CN113775331A - 油气水三项分离计量装置 - Google Patents

Abstract

油气水三项分离计量装置。涉及油田采油术领域。壳体的输出室内设有浮动分流器分别连接顶部的气管线、中部的原油管线和下部的污水管线；进液管前端设有单向阀，污水管线连接有电磁流量计，原油管线连接原油计量器，气管线连接电磁流量计。本发明具有如下有益效果：下浮动杆作为准确感知油水界面的升降部件，替代目前采用的油水界面仪，大大降低分离出的原油含水率，提高原油分离效率，设置换向推油板在筒体内正反转动，推动原油在筒体内进入、流出的容积置换过程，也就是完成该次原油体积计量，经计算器计数轴A的正反转动次数，即可计算出原油的体积流量，经过压力传感器在一定温度下的标定原油的密度，可准确的计算出原油的流量。

Description

油气水三项分离计量装置

技术领域：

本发明涉及油田采油技术领域，尤其是油气水三项分离计量装置。

背景技术：

在油田开发与生产过程中，随着科学技术的发展，对油井采出液中油气水的计量有了更高的要求，对于不同的油田及不同的油井来说，油气水的比例也不尽相同，采油参数及输油参数都有所不同，在采收率较低的油田及油井中，采出液中含水的比例较大，部分油井的采出液含水高达90％，甚至更高，目前使用的三相计量装置技术落后，采用翻斗流量计等原油计量误差较大，严重影响计量的精确度，质量流量计存在成本高、维护费用高的问题，无法满足油田生产的需要。

发明内容：

为了解决上述问题，本发明提供油气水三项分离计量装置。

本发明的技术方案是：油气水三项分离计量装置，包括壳体，壳体内通过下隔板和上隔板分为左侧的隔油室和右侧的输出室，隔油室的下部设有进液管，上隔板顶部设有刮油器，输出室内设有浮动分流器分别连接顶部的气管线、中部的原油管线和下部的污水管线；

进液管前端设有单向阀，污水管线连接有电磁流量计，原油管线连接原油计量器，气管线连接电磁流量计。

原油计量器包括筒体，筒体下部焊接有呈倒V形的分隔板，筒体、分隔板两侧通过螺栓密封连接法兰堵板，筒体中心安装有轴A，轴A通过机械密封和轴承连接两侧的法兰堵板，轴A的一侧设有计数器，筒体、分隔板和两侧的法兰堵板组成一个密闭的腔体，分隔板上部圆弧与轴A间隙配合连接，轴A上固定连接推油板，推油板外侧与筒体内孔间隙配合连接，推油板两侧与法兰堵板之间间隙配合连接；

分隔板23的倒V形两侧斜面上各开有边孔I和边孔II，两个边孔I、II分别与筒体外部的换向管I、换向管II连通，换向管I、换向管II连接换向阀，换向阀同时连接进油管和出油管，进油管连接原油管线。

换向阀包括阀体、阀芯和两侧密封连接的阀盖I和阀盖II，阀体上有圆周均布的四个螺纹孔顺序连接进油管、换向管I、出油管和换向管II，换向阀与轴A同轴心安装法兰堵板一侧，该侧的轴A端面上开有六角沉孔，六角沉孔内连接有六角轴，六角轴伸出换向阀后设有拨叉，拨叉伸到换向盘的圆弧凹槽内，换向盘与轴A同轴心安装，换向盘一侧安装有与阀芯同轴心平键连接的换向杆，换向盘一侧挂有拉簧，拉簧另一侧固定在阀体上，换向杆一侧挂有压缩弹簧II，压缩弹簧II另一侧固定在阀体上，当推油板靠近分隔板一侧时，拨叉转到圆弧凹槽的一端带动换向盘转动越过拉簧的最长点转动到另一个拉簧稳定位置，换向盘触动换向杆转动越过压缩弹簧II的最短点转动到另一个拉簧稳定位置，换向杆带动阀芯旋转90°，进油管和换向管I连通、出油管和换向管II连通，推油板反方向转动时，换向阀的动作同上述原理，换向杆带动反向阀芯旋转90°，进油管和换向管II连通、出油管和换向管I连通，阀体内孔设有限位块。

两个法兰堵板外侧固定连接支撑块，支撑块与两侧的立柱通过导轨连接，支撑块底部设有压力传感器，进油管、出油管和换向阀通过伸缩管和固定管连接，伸缩管外圆通过密封圈间隙配合连接固定管的内孔。

浮动分流器包括上浮动杆和下浮动杆，上浮动杆和下浮动杆上均设有浮筒，上浮动杆和上方的气阀座之间构成一个针型阀，上浮动杆和下方的油阀座构成一个针型阀，下浮动杆上方和油阀座构成一个针型阀，下浮动杆和下方的水阀座构成一个针型阀，气阀座连接气管线，油阀座连接原油管线，水阀座连接污水管线。

下浮动杆和浮筒合计密度位于原油和水的密度之间。

刮油器包括转盘和刮油盘，转盘并列固定在轴B上，轴B通过轴承连接壳体，轴B的一侧固定连接一个永磁体圆盘，该永磁体圆盘和壳体的侧板外侧的永磁体圆盘组成非接触式联轴器(引用实用新型专利CN 3439565Y)，侧板外侧的永磁体圆盘连接电机，该处的壳体侧板为不锈钢材料制成。

转盘为亲油疏水材料制成，刮油盘由不锈钢材料制成。

推油板外侧开有长度方向贯通的条形槽，槽内安装有刮油板，刮油板和条形槽之间设有压缩弹簧I。

进液管和单向阀之间旁接一个管线连接压力控制阀。

壳体外侧设有水浴室，水浴室安装有电加热管和温度传感器。

本发明具有如下有益效果：下浮动杆作为准确感知油水界面的升降部件，替代目前采用的油水界面仪，大大降低分离出的原油含水率，提高原油分离效率，设置换向推油板在筒体内正反转动，推动原油在筒体内进入、流出的容积置换过程，也就是完成该次原油体积计量，经计算器计数轴A的正反转动次数，即可计算出原油的体积流量，经过压力传感器在一定温度下的标定原油的密度，可准确的计算出原油的流量。

附图说明：

附图1是本发明结构示意图；

附图2是本发明中原油计量器的结构示意图；

附图3是本发明中换向阀的结构示意图；

附图4是本发明中换向阀的部件连接关系图；

附图5是附图2的侧视图；

附图6是附图2的A处放大图；

附图7是本发明中进油管、出油管的连接结构图；

附图8是本发明中浮动分流器的结构示意图；

附图9是本发明中刮油器的结构示意图。

图中1-壳体，2-隔油室，3-输出室，4-浮动分流器，5-污水管线，6-原油管线，7-气管线，8-下隔板，9-上隔板，10-原油计量器，11-刮油器，12-单向阀，13-压力控制阀，14-电磁流量计，15-侧板，16-水浴室，17-电加热管，18-温度传感器，19-进液管，20-筒体，21-推油板，22-轴A，23-分隔板，24-换向阀，25-电机，26-法兰堵板，27-支撑块，28-立柱，29-压力传感器，30-伸缩管，31-固定管，32-刮油板，33-压缩弹簧I，34-出油管，35-进油管，36-边孔I，37-边孔II，38-换向管I，39-换向管II，40-阀体，41-阀芯，42-阀盖I,43-六角轴，44-阀盖II，45-换向杆，46-换向盘，47-拨叉，48-限位块，49-圆弧凹槽，50-压缩弹簧II,51-上浮动杆，52-下浮动杆，53-浮筒，54-气阀座，55-油阀座，56-水阀座,57-转盘，58-刮油盘，59-轴B，60-永磁体圆盘。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步说明：

由图1结合2～9所示，油气水三项分离计量装置，包括壳体1，壳体1内通过下隔板8和上隔板9分为左侧的隔油室2和右侧的输出室3，隔油室2的下部设有进液管19，上隔板9顶部设有刮油器11，输出室3内设有浮动分流器4分别连接顶部的气管线7、中部的原油管线6和下部的污水管线5；

进液管19前端设有单向阀12，污水管线5连接有电磁流量计14，原油管线6连接原油计量器10，气管线7连接电磁流量计14。

原油计量器10包括筒体20，筒体20下部固定连接有呈倒V形的分隔板23，筒体20、分隔板23两侧通过螺栓密封连接法兰堵板26，筒体20中心安装有轴A22，轴A22通过机械密封和轴承连接两侧的法兰堵板26，轴A22的一侧设有计数器，筒体20、分隔板23和两侧的法兰堵板26组成一个密闭的腔体，分隔板23上部圆弧与轴A22间隙配合连接，轴A22上固定连接推油板21，推油板21外侧与筒体20内孔间隙配合连接，推油板21两侧与法兰堵板26之间间隙配合连接；

分隔板23的倒V形两侧斜面上各开有边孔I36和边孔II37，两个边孔I36、II37分别与筒体外部的换向管I38、换向管II39连通，换向管I38、换向管II39连接换向阀24，换向阀24同时连接进油管35和出油管34，进油管35连接原油管线6。

换向阀24包括阀体40、阀芯41和两侧密封连接的阀盖I42和阀盖II44，阀体40上有圆周均布的四个螺纹孔顺序连接进油管35、换向管I38、出油管34和换向管II39，换向阀24与轴A22同轴心安装法兰堵板26一侧，该侧的轴A22端面上开有六角沉孔，六角沉孔内连接有六角轴43，六角轴43伸出换向阀24后设有拨叉47，拨叉47伸到换向盘46的圆弧凹槽49内，换向盘46与轴A22同轴心安装，换向盘46一侧安装有与阀芯41同轴心平键连接的换向杆45，换向盘46一侧挂有拉簧，拉簧另一侧固定在阀体40上，换向杆45一侧挂有压缩弹簧II50，压缩弹簧II50另一侧固定在阀体40上，当推油板21靠近分隔板23一侧时，拨叉47转到圆弧凹槽49的一端带动换向盘46转动越过拉簧的最长点转动到另一个拉簧稳定位置，换向盘46触动换向杆45转动越过压缩弹簧II50的最短点转动到另一个拉簧稳定位置，换向杆45带动阀芯41旋转90°，进油管35和换向管I38连通、出油管34和换向管II39连通，推油板21反方向转动时，换向阀24的动作同上述原理，换向杆45带动反向阀芯41旋转90°，进油管35和换向管II39连通、出油管34和换向管I38连通，阀体40内孔设有限位块48。

两个法兰堵板26外侧固定连接支撑块27，支撑块27与两侧的立柱28通过导轨连接，支撑块27底部设有压力传感器29，进油管35、出油管34和换向阀24通过伸缩管30和固定管31连接，均通过固定管31和伸缩管30连接，伸缩管30外圆通过密封圈间隙配合连接固定管31的内孔，通过伸缩管30、导轨连接的筒体20成为一个上下悬浮的自由体，通过压力传感器29可计算出空的筒体20和充满原油的筒体20的重量，从而可标定该井口分离出来的原油的密度，为原油计量提供依据。

浮动分流器4包括上浮动杆51和下浮动杆52，上浮动杆51和下浮动杆52上均设有浮筒53，上浮动杆51和上方的气阀座54之间构成一个针型阀，上浮动杆51和下方的油阀座55构成一个针型阀，下浮动杆52上方和油阀座55构成一个针型阀，下浮动杆52和下方的水阀座56构成一个针型阀，气阀座54连接气管线7，油阀座55连接原油管线6，水阀座56连接污水管线5。

下浮动杆52和浮筒53合计密度位于原油和水的密度之间，下浮动杆52作为准确感知油水界面的升降部件，替代目前采用的油水界面仪，大大降低分离出的原油含水率，提高原油分离效率。

在采出液经进液管19进入隔油室2，原油从上部流入到输出室3，污水从下部流入到输出室3，采出液中的气体储存在上部从气管线7计量输出，当输出室3内的原油液面上升，将上浮动杆51上浮时，气阀座54关闭，气体不再排出，同时原油经下部的油阀座55流入原油管线6排出计量，原油流出后，原油液面下降，上浮动杆51下降，上浮动杆51上部的气阀座54打开，气体流出计量，上浮动杆51下部的油阀座55关闭；当污水液面上升时，油水界面上升时，下浮动杆52上浮，下浮动杆52上部的油阀座55关闭，下浮动杆52下部的水阀座56打开，污水从污水管线5排出计量，污水流出后液面下降，下浮动杆52下降，水阀座56关闭，油阀座55打开，原油继续流出计量，通过设置浮动分流阀，将采出液中的气、油、水分流输出，避免了普通三项分离器中的污水和原油分离不彻底，油水界面仪器不准确，油水界面掌握不清楚，造成油水混合输出的问题。

原油经过原油管线6、进油管35流换向阀24，从换向管I38流入分隔板23的边孔I36流出到分隔板23左侧腔室内，推动推油板21沿顺时针转动，推油板21上部的原油被挤压进入边孔II37、换向管II39经过换向阀流出到出油管34；

当推油板21转动到靠近分隔板23左侧时，拨叉47带动换向杆45转换位置，转向杆45带动阀芯41旋转90°实现换向，进油管35和换向管II39连通、出油管34和换向管I38连通，原油从进油管35流到换向管II39进入腔室推动推油板21逆时针旋转，完成下一次原油排出；

推油板21从分隔板23左侧转动到右侧，完成一个筒体20内的容积置换过程，也就是完成该次原油体积计量，经计算器计数轴A22的正反转动次数，即可计算出原油的体积流量，经过压力传感器29在一定温度下的标定原油的密度，可准确的计算出原油的流量。

刮油器11包括转盘57和刮油盘58，转盘57并列固定在轴B59上，轴B59通过轴承连接壳体1，轴B59的一侧固定连接一个永磁体圆盘60，该永磁体圆盘60和壳体1的侧板15外侧的永磁体圆盘60组成非接触式联轴器(引用实用新型专利CN 3439565Y)，侧板15外侧的永磁体圆盘60连接电机25，该处的壳体1侧板15为不锈钢材料制成，不扰乱永磁体的磁耦合，采用非接触式联轴器驱动转盘57转动，壳体1内没有电气设备，提高了设备的安全性。

转盘57为亲油疏水材料制成，刮油盘58由不锈钢材料制成，转盘57转动时，将原油带出，经刮油盘58刮出流到输出室3内，提高了油水分离效率。

推油板21外侧开有长度方向贯通的条形槽，槽内安装有刮油板32，刮油板32和条形槽之间设有压缩弹簧I 33，刮油板32在压缩弹簧I 33的作用下紧压在筒体20内壁上，提高刮油效率，磨损后可单独更换，降低维护费用。

进液管19和单向阀12之间旁接一个管线连接压力控制阀13，在井压突然升高时，或者设备故障时，采出液通过压力控制阀13排出。

壳体1外侧设有水浴室16，水浴室16安装有电加热管17和温度传感器18，用于保持采出液乃至原油在设定的温度，有利于提高原油的流动性和计量准确性。

Claims (10)

1.一种油气水三项分离计量装置，包括壳体(1)，其特征在于：壳体(1)内通过下隔板(8)和上隔板(9)分为左侧的隔油室(2)和右侧的输出室(3)，隔油室(2)的下部设有进液管(19)，上隔板(9)顶部设有刮油器(11)，输出室(3)内设有浮动分流器(4)分别连接顶部的气管线(7)、中部的原油管线(6)和下部的污水管线(5)；

进液管(19)前端设有单向阀(12)，污水管线(5)连接有电磁流量计(14)，原油管线(6)连接原油计量器(10)，气管线(7)连接电磁流量计(14)；

原油计量器(10)包括筒体(20)，筒体(20)下部焊接有呈倒V形的分隔板(23)，筒体(20)、分隔板(23)两侧通过螺栓密封连接法兰堵板(26)，筒体(20)中心安装有轴A(22)，轴A(22)通过机械密封和轴承连接两侧的法兰堵板(26)，轴A(22)的一侧设有计数器，筒体(20)、分隔板(23)和两侧的法兰堵板(26)组成一个密闭的腔体，分隔板(23)上部圆弧与轴A(22)间隙配合连接，轴A(22)上固定连接推油板(21)，推油板(21)外侧与筒体(20)内孔间隙配合连接，推油板(21)两侧与法兰堵板(26)之间间隙配合连接；

分隔板(23)的倒V形两侧斜面上各开有边孔I(36)和边孔II(37)，两个边孔I(36)、II(37)分别与筒体外部的换向管I(38)、换向管II(39)连通，换向管I(38)、换向管II(39)连接换向阀(24)，换向阀(24)同时连接进油管(35)和出油管(34)，进油管(35)连接原油管线(6)。

2.根据权利要求1所述的油气水三项分离计量装置，其特征在于：换向阀(24)包括阀体(40)、阀芯(41)和两侧密封连接的阀盖I(42)和阀盖II(44)，阀体(40)上有圆周均布的四个螺纹孔顺序连接进油管(35)、换向管I(38)、出油管(34)和换向管II(39)，换向阀(24)与轴A(22)同轴心安装法兰堵板(26)一侧，该侧的轴A(22)端面上开有六角沉孔，六角沉孔内连接有六角轴(43)，六角轴(43)伸出换向阀(24)后设有拨叉(47)，拨叉(47)伸到换向盘(46)的圆弧凹槽(49)内，换向盘(46)与轴A(22)同轴心安装，换向盘(46)一侧安装有与阀芯(41)同轴心平键连接的换向杆(45)，换向盘(46)一侧挂有拉簧，拉簧另一侧固定在阀体(40)上，换向杆(45)一侧挂有压缩弹簧II(50)，压缩弹簧II(50)另一侧固定在阀体(40)上，当推油板(21)靠近分隔板(23)一侧时，拨叉(47)转到圆弧凹槽(49)的一端带动换向盘(46)转动越过拉簧的最长点转动到另一个拉簧稳定位置，换向盘(46)触动换向杆(45)转动越过压缩弹簧II(50)的最短点转动到另一个拉簧稳定位置，换向杆(45)带动阀芯(41)旋转(90)°，进油管(35)和换向管I(38)连通、出油管(34)和换向管II(39)连通，推油板(21)反方向转动时，换向阀(24)的动作同上述原理，换向杆(45)带动反向阀芯(41)旋转90°，进油管(35)和换向管II(39)连通、出油管(34)和换向管I(38)连通，阀体(40)内孔设有限位块(48)。

3.根据权利要求1所述的油气水三项分离计量装置，其特征在于：两个法兰堵板(26)外侧固定连接支撑块(27)，支撑块(27)与两侧的立柱(28)通过导轨连接，支撑块(27)底部设有压力传感器(29)，进油管(35)、出油管(34)和换向阀(24)通过伸缩管(30)和固定管(31)连接，伸缩管(30)外圆通过密封圈间隙配合连接固定管(31)的内孔。

4.根据权利要求1所述的油气水三项分离计量装置，其特征在于：浮动分流器(4)包括上浮动杆(51)和下浮动杆(52)，上浮动杆(51)和下浮动杆(52)上均设有浮筒(53)，上浮动杆(51)和上方的气阀座(54)之间构成一个针型阀，上浮动杆(51)和下方的油阀座(55)构成一个针型阀，下浮动杆(52)上方和油阀座(55)构成一个针型阀，下浮动杆(52)和下方的水阀座(56)构成一个针型阀，气阀座(54)连接气管线(7)，油阀座(55)连接原油管线(6)，水阀座(56)连接污水管线(5)。

5.根据权利要求4所述的油气水三项分离计量装置，其特征在于：下浮动杆(52)和浮筒(53)合计密度位于原油和水的密度之间。

6.根据权利要求1所述的油气水三项分离计量装置，其特征在于：刮油器(11)包括转盘(57)和刮油盘(58)，转盘(57)并列固定在轴B(59)上，轴B(59)通过轴承连接壳体(1)，轴B(59)的一侧固定连接一个永磁体圆盘(60)，该永磁体圆盘(60)和壳体(1)的侧板(15)外侧的永磁体圆盘(60)组成非接触式联轴器，侧板(15)外侧的永磁体圆盘(60)连接电机(25)，该处的壳体(1)侧板(15)为不锈钢材料制成。

7.根据权利要求6所述的油气水三项分离计量装置，其特征在于：转盘(57)为亲油疏水材料制成，刮油盘(58)由不锈钢材料制成。

8.根据权利要求1所述的油气水三项分离计量装置，其特征在于：推油板(21)外侧开有长度方向贯通的条形槽，槽内安装有刮油板(32)，刮油板(32)和条形槽之间设有压缩弹簧I(33)。

9.根据权利要求1所述的油气水三项分离计量装置，其特征在于：进液管(19)和单向阀(12)之间旁接一个管线连接压力控制阀(13)。

10.根据权利要求1所述的油气水三项分离计量装置，其特征在于：壳体(1)外侧设有水浴室(16)，水浴室(16)安装有电加热管(17)和温度传感器(18)。

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