，而是在一定时间内完成，在这段时间里，有一部分液体未经计量而漏失，产量越高这种误差越大，所以，必须对这种误差进行计算。另外，对于部分原油挂壁重复称重无法解决。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种石油产出液计量装置。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种石油产出液计量装置，包括蝶形螺旋管，蝶形螺旋管的入口处是原油入口，出口处连接旋流分离器；在靠近蝶形螺旋管末端出口的分叉口处通过管道连接有储存罐，在蝶形螺旋管和旋流分离器之间还连接有直管；
所述旋流分离器的下端通过液体管道连接至原油出口，上端通过气体管道连接至原油出口，在所述液体管道上设有液体流量计，在所述气体管道上设有气体流量计；在所述旋流分离器内设有浮子阀，所述浮子阀下端连接液体阀、上端连接气体阀。
进一步，在所述旋流分离器内设有旋流分离室，所述浮子阀位于旋流分离室中；所述蝶形螺旋管、直管均与旋流分离室相连通。
进一步，所述直管的数量为三个，所述直管与旋流分离室母线空间夹角成105°。
进一步，所述储存罐的下端通过泥沙管道连接至原油出口，所述泥沙管道上设有闸阀一。
进一步，所述液体阀安装在所述旋流分离室下端的液体出口处，所述液体出口连接液体管道。
进一步，所述气体阀安装在所述旋流分离室上端的气体出口处，所述气体出口连接气体管道。
进一步，还包括旁通系统，所述旁通系统包括旁通管道和回流阀，所述回流阀安装在旁通管道上；所述旁通管道的一端连接在蝶形螺旋管的靠近原油入口的位置处，另一端连接至原油出口。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比，有以下优点：
本发明结构紧凑、体积小，对流量波动适应性强，采用超级气液分离器技术，使气液分离的彻底，可满足气液两相计量。同时，本发明安装方便，可广泛应用于大小区块、边缘区域、低产区域的循环测量。
采用本发明提供的一种石油产出液计量装置，油井产出液分阶段分离，其中气、液、杂质等颗粒物不在同一区域分离，而是分段有序进行，各行其路充分利用空间，使分离效果更好。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明直管与蝶形螺旋管、旋流分离器的连接示意图；
图3是本发明直管与蝶形螺旋管、旋流分离器连接的俯视图；
图4是本发明杂质颗粒物在存储罐内沉降的示意图；
图5是本发明油井产出液进入蝶形螺旋管后蝶形螺旋管的内部截面图；
图6是本发明气体阀打开、液体阀关闭的状态示意图；
图7是本发明气体阀关闭、液体阀打开的状态示意图。
标注说明：1、蝶形螺旋管，2、原油入口；3、存储罐；4、旋流分离器；5、直管；6、浮子阀；7、液体阀；8、气体阀；9、闸阀一；10、液体管道；11、气体管道；12、原油出口；13、液体流量计；14、气体流量计；15、泥沙管道；16、旁通管道；17、回流阀。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细介绍。
请参见图1，本发明提供了一种石油产出液计量装置，包括蝶形螺旋管1，蝶形螺旋管1的入口处是原油入口2，出口处连接旋流分离器4；在靠近蝶形螺旋管1末端出口的分叉口处通过管道连接有储存罐3。
旋流分离器4的下端通过液体管道10连接至原油出口12，上端通过气体管道11连接至原油出口12，在液体管道10上设有液体流量计13，在气体管道11上设有气体流量计14。储存罐3的下端通过泥沙管道15连接至原油出口12，在泥沙管道15上设有闸阀一9。
本发明还包括旁通系统，旁通系统包括旁通管道16和回流阀17，回流阀17安装在旁通管道16上。旁通管道16的一端连接在蝶形螺旋管1的靠近原油入口2的位置处，另一端连接至原油出口12。当旋流分离器4或液体流量计13等出现问题时，可以打开旁通系统中的回流阀17，保持原油管路系统畅通。
请参见图2和图3，在蝶形螺旋管1和旋流分离器4之间还连接有直管5。
在旋流分离器4内设有旋流分离室41，蝶形螺旋管1、直管5均与旋流分离室41相连通。在旋流分离室41内设有浮子阀6，浮子阀6下端连接液体阀7、上端连接气体阀8。
作为优选方案，直管5的数量为三个，直管5与旋流分离室41母线空间夹角成105°。
请参见图6和图7，液体阀7安装在旋流分离室41下端的液体出口处，液体出口连接液体管道10。气体阀8安装在旋流分离室41上端的气体出口处，气体出口连接气体管道11。
油井产出液经原油入口2进入蝶形螺旋管1，实现初级游离状态的气、液、杂质颗粒物分离。气体首先被挤压出蝶形螺旋管1，并顺着直管5进入旋流分离器4中的旋流分离室41内，进行气含液的二次再分离。直管5与蝶形螺旋管1和旋流分离室41相连通，且直管5与旋流分离室41的母线空间夹角成105°。液体顺着蝶形螺旋管1末端，切向进入旋流分离室41内，液体再进行液包气的二次再分离。
在混合液中，杂质颗粒物由于密度相对液体较大，离心力必然较大。因此，在蝶形螺旋管1末端分叉口处，来不及转弯的杂质颗粒物，流动的方向，不能像部分液体那样顺着蝶形螺旋管1末端切向进入旋流分离室41内，只能是与部分液体经过蝶形螺旋管1，进入储存罐3中。在重力场作用下，密度大的杂质颗粒物在储存罐3内沉降，同时挤出与进入杂质颗粒物体积等同的液体体积，请参见图4。
当杂质颗粒物体积在储存罐3内，累计到一定程度时，设备保养员打开常闭式闸阀一9，将泥沙杂质颗粒物排空后关闭，系统恢复常规计量模式。
综上所述，本发明在原油入口2处采用蝶形螺旋管1，实现管道中游离状态的气、液、杂质颗粒物分离后(一次分离)，再分别以一定的角度进入各自的分离空间进行再分离(二次分离)，提高液体、气体的分离效率与纯度。进入储存罐3的杂质颗粒物及部分液体，在液体动能及重力场作用下，质量大的物体沉降留下，质量相对小的物质从储存罐3的入口处被排挤出去，返回旋流分离器4内实现分离。
本发明对油井产出液进行分离的原理为：
如图1所示，油井产出液通过原油入口2进入蝶形螺旋管1，蝶形螺旋管1的几何形状，是一个上大下小逐渐过渡过来的一个空间立体蝶形螺旋管。根据向心加速度原理(a＝V/R)，选择蝶形螺旋管的目的，就是为了得到一个在液体流速V不变的情况下，随着半径R逐渐变小，得到一个离心加速度在逐渐加大的理由。同时考虑到杂质颗粒物的密度，一般要大于液体的密度，液体的密度要大于气体的密度，于是在蝶形螺旋管1的内部产生一个如图5所示的一个横截面。
气体首先被挤压在蝶形螺旋管1的内环，并顺着三个直管5，依次进入旋流分离器4中的旋流分离室41内，进行再分离。液体继续顺着逐渐收缩的蝶形螺旋管1盘旋，承受着逐渐加大的离心加速度作用，使得液体内的部分液包气、杂质颗粒物加大分离，进入末端时，管道出现两个出口选择：一个出口是急转弯，以空间夹角105°切向进入旋流分离器4中的旋流分离室41内；一个出口是进入与旋流除砂器4相连接的存储罐3中，进行沉降。
杂质颗粒物由于密度相对液体密度较大，离心力必然较大。因此，在蝶形螺旋管1末端分叉口处，来不及转弯的杂质颗粒物流动的方向，一定是径直进入储存罐3内沉降。液体则在分叉口处，顺着蝶形螺旋管1末端，以空间夹角105°切向进入旋流分离器4中的旋流分离室41，实现液包气的二次再分离。
在一个实施例中，旋流分离室41半径仅为蝶形螺旋管1末端螺旋半径的五分之一，在流速不变的情况下，向心加速度加大了五倍，这样使得切向速度保持较大值，利于气液分离器。
在旋流分离室41内设有浮子阀6，浮子阀6下端连接液体阀7、上端连接气体阀8。当分离后的液体多了液位较高时，浮子阀6提升打开液体阀7，液体流出旋流分离器4进入液体流量计实施计量，如图7所示，同时关闭气体阀8，气体流量计停止计量。反之气体多了，浮子阀6下降打开气体阀8，气体流量计实施计量，同时关闭液体阀7，液体流量计停止计量，如图6所示。
以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本发明的专利范围，即凡依本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本发明的专利范围内。
Claims (7)
1.一种石油产出液计量装置，其特征在于，包括蝶形螺旋管，蝶形螺旋管的入口处是原油入口，出口处连接旋流分离器；在靠近蝶形螺旋管末端出口的分叉口处通过管道连接有储存罐，在蝶形螺旋管和旋流分离器之间还连接有直管；
所述旋流分离器的下端通过液体管道连接至原油出口，上端通过气体管道连接至原油出口，在所述液体管道上设有液体流量计，在所述气体管道上设有气体流量计；在所述旋流分离器内设有浮子阀，所述浮子阀下端连接液体阀、上端连接气体阀。
2.根据权利要求1所述的一种石油产出液计量装置，其特征在于，在所述旋流分离器内设有旋流分离室，所述浮子阀位于旋流分离室中；所述蝶形螺旋管、直管均与旋流分离室相连通。
3.根据权利要求2所述的一种石油产出液计量装置，其特征在于，所述直管的数量为三个，所述直管与旋流分离室母线空间夹角成105°。
4.根据权利要求1所述的一种石油产出液计量装置，其特征在于，所述储存罐的下端通过泥沙管道连接至原油出口，所述泥沙管道上设有闸阀一。
5.根据权利要求2所述的一种石油产出液计量装置，其特征在于，所述液体阀安装在所述旋流分离室下端的液体出口处，所述液体出口连接液体管道。
6.根据权利要求2所述的一种石油产出液计量装置，其特征在于，所述气体阀安装在所述旋流分离室上端的气体出口处，所述气体出口连接气体管道。
7.根据权利要求1所述的一种石油产出液计量装置，其特征在于，还包括旁通系统，所述旁通系统包括旁通管道和回流阀，所述回流阀安装在旁通管道上；所述旁通管道的一端连接在蝶形螺旋管的靠近原油入口的位置处，另一端连接至原油出口。
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