CN111650000A - 基于压力差的在线取样式含水仪结构 - Google Patents

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王云平
袁仕明
陈阳
向阳
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Abstract

本发明提供基于压力差的在线取样式含水仪结构，于现场管线预留段接入主管线，主管线中部设有挡板，主管线一侧延伸测量管取样口，测量管取样口经过滤器及管道连接于测量管道，测量管道与主管线并联设置，测量管道两端分别设有进口活塞阀和出口活塞阀，出口活塞阀经管道连接于主管线；含水仪结构还包括主控电路、电机、差压变送器和电动执行机构，主控电路分别与电机、差压变送器、电动执行机构通讯连接，电机控制挡板开合，差压变送器分别设于测量管道的进出口端，电动执行机构同时控制进口活塞阀和出口活塞阀的开闭。本发明的优点为：结构简易，便于维护，密封寿命长，测量精度高，可用于含气高的稠油环境。

Description

基于压力差的在线取样式含水仪结构
技术领域
本发明涉及原油含水率测量技术领域，具体涉及一种基于压力差的在线取样式含水仪结构。
背景技术
在油田生产过程中，含水率的测量对统计油井产量和掌握地质变化情况至关重要。在传统的生产过程中，通过人工到油井取样并带回化验室进行化验以确定油品的含水率。该方法耗时长，操作复杂且人工取样带来的误差无法消除，而且长时间在化验室工作对人体具有一定的危害。
目前，市场上有在线的含水测量仪，可以实时测量管道中原油的含水率，但由于管道中原油流速快以及杂质多、含气量高等因素的干扰，造成很大的测量误差。市场上也有在线-非实时的含水测量仪，也存在一些缺陷：设备体积大，测量精度低，型号单一无法适用于不同口径管线，对于含蜡量高的油井测量周期较长，以及设备口径小导致管线憋压。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简易、便于维护、密封寿命长、测量精度高、可用于含气高的稠油环境的基于压力差的在线取样式含水仪结构。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现：
基于压力差的在线取样式含水仪结构，于现场管线预留段接入主管线，主管线中部设有挡板，主管线一侧延伸测量管取样口，测量管取样口经过滤器及管道连接于测量管道，测量管道与主管线并联设置，测量管道两端分别设有进口活塞阀和出口活塞阀，出口活塞阀经管道连接于主管线；含水仪结构还包括主控电路、电机、差压变送器和电动执行机构，主控电路分别与电机、差压变送器、电动执行机构通讯连接，电机控制挡板开合，差压变送器分别设于测量管道的进出口端，电动执行机构同时控制进口活塞阀和出口活塞阀的开闭。
进一步地，所述进口活塞阀和出口活塞阀的阀芯顶端连接于同一推杆，电动执行机构通过旋转轴及凸轮的转动带动滑块位移，从而带动推杆移动，所述推杆与阀芯顶端之间设有弹簧。
进一步地，阀芯外侧设有滑动轴承，阀芯与滑动轴承之间通过Y型密封圈密封。
进一步地，所述进口活塞阀和出口活塞阀的阀座采用加碳纤维聚四氟乙烯材料，阀座与阀芯形成软密封面。
进一步地，所述测量管取样口插入主管线中心，测量管取样口端部为斜口。
进一步地，所述电机通过联轴器与挡板的旋转轴连接。
进一步地，所述挡板的转动轴偏离挡板截面中心。
进一步地，所述挡板的转动轴设有轴承和轴支撑套。
进一步地，所述轴承和轴支撑套之间依次设有石墨填料环、密封圈压盖、Y型氟胶圈的密封装置。
进一步地，所述挡板的密封面与对应腔体的密封面为角度一致的斜面。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
本发明基于压力差的在线取样式含水仪结构，结构简易，便于维护，密封寿命长，测量精度高，可用于含气高的稠油环境。现场安装方便，只需为主管线预留固定长度即可；测量管道与主管线实时并联，主管线内部设置的挡板结构确保液体流经测量管道，设备进出口无需再使用阀门配合使主管线液体分流；测量管取样口的斜口插入主管线中心，确保流经测量管道与主管线的液体一致；测量管道的活塞阀在电动执行机构的控制下同时开闭进出口活塞阀，确保截取的液体具有代表性；测量管道进口前段设有过滤器，避免液体中的杂质造成活塞阀关闭不严的现象；测量管道的进出口装有差压反馈元件，信号传输给主控电路，实时控制主管线挡板的开合角度，确保主管线不会出现憋压的情况；本设备自带加热控制功能，保证测量管道内液体分层效果，提高测量精度；结构紧凑，活塞阀处使用滑动密封结构的工作寿命高于普通球阀填料密封的使用寿命。
附图说明
图1是本发明基于压力差的在线取样式含水仪结构的结构示意图。
图2是本发明的电动执行机构与测量管道进出口活塞阀的结构连接示意图。
图3是本发明的电动执行机构中凸轮、滑块及推杆的连接结构示意图（一）。
图4是本发明的电动执行机构中凸轮、滑块及推杆的连接结构示意图（二）。
图5是本发明的测量管取样口与主管线的结构连接示意图。
图6是本发明的电机与挡板的结构连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的实施例作进一步详细的描述。
如图1所示，基于压力差的在线取样式含水仪结构，于现场管线预留段接入主管线1，主管线1中部设有挡板2，主管线1一侧延伸测量管取样口3，测量管取样口3经过滤器4及管道连接于测量管道5，测量管道5与主管线1并联设置，测量管道5两端分别设有进口活塞阀6和出口活塞阀7，出口活塞阀7经管道连接于主管线1。测量管取样口3设于挡板2之下，从出口活塞阀7延伸到主管线1的管道设于挡板2之上。含水仪结构还包括主控电路8、电机9、差压变送器10和电动执行机构11，主控电路8分别与电机9、差压变送器10、电动执行机构11通讯连接，电机9控制挡板2开合，差压变送器10分别设于测量管道5的进出口端，差压变送器10检测测量管道5进出口端的差压变化并将信号传输给主控电路8，电动执行机构11同时控制进口活塞阀6和出口活塞阀7的开闭。
如图2所示，所述进口活塞阀6和出口活塞阀7的阀芯顶端连接于同一推杆12，推杆12来回移动实现活塞阀的阀芯与阀座的开闭。所述推杆12与阀芯顶端之间设有弹簧13，保证推杆12在带动阀芯关闭阀门时不会因位移距离不一致造成阀座的损坏，起到弹性保护作用。电动执行机构11通过旋转轴14及凸轮15的转动带动滑块16位移，从而带动推杆12移动。具体地，电动执行机构11中的旋转轴14与凸轮15通过键槽等方式连接，凸轮15随旋转轴14一起旋转，凸轮15嵌设于滑块16内，滑块16与推杆12焊接固定。如图3所示，凸轮15包括圆角一15-1和圆角二15-2，凸轮15的圆角一15-1外圆弧与滑块16外侧边相切，此时滑块16处于最外侧的位置，即推杆12带动活塞阀阀芯处于打开的状态；如图4所示，当凸轮15在电动执行机构11中旋转轴14的带动下顺时针旋转90度时，凸轮15的圆角二15-2外圆弧与滑块16内侧边相切，此时滑块16从最外侧位置移动到最内侧位置，从而推杆12带动活塞阀阀芯从打开到关闭的状态。阀芯外侧设有滑动轴承17，可保证阀芯在位移过程中保持同心不对密封件造成损坏，阀芯与滑动轴承17之间通过Y型密封圈18密封。所述进口活塞阀6和出口活塞阀7的阀座采用加碳纤维聚四氟乙烯材料，高温工况下仍可适用，阀座与阀芯形成软密封面，降低了同心度要求，密封更加可靠。
如图5所示，所述测量管取样口3插入主管线1中心，测量管取样口3端部为斜口，正对来液方向，可保证取样的液体与主管线1的液体含水率一致。挡板2的转动轴2-1位于挡板2截面偏心处，确保挡板2处于自由状态时不会因两侧流量冲击平衡造成管线憋压。挡板2的密封面与主管线1腔体的密封面为角度一致的斜面，确保挡板2处于关闭位置时能达到一定密封效果。
如图6所示，所述电机9通过联轴器与挡板2的旋转轴连接。电机9外设置防爆外壳19，电机9通过电机固定板20固定于本装置上，电机固定板20通过支撑底座21与挡板2连接，联轴器外设有联轴器套筒22。支撑底座21与防爆外壳19形成的防爆腔体，可有效保护步进电机，增强密封结构件的使用寿命。所述挡板2的转动轴2-1设有轴承23和轴支撑套24，确保挡板2旋转动作时转动轴2-1不发生偏移和跳动。所述轴承23和轴支撑套24之间依次设有石墨填料环25、密封圈压盖26、Y型氟胶圈27的密封装置，Y型氟胶圈27作为第一级密封，石墨填料环25作为第二级密封，从而起到双重密封作用并保证转动轴2-1的密封寿命，Y型密封圈27与石墨填料环25之间设置的密封圈压盖26可消除石墨填料安装时力矩对氟胶圈的影响。
本发明的工作原理如下：主管线1接入现场管线预留段，正常运行时液体由主管线进口1-1流向主管线出口1-2，此时挡板2处于完全打开状态，液体不流经测量管道5。当到达设置测量启动开始的时间状态时，主控电路8控制电机9使主管线1内挡板2开始往关闭方向旋转，此时流经主管线1的液体由于通径变小，液体分出部分通过测量管取样口3进入过滤器4，然后通过进口活塞阀6进入测量管道5，再从测量管道5出口活塞阀7流出，最终流向主管线1出口。因为液体流经测量管道5，此时测量管道5进出口的差压变送器10检测到差压变化，当差压变送器10达到设定值后，主控部分8控制电机9使挡板2保持当前角度不再转动，同时控制电动执行机构11使测量管道5进出口活塞阀关闭，关闭到位后完成取样并开始测量含水值。此时，电机9控制挡板2打开到最大角度使液体直接流经主管线1。待到测量完成后，主控电路8控制电动执行机构11使测量管道5进出口活塞阀打开，排出测量管道5内部取样的液体，等待下次测量启动进入下一个流程自动循环测量。
以上所述仅是本发明优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明保护范围内。

Claims (10)

1.基于压力差的在线取样式含水仪结构，其特征在于：于现场管线预留段接入主管线，主管线中部设有挡板，主管线一侧延伸测量管取样口，测量管取样口经过滤器及管道连接于测量管道，测量管道与主管线并联设置，测量管道两端分别设有进口活塞阀和出口活塞阀，出口活塞阀经管道连接于主管线；含水仪结构还包括主控电路、电机、差压变送器和电动执行机构，主控电路分别与电机、差压变送器、电动执行机构通讯连接，电机控制挡板开合，差压变送器分别设于测量管道的进出口端，电动执行机构同时控制进口活塞阀和出口活塞阀的开闭。
2.根据权利要求1所述的基于压力差的在线取样式含水仪结构，其特征在于：所述进口活塞阀和出口活塞阀的阀芯顶端连接于同一推杆，电动执行机构通过旋转轴及凸轮的转动带动滑块位移，从而带动推杆移动，所述推杆与阀芯顶端之间设有弹簧。
3.根据权利要求2所述的基于压力差的在线取样式含水仪结构，其特征在于：阀芯外侧设有滑动轴承，阀芯与滑动轴承之间通过Y型密封圈密封。
4.根据权利要求3所述的基于压力差的在线取样式含水仪结构，其特征在于：所述进口活塞阀和出口活塞阀的阀座采用加碳纤维聚四氟乙烯材料，阀座与阀芯形成软密封面。
5.根据权利要求1所述的基于压力差的在线取样式含水仪结构，其特征在于：所述测量管取样口插入主管线中心，测量管取样口端部为斜口。
6.根据权利要求1所述的基于压力差的在线取样式含水仪结构，其特征在于：所述电机通过联轴器与挡板的旋转轴连接。
7.根据权利要求6所述的基于压力差的在线取样式含水仪结构，其特征在于：所述挡板的转动轴偏离挡板截面中心。
8.根据权利要求7所述的基于压力差的在线取样式含水仪结构，其特征在于：所述挡板的转动轴设有轴承和轴支撑套。
9.根据权利要求8所述的基于压力差的在线取样式含水仪结构，其特征在于：所述轴承和轴支撑套之间依次设有石墨填料环、密封圈压盖、Y型氟胶圈的密封装置。
10.根据权利要求1或9所述的基于压力差的在线取样式含水仪结构，其特征在于：所述挡板的密封面与对应腔体的密封面为角度一致的斜面。
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