CN205532576U - 一种旋流浮动式油井计量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种旋流浮动式油井计量装置，属于石油油井计量技术领域，该装置包括旁通单元、分离器、电动换向阀、计量器、竖管单元和漩涡流量计，所述的分离器，包括气体节流装置、旋流螺旋导叶结构、浮子结构、液体节流装置和缸体；所述的计量器，其活塞直径与活塞高度比为：2:1～2.5:1；活塞槽径向深度与活塞环径向宽度之间的差大于0.3mm；该装置结构紧凑、体积小，对流量波动适应性强，采用模块化设计可满足单井液量计量、气液两相计量以及油气水三相计量；同时，此种结构也易于实现移动车载方式，可方便的应用于边缘区域、低产区域的循环测量。

Description

一种旋流浮动式油井计量装置

技术领域

本实用新型属于石油油井计量技术领域，具体涉及一种旋流浮动式油井计量装置。

背景技术

原油产出液是一种混合液，除了油，还含水、气以及砂子等混合物。现有油田油井计量主要依赖于气、液两相分离计量。该种计量方法，受内壁易结垢、结蜡以及部分油井流速低、存在间歇出油问题等诸多因素影响，油井井口计量误差较大。现有原油的计量方法：

1是玻璃管液面计量，它是通过高压玻璃管和立式分离器构成的一种连通管液面计，并安装在油气分离器侧壁上，观察玻璃管内水柱上升高度，读取刻度值，再记录液面上升所需时间，进而推算出该时间段产出液量。立式玻璃管液位计量是我国单井计量的常用方法，大约占油井的百分之九十以上。其优点是基础装备简单、耐用。缺点是自动化水平低、人工计量劳动强度大；原油粘在内壁上，使工作人员难于记录；间歇性计量原油误差大；气液比高低影响油井正常计量。

2是玻璃管电极量油，电极量油是在分离器内安装电极，通过电极可以自动记录计量时间，再根据记录的产液量推断出该时段的产液量。计算时也采用定容积计算法，只是计量和记录全部由仪表来代替。这样不仅避免了繁琐的开关操作，而且降低了人为误差的影响，有利于实现远程测量。相对于玻璃管液面计量，电极计量的水位记录和时间记录自动化水平有所提高。但是间歇量油受产气量不稳定影响，误差高，而且高含水和低气液比时该方法存在一定的局限性。

3是翻斗量油，翻斗量油是利用定容积法对油井产量进行计量。翻斗量油对被测液体要求低，允许在被测液体中含有泡沫及杂质，结构比较简单。根据机械结构，计量翻斗由排油状态转为进油状态时，不是顺时完成，而是在一定时间内完成，在这段时间里，有一部分液体未经计量而漏失，产量越高这种误差越大，所以，必须对这种误差进行计算。

4是高架罐量油，单井产出液经分离后，进入到高架油罐，再计量原油；多井计量时，时间间隔很长。该方法的缺点是人员劳动强度大，精度低，计量速度较慢，无法实施连续计量。自动化程度低。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提出一种旋流浮动式油井计量装置，以达到气液快速分离，提高气体纯度、保证液体体积计量的准确度和防止产出液混合物中的砂子进入计量器间隙的目的。

一种旋流浮动式油井计量装置，该装置包括旁通单元、分离器、电动换向阀、计量器、竖管单元和漩涡流量计，其中，所述的分离器与原油混合液入口相连接，分离器的上端通过气体管线连接原油出口，气体管线设置有漩涡流量计；分离器的下端通过液体管线连接电动换向阀一侧的输入端，电动换向阀一侧的输出端通过液体管线连接竖管单元的输入端，竖管单元的输出端连接原油出口；电动换向阀另一侧的两端连接计量器的两端；旁通单元一端连接原油混合液入口，另一端通过气体管线连接原油出口；

所述的分离器，包括气体节流装置、旋流螺旋导叶结构、浮子结构、液体节流装置和缸体；其中，

所述的缸体的顶部设置有气体管线，气体管线与缸体之间设置有气体节流装置；缸体的底部设置有液体管线，液体管线与缸体之间设置有液体节流装置；所述的原油混合液入口设置于缸体上部截面圆周切线方向；缸体内部设置有旋流螺旋导叶结构；

所述的浮子结构包括浮子和中间杆，中间杆通过支架固定于缸体内部中央位置，浮子与中间杆固定连接，并通过浮子的上下漂浮带动中间杆的上下运动，中间杆的上端与气体节流装置的出口相配合，中间杆的下端与液体节流装置的出口相配合。

所述的计量器，包括缸体、活塞、活塞环和位置传感器，其中，位置传感器设置于缸体的顶部和底部；活塞直径与活塞高度比为：2∶1～2.5∶1；活塞槽径向深度与活塞环径向宽度之间的差大于0.3mm。

所述的旋流螺旋导叶结构，其螺旋角度范围为5°～15°。

本实用新型优点：

为了适应分散油井及受地面集油管线不足所限油井计量需要，针对流量差异大，含气、水、含砂等特点，本实用新型提出一种旋流浮动式油井计量装置，该装置结构紧凑、体积小，对流量波动适应性强，采用模块化设计可满足单井液量计量、气液两相计量以及油气水三相计量；同时，此种结构也易于实现移动车载方式，可方便的应用于边缘区域、低产区域的循环测量。

附图说明

图1为本实用新型一种实施例的旋流浮动式油井计量装置结构示意图；

图2为本实用新型一种实施例的分离器结构示意图，其中，图(a)为主视图，图(b)为俯视图；

图3为本实用新型一种实施例的结构示意图，其中，图(a)为主视图，图(b)为局部放大图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型一种实施例做进一步说明。

本实用新型实施例中，如图1所示，旋流浮动式油井计量装置包括旁通单元a、分离器b、电动换向阀c、计量器d、竖管单元e和漩涡流量计f，其中，分离器b用于将经原油入口进入的产出液进行气液分离，气体通过顶部进入漩涡气体流量计，液体经底部进入电动换向阀c；电动换向阀c用于切换液体从计量器d的底部或顶部进入计量器d的缸体；计量器d用于根据液体推动计量缸体内的柱塞向上或向下运动的次数获得油井体积流量；竖管单元e用于对液体进行温度、压力和密度的检测；漩涡流量计f用于计量气体流量；旁通单元a用于当发生事故时，打开其中的安全回流阀，产出液经气体旁通通道流至原油出口；

本实用新型实施例中，竖管单元e内部设置有温度传感器(型号：WZPKJ-248)、压力传感器(型号：FB0803E3Rd)和密度传感器(型号：MD3051A10F2H15/型号：WS3051-EMD13L1IA1A51H1-YE)；旁通单元a内部设置有安全回流阀(型号：AHN42F-25C)；漩涡气体流量计f采用LUY-BIIS21-025-025型号；

本实用新型实施例中，如图2中图(a)和图(b)所示，分离器b包括气体管线1、气体节流装置2、旋流螺旋导叶结构3、浮子结构5、液体节流装置6、缸体、原油混合液入口4和液体管线7；其中，所述的缸体的顶部设置有气体管线1，气体管线1与缸体之间设置有气体节流装置2；缸体的底部设置有液体管线7，液体管线7与缸体之间设置有液体节流装置6；所述的原油混合液入口4设置于缸体上部截面圆周切线方向；缸体内部设置有旋流螺旋导叶结构3；所述的浮子结构5包括浮子和中间杆，中间杆通过支架固定于缸体内部中央位置，浮子与中间杆固定连接，并通过浮子的上下漂浮带动中间杆的上下运动，中间杆的上端(球状)与气体节流装置2的出口相配合，中间杆的下端(球状)与与液体节流装置6的出口相配合；所述的旋流螺旋导叶结构3，其其螺旋角度范围为5°～15°。

本实用新型实施例中，采用旋流螺旋导叶结构将气液快速分离，通过气旋导流元件提高气体纯度，液体节流装置6和气体节流装置2确保内部液位稳定，气体从分离器顶部流出进入涡流流量计，液体从分离器下部流出，进入浮动计量油缸。

本实用新型实施例中，如图3中图(a)和图(b)所示，所述的计量器d，包括缸体8、活塞9、活塞环10和位置传感器(未在图中显示)，其中，位置传感器设置于缸体8的顶部和底部；计量缸的活塞9与缸体8、活塞9与活塞环10之间的配合关系，即活塞直径与活塞高度比为2∶1到2.5∶1之间时，可以缩小计量装置的制造成本；活塞槽11与活塞环10之间的配合关系，即活塞槽径向深度大于活塞环径向宽度0.3mm，可以避免由于原油混合物中的砂子进入配合间隙，造成活塞环抱死，从而造成缸体与活塞的损伤及计量的不准确的问题。

本实用新型实施例中，产出液经原油入口切向进入分离器，产出液经过分离器内部的旋流螺旋导叶结构分离出气体和液体，其中，气体通过顶部进入漩涡气体流量计，液体经底部进入电动换向阀；

本实用新型实施例中，管道内的原油切向进入分离器的圆筒内，流通截面积的突然增大，释放了原油混合液的内部压力，使得原油内含有的气体容易分离出来；利用液体和气体间的密度差之原理，原油以一定的切线速度垂直于重力场进入分离器圆筒，受其圆形筒壁半径R的变化，更有利于增大惯性离心力；原油在重力场及螺旋导叶片双作用下，密度大的液体紧贴圆形管壁沉降，密度小的气体被挤压成气柱向上溢出，根据流量大小在筒内设置的螺旋导叶结构，使原油的沉降速度趋于受控状态的理想化，可以提高气体分离的效率；

本实用新型实施例中，如图1所示，气体虚线箭头标识，分离器分离出来的气体，经分离器上通道即气体通道；如图1所示的液体实线箭头标识，分离器分离出来的液体，积攒到一定量使腔内设置的浮子提升打开液体调节装置6，同时关闭气体调节装置2，液体经过分离器下通道；

本实用新型实施例中，气体经过管线进入漩涡流量计获得气体流量，经气表计量后通过原油出口排出；液体经过管线进入电动换向阀，电动换向阀切换液体进入计量器方向，即从计量器底部或顶部进入缸体，液体推动计量缸体内的活塞向上或向下运动，当活塞运动到缸体的顶部或底部时位置传感器发出信号，控制电动换向阀换向，根据柱塞往复运动的次数获得油井体积流量；

本实用新型实施例中，计量器单元由具有浮动活塞的计量缸构成。原油进入计量器后，推动计量缸里面的浮动活塞运动。计量器单元中的计量缸两端，设有位置传感器，当液体推动活塞移动到缸体的顶部或底部时，位置传感器会提前向电动换向阀发出换向指令，使电动换向阀开始换向，浮动活塞向相反方向运动，如此往复，原油产出液体经计量缸确定其容积后流出，进入竖管单元进行密度测量。

本实用新型实施例中，采用竖管单元对液体进行温度、压力和密度的检测，进而获得油井原油的产液量；当发生事故时，旁通单元中的安全回流阀自动打开，产出液经气体旁通通道流至原油出口。

Claims (3)

1.一种旋流浮动式油井计量装置，其特征在于，该装置包括旁通单元、分离器、电动换向阀、计量器、竖管单元和漩涡流量计，其中，所述的分离器与原油混合液入口相连接，分离器的上端通过气体管线连接原油出口，气体管线设置有漩涡流量计；分离器的下端通过液体管线连接电动换向阀一侧的输入端，电动换向阀一侧的输出端通过液体管线连接竖管单元的输入端，竖管单元的输出端连接原油出口；电动换向阀另一侧的两端连接计量器的两端；旁通单元一端连接原油混合液入口，另一端通过气体管线连接原油出口；

所述的分离器，包括气体节流装置、旋流螺旋导叶结构、浮子结构、液体节流装置和缸体；其中，

所述的缸体的顶部设置有气体管线，气体管线与缸体之间设置有气体节流装置；缸体的底部设置有液体管线，液体管线与缸体之间设置有液体节流装置；所述的原油混合液入口设置于缸体上部截面圆周切线方向；缸体内部设置有旋流螺旋导叶结构；

所述的浮子结构包括浮子和中间杆，中间杆通过支架固定于缸体内部中央位置，浮子与中间杆固定连接，并通过浮子的上下漂浮带动中间杆的上下运动，中间杆的上端与气体节流装置的出口相配合，中间杆的下端与液体节流装置的出口相配合。

2.根据权利要求1所述的旋流浮动式油井计量装置，其特征在于，所述的计量器，包括缸体、活塞、活塞环和位置传感器，其中，位置传感器设置于缸体的顶部和底部；活塞直径与活塞高度比为：2∶1～2.5∶1；活塞槽径向深度与活塞环径向宽度之间的差大于0.3mm。

3.根据权利要求1所述的旋流浮动式油井计量装置，其特征在于，所述的旋流螺旋导叶结构，其螺旋角度范围为5°～15°。