CN113686397A - 油田精准计量油井产量和测量原油含水率的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于油田精准计量油井产油量与精准测量原油含水率技术领域，公开了油田精准计量油井产量和测量原油含水率的方法及系统。包括气液两相分离器、集油汇管、管道；气液两相分离器设置在管道前端，集油汇管设置在管道末端；气液两相分离器和集油汇管之间依次顺序连接有分离器出口切断阀、过滤器、单转子流量计、含水分析仪、∩型管、切断阀；∩型管的高度与气液两相分离器液面在同一水平线上。达到在计量间内自动完成精准计量油井产量、精准测量原油含水率、缓解油田人力资源紧缺和提质增效的目的；为油田开发进行动态分析提供更加精准的数据。
Description
技术领域
本发明属于油田精准计量油井产油量与精准测量原油含水率技术领域，本发明涉及油田精准计量油井产量和测量原油含水率的方法及系统。
背景技术
磁浮子液位计量油：是指在计量间内，将单井来液(油水气三相)从生产流程倒入量油流程并进入两相计量分离器进行气液分离，利用连通器平衡原理和容积法计算出油井日产油量。
油井取样化验：是指由专人携带取样桶到采油井井口，按照取样操作步骤将采集到原油样品及时送交化验室，利用油田通用的离心法化验含水方法，实现油水分离并计算出原油含水率。
一、磁浮子液位计量油
目前，油田计量间量油方法是以磁浮子液位计(玻璃管液位计量油的升级产品)量油为主，但这种量油方法存在问题较多，尤其是在聚合物驱油区块存在的问题更为突出。
1、由于计量分离器在长期使用中，必定会发生分离器内结垢结蜡、泥砂沉积等现象，造成分离器内径变小和分离器容积发生变化，如沿用原始计量分离器容积数来换算量油体积，就会造成所有生产油井的量油数据失准。
2、当液位计测量管内壁和管中磁浮子表面沾满油蜡泥砂时，磁浮子在上升过程中与测量管内壁必然产生摩擦，此时测量管中磁浮子上升阻力增大、升速降慢，导致磁浮子与分离器内液位不能同步水平上升，造成量油数据不准。
3、因磁浮子液位计量油受计量分离器容积限制，不具有长时间持续量油的功能，无法真实反映油井产量动态变化，影响了油井产量计量的准确性。
4、因为低产井普遍存在间歇性出油的现象，而且间歇性出油的时间长短不一，磁浮子液位计在较短的时间内进行量油偶然性较大，所以很难得出真实的产量情况。
5、由于聚合物驱油携砂量大于水驱，在量油过程中经常发生磁浮子液位计下端进液管和磁浮子砂堵砂卡的现象，而且聚驱砂堵砂卡频次大于水驱，增加了操作人员处理砂堵砂卡的工作量。
二、油井取样化验
人工取样和离心法化验油井原油含水率是油田通用的方法；油井原油含水率是油田开发进行动态分析的重要依据。但在油井取样化验过程中，一直存在着影响精准取样化验的因素。
1、因油井在生产过程中存在间歇性出油现象，而人工取样的方法又不具有连续性，致使油井原油含水化验的结果偶然性较大。
2、当破乳剂破乳效果存在问题和离心机转数达不到要求时，也是影响原油含水率精准度的重要因素。
3、油井取样是由单人独立完成，如果取样过程存在操作不规范的现象，就会影响到原油含水率的真实性。
4、取样桶内油样在运输过程中存在挥发和外溢的现象，而这些现象同样会影响到原油含水率的精准度。
油田长期以来，利用磁浮子液位计量油和离心法化验原油含水是油田通用的方法。在现有技术中也是油田目前唯一的方法，但该方法不能满足油田精准计量和精准化验要求。
发明内容
本发明的目的是克服上述背景技术中的不足，提供一种油田精准计量油井产量和测量原油含水率的方法及系统，达到在计量间内自动完成精准计量油井产量、精准测量原油含水率、缓解油田人力资源紧缺和提质增效的目的；为油田开发进行动态分析提供更加精准的数据。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种油田精准计量油井产量和测量原油含水率的系统，包括气液两相分离器、集油汇管、管道；气液两相分离器设置在管道前端，集油汇管设置在管道末端；气液两相分离器和集油汇管之间依次顺序连接有分离器出口切断阀、过滤器、单转子流量计、含水分析仪、∩型管、切断阀；∩型管的高度与气液两相分离器液面在同一水平线上。
进一步的，所述气液两相分离器前端量油工艺装置与单井回油管线连接；所述单井回油管线处设有温度传感器。
进一步的，所述气液两相分离器出口设有压力传感器；
进一步的，所述集油汇管处设有压力传感器；
进一步的，单转子流量计出口法兰与含水分析仪进口法兰直接相连。
所述分离器出口切断阀、单转子流量计、含水分析仪、切断阀、温度传感器、压力传感器分别与PLC系统相连接。
进一步的，所述气液两相分离器、集油汇管、分离器出口切断阀、过滤器、单转子流量计、含水分析仪、∩型管、切断阀设置在计量间内。
本发明使用上述系统提供一种油田精准计量油井产量和测量原油含水率的方法；具体是：系统使用时，将气液两相分离器出口切断阀和集油汇管前端的切断阀打开，再将油井来油从生产流程倒入量油流程并进入气液两相分离器；分离后的油水混合液经过滤器进入单转子流量计与含水分析仪，并对油井产液量进行精准计量和对原油含水率进行精准测量后，通过∩型管、切断阀进入集油汇管；∩型管的高度与气液两相分离器液面在同一水平线上，可防止气体进入仪表影响测量的精准度；确保油水通过单转子流量计与含水分析仪时的充满度。
当油水混合液流经单转子流量计与含水分析仪时，仪表可自动持续计量油井产液量和测量原油含水率，并将瞬时流量、累计流量、瞬时含水、10分钟平均含水、数小时平均含水值，通过PLC系统数据采集传输终端实时上传到采油队生产管理平台。同时，利用单转子流量计叶轮在油水推动下高速(瞬时流量2m3/h；转速28r/s。转速与管道平均流速成正比)旋转对“油包水”产生的破乳作用，使油水的均匀性瞬间达到最大值，为含水分析仪精准测量油井原油含水率创造了极其重要的前提条件。
本发明与现有技术相比具有的有益效果是：
本发明提供的油田精准计量油井产量和测量原油含水率的系统，达到在计量间内自动完成精准计量油井产液量和测量原油含水率的目的；利用单转子流量计叶轮在油水推动下高速旋转对“油包水”产生的破乳作用，达到更加精准测量油井原油含水率的目的。相较以往人工取样化验和人工量油方法具有如下优势：
1、本发明可自动、持续计量油井产液量和测量原油含水率，真实反映油井在生产过程中产液量和原油含水的动态变化。现有技术是依靠人工来完成。因取样和量油的方法不具有连续性，无法反映油井产液量和原油含水的真实性。
2、本发明计量油井产液量的精准度为0.5％；测量原油含水率的精准度为±1％。现有技术容许误差范围分别为10％和4％以下。
3、本发明在自动、持续量油过程中，因气液两相分离器、量油管线形成通路，不存在憋压的问题，比磁浮子液位计(玻璃管)量油方式更加安全可靠，而且量油过程无需人员值守。现有技术需要量油人员时刻监视气液两相分离器压力、液位高度等参数变化。
4、本发明具有持续测量原油含水率的优势，可自动生成数小时或持续几天的原油含水趋势曲线和含水平均值，避免了油井间歇性出油对测量原油含水率精准度的影响。现有技术油井取样化验的方法节点较多，原油含水率精准度不可避免的受取样不规范、油井间歇性出油、破乳剂破乳效果等因素的影响。
5、本发明以自动化替代人工；可全过程自动完成量油、测量原油含水率、数据上传、数据运算、报表生成等。现有技术取样化验、量油、资料录取、数据计算等工序需要人工来完成。
6、本发明相较现有技术具有安全环保、缓解油田人力资源紧缺和提质增效的优势。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
图1是本发明油田精准计量油井产量和测量原油含水率的系统示意图。
图中1.气液两相分离器，2.分离器出口切断阀，3.过滤器，4.单转子流量计，5.含水分析仪，6.∩型管，7.切断阀，8.集油汇管。
具体实施方式
以下结合说明书附图，对本发明进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。本实施例与PLC系统相连接的分离器出口切断阀、单转子流量计、含水分析仪、切断阀、温度传感器、压力传感器均不限定与某一型号，所述分离器出口切断阀、切断阀为能够接受PLC系统控制信号实现开闭功能的闸门均可；所述温度传感器、压力传感器型号不限、能够实现测量并将信号反馈给PLC系统功能的仪表即可。所述单转子流量计、含水分析仪为能够实现测量并将信号反馈给PLC系统功能即可。
实施例1
一种油田精准计量油井产量和测量原油含水率的系统，如图1所示，包括气液两相分离器1、集油汇管8、管道；气液两相分离器1设置在管道前端，集油汇管8设置在管道末端；气液两相分离器1和集油汇管8之间依次顺序连接有分离器出口切断阀2、过滤器3、单转子流量计4、含水分析仪5、∩型管6、切断阀7；∩型管6的高度与气液两相分离器1液面在同一水平线上。
进一步的，所述气液两相分离器1前端量油工艺装置与单井回油管线连接；所述单井回油管线处设有温度传感器。
进一步的，所述气液两相分离器1出口设有压力传感器；
进一步的，所述集油汇管8处设有压力传感器；
进一步的，单转子流量计4出口法兰与含水分析仪5进口法兰直接相连。
所述分离器出口切断阀2、单转子流量计4、含水分析仪5、切断阀7、温度传感器、压力传感器分别与PLC系统相连接。
系统使用时，将气液两相分离器出口切断阀2、切断阀7打开，油水混合液经过滤器3进入单转子流量计4与含水分析仪5，并对油井产液量进行精准计量和对原油含水率进行精准测量后，通过∩型管6、切断阀7进入集油汇管8；∩型管6的高度与气液两相分离器1液面在同一水平线上，可防止气体进入仪表影响测量的精准度；确保油水通过单转子流量计4与含水分析仪5时的充满度。
按照来液方向，将单转子流量计4出口法兰与含水分析仪5进口法兰直接相连，安装在计量间内气液两相分离器1出口至集油汇管8的管线上(图1)；当油水混合液流经单转子流量计4与含水分析仪5时，仪表可自动持续计量油井产液量和测量原油含水率，并将瞬时流量、累计流量、瞬时含水、10分钟平均含水、数小时平均含水值，通过PLC系统和eStar-3500数据采集传输终端实时上传到采油队生产管理平台。同时，利用单转子流量计4叶轮在油水推动下高速(瞬时流量2m3/h；转速28r/s。转速与管道平均流速成正比)旋转对“油包水”产生的破乳作用，使油水的均匀性瞬间达到最大值，为含水分析仪5精准测量油井原油含水率创造了极其重要的前提条件。
单转子流量计4具有压力、瞬时流量、累计流量显示和输出功能；具有耐磨、防腐、防蜡和防垢的特性。准确度：0.5级；流量范围下限：0.5m3/h。
含水分析仪5具有温度、瞬时含水、10分钟平均含水、1小时平均含水值显示和多项输出功能；具有防腐、防蜡和防垢的特性。测量范围：(0～100)％；测量准确度：±1％。
压力传感器和温度传感器。要具有精度高、测量范围大、远距离信号传输、较高的抗震性能、满足防爆设计要求、在恶劣环境中可以长期使用。
系统包括下位eStar-3500点对点远程无线数据采集/数据传输/视频传输终端、单转子流量计4、含水分析仪5、压力传感器、温度传感器、摄像头等；上位由服务器、网络设备、通讯终端等组成。系统具有自组网、量值传递精准、管道泄漏报警、不再发生后期通讯费用等特点。
eStar-3500可实时采集计量间单转子流量计4、含水分析仪5、气液两相分离器1出口压力、集油汇管8压力、单井回油温度等生产数据，并将实时采集的生产数据上传到采油队生产管理平台。
eStar-3500具有油井井口至计量间集油、掺水管线，计量间至中转站输油管线、掺水管线、热洗管线泄漏报警功能。可通过视频实时浏览计量间内外安全生产画面。
点对点无线通讯系统是指实现网内任意两个用户之间的信息交换。该系统主要由下位eStar-3500数据采集/数据传输终端等组成；上位由服务器、网络设备、通讯终端等组成。可适用于采集油水井、计量间实时生产数据的小带宽低速远距离通讯和站与站之间的高速大带宽5G通讯。
该系统具有自组网、量值传递精准、管道泄漏报警、运维成本低、不再发生后期通讯费用、充分利用已建成投用的测控系统、按多层级管理的权限设立客户端的特点，是一种适用于石油工业现场非常实用的操作平台和管理平台。
eStar-3500数据采集/数据传输终端是一种基于先进的扩频技术的无线数据传输终端，利用无线网络为用户提供无线数据传输功能。
模块采用源自军用战术通信系统的调制技术设计，完美解决了小数据量在复杂环境中的超远距通信问题。相较传统调制技术，eStar-3500系列模块在抑制同频干扰的性能方面也具有明显优势，解决了传统设计方案无法同时兼顾距离、抗扰和功耗的弊端。另外，模块集成了可调功率放大器，并可获得超过-148dBm的接收灵敏度，链路预算达到了行业领先水平，针对应用于远距离传输且对可靠性要求极高的场合，该方案是不二之选。
该eStar-3500数据采集/数据传输终端采用高性能的工业级方案，以嵌入式实时操作系统为软件支撑平台，同时提供RS232和RS485接口，可直接连接串口设备，实现数据透明传输功能；低功耗设计，最低功耗小于5mA@12VDC；提供1或3路电机电流实时数据采集并实现远程无线传输功能。
所述eStar-3500数据采集/数据传输终端：采用高性能工业级芯片；低功耗设计，支持多级休眠和唤醒模式，最大限度降低功耗；金属外壳和系统安全隔离，特别适合于工控现场的应用；宽电源输入。
所述eStar-3500数据采集/数据传输终端：WDT(监视定时器)看门狗设计，保证系统稳定；RS232/RS485/RS422接口内置15KV ESD保护；电源接口内置反相保护和过压保护。
所述eStar-3500数据采集/数据传输终端：采用工业端子接口，特别适合于工业现场应用；提供标准RS232和标准RS485接口，可直接连接串口设备；智能型数据终端，上电即可进入数据传输状态；使用方便，灵活，多种工作模式选择。
所述eStar-3500数据采集/数据传输终端：支持无线扩频短距离数据传输功能，具有自组网能力；具备中继路由和终端设备功能；网络容量大：典型个数300个；发送模式灵活：可选择广播发送或目标地址发送模式。
所述eStar-3500数据采集/数据传输终端无线参数如下表1所示：
表1 eStar-3500数据采集/数据传输终端无线参数
| 项目 | 内容 |
| 通信标准及频段 | 产品系列支持全球各地多种频段(433MHz) |
| 室内/市区通信距离 | eStar-3500:7km |
| 户外/视距通信距离 | eStar-3500:30km |
| 发射功率 | eStar-3500:30dBm |
| 通信理论速率 | 6级可调(0.3、0.6、1.0、1.8、3.1、5.5Kbps) |
| 灵敏度 | -140dBm |
所述eStar-3500数据采集/数据传输终端接口类型如下表2所示：
表2 eStar-3500数据采集/数据传输终端接口类型
所述eStar-3500数据采集/数据传输终端功耗如下表3所示：
表3 eStar-3500数据采集/数据传输终端功耗
所述eStar-3500数据采集/数据传输终端物理特性如下表4所示：
表4 eStar-3500数据采集/数据传输终端物理特性
| 项目 | 内容 |
| 外壳 | 金属外壳，保护等级IP30 |
| 外形尺寸 | 160x80x22mm(不包括天线和安装件) |
| 重量 | 约500g |
所述eStar-3500数据采集/数据传输终端其它参数如下表5所示：
表5 eStar-3500数据采集/数据传输终端其它参数
eStar-3500数据采集/数据传输终端天线接口为SMA阴头插座。将配套天线的SMA阳头旋到数传终端天线接口上，并确保旋紧，以免影响信号质量。
eStar-3500数据采集/数据传输终端采用工业级端子接口，优选使用的电源线材和数据线材为28-16AWG。
为了适应复杂的应用环境，提高系统的工作稳定性，采用了先进的电源技术。可采用标准配置的12VDC/0.5A电源适配器给数据采集数传终端供电，也可以直接用直流9～36V电源给数据采集终端供电。
在对数据采集终端进行配置前，需要通过出厂配置的RS232串口线或RS232-485转换线把终端和用于配置的PC连接起来。
所述eStar-3500数据采集/数据传输终端的参数配置方式有两种：
通过配置软件Config：所有的配置都通过软件界面的相应条目进行配置，这种配置方式只适合于方便用PC机进行配置的情况。通过配置软件配置F8L10T参数。
在串口通信设置栏内显示当前打开串口的串口参数，请在此项配置中选择正确的值，同时打开串口。串口通信设置栏内的右边按钮若显示为“关闭串口”，表明串口已经打开，否则请打开串口。
设备上电后，配置软件点击“加载参数”，自动载入设备中的当前配置参数，显示在参数区域中，至此可以开始配置eStar-3500中所有参数。
所述eStar-3500数据采集/数据传输终端参数详细设置如下：
串口配置
可配置通信串口的波特率，数据位，校验位，停止位。
默认值：波特率115200bps，数据位8位，无校验，停止位1位。
工作频率
模块数据传输的工作频率，不同的硬件模块可工作的频段不同，大致分为低频段(525MHz以下)。典型的工作频段为410M～441MHz，1000KHz为一个信道。不同应用地区有不同的频段限制，以及不同信道的干扰因素，误码率不同，因此需要根据实际情况调整此值。
低频段硬件模块的默认值为433。
空中速率
数据在空中的速率选择，可分为6个等级，等级越高速率越高，相同条件下，速率越高，则传输距离越近。因此需要根据实际应用环境调整此值。
注：一旦速率确定，那么所有的设备必须为同一速率，否则不能通信。
默认值：3级。
发射功率
不带PA的硬件模块可设置5～20dBm的发射功率。带PA的硬件模块的发射功率固定为30dBm。
默认值：20
中继地址
当节点间传输距离过远时使用，该参数设置成中继节点的ID，中继节点会帮助本节点将数据转发给最终目的节点。
默认值：1000
休眠模式
当设备处于低功耗模式，可设置为NONE(不休眠)、TIME定时休眠)和DEEP(深度休眠)。定时休眠时，需要配置“唤醒时间”和“休眠时间”；深度休眠时，只能通过IO1脚唤醒。
默认值：NONE
定时休眠模式下的唤醒时间，指保持设备唤醒的时间，单位ms，当设备唤醒超这个时间则会进入休眠。
定时休眠模式下的休眠时间，指保持设备休眠的时间，单位ms，当设备休眠超这个时间则会唤醒，处于正常工作状态。
调试等级
调试等级控制模块的日志显示，可分为三个调试等级，其中：
1、不输出任何日志信息。
2、输出关键日志信息。
3、输出详细日志信息。
4、默认值：1。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (5)
1.一种油田精准计量油井产量和测量原油含水率的系统，其特征是，包括气液两相分离器(1)、集油汇管(8)、管道；气液两相分离器(1)设置在管道前端，集油汇管(8)设置在管道末端；气液两相分离器(1)和集油汇管(8)之间依次顺序连接有分离器出口切断阀(2)、过滤器(3)、单转子流量计(4)、含水分析仪(5)、∩型管(6)、切断阀(7)；∩型管(6)的高度与气液两相分离器(1)液面在同一水平线上。
2.如权利要求1所述的一种油田精准计量油井产量和测量原油含水率的系统，其特征是，所述气液两相分离器(1)出口设有压力传感器。
3.如权利要求2所述的一种油田精准计量油井产量和测量原油含水率的系统，其特征是，所述集油汇管(8)处设有压力传感器。
4.如权利要求3所述的一种油田精准计量油井产量和测量原油含水率的系统，其特征是，单转子流量计(4)出口法兰与含水分析仪(5)进口法兰直接相连。
5.如权利要求4所述的一种油田精准计量油井产量和测量原油含水率的系统，其特征是，所述分离器出口切断阀(2)、单转子流量计(4)、含水分析仪(5)、切断阀(7)、温度传感器、压力传感器分别与PLC系统相连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110956037.1A CN113686397A (zh) | 2021-08-19 | 2021-08-19 | 油田精准计量油井产量和测量原油含水率的方法及系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110956037.1A CN113686397A (zh) | 2021-08-19 | 2021-08-19 | 油田精准计量油井产量和测量原油含水率的方法及系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN113686397A true CN113686397A (zh) | 2021-11-23 |
Family
ID=78580731
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110956037.1A Pending CN113686397A (zh) | 2021-08-19 | 2021-08-19 | 油田精准计量油井产量和测量原油含水率的方法及系统 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN113686397A (zh) |
-
2021
- 2021-08-19 CN CN202110956037.1A patent/CN113686397A/zh active Pending
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