CN115975671A - 一种适用于石油三相分离器的计量装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于石油三相分离器的计量装置，涉及石油三相分离后计量技术领域，包括立式三相分离罐，所述立式三相分离罐的内部固定设有两块分隔板，两块所述分隔板将立式三相分离罐的内部自上而下分隔成离心分离腔、进液腔以及水油分离腔，本发明中，通过进水组件和油水分离组件的相互配合，能够有效的加速水油分离腔内部剩余石油的排出，有效的消除“死油区”，从而确保此次计量的准确性，并且利用通入的稳定介质(清水)不仅能够消除“死油区”，还能驱使转动轴转动，进而使得挡水板对弧形阻水板进行密封，保证通入的稳定介质(清水)不会进入弧形阻水板内，进而影响石油体积的测定计量。

Description

一种适用于石油三相分离器的计量装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及石油三相分离后计量技术领域，尤其涉及一种适用于石油三相分离器的计量装置及其使用方法。

背景技术

三相分离器在石油开采方面应用非常广泛，才开采出来的石油中可能会混有地下水、固体颗粒以及地下天然气，需要使用对三相分离器石油进行处理。经过多年的发展，油气水三相分离器的种类、型号不断增多，分离效率也在不断改善。

在油田实际应用中，立式分离器内气液分离界面小，气液分离效果相对较差；卧式分离器气液分离界面较大，气液分离效果较好，但液面高度小，排水口和油水界面距离短，油水分离效果差，且罐底面积大，占地面积大，同时在立式和卧式分离器中容易出现“死油区”和“死水区”，使得有效分离空间降低；并且无论是立式或卧式分离器都不能对不同批次中油气水混合物的组成成分进行单次计量，需要等完全分离后再对分离后的产品进行测量后才能得出大致的结论，这种计量方式较为笼统，不够及时反映出不用批次原液的中各组分的占比，在油田实际开采中需要更加准确且快速配合三相分离器使用的计量装置，为此提出的一种适用于石油三相分离器的计量装置及其使用方法。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中不能够通过三相分离器对某一批次进行得到组成成分进行计量的问题，而提出的一种适用于石油三相分离器的计量装置及其使用方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种适用于石油三相分离器的计量装置，包括立式三相分离罐，所述立式三相分离罐的内部固定设有两块分隔板，两块所述分隔板将立式三相分离罐的内部自上而下分隔成离心分离腔、进液腔以及水油分离腔，所述离心分离腔的内部设有用于加速伴生气排出的离心分离组件，所述进液腔的内部设有用于对油气水混合物进行初步分离的挡流组件，所述水油分离腔的内部设有用于分离油水混合物的油水分离组件，所述立式三相分离罐的内部还设有用于驱使离心分离组件、挡流组件以及油水分离组件工作的动力机构；

所述动力机构包括固定设于立式三相分离罐底部的驱动电机和呈竖直转动设于立式三相分离罐内部的空心轴，所述空心轴的下端与驱动电机的输出端固定连接。

上述技术方案进一步包括：

所述离心分离组件包括设置与立式三相分离罐顶部的抽气组件以及固定设于最上方分隔板上端中部的导流台，所述空心轴的上端于离心分离腔的内部固定设有两个锥形分离板，所述锥形分离板的下端中部均布开设有四个落液口，所述空心轴的中部且位于锥形分离板的内部开设有多个伴生气出孔，所述离心分离组件还包括滑动设置在最上方所述分隔板中部的两根顶杆，所述顶杆的上端于离心分离腔的内部固定设有阻水板，所述顶杆的下端中部固定设有限位环，所述顶杆的中部还套设有挤压弹簧，所述挤压弹簧的上端与最上方分隔板的下端面接触，所述挤压弹簧的下端与限位环的上端面接触，所述顶杆的下端呈半球形；

所述抽气组件包括固定设置在离心分离腔内部上方的壳体，所述空心轴位于壳体的内部固定设有双头凸轮，所述壳体的内部对称滑动设有两个活塞板，所述双头凸轮的外侧能够分别与两个活塞板的一侧接触，所述活塞板的另一侧固定设有两个复位弹簧，所述复位弹簧的另一端与立式三相分离罐的内壁固定连接，所述壳体的下端对称开设有两个进气孔，且进气孔内设置有单向阀，所述壳体的下端且位于进气孔处固定设有金属除沫器，所述壳体的上端对称开设有两个出气孔，且出气孔内也固定设置有单向阀。

上述技术方案进一步包括：

所述挡流组件包括设置在进液腔的内部倒锥形挡流板，所述空心轴的中部且位于进液腔的内部固定设有多根固定杆，多根所述固定杆的另一端与倒锥形挡流板的内壁固定连接，所述倒锥形挡流板的上端对称固定设有两个顶块，所述顶块的上端呈半球形，所述顶块的上端面能够与顶杆的下端接触。

上述技术方案进一步包括：

所述油水分离组件包括固定设置于中部分隔板下端一侧的降液管和固定设于水油分离腔内部一侧的弧形阻水板，中部所述分隔板的下端还固定设有半圆形驱动壳，所述半圆形驱动壳的内部且位于弧形阻水板的正上方转动设有驱动丝杆，所述驱动丝杆的中部通过螺纹连接设有驱动套筒，所述驱动套筒的下端且位于半圆形驱动壳的外侧固定设有挡水板，所述驱动丝杆的中部还固定设有从动齿轮；

所述油水分离组件还包括设置在水油分离腔内部的进水组件，所述进水组件包括固定设置在立式三相分离罐外部的水箱以及固定设置在水油分离腔内部下方的安装板，所述安装板的上端固定设有圆形动力壳，所述安装板和半圆形驱动壳之间转动设有转动轴，所述转动轴的中部且位于圆形动力壳的内部固定设有多个扇叶；

所述圆形动力壳的中部呈轴对称固定设有进水管和出水管，所述进水管的另一端与水箱内部的进水泵输出端相互连通，所述出水管的末端设置有单向阀，所述圆形动力壳的一侧还对称设有回水管和抽水管，所述回水管的进水端内固定设置有单向阀，所述抽水管的另一端与水箱内部的抽水泵输入端相互连通；

所述转动轴的上端且位于圆形动力壳的内部固定设有主动齿轮，所述圆形动力壳的内部还设有传动齿轮，所述主动齿轮与传动齿轮相互啮合，所述传动齿轮与从动齿轮相互啮合。

上述技术方案进一步包括：

所述空心轴的中部且位于倒锥形挡流板的内部开设有伴生气进孔。

上述技术方案进一步包括：

中部所述分隔板的上端对称固定设有两根连通管，所述进液腔和水油分离腔通过两根连通管相互连通。

上述技术方案进一步包括：

所述圆形动力壳的下端还固定设有配合驱动套筒使用的导向杆。

上述技术方案进一步包括：

所述空心轴的下端且位于水油分离腔内部还固定设有多根搅拌杆。

上述技术方案进一步包括：

所述立式三相分离罐的上端固定设有便于伴生气排出的伴生气出管，所述立式三相分离罐的下端一侧固定设有便于原油排出的原油出管，且原油出管于水油分离腔的内部一端设置在挡水板的下端中部，所述立式三相分离罐的底部还设有排水管。

上述技术方案进一步包括：

所述立式三相分离罐的内部还设有用于检测水位高度的检测组件，所述检测组件包括固定设置在立式三相分离罐底部的低液位传感器和固定设置在降液管下端一侧的中液位传感器以及设置在水油分离腔内壁的高液位传感器，所述高液位传感器的设置高度与弧形阻水板上端面对齐设置，所述低液位传感器、中液位传感器和高液位传感器的信号输出端与外部数据处理器的信号输入端电性连接，所述外部数据处理器的信号输出端与驱动电机、进水泵和抽水泵的信号输入端电性连接。

上述技术方案进一步下列步骤：

a.油气水混合物的通入，通过油气水混合物进料管往立式三相分离罐中进液腔的内部通入一定体积的油气水混合物，此时记录通入体积为原始体积，即原始体积V₀；

b.油气水混合物中石油伴生气的排出，静置一定时间后，通过启动驱动电机，进而使得空心轴转动，进一步驱使离心分离组件和抽气组件工作，通过离心分离和快速抽取，从而有效降低石油伴生气中石油和水的含量以及加速了气体的收集，通过对伴生气出管排出气体的体积进行收集，并对收集到的气体体积进行测量，从而得出石油伴生气最终的数据，即记录为石油伴生气体积V₁；

c.原油体积测量，当石油伴生气排出后，启动水箱内部的进水泵，从而实现往水油分离腔的内部添加清水，由于石油的密度小于水，所以石油会漂浮在水面上，同时通入的清水会驱使扇叶转动，进而驱使转动轴转动，而转动轴转动又能够通过主动齿轮、传动齿轮和从动齿轮三者间的啮合进而驱使驱动套筒向下运动，驱动套筒向下运动后便能使得挡水板向下运动，从而能够将弧形阻水板的内部封闭，在此过程中，石油一直被清水顶升，从而进入弧形阻水板的内部，并从原油出管排出至立式三相分离罐的内部，当高液位传感器检测到相关数据的上端面平行时)，此时外部数据处理控制器发出控制信号使得进水泵停止工作，此时挡水板的下端与弧形阻水板的上端面贴合，防止清水进入弧形阻水板的内部，收集从原油出管排出的石油，并对石油的体积进行测量，即记录为石油的体积V₂；

d.油气水混合物中水的排出，当石油完全排出后，外部数据处理控制器发出控制信号使得水箱内部的抽水泵工作，从而对水油分离腔内部清水进行抽取，当抽水泵工作时，由于回水管和抽水管的设置能够使得转动轴反向转动，进而挡水板复位，同时还能实现清水重回水箱，通过控制抽水泵工作，进而加入的水和抽回的水为等量，然后关闭抽水泵，打开出水管的阀门，对水油分离腔内部的剩余水进行收集，并对剩余的水进行测量，即记录为水的体积V₃；

e.通过公式即可得此次油气水混合物中三相的占比：

石油伴生气的占比公式：K₁＝V₁/V₀*100％；

式中K₁为石油伴生气占比，V₁为本次检测石油伴生气体积，V₀为本次通入油气水混合物原始体积；

石油的占比公式：K₂＝V₂/V₀*100％；

式中K₂为石油占比，V₂为本次检测石油的体积，V₀为本次通入油气水混合物原始体积；

水的占比公式：K₃＝V₃/V₀*100％；

式中K₃为水占比，V₃为本次检测水的体积，V₀为本次通入油气水混合物原始体积。

相比现有技术，本发明的有益效果为：

本发明中，首先通过动力机构能够对离心分离组件、抽气组件、挡流组件以及油水分离组件进行驱动，从而能够加速油气水混合物在立式三相分离罐内部的三相分离，并且加速单批次油气水混合物的计量速度，从而实现快速检测计量各组成成分的目的，整个过程不影响三相分离罐的后续使用；

通过离心分离组件和抽气组件的相互配合，能够对石油伴生气进行离心分离，加速石油伴生气内部油滴或水滴的含量，从而达到增加气液分离面的作用，增强了气液分离效果，并且通过双头凸轮的转动还能对经过离心分离的石油伴生气加速排出，不需要通过添加稳定介质(如氮气)对石油伴生气进行挤出，减少了试验误差；

通过进水组件和油水分离组件的相互配合，能够有效的加速水油分离腔内部剩余石油的排出，有效的消除“死油区”，从而确保此次计量的准确性，并且利用通入的稳定介质(清水)不仅能够消除“死油区”，还能驱使转动轴转动，进而使得挡水板对弧形阻水板进行密封，保证通入的稳定介质(清水)不会进入弧形阻水板内，进而影响石油体积的测定计量，同时通过稳定介质(清水)的排出还能驱使转动轴反向转动，进而使得挡水板恢复至初始状态，便于立式三相分离罐的后续使用。

附图说明

图1为本发明提出的立式三相分离罐内部结构示意图；

图2为本发明提出的离心分离组件结构示意图；

图3为本发明提出的抽气组件结构示意图；

图4为本发明提出的离心分离组件立体结构示意图；

图5为本发明提出的顶杆立体结构示意图；

图6为本发明提出的挡流组件结构示意图；

图7为本发明提出的挡流组件立体结构示意图；

图8为本发明提出的油水分离组件结构示意图；

图9为本发明提出的进水组件结构示意图；

图10为本发明提出的进水组件工作结构示意图；

图11为本发明提出的圆形动力壳内部结构示意图；

图12为本发明提出的进水组件立体结构示意图。

图中：1、立式三相分离罐；101、分隔板；1011、连通管；102、油气水混合物进料管；103、伴生气出管；104、原油出管；105、排水管；2、动力机构；201、驱动电机；202、空心轴；203、搅拌杆；3、离心分离组件；301、锥形分离板；302、顶杆；303、阻水板；304、挤压弹簧；305、限位环；306、导流台；4、抽气组件；401、壳体；402、双头凸轮；403、活塞板；404、复位弹簧；405、金属除沫器；5、挡流组件；501、倒锥形挡流板；502、固定杆；503、顶块；6、油水分离组件；601、降液管；602、弧形阻水板；603、半圆形驱动壳；604、驱动丝杆；605、驱动套筒；606、挡水板；607、从动齿轮；7、进水组件；701、安装板；702、圆形动力壳；703、转动轴；704、扇叶；705、进水管；706、出水管；707、回水管；708、抽水管；709、主动齿轮；710、传动齿轮；8、检测组件；801、低液位传感器；802、中液位传感器；803、高液位传感器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1-12所示，本发明提出的一种适用于石油三相分离器的计量装置，包括立式三相分离罐1，立式三相分离罐1的内部固定设有两块分隔板101，两块分隔板101将立式三相分离罐1的内部自上而下分隔成离心分离腔、进液腔以及水油分离腔，离心分离腔的内部设有用于加速伴生气排出的离心分离组件3，进液腔的内部设有用于对油气水混合物进行初步分离的挡流组件5，水油分离腔的内部设有用于分离油水混合物的油水分离组件6，立式三相分离罐1的内部还设有用于驱使离心分离组件3、挡流组件5以及油水分离组件6工作的动力机构2；

动力机构2包括固定设于立式三相分离罐1底部的驱动电机201和呈竖直转动设于立式三相分离罐1内部的空心轴202，空心轴202的下端与驱动电机201的输出端固定连接；

驱动电机201启动进而能够驱使空心轴202转动，进而能够使得固定设置在空心轴202中部的锥形分离板301、双头凸轮402、倒锥形挡流板501、搅拌杆203在平面内转动，搅拌杆203的转动能够加速破乳剂与油水混合液的混合效率，从而加速石油与水的有效分离，破乳剂可从立式三相分离罐1的下端一侧通入。

进一步，离心分离组件3包括设置与立式三相分离罐1顶部的抽气组件4以及固定设于最上方分隔板101上端中部的导流台306，空心轴202的上端于离心分离腔的内部固定设有两个锥形分离板301，锥形分离板301的下端中部均布开设有四个落液口，空心轴202的中部且位于锥形分离板301的内部开设有多个伴生气出孔，离心分离组件3还包括滑动设置在最上方分隔板101中部的两根顶杆302，顶杆302的上端于离心分离腔的内部固定设有阻水板303，顶杆302的下端中部固定设有限位环305，顶杆302的中部还套设有挤压弹簧304，挤压弹簧304的上端与最上方分隔板101的下端面接触，挤压弹簧304的下端与限位环305的上端面接触，顶杆302的下端呈半球形；

抽气组件4包括固定设置在离心分离腔内部上方的壳体401，空心轴202位于壳体401的内部固定设有双头凸轮402，壳体401的内部对称滑动设有两个活塞板403，双头凸轮402的外侧能够分别与两个活塞板403的一侧接触，活塞板403的另一侧固定设有两个复位弹簧404，复位弹簧404的另一端与立式三相分离罐1的内壁固定连接，壳体401的下端对称开设有两个进气孔，且进气孔内设置有单向阀，壳体401的下端且位于进气孔处固定设有金属除沫器405，壳体401的上端对称开设有两个出气孔，且出气孔内也固定设置有单向阀；

从进液腔进入的伴生气通过伴生气进孔进入空心轴202内，并从伴生气出孔排出至锥形分离板301的内侧，由于锥形分离板301在水平面内转动，进而使得伴生气沿着锥形分离板301的内表面进行离心运动，根据离心运动特点，质量较大的物体如油滴和水滴距离空心轴202的中心轴线较近，即油滴和水滴通过锥形分离板301中部的落液口掉落至离心分离腔的底部，而质量较轻的物体如伴生气其运动距离较远，通过离心则使得伴生气内部的含油量和含水量大大降低，从而方便后续的检测计量；

通过离心后的伴生气会穿过金属除沫器405进入壳体401的内部，又由于双头凸轮402在平面内转动，进而使得两个活塞板403在壳体401内部做往复运动，再配合壳体401中部设置的单向阀，便可以实现活塞运动，从而加速伴生气的排出；

滴落在离心分离腔底部的油滴和水滴能够通过上方分隔板101开设的回流口进入进液腔内，其运动过程为，当倒锥形挡流板501上端的两个顶块503运动至水平位置时便会驱使两个顶杆302向上运动，而顶杆302的向上运动会使得阻水板303向上运动，从而将回流口暴露出来，此时油滴和水滴便能通过回流口进入进液腔内，当两个顶块503不处于水平位置时，离心分离腔和进液腔只通过空心轴202进行相互连通，这种设置能够最大程度保证伴生气可以被锥形分离板301进行离心分离，从而确保伴生气的质量。

进一步，挡流组件5包括设置在进液腔的内部倒锥形挡流板501，空心轴202的中部且位于进液腔的内部固定设有多根固定杆502，多根固定杆502的另一端与倒锥形挡流板501的内壁固定连接，倒锥形挡流板501的上端对称固定设有两个顶块503，顶块503的上端呈半球形，顶块503的上端面能够与顶杆302的下端接触；

进液过程，油气水混合物通过油气水混合物进料管102进入立式三相分离罐1内部的进液腔内，由于油气水混合物进料管102的出口正对倒锥形挡流板501的中部外侧，进而使得油气水混合物会冲击倒锥形挡流板501的中部，倒锥形挡流板501设置是上大下小，同时倒锥形挡流板501能够在平面内转动，进而使得油气水混合物在倒锥形挡流板501的外表面能够产生一定的离心运动，进而对油气水混合物中伴生气进行初步的分离，此时的油水混合物会滴落至进液腔的底部，进而通过降液管601进入水油分离腔的内部，初步离心甩出的伴生气会筒伴生气进孔进入空心轴202的内部。

进一步，油水分离组件6包括固定设置于中部分隔板101下端一侧的降液管601和固定设于水油分离腔内部一侧的弧形阻水板602，中部分隔板101的下端还固定设有半圆形驱动壳603，半圆形驱动壳603的内部且位于弧形阻水板602的正上方转动设有驱动丝杆604，驱动丝杆604的中部通过螺纹连接设有驱动套筒605，驱动套筒605的下端且位于半圆形驱动壳603的外侧固定设有挡水板606，驱动丝杆604的中部还固定设有从动齿轮607；

油水分离组件6还包括设置在水油分离腔内部的进水组件7，进水组件7包括固定设置在立式三相分离罐1外部的水箱以及固定设置在水油分离腔内部下方的安装板701，安装板701的上端固定设有圆形动力壳702，安装板701和半圆形驱动壳603之间转动设有转动轴703，转动轴703的中部且位于圆形动力壳702的内部固定设有多个扇叶704；

圆形动力壳702的中部呈轴对称固定设有进水管705和出水管706，进水管705的另一端与水箱内部的进水泵输出端相互连通，出水管706的末端设置有单向阀，圆形动力壳702的一侧还对称设有回水管707和抽水管708，回水管707的进水端内固定设置有单向阀，抽水管708的另一端与水箱内部的抽水泵输入端相互连通；

转动轴703的上端且位于圆形动力壳702的内部固定设有主动齿轮709，圆形动力壳702的内部还设有传动齿轮710，主动齿轮709与传动齿轮710相互啮合，传动齿轮710与从动齿轮607相互啮合；

当水油混合物进入水油分离腔的内部后，设置在水油分离腔底部一侧的低液位传感器801会首先感知到水位信号，从而将信号传输给外部数据处理控制器，随着水油混合物的继续通入，当设置在降液管601下端的中液位传感器802也检测到水位信号后，外部数据处理控制器发出控制信号，使得排水管105处的阀门打开，先排出一定量的水，并对先排出的水进行收集检测(若此批次检测量通入较少时，此过程省略)；

若等水油混合液完全静置完成后，中液位传感器802没有检测到水位信号，则可以往水油分离腔的内部通入清水，从而将水油分离腔内部残余的石油通过密度不同，水油分层的现象进行完全排出；

具体操作为：通过外部数据处理控制器发出控制信号，使得水箱内部的进水泵工作，清水便通过进水管705进入圆形动力壳702的内部，并通过出水管706进入水油分离腔的内部，从而可以实现抬升油位高度的目的，由于清水会直接冲击扇叶704，从而使得转动轴703进行转动，转动轴703转动从而使得主动齿轮709转动，进一步驱使从动齿轮607转动，从动齿轮607转动能够驱使驱动丝杆604转动，在配合导向杆进而能够驱使驱动套筒605向下运动，即使得挡水板606向下运动，从而实现对弧形阻水板602入口处的阻挡，能够有效防止清水进入弧形阻水板602内，从而影响石油的测定计量；

当石油完全排出后，便可以将剩余的清水排出测量，即通入水油分离腔内部的清水重新排出至水箱内，另外剩余的清水通过排水管105排出测量；

具体操作为：通过外部数据处理控制器发出控制信号，使得水箱内部的抽水泵工作，此时水油分离腔内部的清水通过回水管707进入圆形动力壳702内，并通过抽水管708重新回到水箱内，由于此时冲击扇叶的角度不一样，进而导致转动轴703反向转动，于是能够使得弧形阻水板602复位，当通入的清水重新回到水箱后便可以通过排水管105收集残留的清水并测量。

进一步，空心轴202的中部且位于倒锥形挡流板501的内部开设有伴生气进孔。

进一步，中部分隔板101的上端对称固定设有两根连通管1011，进液腔和水油分离腔通过两根连通管1011相互连通。

进一步，圆形动力壳702的下端还固定设有配合驱动套筒605使用的导向杆。

进一步，空心轴202的下端且位于水油分离腔内部还固定设有多根搅拌杆203。

进一步，立式三相分离罐1的上端固定设有便于伴生气排出的伴生气出管103，立式三相分离罐1的下端一侧固定设有便于原油排出的原油出管104，且原油出管104于水油分离腔的内部一端设置在挡水板606的下端中部，立式三相分离罐1的底部还设有排水管105。

进一步，立式三相分离罐1的内部还设有用于检测水位高度的检测组件8，检测组件8包括固定设置在立式三相分离罐1底部的低液位传感器801和固定设置在降液管601下端一侧的中液位传感器802以及设置在水油分离腔内壁的高液位传感器803，高液位传感器803的设置高度与弧形阻水板602上端面对齐设置，低液位传感器801、中液位传感器802和高液位传感器803的信号输出端与外部数据处理器的信号输入端电性连接，外部数据处理器的信号输出端与驱动电机201、进水泵和抽水泵的信号输入端电性连接。

进一步包括下列步骤：

a.油气水混合物的通入，通过油气水混合物进料管102往立式三相分离罐1中进液腔的内部通入一定体积的油气水混合物，此时记录通入体积为原始体积，即原始体积V0；

b.油气水混合物中石油伴生气的排出，静置一定时间后，通过启动驱动电机201，进而使得空心轴202转动，进一步驱使离心分离组件3和抽气组件4工作，通过离心分离和快速抽取，从而有效降低石油伴生气中石油和水的含量以及加速了气体的收集，通过对伴生气出管103排出气体的体积进行收集，并对收集到的气体体积进行测量，从而得出石油伴生气最终的数据，即记录为石油伴生气体积V1；

c.原油体积测量，当石油伴生气排出后，启动水箱内部的进水泵，从而实现往水油分离腔的内部添加清水，由于石油的密度小于水，所以石油会漂浮在水面上，同时通入的清水会驱使扇叶704转动，进而驱使转动轴703转动，而转动轴703转动又能够通过主动齿轮709、传动齿轮710和从动齿轮607三者间的啮合进而驱使驱动套筒605向下运动，驱动套筒605向下运动后便能使得挡水板606向下运动，从而能够将弧形阻水板602的内部封闭，在此过程中，石油一直被清水顶升，从而进入弧形阻水板602的内部，并从原油出管104排出至立式三相分离罐1的内部，当高液位传感器803检测到相关数据即清水液面已经与弧形阻水板602的上端面平行时，此时外部数据处理控制器发出控制信号使得进水泵停止工作，此时挡水板606的下端与弧形阻水板602的上端面贴合，防止清水进入弧形阻水板602的内部，收集从原油出管104排出的石油，并对石油的体积进行测量，即记录为石油的体积V2；

d.油气水混合物中水的排出，当石油完全排出后，外部数据处理控制器发出控制信号使得水箱内部的抽水泵工作，从而对水油分离腔内部清水进行抽取，当抽水泵工作时，由于回水管707和抽水管708的设置能够使得转动轴703反向转动，进而挡水板606复位，同时还能实现清水重回水箱，通过控制抽水泵工作，进而加入的水和抽回的水为等量，然后关闭抽水泵，打开排水管105的阀门，对水油分离腔内部的剩余水进行收集，并对剩余的水进行测量，即记录为水的体积V3；

e.通过公式即可得此次油气水混合物中三相的占比：

石油伴生气的占比公式：K1＝V1/V0*100％；

式中K1为石油伴生气占比，V1为本次检测石油伴生气体积，V0为本次通入油气水混合物原始体积；

石油的占比公式：K2＝V2/V0*100％；

式中K2为石油占比，V2为本次检测石油的体积，V0为本次通入油气水混合物原始体积；

水的占比公式：K3＝V3/V0*100％；

式中K3为水占比，V3为本次检测水的体积，V0为本次通入油气水混合物原始体积。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种适用于石油三相分离器的计量装置，包括立式三相分离罐(1)，其特征在于，所述立式三相分离罐(1)的内部固定设有两块分隔板(101)，两块所述分隔板(101)将立式三相分离罐(1)的内部自上而下分隔成离心分离腔、进液腔以及水油分离腔，所述离心分离腔的内部设有用于加速伴生气排出的离心分离组件(3)，所述进液腔的内部设有用于对油气水混合物进行初步分离的挡流组件(5)，所述水油分离腔的内部设有用于分离油水混合物的油水分离组件(6)，所述立式三相分离罐(1)的内部还设有用于驱使离心分离组件(3)、挡流组件(5)以及油水分离组件(6)工作的动力机构(2)；

所述动力机构(2)包括固定设于立式三相分离罐(1)底部的驱动电机(201)和呈竖直转动设于立式三相分离罐(1)内部的空心轴(202)，所述空心轴(202)的下端与驱动电机(201)的输出端固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种适用于石油三相分离器的计量装置，其特征在于，所述离心分离组件(3)包括设置与立式三相分离罐(1)顶部的抽气组件(4)以及固定设于最上方分隔板(101)上端中部的导流台(306)，所述空心轴(202)的上端于离心分离腔的内部固定设有两个锥形分离板(301)，所述锥形分离板(301)的下端中部均布开设有四个落液口，所述空心轴(202)的中部且位于锥形分离板(301)的内部开设有多个伴生气出孔，所述离心分离组件(3)还包括滑动设置在最上方所述分隔板(101)中部的两根顶杆(302)，所述顶杆(302)的上端于离心分离腔的内部固定设有阻水板(303)，所述顶杆(302)的下端中部固定设有限位环(305)，所述顶杆(302)的中部还套设有挤压弹簧(304)，所述挤压弹簧(304)的上端与最上方分隔板(101)的下端面接触，所述挤压弹簧(304)的下端与限位环(305)的上端面接触，所述顶杆(302)的下端呈半球形；

所述抽气组件(4)包括固定设置在离心分离腔内部上方的壳体(401)，所述空心轴(202)位于壳体(401)的内部固定设有双头凸轮(402)，所述壳体(401)的内部对称滑动设有两个活塞板(403)，所述双头凸轮(402)的外侧能够分别与两个活塞板(403)的一侧接触，所述活塞板(403)的另一侧固定设有两个复位弹簧(404)，所述复位弹簧(404)的另一端与立式三相分离罐(1)的内壁固定连接，所述壳体(401)的下端对称开设有两个进气孔，且进气孔内设置有单向阀，所述壳体(401)的下端且位于进气孔处固定设有金属除沫器(405)，所述壳体(401)的上端对称开设有两个出气孔，且出气孔内也固定设置有单向阀。

3.根据权利要求2所述的一种适用于石油三相分离器的计量装置，其特征在于，所述挡流组件(5)包括设置在进液腔的内部倒锥形挡流板(501)，所述空心轴(202)的中部且位于进液腔的内部固定设有多根固定杆(502)，多根所述固定杆(502)的另一端与倒锥形挡流板(501)的内壁固定连接，所述倒锥形挡流板(501)的上端对称固定设有两个顶块(503)，所述顶块(503)的上端呈半球形，所述顶块(503)的上端面能够与顶杆(302)的下端接触。

4.根据权利要求3所述的一种适用于石油三相分离器的计量装置，其特征在于，所述油水分离组件(6)包括固定设置于中部分隔板(101)下端一侧的降液管(601)和固定设于水油分离腔内部一侧的弧形阻水板(602)，中部所述分隔板(101)的下端还固定设有半圆形驱动壳(603)，所述半圆形驱动壳(603)的内部且位于弧形阻水板(602)的正上方转动设有驱动丝杆(604)，所述驱动丝杆(604)的中部通过螺纹连接设有驱动套筒(605)，所述驱动套筒(605)的下端且位于半圆形驱动壳(603)的外侧固定设有挡水板(606)，所述驱动丝杆(604)的中部还固定设有从动齿轮(607)；

所述油水分离组件(6)还包括设置在水油分离腔内部的进水组件(7)，所述进水组件(7)包括固定设置在立式三相分离罐(1)外部的水箱以及固定设置在水油分离腔内部下方的安装板(701)，所述安装板(701)的上端固定设有圆形动力壳(702)，所述安装板(701)和半圆形驱动壳(603)之间转动设有转动轴(703)，所述转动轴(703)的中部且位于圆形动力壳(702)的内部固定设有多个扇叶(704)；

所述圆形动力壳(702)的中部呈轴对称固定设有进水管(705)和出水管(706)，所述进水管(705)的另一端与水箱内部的进水泵输出端相互连通，所述出水管(706)的末端设置有单向阀，所述圆形动力壳(702)的一侧还对称设有回水管(707)和抽水管(708)，所述回水管(707)的进水端内固定设置有单向阀，所述抽水管(708)的另一端与水箱内部的抽水泵输入端相互连通；

所述转动轴(703)的上端且位于圆形动力壳(702)的内部固定设有主动齿轮(709)，所述圆形动力壳(702)的内部还设有传动齿轮(710)，所述主动齿轮(709)与传动齿轮(710)相互啮合，所述传动齿轮(710)与从动齿轮(607)相互啮合。

5.根据权利要求2所述的一种适用于石油三相分离器的计量装置，其特征在于，所述空心轴(202)的中部且位于倒锥形挡流板(501)的内部开设有伴生气进孔。

6.根据权利要求1所述的一种适用于石油三相分离器的计量装置，其特征在于，中部所述分隔板(101)的上端对称固定设有两根连通管(1011)，所述进液腔和水油分离腔通过两根连通管(1011)相互连通。

7.根据权利要求4所述的一种适用于石油三相分离器的计量装置，其特征在于，所述圆形动力壳(702)的下端还固定设有配合驱动套筒(605)使用的导向杆，所述空心轴(202)的下端且位于水油分离腔内部还固定设有多根搅拌杆(203)。

8.根据权利要求1所述的一种适用于石油三相分离器的计量装置，其特征在于，所述立式三相分离罐(1)的上端固定设有便于伴生气排出的伴生气出管(103)，所述立式三相分离罐(1)的下端一侧固定设有便于原油排出的原油出管(104)，且原油出管(104)于水油分离腔的内部一端设置在挡水板(606)的下端中部，所述立式三相分离罐(1)的底部还设有排水管(105)。

9.根据权利要求4所述的一种适用于石油三相分离器的计量装置，其特征在于，所述立式三相分离罐(1)的内部还设有用于检测水位高度的检测组件(8)，所述检测组件(8)包括固定设置在立式三相分离罐(1)底部的低液位传感器(801)和固定设置在降液管(601)下端一侧的中液位传感器(802)以及设置在水油分离腔内壁的高液位传感器(803)，所述高液位传感器(803)的设置高度与弧形阻水板(602)上端面对齐设置，所述低液位传感器(801)、中液位传感器(802)和高液位传感器(803)的信号输出端与外部数据处理器的信号输入端电性连接，所述外部数据处理器的信号输出端与驱动电机(201)、进水泵和抽水泵的信号输入端电性连接。

10.根据权利要求1所述的一种适用于石油三相分离器的计量装置的使用方法，其特征在于，包括下列步骤：

a.油气水混合物的通入，通过油气水混合物进料管(102)往立式三相分离罐(1)中进液腔的内部通入一定体积的油气水混合物，此时记录通入体积为原始体积，即原始体积V₀；

b.油气水混合物中石油伴生气的排出，静置一定时间后，通过启动驱动电机(201)，进而使得空心轴(202)转动，进一步驱使离心分离组件(3)和抽气组件(4)工作，通过离心分离和快速抽取，从而有效降低石油伴生气中石油和水的含量以及加速了气体的收集，通过对伴生气出管(103)排出气体的体积进行收集，并对收集到的气体体积进行测量，从而得出石油伴生气最终的数据，即记录为石油伴生气体积V₁；

c.原油体积测量，当石油伴生气排出后，启动水箱内部的进水泵，从而实现往水油分离腔的内部添加清水，由于石油的密度小于水，所以石油会漂浮在水面上，同时通入的清水会驱使扇叶(704)转动，进而驱使转动轴(703)转动，而转动轴(703)转动又能够通过主动齿轮(709)、传动齿轮(710)和从动齿轮(607)三者间的啮合进而驱使驱动套筒(605)向下运动，驱动套筒(605)向下运动后便能使得挡水板(606)向下运动，从而能够将弧形阻水板(602)的内部封闭，在此过程中，石油一直被清水顶升，从而进入弧形阻水板(602)的内部，并从原油出管(104)排出至立式三相分离罐(1)的内部，当高液位传感器(803)检测到相关数据(即清水液面已经与弧形阻水板(602)的上端面平行时)，此时外部数据处理控制器发出控制信号使得进水泵停止工作，此时挡水板(606)的下端与弧形阻水板(602)的上端面贴合，防止清水进入弧形阻水板(602)的内部，收集从原油出管(104)排出的石油，并对石油的体积进行测量，即记录为石油的体积V₂；

d.油气水混合物中水的排出，当石油完全排出后，外部数据处理控制器发出控制信号使得水箱内部的抽水泵工作，从而对水油分离腔内部清水进行抽取，当抽水泵工作时，由于回水管(707)和抽水管(708)的设置能够使得转动轴(703)反向转动，进而挡水板(606)复位，同时还能实现清水重回水箱，通过控制抽水泵工作，进而加入的水和抽回的水为等量，然后关闭抽水泵，打开排水管(105)的阀门，对水油分离腔内部的剩余水进行收集，并对剩余的水进行测量，即记录为水的体积V₃；

e.通过公式即可得此次油气水混合物中三相的占比：

石油伴生气的占比公式：K₁＝V₁/V₀*100％；

式中K₁为石油伴生气占比，V₁为本次检测石油伴生气体积，V₀为本次通入油气水混合物原始体积；

石油的占比公式：K₂＝V₂/V₀*100％；

式中K₂为石油占比，V₂为本次检测石油的体积，V₀为本次通入油气水混合物原始体积；

水的占比公式：K₃＝V₃/V₀*100％；

式中K₃为水占比，V₃为本次检测水的体积，V₀为本次通入油气水混合物原始体积。

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