CN201095979Y - 油田单井液气分离样量对比修正流量自动计量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种便于井口安装且体积轻巧免维护的油田单井液气分离样量对比修正流量自动计量装置。本实用新型于分离器容器上部侧壁设置采出物输入口，分离器容器顶部连接设置气体流量计的输气管路，输气管路进气口活动连接排气门并连接排气门浮球；分离器容器底部连接输液管路，输液管路沿液体流向依次设置液体流量计、取样阀门、温度传感器、压力传感器、压力采集控制阀门和液体管路控制阀门；分离器容器中部侧壁连接设置回通输液管路控制阀门的回通输液管路；输液管路进液端活动连接出液口封盖并连接可转动浮球；上述管路出口分别连接液气汇合管路，液气汇合管路设置回压控制阀门；气体流量计、温度传感器、压力传感器和液体流量计分别通过导线连接各自的数据采集、处理集成电路板并分别连接各自显示屏；上述显示屏设置于防盗壳体内。

Description

油田单井液气分离样量对比修正流量自动计量装置

技术领域

本实用新型涉及油气开采工作中液体产量计量领域，更具体地说，是涉及一种油田单井液气分离样量对比修正流量自动计量装置。

背景技术

目前，在油气田的开采过程中，普遍采用计量间周期性连续量油，来实现油井产量计量。然而为了实现油田的自动化管理，优化简化地面系统——打破计量间，对单井的原油产量的计量成为一个重大难题，因为打破计量间后对开采物的流量、气油比等有关产量的重要的参数将很难得到较为准确的数据。由于井场的特殊性，打破计量间后大型的油气分离计量设备不可能装到井场上去，更不可能每井一台，至使难以实现较为准确的单井计量。尤其是刚开采的新井，为了掌握其生产动态，分析出油层的变化情况，为科学地制定油田开发方案提供依据，准确的单井计量又是必不可少的。由于没有统一、标准的计量工具，给油气生产带来诸多不良因素，如虚报、误报产量等现象时有发生，也对于油气生产中的规范、系统、科学的管理、带来诸多难题。然而，要实现油田的地面优化、简化、自动化等科学管理也必须首先解决单井计量问题。可见实现单井计量的重要性。然而，目前能实现单井计量的方法有质量流量计、功图量油法、压差量油法等。首先质量流量计成本过高对于单井量油不适用，功图量油及压差法量油其准确的前提是首先要已知该井的气油比再来计算，打破计量间后气油比无法得到，因为没有气油比的数据而误差很大。同时，压力表被盗及取样口盗油问题一直是采油安全工作中的难题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，克服现有技术中存在的不足，提供一种便于井口安装且体积轻巧免维护的油田单井液气分离样量对比修正流量自动计量装置。

本实用新型油田单井液气分离样量对比修正流量自动计量装置，通过下述技术方案予以实现，分离器容器上部侧壁设置采出物输入口，分离器容器顶部连接设置气体流量计的输气管路，输气管路进气口活动连接排气门，排气门通过排气连杆与排气门浮球连接；分离器容器底部连接输液管路，输液管路沿液体流向依次设置液体流量计、取样阀门、温度传感器、压力传感器、压力采集控制阀门和液体管路控制阀门；分离器容器中部侧壁连接设置回通输液管路控制阀门的回通输液管路；输液管路进液端活动连接出液口封盖，出液口封盖通过拉杆连接可转动浮球；输气管路、输液管路和回通输液管路的出口分别连接液气汇合管路，液气汇合管路设置回压控制阀门；气体流量计、温度传感器、压力传感器和液体流量计分别通过导线连接各自的数据采集、处理集成电路板并分别连接气体流量计显示屏、温度显示屏、压力显示屏和液体流量计显示屏；气体流量计显示屏、温度显示屏、压力显示屏和液体流量计显示屏设置于防盗壳体内。

本实用新型所述输气管路设置排空阀门。所述输气管路与分离器容器顶部之间设置安全排气管路，安全排气管路于所述容器内设置安全阀门。所述分离器容器下部侧壁设置排污口。所述液体流量计显示屏为上下显示屏。所述防盗壳体设置带防撬门锁的防撬门。所述防盗壳体为上、中、下三层；上层设置所述显示屏，中层内设置取样手柄，取样手柄通过控制杆与取样阀门连接；中层底板通过四个调节螺栓与下层底板连接。所述流量计为利用可编程控制器的脉冲计数计时流量计。

本实用新型具有如下有益效果：

1.最大限度地实现了液、气混合介质中液、气量的有效计量，为实现单井独立液量计量产量，提供了理论坚定、可靠、有效的保证。

2.利用本装置可实现实时连续不间断的计量与监控，并通过取样计算等手段获得准确可靠的产量及更多的有关参数。

3.适用范围广泛，它可适用于各种类型的油气井。它不像功图法量油及压差法量油那样有各自的局限性。

4.结构简单，计量方式可靠，造价低廉，安装方便，易于推广。

5.简化了井口仪表设备便于维护与保养，解决了根本的防盗问题。

6.可与其它远传设备对接实现数据远传，实现自动化管理。

7.为实现油田开采中，地面工艺流程简化、优化及自动化提供可靠的计重工具及基础设施，为杜绝误报产量等不良现象的发生提供保障。尤其是刚开采的新井，为了掌握其生产动态，分析出油层的变化情况，为科学地制定油田开发方案提供依据，较准确的气液分离计量的样量对比计量法的单井计量成套设备应为首选。

附图说明

图1是本实用新型结构原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步描述。

如图1所示，分离器容器7上部侧壁设置采出物输入口5，分离器容器顶部连接设置气体流量计28的输气管路32，输气管路进气口活动连接排气门40，排气门通过排气连杆42与排气门浮球43连接；分离器容器底部连接输液管路34，输液管路沿液体流向依次设置液体流量计14、取样阀门15、温度传感器35、压力传感器20、压力采集控制阀门18和液体管路控制阀门19；分离器容器中部侧壁连接设置回通输液管路控制阀门22的回通输液管路6；输液管路进液端活动连接出液口封盖10，出液口封盖通过拉杆9连接可转动浮球8；输气管路32、输液管路34和回通输液管路6的出口分别连接液气汇合管路33，液气汇合管路设置回压控制阀门21；气体流量计、温度传感器、压力传感器和液体流量计分别通过导线连接各自的数据采集、处理集成电路板并分别连接气体流量计显示屏29、温度显示屏37、压力显示屏30和液体流量计显示屏31；气体流量计显示屏、温度显示屏、压力显示屏和液体流量计显示屏设置于防盗壳体内，所述流量计为利用可编程控制器的脉冲计数计时流量计。输气管路设置排空阀门38；输气管路与分离器容器顶部之间设置安全排气管路，安全排气管路于所述容器内设置安全阀门39；分离器容器下部侧壁设置排污口11；液体流量计显示屏为上下显示屏。防盗壳体设置带防撬门锁23的防撬门24。防盗壳体为上、中、下三层；上层设置所述显示屏，中层内设置取样手柄16，取样手柄16通过控制杆17与取样阀门连接；中层底板通过四个调节螺栓25与下层底板连接。

本实用新型工作原理：将采出物输入口端接油井的回压端的回压控制阀门后，将液气汇合管输出端的管道回压控制阀门接输油管线。当采出物由分离器的输入口进入容器内，游离态的气体会浮在容器上层，液体流向底部。气体由排气口进入输气管经气体流量计B输向汇合管。而流到底部的液体随着采出物的输入容积越来越大液面逐渐上升，随着浮球吃液面的增大浮球所受到的浮力也随之增大，于是在浮球力的作用下最终将出液口闸门向上提起，于是液体便从出液口输进输液管，流经液体流量计后流入汇合管与气体汇合后共同流进输油管道，随着液体的输出液面随之逐渐下降，当液面降至与出液口落差为30cm时，闸门受到的拉力失去，闸门便封住了出液口，(初始出液口闸门是处在浮球、拉杆、闸门受到的浮力与浮球、拉杆、闸门的重力这一对平衡力的作用下，当液面上升浮球受到的浮力增大，闸门开度增大，输出液量增加，反之则小。所以，浮球与闸门起到了平衡液位、调节输出液量的作用，既保证了抽油机井间歇性上液的液位需要，又能保证自喷井、电泵井连续大量上液的液位保持需要。)于是，随着采出物的输入，液量的增加，浮球再次逐渐被举起，闸门再次打开，又一个循环开始了，就这样周而复始有节奏的输出的相对均匀稳定的液态混合物简称液体与气体分别被液体流量计和气体流量计记录了流量。初步的产液量、产油量与产气量被得到，然而这几个量并不够准确，，因为液体中还含有少量的未被分离掉的气体。所以这几个量还有一定的误差，还需要通过取样修正。当只有液体或只有少量气体输入时，为了保证容器内的液体完全流经液体流量计并保证液气分离而不致使液体从排气口输走，排气门及排气门浮球起到上限液位的作用，当液位与采出物输入口下端垂直距离只有10厘米时，浮球恰好托起排气门将排气口封住，所以液体只有从出液口输出。万一出液口发生堵塞容器内压力增大达到4兆帕时，安全阀自动打开采出物均由输气管输出不致发生安全事故。

压力、温度、流量数据显示采集处理部分。其电源可选择电池供电也可选择外部12v直流电源供电，由于本设备远离井口，其所在位置不会影响井口的作业，所以也就涉及不到作业时的拆装问题，所以其压力、流量处理部分可通过有线方式供给电源以及与数据远传设备实现稳定可靠的有线对接，从而可以实现自动化控制及管理。气体流量计、压力传感器、温度传感器、液体流量计A、将各自感应到的流量信号或压力信号或温度信号通过导线传给各自的信号采集处理系统经过处理将各自的流量、压力值显示于各自的液晶显示屏。这几个显示屏并列依次安装在同一张面板上，它们从左到右的顺序分别是气体流量显示屏、压力显示屏、温度显示屏、液体流量计A显示屏。液体流量计A分上下两屏，上屏显示其累计流量的立方米值，下屏显示取样过程中因取样管道内所损失的流量的立方毫米值，下屏的显示由一个可控制其归零的的循环按钮开关控制，将该按钮按下一次下屏即刻归零，再按一次则下屏开始显示流过流量计A的实时流量，如果再按一次则又重新归零，下一个循环开始了。

综合防盗壳部分：它主要由分上下三层的防盗壳体及装有防撬锁的防撬门等组件组成。防盗壳分上下三层。最上一层内安装流量计及压力传感器处理电路板及显示板，并通过玻璃视窗与外界隔离，其顶部通过穿线管与气体流量计连接并由螺帽锁定。第二层底板分别通过穿线管与流量计及压力传感器连接并由螺帽锁定，取样阀控制手柄在这一层内。第三层底板是可升降的，它由装于第二层的四条调节螺栓控制及固定，当将其调至底部时，其压力传感器线管处的六方孔正好套住传感器控制阀门的六方扳手口，使其不能转动，同时将取样阀门控制杆的套管定格使其只能转动不能上下攒动，于是解决了压力口及取样口防盗问题。

由于分离器的小巧性所以限制了其容积，导致经过初步分离的液体中仍含有部分气体，至使流量计计量的产量记录有一定误差，为了修正这个误差，使得到的计量数据更准确，本装置特采用了样量对比计量法。取样方法及样量对比计量的工作原理。打开综合防盗壳的防撬门，按一下流量计循环开关按钮，此时液体流量计内的下屏显示板即刻归零，(下屏的显示由一个可编程控制器控制)然后先打开液体回通管路控制阀门，(是为了防止因取样分离器内的液体对外输出流速太慢而致液体从出气口流出，)再关上液体管路控制阀门，再按一次流量计下屏显示控制开关按钮，则此时其下屏即刻进入读数显示状态，用取样桶对准取样口，然后，迅速打开取样阀门，(将截至型取样阀门的手柄从“关”的位置逆时针转至“开”的位置。在“开”与“关”的中间位置有两个磁吸式开关，当手柄转至中间位置时，手柄上的磁铁正好同时扫描两开关，则由这两开关分别控制的计时器及计数计时器被同时打开，则计时器以百分之一秒的精确度计时开始，而计数计时器则开始读取流量计输出的每一个脉冲并以百分之一秒的精确度记录时间。当样量取到1千克左右取样完毕，则将取样阀手柄再从“开”转至“关”，在关的同时手柄上的磁铁再次同时扫描两开关，则计时器计时停止，记录取样用时t秒；计数计时器也停止计数计时，记录取样过程中流量计共产生脉冲n次及从第一个脉冲至最后一个脉冲也就是第n个脉冲用时t1秒，则(n-1)次脉冲表示本次取样过程中流量计中流过的(n-1)立方毫米液体，则取样过程中每秒管道损失流量(n-1)/t1，于是可编程控制器最后计算得到：因取样管道内损失液体(n-1)+(t-t1)(n-1)/t1立方毫米并显示于流量计下屏。可见可编程控制器通过两次计时三次计算能够使流量计精确到立方毫米甚至更精确，其目的就是为了保证取样的可靠性及精确性，从而保证对比计量的准确性。假设此时A流量计下屏读数为a立方毫米，则a立方毫米为本次取样所消耗的生产状态下管道内的液体的容积v样。然后打开液体管路控制阀门，再关闭液体回通控制阀门则取样过程完毕。液体管路控制阀门及液体回通控制阀门的启闭一定要遵循先开后关的原则，即在操作过程中先打开一个再关闭另一个。然后再用天平称出静置过的取样桶内的液体的质量m液，并通过化验、测量得到本次取样的原油质量m油样，及所含水的质量m水及该液体的容积v液。这样的对比计量取样周期为1天两采两分析取平均值，或两采汇总一分析或多采一分析，这要根据每口井的实际情况。通过记录得到取样过程中消耗掉的管道内的混合物的容积v样，24小时内A流量计上屏的流量记录Q日流量，则依公式：m液/v样＝m液日产/Q日流量便可得到液体的准确的日产量，同理可得日产油量、日产气量，于是便可得到该井的气油比。一周内各天的平均值就是周产量，一个月内各天的平均值就是月产量。可见，利用本实用新型通过一次取样可得到如此多的重要的生产参数，这是其他计量设备所无法比拟的。其工作原理简单地说就是：取样过程中管道内消耗的液态混合介质的含油率、含气率与取得样品的含油率、含气率是相等的。由于液体流量计A与气体流量计可实现不间断的有规律的计量，加之取样时完全模拟了真实的生产状态，所以通过本实用新型最终得到的数据更加的真实、可靠、准确。

本实用新型首先利用流量计无法计量油井开采混合物的主要原因是生产油井的开采物中气液比不均匀且不规则无规律至使流量计无法正常工作，最好的方法是将该开采物通过分离器使液气分离采用两相计量。然而，普通分离器体积庞大不利于井口安装且给日常维护带来不便，如果有一种便于井口安装且体积轻巧免维护的液气分离装置则一切问题迎刃而解。液体与气体的本质区别在于：(1)气体轻于液体，游离态的气体要浮在液体之上。(2)液体对于物体的浮力远远大于气体。于是设计了这种气压平衡状态下，(所谓的气压平衡是指分离器的输入口与输液管以及输气管的压力是相等的，液体流量计与分离器内在出油口处没有太大的压差，保证了对出油口的封盖与开启)，由浮球来控制出油口的开闭，当只有气量输入分离器时，气体只能由出气口流出，当有游离态的气体与液体共同输入时，气体被释放并从出气口流出，而液体会流向底部，当液面升到一定高度浮力球在液体浮力的作用下被举升到一定高度，于是出液口封盖在浮力球向上的拉力下被打开，于是分离器中的液体便经过液体流量计流向汇合管道与流过气体流量计的气体汇合后一并被输走。从而实现了油气分离计量。

第二、为保证计量的准确性，在流量计后的定量取样，通过对这定量的样量的测量与分析，从而进一步得到含水率、油气比等重要的参数指标。这定量的样量与其在因为取样使管道内损失的定量容积的液体容积(这定量容积的液体是指取样过程中流经液体流量计的流量)的比值就等于单位时间的产液量与该单位时间内流量计记录的流量之间的比值，从而用以纠正因分离器分离不够彻底而产生的误差，确定准确的产油量、产气量、含水率、油气比等重要的生产参数。

第三，样量对比计量的准确度取决于样量的测量及流量计的准确度。样量的测量需要有人工来完成，只要做到了认真、精确即可。而流量计的准确度一般达不到，为了克服这个弊端，本实用新型特为流量计设计增加了一个可编程控制器用计时的方式来提高流量计的精确度。

第四、解决压力传感器处及取样口防盗问题。采用合理紧凑的综合防盗壳。

本实用新型成功打破了目前摆在油气开采过程中生产油井的液气混合介质无法准确计量的技术难题，打破了单井不能实现准确计量的现状，为油气生产中提供了规范、系统、统一、可靠的计量工具，为促进油气开采的合理性生产、科学性管理、系统化调度具有重大而又深远的意义。

Claims (8)

1.一种油田单井液气分离样量对比修正流量自动计量装置，其特征是，分离器容器上部侧壁设置采出物输入口，分离器容器顶部连接设置气体流量计的输气管路，输气管路进气口活动连接排气门，排气门通过排气连杆与排气门浮球连接；分离器容器底部连接输液管路，输液管路沿液体流向依次设置液体流量计、取样阀门、温度传感器、压力传感器、压力采集控制阀门和液体管路控制阀门；分离器容器中部侧壁连接设置回通输液管路控制阀门的回通输液管路；输液管路进液端活动连接出液口封盖，出液口封盖通过拉杆连接可转动浮球；输气管路、输液管路和回通输液管路的出口分别连接液气汇合管路，液气汇合管路设置回压控制阀门；气体流量计、温度传感器、压力传感器和液体流量计分别通过导线连接各自的数据采集、处理集成电路板并分别连接气体流量计显示屏、温度显示屏、压力显示屏和液体流量计显示屏；气体流量计显示屏、温度显示屏、压力显示屏和液体流量计显示屏设置于防盗壳体内。

2.根据权利要求1所述的油田单井液气分离样量对比修正流量自动计量装置，其特征是，所述输气管路设置排空阀门。

3.根据权利要求1所述的油田单井液气分离样量对比修正流量自动计量装置，其特征是，所述输气管路与分离器容器顶部之间设置安全排气管路，安全排气管路于所述容器内设置安全阀门。

4.根据权利要求1所述的油田单井液气分离样量对比修正流量自动计量装置，其特征是，所述液体流量计显示屏为上下显示屏。

5.根据权利要求1所述的油田单井液气分离样量对比修正流量自动计量装置，其特征是，所述防盗壳体设置带防撬门锁的防撬门。

6.根据权利要求1所述的油田单井液气分离样量对比修正流量自动计量装置，其特征是，所述防盗壳体为上、中、下三层；上层设置所述显示屏，中层内设置取样手柄，取样手柄通过控制杆与取样阀门连接；中层底板通过四个调节螺栓与下层底板连接。

7.根据权利要求1所述的油田单井液气分离样量对比修正流量自动计量装置，其特征是，所述分离器容器下部侧壁设置排污口。

8.根据权利要求1所述的油田单井液气分离样量对比修正流量自动计量装置，其特征是，所述流量计为利用可编程控制器的脉冲计数计时流量计。

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