CN118208232A - 一种流体计量系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种流体计量系统，属于油田采出液在线计量技术领域。其包括活塞结构、第一连通管线、第二连通管线、来油管线和输油管线，活塞结构包括缸体和活塞，缸体的内腔由依次贯通的第一活塞腔、呼吸腔和第二活塞腔构成，活塞由依次连接的第一活塞段、第二活塞段和第三活塞段构成，第一活塞段、第二活塞段、第三活塞段分别与第一活塞腔、呼吸腔、第二活塞腔一一对应的滑动配合。通过采用这种特殊结构的活塞结构，能够极大的改善现有计量活塞的计量精度，避免因活塞左右两侧腔室窜液导通而带来的测量误差，且位置检测传感器不会受到原油组分的影响，具有测量精度高、测量准确可靠、使用寿命长等优点。

Description

一种流体计量系统

技术领域

本发明属于油田采出液在线计量技术领域，具体而言，涉及一种流体计量系统。

背景技术

及时掌握每台抽油机采出液的产量是油田实现增产、稳产、提高采收率的重要手段。然而，由于抽油机采出液具有低电导率、压力波动大、流体呈间歇性流动、测量范围特别大的特点，传统意义上的所有流量仪表（传统流量仪表通常指孔板、喷嘴、文丘里管、V锥、阿牛巴、威力巴、椭圆齿轮流量计、电磁流量计、超声波流量计、质量流量计、热式流量计，等等）都无法在这一领域正常使用。长期以来，对每口油井采出液的精确计量一直是世界各国石油行业未能解决的老大难问题。

以往，油田上主要使用功图量油和翻斗抽测的测量方法来进行抽油机采出液计量。这两种方法均存在较大的缺陷，主要体现在：功图量油时需要采用动液面传感器，动液面传感器受到油气蒸发会变得测量不稳定，使测量误差较大，且功图量油方式只适合游樑式抽油机，对塔架式抽油机和螺杆泵都无法使用这一方法；翻斗抽测不能全程检测，当采出液流量变化较大时无法全面检测，从而产生较大的测量误差，此外，由于残液粘壁造成测量容量下降，也会产生较大的测量误差。

近年来，随着技术的不断进步，人们提出了采用活塞式容积法进行流体计量的技术。这一技术因其计量误差小、工艺流程简单、安全性高等特点，一经提出，便受到人们的广泛关注。然而，目前的活塞式容积法流体计量装置还存在一定缺陷，例如，中国专利ZL201910871116.5公开了一种活塞式容积法流体计量装置及计量方法，其利用活塞在缸体内左右滑动以进行液体的体积计量，实现了高精度计量的要求，但其存在以下缺陷：1、活塞在左右滑动过程中，容易出现接触面的磨损（与缸体的接触面处，例如，可以是密封件磨损损坏），这使得在使用一段时间后，活塞左右两侧的腔室容易出现窜液导通进而导致测量误差，且这种窜液导通是很难被发现的，一旦被发现，往往误差已经非常巨大且已经产生了较大损失；2、活塞的运动需要借助于限位部件进行运动限位，其中，限位部件设置在活塞的两侧，只有在限位部件接触到对应的缸盖时活塞才会停止，由于活塞是运动的，因此这种“接触”实质为碰撞，这种碰撞容易对活塞的稳定性和密封造成影响；此外，活塞两侧的腔室内均为原油，其包括各种原油组分和/或杂质（包括泥沙、腐蚀性物质、溶解盐等），容易对到位检测的灵敏度造成影响，不利于计量设备的正常运转。

有鉴于此，需要对现有技术进行进一步改进。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种流体计量系统，目的是为了解决以上问题中的至少一个。

为实现以上技术目的，本发明采用以下技术方案：

一种流体计量系统，其包括活塞结构、第一连通管线、第二连通管线、来油管线和输油管线，所述活塞结构包括缸体和活塞，其中，在左右方向上，缸体的内腔由依次贯通的第一活塞腔、呼吸腔和第二活塞腔构成，活塞由依次连接的第一活塞段、第二活塞段和第三活塞段构成，第一活塞段、第二活塞段、第三活塞段分别与第一活塞腔、呼吸腔、第二活塞腔一一对应的滑动配合，由此实现将活塞滑动设置在缸体的内腔；第一连通管线通过缸体的左侧壁连通至第一活塞腔，第二连通管线通过缸体的右侧壁连通至第二活塞腔，呼吸腔与外界大气相连通，在进行计量作业时，来油管线能够选择性的连通至第一连通管线和第二连通管线中的一条管线上，并且，输油管线能够选择性的连通至第一连通管线和第二连通管线中的另一条管线上。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明的计量系统克服了现有技术中功图量油和翻斗抽测所存在的不足，能够实现高精度、大测量范围、适合于各种抽油机、能连续稳定测量、能与现有油田物联网或油田信息管理系统实现通信的流体计量。所采用的特殊的活塞结构，能够极大的改善现有的计量活塞的计量精度，避免因活塞左右两侧腔室窜液导通而带来的测量误差，位置检测传感器不会受到原油组分的影响，可以在活塞到达极限位置前进行切换，避免或降低了因触碰碰撞而对活塞密封性能等所带来的不利影响。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1是本发明在一种实施例下的技术原理图；

图2是本发明所使用的一种优选的活塞结构的全剖结构示意图；

图3是图2所示活塞结构中使用的活塞的全剖结构示意图；

图4是图3中A区域的局部放大图；

图5是图4所示异形密封环的立体结构示意图；

图6是图5所示异形密封环的主视结构示意图；

图7是图6所示异形密封环在B-B方向下的剖视结构示意图；

图8是图2所示活塞结构中进一步优选使用的活塞的全剖结构示意图；

图9是图2所示活塞结构的活塞在运动到左右极限位置时的状态图；

图10是本发明在另一实施例下的技术原理图；

图11是本发明的控制系统原理图；

其中，1-第一开关阀，2-第二开关阀，3-第三开关阀，4-第四开关阀，5-活塞结构，6-第一连通管线，7-第二连通管线，8-第一分支管线，9-第二分支管线，10-第三分支管线，11-第四分支管线，12-第一间隙，13-第二间隙，14-第一三通阀，15-第二三通阀，

51-缸体，52-活塞，511-第一活塞腔，512-呼吸腔，513-第二活塞腔，514-检测孔，515-第一呼吸孔，516-第二呼吸孔，521-第一活塞段，522-第二活塞段，523-第三活塞段，524-耐磨层，525-第一密封环，526-第二密封环，527-空腔，5231-第一分段，5232-第二分段，5261-矩形截面部，5262-刮油头，5263-刮油槽。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例一

如图1至图9所示，本发明提供了一种流体计量系统，其包括活塞结构5、第一连通管线6、第二连通管线7、来油管线和输油管线，所述活塞结构5包括缸体51和活塞52，其中，在左右方向上，缸体51的内腔由依次贯通的第一活塞腔511、呼吸腔512和第二活塞腔513构成，活塞52由依次连接的第一活塞段521、第二活塞段522和第三活塞段523构成，第一活塞段521、第二活塞段522、第三活塞段523分别与第一活塞腔511、呼吸腔512、第二活塞腔513一一对应的滑动配合，由此实现将活塞52滑动设置在缸体51的内腔；第一连通管线6通过缸体51的左侧壁连通至第一活塞腔511，第二连通管线7通过缸体51的右侧壁连通至第二活塞腔513，呼吸腔512与外界大气相连通，在进行计量作业时，来油管线能够选择性的连通至第一连通管线6和第二连通管线7中的一条管线上，并且，输油管线能够选择性的连通至第一连通管线6和第二连通管线7中的另一条管线上。

需要说明的是，现有技术所采用的活塞式容积法流体计量装置，其一般是通过活塞直接将计量缸的内腔分隔为左右两个容室，其活塞通常较薄且借助于活塞与缸体之间的滑动接触面实现两个容室的分隔（通过在接触面处设置滑动密封件），这样的设置方式，容易在接触面处的密封件磨损后出现两个容室窜液导通的情况，造成计量误差，且这种误差很难被及时发现，往往在被发现时已经造成了较大的损失。通过本实施例的技术方案，参见图2至图3，当活塞52在缸体51的内腔左右滑动时，第一活塞段521的左侧将形成与第一连通管线6导通的第一容室（其属于第一活塞腔511的一部分），第三活塞段523的右侧将形成与第二连通管线7导通的第二容室（其属于第二活塞腔513的一部分），第一容室和第二容室保留了现有的活塞式容积法流体计量装置的左右两个容室的功能（可以参见图9所示活塞52运动的状态图），即，当对一个容室注入油液时，另一个容室进行油液排出，因此保留了其高效的计量功能；同时，由于第一活塞腔511与第二活塞腔513之间形成有呼吸腔512，即使第一活塞段521或者第三活塞段523处出现磨损致使密封不严，第一容室或者第二容室中的油液也只能流入呼吸腔512中，而不会出现第一容室与第二容室窜液导通的情况，因此能够避免因窜液导通而带来的测量误差；此外，由于呼吸腔512与外界大气相连通，当第一活塞段521或者第三活塞段523处出现磨损致使密封不严时，油液在进入呼吸腔512后能够很快的被发现，这有利于确保计量的精度。还需要说明的是，本实施例中的“左”和“右”只是一种相对的表述，并不局限于水平方向的左右两侧（活塞结构5为水平设置），还可以是上下两侧（例如，活塞结构5为竖直设置），甚至于活塞结构5整体为倾斜设置时的左斜上侧和右斜下侧，等。还需要说明的是，来油管线接收来自于抽油机等井口装置的原油流体，输油管线将原油流体输送至下游设备或流程。

在一个优选的实施方案中，参见图1，来油管线的输出端分支连接有第一分支管线8和第二分支管线9，第一分支管线8与第二连通管线7相连接，第二分支管线9与第一连通管线6相连接，第一分支管线8上设置有第一开关阀1，第二分支管线9上设置有第二开关阀2；输油管线的输入端分支连接有第三分支管线10和第四分支管线11，第三分支管线10与第二连通管线7相连接，第四分支管线11与第一连通管线6相连接，第三分支管线10上设置有第三开关阀3，第四分支管线11上设置有第四开关阀4；第一开关阀1、第二开关阀2、第三开关阀3和第四开关阀4均能够进行独立的通断控制。优选的，第一开关阀1、第二开关阀2、第三开关阀3和第四开关阀4均为二通开关阀，其通断控制均借助于控制器来进行，其中，第一开关阀1和第二开关阀2为用于流入控制的阀组，第三开关阀3和第四开关阀4为用于流出控制的阀组。第一开关阀1、第二开关阀2、第三开关阀3和第四开关阀4均可以采用气动、电动或电液混动等多种执行机构，阀型可以采用球阀、闸阀、蝶阀等各种阀型，只要能够进行通断控制实现对活塞52构成推动作用就为本专利保护范围。由于开关时间越小测量精度越高，又为了降低成本并防止装置失电时憋压而提高安全性，本实施例优选的采用气动单作用执行机构、采用四台二通气关开关阀。为降低流体在阀组中的流阻，本实施例优选的采用全通径直通的球阀。进一步优选的，第一开关阀1、第二开关阀2、第三开关阀3和第四开关阀4均采用为弹簧式气动常开阀门，其能够在供电时压缩弹簧并关闭阀门，在失电时借助于弹簧弹力而将阀门打开（这样的阀门在现有技术中有很多，此处不进行其具体结构的详细描述）。这样设置的好处在于，因本发明的流体计量系统大部分安装在采油现场，必须考虑停电对设备的影响，防止失控状态时憋压造成设备故障，当出现采油现场断电时，4台阀门全部打开，采出液能够通过二条通道直接流向输油管，不会造成憋压，避免憋压对设备造成故障。

还需要说明的是，本发明的活塞52其截面可以是圆形、方形、矩形或其他多边形。由于同样周长围成的面积以圆面积为最大，为降低制造成本和减轻重量，同时为了方便描述，本文统一采用为圆形截面，即活塞52的第一活塞段521、第二活塞段522和第三活塞段523均分别为圆形截面，各活塞段均为圆柱形活塞段，与之相适应的，第一活塞腔511、呼吸腔512和第二活塞腔513均为圆柱腔，此外，在未设置活塞52时，第一活塞腔511的左端由缸体51的左侧壁封闭，第一活塞腔511的右端与呼吸腔512相导通，第二活塞腔513的右端由缸体51的右侧壁封闭，第二活塞腔513的左端与呼吸腔512相导通。

参见图2、图3和图9，在活塞52在缸体51内左右滑动的过程中，第一活塞段521和第三活塞段523的至少部分均会进入呼吸腔512内，因此，为了确保活塞52左右滑动的顺利进行，呼吸腔512的直径将分别大于第一活塞腔511和第二活塞腔513的直径。优选的，第一活塞腔511和第二活塞腔513的直径相等，例如均为图9所示的直径d，与之对应的，第一活塞段521和第三活塞段523为具有相同直径的活塞段。为了确保第一活塞段521和第三活塞段523分别对第一容室、第二容室的密封效果，第一活塞段521和第三活塞段523的直径分别与第一活塞腔511和第二活塞腔513的直径基本相等（应当理解的是，这里的基本相等并不是绝对的相等，允许微小的差异以允许第一活塞段521和第三活塞段523分别在对应的第一活塞腔511和第二活塞腔513内滑动，并在滑动的过程中保持密封）。

进一步的，参见图2至图9，在活塞52左右滑动的过程中，第一活塞段521和第三活塞段523的整个外表面都需要与缸体51对应的内壁摩擦接触。为了提高活塞52的使用寿命和密封效果，第一活塞段521和第三活塞段523的整个外表面上均涂覆有耐磨层524。

进一步参见图3和图9，在活塞52左右滑动的过程中，第一活塞段521和第三活塞段523的至少部分均会进入呼吸腔512内，而第一活塞段521和第三活塞段523上剩余的另一部分则会留在对应的活塞腔内。以图3虚线所示为分界，我们将第三活塞段523分为第一分段5231和第二分段5232两部分（第一活塞段521结构与第三活塞段523相同，或者更准确的讲，是镜像对称，在此不再赘述），第二分段5232位于远离第二活塞段522的一端，其能够始终位于第二活塞腔513内，以确保第二容室（若在第一活塞段521处，则对应的是第一容室）内的油液不会进入呼吸腔512。

进一步优选的，第一活塞段521和第三活塞段523的第二分段5232处均形成有多圈密封环，其中，所述密封环包括第一密封环525和第二密封环526，第二密封环526相对于第一密封环525而言位于靠近第二活塞段522的一侧，第一密封环525和第二密封环526的外径均大于第一活塞段521和第三活塞段523的外径，且，第二密封环526的外径大于第一密封环525的外径。由于密封环自身具有一定的弹性，通过将第一密封环525和第二密封环526的外径设置为大于第一活塞段521和第三活塞段523的外径，且越靠近第二活塞段522，直径越大（参见图4中的半径差H），这样，在活塞52左右滑动的过程中，第一活塞段521和第三活塞段523的第二分段5232能够始终封闭住对应的第一容室或第二容室，防止其中的油液进入呼吸腔512内。

进一步优选的，第一密封环525采用为O形密封环，第二密封环526采用为异形密封环，异形密封环由位于其环内一侧的环状的矩形截面部5261和位于其环外一侧的环状的刮油头5262构成，矩形截面部5261与刮油头5262一体成型，并且，刮油头5262在靠近第一密封环525的一侧设置有刮油槽5263。优选的，刮油槽5263为直角槽，例如，刮油头5262为半球形球头，刮油槽5263从半球形球头沿着对应活塞段的径向方向进行开槽，开槽后的刮油槽5263由两个面构成，一个面为环绕对应活塞段的环面，另一面为背离第二活塞段522的竖向平面。通过这样的设置方式，第一密封环525在进行滑动的过程能够进行自适应调整，确保密封的可靠，第二密封环526的设置能够在起到密封的同时刮出缸体51对应内壁上的油污，刮油槽5263的设置，降低了刮油头5262处的材料，利于在受到径向挤压力时变形，同时，方便对油污的刮除。需要说明的是，第一密封环525可包括多圈O形密封环，第二密封环526可包括多圈异形密封环。

在一个优选的实施例中，第二活塞段522的径向外表面也涂敷有耐磨层524（图中未示出）。此外，参见图2和图3，第二活塞段522设置在呼吸腔512中并将呼吸腔512分隔为左右两个腔体，分别为左腔体和右腔体。为了确保呼吸腔512始终与外界大气相连通，左右两个腔体处分别对应的设置有连通至外界大气的第一呼吸孔515和第二呼吸孔516。优选的，第一呼吸孔515设置在呼吸腔512的左侧底部，第二呼吸孔516设置在呼吸腔512的右侧底部，且第一呼吸孔515和第二呼吸孔516均朝下设置。可以理解的是，在活塞52左右滑动的过程中，第一呼吸孔515用于左腔体与外界大气之间的“呼吸”，第二呼吸孔516用于右腔体与外界大气之间的“呼吸”。第一呼吸孔515和第二呼吸孔516的设置确保了呼吸腔512始终与外界大气连通，进而能够确保活塞52的左右滑动；其进一步的优点在于，当第一活塞段521和第三活塞段523因磨损而存在密封不严的问题时，第一容室和第二容室中的油液将部分的渗流至呼吸腔512内，由于活塞52左右滑动，此时第二活塞段522会挤压对应的左腔体和右腔体，将其中的油液从第一呼吸孔515和/或第二呼吸孔516排出，由此，技术人员能够直观看出活塞52的渗漏情况，包括其严重程度以及到底是哪一活塞段处密封不严。

在一个优选的实施例中，还设置有原油收集槽，第一呼吸孔515和第二呼吸孔516通过引流管线连通至原油收集槽，原油收集槽处设置有称重传感器或者流量计等，用于对来自于第一呼吸孔515和第二呼吸孔516的原油进行计量。通过原油收集槽及称重传感器或者流量计等的设置，能够方便远程监测，实现自动化的判断，也即，在无人的情况下也能对流体计量系统的渗漏情况进行判断，从而提高了对计量的自动化管理。还需要说明的是，有时候，微弱的渗漏是允许的，通过原油收集槽的设置，避免了原油漏出而污染换环境，同时，其能够用于对渗漏出的原油进行容纳，因此能够获得原油渗漏的累计量，这利于为技术人员提供操作决策。

为了更好的实现本发明的目的，呼吸腔512上部的左右两侧中的至少一侧的缸体51上设置有位置检测传感器（参见图2，此时是以活塞结构5水平放置为前提来进行的位置描述），以用于对活塞52的位置进行实时检测/定位。这里的位置检测传感器可以是接近开关、距离传感器或者或其他传感器，只要能够对活塞52的位置进行检测/定位即可。由于设置了呼吸腔512的缘故，本发明的用于对活塞52位置进行检测/定位的位置检测传感器不会受到原油组分的影响，因此，检测的准确性、灵敏度得到提高。在此基础上，本发明的位置检测传感器不再局限于现有技术例如ZL201910871116.5所采用的触发部件，也即，本发明的检测可以是非接触式的，例如采用激光测距传感器。可以理解的是，当采用非接触式的测量方式时，活塞52是可以无需运动到左右极限位置的，这样可以避免活塞52与缸体51或者其附属件之间在左右方向上产生触碰碰撞，从而能够极大的提高活塞52密封的稳定性。这里需要进行示例性的简要说明，例如，呼吸腔512的上部的左侧缸体51上设置有激光测距传感器（例如设置在检测孔514内），初始时，活塞52的第二活塞段522位于呼吸腔512的左侧（可以是左极限位置，也可以不是），此时，通过激光测距传感器测得激光测距传感器与第二活塞段522的左侧端面的初始距离为X1，随着计量的进行，活塞52被从左侧往右侧推动，然后再返回，这一过程中，通过激光测距传感器能够获得激光测距传感器与第二活塞段522的左侧端面之间的最大距离Xmax，这样就可以获得在一个计量阶段内活塞52从左侧向右侧移动的距离为Lx=Xmax-X1，相应的就可以计算出，活塞52被从左侧往右侧滑动时，第二活塞腔513处的第二容室通过第二连通管线7向外排出的油液体积为：V=Lx*（πd²/4）=（Xmax-X1）*（πd²/4），由于第一活塞腔511与第二活塞腔513直径相等，则活塞52被从左侧往右侧滑动时，第一容室内吸入的油液体积也为V=Lx*（πd²/4）。按照类似的方法，可以计算出各个计量阶段内的油液体积，从而实现油液精准计量。

此外，在一个优选的实施方案中，位置检测传感器可以设置在呼吸腔512上部的左右两侧，两位置检测传感器正向相对。参见图2，这样，两位置检测传感器均位于第二活塞段522的两侧。这样的设计属于冗余设计，由此可以提高检测的精度。

可以理解的是，所述简要说明的内容仅是本发明进行计量的一个优选的示例，但其计算相对复杂，并不是最优的选择。在本发明中，还提供了另一优选的计量方式，即，活塞52始终在左右极限位置之间来回滑动，其中，在左极限位置处时，活塞52的第二活塞段522的左侧端面与呼吸腔512的左侧面贴合，在右极限位置处时，活塞52的第二活塞段522的右侧端面与呼吸腔512的右侧面贴合。这样，活塞52从左极限位置移动到右极限位置的移动距离始终恒定为L（参见图9），因此，可以获得一个计量阶段内第一容室或第二容室吸入或排出的油液体积为V=L*（πd²/4）。需要说明的是，之所以采用采用“活塞52始终在左右极限位置之间来回滑动”的方式，这是为了将单次计量体积最大化，降低来回切换的频次，并确保计量的准确性。

如前所述的，若采用“活塞52始终在左右极限位置之间来回滑动”的方式，则会存在活塞52与缸体51或者其附属件之间在左右方向上产生触碰碰撞进而影响活塞52密封稳定性的情况，在本方案中，可以通过以下途径将这种影响降至最低。也即，本发明还提供了一种调控方法，其具体为，通过激光测距传感器实时获取第二活塞段522的左侧端面至呼吸腔512的左侧面之间的距离（通过几何换算获得，在此不再进行赘述），以及，获取第二活塞段522的右侧端面至呼吸腔512的右侧面之间的距离，分别记为LLeft和LRight，并反馈给控制器，当LLeft和LRight的绝对值降低至一预定值时，通过控制器控制第一开关阀1、第二开关阀2、第三开关阀3和第四开关阀4的通断，实现活塞52的换向，在换向时，第二活塞段522的左侧端面恰好与呼吸腔512的左侧面贴合，或者，第二活塞段522的右侧端面恰好与呼吸腔512的右侧面贴合（这是一种理想的情况，实际需要产生一定的触碰）。需要说明的是，由于流体自身的压缩性、阀门开关的滞后性等因素的影响，在控制器发出让活塞52进行换向的命令后，活塞52并不会立即换向，其还会朝着原来的方向继续运动一段距离，现有技术在限位部件接触到缸盖时才会发出到位信号，然后再进行切换，这无疑会对活塞52产生较大的冲击碰撞，使得其密封稳定性降低。而通过本方案，我们可以在碰撞前即发出换向命令，这有助于极大的降低活塞52在左右方向上碰撞缸体51的力度，因此，其活塞52的密封稳定性大大提高，事实上，一定的轻微的接触触碰是允许的。此外，LLeft和LRight的所述预定值由实际的流体情况由现场实验获得，在此不再赘述。

在一个优选的实施例中，参见图9，当活塞52位于左极限位置时，第一活塞段521的左端与缸体51之间形成有第一间隙12，当活塞52位于右极限位置时，第三活塞段523的右端与缸体51之间形成有第二间隙13。由于活塞52的位置是通过设置在呼吸腔512上部的左右两侧的位置检测传感器来确定的，也即，确保第二活塞段522到达左右极限位置是非常重要的，为了避免第一活塞段521和第三活塞段523的两端对其造成影响，因此设置了第一间隙12和第二间隙13。

在一个优选的实施例中，活塞52的中部形成为中空的空腔527。空腔527的设置能够降低材料的使用，节约成本，降低整个活塞52的质量和系统的能耗。在一个优选的实施例中，空腔527被抽真空。需要说明的是，现场由抽油机抽出的原油中往往含有各种组分，原油结蜡会引起通道堵塞，因此，整个系统有时需要进行加热，通过抽真空的处理方式，在进行加热时，活塞52的内部不会形成压力增加，活塞52的安全性和热稳定性更高。进一步的，为防止结蜡现象的出现，在整个流体计量系统中只要有采出液流过的地方均采用低电压电热膜覆盖。因电热膜的电阻是正温度系数，加热功率自动随着温度上升而下降，使采出液的温度自动在小范围内波动，既防止结蜡发生，又防止过热，保证了设备的安全。

进一步优选的，呼吸腔512顶部的左右两侧还设置有与外界大气相连通的额外的呼吸孔（在设置第一呼吸孔515和第二呼吸孔516的基础上额外设置）。第一呼吸孔515和第二呼吸孔516的设置，一方面是为了将呼吸腔512连通外界大气，确保活塞52左右滑动的正常进行，另一方面是为了及时将因密封不严而流入呼吸腔512中的原油排走，避免渗漏出的原油在呼吸腔512中堆积。然而，由于原油中含有各种组分，当活塞结构5为水平放置时，在密封不严的情况下，有时，会有一部分烃类组分挥发或在加热时气化而聚集在呼吸腔512顶部，这会对位置检测传感器（例如图2的检测孔514处）的测量带来影响，因此，本实施方案中在呼吸腔512顶部左右两侧设置了额外的呼吸孔，其在实现导通外界的同时避免了因烃类气体在呼吸腔512处集聚而带来的不利影响。

还需要说明的是，由于本发明是通过活塞52的左右滑动来实现原油计量的，在正常工作时，只需要进行第一开关阀1、第二开关阀2、第三开关阀3和第四开关阀4四个阀门的通断切换即可实现，例如，参见图1，当将第一开关阀1和第四开关阀4导通并将第二开关阀2和第三开关阀3断开时，活塞52将由右向左滑动，当将第一开关阀1和第四开关阀4断开并将第二开关阀2和第三开关阀3导通时，活塞52将由左向右滑动，如此往复，即可实现计量切换。然而，实际使用过程中，因蜡堵、砂堵等因素的影响，活塞结构5处容易出现故障憋压进而影响抽油机正常工作，为此，本发明在第一分支管线8和第二分支管线9上还设置有压力变送器（图中未示出），压力变送器输出信号与控制器相联，当其检测的压力超出设定压力时控制器自动启动故障模式。在故障模式模式下，计量误差大大增加，继续计量已失去意义，而且还可能造成抽油机憋压。为了不影响抽油机的工作，此时通过控制器将第一开关阀1、第二开关阀2、第三开关阀3和第四开关阀4四个阀门全部打开，抽油机生产的采出液可以通过第一开关阀1和第四开关阀4或者通过第二开关阀2和第三开关阀3这两条通道直接进入输油管。这两条通道是冗余的，即使一条通道完全堵塞也不会引起憋压，等修复后可以恢复检测状态。

优选的，第一分支管线8和第二分支管线9上还设置有温度变送器，温度变送器与控制器相联，控制器能够根据所采集的温度数据进行加热控制，实现在采出液温度低时自动加温防止结蜡。

在一个优选的实施例中，本发明所使用的控制器由单片机等芯片加外围电路或由PLC等芯片组成的半成品构成，其基本构成参见图11。控制器用于控制阀门的通断进行控制活塞52的运动方向， 控制器含有控制软件，当活塞52到达预定位置时切换阀组使活塞向反方向运动； 控制器含有液量分析软件，能够分析获得原油的累计流量、瞬时流量和质量流量等参数；控制器含有通信单元，可以采用RS485、Modbus等方式与油田物联网联网，也可以通过profibus等现场总线或工业以太网等各种方式与油田内部网联网。

实施例二

与实施例一不同的地方在于，本实施例二通过两个三通阀进行计量切换。参见图10，其来油管线的输出端通过第一三通阀14与第一分支管线8和第二分支管线9相连接，第一分支管线8与第二连通管线7相连接，第二分支管线9与第一连通管线6相连接；输油管线的输入端通过第二三通阀15与第三分支管线10和第四分支管线11相连接，第三分支管线10与第二连通管线7相连接，第四分支管线11与第一连通管线6相连接，第一三通阀14能够选择性的将来油管线连通至第一分支管线8或第二分支管线9，第二三通阀15能够选择性的将输油管线连通至第三分支管线10或第四分支管线11。

需要说明的是，本实施例二的方案属于实施例一进行切换的简化模式，但其同样应当属于本发明的保护范围。正常计量时，其与实施例一的功能基本相同。不同的地方在于，在憋压时，实施例一是将四个阀门全开，而采用本实施例二时，只能切换至一侧，例如，先切换至“来油管线-第一分支管线8-第三分支管线10-输油管线”这一通路，若压力下降，则憋压解除，若这一状态未能把压力下降，则需要切换至“来油管线-第二分支管线9-第四分支管线11-输油管线”这一通通路。此外，由于采用的是三通阀，本实施例二无法再采用弹簧复位的方式。

本实施例二未进行描述的部分，在不违背其工作原理的情况下，应理解为与实施例一的相应内容相同，在此不再进行赘述。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或者操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或者操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种流体计量系统，其包括活塞结构（5）、第一连通管线（6）、第二连通管线（7）、来油管线和输油管线，所述活塞结构（5）包括缸体（51）和活塞（52），其特征在于，在左右方向上，缸体（51）的内腔由依次贯通的第一活塞腔（511）、呼吸腔（512）和第二活塞腔（513）构成，活塞（52）由依次连接的第一活塞段（521）、第二活塞段（522）和第三活塞段（523）构成，第一活塞段（521）、第二活塞段（522）、第三活塞段（523）分别与第一活塞腔（511）、呼吸腔（512）、第二活塞腔（513）一一对应的滑动配合，由此实现将活塞（52）滑动设置在缸体（51）的内腔；第一连通管线（6）通过缸体（51）的左侧壁连通至第一活塞腔（511），第二连通管线（7）通过缸体（51）的右侧壁连通至第二活塞腔（513），呼吸腔（512）与外界大气相连通，在进行计量作业时，来油管线能够选择性的连通至第一连通管线（6）和第二连通管线（7）中的一条管线上，并且，输油管线能够选择性的连通至第一连通管线（6）和第二连通管线（7）中的另一条管线上。

2.如权利要求1所述的一种流体计量系统，其特征在于，来油管线的输出端分支连接有第一分支管线（8）和第二分支管线（9），第一分支管线（8）与第二连通管线（7）相连接，第二分支管线（9）与第一连通管线（6）相连接，第一分支管线（8）上设置有第一开关阀（1），第二分支管线（9）上设置有第二开关阀（2）；输油管线的输入端分支连接有第三分支管线（10）和第四分支管线（11），第三分支管线（10）与第二连通管线（7）相连接，第四分支管线（11）与第一连通管线（6）相连接，第三分支管线（10）上设置有第三开关阀（3），第四分支管线（11）上设置有第四开关阀（4）；第一开关阀（1）、第二开关阀（2）、第三开关阀（3）和第四开关阀（4）均能够进行独立的通断控制，以用于实现所述选择性的连通。

3.如权利要求1所述的一种流体计量系统，其特征在于，来油管线的输出端通过第一三通阀（14）与第一分支管线（8）和第二分支管线（9）相连接，第一分支管线（8）与第二连通管线（7）相连接，第二分支管线（9）与第一连通管线（6）相连接；输油管线的输入端通过第二三通阀（15）与第三分支管线（10）和第四分支管线（11）相连接，第三分支管线（10）与第二连通管线（7）相连接，第四分支管线（11）与第一连通管线（6）相连接，第一三通阀（14）能够选择性的将来油管线连通至第一分支管线（8）或第二分支管线（9），第二三通阀（15）能够选择性的将输油管线连通至第三分支管线（10）或第四分支管线（11）。

4.如权利要求2所述的一种流体计量系统，其特征在于，第一开关阀（1）、第二开关阀（2）、第三开关阀（3）和第四开关阀（4）均采用为弹簧式气动常开阀门，其能够在供电时压缩弹簧并关闭阀门，在失电时借助于弹簧弹力而将阀门打开。

5.如权利要求2或3所述的一种流体计量系统，其特征在于，第二活塞段（522）设置在呼吸腔（512）中并将呼吸腔（512）分隔为左右两个腔体，左右两个腔体处分别对应的设置有连通至外界大气的第一呼吸孔（515）和第二呼吸孔（516），第一呼吸孔（515）设置在呼吸腔（512）的左侧底部，第二呼吸孔（516）设置在呼吸腔（512）的右侧底部，且第一呼吸孔（515）和第二呼吸孔（516）均朝下设置。

6.如权利要求2或3所述的一种流体计量系统，其特征在于，所述第一活塞段（521）和所述第三活塞段（523）均分别包括第一分段（5231）和第二分段（5232）两部分，第二分段（5232）位于远离第二活塞段（522）的一端，在活塞（52）左右滑动的过程中，第一活塞段（521）的第二分段（5232）始终位于第一活塞腔（511）内，第三活塞段（523）的第二分段（5232）始终位于第二活塞腔（513）内，第二分段（5232）处形成有多圈密封环。

7.如权利要求6所述的一种流体计量系统，其特征在于，所述密封环包括第一密封环（525）和第二密封环（526），第二密封环（526）相对于第一密封环（525）而言位于靠近第二活塞段（522）的一侧，第一密封环（525）和第二密封环（526）的外径均大于第一活塞段（521）和第三活塞段（523）的外径，且，第二密封环（526）的外径大于第一密封环（525）的外径。

8.如权利要求7所述的一种流体计量系统，其特征在于，第一密封环（525）采用为O形密封环，第二密封环（526）采用为异形密封环，异形密封环由位于其环内一侧的环状的矩形截面部（5261）和位于其环外一侧的环状的刮油头（5262）构成，矩形截面部（5261）与刮油头（5262）一体成型，并且，刮油头（5262）在靠近第一密封环（525）的一侧设置有刮油槽（5263）。