CN111119849A - 基于多频科氏原理的井口计量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于多频科氏原理的井口计量装置，涉及油井产出物计量的技术领域，该基于多频科氏原理的井口计量装置包括气体计量组件和液体计量组件，气体计量组件包括气体输送管和设置于气体输送管的气体流量计；液体计量组件包括液体输送管、气液混相器和多频修正科氏流量计，气液混相器设置于液体输送管内；多频修正科氏流量计设置于液体输送管，且沿液体的流动方向，多频修正科氏流量计位于气液混相器的下游。该基于多频科氏原理的井口计量装置由于气液混相器的设置，使得含气液体中的气体和液体混合均匀，所以计量精度高、准确性也高。此外，使用该基于多频科氏原理的井口计量装置能够实现实时计量，从而便于随时获知油井产出物相关参数。
Description
技术领域
本发明涉及油井产出物计量技术领域，尤其是涉及一种基于多频科氏原理的井口计量装置。
背景技术
油井产出物是一种多相流动流体，包括水和石油这两种不同密度的液体，以及夹带在液体中的气体或固体颗粒，如混凝土、砂粒等。油井产出物的精确计量是科学合理考核各级单位生产任务完成情况、及时全面掌握区块产能动态的重要基础，是油田采油的一项重要工作。
传统的油井产出物计量过程中，采用分离式装置结合常规单相仪表对油气水多相流进行计量，不仅操作繁琐而且装置的维修费用高。近年来，不分离式计量装置因操作简便、全自动化性的特点在油田得到普遍应用，其中，科里奥利质量流量计即科氏流量计，由于其在流体密度和质量流量计量方面的高精确性，并且具有质量流量、密度、温度等多参数输出的特点，得以广泛应用。但是，科氏流量计对多相流的油井产出物的计量精确度还比较低，阻碍了油田的高效开发和油田油井管理水平的提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于多频科氏原理的井口计量装置，以缓解现有技术中存在的油井产出物计量装置的精确度低的技术问题。
本发明提供的基于多频科氏原理的井口计量装置，包括气体计量组件和液体计量组件，所述气体计量组件包括气体输送管和设置于所述气体输送管的气体流量计；
所述液体计量组件包括液体输送管、气液混相器和多频修正科氏流量计，所述气液混相器设置于所述液体输送管内；所述多频修正科氏流量计设置于所述液体输送管，且沿液体的流动方向，所述多频修正科氏流量计位于所述气液混相器的下游。
进一步地，所述基于多频科氏原理的井口计量装置还包括气液分离器，所述气液分离器具有进口、第一出口和第二出口，所述进口用于与油井的井口连接，所述第一出口与所述气体输送管的进口连接，所述第二出口与所述液体输送管的进口连接。
进一步地，所述气液分离器为旋流分离器。
进一步地，所述气液混相器为静态混相器。
进一步地，所述气液混相器为螺旋混相器。
进一步地，所述液体计量组件还包括设置于所述液体输送管的第一压力表。
进一步地，所述液体输送管包括液体流型发展段，沿液体的流动方向，所述气液混相器位于所述液体流型发展段的下游。
进一步地，所述气体流量计为超声波流量计；
所述气体计量组件还包括压力变送器，沿气体的流动方向，所述压力变送器设置于所述超声波流量计的上游。
进一步地，所述气体输送管的出口与所述液体输送管的出口连通，所述气体输送管内的气体与所述液体输送管内的液体汇合后流出所述基于多频科氏原理的井口计量装置。
进一步地，所述气体计量组件还包括设置于所述气体输送管的调节阀，沿气体的流动方向，所述调节阀位于所述气体流量计的下游。
本发明提供的基于多频科氏原理的井口计量装置，能够产生以下有益效果：
本发明提供的基于多频科氏原理的井口计量装置，包括用于计量油井产出物中气体的气体计量组件和用于计量油井产出物中油和水的液体计量组件，其中，气体计量组件包括用于输送气体的气体输送管和设置于气体输送管的气体流量计，气体流量计用于计量气体输送管内的气体的流量；液体计量组件包括用于输送含气液体的液体输送管、用于使含气液体中的气体与液体混合均匀的气液混相器和用于计量含气液体中油和水的多频修正科氏流量计。
本发明提供的基于多频科氏原理的井口计量装置中，气液混相器设置于液体输送管内，多频修正科氏流量计设置于液体输送管，且沿液体的流动方向，多频修正科氏流量计位于气液混相器的下游。
使用该基于多频科氏原理的井口计量装置对油井产出物中的气体以及液体中的油和水三者的含量实施计量时，将油井产出物中的绝大部分气体导入气体输送管，气体流量计对油井产出物中的绝大部分气体实施计量；将油井产出物中的液体导入液体输送管，当液体流过气液混相器时，气液混相器使液体中的气泡分散均匀，随后多频修正科氏流量计对气泡分散均匀的液体中的油和水二者实施计量。如此，该基于多频科氏原理的井口计量装置便完成了油井产出物中气、油和水三相的含量的计量。其中，由于气液混相器的设置，使得含气液体中的气体和液体混合均匀，所以，该基于多频科氏原理的井口计量装置的计量精度高、准确性也高。此外，使用该基于多频科氏原理的井口计量装置能够实现实时计量，从而便于随时获知油井产出物的相关参数。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的基于多频科氏原理的井口计量装置的示意图。
图标：
100-气体计量组件；110-气体流量计；120-压力变送器；130-调节阀；
200-液体计量组件；210-气液混相器；220-多频修正科氏流量计；230-液体流型发展段；240-第一压力表；
300-气液分离器。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”等并不表示要求部件绝对水平或竖直，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本实施例提供一种基于多频科氏原理的井口计量装置，图1为本实施例提供的基于多频科氏原理的井口计量装置的示意图，如图1所示，该基于多频科氏原理的井口计量装置包括气体计量组件100和液体计量组件200，气体计量组件100包括气体输送管和设置于气体输送管的气体流量计110；液体计量组件200包括液体输送管、气液混相器210和多频修正科氏流量计220，气液混相器210设置于液体输送管内；多频修正科氏流量计220设置于液体输送管，且沿液体的流动方向，多频修正科氏流量计220位于气液混相器210的下游。
本实施例提供的基于多频科氏原理的井口计量装置，包括用于计量油井产出物中气体的气体计量组件100和用于计量油井产出物中油和水的液体计量组件200，其中，气体计量组件100包括用于输送气体的气体输送管和设置于气体输送管的气体流量计110，气体流量计110用于计量气体输送管内的气体的流量；液体计量组件200包括用于输送含气液体的液体输送管、用于使含气液体中的气体与液体混合均匀的气液混相器210和用于计量含气液体中油和水的多频修正科氏流量计220。
本实施例提供的基于多频科氏原理的井口计量装置中，气液混相器210设置于液体输送管内，多频修正科氏流量计设置于液体输送管，且沿液体的流动方向，多频修正科氏流量计220位于气液混相器210的下游。
使用该基于多频科氏原理的井口计量装置对油井产出物中的气体以及液体中的油和水三者的含量实施计量时，将油井产出物中的绝大部分气体导入气体输送管，气体流量计110对油井产出物中的绝大部分气体实施计量；将油井产出物中的液体导入液体输送管，当液体流过气液混相器210时，气液混相器210使液体中的气泡分散均匀，随后多频修正科氏流量计220对气泡分散均匀的液体中的油和水二者实施计量。如此，该基于多频科氏原理的井口计量装置便完成了油井产出物中气、油和水三相的含量的计量。其中，由于气液混相器210的设置，使得含气液体中的气体和液体混合均匀，所以，该基于多频科氏原理的井口计量装置的计量精度高、准确性也高。此外，使用该基于多频科氏原理的井口计量装置能够实现实时计量，从而便于随时获知油井产出物的相关参数。
具体地，本实施例中，多频修正科氏流量计选用E+H(Endress+Hauser，恩德斯豪斯)公司研究和开发的具有多频修正技术的Promass Q流量计，该流量计利用测量管的多种振荡模式来补偿密度和质量流量测量的谐振效应引起的误差。上述E+H公司的流量计适用于气泡分散均匀分布的低含气流体测量，而本申请的气液混相器210恰好能够使含气液体达到该流量计的使用条件。
本实施例中，继续如图1所示，基于多频科氏原理的井口计量装置还包括气液分离器300，气液分离器300具有进口、第一出口和第二出口，其中，进口用于与油井的井口连接，第一出口与气体输送管的进口连接，第二出口与液体输送管的进口连接。气液分离器300将油井产出物的气相和液相进行初步分离，大部分分离后的气体从气液分离器300的第一出口导入气体输送管，小部分分离后的气体与液体从气液分离器300的第二出口导入液体输送管。
具体地，本实施例提供的基于多频科氏原理的井口计量装置在使用时，气体输送管和液体输送管均沿水平方向放置，且沿竖直方向，气体输送管和液体输送管呈上下排布。此种设置形式下，气液分离器300分离出的气体向上流动进入气体输送管，而含有少量气体的液体则流动进入液体输送管。
需要说明的是，在本申请的其他实施例中，基于多频科氏原理的井口计量装置也可以不包括气液分离器300，此时，基于多频科氏原理的井口计量装置适用于低含气量的油井产出物，即不需要将油井产出物进行气液分离处理，而是直接使其通过气液混相器210，然后使用多频修正科氏流量计220进行计量。
具体地，本申请中，“低含气量”可以指气体在油井产出物中实际所占的体积分数不超过30％的情况。当然，使用者可以根据计量精度和准确性的要求，自行规定“低含气量”所指的气体在油井产出物中实际所占的体积分数的上限，例如：使用者可以将气体实际所占的体积分数不超过20％的油井产出物规定为“低含气量”。
具体地，本实施例中，气液分离器300可以为旋流分离器。
具体地，本实施例中，气液混相器210为静态混相器。静态混相器的安装应用不需要动力来源，且静态混相器安装于液体输送管的内部，从而使得基于多频科氏原理的井口计量装置的占用空间小，降低了基于多频科氏原理的井口计量装置对安装空间的要求，方便性高。此外，气液分离器300的应用在于将油井产出物中的大部分气体分离掉，减小液体计量组件200在测量过程中气泡效应的影响，减小测量过程中谐振效应误差的影响，装置简单，测量精度高，易于操作。
需要说明的是，在本申请的其他实施例中，气液混相器210也可以为动态混相器。只要能够将含气液体中的大气泡打散成小气泡，并且使小气泡均匀分散于液体内，本申请对气液混相器210的类型不作具体限制。
进一步地，本实施例中，气液混相器210为螺旋混相器。螺旋混相器中叶片的扭转结构对含气液体产生搅拌作用，使含气液体混合均匀成液相为连续相且气泡分散分布的泡状流体。此外，螺旋混相器还具有叶片压损小、分散混合效果好和成本低等优点。
需要说明的是，在本申请的其他实施例中，气液混相器210不限于螺旋混相器，例如：气液混相器210也可以为在内周面上设置有搅拌棒的管材。只要气液混相器210能够起到搅拌含气液体、打散大气泡和使小气泡均匀分散于液体中的作用，本申请对气液混相器210的具体结构形式不作限制。
进一步地，液体计量组件200还包括设置于液体输送管的第一压力表240。
本实施例中，如图1所示，液体输送管包括液体流型发展段230，沿液体的流动方向，气液混相器210位于液体流型发展段230的下游。在液体流型发展段230，含气液体的流动形态逐渐趋于稳定，从而有利于气液混相器210更好地发挥搅拌作用，进而使含气液体更符合多频修正科氏流量计220的使用条件，最终获得高精度和高准确性的计量结果。
本实施例中，液体输送管包括第一直管段，沿液体的流动方向，第一直管段设置于液体流型发展段230的上游。
本实施例中，液体流型发展段230也为直管，但是，在本申请的其他实施例中，液体流型发展段230不限于直管，使用者可以根据所需的液体流动形态对液体流型发展段230的结构形式进行具体设置。
本实施例中，继续如图1所示，气体输送管可以包括气体流型发展段，沿气体的流动方向，气体流量计110位于气体流型发展段的下游。在气体流型发展段，气体的流动形态逐渐趋于稳定，从而有利于提高气体流量计的计量精确度。
本实施例中，气体输送管包括第二直管段，沿气体的流动方向，第二直管段设置于气体流型发展段的上游。
本实施例中，气体流型发展段也为直管，但是，在本申请的其他实施例中，气体流型发展段不限于直管，使用者可以根据所需的气体流动形态对气体流型发展段的结构形式进行具体设置。
具体地，本实施例中，气体流量计可以为超声波流量计；气体计量组件还包括压力变送器120，沿气体的流动方向，压力变送器120设置于超声波流量计的上游。超声波流量计用于计量气体输送管内气体的体积流量，压力变送器120则用于测量气体输送管内气体的压力。
需要说明的是，在本申请的其他实施例中，气体计量组件也可以包括第二压力表，第二压力表用于测量气体输送管内气体的压力。
具体地，本实施例中，如图1所示，气体输送管的出口与液体输送管的出口连通，气体输送管内的气体与液体输送管内的液体汇合后流出基于多频科氏原理的井口计量装置。实际使用过程中，基于多频科氏原理的井口计量装置在完成对油井产出物内气、油和水的计量后，使气体输送管内的气体与液体输送管内的液体再重新混合后流出，以在后续的输油管道内进行输送或进行其他处理。
具体地，本实施例中，继续如图1所示，气体计量组件还包括设置于气体输送管的调节阀130，沿气体的流动方向，调节阀130位于气体流量计110的下游。
进一步地，调节阀130可以为压力调节阀，用于调节气体输送管内的气体的压力，以使其与液体输送管内的含气液体实现稳定汇合和混合。
需要说明的是，在本申请的其他实施例中，调节阀130也可以为流量调节阀，用于调节气体输送管内的气体的流量。
具体地，在本申请的其他实施例中，流量调节阀可以为体积流量调节阀，也可以为质量流量调节阀。
本实施例中，气体输送管和液体输送管均设置有开关阀，用于打开或者关闭相应的管道。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种基于多频科氏原理的井口计量装置，其特征在于，包括气体计量组件(100)和液体计量组件(200)，所述气体计量组件(100)包括气体输送管和设置于所述气体输送管的气体流量计(110)；
所述液体计量组件(200)包括液体输送管、气液混相器(210)和多频修正科氏流量计(220)，所述气液混相器(210)设置于所述液体输送管内；所述多频修正科氏流量计(220)设置于所述液体输送管，且沿液体的流动方向，所述多频修正科氏流量计(220)位于所述气液混相器(210)的下游。
2.根据权利要求1所述的基于多频科氏原理的井口计量装置，其特征在于，所述基于多频科氏原理的井口计量装置还包括气液分离器(300)，所述气液分离器(300)具有进口、第一出口和第二出口，所述进口用于与油井的井口连接，所述第一出口与所述气体输送管的进口连接，所述第二出口与所述液体输送管的进口连接。
3.根据权利要求2所述的基于多频科氏原理的井口计量装置，其特征在于，所述气液分离器(300)为旋流分离器。
4.根据权利要求1-3任一项所述的基于多频科氏原理的井口计量装置，其特征在于，所述气液混相器(210)为静态混相器。
5.根据权利要求1-3任一项所述的基于多频科氏原理的井口计量装置，其特征在于，所述气液混相器(210)为螺旋混相器。
6.根据权利要求1-3任一项所述的基于多频科氏原理的井口计量装置，其特征在于，所述液体计量组件(200)还包括设置于所述液体输送管的第一压力表(240)。
7.根据权利要求1-3任一项所述的基于多频科氏原理的井口计量装置，其特征在于，所述液体输送管包括液体流型发展段(230)，沿液体的流动方向，所述气液混相器(210)位于所述液体流型发展段(230)的下游。
8.根据权利要求1-3任一项所述的基于多频科氏原理的井口计量装置，其特征在于，所述气体流量计为超声波流量计；
所述气体计量组件(100)还包括压力变送器(120)，沿气体的流动方向，所述压力变送器(120)设置于所述超声波流量计的上游。
9.根据权利要求1-3任一项所述的基于多频科氏原理的井口计量装置，其特征在于，所述气体输送管的出口与所述液体输送管的出口连通，所述气体输送管内的气体与所述液体输送管内的液体汇合后流出所述基于多频科氏原理的井口计量装置。
10.根据权利要求9所述的基于多频科氏原理的井口计量装置，其特征在于，所述气体计量组件(100)还包括设置于所述气体输送管的调节阀(130)，沿气体的流动方向，所述调节阀(130)位于所述气体流量计(110)的下游。
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