CN113218478A - 一种在线自校准油气水三相计量装置及计量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种在线自校准油气水三相计量装置，包括多相流混合器、分离管和流量计算机，所述多相流混合器其中一端设有与分离管靠近顶部位置连通的油气水入管，所述多相流混合器远离油气水入管的一端设有与其内部连通的油气水入口，所述分离管顶部设有与其内部连通的气相管路，所述分离管底部设有与其内部连通的出口管路，所述气相管路和出口管路远离分离管的一端连通，所述气相管路和出口管路连通处设有油气水出口，所述气相管路上设有气液两相流量计，所述出口管路上从靠近分离管的一端到远离分离管的一端依次设有电动三通阀和气液两相质量流量计。本发明还公开了一种在线自校准油气水三相计量装置的计量方法。

Description

一种在线自校准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，具体涉及一种在线自校准油气水三相计量装置及计量方法。

背景技术

目前，国内油田井口单井多相流计量，大多采用较大分离器计量，对于一些高产油气井或前期高产后期掉产较快油气井，用户也不得不设计较大分离器，尤其遇到高压和腐蚀性较强介质流体，计量设备庞大，需特殊材质，成本极高，对此用户和设计人员非常纠结。井口流体中含赃物、高含蜡、水质矿化度高等因素，导致油含水测量仪需频繁维护清理，生产成本增加。本计量装置中引入密度法以及自动加热解蜡，组成了性能可靠的油气水三相流量计量。

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，提供一种在线自校准油气水三相计量装置及计量方法，可同时兼顾气液两相流计量和油含水计量两种方式，计量方式简单、高效且准确。

本发明所采用的技术方案是：一种在线自校准油气水三相计量装置，包括多相流混合器、分离管和流量计算机，所述多相流混合器侧面通过连接管设有液位计，所述多相流混合器其中一端设有与分离管靠近顶部位置连通的油气水入管，所述多相流混合器远离油气水入管的一端设有与其内部连通的油气水入口，所述分离管顶部设有与其内部连通的气相管路，所述分离管底部设有与其内部连通的出口管路，所述气相管路和出口管路远离分离管的一端连通，所述气相管路和出口管路连通处设有油气水出口，所述气相管路上从靠近分离管的一端到远离分离管的一端依次设有气液两相流量计和手动调节阀，所述出口管路上从靠近分离管的一端到远离分离管的一端依次设有电动三通阀、气液两相质量流量计和电动调节开关阀，所述油气水入管上设有与电动三通阀连通的油含水测量取样管，所述气相管路和出口管路之间设有两端分别与气相管路和出口管路连通的排气管，所述油气水入口、多相流混合器、分离管、气相管路、气液两相流量计、手动调节阀、电动三通阀、气液两相质量流量计、电动调节开关阀、液位计、接口开关阀、油含水测量取样管、出口管路、排气管、油气水出口、油气水入管和连接管上均缠绕有电伴热带，所述气液两相流量计、电动三通阀、气液两相质量流量计、电动调节开关阀和电伴热带均与流量计算机电连接。

其中一个实施例中，所述连接管为两根且分别与分离管靠近顶部和靠近底部的位置连通。

其中一个实施例中，两根所述连接管上均设有接口开关阀。

本发明还公开了一种在线自校准油气水三相计量装置的计量方法，包括以下步骤：

步骤10、油气水混合物从油气水入口进入多相流混合器，若进行气液两相流计量，进入步骤20，若进行油含水计量，进入步骤90；

步骤20、若进行大流量分离计量，进入步骤30，若进行小流量分离计量，进入步骤60；

步骤30、流量计算机控制电动三通阀导通出口管路且关闭油含水测量取样管，同时流量计算机控制电动调节开关阀打开且将电动调节开关阀切换到手动操作状态，进入步骤40；

步骤40、油气混合物经油气水入管进入分离管，分离管对油气水混合物进行分离，根据液位计显示数据手动调节手动调节阀和电动调节开关阀，保证气相管路中为气相，同时保证出口管路为气液两相，进入步骤50；

步骤50、气液两相流量计计量通过气相管路的气相流量，气液两相质量流量计计量通过出口管路的气液两相流量，流量计算机实时显示总液相流量和总气相流量，如装置运行正常，将电动调节开关阀切换到自动工作状态，大流量分离计量结束；

步骤60、流量计算机控制电动三通阀导通出口管路且关闭油含水测量取样管，同时流量计算机控制电动调节开关阀打开，进入步骤70；

步骤70、流量计算机设置液位计的液位高低位值并根据设置的液位高低值控制电动调节开关阀进行位式控制计量，进入步骤80；

步骤80、油气混合物经油气水入管进入分离管，分离管将油气混合物进行分离，分离的气相经气液两相流量计计量，分离的液相经气液两相质量流量计计量，流量计算机实时显示总液相流量和总气相流量，小流量分离计量结束；

步骤90、设定油含水测量时间和油含水测量间隔时间，流量计算机控制电动三通阀关闭出口管路且导通油含水测量取样管，同时流量计算机控制电动调节开关阀打开，油气水混合物进入出口管路,若未达到油含水测量间隔时间，油气水混合物依次经油含水测量取样管、电动三通阀和出口管路并由油气水出口排出，若达到油含水测量间隔时间，进入步骤100；

步骤100、流量计算机控制电动调节开关阀关闭，油气水混合物停止流动，出口管路内的气相经排气管进入气相管路并由油气水出口排出，流量计算机控制电伴热带工作，当达到油含水测量时间，流量计算机读取气液两相质量流量计测得的油水混合物密度且计算出油含水百分比，进入步骤110；

步骤110、流量计算机控制电动三通阀导通出口管路且关闭油含水测量取样管，同时流量计算机控制电动调节开关阀打开，油含水计量结束。

其中一个实施例中，所述的气液两相流计量时，还包括自校准步骤，具体如下：

根据液位计的显示数据手动调节手动调节阀和电动调节开关阀，控制液位至液位计的中间位置，气液两相流量计计量通过气相管路的气相流量，气液两相质量流量计计量通过出口管路的气液两相流量，流量计算机实时显示总液相流量和总气相流量。

其中一个实施例中，步骤70中，所述的根据设置的液位高低值控制电动调节开关阀进行位式控制计量，具体如下：

当液位达到设置的高液位值时电动调节开关阀打开，当液位达到设置的低液位值时电动调节开关阀关闭。

其中一个实施例中，步骤100中，流量计算机计算出油含水百分比时，通过流量计算机设定的原油密度、水密度以及原油密度和水密度随温度变化的补偿公式对油含水百分比进行计算。

其中一个实施例中，所述设定的原油密度和水密度为本次测量前测得的原油密度和水密度的平均值。

本发明的有益效果在于：

1、本装置可同时兼顾气液两相流计量和油含水计量两种方式，也可同时满足气液两相流计量状态下的大流量分离计量和小流量分离计量，计量方式简单、高效且准确；

2、通过电伴热带的设置，可在油含水计量时通过加热实现降黏、熔蜡和排气泡的效果，保证最终计量的精准；

3、通过流量计算机整体控制气液两相流计量和油含水计量方式的切换，使得各计量模式之间切换更加的精准；

4、通过自校准步骤可修正气液两相流计量状态时的气相和液相流量，保证后续计量的精准。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图中：1、油气水入口；2、多相流混合器；3、分离管；4、气相管路；5、气液两相流量计；6、手动调节阀；7、电动三通阀；8、气液两相质量流量计；9、电动调节开关阀；10、液位计；11、接口开关阀；12、油含水测量取样管；13、出口管路；14、排气管；15、油气水出口；16、流量计算机；17、油气水入管；18、连接管。

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。

如图1所示，一种在线自校准油气水三相计量装置，包括多相流混合器2、分离管3和流量计算机16，所述多相流混合器2侧面通过连接管18设有液位计10，所述多相流混合器2其中一端设有与分离管3靠近顶部位置连通的油气水入管17，所述多相流混合器2远离油气水入管17的一端设有与其内部连通的油气水入口1，所述分离管3顶部设有与其内部连通的气相管路4，所述分离管3底部设有与其内部连通的出口管路13，所述气相管路4和出口管路13远离分离管3的一端连通，所述气相管路4和出口管路13连通处设有油气水出口15，所述气相管路4上从靠近分离管3的一端到远离分离管3的一端依次设有气液两相流量计5和手动调节阀6，所述出口管路13上从靠近分离管3的一端到远离分离管3的一端依次设有电动三通阀7、气液两相质量流量计8和电动调节开关阀9，所述油气水入管17上设有与电动三通阀7连通的油含水测量取样管12，所述气相管路4和出口管路13之间设有两端分别与气相管路4和出口管路13连通的排气管14，所述油气水入口1、多相流混合器2、分离管3、气相管路4、气液两相流量计5、手动调节阀6、电动三通阀7、气液两相质量流量计8、电动调节开关阀9、液位计10、接口开关阀11、油含水测量取样管12、出口管路13、排气管14、油气水出口15、油气水入管17和连接管18上均缠绕有电伴热带，所述气液两相流量计5、电动三通阀7、气液两相质量流量计8、电动调节开关阀9和电伴热带均与流量计算机16电连接。

本实施例中，所述连接管18为两根且分别与分离管3靠近顶部和靠近底部的位置连通。

本实施例中，两根所述连接管18上均设有接口开关阀11。

本发明还公开了一种在线自校准油气水三相计量装置的计量方法，包括以下步骤：

步骤10、油气水混合物从油气水入口1进入多相流混合器2，若进行气液两相流计量，进入步骤20，若进行油含水计量，进入步骤90；

步骤20、若进行大流量分离计量，进入步骤30，若进行小流量分离计量，进入步骤60；

步骤30、流量计算机16控制电动三通阀7导通出口管路13且关闭油含水测量取样管12，同时流量计算机16控制电动调节开关阀9打开且将电动调节开关阀9切换到手动操作状态，进入步骤40；

步骤40、油气混合物经油气水入管17进入分离管3，分离管3对油气水混合物进行分离，根据液位计10显示数据手动调节手动调节阀6和电动调节开关阀9，保证气相管路4中为气相，同时保证出口管路13为气液两相，进入步骤50；

步骤50、气液两相流量计5计量通过气相管路4的气相流量，气液两相质量流量计8计量通过出口管路13的气液两相流量，流量计算机16实时显示总液相流量和总气相流量，如装置运行正常，将电动调节开关阀9切换到自动工作状态，大流量分离计量结束；

步骤60、流量计算机16控制电动三通阀7导通出口管路13且关闭油含水测量取样管12，同时流量计算机16控制电动调节开关阀9打开，进入步骤70；

步骤70、流量计算机16设置液位计10的液位高低位值并根据设置的液位高低值控制电动调节开关阀9进行位式控制计量，进入步骤80；

步骤80、油气混合物经油气水入管17进入分离管3，分离管3将油气混合物进行分离，分离的气相经气液两相流量计5计量，分离的液相经气液两相质量流量计8计量，流量计算机16实时显示总液相流量和总气相流量，小流量分离计量结束；

步骤90、设定油含水测量时间和油含水测量间隔时间，流量计算机16控制电动三通阀7关闭出口管路13且导通油含水测量取样管12，同时流量计算机16控制电动调节开关阀9打开，油气水混合物进入出口管路13,若未达到油含水测量间隔时间，油气水混合物依次经油含水测量取样管12、电动三通阀7、和出口管路13并由油气水出口15排出，若达到油含水测量间隔时间，进入步骤100；

步骤100、流量计算机16控制电动调节开关阀9关闭，油气水混合物停止流动，出口管路13内的气相经排气管14进入气相管路4并由油气水出口15排出，流量计算机16控制电伴热带工作，当达到油含水测量时间，流量计算机16读取气液两相质量流量计8测得的油水混合物密度且计算出油含水百分比，进入步骤110；

步骤110、流量计算机16控制电动三通阀7导通出口管路13且关闭油含水测量取样管12，同时流量计算机16控制电动调节开关阀9打开，油含水计量结束。

本实施例中，所述的气液两相流计量时，还包括自校准步骤，具体如下：

根据液位计10的显示数据手动调节手动调节阀6和电动调节开关阀9，控制液位至液位计10的中间位置，气液两相流量计5计量通过气相管路4的气相流量，气液两相质量流量计8计量通过出口管路13的气液两相流量，流量计算机16实时显示总液相流量和总气相流量。

本实施例中，步骤70中，所述的根据设置的液位高低值控制电动调节开关阀9进行位式控制计量，具体如下：

当液位达到设置的高液位值时电动调节开关阀9打开，当液位达到设置的低液位值时电动调节开关阀9关闭。

本实施例中，步骤100中，流量计算机16计算出油含水百分比时，通过流量计算机16设定的原油密度、水密度以及原油密度和水密度随温度变化的补偿公式对油含水百分比进行计算。

本实施例中，所述设定的原油密度和水密度为本次测量前测得的原油密度和水密度的平均值。

本装置的气液两相质量流量计8和其位于出口管路13前后段的位置缠绕的电伴热带需比本装置的其它部位更密。电伴热带也可用其它电加热器替代。

本装置中气液两相流计量中所述的大流量和小流量根据本装置各部件的流通能力和计量范围进行设置和区分。大流量时，装置无法对油气水混合物进行完全分离，因此需根据液位计10显示数据手动调节手动调节阀6和电动调节开关阀9。待装置运行正常，再将电动调节开关阀9切换到自动工作状态。而，小流量时，装置可以对油气水混合物进行完全分离，因此可将装置调整为自动工作状态。本计量方法中，油含水测量间隔时间也就是更换流体介质的时间，此时间可根据实际情况进行设定。设定的油含水测量时间必须大于温度升高、蜡熔化所需时间。

本发明的装置部分可同时兼顾气液两相流计量和油含水计量两种方式，也可同时满足气液两相流计量状态下的大流量分离计量和小流量分离计量，计量方式简单、高效且准确；通过电伴热带的设置，可在油含水计量时通过加热实现降黏、熔蜡和排气泡的效果，保证最终计量的精准；通过流量计算机16整体控制气液两相流计量和油含水计量方式的切换，使得各计量模式之间切换更加的精准；通过自校准步骤可修正气液两相流计量状态时的气相和液相流量，保证后续计量的精准。

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 (8)

1.一种在线自校准油气水三相计量装置，其特征在于，包括多相流混合器、分离管和流量计算机，所述多相流混合器侧面通过连接管设有液位计，所述多相流混合器其中一端设有与分离管靠近顶部位置连通的油气水入管，所述多相流混合器远离油气水入管的一端设有与其内部连通的油气水入口，所述分离管顶部设有与其内部连通的气相管路，所述分离管底部设有与其内部连通的出口管路，所述气相管路和出口管路远离分离管的一端连通，所述气相管路和出口管路连通处设有油气水出口，所述气相管路上从靠近分离管的一端到远离分离管的一端依次设有气液两相流量计和手动调节阀，所述出口管路上从靠近分离管的一端到远离分离管的一端依次设有电动三通阀、气液两相质量流量计和电动调节开关阀，所述油气水入管上设有与电动三通阀连通的油含水测量取样管，所述气相管路和出口管路之间设有两端分别与气相管路和出口管路连通的排气管，所述油气水入口、多相流混合器、分离管、气相管路、气液两相流量计、手动调节阀、电动三通阀、气液两相质量流量计、电动调节开关阀、液位计、接口开关阀、油含水测量取样管、出口管路、排气管、油气水出口、油气水入管和连接管上均缠绕有电伴热带，所述气液两相流量计、电动三通阀、气液两相质量流量计、电动调节开关阀和电伴热带均与流量计算机电连接。

2.根据权利要求1所述的一种在线自校准油气水三相计量装置，其特征在于，所述连接管为两根且分别与分离管靠近顶部和靠近底部的位置连通。

3.根据权利要求2所述的一种在线自校准油气水三相计量装置，其特征在于，两根所述连接管上均设有接口开关阀。

4.一种在线自校准油气水三相计量装置的计量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤10、油气水混合物从油气水入口进入多相流混合器，若进行气液两相流计量，进入步骤20，若进行油含水计量，进入步骤90；

步骤20、若进行大流量分离计量，进入步骤30，若进行小流量分离计量，进入步骤60；

步骤30、流量计算机控制电动三通阀导通出口管路且关闭油含水测量取样管，同时流量计算机控制电动调节开关阀打开且将电动调节开关阀切换到手动操作状态，进入步骤40；

步骤40、油气混合物经油气水入管进入分离管，分离管对油气水混合物进行分离，根据液位计显示数据手动调节手动调节阀和电动调节开关阀，保证气相管路中为气相，同时保证出口管路为气液两相，进入步骤50；

步骤50、气液两相流量计计量通过气相管路的气相流量，气液两相质量流量计计量通过出口管路的气液两相流量，流量计算机实时显示总液相流量和总气相流量，如装置运行正常，将电动调节开关阀切换到自动工作状态，大流量分离计量结束；

步骤60、流量计算机控制电动三通阀导通出口管路且关闭油含水测量取样管，同时流量计算机控制电动调节开关阀打开，进入步骤70；

步骤70、流量计算机设置液位计的液位高低位值并根据设置的液位高低值控制电动调节开关阀进行位式控制计量，进入步骤80；

步骤80、油气混合物经油气水入管进入分离管，分离管将油气混合物进行分离，分离的气相经气液两相流量计计量，分离的液相经气液两相质量流量计计量，流量计算机实时显示总液相流量和总气相流量，小流量分离计量结束；

步骤90、设定油含水测量时间和油含水测量间隔时间，流量计算机控制电动三通阀关闭出口管路且导通油含水测量取样管，同时流量计算机控制电动调节开关阀打开，油气水混合物进入出口管路,若未达到油含水测量间隔时间，油气水混合物依次经油含水测量取样管、电动三通阀和出口管路并由油气水出口排出，若达到油含水测量间隔时间，进入步骤100；

步骤100、流量计算机控制电动调节开关阀关闭，油气水混合物停止流动，出口管路内的气相经排气管进入气相管路并由油气水出口排出，流量计算机控制电伴热带工作，当达到油含水测量时间，流量计算机读取气液两相质量流量计测得的油水混合物密度且计算出油含水百分比，进入步骤110；

步骤110、流量计算机控制电动三通阀导通出口管路且关闭油含水测量取样管，同时流量计算机控制电动调节开关阀打开，油含水计量结束。

5.根据权利要求4所述的一种在线自校准油气水三相计量装置的计量方法，其特征在于，所述的气液两相流计量时，还包括自校准步骤，具体如下：

根据液位计的显示数据手动调节手动调节阀和电动调节开关阀，控制液位至液位计的中间位置，气液两相流量计计量通过气相管路的气相流量，气液两相质量流量计计量通过出口管路的气液两相流量，流量计算机实时显示总液相流量和总气相流量。

6.根据权利要求4或5所述的一种在线自校准油气水三相计量装置的计量方法，其特征在于，步骤70中，所述的根据设置的液位高低值控制电动调节开关阀进行位式控制计量，具体如下：

当液位达到设置的高液位值时电动调节开关阀打开，当液位达到设置的低液位值时电动调节开关阀关闭。

7.根据权利要求6所述的一种在线自校准油气水三相计量装置的计量方法，其特征在于，步骤100中，流量计算机计算出油含水百分比时，通过流量计算机设定的原油密度、水密度以及原油密度和水密度随温度变化的补偿公式对油含水百分比进行计算。

8.根据权利要求7所述的一种在线自校准油气水三相计量装置的计量方法，其特征在于，所述设定的原油密度和水密度为本次测量前测得的原油密度和水密度的平均值。

Images