CN2079283U

CN2079283U - 油田单井日产油量连续计量装置

Info

Publication number: CN2079283U
Application number: CN 90224432
Authority: CN
Inventors: 许鸿志; 李继辉; 史杰; 刘风
Original assignee: No5 Petroleum Exploitation Factory North-China Petroleum Administration
Current assignee: No5 Petroleum Exploitation Factory North-China Petroleum Administration
Priority date: 1990-12-03
Filing date: 1990-12-03
Publication date: 1991-06-19

Abstract

油田单井日产油量连续计量装置是一种采油计量设备。

油井采油量连续计量装置一般由油气分离器、水位和液位高度计和微机组成，本实用新型的特征在于：它是一种体积一质量异步测定式计量装置，其水位和液位高度计都是由一对附壁电容式液位电极组成，其输出通过各自的阻容振荡器、计数器与一个具有定时中断功能的微机相连。它具有电极不受混合液中的油所污染、水位和液位分别计量的特点，因而可靠性和准确度都好。

Description

油田单井日产油量连续计量装置属于油井采油计量设备。

目前普遍采用密度法来测定油井油水混合物的纯油含量。它是以混合液的体积和密度这二个量为基础，再通过计算机来实现自动连续计量的。其体积是用电阻式液位计间接测定的，密度是用密度计测定的，当被测混合液的温度高于80℃时还要换用高温型密度计。在测量时，密度计要求被测液体流量均匀，但油水混合液是一种油、气和水的混合物，因而准确度无法保证，而且为保持测量的精确性，需经常维修，另外价格也贵，每台要八千元。为此，《油田地面工程》杂志VOL.7，NO.1、P.48上登载的“油井油气水计量方法的研究”一文公开了一种油田单井日产油量的体积一质量测定法及相应的自动连续计量装置，请见图1的原理示意图。其中，1是分离器的计量室，2是纯水包，3是油气混合液入口管，4是电磁阀，5是气平衡管线，6是集油支干线，7是混合液出口管线，F₁、F₂是电阻式液位计的二个针状电极，H是极间距离，F₃是浮子式电极。当混合液进入分离器的计量室后，气液开始分离。气体向上，液体向下，此刻电磁阀4处于开启状态，使分离器压力与支干线的压力平衡。随着液位的上升，水位从电极F₁处也开始上升，F₁同时控制微机开始计时。当水位上升到电极F₂时，F₂控制微机开始记忆由F₁上升至F₂的重量计量时间t₁。当混合液由于比重轻而领先于水位先期到达F₃时，F₃就控制微机记忆从F₁升至F₃的体积计量时间t₂。同时，F₃通过微机控制电磁阀换向，使其处于关闭状态。此时，分离器计量室内的气体压力大于支干线压力，使混合液从出口管流入支干线。液位相应地从F₃开始下降，当到达F₁时，F₁就控制微机记下从F₃降到F₁的测气（或称排液）时间。与此同时，F₁通过微机再次控制电磁阀换向，使之再度处于开启状态，从而完成了一个计量周期，自动进入下一个周期。这个方案由于存在以下三个问题而无法实用化。首先，它未达到设计的同步计时要求。在设计时，它的本意是想使电极F₁同时起到水位和液位下电极的作用，以便使重量计时和体积计时同步进行，以便最大限度地减少由于非同步计时而引起的误差。但在实际上无法实现这个目的，这是因为：每次计量后剩余混合液的液面高度是变化的，水位高度也会由于使用过程中的消耗而在下降，因而二者根本无法处在同一水平面上都从F₁的位置开始去计时。因而在生产中未采用这一套技术思想和装置，而是每次都必须用超声波或r射线重新确定混合液下液位的位置以便以此去控制其计时起点，从而就使设备投资也大为增加。第二，由于是用浮子式液位计去判断混合液液面是否已到达上液位的，因而一旦浮子被液中的原油所玷污，便会使体积计量的准确性受到影响。第三，在该方案中，水位液位计的下部未没入水中，一旦水平面下降，混合液就会进入水位计中玷污针状电极，引起水的密度改变，它也会影响重量计时的准确性。因而，与传统装置相比，该装置虽有诸多优点，但由于无法保证体积和重量计时的可靠与准确性，至今未付诸实用。

本实用新型的目的就是要解决这种连续计量装置目前存在着的这种可靠和准确计量的问题。

本实用新型是一种油田单井日产油量的连续计量装置。它由油气分离器、水位和液位高度测量装置和微机共三个部份构成，油水混合液从分离器上部的入口管注入，气平衡管从分离器顶部接出，它通过电磁阀等阀门开关和由分离器下部引出的出油管相连。它的特征在于：这是一种体积一质量异步测定式的连续计量装置，其水位和液位高度测量装置都是一种由一根水管（或混合液管）与一对从外部套接于它的附壁电容式液位电极组成，其输出通过各自的阻容振荡器、计数器和一个带有定时中断功能的微机相连。这种装置的液面和水面从下位上升到上位所需要的时间是独立测定的，换而言之，即各自从下位上升时其计时时标是不同的，即异步计量的因为它们分别配备了一套高度测量计。制作时，先由油水混合液和纯水包的重量平衡原理分别定出水、液分别处在其各自的上、下位时的位置，并以此来作为安放其各自上、下二个电极的位置，再根据分别测定的、从下位到达上位的时间即可求出单位时间内油水混合物的质量和体积，从而就可根据上述的程序来求出混合液中的纯油含量。另外，在本实用新型中，水管的下端已深入纯水包中，从而防止了一旦水面下降而产生的混合液倒灌现象。

实验结果表明：本实用新型已达到了实用化的要求，可对混合液中的纯油含量进行可靠而准确的测量，其测量精度也高于传统的密度法。相应地，设备得到简化，投资也相应地减少了。

为了在下面结合实施例对本发明进行详细叙述，现把本申请文件所使用的附图名称及其编号简述如下：

图1：已公开的油气水三相计量分离器示意图；

图2：体积一质量异步测定式计量分离器示意图；

图3：附壁电容式液位电极俯视图；

图4：附壁电容式液位电极侧视图；

图5：附壁电容式液位电极组与外电路联接图。

实施例：

请见图2。油气混合液由入口管8注入分离器9，气液开始分离，气体向上，液体向下，电磁阀处于开启状态。水（柱）管10中与纯水包11的水相通的水面开始从a处上升，到达附壁电容式水位下电极12时12就控制微机开始记忆由12上升到上电极13所需的重量计量时间。由于混合液比水轻，液面巳先于水面上升。当它到达附壁电容式液位下电极14时，14就控制微机记忆由14到达液位上电极15所需的体积计量时间。当液面先期到达其上电极15而水面后续到达其上电极13时，计算机即求分别求出体积和重量计量时间。同时水位上电极13通过微机使电磁阀换向，使其处于关闭状态，气体平衡管17内的气体上升受阻，使分离器内的气体压力大于集油支干线18内的压力。于是，液便从分离器出口管19通过打开的阀门20进入集油支干线。此时，液面开始下降，降到15时，它控制微机记忆从15下降到14的测气（也称排液）时间。当液面到达14时，它就通过微机控制电磁阀16换向，使之再次开启，自动进入下一个计量周期。

关于附壁电容式液位电极组请见图3～5。它由一根条形支架21和位于其二端的液位上电极13和下电极12组成，每个电极包含二块极板，每块极板由二块互相对称的有机玻璃衬底22、23和用热压方法附着在衬底上的铜片24、25构成，铜片也可用由电镀成的铜膜代替。图4中的26、27各是上、下电极中的一个铜片。二块衬底一端用胶粘接，另一端形成一个开口套在水（柱）管10的管壁外，衬底与支架用胶粘接。28、29是二个引出电极引线的小孔，引线穿过小孔后与粘在支架21上且由芯片LM556构成的阻容振荡器30的输入端相连，31是CTC计数器，它与30的输出端相接。二块极板就构成一个板式电容器。它的电容量与极板间介质的介电系数成正比。当液面未到达电极位置时，介质为空气或天然气，介电系数为1～1.2。当到达时，介质为水或混合液，前者的介电系数为81，后者为2～80，随含水量而有所不同。如果把这一组电极电容分别接在二个阻容振荡器的振荡回路内，由于振荡脉冲频率与电容量成反比，由此即可根据振荡频率是否已下降到了所规定的阀值来判断水（或液）面是否已经到达上、下电极的位置。它与电阻式液位计相比，是一种非接触式测量元件，因而不存在电极被油玷污的问题，与浮子式液位计相比，其检测元件与被测对象也不接触，故也不存在上述问题，因而其测量结果可靠而且准确。实验结果，对于水柱而言，水位到达电极位置时，其振荡频率降低20％。对于液柱而言则降低5％，对于计算机而言是足够判断的了。

实验结果表明：用本实用新型提出的体积一质量异步测定式连续计量装置测定时，混合液液量的误差小于±1％，产水量的误差也小于±1％，纯油量计量误差小于1～5％，要视含水量不同而有所差异。对于本实用新型所测量的1^＃混合液而言，混合液液面误差为1.0％，产水量误差为1.0％，纯油量计量误差为2.0％，它解决了油田单井日产油量体积一重量测定法在实用化过程中产生的重大技术关键问题，满足了生产的急需。

Claims

1、油田单井日产油量连续计量装置，它由油气分离器、水位和液位高度测量装置和微机共三个部份构成，油水混合液从分离器上部的入口管注入，气平衡管从分离器顶部接出并通过电磁阀等阀门开关和自分离器下部引出的出油管相连，本实用新型的特征是，它是一种体积-质量异步测定式的装置，其水位和液位高度测量装置都是一种由一根水管(或混合液管)和一对从外部套接于它的附壁电容式液位电极组成，其输出通过各自的阻容振荡器、计数器和带有定时中断功能的一个微机相连。