CN111980665A - 一种抽油机井口产液量计量装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种抽油机井口产液量计量装置及方法。属于抽油机计量装置技术领域。计量装置包括单片机、单流阀、时间测量模块、远程通讯模块、位移传感器。单流阀安装在抽油机井口，时间测量模块用于采集单流阀的开启时间，远程通讯模块用于将开启时间发送给单片机，位移传感器用于采集上冲程的工作时间，单片机用于计算产液量。计量方法具体为：时间测量模块采集安装在抽油机井口的单流阀的开启时间，安装在抽油机主管道上的位移传感器采集上冲程的工作时间，单片机利用单流阀的开启时间、上冲程的工作时间及抽油机井下泵的基础数据计算产液量。本发明实现了井口产液量的实时连续计量，并且可以记录每一冲程的抽油机井口产液量。
Description
技术领域
本发明涉及抽油机计量装置技术领域，具体涉及一种抽油机井口产液量计量装置及方法。
背景技术
抽油机井单井的井口计量技术是一个行业难题，由于产出液为油气水三相混合物，其中产出气的存在形式为游离气和溶解气，气体体积随压力变化明显，是体积计量方式的难解之处，而重量法计量无法实现连续，质量法计量装置成本较高无法实现单井配套。在抽油机井智能控制技术配套过程中，对于低产井井口计量成为必要的技术，但因其只关注井口产液量的相对变化而对绝对误差要求不高。
目前，国内油田随着地面流程的简化，地面集输多采用油井串联流程，单井产液量井口无计量设备，大部分油田推广应用功图法计量技术进行抽油机井的单井计量，该项技术目前针对产液量高于一定范围正常功图的计算结果计量准确性较高，对于低产液量和特殊工况示功图计算产量与真实产量误差较大，计量结果还受到传感器信号漂移、数据传输丢点等影响，不能保证低产、漏出及特殊工况井口计量精度的需要。
发明内容
本发明的目的在于通过集成一种单流阀开启时间记录技术，结合含气液体在不同压力条件下的体积修正，实现了井口产液量的实时连续计量，并且可以记录每一冲程的抽油机井产液量，并进行设定时间范围内的曲线绘制，可用于智能控制设备的配套和油井供液能力及举升系统工况的实时跟踪配套。
具体的技术方案为：
一种抽油机井口产液量计量装置，包括单片机、单流阀、时间测量模块、远程通讯模块、位移传感器，所述单流阀安装在抽油机井口管线上，所述时间测量模块用于采集单流阀的开启时间，所述远程通讯模块用于将开启时间发送给单片机，所述位移传感器安装在抽油机的悬绳器上，用于采集上冲程的工作时间，所述单片机利用单流阀的开启时间、上冲程的工作时间及抽油机井下泵的基础数据计算产液量。
进一步的，所述抽油机井口产液量计量装置还包括压力传感器，压力传感器数量为两个，安装在单流阀的两侧。
另一方面，本发明公开了抽油机井口产液量计量方法，所述方法具体为：
时间测量模块采集安装在抽油机井口的单流阀的开启时间，安装在抽油机主管道上的位移传感器采集上冲程的工作时间，单片机利用单流阀的开启时间、上冲程的工作时间及抽油机井下泵的基础数据计算产液量。
进一步的，所述方法中产液量的计算公式为：
其中：Q——日产液量(m3)
S——冲程(m)
N——冲次(次/分钟)
d——泵径(m)
η——泵排液系数(％)
进一步的，所述方法中计算产液量后进行含气混合液体体积修正，含气混合液体体积修正具体为：在实验室通过调整不同的气体含量制作梯度压力条件下的含气混合液体积修正系数表，通过单流阀两侧安装的压力传感器采集通过单流阀的含气混合液的压力数值，单片机对采集的压力数值根据气体体积修正系数表用插值法对产液量进行修正，具体参见表1。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
本发明开发出了一种抽油机井口产液量计量装置及方法，通过记录井口单流阀开闭时间结合井下泵结构数据利用单片机软件计算的方式，获得抽油机井口产液量的测量值，并通过可视化的连续显示方式，使操作者可以直观的获得抽油机井每冲程的产液量数据，并可以提供不同时间段的产液量曲线和累计计量结果。适用于存在产液波动、低产低效抽油机井口产液量的连续计量，还可以为智能控制技术提供井口产液量变化趋势数据反馈记录。
附图说明
图1为抽油机井口产液量计量装置的现场安装示意图。
图2为抽油机井口产液量计量方法的原理图。
图3为显示面板的示意图。
附图标记如下：
1、单向阀；2、压力传感器；3、位移传感器。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
如图1所示，本发明的抽油机井口产液量计量装置在抽油机现场安装单向阀1、压力传感器2、位移传感器3。
如图2所示，本发明抽油机井口产液量计量方法所采用的技术方案是：通过安装在抽油机井口的单流阀开启时间记录数据，记录井口三相流体开始流动和停止流动的时间值，时间测量模块通过远程通讯模块发送一个电信号给产量计算单片机，单片机的计量软件通过安装在管柱下部井下泵的基础数据，对抽油机井口产出液量进行计算，从而获得抽油机井井口的真实产液量变化数据。
由于井下抽油泵是循环脉动工作模式，同时井口产出液需要高于系统干压才能排出，所以单井的井口每冲程产液量和单流阀的开闭时间是正相关关系。只需要标定不同含水率和含气量的产出液在不同压力下的体积系数就可以准确计量井口的产液量。
井口产液量计算工作原理：抽油泵正常工作情况下，只有上行程给泵上管柱内的混合液增压排液，柱塞下行程是泵筒内下部液体被增压通过游动凡尔进入柱塞上部泵筒的过程，因此，井口单流阀只在柱塞上行程开启排液，其排液时间可被流动传感器记录，同时，因泵筒内液体不可压缩，其排量跟井下泵柱塞的截面积和运行速度相关，因此，通过采集上述参数即可计算获得井口产出液量。
井口产量的计算公式：
其中：Q——日产液量(m3)
S——冲程(m)
N——冲次(次/分钟)
d——泵径(m)
η——泵排液系数(％)
测试单流阀的开启时间数据，通过位移传感器获得上冲程的工作时间，即可确定与井口产出液相关联的泵排液系数。
体积计量最大的干扰因素是气体，由于气体在不同的压力条件下体积变化量非常大，所以计量系统需要在单流阀两端安装压力传感器记录通过单流阀的含气混合液的压力变化，在实验室通过调整不同的气体含量制作梯度压力条件下的含气混合液体积修正系数表，计量软件根据气体体积修正系数表用插值法准确计算含气混合液的体积计量值。
计量装置可以实现井口产液量的不间断连续计量、存储，还可以根据用户需要绘制日曲线以及周曲线、月曲线等，并计算累积产液量数据。
计量装置可选配数据远传模块，实时传输计量结果到上位机服务器进行存储和展示，方便其他技术及生产管理部门及时了解油井的产液变化情况。
上位机通过控制面板展示计量数值，如图3所示，控制面板人机交互界面的显示设计采用10组带刻度玻璃管的设计形式，可以直观的显示每一冲程的井口产液量变化情况，使技术人员可以随时观察井口产液量的变化结果。
以上是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，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的保护范围。
表1.不同压力、含水条件下井口三相流体体积计量标定系数表
Claims (8)
1.一种抽油机井口产液量计量装置，包括单片机，其特征在于，所述计量装置还包括单流阀、时间测量模块、远程通讯模块、位移传感器，所述单流阀安装在抽油机井口，所述时间测量模块用于采集单流阀的开启时间，所述远程通讯模块用于将开启时间发送给单片机，所述位移传感器安装在抽油机的悬绳器上，用于采集上冲程的工作时间，所述单片机利用单流阀的开启时间、上冲程的工作时间及抽油机井下泵的基础数据计算产液量。
2.如权利要求1所述的抽油机井口产液量计量装置，其特征在于，所述抽油机井口产液量计量装置还包括压力传感器，压力传感器数量为两个，安装在单流阀的两侧。
3.如权利要求1所述的抽油机井口产液量计量装置，其特征在于，所述抽油机井口产液量计量装置还包括数据远传模块及上位机程序，所述数据远传模块用于将单片机计算出的产液量结果传输到上位机程序进行储存和展示。
4.如权利要求3所述的抽油机井口产液量计量装置，其特征在于，所述抽油机井口产液量计量装置还包括控制面板，所述上位机通过控制面板显示每一冲程的井口产液量变化以及设定时间范围内的产液量变化曲线。
5.一种抽油机井口产液量计量方法，其特征在于，所述方法具体为：时间测量模块采集安装在抽油机井口的单流阀的开启时间，安装在抽油机主管道上的位移传感器采集上冲程的工作时间，单片机利用单流阀的开启时间、上冲程的工作时间及抽油机井下泵的基础数据计算产液量。
6.如权利要求5所述的抽油机井口产液量计量方法，其特征在于，所述方法中产液量的计算公式为：
其中：Q——日产液量(m3)
S——冲程(m)
N——冲次(次/分钟)
d——泵径(m)
η——泵排液系数(％)
7.如权利要求5所述的抽油机井口产液量计量方法，其特征在于，所述方法中计算产液量后进行含气混合液体体积修正，含气混合液体体积修正具体为：在实验室通过调整不同的气体含量制作梯度压力条件下的含气混合液体积修正系数表，通过单流阀两侧安装的压力传感器采集通过单流阀的含气混合液的压力数值，单片机对采集的压力数值根据气体体积修正系数表用插值法对产出液的体积量进行修正。
8.如权利要求7所述的抽油机井口产液量计量方法，其特征在于，所述方法中进行含气混合液体体积修正后的产液量数值，通过数据远传模块传输到上位机进行储存和展示，展示的方法为通过控制面板显示每一冲程的井口产液量变化以及设定时间范围内的产液量变化曲线。
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