CN208203250U - 高精度co2驱高气液比工况下泡沫原油计量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及泡沫原油计量装置，是一种高精度CO₂驱高气液比工况下泡沫原油计量装置，其包括立式计量分离器、气相计量管线、液相计量管线和出油管道，在立式计量分离器的进液口上连通有进液管线，立式计量分离器的出气口与气相计量管线的一端相连通。本实用新型结构合理而紧凑，可以满足初期及后期突破后单井伴生气突增的计量工况，有效避免原油发泡对分离装置内液位的影响，提高了单井计量装置的计量精度和计量效果，连续计量保证高计量精度，而且间歇计量与连续计量的自由转换也使得本实用新型适用面更广，提高油田计量水平，满足生产工艺要求，是一种适应性更强、集成化及自动化程度更高的计量装置。

Description

高精度CO2驱高气液比工况下泡沫原油计量装置

技术领域

本实用新型涉及泡沫原油计量装置，是一种高精度CO₂驱高气液比工况下泡沫原油计量装置。

背景技术

国内油田在对低渗油藏采用CO₂驱开发的相关领域产能建设中，对于单井采出液计量工艺及计量方式的选择，在地面集输处理工艺中具有重要作用，对评价油藏区块CO₂驱开发效果提供重要依据。鉴于CO₂驱单井采出液呈现较为明显的发泡原油的特点，且泡沫细小，泡沫量大，对计量工艺技术要求较高。CO₂驱单井伴生气含量较高，采出液气液比高，对单井计量精度造成一定的影响。目前单井的计量方式主要采用两相流计量仪、立式（卧式）翻斗计量装置等。

两相流计量仪主要原理：计量构件主要由倒U型管、静态混合器、文丘里管和一些阀门组成。作用是测量气液比和总流量，对油井气、液两相进行混合计量。

翻斗计量装置主要原理：油井产出液经进液口进入分离计量器，在流经上部分离计量器时油气分离，液相被下部收集伞集中并流入翻斗。翻斗装置是由对称的两个独立料斗组成，在其中一侧料斗中流体质量达到一定数值时，装置发生翻转，由另一侧料斗继续进料，两个料斗循环工作。倒出的油在分离计量器上部气体的压力下流入出油管线。如产出液中含有伴生气，伴生气由上部出气口进入出油管线汇管。在计量过程中，控制系统对一段时间内的翻斗次数进行统计，从而获得单位时间内的来液重量；对于伴生气的计量采用排液测气流程，分离器量油完毕后关闭分离器的伴生气出口阀门，根据排液时间计算伴生气产量。

两相流计量仪和翻斗计量装置实际应用效果：两相流计量仪在油气比低、工况稳定的稀油井使用中，计量装置性能稳定，在产液量低或产气量大的工况下，计量不准确，误差较大。翻斗计量装置适合于含有少量伴生气的油井在线计量，在单井气液比低、伴生气量稳定的工况下，装置整体性能稳定，计量精度较高、取得很好应用效果。但当单井气量较大，翻斗装置容易被气浪吹翻，同时原油发泡后泡沫较多，原油随泡沫溢出不能翻斗，对单井采出液的计量精度造成影响，而且由于泡沫较轻，在翻斗内造成虚假液位，使计量数据失准，计量精度偏低。

发明内容

本实用新型提供了一种高精度CO₂驱高气液比工况下泡沫原油计量装置，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决目前的CO₂驱泡沫原油计量装置在高气液比工况下存在计量不准确、误差较大、计量精度低的问题。

本实用新型的技术方案是通过以下措施来实现的：一种高精度CO₂驱高气液比工况下泡沫原油计量装置，包括立式计量分离器、气相计量管线、液相计量管线和出油管道，在立式计量分离器的进液口上连通有进液管线，立式计量分离器的出气口与气相计量管线的一端相连通，立式计量分离器的出液口与液相计量管线的一端相连通，气相计量管线的另一端和液相计量管线的另一端分别与出油管道相连通，在气相计量管线上依次串接有气相控制阀和气相流量计，在液相计量管线上依次串接有质量流量计、液相控制阀和管道离心泵，在立式计量分离器的底部设置有称重装置。

下面是对上述实用新型技术方案的进一步优化或/和改进：

上述还包括PLC，气相控制阀为气相电动阀，液相控制阀为液相电动阀，称重装置上设置有称重传感器，称重传感器的信号输出端与PLC的称重传感器信号输入端电连接在一起，气相电动阀的信号输入端与PLC的气相电动阀信号输出端电连接在一起，液相电动阀的信号输入端与PLC的液相电动阀信号输出端电连接在一起，管道离心泵的信号输入端与PLC的管道离心泵信号输出端电连接在一起。

上述在立式计量分离器的顶部连通有放空管线，在放空管线上串接有放空安全阀。

上述液相电动阀之后的液相计量管线和管道离心泵之后的液相计量管线之间连通有旁通管线，在旁通管线上串接有旁通管线止回阀。

上述在气相计量管线上串接有气相止回阀，在液相计量管线上串接有液相止回阀。

上述进液管线和出油管道之间连通有直排油管线，在直排油管线上串接有直排油控制阀，直排油管线与立式计量分离器之间的进液管线上串接有进液控制阀；或/和，立式计量分离器、气相计量管线、液相计量管线、进液管线、气相计量管线、液相计量管线、出油管道和管道离心泵均设置在撬装底座上。

本实用新型结构合理而紧凑，使用方便，本实用新型能够很好的解决CO₂驱井口采出液高气油比造成的泡沫原油的计量问题，可以满足初期及后期突破后单井伴生气突增的计量工况，有效避免原油发泡对分离装置内液位的影响，消除了泡沫原油堆积造成的虚假液位，使计量数据失准的问题，同时解决目前翻斗称重计量装置对高含伴生气原油随泡沫溢出造成的计量失效问题，提高了单井计量装置的计量精度和计量效果，满足油田CO₂驱地面集输系统的生产要求。并且本实用新型能够实现连续计量工艺，可以在单井产液量大的工况下，保证高计量精度，不会因计量容器容积过小而无法计量，而且间歇计量与连续计量的自由转换也使得本实用新型适用面更广，可广泛应用于稀油领域单井计量部分，提高油田计量水平，满足生产工艺要求，对开发后期CO₂突破后伴生气量增加时同样适合，是一种适应性更强、集成化及自动化程度更高的计量装置。

附图说明

附图1为本实用新型最佳实施例的工艺结构示意图。

附图中的编码分别为：1为立式计量分离器，2为气相计量管线，3为液相计量管线，4为出油管道，5为进液管线，6为气相控制阀，7为气相流量计，8为质量流量计，9为液相控制阀，10为管道离心泵，11为放空管线，12为放空安全阀，13为旁通管线，14为旁通管线止回阀，15为气相止回阀，16为液相止回阀，17为直排油管线，18为直排油控制阀，19为进液控制阀。

具体实施方式

本实用新型不受下述实施例的限制，可根据本实用新型的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

在本实用新型中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图的布图方向来确定的。

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步描述：

如附图1所示，该高精度CO₂驱高气液比工况下泡沫原油计量装置包括立式计量分离器1、气相计量管线2、液相计量管线3和出油管道4，在立式计量分离器1的进液口上连通有进液管线5，立式计量分离器1的出气口与气相计量管线2的一端相连通，立式计量分离器1的出液口与液相计量管线3的一端相连通，气相计量管线2的另一端和液相计量管线3的另一端分别与出油管道4相连通，在气相计量管线2上依次串接有气相控制阀6和气相流量计7，在液相计量管线3上依次串接有质量流量计8、液相控制阀9和管道离心泵10，在立式计量分离器1的底部设置有称重装置。

由于立式计量分离器1的横截面积已知，通过称重装置可以获知立式计量分离器1内部液体的重量，进入立式计量分离器1内部液体的密度已知，进而能够计算出立式计量分离器1内部液体的高度。称重装置可以为现有公知技术中能称得立式计量分离器内液体重量的称重装置。

两种不同工况下的计量方式：

1、当产液量大足够连续集输时：单井来气液首先进入立式计量分离器1，分离出的气相通过气相流量计7计量后，进入出油管道4；分离出的液相经质量流量计8连续计量后进入出油管道4外输，完成整个计量流程。

、如果单井来液量过小时，本实用新型首先进行预计量，至液位到达正常工作液位时，管道离心泵10启泵，进行排液，至重量至下限（最低液位）时，管道离心泵10关闭，同时开始采用立式计量分离器1进行容积式计量。

本实用新型可以对CO₂驱单井采出气液进行间歇计量和连续计量，连续计量的最佳实施方式是对单井产液量大且较为稳定的工况下进行计量，同时对高气液比的单井计量适应性更高，计量更准确。连续计量精度更高，更有利于对开发效果的评价，对油井产量监测更有利。容积式间歇计量工艺最佳实施方式是对单井产液量很小的工况下进行计量，是对采出液的计量范围的有效补充。

本实用新型适用于稀油低渗油藏CO₂驱单井泡沫原油的计量，特别是油田单井高气液比工况下的计量。采用本实用新型进行计量相比恶劣工况下一般计量装置不能满足计量要求的情况更具备显著的优势，可在不同气液比、段塞流、产液量波动大、泡沫原油等多种复杂工况下的单井计量过程中实施。且计量精度更高、性能更稳定，应用于油田相关领域产能建设中，能进一步提高油田公司计量装置复杂工况下的实际应用效果，为油田生产提供相对准确的计量参数，为油田生产及发展提供依据。

可根据实际需要，对上述高精度CO₂驱高气液比工况下泡沫原油计量装置作进一步优化或/和改进：

根据实际需要，高精度CO₂驱高气液比工况下泡沫原油计量装置还包括PLC，气相控制阀6为气相电动阀，液相控制阀9为液相电动阀，称重装置上设置有称重传感器，称重传感器的信号输出端与PLC的称重传感器信号输入端电连接在一起，气相电动阀的信号输入端与PLC的气相电动阀信号输出端电连接在一起，液相电动阀的信号输入端与PLC的液相电动阀信号输出端电连接在一起，管道离心泵10的信号输入端与PLC的管道离心泵10信号输出端电连接在一起。

计量时由称重传感器（对应高低液位）的重量信号对液相电动阀及气相电动阀进行联锁控制，提前在PLC中设置重量上限值M上和重量下限值M下，重量上限值M上和重量下限值M下的设置依据：提前根据立式计量分离器1中液位上限所对应的重量上限值，和立式计量分离器1中液位上限所对应的重量下限值，来确定PLC中重量上限值M上和重量下限值M下的设置值M上和M下；

两种不同工况下的计量方式：

1、当产液量大足够连续集输时：单井来气液首先进入立式计量分离器1，分离出的气相通过气相流量计7计量后，进入出油管道4；分离出的液相经质量流量计8连续计量后进入出油管道4外输，当M实≥M上时，液位至重量上限，PLC向液相电动阀发出开大阀门的信号，液相电动阀开度变大，并同时由PLC向气相电动阀发出关闭阀门的信号、向管道离心泵10发出启动的信号，气相电动阀关闭，启动管道离心泵10进行排液，直至M下≤M实≤M上时，液位到达正常工作液位，由PLC向管道离心泵10发出停止的信号、向液相电动阀发出关小阀门的信号、向气相电动阀发出打开阀门的信号，管道离心泵10停止运行，液相电动阀恢复正常开度，气相电动阀打开，同时开始采用气相流量计7和质量流量计8连续计量；

2、当单井来液量过小时，首先采用立式计量分离器1进行容积式预计量，直至M下≤M实≤M上时，液位到达正常工作液位，PLC向管道离心泵10发出启动的信号、向气相电动阀发出开小阀门的信号，气相电动阀恢复正常开度，管道离心泵10启泵，进行排液，直至M实≤M下时，液位到达重量下限，PLC向液相电动阀发出关闭阀门的信号、向气相电动阀发出开大阀门的信号、向管道离心泵10发出停止的信号，液相电动阀关闭、气相电动阀阀门开度变大、管道离心泵10关闭，同时开始采用立式计量分离器1进行容积式计量。

本实用新型可以对CO2驱单井采出气液进行间歇计量和连续计量，连续计量的实施方式是对单井产液量大且较为稳定的工况下进行计量，同时对高气液比的单井计量适应性更高，计量更准确。连续计量精度更高，更有利于对开发效果的评价，对油井产量监测更有利。容积式间歇计量工艺最佳实施方式是对单井产液量很小的工况下进行计量，是对采出液的计量范围的有效补充。

本实用新型适用于稀油低渗油藏CO2驱单井泡沫原油的计量，特别是油田单井高气液比工况下的计量。采用本实用新型进行计量相比恶劣工况下一般计量装置不能满足计量要求的情况更具备显著的优势，可在不同气液比、段塞流、产液量波动大、泡沫原油等多种复杂工况下的单井计量过程中实施。且计量精度更高、性能更稳定，应用于油田相关领域产能建设中，能进一步提高油田公司计量装置复杂工况下的实际应用效果，为油田生产提供相对准确的计量参数，为油田生产及发展提供依据。

计量时由称重传感器（对应高低液位）的重量信号对液相电动阀及气相电动阀进行联锁控制，当计量装置达到重量上限值（高液位）时液相电动阀开度变大，气相电动阀关闭，管道离心泵10与重量信号联锁启泵进行排液，到正常工作液位后停泵，液相电动阀恢复正常开度，气相电动阀打开；当计量装置达到重量下限值（低液位）时液相电动阀关闭，气相电动阀开度变大，到正常工作液位后，液相电动阀打开，气相电动阀恢复正常开度。由此对计量分离装置实现液位控制，同时保证质量流量计8及旋进漩涡流量计的稳定工况，达到较高的计量精度，同时有效的避免泡沫原油造成的虚假液位对计量数据的影响。

油井来气液先进入计量分离器进行气液分离，通过称重传感器的重量值域信号与气液管路电动阀进行联锁，从而维持分离器内的液位稳定，利用气、液管路流量计完成计量，分离出的伴生气通过流量计计量后进入装置出油管道4，分离出的液体通过液相流量计计量后经出油管道4集输。通过电动阀联锁控制，可实现气液分线计量。当来液稳定，液量满足集输要求可选用连续计量工艺，质量流量计8可测量液体混合密度，通过计算获得原油的含水率，并上传至PLC系统进行数据显示，该工艺大大增加了伴生气的计量范围，同时避免伴生气量过大及发泡原油对翻斗装置的影响。

采用该技术方案，对单井伴生气的计量精度更高，实现自动化数据收集，减少人工操作，可实现无人值守。

如附图1所示，在立式计量分离器1的顶部连通有放空管线11，在放空管线11上串接有放空安全阀12。设置放空管线和放空安全阀能够防止立式计量分离器1内压力过高引发爆罐等安全事故，当立式计量分离器1内压力过高时，放空安全阀启跳，排出罐内多余气体，降低罐内压力，保证生产的安全运行。

如附图1所示，液相电动阀之后的液相计量管线3和管道离心泵10之后的液相计量管线3之间连通有旁通管线13，在旁通管线上串接有旁通管线止回阀14。当管道离心泵10出现故障时，立式计量分离器1内的液体可以直接由旁通管线13排出，保证生产的安全运行；旁通管线止回阀14能够保证防止液体反流，保证计量的精准性。

如附图1所示，在气相计量管线2上串接有气相止回阀15，在液相计量管线3上串接有液相止回阀16。气相止回阀15和液相止回阀16能够保证防止管线内流体的反流，保证计量的精准性。

如附图1所示，进液管线5和出油管道4之间连通有直排油管线17，在直排油管线17上串接有直排油控制阀18，直排油管线17与立式计量分离器1之间的进液管线5上串接有进液控制阀19；或/和，立式计量分离器1、气相计量管线2、液相计量管线3、进液管线5、气相计量管线2、液相计量管线3、出油管道4和管道离心泵10均设置在撬装底座上。当CO2驱单井采出气液不需要进行计量时，关闭进液控制阀19，打开直排油控制阀18，CO2驱单井采出气液直接经直排油管线17通过出油管道4排出；做成橇装计量装置，使设计维护更简单、占地面积更小、计量精度更高、安全性能更好，橇装化后可用于单座井场内的单井计量，也可与计量站内的多通阀装置结合。

本实用新型能够很好的解决CO₂驱井口采出液高气油比造成的泡沫原油的计量问题，可以满足初期及后期突破后单井伴生气突增的计量工况，有效避免原油发泡对分离装置内液位的影响，消除了泡沫原油堆积造成的虚假液位，使计量数据失准的问题，同时解决目前翻斗称重计量装置对高含伴生气原油随泡沫溢出造成的计量失效问题，解决了翻斗计量提高了单井计量装置的计量精度和计量效果，满足油田CO₂驱地面集输系统的生产要求。并且本实用新型能够实现连续计量工艺，可以在单井产液量大的工况下，保证高计量精度，不会因计量容器容积过小而无法计量，而且间歇计量与连续计量的自由转换也使得本实用新型适用面更广，可广泛应用于稀油领域单井计量部分，提高油田计量水平，满足生产工艺要求，对开发后期CO₂突破后伴生气量增加时同样适合，是一种适应性更强、集成化及自动化程度更高的计量装置。

以上技术特征构成了本实用新型的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

Claims (10)

1.一种高精度CO₂驱高气液比工况下泡沫原油计量装置，包括立式计量分离器、气相计量管线、液相计量管线和出油管道，在立式计量分离器的进液口上连通有进液管线，立式计量分离器的出气口与气相计量管线的一端相连通，立式计量分离器的出液口与液相计量管线的一端相连通，气相计量管线的另一端和液相计量管线的另一端分别与出油管道相连通，在气相计量管线上依次串接有气相控制阀和气相流量计，在液相计量管线上依次串接有质量流量计、液相控制阀和管道离心泵，在立式计量分离器的底部设置有称重装置。

2.根据权利要求1所述的高精度CO₂驱高气液比工况下泡沫原油计量装置，其特征在于还包括PLC，气相控制阀为气相电动阀，液相控制阀为液相电动阀，称重装置上设置有称重传感器，称重传感器的信号输出端与PLC的称重传感器信号输入端电连接在一起，气相电动阀的信号输入端与PLC的气相电动阀信号输出端电连接在一起，液相电动阀的信号输入端与PLC的液相电动阀信号输出端电连接在一起，管道离心泵的信号输入端与PLC的管道离心泵信号输出端电连接在一起。

3.根据权利要求1或2所述的高精度CO₂驱高气液比工况下泡沫原油计量装置，其特征在于在立式计量分离器的顶部连通有放空管线，在放空管线上串接有放空安全阀。

4.根据权利要求1或2所述的高精度CO₂驱高气液比工况下泡沫原油计量装置，其特征在于液相电动阀之后的液相计量管线和管道离心泵之后的液相计量管线之间连通有旁通管线，在旁通管线上串接有旁通管线止回阀。

5.根据权利要求3所述的高精度CO₂驱高气液比工况下泡沫原油计量装置，其特征在于液相电动阀之后的液相计量管线和管道离心泵之后的液相计量管线之间连通有旁通管线，在旁通管线上串接有旁通管线止回阀。

6.根据权利要求1或2或5所述的高精度CO₂驱高气液比工况下泡沫原油计量装置，其特征在于在气相计量管线上串接有气相止回阀，在液相计量管线上串接有液相止回阀。

7.根据权利要求3所述的高精度CO₂驱高气液比工况下泡沫原油计量装置，其特征在于在气相计量管线上串接有气相止回阀，在液相计量管线上串接有液相止回阀。

8.根据权利要求4所述的高精度CO₂驱高气液比工况下泡沫原油计量装置，其特征在于在气相计量管线上串接有气相止回阀，在液相计量管线上串接有液相止回阀。

9.根据权利要求1或2或5或7或8所述的高精度CO2驱高气液比工况下泡沫原油计量装置，其特征在于进液管线和出油管道之间连通有直排油管线，在直排油管线上串接有直排油控制阀，直排油管线与立式计量分离器之间的进液管线上串接有进液控制阀；或/和，立式计量分离器、气相计量管线、液相计量管线、进液管线、出油管道和管道离心泵均设置在撬装底座上。

10.根据权利要求6所述高精度CO₂驱高气液比工况下泡沫原油计量装置，其特征在于进液管线和出油管道之间连通有直排油管线，在直排油管线上串接有直排油控制阀，直排油管线与立式计量分离器之间的进液管线上串接有进液控制阀；或/和，立式计量分离器、气相计量管线、液相计量管线、进液管线、出油管道和管道离心泵均设置在撬装底座上。