CN201193523Y

CN201193523Y - 一种油井出液计量装置

Info

Publication number: CN201193523Y
Application number: CNU2008200800948U
Authority: CN
Inventors: 孙清源
Original assignee: 孙清源
Current assignee: Acer Albert (Beijing) Technology Development Co., Ltd.
Priority date: 2008-04-22
Filing date: 2008-04-22
Publication date: 2009-02-11
Anticipated expiration: 2018-04-22

Abstract

本实用新型的油井出液计量装置，用于测量油井出液中原油含量，其包括声波计量仪、液位计、温度传感器以及用于对计量数据进行处理的分析计量模块：该声波计量仪包括一容器，该容器两端设置有声发射传感器和声接收传感器，该容器与油井出液管道连接，该声发射传感器及声接收传感器与该分析计量模块连接；该分析计量模块包括微处理器；该液位计一端与该容器连接，另一端与该分析计量模块连接；该温度传感器一端与该容器连接，另一端与该分析计量模块连接。声波计量不产生放射性污染，不受出液含水量变化的影响，计量精度高，而且其组成简单，可连续自动计量，直接换算出原油含量值，用户操作简便。

Description

一种油井出液计量装置

技术领域

本实用新型涉及油井钻采技术领域，尤其涉及一种油井出液产量的计量装置。

背景技术

油井产量的计量是油田生产管理中的一项重要工作，对油井产量进行准确、及时的计量，对掌握油藏状况，制定生产方案，具有重要的指导意义。随着技术的进步，油田越来越需要功能强、自动化程度高的油井计量设备以提高劳动生产率和油田的管理水平。我国东部的许多油田处于开采的中晚期，日产10吨以上的高产井已经非常少见，更多的是高含水率的产油井，部分油井的含水率更是高达95％以上。为更好评估油井的开采价值，安排高效能的开采作业，对油井的产量进行准确的测量是非常关键的。

目前，抽油井的采集量检测采用的技术很多，但大多并不能达到一个理想的精度。从最原始采用量杯计量的方法或是采用流量计计量法，到现在较流行的功图法油井计量技术，都受限于抽油井现场复杂的外境环境，所需的设备仪表多、投资大、管理操作难度大、维修费用高，特别是对含水量较高的抽油井所带来的测量误差更是在一个较高的范围。

发明内容

鉴于上述现有技术所存在的问题，本实用新型的目的是提供一种油井出液计量装置，其组成简单，声波计量不受出液含水量变化的影响，测量精度高。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

一种油井出液计量装置，用于测量油井出液中原油含量，其包括声波计量仪、液位计、温度传感器以及用于对计量数据进行处理的分析计量模块：

该声波计量仪包括一容器，该容器两端设置有声发射传感器和声接收传感器，该容器与油井出液管道连接，该声发射传感器及声接收传感器与该分析计量模块连接；

该分析计量模块包括微处理器；

该液位计一端与该容器连接，另一端与该分析计量模块连接；

该温度传感器一端与该容器连接，另一端与该分析计量模块连接。

其中，该分析计量模块还包括用于信息传输的通讯模块。

其中，该分析计量模块还包括存储器。

其中，该微处理器为高速微处理器。

其中，该声波计量仪的声波频率为1～10MHz，使用温度为-20～100℃。

由上述本实用新型提供的技术方案可以看出，本实用新型的油井出液计量装置，声波计量不产生放射性污染，不受出液含水量变化的影响，计量精度高，而且其组成简单，可连续自动计量，直接换算出原油含量值，用户操作简便。

附图说明

图1为本实用新型油井出液计量装置较佳实施例的结构框图；

图2为本实用新型油井出液计量装置较佳实施例的工作流程框图。

具体实施方式

如图1所示，一种油井出液计量装置，用于测量油井出液中原油含量，其包括声波计量仪、液位计、温度传感器以及用于对计量数据进行处理分析计量模块：该声波计量仪包括一个容器，该容器装在抽油井与输送管道之间，该容器两端设置有声发射传感器和声接收传感器，该声发射传感器及声接收传感器与该分析计量模块连接，该分析计量模块获得传感器的计量数据；该液位计一端与该容器连接，另一端与该分析计量模块连接，该分析计量模块获得液位计的计量数据；该温度传感器一端与该容器连接，另一端与该分析计量模块连接，该分析计量模块获得温度传感器的计量数据；该分析计量模块包括微处理器。声发射传感器及声接收传感器用来发射及接收材料或结构内部的声信号，其为公知技术，在此不作赘述。液位计是对容器中液体高度的变化进行实时连续检测的传感器，在此不作赘述。声波计量仪的容器进、出口设置有电动阀门，分析计量模块控制电动阀门开闭。电动阀门开启，排出容器内液体，电动阀门关闭，准备下次进液，实现连续计量。电动阀门为市售产品，不作赘述。

又如图1所示，分析计量模块连接有用于信息传输的通讯模块，分析计量模块与主机之间可以采用GPRS/CDMA通讯方式，通讯距离无限制，能及时将采集到的信息上传到主机。对应多个抽油井可以设置安装多个油井出液计量装置，每个通讯模块的通讯量都很少，通讯费用也相应较低。采用此种通讯方式还可以将装置的大部分都埋在地下，外部只留一小段的通讯天线即可，也在很大程度上保证了装置的安全性。

分析计量模块包括存储器，存储器可以是FLASH(闪存)，存储深度为采用大容量FLASH。一旦信息发送到主机失败，信息则被保存到存储器中。

主机可连接输出装置，如打印机，主机软件将根据分析计量模块的上传数据绘制油井的出液量曲线图，并打印输出，为评估油井的开采价值提供最为准确的判断依据。

本实用新型的油井出液计量装置，利用抽油井自身的电源提供电力，同时还可以配备充电电池(较佳的为锂电池)，以及与充电电池连接的电源管理模块提供电力，电源管理模块包括电池充电管理、电池电量检测控制等，在此不作赘述。在抽油井的电源受到外界破坏时，充电电池提供装置正常工作所需要的电源，及时向主机发送设备故障报警信息。

如图2所示，本实用新型的油井出液计量装置的工作流程：

首先，将本实用新型的油井出液计量装置与气液两相分离器连接(为市售产品，不作赘述)，抽油井抽出的液体先通过气液两相分离器，分离出来的液体存放在声波计量仪的容器内，容器内液体充满后即可进行声速的测量。

接着，容器一端的声发射传感器发出声波，在容器的另一端的声接收传感器接收声波；液位计读取容器内液体液位。

然后，分析计量模块的微处理器对上述计量数据进行分析处理。根据声波发出和接收到的时间差，确定声波在容器中传播的时间。根据运动学理论V＝L/T(其中V：声速，L：声波传播的距离，T：声波传播的时间)，声波传播的距离为已知的液位计所计量的液位，以及已知声波在容器中传播的时间，可计算出油井出液的声速(V_测)。由于，声速与介质的密度和弹性性质有关，其随介质的温度、压强等状态参量而改变。所以，温度传感器实时检测容器内的温度，分析计量模块查找预存的同等温度下的标准原油中的声速值(V_油)，通过对上述计算出的声速值(V_测)与查找所得的标准声速值(V_油)进行比值计算，根据容器内油井出液的含水率计算公式：R＝(V_测-V_油)/(V_水-V_油)，V_水是同等温度下的水中的声速，R是计算所得的油井出液含水率，根据容器内液体的体积，进而得到其中原油含量值。通过比值的方法不仅直接克服了抽油井出液伴热所引起的温度升高而造成声速变化对测量精度的影响，还可以有效去除出液中其他杂质对原油含量值测量的影响。(标准原油中的声速是根据运动学理论V＝L/T，将标准原油放入一个已知长度的容器内，容器一端的声发射传感器发出声波，在容器的另一端的声接收传感器接收声波，同时加热装置对容器进行加温所预先测量，测量结果如：原油在20℃时声速为1470米/秒，40℃时声速为1400米/秒，60℃时声速为1350米/秒，80℃时声速为1290米/秒，等等。根据所测得的数据可得出声波在标准原油中的传播速度与温度变化的经验公式为：V＝1.54-0.0031t，V为声速(km/s)，t为温度(℃)，可根据温度值换算声速值。水中的声速为公知数据，参见声速表或计量手册，或者同上述测量标准原油中声速一样，根据运动学理论V＝L/T预先测量。把标准原油中的声速及水中的声速预存在分析计量模块内，用以计算油井出液含水率，进而得到油井出液原油含量)。

最后，待分析计量模块预设的发送时间间隔到达后，启动通讯模块将换算所得的原油含量值发送到主机进行分析保存，如果发送时间间隔未到，原油含量值被存储在存储器内。

本实用新型的油井出液计量装置预设有发送信息的计量时间间隔，实现连续自动计量，计量间隔可为小于抽油机一次冲程时间。一旦原油含量值发送到主机失败，则原油含量值被保存到存储器中，主机到预置时间没有收到原油含量值则进行提示，用户可以及时发现现场故障并予以排除。待通讯恢复后原油含量值被发送到主机。通过液位计监测仪器容器内的液体量，若容器内的液体长时间无法充满则说明抽油井出现了异常停机，分析计量模块发送故障信息到主机进行报警提示。

为了得到更佳的计量效果，声接收传感器需要将频响范围尽量调整到与声发射传感器发出的声波频率一致并使其频响范围尽可能窄，以尽量减少外界声波信号对计量精度的影响，所以声波计量仪选择高精度的晶振，以保证计量的精度(一般误差可以控制在5个ppm以下，即百万分之五以下)。声波计量仪的声波频率为1～10MHz，如1MHz、5MHz、10MHz；使用温度为-20～100℃，如-20℃、0℃、20℃、40℃、60℃、80℃、100℃。微处理器要进行计时以计算声波发出和接收到的时间差，需要将指令执行所需要的时间尽量减小以保证误差是在一个可允许范围内，所以选择高速的微处理器，如ARM系列的PUC3030A或者MSP430系统的微处理器等，且工作频率在40～200MHz，较佳为100MHz。

本实用新型的油井出液计量装置结合抽油井的工况，特别是抽油井高含水率等特点，采用两相分离、声波计量的方法，对抽油井的日产原油进行精确的计量，具有如下优点：

1、可进行连续自动计量，声波计量不受出液含水量变化的影响，计量精度高；

2、采用声波计量，不会产生放射性污染；

3、所需要设备简单，维护费用极低，适用范围广，可适用于螺杆泵和磕斗机的开采方式；

4、具有良好的扩展性，可在不添加其他传感设备的情况下，根据油井的出液量判断抽油井的工作状态是否正常，出现异常时可在最短的时间内向主机发出故障信息，避免油井故障停止而发生堵井等生产事故。也可根据需要添加其他的传感设备，如位移传感器等，用于油井的功图显示；

5、主机软件可根据上传数据绘制油井的出液量曲线图，为评估油井的开采价值提供最为准确的判断依据；

6、操作简单，可根据用户需要设定上传数据的时间间隔，上传的是直接的原油含量值，不需要再进行人工的换算。用户可随时根据需要调取某个抽油井的日产油数，并进行统计、分析和打印输出；

7、具有很强的自检功能，可有效判断装置的某部分故障，为排除故障提供更为可靠的根据。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种油井出液计量装置，用于测量油井出液中原油含量，其特征在于，其包括声波计量仪、液位计、温度传感器以及用于对计量数据进行处理的分析计量模块：

该分析计量模块包括微处理器；

2.根据权利要求1所述的油井出液计量装置，其特征在于，该分析计量模块还包括用于信息传输的通讯模块。

3.根据权利要求1所述的油井出液计量装置，其特征在于，该分析计量模块还包括存储器。

4.根据权利要求1所述的油井出液计量装置，其特征在于，该微处理器为高速微处理器。

5.根据权利要求1所述的油井出液计量装置，其特征在于，该声波计量仪的声波频率为1～10MHz，使用温度为-20～100℃。