CN201443392U - 一种油井无源容积式液体计量器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种油井无源容积式液体计量器，包括液压换向阀、计量腔、次数传感器、数字显示器。其中，计量腔内设有活塞和上部计量腔液体进出通道，上部计量腔液体进出通道顶部设有开口C，次数传感器设在计量腔上部，数字显示器与次数传感器连接，液压换向阀设在计量腔下方，液压换向阀有四个开口，分别为入口A、进出口B、进出口D、出口E，进出口B与计量腔连通，进出口D与上部计量腔液体进出通道连通。本实用新型具有以下优点：1、不需要外加动力即可实现液压换向阀的自动换向，操作方便。2、自动化程度大幅提高，实现了自动计量，数据自动上传。3、计量腔的容积小，大幅提高了间歇井、低产液量井的计量精度。

Description

一种油井无源容积式液体计量器

技术领域

本实用新型涉及一种油井无源容积式液体计量器。

背景技术

油田单井液量计量是油田各项计量中工作量最大、最繁琐的一项基础工作，单井计量的准确与否将直接影响油井产量统计的准确性，同时，对储量控制和生产管理，其计量准确与否直接影响到第一手资料的真实性、准确性和可靠性。由于低产液量井和低伴生气井的存在，使得应用量占87％的单井玻璃管量油装置计量误差较大。为此，近几年研发人员研究出了更多的单井液量计量装置，这些装置虽然精度有了一定的提高，但还存有一些问题，具体问题介绍如下：

1、玻璃管(磁翻转)液位计量液装置：手动玻璃管液位计量液量是国内各油田普遍采用的传统的油井产量计量方法，目前胜利油田87％以上的计量站采用该种计量方式，一般安装在计量间，适用于多管集油工艺的油井液量的计量。

优点：A、计量流程简单，计量过程直观，投资少。B、在液量较大连续出油的井上应用，其准确性是被普遍认可的。

缺点：A、这种计量方式为间歇性计量，用短时间的测量数据折算全天的产量，对于产量波动较大的油井，计量准确性较低。B、计量过程的倒阀门、计时间、观察刻度、测试数据整理上报等全部是人工手动操作，工人劳动强度大，不能满足信息自动化管理的要求。C、这种手动玻璃管/磁翻转液位计计量装置对低伴生气井、稠油井实施计量时，无法实现利用油井自身产气量进行压液面的操作，或压液面时间过长(4-24小时)，测试效率极低，不能满足生产的要求。D、由于计量间内配备的一般都是直径为Φ800或Φ600的量油分离器，对于低产井(对2——10m³/d产量的单井)，测量时间过长达144min——28min。

2、双分离器往复交替式量油系统：为了解决无气或低含气油井的计量难题，在胜利油田试用了双分离器往复交替式量油技术，通过收集平时分离出的天然气，集中存储在一个分离器内，量油与压液面时在两个分离器之间循坏，巧妙地解决了现场低含气油井的计量问题。自2007年以来，该装置在胜利油田的47座计量站上得到了应用，安装后压液面时间从6-24小时缩短到10-15分钟。

尽管这种计量方法解决了无气井、稠油井的计量问题，且方法简单、实用、可靠，但工人劳动强度太大，计量全过程均为人工手动，不满足信息自动化管理的要求。

3、智能TM卡油气积算仪量油装置：智能TM卡油气积算仪主要由TM卡油气积算仪和磁翻转液位计组成，通过在磁翻转液位计上设置量油标高的上下限，在油井计量过程中自动记录液面通过量油标尺上下限所用的时间，并通过TM卡油气积算仪上设定的程序自动计算出报表所需的数据格式，无需操作人员用秒表计时，并且可也存储和回访1000个包括井号、量油测气时间及日产量等的计量记录，对于产液量低的油井，可设定特殊量油方式进行量油，极大地提高了量油效率和准确性。到2008年底，在胜利油田共有98座计量站应用了TM卡油气积算仪。

优点：在手动玻璃管量油的基础上，加入了油气积算仪，能够自动完成量油的检测和计算，流程简单实用，投资少，计量数据存储在智能TM卡上，存储的数据量大。

缺点：量油结束后，仍然需要人工压液面，未能解决针对某一口单井，自动连续加密测试的要求，且测试数据需要人工将TM卡送至队部读取，不能实时上传。

4、三容器气替液连续计量装置：2005年，该装置在胜利油田7个计量站进行了试验，较好地解决了低含气油井、间歇井及产量波动较大的油井计量难题，实现了计量过程自动化。

优点：通过收集平时分离出的天然气，集中存储在一个分离器腔体内，量油与压液面操作在三个腔体之间循坏，解决了低含气油井的计量问题。

缺点：该套装置中的分离器分为三个腔，分别为集气腔、计量腔、储液腔，各腔之间压力平衡与液位控制复杂，且装置内设置两套电动阀门、两套电动压气机，为日后的维护保养带来了较大问题。目前，这种设备只能实现低液量油井的连续计量，对于较高液量油井无法实现连续计量。

5、在线不分离三相流量计量装置：在线不分离三相流量计在国外已有用于试验或商业性用途的先例，但在国内因价格昂贵，很少有三相流量计应用于单井的计量。其工作原理是是伽马源吸收测量法利用了流体的物理特性，即在不同流体中有不同的伽马源吸收特性，这一特性与混合物的密度有关，利用这种方法可以确定气液流体中的气分率。该技术采用单能伽马流量计测定各种流速，双能伽马射线相分率计测定含水率和含气率，从而计算出油、气、水各自的产量。当低含气时，可采用转子流量计(或其他流量计)测定总流量。该技术只在胜利油田作过试验，没有投入使用。

优点：可实现油气水在线不分离计量，工艺简化，占地面积小。

缺点：A、油井采出液中的油、气、水等组分一般不是均匀混合的，它们以不同的速度流动，有时还以断塞流的形式出现还可能相互作用形成蜡和氢氧化物，并且引起难以预料的复杂流态，造成各项计量的不准确性。B、价格昂贵，可靠性差。

6、两相分离变压控制仪表计量装置：该装置主要由油气分离器、油气三通调节阀、质量流量计、旋进漩涡气体流量计等组成。该装置采用油气两相分离器，将油井采出液分离成液体和天然气；液体和天然气分别经过质量流量计、气体流量计计量后进入浮子液位油气调节阀合流外输。浮子液位油气调节阀能同时控制分离器的液面和压力，为两相分离器的变压控制。该装置与电动选井多通阀配合，可自动控制，无需值守，可远程监控其工作状态，且仪表计量参数可上传。

优点：A、装置为连续计量，数据实时上传；B、压力、液位可同时通过一个机械式的三通调节阀控制；C、对间歇出液井，可实现连续测取累计流量；D、对仪表计量产生质疑时，可通过分离器自行进行标产。

缺点：A、立式计量分离器体积较大，分离效率稍差；B、对低油气比的单井，仍然未能解决压液面难的问题。

7、无源控制多相计量系统：该系统由管式旋流气液分离单元、气液分离无源控制单元、液相测量仪表、气相流量单相测量仪表、计量数据采集及无线传送单元、远程计算机数据分析处理及实时监控单元等组成。

其工作原理是：油井多相流首先进入管式旋流式分离单元预分离段，使不同流态的多相流最大范围的形成层流后进入主分离段，由于旋流作用，在主分离段，受离心力、重力、浮力共同作用形成一个旋流场，密度大的液相沿管壁流到分离单元底部，密度小的气相沿旋流场中央上升至分离单元顶部，实现气液两相分离。由无源气液分离控制单元实现对管式旋流分离单元液位、气液相流量、压差的同步自动控制，保证在不同流态、不同气液比以及气液流量变化时分离单元能够稳定工作，从而确保气液两相高效分离。分离后的气相和液相通过气体计量仪表、液相计量仪表单独计量，液相计量仪表通常选用科氏力质量流量计进行液相质量流量、密度、温度计量，运用密度法和数学模型实现工况下的含水(油)准确计量。目前，该装置已在胜利油田的14个计量站等不同含水、低含气、间歇出油、高含砂、易结蜡以及不同工况条件下的稀油、常规稠油、热采稠油、掺水稠油的油井、分队计量中进行了试用。

优点：A、管式旋流气液分离单元分离效率高，装置体积小，占地面积小，能够进行自动选井，自动计量及修正。B、计量仪表参数采用无线传输方式传至监控中心计算机进行数据处理，实现油井液、油、气、水、温度、压力等参数瞬时值、累积值、相关曲线、报表的显示、存储以及油井远程自动化监控。

缺点：针对同一计量站，各单井的产量差异较大，旋流分离管直径小，旋流分离效果不一，液位控制不稳定。

8、柱状旋流式气-液分离计量装置：柱状旋流式气-液分离器是利用重力和旋流两种方式进行气液分离，利用PLC软件通过调节控制气、液两路电动调节阀从而保证分离器液位的平稳，分离出的气与液分别以旋进漩涡流量计和质量流量计进行计量。该装置在分离原理及计量过程与无源控制多相计量系统非常相近，不同点在于其压力和液位的控制方法，压力和液位采用液位检测仪表控制电动阀开度，保证液位平稳，为有源控制。目前，在胜利油田仅仅试用了2套。

其优缺点与7《无源控制多相计量》相同。

9、三相分离仪表计量装置：该装置由分离器、测量仪表、控制仪表、信号采集和控制单元、人机界面等组成。油气井产出的油、气、水多相混合物进入该分离器入口后，液体和气体初步分离。分离后的大部分气体经除雾器后进入气管道，通过气相流量计进行计量，而液体经过消能装置后，从容器底部进入水室，液体经折流板、物理破乳装置、整流装置进入水室，在水室，油水在重力作用下自然分层。当水室液体界面上升到油室顶部时，低含水液体逐渐溢入油室。水室底部的游离水进入水管道通过水路流量计进行计量，油室原油进入油管道通过油路流量计进行计量。

优点：计量数据可实现本地终端显示和远传功能。

缺点：通过试用发现，YJ001三相计量装置分离器液位计由于无法准确显示泡沫原油的液位，导致整个联动系统稳定时间短，计量数据不准确，同时对于气量较大的油井不适用。

10、称重式油井计量装置

该装置由两相分离器、计量翻斗、称重传感器和位置传感器等组成。在两相分离器内的计量翻斗，是一个可往复翻转的液体体积量器，它由两个对称的等容积的量斗构成，翻斗上安装称重传感器。油井产出的油、气、水混合液流入分离器后，液体进入翻斗，往复翻转并经传感器测量翻斗翻转的次数和质量，从而实现混合液的质量计量。取样测定的原油含水率和密度、测量时间，计算油井的日产量。

优点：该装置直接测得液相质量流量，目前在用的称重式油井计量器是将电动多通阀自动倒井与翻斗称重计量结合为一体，可自动选井，数据实时上传。

缺点：A、翻斗切换中受粘度大小对释放质量的影响、液量流速不均匀产生的重力冲击对翻斗计量的影响、伞状分离器分离效果的影响、气体大小对翻斗施加重力的影响等因素，制约了该种方法计量精度的提高；B、计量准确性需要定期标定；C、质量信号靠传感器等元件进行传递，而传感器安装在罐内，不便于定期检定和维修；D、体积庞大，电动多通阀维护工作量大。

11、对于无气井直接采用质量流量计计量：在90年代末期，随着油田综合含水的不断升高，伴生气逐年减少，个别稠油区块开发初期就缺少伴生气，造成普通分离器无法压液面，导致这些区块单井产量无法计量，成为影响原油正常生产计量的一大障碍。针对这个问题，开始试验应用了质量流量计，目前，已有20多台质量流量计在贫气区块中进行了试用。

优点：实现了液量及油量自动连续计量。

缺点：这种方法在计量过程中，仪表前后易产生压降，溶解气析出，气体对质量流量计的计量精度产生影响。

12、GPRS远程连续量油装置：主要工作原理：根据抽油泵的泵径和抽油机的有效冲程计算出抽油机每冲次的提液量，然后根据抽油机的冲次计算出每天的产液量。所有的数据全部是自动化采集和计算，实现了无线远传数据。

优点：A、在抽油机上采集数据，改变了油井的计量流程，取消了计量间。B、自动化程度高，降低了采油工人的劳动强度。

缺点：当抽油泵出现漏失、气阻、间歇出油的时候，用泵径、有效冲程、冲次计算出的产液量误差很大。

综合分析在用和试用的以上12种计量装置，主要存在以下三个问题：

1、计量装置适应性差：胜利油田共有生产井14796口，其中高含水井(含水大于80％为高含水井)及低伴生气井(气液比低于5m³/m³)所占比例较大，分别为62％和40％，低产井(产液量低于5m³/d为低产井)、间歇出液井、起泡稠油井占油井总数比例分别为25％、6.4％和7.7％。这些量油装置已不能满足低伴生气井和低产液量井对测试精度的需要。

2.单井液量计量误差较大：目前，胜利油田单井计量技术主要玻璃管液位器量油，占在用量油器的87.89％。用玻璃管液位器计量单井产液量的逐井累加值与分队(矿、厂)计量总值差别较大，个别计量间的差值达到了20％以上。玻璃管液位器量油在计量特殊油井时，产生的计量误差更大，对于间歇井(占6.4％)误差在50％以上。

3.单井计量技术自动化程度落后：目前，单井液量的计量主要是玻璃管量油，在量油时，操作工人要对每口油井进行阀门导流程，然后观察玻璃管内液面的起始刻度和结束时的刻度，同时记录量油开始的时间和结束的时间，根据玻璃管内液面上升的高度和上升该高度所需要的时间计算出日产液量。量油结束后，用油井的产出气体把量油器内的液体排出。当遇到低产液量井的时候，测试一口井需要1个小时以上；当遇到产气少的油井时，很难把量油器内的液体排出。总之这种传统的量油方法使工人的劳动强度较大，需要的人力也较多。这种量油方法已经不适应数字化油田发展的需要。

发明内容

针对上述现有技术，本实用新型提供了一种油井无源容积式液体计量器，其自动化程度高，实现了自动计量，数据自动上传，且对间歇井、低产液量井等的计量精度较高。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种油井无源容积式液体计量器，包括液压换向阀、计量腔、次数传感器、数字显示器，其中，计量腔内设有活塞和上部计量腔液体进出通道，上部计量腔液体进出通道顶部设有开口C，次数传感器设在计量腔上部，数字显示器与次数传感器连接，液压换向阀设在计量腔下方，液压换向阀有四个开口，分别为入口A、进出口B、进出口D、出口E，进出口B与计量腔连通，进出口D与上部计量腔液体进出通道连通。

所述计量腔的容积为6.5升。

使用时，将入口A连在油井的输入流程上，出口E连在油井的输出流程上。

工作原理：油井来液从输入流程进入液压换向阀2的入口A，此时液压换向阀的进出口B与入口A相接通，进出口D与出口E相接通，油井来液通过进出口B进入活塞下部的计量腔，推动活塞向上移动，活塞上部的计量腔内的液体经开口C流入上部计量腔液体进出通道，然后通过进出口D、出口E进入输出流程；当活塞上升到最上端时，活塞下端计量腔内的压力增大，压力增大到一定值时，液压换向阀自动换向，换向后，入口A与进出口D相接通，进出口B与出口E接通，此时油井来液经入口A、进出口D进入上部计量腔液体进出通道，然后通过开口C进入活塞上部的计量腔，从而推动活塞向下移动，活塞下部的计量腔内的液体经进出口B流向液压换向阀的出口E，然后进入输出流程；当活塞下降到最下端时，液压换向阀自动反转，重复上述过程。活塞每上升到最上端时，次数传感器记录一次，由数字显示器显示，累计一天的次数即可计算出每天的产液量。然后再通过常规技术将此信息传输到数据源远传系统，供人们进行分析。

本实用新型具有以下优点：1、不需要外加动力即可实现液压换向阀的自动换向，操作方便。2、自动化程度大幅提高，实现了自动计量，数据自动上传。3、计量腔的容积小，大幅提高了间歇井、低产液量井的计量精度。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

其中，1、输入流程；2、液压换向阀；3、入口A；4、进出口B；5、计量腔；6、活塞；7、开口C；8、次数传感器；9、数字显示器；10、上部计量腔液体进出通道；11、进出口D；12、出口E；13、输出流程。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明：

一种油井无源容积式液体计量器，包括液压换向阀2、计量腔5、次数传感器8、数字显示器9，如图1所示，其中，计量腔5内设有活塞6和上部计量腔液体进出通道10，上部计量腔液体进出通道10顶部设有开口C 7，次数传感器8设在计量腔5上部，数字显示器9与次数传感器8连接，液压换向阀2设在计量腔5下方，液压换向阀2有四个开口，分别为入口A 3、进出口B 4、进出口D 11、出口E 12，进出口B 4与计量腔5连通，进出口D 11与上部计量腔液体进出通道10连通。

所述计量腔5的容积为6.5升。

使用时，将入口A 3连在油井的输入流程上，出口E 12连在油井的输出流程上。

工作流程：油井来液从输入流程1进入液压换向阀2的入口A 3，此时液压换向阀2的进出口B 4与入口A 3相接通，进出口D 11与出口E 12相接通，油井来液通过进出口B 4进入活塞6下部的计量腔5，推动活塞6向上移动，活塞6上部的计量腔5内的液体经开口C 7流入上部计量腔液体进出通道10，然后通过进出口D 11、出口E 12进入输出流程13；当活塞6上升到最上端时，活塞6下端计量腔5内的压力增大，压力增大到一定值时，液压换向阀2自动换向，换向后，入口A 3与进出口D 11相接通，进出口B 4与出口E 12接通，此时油井来液经入口A 3、进出口D 11进入上部计量腔液体进出通道10，然后通过开口C 7进入活塞6上部的计量腔5，从而推动活塞6向下移动，活塞6下部的计量腔5内的液体经进出口B 4流向液压换向阀2的出口E 12，然后进入输出流程13；当活塞6下降到最下端时，液压换向阀2自动反转，重复上述过程。活塞6每上升到最上端时，次数传感器8记录一次，由数字显示器9显示，累计一天的次数即可计算出每天的产液量。然后再通过常规技术将此信息传输到数据源远传系统，供人们进行分析。

Claims (2)

1.一种油井无源容积式液体计量器，其特征在于：包括液压换向阀、计量腔、次数传感器、数字显示器，其中，计量腔内设有活塞和上部计量腔液体进出通道，上部计量腔液体进出通道顶部设有开口C，次数传感器设在计量腔上部，数字显示器与次数传感器连接，液压换向阀设在计量腔下方，液压换向阀有四个开口，分别为入口A、进出口B、进出口D、出口E，进出口B与计量腔连通，进出口D与上部计量腔液体进出通道连通。

2.根据权利要求1所述的一种油井无源容积式液体计量器，其特征在于：所述计量腔的容积为6.5升。