CN111982222A - 多井油气水三相计量装置及计量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多井油气水三相计量装置，包括气液分离计量组件、取样油含水测量组件和流量计算机，所述气液分离计量组件包括气液分离器，所述气液分离器上设有与其内部连通的总入口管路，所述总入口管路远离气液分离器的一端设有总入口，所述气液分离器靠近顶部的位置设有与其内部连通的气相管路，所述气相管路上设有气体流量计和第一电动开关阀，所述气液分离器靠近底部的位置设有与其内部连通的液相管路，所述液相管路上设有液体流量计，所述气相管路和液相管路远离气液分离器的一端相互连通。本发明还公开了一种多井油气水三相计量方法。

Description

多井油气水三相计量装置及计量方法

技术领域

本发明属于多相流计量领域，具体涉及一种多井油气水三相计量装置及计量方法。

背景技术

目前，国内老油田油井产量低，间歇出油，大部分应用的是多通选井阀，分离计量设备轮流计量各单井产量，气、液计量没问题，但单井油含水测量，由于各井流量小、油水分层、分离器内结存液量等，使得油含水测量非常复杂，一直采用人工取样，化验室检测，井口或计量站单井油含水测量成为长期困扰采油厂的难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题便是针对上述现有技术的不足，提供一种多井油气水三相计量装置及计量方法，油含水取样测量采用取样、加热降黏、熔蜡、排气泡、间歇静止油含水的测量方法获取油含水值，可使得油含水测量值误差大大降低，可满足用户测量要求。

本发明所采用的技术方案是：一种多井油气水三相计量装置，包括气液分离计量组件、取样油含水测量组件和流量计算机，所述气液分离计量组件包括气液分离器，所述气液分离器上设有与其内部连通的总入口管路，所述总入口管路远离气液分离器的一端设有总入口，所述气液分离器靠近顶部的位置设有与其内部连通的气相管路，所述气相管路上设有气体流量计和第一电动开关阀，所述气液分离器靠近底部的位置设有与其内部连通的液相管路，所述液相管路上设有液体流量计，所述气相管路和液相管路远离气液分离器的一端相互连通，所述气相管路和液相管路连通处设有总出口管路，所述总出口管路远离气相管路和液相管路一端设有总出口；

所述取样油含水测量组件包括与总入口管路连通的取样管路，所述取样管路远离总入口管路的一端连接有分离储液管柱，所述取样管路上设有电动调节阀，所述分离储液管柱顶部设有液位计，所述分离储液管柱靠近顶部的位置设有其中一端与其内部连通且另一端与气相管路连通的导气管路，所述分离储液管柱侧面设有温度传感器和电加热器，所述分离储液管柱底部设有第二电动开关阀，所述第二电动开关阀远离分离储液管柱的一端通过油含水测量装置出口管路与总出口管路连通，所述分离储液管柱或油含水测量装置出口管路上设有油含水测量组件；

所述的液体流量计、气体流量计、第一电动开关阀、液位计、电动调节阀、温度传感器、第二电动开关阀、电加热器和油含水测量组件均与流量计算机电连接。

其中一个实施例中，所述油含水测量组件为油含水测量仪，所述油含水测量仪设置于油含水测量装置出口管路上，所述油含水测量仪与流量计算机电连接。

其中一个实施例中，所述油含水测量组件为油含水测量仪时，所述第二电动开关阀底部通过90°弯头水平与油含水测量仪连接。

其中一个实施例中，所述油含水测量仪出口连接有倒U形管。

其中一个实施例中，所述油含水测量组件为双法兰差压变送器，所述双法兰差压变送器设置于分离储液管柱外侧，所述双法兰差压变送器与流量计算机电连接。

本发明还公开了一种多井油气水三相计量装置，包括以下步骤：

步骤10、油水混合物进入总入口管路，若进行气液分离计量，进入步骤20，若进行油含水取样测量，进入步骤30；

步骤20、流量计算机控制第一电动开关阀开启，同时控制第二电动开关阀关闭，气液混合流体进入气液分离器被分离为气相和液相，分离后的气相进入气相管路并由气体流量计计量，分离后的液相进入液相管路并由液体流量计计量，计量后的气相和液相在总出口管路汇合后至总出口排出；

步骤30、流量计算机控制电动调节阀打开，同时控制第二电动开关阀关闭，进入步骤40；

步骤40、气液混合流体进入分离储液管柱分离为气相和液相，分离后的气相经导气管路进入气相管路，液相流存分离储液管柱内，液位计测量留存于分离储液管柱内的液相的液位，进入步骤50；

步骤50、流量计算机设定液位值，当分离储液管柱内液位到达设定液位值时，流量计算机控制电动调节阀关闭，温度传感器测得分离储液管柱内液相温度，进入步骤60；

步骤60、根据原油介质物性，流量计算机设定加热液相温度值、静止等待时间值和保持设定温度时间值，流量计算机控制加热器加热，当加热温度到达所设定的加热液相温度值且达到保持设定温度时间值时，停止加热，当达到静止等待时间值时，流量计算机控制第二电动开关阀打开，分离储液管柱内的液相，进入步骤70；

步骤70、获取油含水值，流量计算机控制第二电动开关阀打开，清空分离储液管柱内液相，液相经油含水测量装置出口管路进入总出口管路后至总出口排出，测量结束。

其中一个实施例中，步骤50中，如油含水测量组件为双法兰差压变送器时，设定的液位值≤双法兰差压变送器的上法兰的安装位置。

其中一个实施例中，步骤70中，当所述的油含水测量组件为油含水测量仪时，所述的获取油含水值为读取油含水测量仪的油含水值。

其中一个实施例中，步骤70中，当所述的油含水测量组件为双法兰差压变送器时，所述的获取油含水值，具体如下：

流量计算机读取液位计测量得到的液位值和双法兰差压变送器测量得到的差压值；

通过公式ΔP＝ghρ计算出液相密度，其中ΔP为差压值，g为重力加速度，h为双法兰差压变送器两个法兰间的液位高度，ρ为液相密度；

流量计算机输入一定条件状况下的纯油密度和水密度，当流体温度变化时，作油温度和水密度变化对液相密度的补偿计算，再分别计算出油体积百分比和水体积百分比，得到油含水值。

其中一个实施例中，获取油含水值时，双法兰差压变送器下法兰位置以下容积设置为水介质，流量计算机计算油含水值作补偿计算。

本发明的有益效果在于：

1、气液分离计量组件分离和计量方式简单，保证获取数据的准确性；

2、取样油含水测量组件采用取样、加热降黏、熔蜡、排气泡、间歇静止油含水的测量方法获取油含水值，可使得油含水测量误差大大降低，可满足用户测量要求；

3、气液分离计量组件和取样油含水测量组件相互配合但又能独立工作，保证气液分离计量和油含水取样测量的准确度且互不干扰。

附图说明

图1为本发明气液分离计量组件结构示意图；

图2为本发明实施例1取样油含水测量组件结构示意图；

图3为本发明实施例1气液分离计量组件和取样油含水测量组件连接示意图；

图4为本发明实施例2取样油含水测量组件结构示意图；

图5为本发明实施例2气液分离计量组件和取样油含水测量组件连接示意图。

图中：1、总入口；2、气液分离器；3、液体流量计；4、气体流量计；5、第一电动开关阀；6、液位计；7、电动调节阀；8、温度传感器；9、第二电动开关阀；10、分离储液管柱；11、气相管路；12、液相管路；13、总出口管路；14、总出口；15、流量计算机；16、电加热器；17、总入口管路；18、取样管路；19、导气管路；20、油含水测量装置出口管路；21、双法兰差压变送器；22、油含水测量仪；23、倒U形管。

具体实施方式

下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1：

如图1、图2和图3所示，本发明公开了一种多井油气水三相计量装置，包括气液分离计量组件、取样油含水测量组件和流量计算机15，所述气液分离计量组件包括气液分离器2，所述气液分离器2上设有与其内部连通的总入口管路17，所述总入口管路17远离气液分离器2的一端设有总入口1，所述气液分离器2靠近顶部的位置设有与其内部连通的气相管路11，所述气相管路11上设有气体流量计4和第一电动开关阀5，所述气液分离器2靠近底部的位置设有与其内部连通的液相管路12，所述液相管路12上设有液体流量计3，所述气相管路11和液相管路12远离气液分离器2的一端相互连通，所述气相管路11和液相管路12连通处设有总出口管路13，所述总出口管路13远离气相管路11和液相管路12一端设有总出口14；

所述取样油含水测量组件包括与总入口1管路连通的取样管路18，所述取样管路18远离总入口管路17的一端连接有分离储液管柱10，所述取样管路18上设有电动调节阀7，所述分离储液管柱10顶部设有液位计6，所述分离储液管柱10靠近顶部的位置设有其中一端与其内部连通且另一端与气相管路11连通的导气管路19，所述分离储液管柱10侧面设有温度传感器8和电加热器16，所述分离储液管柱10底部设有第二电动开关阀9，所述第二电动开关阀9远离分离储液管柱10的一端通过油含水测量装置出口管路20与总出口管路13连通，所述油含水测量装置出口管路20上设有油含水测量仪22；

所述的液体流量计3、气体流量计4、第一电动开关阀5、液位计6、电动调节阀7、温度传感器8、第二电动开关阀9、电加热器16和油含水测量仪22与流量计算机15电连接。

本实施例中，所述第二电动开关阀9底部通过90°弯头水平与油含水测量仪22连接。

本实施例中，所述油含水测量仪22出口连接有倒U形管23。

本发明还公开了一种多井油气水三相计量方法，包括以下步骤：

步骤10、油水混合物进入总入口管路17，若进行气液分离计量，进入步骤20，若进行油含水取样测量，进入步骤30；

步骤20、流量计算机15控制第一电动开关阀5开启，同时控制第二电动开关阀9关闭，气液混合流体进入气液分离器2被分离为气相和液相，分离后的气相进入气相管路11并由气体流量计4计量，分离后的液相进入液相管路12并由液体流量计3计量，计量后的气相和液相在总出口管路13汇合后至总出口14排出；

步骤30、流量计算机15控制电动调节阀7打开，同时控制第二电动开关阀9关闭，进入步骤40；

步骤40、气液混合流体进入分离储液管柱10分离为气相和液相，分离后的气相经导气管路19进入气相管路11，液相流存分离储液管柱10内，液位计6测量留存于分离储液管柱10内的液相的液位，进入步骤50；

步骤50、流量计算机15设定液位值，当分离储液管柱10内液位到达设定液位值时，流量计算机15控制电动调节阀7关闭，温度传感器8测得分离储液管柱10内液相温度，进入步骤60；

步骤60、根据原油介质物性，流量计算机15设定加热液相温度值、静止等待时间值和保持设定温度时间值，流量计算机15控制加热器加热，当加热温度到达所设定的加热液相温度值且达到保持设定温度时间值时，停止加热，当达到静止等待时间值时，流量计算机15控制第二电动开关阀9打开，分离储液管柱10内的液相进入油含水测量仪22，进入步骤70；

步骤70、读取油含水测量仪22的油含水值，流量计算机15控制第二电动开关阀9打开，清空分离储液管柱10内液相，液相经油含水测量装置出口管路20进入总出口管路13后至总出口14排出，测量结束。

实施例2：

如图1、图4和图5所示，一种多井油气水三相计量装置，包括气液分离计量组件、取样油含水测量组件和流量计算机15，所述气液分离计量组件包括气液分离器2，所述气液分离器2上设有与其内部连通的总入口管路17，所述总入口管路17远离气液分离器2的一端设有总入口1，所述气液分离器2靠近顶部的位置设有与其内部连通的气相管路11，所述气相管路11上设有气体流量计4和第一电动开关阀5，所述气液分离器2靠近底部的位置设有与其内部连通的液相管路12，所述液相管路12上设有液体流量计3，所述气相管路11和液相管路12远离气液分离器2的一端相互连通，所述气相管路11和液相管路12连通处设有总出口管路13，所述总出口管路13远离气相管路11和液相管路12一端设有总出口14；

所述取样油含水测量组件包括与总入口1管路连通的取样管路18，所述取样管路18远离总入口管路17的一端连接有分离储液管柱10，所述取样管路18上设有电动调节阀7，所述分离储液管柱10顶部设有液位计6，所述分离储液管柱10靠近顶部的位置设有其中一端与其内部连通且另一端与气相管路11连通的导气管路19，所述分离储液管柱10侧面设有温度传感器8和电加热器16，所述分离储液管柱10底部设有第二电动开关阀9，所述第二电动开关阀9远离分离储液管柱10的一端通过油含水测量装置出口管路20与总出口管路13连通，所述分离储液管柱10外侧设有双法兰差压变送器21；

所述的液体流量计3、气体流量计4、第一电动开关阀5、液位计6、电动调节阀7、温度传感器8、第二电动开关阀9、电加热器16和双法兰差压变送器21均与流量计算机15电连接。

本发明还公开了一种多井油气水三相计量方法，包括以下步骤：

步骤10、油水混合物进入总入口管路17，若进行气液分离计量，进入步骤20，若进行油含水取样测量，进入步骤30；

步骤20、流量计算机15控制第一电动开关阀5开启，同时控制第二电动开关阀9关闭，气液混合流体进入气液分离器2被分离为气相和液相，分离后的气相进入气相管路11并由气体流量计4计量，分离后的液相进入液相管路12并由液体流量计3计量，计量后的气相和液相在总出口14管路1313汇合后至总出口14排出；

步骤30、流量计算机15控制电动调节阀7打开，同时控制第二电动开关阀9关闭，进入步骤40；

步骤40、气液混合流体进入分离储液管柱10分离为气相和液相，分离后的气相经导气管路19进入气相管路11，液相流存分离储液管柱10内，液位计6测量留存于分离储液管柱10内的液相的液位，进入步骤50；

步骤50、流量计算机15设定液位值，当分离储液管柱10内液位到达设定液位值时，流量计算机15控制电动调节阀7关闭，温度传感器8测得分离储液管柱10内液相温度，进入步骤60；

步骤60、根据原油介质物性，流量计算机15设定加热液相温度值、静止等待时间值和保持设定温度时间值，流量计算机15控制加热器加热，当加热温度到达所设定的加热液相温度值且达到保持设定温度时间值时，停止加热，当达到静止等待时间值时，流量计算机15控制第二电动开关阀9打开，分离储液管柱10内的液相，进入步骤70；

步骤70、获取油含水值，流量计算机15控制第二电动开关阀9打开，清空分离储液管柱10内液相，液相经油含水测量装置出口管路20进入总出口管路13后至总出口14排出，测量结束。

本实施例中，步骤50中，设定的液位值≤双法兰差压变送器21的上法兰的安装位置。

本实施例中，步骤70中，所述的获取油含水值，具体如下：

流量计算机15读取液位计6测量得到的液位值和双法兰差压变送器21测量得到的差压值；

通过公式ΔP＝ghρ计算出液相密度，其中ΔP为差压值，g为重力加速度，h为双法兰差压变送器21两个法兰间的液位高度，ρ为液相密度；

流量计算机15输入一定条件状况下的纯油密度和水密度，当流体温度变化时，作油温度和水密度变化对液相密度的补偿计算，再分别计算出油体积百分比和水体积百分比，得到油含水值。

本实施例中，获取油含水值时，双法兰差压变送器21下法兰位置以下容积设置为水介质，流量计算机15计算油含水值作补偿计算。

上述两个实施例中，步骤70中，液相经油含水测量装置出口管路20进入总出口管路13后至总出口14排出时，如果排出不畅，可关闭电动开关阀5，加速液相经油含水测量装置出口管路20和总出口管路13排出的速度。

本发明气液分离计量组件分离和计量方式简单，保证获取数据的准确性；取样油含水测量组件采用取样、加热降黏、熔蜡、排气泡、间歇静止油含水的测量方法获取油含水值，可使得油含水测量误差大大降低，可满足用户测量要求；气液分离计量组件和取样油含水测量组件相互配合但又能独立工作，保证气液分离计量和油含水取样测量的准确度且互不干扰。

以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种多井油气水三相计量装置，其特征在于：包括气液分离计量组件、取样油含水测量组件和流量计算机，所述气液分离计量组件包括气液分离器，所述气液分离器上设有与其内部连通的总入口管路，所述总入口管路远离气液分离器的一端设有总入口，所述气液分离器靠近顶部的位置设有与其内部连通的气相管路，所述气相管路上设有气体流量计和第一电动开关阀，所述气液分离器靠近底部的位置设有与其内部连通的液相管路，所述液相管路上设有液体流量计，所述气相管路和液相管路远离气液分离器的一端相互连通，所述气相管路和液相管路连通处设有总出口管路，所述总出口管路远离气相管路和液相管路一端设有总出口；

所述取样油含水测量组件包括与总入口管路连通的取样管路，所述取样管路远离总入口管路的一端连接有分离储液管柱，所述取样管路上设有电动调节阀，所述分离储液管柱顶部设有液位计，所述分离储液管柱靠近顶部的位置设有其中一端与其内部连通且另一端与气相管路连通的导气管路，所述分离储液管柱侧面设有温度传感器和电加热器，所述分离储液管柱底部设有第二电动开关阀，所述第二电动开关阀远离分离储液管柱的一端通过油含水测量装置出口管路与总出口管路连通，所述分离储液管柱或油含水测量装置出口管路上设有油含水测量组件；

所述的液体流量计、气体流量计、第一电动开关阀、液位计、电动调节阀、温度传感器、第二电动开关阀、电加热器和油含水测量组件均与流量计算机电连接。

2.根据权利要求1所述的多井油气水三相计量装置，其特征在于，所述油含水测量组件为油含水测量仪，所述油含水测量仪设置于油含水测量装置出口管路上，所述油含水测量仪与流量计算机电连接。

3.根据权利要求2所述的多井油气水三相计量装置，其特征在于，所述油含水测量组件为油含水测量仪时，所述第二电动开关阀底部通过90°弯头水平与油含水测量仪连接。

4.根据权利要求3所述的多井油气水三相计量装置，其特征在于，所述油含水测量仪出口连接有倒U形管。

5.根据权利要求1所述的多井油气水三相计量装置，其特征在于，所述油含水测量组件为双法兰差压变送器，所述双法兰差压变送器设置于分离储液管柱外侧，所述双法兰差压变送器与流量计算机电连接。

6.一种多井油气水三相计量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤10、油水混合物进入总入口管路，若进行气液分离计量，进入步骤20，若进行油含水取样测量，进入步骤30；

步骤20、流量计算机控制第一电动开关阀开启，同时控制第二电动开关阀关闭，气液混合流体进入气液分离器被分离为气相和液相，分离后的气相进入气相管路并由气体流量计计量，分离后的液相进入液相管路并由液体流量计计量，计量后的气相和液相在总出口管路汇合后至总出口排出；

步骤30、流量计算机控制电动调节阀打开，同时控制第二电动开关阀关闭，进入步骤40；

步骤40、气液混合流体进入分离储液管柱分离为气相和液相，分离后的气相经导气管路进入气相管路，液相流存分离储液管柱内，液位计测量留存于分离储液管柱内的液相的液位，进入步骤50；

步骤50、流量计算机设定液位值，当分离储液管柱内液位到达设定液位值时，流量计算机控制电动调节阀关闭，温度传感器测得分离储液管柱内液相温度，进入步骤60；

步骤60、根据原油介质物性，流量计算机设定加热液相温度值、静止等待时间值和保持设定温度时间值，流量计算机控制加热器加热，当加热温度到达所设定的加热液相温度值且达到保持设定温度时间值时，停止加热，当达到静止等待时间值时，流量计算机控制第二电动开关阀打开，分离储液管柱内的液相，进入步骤70；

步骤70、获取油含水值，流量计算机控制第二电动开关阀打开，清空分离储液管柱内液相，液相经油含水测量装置出口管路进入总出口管路后至总出口排出，测量结束。

7.根据权利要求6所述的多井油气水三相计量方法，其特征在于，步骤50中，如油含水测量组件为双法兰差压变送器时，设定的液位值≤双法兰差压变送器的上法兰的安装位置。

8.根据权利要求6所述的多井油气水三相计量方法，其特征在于，步骤70中，当所述的油含水测量组件为油含水测量仪时，所述的获取油含水值为读取油含水测量仪的油含水值。

9.根据权利要求7所述的多井油气水三相计量方法，其特征在于，步骤70中，当所述的油含水测量组件为双法兰差压变送器时，所述的获取油含水值，具体如下：

流量计算机读取液位计测量得到的液位值和双法兰差压变送器测量得到的差压值；

通过公式ΔP＝ghρ计算出液相密度，其中ΔP为差压值，g为重力加速度，h为双法兰差压变送器两个法兰间的液位高度，ρ为液相密度；

流量计算机输入一定条件状况下的纯油密度和水密度，当流体温度变化时，作油温度和水密度变化对液相密度的补偿计算，再分别计算出油体积百分比和水体积百分比，得到油含水值。

10.根据权利要求9所述的多井油气水三相计量方法，其特征在于，获取油含水值时，双法兰差压变送器下法兰位置以下容积设置为水介质，流量计算机计算油含水值作补偿计算。

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