CN208223595U - 气井三相计量分离控制系统 - Google Patents

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章敬
杜文文
陈仙江
江宏
程豪
刘建新
杨洪
商振新
陈波
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Abstract

本实用新型实施例提供了一种气井三相计量分离控制系统,包括密闭的罐体,所述罐体水平放置,包括:进料口,用于将物料供送到所述罐体内;分离室,位于所述罐体内;油室,位于所述罐体内,并且所述油室与所述分离室的顶部连通,通过第一隔板将所述油室与所述分离室分隔开,所述油室内设有第一液位计,所述油室设有出油口;水室,位于所述罐体内,所述水室与所述分离室的底部连通,所述水室内设有第二液位计,所述水室设有出水口;出气口,设置在所述罐体的顶部;所述出气口与气路切换控制单元连接。本实用新型通过容器内部结构的适当调整,增设了油、水计量室,进行气井的气、油、水的产量的计量。

Description

气井三相计量分离控制系统
技术领域
本实用新型涉及天然气分离加工技术领域,具体的说涉及一种气井三相计量分离控制系统。
背景技术
现有技术针对气井的液位进行测量的各测控方案是针对理想的工况进行设计,当工况发生变化时,测控系统就将难以实现较准确的计量或不能实现计量。
实用新型内容
鉴于以上所述的技术问题,本实用新型实施例提供了一种气井三相计量分离控制系统,解决气井的工况发生变化时,测控系统就将难以实现较准确的计量或不能实现计量的技术问题。
气井三相计量分离控制系统,包括密闭的罐体(10),所述罐体(10)水平放置,包括:
进料口(11),用于将物料供送到所述罐体(10)内;
分离室(12),位于所述罐体(10)内;
油室(13),位于所述罐体内,并且所述油室与所述分离室的顶部连通,通过第一隔板(14)将所述油室与所述分离室分隔开,所述油室内设有第一液位计(131),所述油室设有出油口(132);
水室(15),位于所述罐体内,所述水室与所述分离室的底部连通,所述水室内设有第二液位计(151),所述水室设有出水口(152);
出气口(17),设置在所述罐体的顶部;所述出气口与气路切换控制单元连接;
所述气路切换控制单元,包括
切换三通阀(20),设置在与所述出气口连通的管路上;
第一流量计(21),与所述三通阀的一个支路连通;
第二流量计(22),与所述三通阀的另一个支路连通;
其中,所述第一流量计的量程大于所述第二流量计的量程。
其中第一液位计(131)能够测量获得油室的液位高度,并根据记录的时间获得油室的液位升高的速率,通过体积时间法对油进行计量,根据油室的液位高度和液位升高的速率,对油室的出油口(132)进行控制打开或关闭;
第二液位计(151)能够测量获得水室的液位高度,并根据记录的时间获得水室的液位升高的速率,通过体积时间法对水进行计量,根据水室的液位高度和液位升高的速率,对水室的出水口(152)进行控制打开或关闭。
所述油室和所述水室之间通过第二隔板(16)分隔开,并且所述第二隔板的高度大于所述第一隔板的高度。
所述第二隔板与所述罐体(10)的顶壁之间保留间隙,并且所述第二隔板由上隔板(161)和下隔板(162)对接而成,所述上隔板通过可拆卸的方式与下隔板连接。
所述水室通过一个连通管(153)与所述分离室连通。
所述水室通过第三隔板(18)分隔成第一水室(155)和第二水室(156),其中,所述连通管与所述第一水室连通,所述第二液位计设置在所述第二水室中,所述第一水室位于所述罐体的端部,所述连通管穿过所述第二水室与所述第一水室连通,并且所述第三隔板的高度小于所述第一隔板的高度。
在所述进料口处还设有入口分离装置(19),用于将物料进行气液分离,并且所述进料口位于所述罐体的上部或顶部。
在所述罐体的顶部还设有人孔(191)、放空口(192)、安全阀口(193)。
所述出气口远离所述进料口设置。
油水界面计量方法,包括:
根据第三隔板(水室溢流板)高度(等效水位),第一隔板(油室溢流板) 高度(混合液位),油水密度计算得到油水界面高度;
出气口气路切换控制。
本实用新型实施例提供的一种气井三相计量分离控制系统,通过容器内部结构的适当调整,增设了油、水计量室,并根据罐体内气体压力大小切换不同量程的流量计进行气体计量,用了油/水的密度差及油/水计量室的特定不同高度(溢流入室高度),对卧式分离器内油水界面的高度实行了自然控制,取消了常规的油水界面控制回路,且控制稳定性高;提高了计量范围及计量精度和可信度,计量系统变得简单了,因此可靠,并降低了成本。
附图说明
从下面结合附图对本实用新型的具体实施方式的描述中可以更好地理解本实用新型,其中:
通过阅读以下参照附图对非限制性实施例所作的详细描述,本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显,其中,相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征。
图1是本实用新型一实施例提供的气井三相计量分离控制系统的结构示意图。
图2是本实用新型一实施例提供的气井三相计量分离控制系统的示意图。
具体实施方式
下面将详细描述本实用新型的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中,提出了许多具体细节,以便提供对本实用新型的全面理解。但是,对于本领域技术人员来说很明显的是,本实用新型可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本实用新型的示例来提供对本实用新型的更好的理解。本实用新型决不限于下面所提出的任何具体配置和算法,而是在不脱离本实用新型的精神的前提下覆盖了元素、部件和算法的任何修改、替换和改进。在下面的描述中,没有示出公知的结构和技术,以便避免对本实用新型造成不必要的模糊。
现在将参考地描述示例实施方式,示例实施方式能够以多种形式实施,且不应被理解为限于在此阐述的实施方式;相反,提供这些实施方式使得本实用新型更全面和完整,并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。
此外,所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中,提供许多具体细节从而给出对本实用新型的实施例的充分理解。然而,本领域技术人员将意识到,可以实践本实用新型的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多,或者可以采用其它的方法、组元、材料等。在其它情况下,不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本实用新型的主要技术创意。
如图1-2所示,气井三相计量分离控制系统,包括密闭的罐体10,所述罐体10水平放置,罐体10包括:
进料口11,用于将物料供送到所述罐体10内;
分离室12,位于所述罐体10内,该分离室12余进料口11相通,使进料口 11进入到罐体10内的物料可以进入到分离室12内,以对物料进行油水分离;
油室13,位于所述罐体内,并且所述油室13与所述分离室12的顶部连通,通过第一隔板14将所述油室与所述分离室分隔开,第一隔板14的作用是溢流板的作用,当分离室12内部的油水混合液体的液位高度超过第一隔板14的高度时,上面的油就会通过第一隔板14的顶部流入到油室13中,而所述油室内设有第一液位计131,此时可以通过第一液位计131检测油液位高度;所述油室设有出油口132,该出油口132设置在油室13的下部或者底部,从而确保分离后的油液通过出油口132排出;
水室15,位于所述罐体内,所述水室通过第三隔板18分隔成第一水室155 和第二水室156,其中,所述第一水室与所述分离室12的底部连通,分离室12 的底部为水层,通过连通器的原理可知,分离室12内部的水会进入到第一水室 155,并且第一水室155的液位高度形成的水压与分离室12的油水混合液体的液位高度形成的液压相等,但是由于分离室12是油水混合液体,所以分离室12 的油水混合液体的液位高度与水室15内部的水位高度之间具有一个高度差,从而可以根据两个高度和二者之间的高度差、以及结合油的密度和水的密度等参数计算得到油水分离界面的高度,当第一水室155内部的水的液位高度超过第三隔板18的高度时,水就会通过第三隔板18的顶部流入到第二水室156中,而所述第二水室156设有第二液位计151,此时可以通过第二液位计151检测水液位高度;所述第二水室156设有出水口152,该出水口152设置在第二水室 156的下部或者底部;
出气口17,设置在所述罐体10的顶部,用于将分离后的气体排出。
所述气路切换控制单元,包括
切换三通阀20,设置在与所述出气口连通的管路上;
第一流量计21,与所述三通阀的一个支路连通;
第二流量计22,与所述三通阀的另一个支路连通;
其中,所述第一流量计的量程大于所述第二流量计的量程。
在罐体10上还设置有对应的仪器和仪表,以检测罐体10内部的油水气三种物质的相应参数。
通过切换三通阀20来控制两个支路的通断,从而可以进一步通过不同量程的流量计实现对出气路的控制。
所述油室13和所述水室15之间通过第二隔板16分隔开,并且所述第二隔板的高度大于所述第一隔板的高度;第二隔板16也相当于溢流板的作用,第二隔板16还可以阻挡气体,使得气体中残存的油尽量不进入水室,但是第二隔板16的高度远大于第一隔板的高度,从而避免油室13内的油液越过第二隔板16 进入到水室15内。
所述第二隔板与所述罐体10的顶壁之间保留间隙,并且所述第二隔板由上隔板161和下隔板162对接而成,所述上隔板通过可拆卸的方式与下隔板连接;采用可拆卸的连接方式,可以方便设备的安装和检修,特别是对水室的安装和检修。
所述水室通过一个连通管153与所述分离室连通;连通管153可以是如图1 所示的L形管,也可以是U形管或者其他形状的管,需要保证连通管153的管口与分离室12的底部的水层连通,并且连通管的最大高度一般不高于第一隔板 14的高度,从而确保分离室12内的水层的水可以通过连通管153进入到水室 15中。
所述水室通过第三隔板18分隔成第一水室155和第二水室156,其中,所述连通管与所述第一水室连通,所述第二液位计设置在所述第二水室中,所述第一水室位于所述罐体的端部,所述连通管穿过所述第二水室与所述第一水室连通,并且所述第三隔板的高度小于所述第一隔板的高度。
在所述进料口11处还设有入口分离装置19,用于将物料进行气液分离,并且所述进料口位于所述罐体的上部或顶部。
在所述罐体的顶部还设有人孔191、放空口192、安全阀口193。
所述出气口17远离所述进料口11设置。
本实用新型还公开一种油水界面计量方法,包括:
第三隔板(水室溢流板)18的高度(等效水位)H水’;
第一隔板(油室溢流板)14的高度(混合液位)H;
根据等效水位、混合液位、以及油的密度ρ油和水的密度ρ水计算得到油水界面高度H水。
例如可以根据公式拟合:
ρ水gH水’=ρ油gH油+ρ水gH水;
而油层的高度H油=H-H水;
代入之后求得H水=(ρ水H水’-ρ油gH)/(ρ水-ρ油)。
根据检测罐体内部的气体压力大小,通过切换三通阀的支路,实现匹配合适的流量计计量气体。
本实用新型实施例提供的一种气井三相计量分离控制系统,通过容器内部结构的适当调整,增设了油、水计量室,并根据罐体内气体压力大小切换不同量程的流量计进行气体计量,用了油/水的密度差及油/水计量室的特定不同高度溢流入室高度,对卧式分离器内油水界面的高度实行了自然控制,取消了常规的油水界面控制回路,且控制稳定性高;提高了计量范围及计量精度和可信度,计量系统变得简单了,因此可靠,并降低了成本。
本领域技术人员应能理解,上述实施例均是示例性而非限制性的。在不同实施例中出现的不同技术特征可以进行组合,以取得有益效果。本领域技术人员在研究说明书及权利要求书的基础上,应能理解并实现所揭示的实施例的其他变化的实施例。在权利要求书中,术语“包括”并不排除其他装置或步骤;不定冠词“一个”不排除多个;术语“第一”、“第二”用于标示名称而非用于表示任何特定的顺序。

Claims (8)

1.气井三相计量分离控制系统,其特征在于,包括密闭的罐体(10),所述罐体(10)水平放置,包括:
进料口(11),用于将物料供送到所述罐体(10)内;
分离室(12),位于所述罐体(10)内;
油室(13),位于所述罐体内,并且所述油室与所述分离室的顶部连通,通过第一隔板(14)将所述油室与所述分离室分隔开,所述油室内设有第一液位计(131),所述油室设有出油口(132);
水室(15),位于所述罐体内,所述水室与所述分离室的底部连通,所述水室内设有第二液位计(151),所述水室设有出水口(152);
出气口(17),设置在所述罐体的顶部;所述出气口与气路切换控制单元连接;
所述气路切换控制单元,包括
切换三通阀(20),设置在与所述出气口连通的管路上;
第一流量计(21),与所述三通阀的一个支路连通;
第二流量计(22),与所述三通阀的另一个支路连通;
其中,所述第一流量计的量程大于所述第二流量计的量程。
2.如权利要求1所述的气井三相计量分离控制系统,其特征在于,
所述油室和所述水室之间通过第二隔板(16)分隔开,并且所述第二隔板的高度大于所述第一隔板的高度。
3.如权利要求2所述的气井三相计量分离控制系统,其特征在于,
所述第二隔板与所述罐体(10)的顶壁之间保留间隙,并且所述第二隔板由上隔板(161)和下隔板(162)对接而成,所述上隔板通过可拆卸的方式与下隔板连接。
4.如权利要求1所述的气井三相计量分离控制系统,其特征在于,
所述水室通过一个连通管(153)与所述分离室连通。
5.如权利要求4所述的气井三相计量分离控制系统,其特征在于,
所述水室通过第三隔板(18)分隔成第一水室(155)和第二水室(156),其中,所述连通管与所述第一水室连通,所述第二液位计设置在所述第二水室中,所述第一水室位于所述罐体的端部,所述连通管穿过所述第二水室与所述第一水室连通,并且所述第三隔板的高度小于所述第一隔板的高度。
6.如权利要求1所述的气井三相计量分离控制系统,其特征在于,
在所述进料口处还设有入口分离装置(19),用于将物料进行气液分离,并且所述进料口位于所述罐体的上部或顶部。
7.如权利要求1所述的气井三相计量分离控制系统,其特征在于,
在所述罐体的顶部还设有人孔(191)、放空口(192)、安全阀口(193)。
8.如权利要求1所述的气井三相计量分离控制系统,其特征在于,
所述出气口远离所述进料口设置。
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