CN201438122U - 原油液量、含水率自动计量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种原油液量、含水率自动计量装置。其结构特征气液进口管管线上装有流量调节阀和入口电磁阀，管线一侧置有手动旁通球阀和安全回流阀，分离缓冲罐和计量罐的顶部由气路连通器连接，气路连通器和气路泄流管有气路电磁阀，分离缓冲罐和计量罐间管线上设置计量罐进液控制电磁阀，气液进口管与出液汇管位于同一水平高度，分离缓冲罐、计量罐底部设有排污球阀。本实用新型解决了气液流量间歇性强，气液含量变化大，速度快，压力释放差值大技术条件下的天然气中凝析油、水计量难题，利用简单结构，采用成熟测量技术，安装便捷、维修简便，测量自动化程度高，测量无人工干扰，测量通过罐静态计量，测量不受流型和流体状态影响，累计测量精度高。

Description

原油液量、含水率自动计量装置

技术领域

本实用新型涉及一种油、水在线自动计量装置，尤其是针对单井原油以及天然气井站天然气中的凝析油液量、含水率的在线计量装置。

背景技术

随着石油工业的发展，原油计量尤其是单井原油计量技术越来越引起各个方面的重视。根据原油流动中的流态，在线计量主要分为连续和非连续两种情况，其主要包含液量计量和含水率测量两大技术问题。

现有原油液量计量技术主要包含流量计和体积罐两种形式。含水率在线自动测量技术中，主要有微波短波吸收法、电容法、射频导纳和振动密度法及射线吸收测量法等，但均无法适应原油生产中流量间歇性强、液中气含量变化大、含气率高、流速快、压力释放差值大等实际工况。所以，针对流态间歇性较强的原油在线自动计量技术，仍是目前石油、天然气生产领域需攻克的主要技术难题之一。

发明内容

本实用新型的目的旨在提供一种原油液量、含水率自动计量装置。本计量装置利用特殊的结构，结合现有的的差压式测含水法以及容积计量液量方法，避开了气液流态变化多、气液流量间歇性强、气液含量变化大、流速快等影响，使测量阶段处于相对静止测量状态，精确地测量出液体中密度变化，从而可以精确测量原油混合液量及其含水率的变化。

本实用新型的目的是通过下述技术方案来实现：

一种原油液量、含水率自动计量装置(简称“计量装置”)，主要是由气液进口管、入口电磁阀，分离缓冲罐，计量罐，气路电磁阀、计量罐进液控制电磁阀、计量罐出液控制电磁阀，浮球液位控制器、出液汇管及阀门管线构成。气液进口管管线上装有流量调节阀，管线两侧置有手动旁通球阀和安全回流阀，分离缓冲罐和计量罐的顶部由气路连通器连接，液出口和气出口有气路电磁阀，计量罐出液控制电磁阀设置在计量罐气出口管线间，计量罐内含有下取压口、上取压口和下液位导压隔离包、上液位导压隔离包，上液位导压隔离包装有光电液位控制器，下液位导压隔离包装有球阀，下取压口置有缓冲环，上液位导压隔离包和下液位导压隔离包间装有差压变送器，气液进口管与出液汇管位于同一水平高度，分离缓冲罐有浮球液位控制器，分离缓冲罐和计量罐间管线上设置计量罐进液控制电磁阀，分离缓冲罐、计量罐底部支座连通处设有排污球阀，支座支撑在底座上。

上述分离缓冲罐罐体底部与计量罐连接的光电液位控制器的高度一致。

纵观上述，计量装置由系统保护、气液分离、油气计量和汇流排液四个单元组成。

计量装置系统保护单元由安全回流阀、手动旁通球阀和配套管线组成。计量装置气液进口管与出液汇管之间安装了并行的安全回流阀和手动旁通球阀，由连接管线连接，以适应系统在气田生产过程中生产检修或者系统电控部分异常动作时，可能出现的高压力高流量等极端工况下的系统防护和安全生产防护，其中安全回流阀为自动保护部分，手动旁通球阀为人工保护部分。

计量装置气液分离单元由气液进口管、流量调节阀、入口电磁阀、分离缓冲罐和浮球液位控制器组成。凝析油水气混合液经由气液进口管、流量调节阀和入口电磁阀进入分离缓冲罐分离。流量调节阀控制计量装置的进液速度和分离缓冲罐压力，使进液速度与计量罐的计量速度相匹配，以保证经过计量装置混合液的可靠计量。浮球液位控制器安装于分离缓冲罐顶部，检测分离缓冲罐内的混合液液位高度，如果液位过高可能出现无计量溢流时，与入口电磁阀联动，关闭计量装置进液通道，进一步控制系统进液速度，当分离缓冲罐液位降至合理液位后，入口电磁阀开启，回复进液过程。分离缓冲罐通过罐体底部的缓冲罐进液连接器与入口电磁阀连接，通过罐体底部的缓冲罐出液连接器与计量罐进液控制电磁阀连接，通过罐体顶部的气路连接器同计量罐顶部连接。分离缓冲罐内部由罐体、溢流器和气液缓冲板组成，凝析油水气混合液通过进液连接器和溢流器进入罐体，溢流器为宽口朝上的喇叭形结构，通过变径释放流体能量，以利于油水气三相的分离，气液缓冲板位于溢流器右侧，为上部外延焊接于罐体，下部与溢流器底部平行的弧形板体，从溢流器流出的油水气混合物撞击气液缓冲板，进一步降能减速，达到充分分离，分离后的气体通过气路连通器、气路泄流管和出液汇管排出，分离后的凝析油水混合物则进入计量装置油气计量单元进行计量。

计量装置油气计量单元由计量罐、计量罐进液控制电磁阀、计量罐出液控制电磁阀、气路连通器、差压变送器、光电液位开关和配套连接管线组成。分离缓冲罐底部弧体与柱体交线和光电液位开关的高度一致，分离缓冲罐分离出来的凝析油水混合液依靠缓冲罐和计量罐两罐混合液的自然势差，通过缓冲罐出液连接器和计量罐进液控制电磁阀进入计量罐。计量罐为计量装置油水计量载体，由罐体、上液位导压隔离包、上取压口、下液位导压隔离包、下取压口和液缓冲环组成，实现计量过程中上下液位差压变送器的取压，是通过差压计算油水混合物含水的主要数据采集单位，缓冲环设置于下取压口处，为计量罐排液时降低液体扰动对差压影响的功能部件。光电液位开关通过U形连通器与上液位导压隔离包连接，其安装高度略高于上液位导压隔离包的上沿，实时检测计量罐上液位状态，当计量罐液体液位达到上液位时，混合液通过上取压口、上液位导压隔离包和U形连接通器的压力传递，使U形连通器内部的储液液位上升，驱动光电液位开关动作，光电液位开关与计量罐进液、出液控制电磁阀联动控制计量罐的进液和出液状态，实现计量控制、油水混合物的含水计算和体积计算。计量罐出液控制电磁阀与出液汇管连接，计量罐液体通过计量罐出液控制电磁阀排出。差压变送器通过底座固定于设备基座平台上，其正压、负压端分别通过导压管与上下液位导压隔离包连接，实时获取计量罐内液体的差压数据，并计算含水。计量罐通过顶部的气路连通器与分离缓冲罐连接，保持两罐罐体压力的均衡，同时为计量罐出液提供系统压力。

计量装置的汇流排液单元由气路泄流管、气路电磁阀、和出液汇管组成。经分离缓冲罐分离的气体和经计量罐计量的原油油水混合液，通过气路泄流管、气路电磁阀和计量罐出液控制电磁阀进入出液汇管，排出计量装置。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点：

1、本实用新型利用特殊结构，组合现有成熟测量技术，弥补了各个技术单独使用的局限性，很好的克服了油田间歇性原油油、水计量技术难题，测量精度高，适用性强；

2、本实用新型结构简单、各主要测量手段简单成熟、维修简便，测量自动化程度高，测量无人工干扰；

3、本实用新型采用现场智能计量控制仪完成计量控制，方便计量结果数字化需求；

4、本实用新型适用性运行成本低，维护量少，其性价比高，使用安全；

5、本实用新型适用于油气生产或油品计量等，类似工况的不同环境实用，具有很高的适应性。

附图说明

图1是本实用新型示意图。

图2是图1计量罐油气计量单元示意图。

附图标记说明如下：

1-气液进口管  2-流量调节阀  3-入口电磁阀  4-缓冲罐进液连接器5-分离缓冲罐  6-溢流器  7-气液缓冲板  8-浮球液位控制器  9-缓冲罐出液连接器  10-气路连通器  11-排污球阀  12-计量罐进液控制电磁阀  13-下取压口  14-缓冲环  15-下液位导压隔离包  16-球阀  17-上取压口  18-上液位导压隔离包  19-U形连通器  20-光电液位控制器  21-差压变送器  22-导压管  23-压力变送器  24-计量罐出液控制电磁阀  25-气路电磁阀  26-气路泄流管  27-出液汇管  28-安全回流阀  29-手动旁通球阀30-计量罐  31-支座  32-底座。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型再作进一步的说明：

如图1所示，一种原油液量、含水率自动计量装置，是由气液进口管1、流量调节阀2、入口电磁阀3、分离缓冲罐5、计量罐30，气路电磁阀25、计量罐进液控制电磁阀12、计量罐出液控制电磁阀24、浮球液位控制器8、出液汇管27及阀门管线构成计量管网组成。气液进口管1管线上装有流量调节阀2和入口电磁阀3，管线两侧设有手动旁通球阀29和安全回流阀28，手动旁通球阀29和安全回流阀28与出液汇管27连通；入口电磁阀3的出口通过缓冲罐进液连接器4与设置在分离缓冲罐5内溢流器6连通；分离缓冲罐5通过缓冲罐出液连接器9和计量罐进液控制电磁阀12与计量罐30下部连通，分离缓冲罐5顶部的气路连通器10分别与计量罐30的顶部和气路电磁阀25连接，气路电磁阀25通过气路溢流管26连接到出液汇管27；计量罐30下部出液管线上设置计量罐出液控制电磁阀24；气液进口管1与出液汇管27位于同一水平高度，分离缓冲罐5罐体底部与计量罐30的光电液位控制器20的高度一致，分离缓冲罐5内设有浮球液位控制器8，分离缓冲罐5和计量罐30底部设有排污球阀11及支座31，支座31支撑在底座32上。

原油混合液由气液进口管1通过流量调节阀2、入口电磁阀3经缓冲罐进液连接器4、溢流器6进入分离缓冲罐5；分离缓冲罐5内设有溢流器6、气液缓冲板7和浮球液位控制器8，溢流器6为喇叭形结构，喇叭口朝上，气液缓冲板7置于分离缓冲罐5内上部，溢流器6的右边；气液进口管线上安装流量调节阀2、溢流器6是为了节流减能，两侧安装手动旁通球阀29和安全回流阀28，其目的是确保计量装置的压力不超过设计指标；设置气液缓冲板7起加速气液分离和稳定液面的作用；设置浮球液位控制器8是为了控制分离缓冲罐5内的液位高度，当液面高于设定高度，入口电磁阀3会自动关闭。

经过气液分离的液体通过分离缓冲罐5右端底部的管道进入计量罐30，计量罐30的含有下取压口13、上取压口17和下液位导压隔离包15、上液位导压隔离包18，上液位导压隔离包18装有光电液位控制器20，下液位导压隔离包15装有球阀16，下取压口13置有缓冲环14，上液位导压隔离包18和下液位导压隔离包15间装有差压变送器21(见图2)。当液位达到指定液位，计量罐进液控制电磁阀12会自动关闭，由自动计量装置读取差压变送器21的差值，经过计算得到计量罐内含水率。本实用新型的含水测量原理是重力差压法，利用被测液体中油、水的密度差，即差压与含水率的对应函数关系，通过智能计量装置便可计算求得油水混合流体中的含水率。

由于液出口和气出口有气路电磁阀25、计量罐出液控制电磁阀24控制，缓冲罐5和计量罐30由气路连通器10连接，其内部压力相等，通过压力变送器23和气路电磁阀25的联动，内部压力被控制在一定范围之内。当计量罐30完成一罐计量后，计量罐出液控制电磁阀24会自动打开，依靠罐内压力将计量罐30的液体排出，从而完成一罐计量；当计量罐液体排出，关闭计量罐出液控制电磁阀24，打开计量罐进液控制电磁阀12，又开始新的一罐计量。如此循环下去，在自动计量装置的控制下，就可知道一个计量站内全天混合液的产液量和其平均含水率，以及凝析油的产量(液流量乘含水率即可得出凝析油和水的产量)。凝析油水混合物从计量装置气液入口流入，经过系统计量流程，从计量装置出液汇管排出，由现场采用专用设备储存。

Claims (2)

1.一种原油液量、含水率自动计量装置，主要是由气液进口管(1)、入口电磁阀(3)，分离缓冲罐(5)，计量罐(30)，气路电磁阀(25)、计量罐进液控制电磁阀(12)、计量罐出液控制电磁阀(24)，浮球液位控制器(8)，出液汇管(27)及阀门管线构成，其特征是气液进口管(1)管线上装有流量调节阀(2)，管线两侧置有于动旁通球阀(29)和安全回流阀(28)，分离缓冲罐(5)和计量罐(30)的顶部由气路连通器(10)连接，液出口和气出口有气路电磁阀(25)，计量罐出液控制电磁阀(24)设置在计量罐(30)气出口管线间，计量罐(30)内含有下取压口(13)、上取压口(17)和下液位导压隔离包(15)、上液位导压隔离包(18)，上液位导压隔离包(18)装有光电液位控制器(20)，下液位导压隔离包(15)装有球阀(16)，下取压口(13)置有缓冲环(14)，上液位导压隔离包(18)和下液位导压隔离包(15)间装有差压变送器(21)，气液进口管(1)与出液汇管(27)位于同一水平高度，分离缓冲罐(5)有浮球液位控制器(8)，分离缓冲罐(5)和计量罐(30)间管线上设置计量罐进液控制电磁阀(12)，分离缓冲罐(5)、计量罐(30)底部支座(31)连通处设有排污球阀(11)，支座(31)支撑在底座(32)上。

2.根据权利要求1所述的一种原油液量、水自动计量装置，其特征是分离缓冲罐(5)罐体底部与计量罐(30)连接的光电液位控制器(20)的高度一致。

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