CN117823130B - 一种油井油气水三相计量方法 - Google Patents

Abstract

一种油井油气水三相计量方法，属于油井计量技术领域。包括并排设置的第一物料桶和第二物料桶，在第一物料桶和第二物料桶内分别设置有可升降的第一液位盘和第二液位盘，气相管线分别连接两个物料桶，液相管线分别通过交替通断的阀门连接第一物料桶和第二物料桶，第一物料桶和第二物料桶还分别通过交替通断的阀门接入输出管路。在本油井油气水三相计量方法中，通过交替进行进液和排液的两个物料桶，利用抽油机每个冲次中下行过程中不再输出物料的特点，实现了非连续式抽油机每个冲次所抽采得到的物料中油气水三相的计量。

Description

一种油井油气水三相计量方法

技术领域

本发明属于油井计量技术领域，具体涉及一种油井油气水三相计量方法。

背景技术

为准确掌握油井的生产状态，分析储油层以及抽油泵的动态变化，日常的油井计量工作十分重要。目前，油井产出液多为油、气、水三相，以往未普及信息化时，油井的计量方式为：油田产出液通过集输管道引入计量间进行分散式小站分离器计量。随着信息化技术的应用和地面功图计量的推广，逐步取消了单井分别计量的分离器计量方式。

然而，地面功图计量是通过在抽油机井光杆上加装载荷、位移传感器，测量出光杆载荷随着光杆行程（位移）变化而变化的封闭图形，通过井下泵的排液体积来推算流量，是一种间接计量方式。受井斜、磨阻及井下管、杆、泵等影响，偏差很大，不能准确反映地下泵的位移与载荷的变化关系。校验时，需要取含水样来对单井油量进行计量。油气水三相流自井筒往地面流动过程中，受压力、温度降低，伴生气自原油中脱出并膨胀，会形成段塞流，往往不能准确反映油井综合含水；此外，这种计量方式导致油井的产气量无法计量。水又以游离水、乳化水等形成存在，体积的变化、气体的影响等使得油、气、水三相流的计量困难重重。

申请号为202210292192.2，申请日为2022年3月22日，专利名称为“油井油气水三相流连续计量方法”的中国发明专利公开了一种技术方案，在该技术方案中设置有交替使用的两个计量罐，当第一个计量罐注满之后切换至第二个计量罐进行注液，然后排空第一个计量罐，然后根据累积得到的总气体流量，并根据累积得到的液相物料量推算出原油产量和含水量。

现有技术中油田抽油机主要包括有游梁式抽油机、高原机、螺杆泵式抽油机，其中游梁式抽油机和高原机为往返上下运动式，即在一个冲次中向上运动时，油井采出混合物；向下运动时，油井不生产混合物。而螺杆泵式抽油机为连续式输出的方式。上述技术方案中其中一个计量罐注满之后切换至另一个计量罐进行注液，然后通过累积计算的方式更为适用于螺杆泵式抽油机。由于游梁式抽油机、高原机这种非连续式的抽油机在工作时，每个冲次中只有半个冲次会输出物料，因此将上述技术方案直接应用到非连续式的抽油机中时，其效率会变低。因此设计一种更为适用于非连续式的抽油机中的油井油气水三相计量的方案，成为本领域亟待解决的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种通过交替进行进液和排液的两个物料桶，利用抽油机每个冲次中下行过程中不再输出物料的特点，实现了非连续式抽油机每个冲次所抽采得到的物料中油气水三相的计量的油井油气水三相计量方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该油井油气水三相计量装置，包括并排设置的两个物料桶：第一物料桶和第二物料桶，第一物料桶和第二物料桶交替进液和排液，在第一物料桶和第二物料桶的底部分别设置有称重机构，其特征在于：在第一物料桶和第二物料桶内分别设置有可升降的第一液位盘和第二液位盘，气相管线分别连接两个物料桶，液相管线分别通过交替通断的阀门连接第一物料桶和第二物料桶，第一物料桶和第二物料桶还分别通过交替通断的阀门接入输出管路。

优选的，第一液位盘和第二液位盘包括圆环形的固定架，在固定架的内圈布置有若干固定板，在每一条固定板中分别布置有锥体，锥体为中空结构，且锥尖朝向物料桶的底部。

优选的，自气相管线引出第一气相输入管路和第二气相输入管路，第一气相输入管路接入第一物料桶的顶部，第二气相输入管路接入第二物料桶的顶部。

优选的，液相管线的输出端分为两路：第一液相输入管路和第二液相输入管路，第一液相输入管路串联第一输入阀门接入第一物料桶的底部，第二液相输入管路串联第二输入阀门接入第二物料桶的底部；

自第一物料桶和第二物料桶的底部分别引出第一输出管路和第二输出管路，第一输出管路和第二输出管路的出口端同时汇入输出管路中，在第一输出管路中设置有第一输出阀门，在第二输出管路中设置有第二输出阀门。

优选的，第一物料桶和第二物料桶的顶部还通过连通管相连。

优选的，在第一物料桶的顶部设置有第一压力变送器，在第二物料桶的顶部设置有第二压力变送器。

一种油井油气水三相计量方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤a，抽油机在工作时，对抽油机在每个冲次中的上行、下行状态进行监测，当抽油机在当前冲次中上升至最高点后，执行步骤b；

步骤b，控制阀门的通断状态，两个物料桶分别为进液物料桶和排液物料桶，采集进液物料桶的重量变化以及两个物料桶中液位盘的位置变化，在抽油机当前冲次的下行过程中对当前冲次抽采得到的油、气、水三相物料进行计量；

步骤c，如果当前冲次抽采得到的液相物料的体积等于上一个冲次得到的液相物料的体积，基于等液量判据进行三相计量，并执行步骤g，否则执行步骤d；

步骤d，如果当前冲次抽采得到的液相物料的体积大于上一个冲次得到的液相物料的体积，基于高液量判据进行三相计量，并执行步骤g，否则执行步骤e；

步骤e，当前冲次抽采得到的液相物料的体积小于上一个冲次得到的液相物料的体积，如果排液物料桶中液位盘下降至底部时，进液物料桶中液位盘未上升至最顶部，基于第一低液量判据进行三相测量，并执行步骤g，否则执行步骤f；

步骤f，当前冲次下，进液物料桶中液位盘未上升至最顶部时，排液物料盘中液位盘未下降至底部，基于第二低液量判据进行三相测量；

步骤g，切换阀门的通断状态，实现两个物料桶中进液物料桶和排液物料桶的交替，对下一个冲次进行三相测量。

优选的，在基于等液量判据、基于高液量判据以及第一低液量判据时，液相物料中水的质量M_水为：

M_水=（ρ_水×M-V×ρ_油×ρ_水）/(ρ_水-ρ_油)

液相物料中原油M_油的质量为：

M_油= M- M_水

气相物料的体积V_气为：

V_气= S×（H3-H1）+ [S×（H3-H1）×（H2÷H1）]

其中：M为当前冲次中液相物料的总质量，ρ_水为液相物料中水的密度，V表示当前冲次所采出液相物料的总体积，S表示物料桶的表面积，H3表示排液物料桶中液位盘的初始高度，H1表示进液物料桶中液位盘的初始高度，H2表示进液物料桶中液位盘最终上升的高度。

优选的，在第二低液量判据时，液相物料中水的质量M_水为：

M_水=（ρ_水×M-V×ρ_油×ρ_水）/(ρ_水-ρ_油)

液相物料中原油M_油的质量为：

M_油= M- M_水

气相物料的体积V_气为：

V_气= S×（H3-H4-H1）

其中：M为当前冲次中液相物料的总质量，ρ_水为液相物料中水的密度，V表示当前冲次所采出液相物料的总体积，S表示物料桶的表面积，H3表示排液物料桶中液位盘的初始高度，H1表示进液物料桶中液位盘的初始高度，H4表示进液物料桶中液位盘上升至最高处后，排液物料桶中液位盘的高度。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：

通过本油井油气水三相计量方法，通过交替进行进液和排液的两个物料桶，利用抽油机每个冲次中下行过程中不再输出物料的特点，实现了非连续式抽油机每个冲次所抽采得到的物料中油气水三相的计量。

在本油井油气水三相计量方法中，在液位盘的底部设置有锥体，利用锥体将掺杂在液相物料中的气泡刺破，然后气泡破裂后混合在液相物料中的气体穿过中空的锥体以及液位盘后上升至液位盘的上方，实现液相物料中液相和气相的进一步分离，避免了液相物料中气相物料的残留，因此提高计量精度。

在本油井油气水三相计量方法中，根据每个冲次所抽采得到的液相物料不同的实际状态，分情况对气相物料进行计量，并以排液物料桶中的液位盘下降至底部时为临界点，对气相物料进行分段计量，实现了每个冲次中气相物料的精确计量。

由于抽油机在每次抽采时，产液量是不均衡的，因此在本油井油气水三相计量方法中，人为定义了三种不同的抽采状态：本次抽采的抽采量小于上次抽采的抽采量，本次抽采的抽采量大于上次抽采的抽采量以及本次抽采的抽采量等于上次抽采的抽采量，因此涵盖了抽油机抽采的所有情况。

由于抽油机在抽采之后，水和油混合输出，因此虽然在现有技术中存在有液相计量装置，但是只能在联合站彻底进行气相、液相的分离后再次分别进行计量，而在抽采现场也难以将液相物料中的油和水彻底分离后进行计量，因此通过本申请的油井油气水三相计量方法，可以通过计算的方式得到水、油、气三相的体积，减少了现场硬件的布置。同时在现有技术油井生产中，原油液相和气相一般为混合输送，本本油井油气水三相计量方法，计量后液相和气相又混合，可直接满足混合输送。

附图说明

图1为油井油气水三相计量方法流程图。

图2为油井油气水三相计量装置结构示意图。

图3为油井油气水三相计量装置液位盘结构示意图。

图4~7为油井油气水三相计量装置结构示意图。

其中：1、气相管线 2、第一压力变送器 3、连通管 4、第二压力变送器 5、第二液位盘 6、输出管路 7、第二输出阀门 8、第二物料桶 9、第二输入阀门 10、第一输出阀门 11、第一液位盘 12、第一物料桶 13、第一输入阀门 14、液相管线 15、输出机构 16、固定架17、锥体 18、固定板。

具体实施方式

图1~7是本发明的最佳实施例，下面结合附图1~7对本发明做进一步说明。

如图1所示，一种油井油气水三相计量方法，包括如下步骤：

步骤1001，开始；

在本油井油气水三相计量方法中，设置有计量装置，抽油机在工作时，向计量装置输出所采出的物料（包括油、水、气）。在本油井油气水三相计量方法中，所针对的抽油机为游梁式抽油机、高原机等非连续式的抽油机，在每一个冲次中，抽油机上行时输出物料，抽油机在最高点开始下行时，不再输出物料。本油井油气水三相计量方法，利用抽油机每个冲次中的下行时段，对该冲次中的上行时段所采出的物料中油、水、气的采出量进行计算。

如图2所示，计量装置包括并排设置的第一物料桶12和第二物料桶8，第一物料桶12和第二物料桶8尺寸相同。在第一物料桶12内设置有可升降的第一液位盘11，在第二物料桶8内设置有可升降的第二液位盘5，液相物料在进入物料桶之后，推动对应的液位盘上升，因此通过检测第一液位盘11和第二液位盘5当前的液位，可以获知第一物料桶12、第二物料桶8内当前液相物料（油、水）的液位。并在第一物料桶12和第二物料桶8的底部分别设置称重传感器，对第一物料桶12和第二物料桶8的重量变化进行监测。

在现实情况中，由于在液相物料中会以气泡的形式掺杂有一定体积的气体，因此直接将抽油机输出的物料分别进行液相测量和气相测量，存在一定误差，因此在本计量装置中，液位盘（包括第一液位盘11和第二液位盘5）的结构如图3所示：液位盘包括圆环形的固定架16，固定架16的外径略小于物料桶的内径，以便固定架16可以在物料桶内上下浮动。在固定架16的内圈，沿其径向等间距布置有若干固定板18，所有固定板18平行设置。在每一条固定板18中，沿其长度方向，均匀布置有若干锥体17，锥体17为空心结构，且锥体7的锥尖朝向物料桶的底部。

液相物料在物料桶（第一物料桶12或第二物料桶8）内推动对应的液位盘上升的过程中，掺杂在液相物料中的气体会上浮至液位盘的底部，并被液位盘底部的锥体17刺破，然后气泡破裂后混合在液相物料中的气体穿过中空的锥体17以及液位盘后上升至液位盘的上方，实现液相物料中液相和气相的进一步分离，提高计量精度。

液位盘平均密度小于液相物料的平均密度，因此具有一定浮力和重力，需浮于原油表面且排挤出气泡。同时，在液位读取上，修正液位盘排开原油的体积量。液位盘与物料筒结合部位需具有刮油功能。物料筒为不锈钢材质，内壁光滑，但反复使用过程中可能存在原油挂壁现象。液位盘四周为立式刀片结构，具有刮油功能。物料筒外部有电伴热，根据需要可对物料筒壁加热降低原油挂壁现象。

在计量装置中，还设置有输出机构15，输出机构15用于输出抽油机采集的物料，自输出机构15分别引出气相管线1和液相管线14。气相管线1的输出端分为两路：第一气相输入管路和第二气相输入管路，第一气相输入管路接入第一物料桶12的顶部，第二气相输入管路接入第二物料桶8的顶部，第一物料桶12和第二物料桶8的上部还通过连通管3相连。液相管线14的输出端分为两路：第一液相输入管路和第二液相输入管路，第一液相输入管路接入第一物料桶12的底部，第二液相输入管路接入第二物料桶8的底部，在第一液相输入管路和第二液相输入管路中分别安装有第一输入阀门13和第二输入阀门9。自第一物料桶12和第二物料桶8的底部分别引出第一输出管路和第二输出管路，第一输出管路和第二输出管路的出口端同时汇入输出管路6中。在第一输出管路中设置有第一输出阀门10，在第二输出管路中设置有第二输出阀门7。第一输入阀门13、第二输入阀门9、第一输出阀门10和第二输出阀门7均为电磁阀。在第一物料桶12的顶部设置有第一压力变送器2，在第二物料桶8的顶部设置有第二压力变送器4。

步骤1002，监测抽油机状态；

抽油机在工作时，对抽油机在每个冲次中的上行、下行状态进行监测。

步骤1003，抽油机运行至最高点；

判断此时抽油机在当前冲次中是否运行至最高点，如果上升至最高点，执行步骤1004，如果尚未上升至最高点，返回步骤1002。

步骤1004，监测物料桶的重量以及液位盘的高度。

当抽油机在运行至最高点后开始下行，在整个下行的过程中不再输出物料，然后开始进行本冲次所采集物料的计量，此时采集第一物料桶12、第二物料桶8的重量变化以及第一液位盘11、第二液位盘5的位置变化。本油井油气水三相计量方法中，其采集原理如下：

结合图4~5，默认状态为：第一物料桶12为空，第二物料桶8为满，即在上一个冲次完成物料输出之后，第一物料桶12中的物料排空，而上一个冲次输出的液相物料恰好将第二物料桶8注满（图4所示状态），并已经完成上一个冲次所输出的物料的计量。

此时开启第一输入阀门13、第二输出阀门7，关闭第一输出阀门10和第二输入阀门9。当前冲次中，抽油机在上升过程中输出的液相物料经液相管线14、第一输入阀门13进入第一物料桶12。然后第一液位盘11开始上升，在连通管3的作用下，第一液位盘11推动其上方的气相物料进入第二物料桶8，同时采集的气相物料经过气相管线1在第一液位盘11的作用下一起进入第二物料桶8内，同时进入第二物料桶8内的气相物料还包括从进入第一物料桶12中从液相物料中析出的气相物料。

气相物料在进入第二物料桶8内之后，推动第二液位盘5下行，第二液位盘5下行的过程中，将其下方的液相物料推出第二物料桶8，液相物料经第二输出阀门7输出后经输出管路6输出。通过设置自第一物料桶12底部的称重传感器，对第一物料桶12的重量变化进行监测得到当前冲次所采出液相物料的质量M，通过第一液位盘11的位置变化，以及物料桶的表面积S获知当前冲次所采出液相物料的体积V，液相物料中原油密度ρ _油和液相物料中水的密度ρ _水可通过事先的化验得到，从而可以得到液相物料中水的质量：

M_水=（ρ_水×M-V×ρ_油×ρ_水）/(ρ_水-ρ_油)

液相物料中水的质量M_水的推导过程如下：

当前冲次所采出液相物料的体积V包括水的体积V_水和原油体积V_油，得到：

V=V_水+V_油

上式进一步变换得到：

V=M_水/ρ_水+M_油/ρ_油

而当前冲次所采出液相物料的质量M包括水的质量M_水和原油质量M_油，则上式进一步变换为：

V=M_水/ρ_水+(M-M_水)/ρ_油

继续按照以下推导：

ρ_水×ρ_油×V=M_水×ρ_油+M×ρ_水-M_水×ρ_水

ρ_水×ρ_油×V-M×ρ_水=M_水×(ρ_油-ρ_水)

移相后得到液相物料中水的质量M_水的表达式：

M_水=(ρ_水×ρ_油×V-M×ρ_水)/(ρ_油-ρ_水)

进一步可以得到液相物料中原油的质量：M_油= M- M_水。

在下一个冲次中抽油机开始上升之前，切换阀门的通断状态：关闭第一输入阀门13、第二输出阀门7，开启第一输出阀门10和第二输入阀门9，如此往复。

步骤1005，本冲次液相物料的体积是否等于上个冲次；

判断本冲次液相物料的体积是否等于上个冲次，如果等于上个冲次液相物料的体积，执行步骤1006，如果不等于上个冲次液相物料的体积，执行步骤1007；

步骤1006，基于等液量判据进行三相计量：

按照步骤1004分别计算液相物料中水的质量和原油的质量。在本冲次中，由于液相物料的体积等于上个冲次中液相物料的体积，并且在本冲次中同时伴有气相物料（包括由气相管线1送入的气相物料以及液相物料中析出的气相物料），因此当第二液位盘5下降至第二物料桶8的底部时，第一液位盘11尚未上升至第一物料桶12的顶部，如图6所示状态。

记第二液位盘5的初始高度为H3，当物料桶（第一物料桶12以及第二物料桶8）的表面积为S时，此时第二液位盘5内物料体积为：H3×S，同时可知此时第二液位盘5内物料体积（H3×S）为上个冲次采集得到的液相物料的体积。本冲次开始后，液相物料开始进入第一物料桶12并推动第一液位盘11上升，同时随液相物料输出的气相物料进入第二物料桶8，并推动第二液位盘5下降，将第二物料桶8中上个冲次采集得到的液相物料排出。

由于第一液位盘11上升时会产生一部分气体进入第二物料桶8推动第二液位盘5下降，而本冲次中又采集得到一部分气相物料，而本冲次液相物料的体积又等于上个冲次，因此当第二液位盘5下降至第二物料桶8的底部时，第一液位盘11尚未上升至第一物料桶12的顶部。为便于理解，将本冲次中第一液位盘11的上升过程分为两个过程，两个过程的分界点为第二液位盘5下降至第二物料桶8底部的时刻：

第一个过程中，当第二液位盘5刚好下降至第二物料桶8的底部时，第一液位盘11上升的高度为H1，根据上述的默认状态（第一液位盘11为空），在本冲次的第一个过程中，进入第一液位盘11的液相物料的体积为H1×S。由于本冲次尚未结束，液相物料继续进入第一物料桶12，第一液位盘11的上升过程继续进入第二个过程：

在第二个过程中，由于第二液位盘5已到第二物料桶8底部而无法下降，但本冲次采集得到的液相物料还可以继续推动第一液位盘11上升，在本冲次结束时，第一液位盘11最终上升至H2（H2包含H1）。根据上述的默认状态（第一液位盘11为空），则本冲次下，采集得到的液相物料的总体积为H2×S。而又因为本冲次所采集的液相物料的体积等于上个冲次所采集的液相物料的体积，即H3×S= H2×S，因此H2=H3。

对于本冲次采集得到的气相物料的体积，其计算公式为：

V_气= S×（H2-H1）+ [S×（H2-H1）×（H2÷H1）]

由于H2=H3，因此该公式等同于：V_气= S×（H3-H1）+ [S×（H3-H1）×（H2÷H1）]

该公式具体的推算过程如下：

由于第二液位盘5已下降至第二物料桶8的底部之后不再下降，因此对于气相物料而言，同样分为两个过程，两个过程的分界点为第二液位盘5下降至第二物料桶8底部的时刻：

第一过程中：当第二液位盘5已下降至第二物料桶8的底部时，即在第一液位盘11自第一物料桶12的底部上升至H1处的过程中，气相物料的体积为S×（H2-H1），该数值为确定值。

第二过程中：由于第二液位盘5已下降至第二物料桶8的底部而不再下降，因此在该过程中，第二液位盘5上部的部分气体从输出管路6中排出，并且该部分气相物料的体积难以计算。因此在本油井油气水三相计量方法中，利用类比算法估算得到第一液位盘11在自H1上升至H2的过程中得到的气相物料的体积：

S×（H2-H1）×（H2÷H1）

因此在两个过程中：第一过程为实测值，第二过程通过类比系数（H2÷H1），计算得到气相物料的体积。然后将两个阶段所得到的气相体积相加即可得到该冲次中气相物料的体积V_气。

抽油机在抽采时，每个冲次所抽采得到的液相物料和气相物料的体积成正比，因此在本油井油气水三相计量方法中，利用该特性提出类比系数，当气相物料在某个阶段难以通过计量的方式得到时，利用类比系数计算得到气相物料的体积，可以在满足计算量准确的前提下，得到该冲次中气相物料的体积。

步骤1007，本冲次液相物料的体积是否大于上个冲次；

判断本冲次液相物料的体积是否大于上个冲次，如果大于上个冲次液相物料的体积，执行步骤1008，如果不大于上个冲次液相物料的体积，执行步骤1009；

步骤1008，基于高液量判据进行三相计量：

按照步骤1004分别计算液相物料中水的质量和原油的质量。

对于气相物料的体积其计算公式为：

V_气= S×（H3-H1）+ [S×（H3-H1）×（H2÷H1）]

该公式具体的推算过程如下：

在本冲次中，由于液相物料的体积大于上个冲次中液相物料的体积，并且在本冲次中同样伴有气相物料，因此会遇到与步骤1006相同的情况：当第二液位盘5下降至第二物料桶8的底部时，第一液位盘11尚未上升至第一物料桶12的顶部，因此在本步骤中，同样以第二液位盘5下降至第二物料桶8底部的时刻为分界点，分为两个过程：

记第二液位盘5的初始高度为H3，当第二液位盘5下降至第二物料桶8的底部时，第一液位盘11的高度为H1。液相物料进一步进入第一物料桶12，第一物料桶12最终上升至高度H2处。

在第一液位盘11自第一物料桶12的底部上升至H1处的过程中，自气相物料的体积为S×（H3-H1）。但是第一液位盘11在自H1上升至H2的过程中，由于第二液位盘5以下降至第二物料桶8的底部，因此在该过程中，第二液位盘5上部的部分气体从输出管路6中排出，并且该部分气相物料的体积难以计算，因此同样以第一液位盘11上升至H1处为临界点，将第一液位盘11上升至H1前后两个阶段，第一阶段为实测值，第二阶段通过类比系数（H2÷H1），计算得到气相物料的体积：

S×（H3-H1）×（H2÷H1）

然后将两个过程所得到的气相体积相加即可得到该冲次中气相物料的体积。

步骤1009，本冲次气相物料体积较大；

本步骤表示本冲次中液相物料的体积小于上个冲次中液相物料的体积，由于同样会在本冲次中同样伴有气相物料，若当第二液位盘5下降至第二物料桶8的底部时，第一液位盘11尚未上升至第一物料桶12的顶部，表示本冲次液相物料的体积小于上个冲次中液相物料的体积的同时，得到的气相物料体积较大，执行步骤1010，否则执行步骤1011。

步骤1010，基于第一低液量判据进行三相测量；

在当前状态下，当前冲次中气相物料体积计算方法与步骤1008相同，在此不再赘述。

步骤1011，基于第二低液量判据进行三相测量；

本步骤表示本冲次中液相物料的体积小于上个冲次中液相物料的体积，按照步骤1004分别计算液相物料中水的质量和原油的质量。

由于同样会在本冲次中同样伴有气相物料，若当第一液位盘11上升至第一物料桶12的顶部时，第二液位盘5尚未下降至第二物料桶8的底部，如图7所示状态，表示本冲次液相物料的体积小于上个冲次中液相物料的体积的同时，得到的气相物料体积较小，在当前状态下：

记第二液位盘5的初始高度为H3，当第一液位盘11上升至第一物料桶12的顶部时，将此时第一液位盘11高度为H1，此时第二液位盘5在第二物料桶8内下降至H4处，则本冲次所抽采得到的气相物料的体积为：V_气=S×（H3-H4-H1）。

步骤1012，切换阀门状态；

切换阀门的通断状态：关闭第一输入阀门13、第二输出阀门7，开启第一输出阀门10和第二输入阀门9，在下个冲次的过程中，切换第一物料桶12和第二物料桶8的状态，对下个冲次的油气水三相进行计量。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (6)

1.一种油井油气水三相计量方法，包括计量装置，计量装置包括并排设置的两个物料桶：第一物料桶（12）和第二物料桶（8），第一物料桶（12）和第二物料桶（8）交替进液和排液，在第一物料桶（12）和第二物料桶（8）的底部分别设置有称重机构，其特征在于：在第一物料桶（12）和第二物料桶（8）内分别设置有可升降的第一液位盘（11）和第二液位盘（5），气相管线（1）分别连接两个物料桶，液相管线（14）分别通过交替通断的阀门连接第一物料桶（12）和第二物料桶（8），第一物料桶（12）和第二物料桶（8）还分别通过交替通断的阀门接入输出管路（6），

还包括如下步骤：

步骤a，抽油机在工作时，对抽油机在每个冲次中的上行、下行状态进行监测，当抽油机在当前冲次中上升至最高点后，执行步骤b；

步骤b，控制阀门的通断状态，两个物料桶分别为进液物料桶和排液物料桶，采集进液物料桶的重量变化以及两个物料桶中液位盘的位置变化，在抽油机当前冲次的下行过程中对当前冲次抽采得到的油、气、水三相物料进行计量；

步骤c，如果当前冲次抽采得到的液相物料的体积等于上一个冲次得到的液相物料的体积，基于等液量判据进行三相计量，并执行步骤g，否则执行步骤d；

步骤d，如果当前冲次抽采得到的液相物料的体积大于上一个冲次得到的液相物料的体积，基于高液量判据进行三相计量，并执行步骤g，否则执行步骤e；

步骤e，当前冲次抽采得到的液相物料的体积小于上一个冲次得到的液相物料的体积，如果排液物料桶中液位盘下降至底部时，进液物料桶中液位盘未上升至最顶部，基于第一低液量判据进行三相测量，并执行步骤g，否则执行步骤f；

步骤f，当前冲次下，进液物料桶中液位盘未上升至最顶部时，排液物料盘中液位盘未下降至底部，基于第二低液量判据进行三相测量；

步骤g，切换阀门的通断状态，实现两个物料桶中进液物料桶和排液物料桶的交替，对下一个冲次进行三相测量；

在基于等液量判据、基于高液量判据以及第一低液量判据时，液相物料中水的质量M_水为：

M_水=（ρ_水×M-V×ρ_油×ρ_水）/(ρ_水-ρ_油)

液相物料中原油M_油的质量为：

M_油= M- M_水

气相物料的体积V_气为：

V_气= S×（H3-H1）+ [S×（H3-H1）×（H2÷H1）]

其中：M为当前冲次中液相物料的总质量，ρ_水为液相物料中水的密度，V表示当前冲次所采出液相物料的总体积，S表示物料桶的表面积，H3表示排液物料桶中液位盘的初始高度，H1表示进液物料桶中液位盘的初始高度，H2表示进液物料桶中液位盘最终上升的高度；

在第二低液量判据时，液相物料中水的质量M_水为：

M_水=（ρ_水×M-V×ρ_油×ρ_水）/(ρ_水-ρ_油)

液相物料中原油M_油的质量为：

M_油= M- M_水

气相物料的体积V_气为：

V_气= S×（H3-H4-H1）

其中：M为当前冲次中液相物料的总质量，ρ_水为液相物料中水的密度，V表示当前冲次所采出液相物料的总体积，S表示物料桶的表面积，H3表示排液物料桶中液位盘的初始高度，H1表示进液物料桶中液位盘的初始高度，H4表示进液物料桶中液位盘上升至最高处后，排液物料桶中液位盘的高度。

2.根据权利要求1所述的油井油气水三相计量方法，其特征在于：第一液位盘（11）和第二液位盘（5）包括圆环形的固定架（16），在固定架（16）的内圈布置有若干固定板（18），在每一条固定板（18）中分别布置有锥体（17），锥体（17）为中空结构，且锥尖朝向物料桶的底部。

3.根据权利要求1所述的油井油气水三相计量方法，其特征在于：自气相管线（1）引出第一气相输入管路和第二气相输入管路，第一气相输入管路接入第一物料桶（12）的顶部，第二气相输入管路接入第二物料桶（8）的顶部。

4.根据权利要求1所述的油井油气水三相计量方法，其特征在于：液相管线（14）的输出端分为两路：第一液相输入管路和第二液相输入管路，第一液相输入管路串联第一输入阀门（13）接入第一物料桶（12）的底部，第二液相输入管路串联第二输入阀门（9）接入第二物料桶（8）的底部；

自第一物料桶（12）和第二物料桶（8）的底部分别引出第一输出管路和第二输出管路，第一输出管路和第二输出管路的出口端同时汇入输出管路（6）中，在第一输出管路中设置有第一输出阀门（10），在第二输出管路中设置有第二输出阀门（7）。

5.根据权利要求1所述的油井油气水三相计量方法，其特征在于：第一物料桶（12）和第二物料桶（8）的顶部还通过连通管（3）相连。

6.根据权利要求1所述的油井油气水三相计量方法，其特征在于：在第一物料桶（12）的顶部设置有第一压力变送器（2），在第二物料桶（8）的顶部设置有第二压力变送器（4）。