CN201688874U

CN201688874U - 油井气液两相流在线监测装置

Info

Publication number: CN201688874U
Application number: CN2010201433093U
Authority: CN
Inventors: 侯逢江
Original assignee: PUYANG YAHUA PETROLEUM MACHINERY EQUIPMENT CO Ltd
Current assignee: PUYANG YAHUA PETROLEUM MACHINERY EQUIPMENT CO Ltd
Priority date: 2010-03-25
Filing date: 2010-03-25
Publication date: 2010-12-29
Anticipated expiration: 2020-03-25

Abstract

本实用新型涉及机械设计领域，公开了一种油井气液两相流在线监测装置。所述测量装置包括智能流量控制系统、分离暂存器、液体存储器、压力变送器、温度变送器和智能压差变送器，在分离暂存器和液体存储器上分别设置液体质量计，各仪表的数据信号线与智能流量控制系统相连接。本实用新型造价低、无计量盲区、测量范围宽、误差小、占地少、自动化程度高，同时减少了人员的劳动强度和节省了劳动力，对于油田计量站实现自动气液两相流实时在线检测计量特别适用。

Description

油井气液两相流在线监测装置

技术领域

本实用新型涉及机械设计领域，具体地说是一种用于油田的流量测量装置。

背景技术

在开采原油和天然气的生产管理过程中，各油井的产值计量一直是一项十分重要的工作。长期以来原油、天然气的测量工作一直是利用各种大分离器或大罐采取人工间断的方法来测量。但是此计量方法不但需要大量的专业操作人员，而且由于不能长时间连续计量，故而造成计量盲区特别大，所以无法掌握油井生产运行状况和准确规律，更不能及时判断出故障的发生。近年来也有些公司推出了一些自动监测的装置，但由于测量范围窄、误差大、价位高等诸多问题亦不能被市场所接受。

实用新型内容

为解决现有技术存在的问题，本实用新型提供一种测量范围宽、准确度高、成本低的油井气液两相流在线监测装置。

本实用新型是这样实现的：

一种油井气液两相流在线监测装置，包括智能流量控制系统、分离暂存器、液体存储器：

所述气液流体输入管线(2)与分离暂存器(3)相连通，分离暂存器(3)通过截流器(5)与液体存储器(10)相连通，液体存储器上设置有液体质量计(6)，液体质量计(6)两端口分别装在液体存储器(10)的上、下部位，液体存储器(10)通过截流器(4)与气液流体输出管线(16)相连通，连接管线(15)插入到分离暂存器(3)的顶部，同时又与截流器(7)和液体存储器(10)相连通，液体质量计(9)的两端分别装在分离暂存器(3)和连接管线(15)上；

所述测量装置上还设置有压力变送器(11)、温度变送器(12)和两个智能压差变送器：所述压力变送器(11)设置在连接管线(15)上，所述温度变送器(12)设置在液体存储器(10)上，所述截流器(7)通过孔板(14)与气液流体输出管线(16)相连通，智能压差变送器(13)设置在截流器(7)两端的连接管线上，智能压差变送器(8)设置在孔板(14)两端的连接管线上；

各仪表的数据信号线与智能流量控制系统(1)相连接。

本实用新型造价低、无计量盲区、测量范围宽、误差小、占地少、自动化程度高，同时减少了人员的劳动强度和节省了劳动力，对于油田计量站实现自动气液两相流实时在线检测计量特别适用。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型的不当限定，在附图中：

图1为本实用新型实施例提供的油井气液两相流在线监测装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本实用新型，在此本实用新型的示意性实施例以及说明用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

如图1所示，本实施例提供的油井气液两相流在线监测装置，包括智能流量控制系统1、分离暂存器3、液体存储器10：

所述气液流体输入管线2与分离暂存器3相连通，分离暂存器3通过截流器5与液体存储器10相连通，液体存储器上设置有液体质量计6，液体质量计6两端口分别装在液体存储器10的上、下部位，液体存储器10通过截流器4与气液流体输出管线16相连通，连接管线15插入到分离暂存器3的顶部，同时又与截流器7和液体存储器10相连通，液体质量计9的两端分别装在分离暂存器3和连接管线15上；

所述测量装置上还设置有压力变送器11、温度变送器12和智能压差变送器13，压力变送器11和温度变送器12分别装在连接管线15和液体存储器10上，快速截流器7通过孔板14与气液流体输出管线16相连通，智能压差变送器13装在快速截流器7两端的连接管线上，智能压差变送器8装在孔板14两端的连接管线上；

各仪表的数据信号线与智能流量控制系统1相连接。

本实施例测液原理阐述：

启动设备，智能流量控制系统1会指令截流器4关闭、截流器5开启，同时开始计时，当有气液混合流体通过气液流体输入管线2进入分离暂存器3时，由于重力作用液体会通过截流器5流进液体存储器10内，此时液体质量计6会检测到液体的质量；当液体质量计6检测到液体的质量达到一定值(设定值)时，智能流量控制系统1会指令关闭截流器5，同时计时结束并延时几秒之后采集液体质量计6此时的数值；得到数值后智能流量控制系统1便会指令截流器4，此时10内的液体就会通过截流器4流向气液流体输出管线16。当液体质量计6检测到液体的质量为0时，智能流量控制系统1又会指令截流器4关闭、截流器5开启，同时开始计时，当液体质量计6检测到液体的质量再次达到一定值(设定值)时，智能流量控制系统1又会指令关闭截流器5，计时结束并延时几秒之后采集液体质量计6此时的数值，当得到数值后智能流量控制系统1便又会指令开启截流器4。此时液体存储器10内的液体就又会通过截流器4流向气液流体输出管线16。如此循环计量，智能流量控制系统1会根据每次采集到的液体数值和液体达到一定值(设定值)时所用的时间，便可计算出每一次的液体流量。

每次液体流量计算公式为：

m_液-kg t时间内的液体质量(液体质量计6的数据)

t-s 开始计时至液体质量计6的数据达到一定数值(设定值)的时间

V-kg/h液体流量

在测液过程中，当液体质量计6的数据达到一定值(设定值)或在(延时几秒钟时间段内)，液体质量计9的数据也达到液量越限值(可设定)时，系统会立即采集液体质量计6的数据(此次的液体质量值)，并同时开启截流器4，这样会保证液体不会从连接管线15流失。在测量运行状态下，只要液体质量计9的数据到液量越限值(可设定)时，均立即采集液体质量计6的数据(不延时几秒钟)。

本实用新型测气原理阐述：

启动设备运行时，智能流量控制系统1会指令截流器7关闭，因此智能压差变送器13两端的差值(可设定的气位差)会逐渐变大，当达到一定值(可设定的气位差)时，智能流量控制系统1会指令截流器7打开，同时采集智能压差变送器8、压力变送器11和温度变送器12的数据，并记时开始，这时分离暂存器3内的气体会经过孔板14流向气液流体输出管线16，这时在智能压差变送器8的两端就会产生一个不断变化的压差值；当智能压差变送器8的数值为0时记时结束，同时智能流量控制系统1指令关闭截流器7。当智能压差变送器13两端的差值(可设定的气位差)再次达到一定值(可设定的气位差)时，智能流量控制系统1又会指令截流器7打开，智能压差变送器8、压力变送器11和温度变送器12的数据，并记时开始，这时分离暂存器3内的气体又会经过孔板14流向气液流体输出管线16，智能压差变送器8的两端就又会产生一个不断变化的压差值；当智能压差变送器8的数值为0时记时又结束，同时系统指令关闭截流器7。智能流量控制系统1根据每次截流器7开启时间段内所采集到的智能压差变送器8、压力变送器11和温度变送器12的数据和截流器7每次打开的时间，再根据气体流量计算公式便可得出每次的气体流量。

气体流量计算公式：

t为温度计表值，单位℃(温度变送器12的数据)

p1为上游压力表值，单位Mpa(压力变送器11的数据)

Δp为差压变送器表值，单位Kpa(智能压差变送器8的数据)

Pa为当地大气压，为设定值，单位Mpa

F_Z为查表值，见附表

d＝15×[1+1.66×10^-5×(t-20)](14的内孔径)

D＝68×[1+1.66×10^-5×(t-20)](管线内径)

ϵ = 1 - 0.3516 \times [1 - {(\frac{p_{1} - 0.001 \times Δp}{p_{1}})}^{0.769}]

F_{T} = \sqrt{\frac{293.15}{t + 273.15}}

{q_{Vns}}^{,} = 2.38862 \times 10^{- 6} \times d^{2} \times ϵ \times F_{Z} \times F_{T}

\times \sqrt{1000 \times Δp \times (p_{1} + P_{a})}

{Re}_{D} = 8.465 \times 10^{7} \times \frac{{q_{Vns}}^{,}}{D}

A = {(\frac{4191.4}{{Re}_{D}})}^{0.8}

C = 0.5968 + 0.000521 \times {(\frac{220600}{{Re}_{D}})}^{0.7} + 0.0050422 \times

(0.0188 + 0.0063 \times A) \times {(\frac{1000000}{{Re}_{D}})}^{0.3} - 0.00000936 \times A

q_Vns＝1.6756×q_Vns’×C

输出流量

q = \frac{293.15 \times (p_{1} + P_{a}) \times q_{Vns}}{(273.15 + t) \times P_{a}}

(Nm³/s)

其中：d、D、ε、F_T、q_Vns’、Re_D、A、C、q_Vns为中间变量

在启动设备运行时，如果没有截流器7或截流器7不关闭，当有足够大的气流通过孔板14时，智能压差变送器8的两端才会产生一个不断变化的压差值；因板14是一个孔板，如果气流流量太小时在孔板14的两端就不会产生压差，因此智能压差变送器8就检测不到数据，这样就会造成气体流失，造成测量范围窄、误差大的现象。而在上述测气方法中在孔板14的上游管线上添加了截流器7，当气流流量太小在14的两端不会产生压差时，智能流量控制系统1就会指令截流器7关闭，直至分离暂存器3内的压力足够大，产生的压力能在孔板14的两端产生足够的压差时，智能流量控制系统1才会指令截流器7打开。这样就会使要测量的气体不再流失，真正做到从0至多少方、测量范围宽、误差小的真正目的。

以上所述智能流量控制系统部分采用电脑、PLC或记录仪等。

以上对本实用新型实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本实用新型实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims

1.一种油井气液两相流在线监测装置，其特征在于：所述测量装置包括智能流量控制系统、分离暂存器、液体存储器：

各仪表的数据信号线与智能流量控制系统(1)相连接。