CN111157399A - 油井原油含水率自动测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油井原油含水率自动测量装置，该装置由测量罐、储罐、电动阀、自动控制器、自控仪表、加热器、管汇等组成，各电动器件及仪表均与自动控制器连接。油井原油进入测量罐，由差压变送器配合自动控制器实时测得罐内液量的质量值，待达到预先设定的数值，电动换向阀动作，将油井来液导向储罐并流去生产干线。对测量罐内的原油混合液进行加热后，油气水会完全分离，在测量罐排液的过程中，底部的电容传感器依次接触的介质为水、水油界面、油。由于介质完全不同，电容传感器的输出值有明显的不同。待水层排尽，油水界面流经电容传感器时，电容传感器数值输出会有明显的跳跃变化，在这个变化时间点上对应自动控制器采集的差压变送器数值，就会取得此时的罐内纯油的质量值，由于测量罐内总质量已知，此时控制器自动直接计算出混合液的含油率及含水率。这样采用对油井原油进行多次间断分割测量的方式，解决了油井原油含水测量难的问题，适于原油含水率的现场自动测定。

Description

油井原油含水率自动测量装置

技术领域

本发明涉及油井原油含水率自动测量装置及技术，属于油田原油生产计量技术领域。

背景技术

目前油井原油的含水率自动测量采用技术或方法，均为应用各种传感器对流经管道的原油进行直接测量或者测量综合密度进行换算，但由于原油有粘度，原油中的含水及含气都不易析出，这些直接测量或者测量综合密度进行换算含水率的方式在油井原油的含水率测量中误差大，油井现场应用的适用性差。

目前油田对于油井含水率的测量仍是人工小管道取样进行化验方式，劳动强度大，效率低，同时也存在取样上的误差。

发明内容

本发明针对油井原油含水率测定误差大，效率低的问题，提供一种油井原油含水率自动测量装置，采用对油井原油进行间断分割测量的方式，解决了油井原油含水测量难的问题，适于原油含水率的现场自动测定应用。

本发明的油井原油含水率自动测量装置，采用下述技术方案：

油井管道来的原油混合液通过电动换向阀，进入测量罐，由差压变送器配合自动控制器实时测得进罐液体的质量值。待进液量到预先设定的数值，自动控制器控制电动换向阀动作，将油井管道的来液导向储罐，同时自动开启电加热器，对测量罐内的原油混合液进行加热。

油井原油混合液进入储罐后，会产生气液的初步分离，气体会保留在储罐上部，液体通过排液管连续排出。通过逐渐积累的气体，储罐会整个形成全气体的空间，为接收测量罐的液体做准备。

待到测量罐内原油混合液加热至80℃，油气水自动完全分离，控制器控制切断加热器电源停止加热。同时，控制打开排液电动阀，由于两个罐体上部是连通的，测量罐内的液体在重力作用下自动排入储罐，储罐内的气体从连通管道进入测量罐。

在测量罐重力自行排液的过程中，测量罐底部安装的电容传感器依次接触的介质为水、水油界面、油。由于介质完全不同，电容传感器的输出值有明显的变化。待水层排尽，水油界面流经电容传感器时，电容传感器数值输出会有明显的跳跃变化，在这个变化时间点，自动控制器根据采集的差压变送器数值，即取得此时的罐内纯油的质量值，由此自动直接计算出混合液的含油率及含水率。

待测量罐内液体全部排空后，由控制箱控制开始第二次进液及测量过程，这样采用对油井原油进行多次间断分割测量的方式，多次的油井原油的含水测量数据形成，控制器计算并显示随时间的即时含水率值及一段时间内的含水率平均值。

该装置的测量方式形成的数据均为直接测量的一次数据，准确度好，完全替代了人工化验，并摒弃了人工小管道取样形成的误差。解决了油井原油含水测量难的问题，适于原油含水率的现场自动测定。

附图说明

图1是本发明油井原油含水率自动测量装置结构示意图。

其中：1-储罐、2-储罐进液管、3-油井接管、4-电动换向阀、5-测量罐进液管、6-连通管、7-测量罐、8-温度变送器、9-加热器、10-差压变送器、11-自动控制器、12-加热电源箱、13-电容传感器、14-电动阀、15-出液管道本发明创造的具体实施方式：

1、油井接管3接通油井管道来液，出液管道15接入干线。

2、控制箱11控制电动换向阀4导向测量罐7，油井管道来液通过管道5进入测量罐7，此时电动阀14处于关闭状态。

3、差压变送器10配合自动控制器11实时测得测量罐7内液量的质量值。一般测量罐为筒形罐或者矩形罐，罐内液体质量的计算公式为：

M＝ΔP*S/98

其中：M—罐内液体质量，kg

ΔP—差压变送器测量值，kPa

S—罐体的截面积，cm²

4、待测量罐7内的进液量达到预设的质量数值，控制箱11控制电动换向阀4 换向至储罐1，油井来的原油混合液通过管道2进入储罐1，并从排液管道15 连续排走。此时，自动控制器11通过采集差压变送器10的数值，确定测量罐7 内的液体最终总质量Ma。

5、控制箱11控制加热电源箱12接通电源，开启加热器9对测量罐内的液体加热。

6、油井管道的混合原油进入储罐1后，会产生气液初步分离。这样，气体留存在储罐1上部，液体会通过排液管15先排出，通过逐渐积累气体，储罐会形成是全气体的空间，这样为接收测量罐7的液体做好了准备。

7、测量罐7内的温度由温度变送器8测得，达到80℃(此时，测量罐内的水油气会彻底分离)并保持温度10分钟后，自动控制器11控制电动阀14打开。

8、由于两个罐体通过管道6连通，在重力的作用下，测量罐7内的液体通过阀 14及管道自动流入储罐1，储罐1内的气体通过连通管6进入测量罐7，直至测量罐11内的液体全部排空。

9、测量罐7内的液体排出过程中，电容传感器13依次接触的介质为水、水油界面、油。待水排尽，水油界面经过电容传感器13时，由于介质同前期的水差别大，电容传感器13的输出值有明显的变化，此时，罐内的液体为纯油。

10、自动控制器11根据电容传感器13输出值的变化点，对应找出差压变送器10测得的罐内液体的质量数值，即罐内纯油质量值。这样，测量罐7内液体的总质量Ma、排液到油水界面时的罐内的油质量Mo会测量出。由此，自动控制器 11计算得出该罐内的原油混合液的含油率及含水率：

含油率δoil＝Mo/Ma*100％

含水率δwater＝(Ma-Mo)/Ma*100％

完成一次含水率测量及运算。

11、重复上述2-10的步骤，进行油井原油含水率的多次测量。自动控制器会形成时间及含水率的对应关系曲线，并显示每一个单次含水率及一个时间段内的平均含水率。

以上所述仅是本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围。凡在本发明的技术实质和原则之内所做的任何修改、补充、等同替换等，均仍在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种油井原油含水率自动测量装置，装置由两个罐体、电动阀、管汇、测量仪表、加热器、自动控制器组成，所有测量仪表及电动器件均与自动控制器连接。

2.权利要求1中所述的油井原油含水率自动测量装置，其特征是两个罐体组成，第一罐体为测量罐，第二罐体为储罐，储罐的容积大于或者等于测量罐容积；两个罐体的安装方式是上下结构，测量罐在上，储罐在下，直接叠放或者分体放置。

3.权利要求2中所述的油井原油含水率自动测量装置，其特征是两个罐体的上部有连通管连通。

4.权利要求1中所述的油井原油含水率自动测量装置，其特征是自动控制器控制电动换向阀动作，实现两个罐体自动进液。

5.权利要求1中所述的油井原油含水率自动测量装置，其特征是自动控制器控制电动直通阀关闭或打开，实现第一罐体的储液或者自动排液。

6.权利要求2中所述的油井原油含水率自动测量装置，其特征是第一罐体上安装加热器及温度变送器，用于对罐内液体进行加热及测温。

7.权利要求2中所述的油井原油含水率自动测量装置，其特征是第一罐体上安装差压变送器，差压变送器配合自动控制器用于测量罐内液体的质量，差压变送器的下端传感器安装在罐体的底部排液口高度处，上端传感器安装在罐体的顶部。对于在垂直方向上截面积不变的筒形、矩形或方形罐体，其罐内液体质量的计算公式为：

M＝ΔP*S/98

其中：M—罐内液体质量，kg

ΔP—差压变送器测量值，kPa

S—罐体的截面积，cm²。

8.权利要求2中所述的油井原油含水率自动测量装置，其特征是第一罐体上安装电容传感器，电容传感器配合自动控制器用于测量介质的变化，电容传感器安装位置在罐体的底部排液口高度处。

9.权利要求1中所述的油井原油含水率自动测量装置，其特征是自动控制器根据差压变送器数值测量出罐体的总质量Ma；在测量罐排液过程中，自动控制器根据电容传感器对介质的水油变化点，及对应时间的差压变送器数值，得出测量罐内纯油量的质量值Mo；由此自动直接计算出混合液的含油率及含水率。

含油率δoil＝Mo/Ma*100％

含水率δwater＝(Ma-Mo)/Ma*100％

其中:Ma--测量罐内的液体的总质量，kg

Mo--测量罐内的纯油的质量,kg

上述为一次含水率测量及运算，多次测量及运算后，自动控制器会形成时间及含水率的对应关系曲线，并显示每一个单次测量含水率及一个时间段内的平均含水率。

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