CN115127841A - 高含水油井采出液分水设备性能的测试系统及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高含水油井采出液分水设备性能的测试系统及测试方法，该系统包括试验介质供给系统、多相混合系统、计量表征系统、采样分析单元以及数据采集与自动控制系统；试验介质供给系统的输出端与多相混合系统的输入端连接，多相混合系统的输出端与计量表征系统的输入端连接，计量表征系统的输出端用于与待测试分离器的输入端连接，采样分析单元的输入端用于与待测试分离器的输出端连接，计量表征系统以及采样分析单元分别与数据采集与自动控制系统连接；通过引用采出液中含气的影响，实现对分水设备脱水效果的评价，解决传统油水分离设备测试评价方法仅以压降和分离效率为指标的不足，实现对分水设备的性能评价和测试。

Description

高含水油井采出液分水设备性能的测试系统及测试方法

技术领域

本发明涉及油井采出液分水设备性能测试技术领域，特别涉及一种高含水油井采出液分水设备性能的测试系统及测试方法。

背景技术

随着油田开发进入中后期，东部主力油田已进入高含水或特高含水开采期，原油综合含水率已超过90％，造成采出液快速上升，仍采用传统的三相分离器为首端设备的工艺流程难以应付这种高含水局面。在三相分离器前增加占地面积小、处理效率高的油井采出液分水装置，是目前解决高含水问题的可行手段，受到国内外油田公司的青睐。

高含水油井采出液分水设备的评价测试系统多是参考传统含油污水处理评价系统设计，主要包括油相和水相两相混合系统以及测试分离单元，评价多以压降和分离效率为指标，没有考虑油井采出液含气的影响以及预脱水效果的评价。现有公开的文献中涉及的分水设备性能试验装置主要有四点不足：一是装置没有考虑气体对预脱水设备的影响，实际过程中油井采出液或多或少会含有伴生气，气体存在对目前大部分基于旋流分离的分水设备的影响不可忽略，因此现有技术无法模拟采出液分水过程；二是装置的混合系统仅采用单个文丘里管和单个静态混合器，无法调节油水混合物的混合乳化状态。三是仅采用离线方法分析油滴粒径和含油浓度，混合液的理化性质表征不够，难以与油井采出液对比。四是没有考虑实验废液的达标处理。

评价和测试油井采出液分水设备的分水性能是研发分水技术的关键环节，如何在室内真实再现油井采出液是评价测试系统的关键技术。因此，建立油井采出液分水设备性能的测试系统以及测试方法非常必要。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种高含水油井采出液分水设备性能的测试系统及测试方法。

一种高含水油井采出液分水设备性能的测试系统，包括：试验介质供给系统、多相混合系统、计量表征系统、采样分析单元以及数据采集与自动控制系统；

所述试验介质供给系统的输出端与所述多相混合系统的输入端连接，所述多相混合系统的输出端与所述计量表征系统的输入端连接，所述计量表征系统的输出端用于与待测试分离器的输入端连接，所述采样分析单元的输入端用于与所述待测试分离器的输出端连接，所述计量表征系统以及所述采样分析单元分别与所述数据采集与自动控制系统连接；

所述试验介质供给系统用于提供试验介质，所述试验介质包括油、气和水；

所述多相混合系统用于将至少两种所述试验介质混合；

所述计量表征系统用于测量混合后的试验介质的第一介质参数；

所述采样分析单元用于测量经过所述待测试分离器分离后的试验介质的第二介质参数；

所述数据采集与自动控制系统用于获取所述计量表征系统测量得到的混合后的试验介质的第一介质参数，根据混合后的试验介质的第一介质参数，调节输送至采样分析单元的试验介质的流量，并获取所述采样分析单元测量的分离后的试验介质的第二介质参数。

在其中一个实施例中，还包括第一调节测量系统，所述试验介质供给系统的输出端与所述第一调节测量系统的输入端连接，所述第一调节测量系统的输出端与所述多相混合系统的输入端连接，所述第一调节测量系统与所述数据采集与自动控制系统连接；

所述第一调节测量系统用于测量所述试验介质供给系统输出至所述多相混合系统的试验介质的第三介质参数；

所述数据采集与自动控制系统用于获取所述第一调节测量系统测量的试验介质的第三介质参数。

在其中一个实施例中，还包括动力输送系统，所述试验介质供给系统的输出端通过所述动力输送系统与所述第一调节测量系统的输入端连接，所述动力输送系统与所述数据采集与自动控制系统连接；

所述动力输送系统用于为所述试验介质供给系统的试验介质输送至所述第一调节测量系统的输入端提供动力；

所述数据采集与自动控制系统用于根据所述第一调节测量系统测量的试验介质的第三介质参数，控制所述动力输送系统工作，以使得所述试验介质供给系统输出至所述多相混合系统的试验介质的第三介质参数达到第一预设输送值。

在其中一个实施例中，还包括第二调节测量系统，所述采样分析单元的输入端用于通过所述第二调节测量系统与所述待测试分离器的输出端连接，所述第二调节测量系统与所述数据采集与自动控制系统连接；

所述第二调节测量系统用于测量经过所述待测试分离器分离的试验介质的第四介质参数；

所述数据采集与自动控制系统用于根据分离的试验介质的第四介质参数，控制第二调节测量系统工作，以使得所述待测试分离器输出至所述采样分析单元的试验介质的第四介质参数达到第二预设输送值。

在其中一个实施例中，还包括加热系统，所述加热系统用于对所述试验介质供给系统内的试验介质加热。

在其中一个实施例中，所述加热系统还用于对所述多相混合系统内的试验介质加热。

在其中一个实施例中，还包括达标处理系统，所述采样分析单元的输出端与所述达标处理系统连接。

一种高含水油井采出液分水设备性能的测试方法，包括：

将所述试验介质供给系统的试验介质输送至多相混合系统，所述试验介质包括油、气和水；

通过所述多相混合系统将至少两种所述试验介质混合；

通过计量表征系统测量混合后的介质参数，根据测量得到的混合后的第一介质参数，判定介质混合状态；

通过采样分析单元测量待测试分离器分离后的试验介质的第二介质参数；

根据混合后的第一介质参数和分离后的试验介质的第二介质参数，计算得到所述待测试分离器的分水率、压降、回收率、出水口含油浓度。

在其中一个实施例中，所述将所述试验介质供给系统的试验介质输送至多相混合系统的步骤包括：

将所述试验介质供给系统的试验介质输送至多相混合系统，通过第一调节测量系统测量所述试验介质供给系统输出至所述多相混合系统的试验介质的第三介质参数。

在其中一个实施例中，所述通过采样分析单元测量待测试分离器分离后的试验介质的第二介质参数的步骤包括：

通过第二调节测量系统控制所述待测试分离器输出至所述采样分析单元的试验介质的第三介质参数，以使得输出至所述采样分析单元的试验介质的第四介质参数达到第二预设输送值，以对待测试分离器的工作条件的调节。

上述高含水油井采出液分水设备性能的测试系统及测试方法，通过引用采出液中含气的影响，实现对分水设备脱水效果的评价，解决传统油水分离设备测试评价方法仅以压降和分离效率为指标的不足，实现对分水设备的性能评价和测试，在线实施油气水混合物的配制，为新型分水技术与设备的开发提供支撑。

附图说明

图1为一个实施例中的高含水油井采出液分水设备性能的测试系统的系统框图；

图2为一个实施例中的高含水油井采出液分水设备性能的测试方法的流程示意图；

图3为另一个实施例中的高含水油井采出液分水设备性能的测试系统的系统框图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

实施例一

本实施例中，如图1所示，一种高含水油井采出液分水设备性能的测试系统，包括：试验介质供给系统110、多相混合系统120、计量表征系统130、采样分析单元140以及数据采集与自动控制系统150；所述试验介质供给系统110的输出端与所述多相混合系统120的输入端连接，所述多相混合系统120的输出端与所述计量表征系统130的输入端连接，所述计量表征系统130的输出端用于与待测试分离器160的输入端连接，所述采样分析单元140的输入端用于与所述待测试分离器160的输出端连接，所述第一调节测量系统、所述计量表征系统130以及所述采样分析单元140分别与所述数据采集与自动控制系统150连接；所述试验介质供给系统110用于提供试验介质，所述试验介质包括油、气和水；所述多相混合系统120用于将至少两种所述试验介质混合；所述计量表征系统130用于测量混合后的试验介质的第一介质参数；所述采样分析单元140用于测量经过所述待测试分离器160分离后的试验介质的第二介质参数；所述数据采集与自动控制系统150用于获取所述计量表征系统130测量得到的混合后的试验介质的第一介质参数，根据混合后的试验介质的第一介质参数，调节输送至采样分析单元140的试验介质的流量，并获取所述采样分析单元140测量的分离后的试验介质的第二介质参数。

具体地，试验介质供给系统用于为多相混合系统提供试验介质，试验介质包括油、气和水，试验介质供给系统包括用于存储试验介质的容器，比如，试验介质供给系统包括气体储存单元气罐、油品储存单元油罐和水相储存单元水箱，气体储存单元气罐用于存储气体，油品储存单元油罐用于存储油，水相储存单元水箱用于存储水。多相混合系统用于将试验介质供给系统输送的试验介质进行混合，比如，多相混合系统用于将油与气以及水进行混合，以模拟油井采出液或多或少会含有伴生气的情况。

计量表征系统包括气液混合流体在线多相流量计、油气水多相流型识别、压力表、温度传感器与液滴粒径测量仪，其中，气液混合流体在线多相流量计用于测量混合后的试验介质的流量，油气水多相流型识别试验介质的种类，压力表用于测量混合后的试验介质的压力，温度传感器用于测量混合后的试验介质的温度，液滴粒径测量仪用于测量混合后的试验介质的输送过程中的液体粒径，从而测量得到混合后的试验介质的第一介质参数。

待测试分离器为需要进行测试的采出液分水设备。本实施例中，采出液分水设备可以是油水分离设备，也可以是油气水分离设备。混合后的试验介质经过待测试分离器分离，分离出独立的试验介质，本实施例中，油气水混合流体经计量与表征系统后进入待测试分水设备实施多相分离。比如，油、气和水混合物经过待测分离器的分离，分离出单独的油、单独的气和单独的水。

所述采样与分析单元包括含油量测量仪以及水分仪，油量测量仪用于测量分离后的油的流量，水分仪用于测量分离后的水的水相体积含率，从而测量得到分离后的试验介质的第二介质参数。

所述数据采集与自动控制系统用于获取所述计量表征系统测量得到的混合后的试验介质的第一介质参数，根据混合后的试验介质的第一介质参数，调节输送至采样分析单元的试验介质的流量，并获取所述采样分析单元测量的分离后的试验介质的第二介质参数，从而能够根据混合后的第一介质参数和分离后的试验介质的第二介质参数，计算得到所述待测试分离器的分水率、压降、回收率、出水口含油浓度，进而实现对待测试分离器的各项关键指标的测试。

上述实施例中，通过引用采出液中含气的影响，实现对分水设备脱水效果的评价，解决传统油水分离设备测试评价方法仅以压降和分离效率为指标的不足，实现对分水设备的性能评价和测试，在线实施油气水混合物的配制，为新型分水技术与设备的开发提供支撑。

在一个实施例中，高含水油井采出液分水设备性能的测试系统还包括第一调节测量系统，所述试验介质供给系统的输出端与所述第一调节测量系统的输入端连接，所述第一调节测量系统的输出端与所述多相混合系统的输入端连接，所述第一调节测量系统与所述数据采集与自动控制系统连接；所述第一调节测量系统用于测量所述试验介质供给系统输出至所述多相混合系统的试验介质的第三介质参数；所述数据采集与自动控制系统用于获取所述第一调节测量系统测量的试验介质的第三介质参数。

本实施例中，第一调节测量系统通过控制所述试验介质供给系统输出至所述多相混合系统的试验介质的参数，以实现对输出至所述多相混合系统的试验介质的第三介质参数的测量。比如，第一调节测量系统控制所述试验介质供给系统输出至所述多相混合系统的试验介质的流量、温度和压力。具体地，本实施例中，第一调节测量系统包括多个控制阀、流量计、温度传感器和压力表；所述控制阀用于控制对应管段的流通面积，进而控制试验介质的流量；所述流量计、温度传感器和压力表用于测量对应管段的流量、温度和压力；所述第一调节测量系统和数据采集与自动控制系统连接。

在一个实施例中，高含水油井采出液分水设备性能的测试系统还包括动力输送系统，所述试验介质供给系统的输出端通过所述动力输送系统与所述第一调节测量系统的输入端连接，所述动力输送系统与所述数据采集与自动控制系统连接；所述动力输送系统用于为所述试验介质供给系统的试验介质输送至所述第一调节测量系统的输入端提供动力；所述数据采集与自动控制系统用于根据所述第一调节测量系统测量的试验介质的第三介质参数，控制所述动力输送系统工作，以使得所述试验介质供给系统输出至所述多相混合系统的试验介质的第三介质参数达到第一预设输送值。

本实施例中，动力输送系统包括空气压缩机、油泵与水泵，空气压缩机用于为气体的输送提供动力，油泵用于为油的输送提供动力，水泵用于为水的输送提供动力；所述空气压缩机的输入端与气罐连接；所述油泵的输入端与油罐连接，所述空气压缩机的输出端和所述油泵的输出端端依次通过控制阀、压力表和油流量计与油气水多相流混合单元连接；所述水泵的输入端与水箱连接，输出端依次经控制阀、压力表和水流量计与油气水多相流混合单元连接；所述油、气、水介质经各种阀门和仪表计量后进入所述多相混合系统。本实施例中，通过第一调节测量系统测量得到试验介质的第三介质参数，使得数据采集与自动控制系统精准控制所述动力输送系统工作，以使得输出至所述多相混合系统的试验介质的介质参数符合第一预设输送值，进而实现对输出至多相混合系统的试验介质的合理控制，使得试验结果更为精准和合理。

在一个实施例中，高含水油井采出液分水设备性能的测试系统还包括第二调节测量系统，所述采样分析单元的输入端用于通过所述第二调节测量系统与所述待测试分离器的输出端连接，所述第二调节测量系统与所述数据采集与自动控制系统连接；所述第二调节测量系统用于测量经过所述待测试分离器分离的试验介质的第四介质参数；所述数据采集与自动控制系统用于根据分离的试验介质的第四介质参数，控制第二调节测量系统工作，以使得所述待测试分离器输出至所述采样分析单元的试验介质的第四介质参数达到第二预设输送值。

本实施例中，第二调节测量系统通过控制待测试分离器输出至所述采样分析单元的试验介质的参数，以实现对输出至所述采样分析单元的试验介质的第四介质参数的测量。比如，第二调节测量系统控制所述试验介质供给系统输出至所述采样分析单元的试验介质的流量、温度和压力。具体地，本实施例中，第二调节测量系统包括多个控制阀、流量计、温度传感器和压力表；所述控制阀用于控制对应管段的流通面积，进而控制试验介质的流量；所述流量计、温度传感器和压力表用于测量对应管段的流量、温度和压力；所述第二调节测量系统和数据采集与自动控制系统连接。并且通过多个控制阀控制输出至所述采样分析单元的试验介质的流量、压力，以使得输出至所述采样分析单元的试验介质的第四介质参数达到第二预设输送值，以实现对待测试分离器的工作条件的调节。

在一个实施例中，高含水油井采出液分水设备性能的测试系统还包括加热系统，所述加热系统用于对所述试验介质供给系统内的试验介质加热。

本实施例中，加热系统用于对试验介质加热，以使得试验介质供给系统内的试验介质达到目标温度。具体地，加热系统用于对油罐加热，以使得油罐内的原油加热直至目标温度。

在一个实施例中，所述加热系统还用于对所述多相混合系统内的试验介质加热。

本实施例中，加热系统还用于多相混合系统内的试验介质加热，以使得多相混合系统内的试验介质达到目标温度。具体地，加热系统用于对油罐加热，以使得油罐内的原油加热直至目标温度。

在一个实施例中，高含水油井采出液分水设备性能的测试系统还包括达标处理系统，所述采样分析单元的输出端与所述达标处理系统连接。

本实施例中，达标处理系统用于对排放的试验介质进行处理，以使得排出的试验介质符合排放要求。具体地，所述达标处理系统包括气体净化系统、油相沉降回收系统以及含油污水达标排放系统；所述达标处理系统上游与对应的分水设备出口相连接。气体净化系统用于对气体净化，油相沉降回收系统用于对油进行沉降，并回收，油污水达标排放系统用于对油水混合物进行处理，并排放。

实施例二

本实施例中，如图2所示，提供了一种高含水油井采出液分水设备性能的测试方法，其包括：

步骤210，将所述试验介质供给系统的试验介质输送至多相混合系统，所述试验介质包括油、气和水。

本实施例中，通过加热系统对试验介质加热，且加热至目标温度，随后，将所述试验介质供给系统的试验介质输送至多相混合系统。具体地，通过动力输送系统将所述试验介质供给系统的试验介质输送至多相混合系统，并通过第一调节测量系统用于测量所述试验介质供给系统输出至所述多相混合系统的试验介质的第三介质参数。

具体地，试验介质供给系统用于为多相混合系统提供试验介质，试验介质包括油、气和水，试验介质供给系统包括用于存储试验介质的容器，比如，试验介质供给系统包括气体储存单元气罐、油品储存单元油罐和水相储存单元水箱，气体储存单元气罐用于存储气体，油品储存单元油罐用于存储油，水相储存单元水箱用于存储水。

步骤220，通过所述多相混合系统将至少两种所述试验介质混合。

多相混合系统用于将试验介质供给系统输送的试验介质进行混合，比如，多相混合系统用于将油与气以及水进行混合，以模拟油井采出液或多或少会含有伴生气的情况。

步骤230，通过计量表征系统测量混合后的介质参数，根据测量得到的混合后的第一介质参数，判定介质混合状态。

计量表征系统包括气液混合流体在线多相流量计、油气水多相流型识别、压力表、温度传感器与液滴粒径测量仪，其中，气液混合流体在线多相流量计用于测量混合后的试验介质的流量，油气水多相流型识别试验介质的种类，压力表用于测量混合后的试验介质的压力，温度传感器用于测量混合后的试验介质的温度，液滴粒径测量仪用于测量混合后的试验介质的输送过程中的液体粒径，从而测量得到混合后的试验介质的第一介质参数。

步骤240，通过采样分析单元测量待测试分离器分离后的试验介质的第二介质参数。

待测试分离器为需要进行测试的采出液分水设备。本实施例中，采出液分水设备可以是油水分离设备，也可以是油气水分离设备。混合后的试验介质经过待测试分离器分离，分离出独立的试验介质，本实施例中，油气水混合流体经计量与表征系统后进入待测试分水设备实施多相分离。比如，油、气和水混合物经过待测分离器的分离，分离出单独的油、单独的气和单独的水。

所述采样与分析单元包括含油量测量仪以及水分仪，油量测量仪用于测量分离后的油的流量，水分仪用于测量分离后的水的水相体积含率，从而测量得到分离后的试验介质的第二介质参数。

步骤250，根据混合后的第一介质参数和分离后的试验介质的第二介质参数，计算得到所述待测试分离器的分水率、压降、回收率、出水口含油浓度。

本实施例中，所述计量表征系统以及所述采样分析单元分别与所述数据采集与自动控制系统连接；所述数据采集与自动控制系统用于获取所述计量表征系统测量得到的混合后的试验介质的第一介质参数，根据混合后的试验介质的第一介质参数，调节输送至采样分析单元的试验介质的流量，并获取所述采样分析单元测量的分离后的试验介质的第二介质参数。

所述数据采集与自动控制系统用于获取所述计量表征系统测量得到的混合后的试验介质的第一介质参数，根据混合后的试验介质的第一介质参数，调节输送至采样分析单元的试验介质的流量，并获取所述采样分析单元测量的分离后的试验介质的第二介质参数，从而能够根据混合后的第一介质参数和分离后的试验介质的第二介质参数，计算得到所述待测试分离器的分水率、压降、回收率、出水口含油浓度，进而实现对待测试分离器的各项关键指标的测试。

上述实施例中，通过引用采出液中含气的影响，实现对分水设备脱水效果的评价，解决传统油水分离设备测试评价方法仅以压降和分离效率为指标的不足，实现对分水设备的性能评价和测试，在线实施油气水混合物的配制，为新型分水技术与设备的开发提供支撑。

在一个实施例中，所述将所述试验介质供给系统的试验介质输送至多相混合系统的步骤包括：将所述试验介质供给系统的试验介质输送至多相混合系统，通过第一调节测量系统测量所述试验介质供给系统输出至所述多相混合系统的试验介质的第三介质参数。

本实施例中，通过第一调节测量系统测量所述试验介质供给系统输出至所述多相混合系统的试验介质的第三介质参数；由所述数据采集与自动控制系统获取所述第一调节测量系统测量到的试验介质的第三介质参数。具体地，第一调节测量系统通过控制所述试验介质供给系统输出至所述多相混合系统的试验介质的参数，以实现对输出至所述多相混合系统的试验介质的第三介质参数的测量。比如，第一调节测量系统控制所述试验介质供给系统输出至所述多相混合系统的试验介质的流量、温度和压力。具体地，本实施例中，第一调节测量系统包括多个控制阀、流量计、温度传感器和压力表；所述控制阀用于控制对应管段的流通面积，进而控制目标介质的流量；所述流量计、温度传感器和压力表用于测量对应管段的流量、温度和压力；所述调节与测量系统和数据采集与自动控制系统连接。

在一个实施例中，所述通过采样分析单元测量待测试分离器分离后的试验介质的第二介质参数的步骤包括：通过第二调节测量系统控制所述待测试分离器输出至所述采样分析单元的试验介质的第三介质参数，以使得输出至所述采样分析单元的试验介质的第四介质参数达到第二预设输送值，以实现对待测试分离器的工作条件的调节。

应该理解的是，虽然图2的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图2中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

实施例三

本实施例中，如图3所示，一种高含水油井采出液分水设备性能的测试系统，包括：试验介质供给系统、动力输送系统、调节与测量系统、多相混合系统、计量与表征系统、分水设备测试单元、采样与分析单元、数据采集与自动控制系统、加热系统以及达标处理系统；

所述试验介质供给系统包括气体储存单元气罐、油品储存单元油罐和水相储存单元水箱；所述气罐上游与空气压缩机连接，下游依次经控制阀、压力表和气体流量计与油气水多相流混合单元连接；所述油罐下游经加热器、温度传感器与油泵连接；所述水箱下游与水泵连接。

所述动力输送系统包括空气压缩机、油泵与水泵；所述空气压缩机下游与气罐连接；所述油泵上游与油罐连接，下游依次经控制阀、压力表和油流量计与油气水多相流混合单元连接；所述水泵上游与水箱连接，下游依次经控制阀、压力表和水流量计与油气水多相流混合单元连接；所述油、气、水介质经各种阀门和仪表计量后进入所述多相混合系统。

所述调节与测量系统包括多个控制阀、流量计、温度传感器和压力表；所述控制阀用来控制对应管段的流通面积，进而控制目标介质的流量；所述流量计、温度传感器和压力表用来测量对应管段的流量、温度和压力；所述调节与测量系统和数据采集与自动控制系统连接。

所述多相混合系统由两个混合单元并联组成，第一个混合单元由罐和搅拌器组成，混合部分油和水，第二个混合单元由多个动态混合器组成，混合剩余的油、水和气；所述多相混合系统下游与所述计量与表征系统连接。

所述计量与表征系统包括气液混合流体在线多相流量计、油气水多相流型识别、压力表、温度传感器与液滴粒径测量仪，可根据需求更换；所述计量与表征系统的多相流量计、压力表和温度传感器和所述数据采集与自动控制系统连接；油气水混合流体经计量与表征系统后进入待测试分水设备实施多相分离。

所述分水设备测试单元可以是油水分离设备，也可以是油气水分离设备；所述分水设备测试单元下游与所述调节测量系统连接，以调节待测试分离器的工作条件；所述分水设备测试单元的各个出口经调节测量系统后与相应的达标处理系统连接。

所述采样与分析单元包括在线测试与离线测试单元；所述采样与分析单元包括含油量测量仪以及水分仪。

所述达标处理系统包括气体净化系统、油相沉降回收系统以及含油污水达标排放系统；所述达标处理系统上游与对应的分水设备出口相连接。

测试方法其较佳的实施方式是：

步骤一，启动加热系统10，对油罐内的原油进行加热直至目标温度；

步骤二，启动介质输送系统2、调节与测量系统3，根据目标工况条件设置调节测量单元31、32和33，并将流量、压力和温度等数据输送至数据采集与自动控制系统9，直至油气水流量达到目标设定值；

步骤三，启动计量与表征系统，根据多相流量计51、油气水多相流型识别仪52和液滴粒径测量仪55判断油气水混合情况，并将测量数据与压力表53、温度传感器54测量数据一并输送至数据采集与自动控制系统9；

步骤四，根据目标工况设置调节测量单元34、35和36，并将流量、压力和温度等数据输送至数据采集与自动控制系统9，直至三相管路中的流量达到目标设定值；

步骤五，各测量仪表均达到设定之后，稳定运行3分钟，启动等动量取样仪71，水分仪72和含油量测量仪73，将采集数据输送至数据采集与自动控制系统9；

步骤六，对稳定运行过程中数据进行记录和处理：

记录多相流量计51测量得到的气体流量Q_gi、油相流量Q_oi、水相流量Q_wi、气体相含率C_gi、油相含率C_oi和水相含率C_wi；

记录分离器入口仪器仪表测量得到的温度T_in和压力p_in；

记录油气水多相流型识别仪52检测到的油气水三相流动情况；

记录压力表53和温度传感器54的测量数据；

记录分离器气相出口调节测量单元34的流量Q_g、温度T_g和压力p_g，记录分离器后油相出口调节测量单元35的流量Q_up、温度T_up和压力p_up，水分仪72测量的水相体积含率C_wup；

记录分离器后水相出口调节测量单元36的流量Q_down、温度T_down和压力p_down，离线测量或含油量测量仪测量的油相体积含率C_odown；

根据下式计算分水率：

根据下式计算各压降：

Δp_g＝p_in-p_g

Δp_w＝p_in-p_down

Δp_o＝p_in-p_up

根据下式计算回收油率：

步骤七，结合分离器自身特性，通过分水率、压降、回收率、出水口含油浓度等指标评价分离器的性能。

本申请可用于评价和测试分水设备的性能，在线实施油气水混合物的配制，为新型分水技术与设备的开发提供技术支持。

以处理量1m³/h水力旋流器作为分水器在含气5％、含水90％条件下的性能测试为例结合上图说明本发明的实施过程：

如图3所示，本发明包括试验介质供给系统1、动力输送系统2、调节与测量系统3、多相混合系统4、计量与表征系统5、水力旋流器6、采样与分析单元7、数据采集与自动控制系统9、加热系统10以及达标处理系统8；可采用美国斯伦贝谢公司的PhaseWatcher Vx型在线流量仪，测量范围：含水率0～100％、含气率0～100％；采用DREXELBROOK公司的Universal IV水分仪测量油出口中的含水率，测量范围含水率0％～50％；

启动加热系统10，对油罐内的原油进行加热直至目标温度；

启动介质输送系统2、调节与测量系统3，将气罐11、油罐12和水箱13中的气、油、水三相介质根据试验要求分别经控制测量单元31、32、33的控制阀调节、流量计计量后以0.05m³/h、0.1m³/h和0.9m³/h注入油、气、水多相混合系统4；并将流量、压力和温度等数据输送至数据采集与自动控制系统9；

油、气、水三相在多相混合系统4中按照设定的顺序流经多个动态混合器，得到预期的油气水三相混合物；

启动计量与表征系统5，根据多相流量计51和油气水多相流型识别仪52的测量数据，确定含气量、含油量和相态分布等理化性质达到预期要求后，将测量数据与压力表53、温度传感器54测量数据温度T_in、压力p_in、气体流量Q_gi、油相流量Q_oi、水相流量Q_wi、气体相含率C_gi、油相含率C_oi和水相含率C_wi一并输送至数据采集与自动控制系统9；

若水力旋流器不具备脱气功能，则关闭控制测量单元34的阀门，根据溢流和底流压降或流量Q_up、Q_down通过数据采集与自动控制系统9自动调节控制测量单元35、36的阀门使其满足预设分流比，并将流量Q_up和Q_down、压力p_up和p_down以及温度T_g和T_down等数据输送至数据采集与自动控制系统9；

各测量仪表均达到设定之后，稳定运行3分钟，启动等动量取样仪71、水分仪72和含油量测量仪73，将采集数据输送至数据采集与自动控制系统9；

从水力旋流器6溢流口流出的液体进入油相沉降系统82；随油相一起流出的气体在油相沉降系统82中溢出，经管道流入气体净化系统81进行处理；随油相一起流出的水相在油相沉降系统82中沉降，经管道流入含油污水处理系统83进行处理；

从水力旋流器6底流口流出的液体分析后进入含油污水处理系统83；随水相一起流出的油相经含油污水处理系统83处理回收后进入油相沉降系统82进一步沉降；

所述油相沉降系统82可采用斜板聚结分离设备，所述含油污水处理系统83可采用旋流气浮处理设备；

根据稳定运行过程中记录的数据，按照公式计算脱水水率、压降，根据脱水率、压降和压降比、出水口含油浓度评价水力旋流器的性能。

本申请公开了一种油井采出液分水设备性能的测试方法及系统，包括试验介质供给系统、动力输送系统、控制与测量系统、多相混合系统、计量与表征系统、分水设备测试单元、采样与分析单元、数据采集与自动控制系统、加热系统以及达标处理系统等；性能测试方法包括在线配制油气水混合物、介质在线和离线测试评价等步骤，评价指标包括压力降、分水率和出水口含油浓度等。考虑含气影响可以真实反应油井采出液的特性，为油井采出液分水设备的性能测试提供真实工作环境。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，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，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种高含水油井采出液分水设备性能的测试系统，其特征在于，包括：试验介质供给系统、多相混合系统、计量表征系统、采样分析单元以及数据采集与自动控制系统；

所述试验介质供给系统的输出端与所述多相混合系统的输入端连接，所述多相混合系统的输出端与所述计量表征系统的输入端连接，所述计量表征系统的输出端用于与待测试分离器的输入端连接，所述采样分析单元的输入端用于与所述待测试分离器的输出端连接，所述计量表征系统以及所述采样分析单元分别与所述数据采集与自动控制系统连接；

所述试验介质供给系统用于提供试验介质，所述试验介质包括油、气和水；

所述多相混合系统用于将至少两种所述试验介质混合；

所述计量表征系统用于测量混合后的试验介质的第一介质参数；

所述采样分析单元用于测量经过所述待测试分离器分离后的试验介质的第二介质参数；

所述数据采集与自动控制系统用于获取所述计量表征系统测量得到的混合后的试验介质的第一介质参数，根据混合后的试验介质的第一介质参数，调节输送至采样分析单元的试验介质的流量，并获取所述采样分析单元测量的分离后的试验介质的第二介质参数。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括第一调节测量系统，所述试验介质供给系统的输出端与所述第一调节测量系统的输入端连接，所述第一调节测量系统的输出端与所述多相混合系统的输入端连接，所述第一调节测量系统与所述数据采集与自动控制系统连接；

所述第一调节测量系统用于测量所述试验介质供给系统输出至所述多相混合系统的试验介质的第三介质参数；

所述数据采集与自动控制系统用于获取所述第一调节测量系统测量的试验介质的第三介质参数。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，还包括动力输送系统，所述试验介质供给系统的输出端通过所述动力输送系统与所述第一调节测量系统的输入端连接，所述动力输送系统与所述数据采集与自动控制系统连接；

所述动力输送系统用于为所述试验介质供给系统的试验介质输送至所述第一调节测量系统的输入端提供动力；

所述数据采集与自动控制系统用于根据所述第一调节测量系统测量的试验介质的第三介质参数，控制所述动力输送系统工作，以使得所述试验介质供给系统输出至所述多相混合系统的试验介质的第三介质参数达到第一预设输送值。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括第二调节测量系统，所述采样分析单元的输入端用于通过所述第二调节测量系统与所述待测试分离器的输出端连接，所述第二调节测量系统与所述数据采集与自动控制系统连接；

所述第二调节测量系统用于测量经过所述待测试分离器分离的试验介质的第四介质参数；

所述数据采集与自动控制系统用于根据分离的试验介质的第四介质参数，控制第二调节测量系统工作，以使得所述待测试分离器输出至所述采样分析单元的试验介质的第四介质参数达到第二预设输送值。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括加热系统，所述加热系统用于对所述试验介质供给系统内的试验介质加热。

6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述加热系统还用于对所述多相混合系统内的试验介质加热。

7.根据权利要求1-6任一项中所述的系统，其特征在于，还包括达标处理系统，所述采样分析单元的输出端与所述达标处理系统连接。

8.一种高含水油井采出液分水设备性能的测试方法，其特征在于，包括：

将所述试验介质供给系统的试验介质输送至多相混合系统，所述试验介质包括油、气和水；

通过所述多相混合系统将至少两种所述试验介质混合；

通过计量表征系统测量混合后的介质参数，根据测量得到的混合后的第一介质参数，判定介质混合状态；

通过采样分析单元测量待测试分离器分离后的试验介质的第二介质参数；

根据混合后的第一介质参数和分离后的试验介质的第二介质参数，计算得到所述待测试分离器的分水率、压降、回收率、出水口含油浓度。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述将所述试验介质供给系统的试验介质输送至多相混合系统的步骤包括：

将所述试验介质供给系统的试验介质输送至多相混合系统，通过第一调节测量系统测量所述试验介质供给系统输出至所述多相混合系统的试验介质的第三介质参数。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述通过采样分析单元测量待测试分离器分离后的试验介质的第二介质参数的步骤包括：

通过第二调节测量系统控制所述待测试分离器输出至所述采样分析单元的试验介质的第三介质参数，以使得输出至所述采样分析单元的试验介质的第四介质参数达到第二预设输送值，以对待测试分离器的工作条件的调节。

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