CN204327068U - 一种油井测试与控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于油井测试与控制技术领域，具体提供了一种油井测试与控制系统，本实用新型至少包括：用于计量单井产液的计量罐及用于存贮单井产液的储油罐，单井产液首先进入计量罐，计量罐完成罐内单井产液的含水比例分析和产液重量的测量，当计量罐单井产液到设定值后，由控制机构将达到计量罐内单井产液转移到储油罐，进行一次单井产液计量，使单井产液控制进入被清理后的计量罐，如此循环。因此，本实用新型将一个原来由储油罐进行计量存在的不准确、不容易维护，特别是冬天油液被冻，计量时需要对大储油罐加温，变成了对小容器加热后进行产液计量，本实用新型安装方便，具有较强抗腐蚀能力、工艺简单以及制造成本低的油井测试与控制系统。

Description

一种油井测试与控制系统

技术领域

本实用新型属于油井测试与控制技术领域，具体是一种油井测试与控制系统，涉及单井产液计量、数据传输管理及现场设备运行的远程控制。

背景技术

油井测试与控制系统应用于油田中、低产油田产液量的计量和实时含水的测量，同时将测量的数据以设定的时间间隔通过远程网络传送到油田监控室，并且接收油田监控室的控制信号，控制抽油机的停止、启动。

目前国内各油田采用的油井产量计量方法主要有以下几种：

水平高架罐量油法；

玻璃管量油法；

液面恢复法；

功图法；

电极液位量油；

油罐液位测量法；

管道流量测量法。

水平高架罐量油法和玻璃管量油法，由于计量方法比较原始，工人劳

动强度大，准确度低，可靠性差，现在已很少使用。

液面恢复法和功图法计量，由于这两种计量方法需要大量的油井生产数据，难以作到计算机自动识别示功图，并且需要一些经验参数，具有较大的人为因素，造成计量误差较大，使用效果并不理想。

传统的电极液位量油计量方法，是通过测量出的液体体积，使用分离器常数换算或者差压液位换算，得到产液密度，从而折算得到产液量，但由于产液密度的差异性很大，因而此法不仅人工耗时，而且产液量测量的误差大。

目前现有常用油罐液位测量法，该技术的缺点包括：①、人工检尺测量法应用中劳动强度大，也存在不安全因素；②、浮体式液位计由于滑轮、盘簧机构与机械计数器的摩擦力其可靠性较差；③、伺服式液位计测量价格昂贵，无法应用油田推广；④、磁致伸缩液位仪测量法易被测液体接触容易受腐蚀，同时密度变化容易引起较大测量误差；⑤、其他比如浮子移动易被卡、压差式液位测量过载能力强、超声波液位测量结果受环境影响较大。

对于管道流量测量法，由于中、低产抽油井其产液量小，流体在管道内无法满管流动，而且流体流动间歇性大，因此也无法达到对油井产液进行准确计量。

总体上现有油井产液计量技术应用中存在如下缺点：

1） 原油随季节其粘稠度不同、尤其是北方冬天原油成块状，现有技术对其液位无法准确测量。

2） 原油含水量随生产过程变化，即储油罐内液体的密度也随之变化，原有技术在测量油罐液体重量时会产生较大的误差。

3）油井储油罐的形状各不相同，原有技术在计量产液重量时有很大的缺点。

4）中、低产量的抽油井其储油罐液位变化缓慢，受测量精度的影响，当前该油井是否产液无法识别。

5）原有油罐液位技术无法衡量当前状态油井产液的含水状况。

6） 原有技术无法精细识别该油井产液量变化的历史纪录。

7）含水测量的仪器价格昂贵，少则几万、多则十几万，这对油田数量众多的单井来说是无法实现的。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服上述现有技术中存在的缺陷，提供一种安装方便，具有较强抗腐蚀能力、工艺简单以及制造成本低的油井测试与控制系统。

    为此，本实用新型提供了一种油井测试与控制系统，其技术方案是：一种油井测试与控制系统，包括壳体，所述壳体内设有油气分离装置，所述油气分离装置的上端设有穿过壳体侧面与外界相通的进液通道，所述油气分离装置的底部设有上出液孔，所述油气分离装置上设有保温加热装置一，油气分离装置的下方设有计量罐，计量罐上设有保温加热装置二，计量罐的底部设有与井口储油罐相通的下出液孔，所述油气分离装置的上方设有控制驱动装置，控制驱动装置的下端联接有一根穿过油气分离装置的上出液孔并伸向计量罐底部的下出液孔的阀杆，所述阀杆上位于上出液孔下方的位置处设有当控制驱动装置被驱动进行上提阀杆后能够密封上出液孔的上密封件，所述阀杆上位于下出液孔上方的位置处设有当控制驱动装置被驱动进行下放阀杆后能够密封下出液孔的下密封件，所述计量罐联接有能够称其重量的称重装置，计量罐内还设有含水测量装置；所述壳体内还设有数据采集通讯处理单元，所述数据采集通讯处理单元分别与保温加热装置一、保温加热装置二、称重装置以及控制驱动装置电连接。

上述数据采集通讯处理单元包括中央处理控制单元、数据接收发送单元、温度加热控制单元、称重单元、含水测量单元、电机驱动单元以及电源模块；其中中央处理控制单元分别与数据接收发送单元、温度加热控制单元、称重单元、含水测量单元、电机驱动单元以及电源模块电连接；所述温度加热控制单元、数据接收发送单元、电机驱动单元、含水测量单元以及称重单元分别与电源模块电连接。

上述数据采集通讯处理单元与保温加热装置一以及保温加热装置二的电连接关系具体是通过数据采集通讯处理单元的温度加热控制单元分别与保温加热装置一以及保温加热装置二电连接。

上述数据采集通讯处理单元与称重装置的电连接关系具体是通过数据采集通讯处理单元的称重单元与称重装置电连接。

上述数据采集通讯处理单元与控制驱动装置的电连接关系具体是通过数据采集通讯处理单元的电机驱动单元与控制驱动装置电连接。

上述称重装置以及数据采集通讯处理单元通过支架固定于壳体内部。

上述支架包括左半部分支架和右半部分支架，所述左半部分支架和右半部分支架的上端分别和油气分离装置固定连接，下端分别和位于计量罐下方的井口储油罐固定连接，且左半部分支架和右半部分支架对称分布于阀杆的左右两侧。

上述称重装置的数量为两个，分别固定在左半部分支架以及右半部分支架的上端，该两个称重装置的位置相对，且位于左侧的称重装置联接计量罐的左侧上沿，位于右侧的称重装置联接计量罐的右侧上沿。

上述保温加热装置一以及保温加热装置二的结构相同，分别由贴附于油气分离装置或计量罐外壁的电阻丝以及位于电阻丝另一侧的用于包裹电阻丝的保温材料组成。

上述控制驱动装置包括电机以及与电机的转轴相联接的减速齿轮；所述控制驱动装置的下端与阀杆的联接具体是通过减速齿轮与阀杆的上端进行联接的。

本实用新型的有益效果：本实用新型是针对传统油井测量方法中存在的种种缺点研发而成，本实用新型具有如下优点：

测量精度高；

测量可靠性高；

设备安全性好；

可对被测原油进行加热，解决因气候造成的测量误差；

测量效果好，可以进行产液含水分析；

实时测量原油量和产液含水量；

测量数据无线双向传输；

可以实现油田主控室对井场设备的控制；

单井产液量数据库管理，可进行产液历史查询与数字化油田建设。

以下将结合附图对本实用新型做进一步详细说明。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是数据采集通讯处理单元的电路连接总成示意图。

附图标记说明：1、含水测量装置；2、数据采集通讯处理单元；3、保温加热装置一；4、控制驱动装置；5、油气分离装置；6、进液通道；7、壳体；8、支架；9、称重装置；10、计量罐；11、井口储油罐；12、保温加热装置二；13、下出液孔；14、阀杆；15、上出液孔；16、上密封件；17、下密封件；18、中央处理控制单元；19、数据接收发送单元；20、电源模块；21、称重单元；22、含水测量单元；23、电机驱动单元；24、温度加热控制单元。

具体实施方式

实施例1：

    如图1所示的一种油井测试与控制系统，包括壳体7，壳体7内设有油气分离装置5，该油气分离装置5是一个空的腔室，油气分离装置5的上端设有穿过壳体7侧面与外界相通的进液通道6，油气分离装置5的底部设有上出液孔15，油气分离装置5上设有保温加热装置一3，产液从进液通道6进入并通过油气分离装置5后，产液里面的气体便挥发掉了；油气分离装置5的下方设有计量罐10，计量罐10上设有保温加热装置二12，计量罐10的底部设有与井口储油罐11相通的下出液孔13，井口储油罐11设于计量罐10的下方位置处；油气分离装置5的上方设有控制驱动装置4，控制驱动装置4的下端联接有一根穿过油气分离装置5的上出液孔15并伸向计量罐10底部的下出液孔13的阀杆14，阀杆14上位于上出液孔15下方的位置处设有当控制驱动装置4被驱动进行上提阀杆14后能够密封上出液孔15的上密封件16，阀杆14上位于下出液孔13上方的位置处设有当控制驱动装置4被驱动进行下放阀杆14后能够密封下出液孔13的下密封件17，计量罐10联接有能够称其重量的称重装置9，称重装置9的主要部件是称重传感器；其中称重装置9与计量罐10联接用于测量计量罐10重量的具体方法属于现有技术很容易做到的，在此不再详述；计量罐10内还设有含水测量装置1，这里含水测量装置1具体是油水比例测量探头。

壳体7内还设有数据采集通讯处理单元2，数据采集通讯处理单元2分别与保温加热装置一3、保温加热装置二12、称重装置9以及控制驱动装置4电连接。

本实施例中的油井测试与控制系统至少包括用于计量单井产液的计量罐10及用于存贮单井产液的井况储油罐11，在一个测量循环中单井产液首先通过进液通道6被输送到油气分离装置5，分离后的产液通过打开的上密封件16，经由上出液孔流入计量罐10累积，数据采集通讯处理单元进行测试与控制，根据给系统控制单元设定的时间通过中央处理控制单元18和含水测量装置1对当前累计单井产液的含水量进行检测，得到当前储油罐内产液的含水测量值，并存储到中央处理控制单元18上的存储器内；同时称重装置9通过称重传感器对计量罐中的产液重量进行测量，当计量罐10中的重量达到预定的上限，中央处理控制单元18驱动控制驱动装置4转动，带动阀杆14向上移动，此时，上密封件16封住上出液孔15，下密封件17打开下出液孔13，计量罐10内的产液通过下出液孔流入井口储油罐11，直至计量罐10中的产液全部流出，此过程可通过称重装置9的测量值确定计量罐产液全部进入井口储油罐11；此时中央处理控制单元18启动控制驱动装置4，带动阀杆14向下移动，直至上密封件16封打开上出液孔15，下密封件17关闭出液孔13，进入下一个测量循环。

油井测试与控制系统的控制单元，完成与油田中央控制的双向通讯，实现数据的采集和控制信号的接受。接收到的控制信号用于实现井口其他设备的工作状态控制。

实施例2：

在实施例1的基础上，如图2所示，数据采集通讯处理单元2包括中央处理控制单元18、数据接收发送单元19、温度加热控制单元24、称重单元21、含水测量单元22、电机驱动单元23以及电源模块20；其中中央处理控制单元18分别与数据接收发送单元19、温度加热控制单元24、称重单元21、含水测量单元22、电机驱动单元23以及电源模块20电连接；温度加热控制单元24、数据接收发送单元19、电机驱动单元23、含水测量单元22以及称重单元21分别与电源模块20电连接；并且这里的温度加热控制单元24、数据接收发送单元19、电机驱动单元23、含水测量单元22、称重单元21、中央处理控制单元以及电源模块20的结构及电路构造均为现有技术很容易实现的，在此不再进行详述。

数据采集通讯处理单元2与保温加热装置一3以及保温加热装置二12的电连接关系具体是通过数据采集通讯处理单元2的温度加热控制单元24分别与保温加热装置一3以及保温加热装置二12电连接。数据采集通讯处理单元2与称重装置9的电连接关系具体是通过数据采集通讯处理单元2的称重单元21与称重装置9电连接。数据采集通讯处理单元2与控制驱动装置4的电连接关系具体是通过数据采集通讯处理单元2的电机驱动单元23与控制驱动装置4电连接。称重装置9以及数据采集通讯处理单元2通过支架8固定于壳体7内部。支架包括左半部分支架和右半部分支架，左半部分支架和右半部分支架的上端分别和油气分离装置5固定连接，下端分别和位于计量罐10下方的井口储油罐11固定连接，且左半部分支架和右半部分支架对称分布于阀杆14的左右两侧。称重装置9具体可以是称重传感器，称重装置9的数量为两个，分别固定在左半部分支架以及右半部分支架的上端，该两个称重装置9的位置相对，且位于左侧的称重装置9联接计量罐10的左侧上沿，位于右侧的称重装置9联接计量罐10的右侧上沿。保温加热装置一3以及保温加热装置二12的结构相同，分别由贴附于油气分离装置3或计量罐10外壁的电阻丝以及位于电阻丝另一侧的用于包裹电阻丝的保温材料组成，保温材料具体是石棉布或保温棉。控制驱动装置4包括电机以及与电机转轴相联接的减速齿轮，控制驱动装置4的下端与阀杆14的联接具体是通过减速齿轮与阀杆14的上端进行联接的，工作时电机转动带动减速齿轮旋转，齿轮再带动阀杆着上下运动，从而实现上、下进液孔的开启和密封。

本实施例中，单井产液通过进液孔6进入油气分离装置5，再由上出液孔15进入计量罐10，计量罐内装有油水比例测量探头，控制单元根据预定的时间测量计量罐内产液的就油水比例，并进行存储；计量罐内的产液随着生产过程逐步累积，累积到达计量罐预定的上限时，控制单元完成一次计量罐产液计量，得到当前时间的产液生产总量；同时计量罐内部所有产液全部被排放到井口储油罐内，计量罐被排空后，根据生产的过程再不断累积，进入下一个计量罐测量循环。在测量循环过程中，中央处理控制单元18实时测量了计量罐中的含水比例和计量罐重量；同时完成数据存储和控制驱动装置4的上下移动。加温高温装置一3和加温高温装置二12分别处于油气分离装置5和计量罐10的外表面，具有保温和自动温度加热控制功能。

数据采集通讯处理单元2的数据接收发送单元19，通过GPRS无线通信技术、TCP/IP网络通信技术和JAVA数据库编程技术和油田中央控制室进行双向通讯，完成单井测试信息的采集；同时可以把对现场抽油机的控制信息发送到系统控制单元，实现远程数据实时监控，能够有效地保障油田数字化管理的实施。

中央处理控制单元18采用嵌入式单片机技术，留有多个数据接口，后期可开发扩展功能，实现远程控制；支持多路RS232/RS485、以太网方式的用户数据接口；短信传输方式或GPRS实时数据传输方式；可接收指定用户手机发送的短信命令和数据；根据用户需求进行管理界面优化与升级。

综上，本实用新型至少包括：用于计量单井产液的计量罐及用于存贮单井产液的储油罐，单井产液首先进入计量罐，计量罐完成罐内单井产液的含水比例分析和产液重量的测量，当计量罐单井产液到设定值后，由控制机构将达到计量罐内单井产液转移到储油罐，进行一次单井产液计量，使单井产液控制进入被清理后的计量罐，如此循环。这样将一个原来由储油罐进行计量存在的不准确、不容易维护，特别是冬天油液被冻，计量时需要对大储油罐加温，变成对小容器加热，因此带来如下优点：

节电效益——判别是否出液，节约能源消耗；

提高管理手段和工作效率；

解决单井来液量问题；

及时发现产油井的工况问题——产液中含水量增加；

降低人力工作强度，时间段清晰明了、增加可控性、提高效率、增加经济效益。

本实施方式中没有详细叙述的部分属本行业的公知的常用手段，这里不一一叙述。以上例举仅仅是对本实用新型的举例说明，并不构成对本实用新型的保护范围的限制，凡是与本实用新型相同或相似的设计均属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种油井测试与控制系统，包括壳体（7），其特征在于：所述壳体（7）内设有油气分离装置（5），所述油气分离装置（5）的上端设有穿过壳体（7）侧面与外界相通的进液通道（6），所述油气分离装置（5）的底部设有上出液孔（15），所述油气分离装置（5）上设有保温加热装置一（3），油气分离装置（5）的下方设有计量罐（10），计量罐（10）上设有保温加热装置二（12），计量罐（10）的底部设有与井口储油罐（11）相通的下出液孔（13），所述油气分离装置（5）的上方设有控制驱动装置（4），控制驱动装置（4）的下端联接有一根穿过油气分离装置（5）的上出液孔（15）并伸向计量罐（10）底部的下出液孔（13）的阀杆（14），所述阀杆（14）上位于上出液孔（15）下方的位置处设有当控制驱动装置（4）被驱动进行上提阀杆（14）后能够密封上出液孔（15）的上密封件（16），所述阀杆（14）上位于下出液孔（13）上方的位置处设有当控制驱动装置（4）被驱动进行下放阀杆（14）后能够密封下出液孔（13）的下密封件（17），所述计量罐（10）联接有能够称其重量的称重装置（9），计量罐（10）内还设有含水测量装置（1）；

所述壳体（7）内还设有数据采集通讯处理单元（2），所述数据采集通讯处理单元（2）分别与保温加热装置一（3）、保温加热装置二（12）、称重装置（9）以及控制驱动装置电连接。

2.如权利要求1所述的一种油井测试与控制系统，其特征在于：所述数据采集通讯处理单元（2）包括中央处理控制单元（18）、数据接收发送单元（19）、温度加热控制单元（24）、称重单元（21）、含水测量单元（22）、电机驱动单元（23）以及电源模块（20）；其中中央处理控制单元（18）分别与数据接收发送单元（19）、温度加热控制单元（24）、称重单元（21）、含水测量单元（22）、电机驱动单元（23）以及电源模块（20）电连接；所述温度加热控制单元（24）、数据接收发送单元（19）、电机驱动单元（23）、含水测量单元（22）以及称重单元（21）分别与电源模块（20）电连接。

3.如权利要求1所述的一种油井测试与控制系统，其特征在于：所述数据采集通讯处理单元（2）与保温加热装置一（3）以及保温加热装置二（12）的电连接关系具体是通过数据采集通讯处理单元（2）的温度加热控制单元（24）分别与保温加热装置一（3）以及保温加热装置二（12）电连接。

4.如权利要求1所述的一种油井测试与控制系统，其特征在于：所述数据采集通讯处理单元（2）与称重装置（9）的电连接关系具体是通过数据采集通讯处理单元（2）的称重单元与称重装置（9）电连接。

5.如权利要求1所述的一种油井测试与控制系统，其特征在于：所述数据采集通讯处理单元（2）与控制驱动装置（4）的电连接关系具体是通过数据采集通讯处理单元（2）的电机驱动单元（23）与控制驱动装置（4）电连接。

6.如权利要求1所述的一种油井测试与控制系统，其特征在于：所述称重装置（9）以及数据采集通讯处理单元（2）通过支架（8）固定于壳体（7）内部。

7.如权利要求6所述的一种油井测试与控制系统，其特征在于：所述支架（8）包括左半部分支架和右半部分支架，所述左半部分支架和右半部分支架的上端分别和油气分离装置（5）固定连接，下端分别和位于计量罐（10）下方的井口储油罐（11）固定连接，且左半部分支架和右半部分支架对称分布于阀杆（14）的左右两侧。

8.如权利要求7所述的一种油井测试与控制系统，其特征在于：所述称重装置（9）的数量为两个，分别固定在左半部分支架以及右半部分支架的上端，该两个称重装置（9）的位置相对，且位于左侧的称重装置（9）联接计量罐（10）的左侧上沿，位于右侧的称重装置（9）联接计量罐（10）的右侧上沿。

9.如权利要求1所述的一种油井测试与控制系统，其特征在于：所述保温加热装置一（3）以及保温加热装置二（12）的结构相同，分别由贴附于油气分离装置（3）或计量罐（10）外壁的电阻丝以及位于电阻丝另一侧的用于包裹电阻丝的保温材料组成。

10.如权利要求1所述的一种油井测试与控制系统，其特征在于：所述控制驱动装置（4）包括电机以及与电机的转轴相联接的减速齿轮；所述控制驱动装置（4）的下端与阀杆（14）的联接具体是通过减速齿轮与阀杆（14）的上端进行联接的。