CN1696619A

CN1696619A - 油气自动计量装置

Info

Publication number: CN1696619A
Application number: CN 200410026146
Authority: CN
Inventors: 寿焕根; 祝晓红; 杨守国
Original assignee: 寿焕根
Priority date: 2004-05-14
Filing date: 2004-05-14
Publication date: 2005-11-16
Anticipated expiration: 2024-05-14
Also published as: CN100483079C

Abstract

本发明涉及一种油气自动计量装置，包括油气分离罐、油气稳定罐和浮子调节阀，其中油气分离罐的上部与油气进口管相连，在与油气进口管相连处设有气液离心分离器，在分离器的下部设有气液分离筛；油气分离罐的上部和下部与油气稳定罐的上部和下部相连；在油气稳定罐的上、下部分别设有排气管和排液管，其中排气管与排液管汇流与油气出口管相连；在排气管上设有气体计量仪；在排液管上设有液体流量计和油气水分析仪；所述的浮子调节阀设于油气稳定罐内部，可控制油气稳定罐的气体和液体流量，并与排气管相连通；本发明结构简单、体积小、分相测量精确度高；运行时无需电控辅助系统、压力损失小；适用于单井、油气混输等多种流型的油气自动分相在线计量。

Description

油气自动计量装置

技术领域

本发明涉及一种油田计量装置，尤其是油水气三相流的自动计量装置。

背景技术

现有的油气计量技术可分为二类，一是油气分离计量，即用分离器对油气混合液经气液分离后再进行分相计量；二是多相流计量，即油气不分离直接计量。对于现有的分离计量技术，一般都由体积庞大的立式或卧式分离器配套辅助的控制测量系统组成，占用空间大、计量环节多、效率低、成本高、运行安全性差等，尤其不适合在小油田、沙漠油田和海上油田开采中的油气计量；对于多相流计量技术，商品化的多相流产品现在仍很少，且对于油气流体状态的复杂特性来说，现有技术有一定的局限性，其测量范围和精度距离实际应用还有相当大的差距。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的缺点和局限性而提供一种油气自动计量装置；该计量装置结构简单、体积小、分相测量精确度高；运行时无需电控辅助系统、压力损失小；适用于单井、油气混输等多种流型的油气自动分相在线计量。

本发明的目的可通过如下措施来实现：

一种油气自动计量装置包括：

油气分离罐，其上部与油气进口管相连，在与该油气进口管相连处设有气液离心分离器，在该分离器的下部设有气液分离筛；

油气稳定罐，其上部和下部分别通过气体排出管和液体排出管与油气分离罐的上部和下部相连；在该油气稳定罐的上部设有排气管，下部设有排液管，其中排气管与排液管汇流与油气出口管相连；在该排气管上设有气体计量仪；在该排液管上设有液体流量计和油气水分析仪；

浮子调节阀，设于该油气稳定罐内部，可控制该油气稳定罐上部的气体流量和下部的液体流量，并与该排气管相连通。

根据上述构想，该浮子调节阀包括：

阀体，其一端为阀座，另一端设有护环；

阀芯，设于该阀体内；

连杆，穿过该护环，其一端与该阀芯相连，另一端与一浮子相连；

气体出口管，与该阀座相连，且与该排气管连通。

根据上述构想，该阀座和该阀芯为相互配合的光滑球面形、等腰梯形或三角形。

根据上述构想，该浮子调节阀还包括一调节阀护管，设于该阀座及气体出口管外。

根据上述构想，该浮子调节阀还包括一固定法兰，该固定法兰与该调节阀护管相连并与该气体出口管外壁相连。

根据上述构想，所述的气液分离筛呈喇叭状，其喇叭面上设网孔，喇叭锥顶上设中心孔，其中心孔的直径大于网孔的直径小于该油气进口管的直径。

根据上述构想，该装置还包括气体导向环，设于该油气稳定罐内对应该气体排出管处，该气体导向环呈中空筒状，与油气稳定罐同心。

根据上述构想，该装置还包括液体导向环，设于该油气稳定罐内对应该液体排出管处，该液体导向环呈中空筒状，与油气稳定罐同心。

根据上述构想，该装置还包括压力变送器和温度变送器，均设于出气管和油气稳定罐上。

根据上述构想，该装置还包括一单向阀，设于油气出口管上，以防止油气出口管的混合油液反向流动。

本发明相比现有技术具有如下优点：

1、本发明的测量精确度高，设计油水气分相计量精度可达±2％以上，实际可达±3％以内，且重复性、可靠性好。

2、本发明的测量管道流速上限可达到3.5米/秒以上，线性好。

3、本发明结构简单：内部无转动部件和辅助电控系统，整个系统压力损失小；

4、本发明的体积小、重量轻、拆装便捷省时、维修简便。

5、本发明的计量精度不受油气流型和流体状态影响，无需直管段；适用介质粘度范围宽(稀油、重油等)。

6、本发明非常适用于沙漠、海洋、高寒油田的无人环境中安装使用。

附图说明

图1是本发明的正视图

图2a、图2b是本发明的气液分离筛的结构示意图

图3是本发明的浮子调节阀结构示意图

图4a、图4b是本发明的气体导向环结构示意图

图5a、图5b是本发明的浮子导向器结构示意图

图面说明如下：

1-油气进口管 2-气液分离筛 211-网孔 212-中心孔

3-气液离心分离器 4-油气分离罐 5-气体排出管 6-气体导向环

7-油气稳定罐 8-浮子调节阀

81-固定法兰 82-调节阀护管 83-气体出口管 84-阀体

85-护环 86-浮子联杆 87-浮子 88-阀芯 89-阀座

9-液体排出管 10-顶部端盖 11-气体出口阀 12-浮子导向器

13-液体导向环 14-液体出口阀 15-液体流量计 16-油水气分析仪

17-单向阀 18-气体计量仪 19-分离器底座 20-稳定罐底座

21-计量装置底座 22-油气出口管 23-压力变送器 24-温度变送器

25-排污阀 26-排气管 27-排液管

具体实施方式

参照图1，油气混合液由油气进口管1(切向)进入油气分离罐4，通过离心分离器3实现气液初步分离，经过分离器3分离的含气液体在重力(和离心力)的作用下洒落到气液分离筛2上，经气液分离筛的分筛，管线来的油气混合液中的游离气可达到完全分离。

参照图2a、图2b，气液分离筛2为(喇叭)等边三角形结构，水平置于油气分离罐4内的中上部，凸面向上，凸面与分离罐4断面(水平面)所成夹角θ小于90°，凸面上布满网孔211，以便增加液气分离表面；分离筛2的外径小于分离罐4的内径，其目的是为了从分离筛2流落下来的液体顺分离罐内壁流下，使液体内少量余留气体进一步析出；中心孔212较大(小于进口管1的直径)，以确保在分离筛2下方已分离析出的气体上流。

被分离的气体经气体排出管5(切向)进入油气稳定罐7内上部的气体导向环6，气体导向环6与稳定罐7主体同心，开口向上，呈中空筒状；其目的是为了气中含液的分离和调节脉动进气；被分离的含孵化气的液体经液体排出管9(切向)进入油气稳定罐7内下部的液体导向环13，液体导向环13与稳定罐7同心，开口向上，其目的是为了避免脉动进液和进液时对浮子的扰动，同时也能离心分离部分孵化气。

稳定罐7由罐主体、顶部端盖10、浮子调节阀8、气体出口阀11、液体出口阀14和排污阀25等组成：顶部端盖10用螺栓固定在罐主体顶部，浮子调节阀8通过固定法兰81固定在顶部端盖10上；浮子调节阀8的出口与气体出口阀11和排气管26相连，后经气体流量计18、单相阀17与油气出口管22相连；稳定罐7底部有一排污口和液体出口处，液体出口设在稳定罐下部，经出口阀14和排液管27及相连的液体流量计15、油水气组分仪16后与气管线汇流到单相阀17及油气出口管22。

参照图3，浮子调节阀8由连接固定法兰81、调节阀护管82、气体出口管83、阀体84、护环85、连杆86、浮子87、阀芯88、阀座89组成，阀体84与阀座89、阀座89与气体出口管83光滑过渡连接，阀座89和阀芯88可以是光滑球面形、等腰梯形或三角形(阀座直径大于阀芯，阀芯直径大于气体出口管)；阀体84内腔为等腰梯形(喇叭形)，出口端小、进口端大，出口端与阀座89光滑过渡连接，进口端装有连杆护环85以防连杆86及浮子87左右摆动；连杆86穿过护环85，连杆86两头分别连接浮子87、阀芯88；浮子87置于稳定罐7内的浮子导向器12内，且在浮力的作用下随罐内液面波动而在浮子导向器12内上下浮动；阀芯88置于阀体84内，且可上下自由动作，稳定罐7的液位波动由浮子87通过连杆86作用阀芯88在阀体84内上下动作，以调节气体出口的有效截面，达到自动调节稳定罐内与出口管之间的压差及液体出口流量的大小。其中固定法兰81与调节阀护管82相连并与气体出口管83固定。所述的气体出口管83与排气管26相连。

浮子导向器12为置于稳定罐7内并同心的圆管段，圆管段上下直通，管径大于浮子87直径，侧面管壁开孔成网形，以确保圆管内外的液位一致，圆管段长度以大于浮子在液面上最大浮动幅度为佳，浮子导向器12的设置目的是限制浮子87在液面上升或下降时左右摆动而影响液面的稳定控制。

本发明采用分离罐和稳定罐的有效组合满足了管道油气混合液中游离气的完全分离，采用浮子调节阀利用液位高低直接控制了气体排出的流量和间接控制液体排出的流量，实现了对液位和压差的自动控制；其工作原理是：油水气混合液经由油气分离罐4实现气液初步分离，经过分离器4分离的气体经气体出口管和气体导向环进入油气稳定罐，分离的含少量孵化气的液体经液体出口管和液体导向环进入油气稳定罐，在稳定罐正常液位没有建立起来之前，经分离器4分离进入稳定罐7的气体，从打开的浮子阀体84内腔和阀芯88之间无阻排出。当稳定罐7的液位逐渐上升到调节范围下限并继续上升，浮子87带动连杆86和阀芯88开始上升，阀体84内腔和阀芯88之间缝隙开始减小，气体排出量减少，罐内压力及与油气出口管22的差压逐渐上升，达到排液所需的压差后，气体和液体分别排出稳定罐7，液位将控制在设计规定的高度范围内。此后，若管线来的油气混合液的气液比和外排管线压力变化，造成稳定罐内液位的上升或下降，浮子调节阀8在浮子87带动连杆86和阀芯88的作用下，都会自动把压差控制在排液所需的数值上，把液位控制在设计范围内。稳定罐气液出口后分别安装气体流量计、液体流量计、油水气组分仪和温度压力变送器，并与计算机系统配套使用，组成一套完整的油气混输流体的在线计量装置。

Claims

1、一种油气自动计量装置，其特征在于包括：

2、如权利要求1所述的油气自动计量装置，其特征在于该浮子调节阀包括：

阀体，其一端为阀座，另一端设有护环；

阀芯，设于该阀体内；

气体出口管，与该阀座相连，且与该排气管连通。

3、如权利要求2所述的油气自动计量装置，其特征在于该阀座和该阀芯为相互配合的光滑球面形、等腰梯形或三角形。

4、如权利要求2所述的油气自动计量装置，其特征在于该浮子调节阀还包括一调节阀护管，设于该阀座及气体出口管外。

5、如权利要求4所述的油气自动计量装置，其特征在于该浮子调节阀还包括一固定法兰，该固定法兰与该调节阀护管相连并与该气体出口管外壁相连。

6、如权利要求1所述的油气自动计量装置，其特征在于所述的气液分离筛呈喇叭状，其喇叭面上设网孔，喇叭锥顶上设中心孔，其中心孔的直径大于网孔的直径小于该油气进口管的直径。

7、如权利要求1所述的油气自动计量装置，其特征在于该装置还包括气体导向环，设于该油气稳定罐内对应该气体排出管处，该气体导向环呈中空筒状，与油气稳定罐同心。

8、如权利要求1所述的油气自动计量装置，其特征在于该装置还包括液体导向环，设于该油气稳定罐内对应该液体排出管处，该液体导向环呈中空筒状，与油气稳定罐同心。

9、如权利要求1所述的油气自动计量装置，其特征在于该装置还包括压力变送器和温度变送器，均设于出气管上。

10、如权利要求1所述的油气自动计量装置，其特征在于该装置还包括一单向阀，设于油气出口管上，以防止油气出口管的混合油液反向流动。