CN204344096U - 天然气的流量调节装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种天然气的流量调节装置。该天然气的流量调节装置包括：入井管路；注气管路和采气管路，均连接在入井管路的上游；流量计，流量计的下游端连接入井管路，流量计的上游端连接注气管路和采气管路，流量调节装置还包括：注气调节阀，安装在注气管路上；采气调节阀，安装在采气管路上；控制部，与流量计电连接，以采集入井管路的流量信息，并分别与注气调节阀和采气调节阀电连接，以根据流量信息控制注气调节阀和采气调节阀的开度大小。本实用新型的技术方案解决了现有技术中对天然气产量的调节工作存在操作滞后、产量调节精度低、人员劳动强度大的问题。

Description

天然气的流量调节装置

技术领域

本实用新型涉及流体产品生产设备领域，具体而言，涉及一种天然气的流量调节装置。

背景技术

在凝析气田的开发生产的过程中，及储气库进行注、采天然气的工作过程中，天然气的产量值是保证凝气田进行安全生产的重要参数之一，也是实现凝气田的效益计算的重要组成部分。

目前，单井的采气量及单井的注气量控制工作主要是通过节流截止阀(产量调节阀)来控制的。一般地，工作人员采用现场人工调节调节阀来控制产量，并利用计量分离器对产量进行计量，或者利用流量计对产量进行读取。工作人员通过人工调节调节阀调节注气量或采气量，然后观察计量分离器或流量计以确定产量的改变，再对调节阀进行调节，经过多次调节才能使产量达到要求的数值。

因此，现有技术中的以人工手动调节的方式来控制产量参数的产量调节方法存在操作滞后、产量调节精度低、人员劳动强度大的缺点。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种天然气的流量调节装置，以解决现有技术中对天然气产量的调节工作存在操作滞后、产量调节精度低、人员劳动强度大的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种天然气的流量调节装置，包括：入井管路；注气管路和采气管路，均连接在入井管路的上游；流量计，流量计的下游端连接入井管路，流量计的上游端连接注气管路和采气管路，流量调节装置还包括：注气调节阀，安装在注气管路上；采气调节阀，安装在采气管路上；控制部，与流量计电连接，以采集入井管路的流量信息，并分别与注气调节阀和采气调节阀电连接，以根据流量信息控制注气调节阀和采气调节阀的开度大小。

进一步地，流量调节装置还包括第一阀门，第一阀门安装在入井管路上。

进一步地，流量调节装置还包括第二阀门，第二阀门安装在流量计与注气调节阀之间的注气管路上。

进一步地，流量调节装置还包括第三阀门，第三阀门安装在流量计与采气调节阀之间的采气管路上。

进一步地，流量计包括靶式流量计。

进一步地，控制部包括SCADA控制回路。

进一步地，注气调节阀为第一电动调节阀，第一电动调节阀与SCADA控制回路电连接。

进一步地，采气调节阀为第二电动调节阀，第二电动调节阀与SCADA控制回路电连接。

进一步地，流量计与注气管路及采气管路之间连接有母管，注气管路和采气管路一起连接在母管的端口上，母管上设置有第四阀门。

进一步地，母管与注气管路、采气管路通过三通接头连接。

应用本实用新型的技术方案，该流量调节装置具有控制部，通过控制部接收流量计对天然气的输出流量的数据，并与预定天然气产量的流量设定值进行比较，在天然气产量与预定产量值存在偏差的时候，控制部通过控制注气调节阀的开度来调节向天然气井注气的注气量；和/或控制采气调节阀的开度来调节天然气的采气量，从而使得天然气的实际产量达到预定的天然气产量值。应用本实用新型的技术方案，可以实现对天然气产量的自动调节，使采气现场及时对天然气产量进行调节，并且可以达到较高的产量调节精度，而且，通过该流量调节装置对天然气产量实现自动调节，大大降低了工作人员的劳动强度，从而提高了生产效率。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本实用新型的天然气的流量调节装置的第一实施例的结构示意图；

图2示出了根据本实用新型的天然气的流量调节装置的第二实施例的结构示意图；

图3示出了PID控制回路的反馈控制原理图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、流量计；               20、入井管路；

30、注气管路；             40、采气管路；

50、控制部；               61、注气调节阀；

62、采气调节阀；           21、第一阀门；

31、第二阀门；             41、第三阀门；

70、母管；                 71、第四阀门。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

现在，将参照附图更详细地描述根据本申请的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员，在附图中，为了清楚起见，扩大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的器件，因而将省略对它们的描述。

如图1和图2所示，根据本实用新型的实施例，提供了一种天然气的流量调节装置，其包括：入井管路20、注气管路30、采气管路40和流量计10。注气管路30和采气管路40均连接在入井管路20的上游；流量计10的下游端连接入井管路20，流量计10的上游端连接注气管路30和采气管路40，流量调节装置还包括注气调节阀61、采气调节阀62和控制部50。注气调节阀61安装在注气管路30上；采气调节阀62安装在采气管路40上；控制部50与流量计10电连接，以采集入井管路20的流量信息，并分别与注气调节阀61和采气调节阀62电连接，以根据流量信息控制注气调节阀61和采气调节阀62的开度大小。

该流量调节装置具有控制部，通过控制部接收流量计对天然气的输出流量的数据，并与预定天然气产量的流量设定值进行比较，在天然气产量与预定产量值存在偏差的时候，控制部通过控制注气调节阀的开度来调节向天然气井注气的注气量；和/或控制采气调节阀的开度来调节天然气的采气量，从而使得天然气的实际产量达到预定的天然气产量值。应用本实用新型的技术方案，可以实现对天然气产量的自动调节，使采气现场及时对天然气产量进行调节，并且可以达到较高的产量调节精度，而且，通过该流量调节装置对天然气产量实现自动调节，大大降低了工作人员的劳动强度，从而提高了生产效率。

更优选地，工作人员可以通过控制部50协调注气调节阀61与采气调节阀62进行完全自动化的协调配合控制，以实现自动化调节油气产量的目的。当油气井的生产工作正常进行的过程中，由于油气井内的生产压力不足的时候，需要向油气井内注入提高油气井内天然气产量为目的原料天然气的时候，控制部50检测到流量计10的流量数值低于工作人员预设的产量值的时候，控制部50向注气调节阀61和采气调节阀62输出自动、协调的调节信号，以控制注气调节阀61和采气调节阀62的开度，以控制油气井的油气产量。

如图1所示，根据本实用新型的第一实施例，优选地，流量调节装置还包括第一阀门21，第一阀门21安装在入井管路20上。第一阀门21可以是手动控制的控制阀门，也可以是制动控制的电磁阀，还可以选用手动与自动控制均能实现的控制阀门。在油气井生产的管线需要进行维护的时候，工作人员可以将第一阀门21关闭，以停止油气井继续向井外输出油气，以方便工作人员对油气井的生产管线进行维护。

优选地，流量调节装置包括注气调节阀61和采气调节阀62，流量调节装置还包括第二阀门31，第二阀门31安装在流量计10与注气调节阀61之间的注气管路30上。第二阀门31可以是手动控制的控制阀门，也可以是制动控制的电磁阀，还可以选用手动与自动控制均能实现的控制阀门。当注气调节阀61在生产天然气的过程中发生故障的时候，此时注气管路30输入的注气量会与要求的注气量产生偏差，这时候，为了保证油气生产工作的正常进行，工作人员有必要对第二阀门31进行手动调节，使得经注气管路30输入的注气量符合注气要求。

进一步地，流量调节装置还包括第三阀门41，第三阀门41安装在流量计10与采气调节阀62之间的采气管路40上。第三阀门41可以是手动控制的控制阀门，也可以是制动控制的电磁阀，还可以选用手动与自动控制均能实现的控制阀门。当采气调节阀62在生产天然气的过程中发生故障的时候，此时采气管路40采出的油气量会与要求的油气产量产生偏差，这时候，为了保证油气生产工作的正常进行，工作人员有必要对第三阀门41进行手动调节，使得经采气管路40采出的油气量符合生产要求。进一步地，当需要对采气调节阀62进行更换的时候，第三阀门41可以在第一阀门21不关闭，且注气管路30仍可继续注气的情况下单独关闭，然后工作人员对采气调节阀62进行维修更换，在维修更换工作完成后，工作人员再将第三阀门41打开，从而使得采气管路40在采气调节阀62的控制下继续采气操作。

优选地，流量计10包括靶式流量计。流量计10还可以是其他具有与控制部50连接以实现自动控制的流量计。通过靶式流量计的电气化计量以电信号的反馈信息，控制部50可以根据其反馈信号精确地控制调节注气调节阀61和/或采气调节阀62的开度，从而实现对油气井的油气产量进行精确的自动化控制。

具体地，控制部50包括SCADA控制回路单回路PID控制。当靶式流量计检测到油气产量出现波动的时候，控制部50检测到流量信号，然后控制部50将检测到的流量信号传给PID回路与预设的流量值进行比较，从而得出偏差，PID回路根据偏差，按PI对注气调节阀61和/或采气调节阀62进行调节，使得实际流量接近设定值。当靶式流量计计量的气量值低于设定值的时候，注气调节阀61和/或采气调节阀62的开度增大；当靶式流量计计量的气量高于设定值的时候，注气调节阀61和/或采气调节阀62的开度减小，从而实现油气井的产量的自动控制。经过工作人员在试验油气井的多次验证后，在对油气产量在控制部50中输入预设值之后，该天然气的流量调节装置可以保证油气产量在给定产量上下2万方左右波动。

优选地，注气调节阀61为第一电动调节阀，第一电动调节阀与SCADA控制回路电连接；采气调节阀62为第二电动调节阀，第二电动调节阀与SCADA控制回路电连接。控制部50对第一电动调节阀和/或第二电动调节阀实现自动化的电动控制。

如图2所示，根据本实用新型的第二实施例，与前述的第一实施例相比较，流量计10与注气管路30及采气管路40之间连接有母管70，注气管路30和采气管路40一起连接在母管70的端口上，母管70上设置有第四阀门71。第四阀门71可以对注气管路30和采气管路40同时实现切断控制，工作人员对第四阀门71进行关闭之后，注气管路30和采气管路40就与油气井断开，从而方便工作人员进行工作。

优选地，母管70与注气管路30、采气管路40通过三通接头连接。

解释说明：

流量计前端有两根管线(即注气管路30和采气管路40)，连接至集注站；后端只有一根管线(即入井管路20)连接至井场，集配站至井场注气与采气共用一根管线。

注气过程：从集注站输入天然气，经压缩机增压后通过注气管路30到达集配站，然后经过靶式流量计的计量后输送至井场(即油气井)；采气过程：从井场采集的天然气首先输送至集配站，然后经过靶式流量计的计量后，通过采气管路40输送至集注站。集注站的作用是对天然气增压、脱水脱烃处理，集配站的作用是汇集各井场的来气。靶式流量计安装在集配站。

SCADA控制系统：SCADA系统即数据采集与监视控制系统。它的工作原理为：根据数据采集系统获得的系统运行工况参数与设计工况参数的比较结果，然后通过由调节阀和与之配套的电动执行机构以及检测被调参数的仪表等组成的自动调节系统对某些偏离设定工况的运行参数进行自动纠偏调节。

如图3所示，其示出了反馈控制原理的流程框图。PID回路：PID(比例、积分、微分),是指工业控制应用中的反馈控制回路，专业上称为负反馈控制系统。就是说先由控制部将收集到的数据与一个参考值进行比较，然后把这个差别用于计算新的输入值，这个新的输入值的目的是可以让系统的数据达到或者保持在一定的数值状态。

结合本实用新型的实施例，在SCADA工控机上设定流量值后，控制部50将靶式流量计采集流量值与设定值进行比较，计算出新的输入值控制注气调节阀61和/或采气调节阀62，最终实现实际流量计与设定流量值保持一致的过程。PID的控制功能室通过可编程逻辑控制部(PLC)实现的。

PI:即比例积分控制，积分控制部的输出与输入偏差对时间的积分成正比。这里的“积分”指的是“积累”的意思。积分控制部的输出不仅与输入偏差的大小有关，而且还与偏差存在的时间有关。只要偏差存在，输出就会不断累积(输出值越来越大或越来越小)，一直到偏差为零，累积才会停止。所以，积分控制可以消除余差。积分控制规律又称无差控制规律。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：

应用本实用新型的技术方案，可以实现对天然气产量的自动调节，使采气现场及时对天然气产量进行调节，并且可以达到较高的产量调节精度，而且，通过该流量调节装置对天然气产量实现自动调节，大大降低了工作人员的劳动强度，从而提高了生产效率。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种天然气的流量调节装置，包括：

入井管路(20)；

注气管路(30)和采气管路(40)，均连接在所述入井管路(20)的上游；

流量计(10)，所述流量计(10)的下游端连接所述入井管路(20)，所述流量计(10)的上游端连接所述注气管路(30)和所述采气管路(40)，

其特征在于，所述流量调节装置还包括：

注气调节阀(61)，安装在所述注气管路(30)上；

采气调节阀(62)，安装在所述采气管路(40)上；

控制部(50)，与所述流量计(10)电连接，以采集所述入井管路(20)的流量信息，并分别与所述注气调节阀(61)和所述采气调节阀(62)电连接，以根据所述流量信息控制所述注气调节阀(61)和所述采气调节阀(62)的开度大小。

2.根据权利要求1所述的流量调节装置，其特征在于，所述流量调节装置还包括第一阀门(21)，所述第一阀门(21)安装在所述入井管路(20)上。

3.根据权利要求1或2所述的流量调节装置，其特征在于，所述流量调节装置还包括第二阀门(31)，所述第二阀门(31)安装在所述流量计(10)与所述注气调节阀(61)之间的注气管路(30)上。

4.根据权利要求3所述的流量调节装置，其特征在于，所述流量调节装置还包括第三阀门(41)，所述第三阀门(41)安装在所述流量计(10)与所述采气调节阀(62)之间的采气管路(40)上。

5.根据权利要求4所述的流量调节装置，其特征在于，所述流量计(10)包括靶式流量计。

6.根据权利要求1所述的流量调节装置，其特征在于，所述控制部(50)包括SCADA控制回路。

7.根据权利要求6所述的流量调节装置，其特征在于，所述注气调节阀(61)为第一电动调节阀，所述第一电动调节阀与所述SCADA控制回路电连接。

8.根据权利要求6或7所述的流量调节装置，其特征在于，所述采气调节阀(62)为第二电动调节阀，所述第二电动调节阀与所述SCADA控制回路电连接。

9.根据权利要求1或2所述的流量调节装置，其特征在于，所述流量计(10)与所述注气管路(30)及所述采气管路(40)之间连接有母管(70)，所述注气管路(30)和所述采气管路(40)一起连接在所述母管(70)的端口上，所述母管(70)上设置有第四阀门(71)。

10.根据权利要求9所述的流量调节装置，其特征在于，所述母管(70)与所述注气管路(30)、所述采气管路(40)通过三通接头连接。