CN210738546U - 一种井口计量装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种井口计量装置，包括前置过滤器、旋流分离器和分离缓冲罐，所述前置过滤器的输入端通过管道与天然气井口相连接，所述前置过滤器的输出端通过管道与所述旋流分离器的输入端相连接，所述旋流分离器的输出端通过管道与所述分离缓冲罐的输入端相连接，所述分离缓冲罐的液相输出端通过管道与质量流量计的输入端相连接，所述分离缓冲罐的气相输出端通过管道与旋进旋涡流量计的输入端相连接，所述质量流量计的输出端通过管道与含水分析仪的输入端相连接，所述含水分析仪的输出端和所述旋进旋涡流量计的输出端通过管道相互汇合后与下游管线相连接。

Description

一种井口计量装置

技术领域

本申请涉及油气集输技术领域，特别涉及一种井口计量装置。

背景技术

现有的井口多相计量工艺根据测量原理不同可分为油气完全分离分相计量、油气简易分离分相计量、油气不分离计量等三大类，其中油气分离分相计量是井口多相流量计技术发展的趋势，其特点是使流态复杂多变的油井测量简化为油、气、水的分相计量，避免了间歇来液引起的计量误差。因此，国内大多数多相流量计均采用了油气分离分相计量技术，根据油气的分离程度分为油气完全分离分相计量和简易分离分相计量。根据《油田油气集输设计规范》，油井产量计量应满足生产动态分析要求，油、气、水计量准确度的最大允许误差应在±10％以内；油田内部含水原油的生产输量计量属于三级计量，三级计量系统的最大允许误差应为±5％以内，采用流量计精度等级应为1。

然而，在注水驱油或注气驱油后，井口采出的流体气体含量增多使得原油含气量大幅上升，流体气体伴随着原油一起抽出井口使得在原油处理和集输过程中存在有间歇来液和大量的段塞流，现有的井口计量装置多为简易分离计量，不能有效处理大量段塞流情况，对后续的稳定流体有一定的影响，导致达不到井场计量精度要求。

此外，现有的井口计量装置还存在以下问题：自动排液采用电动排液阀门，导致成本较高；智能化程度较低，不便于现场生产管理；大多为固定装置，可移动性差，可重复使用率较低；仅可使用与不含酸介质，适用性较窄；使用后置过滤器，混合介质中的杂质对分离器和阀门管线的磨损加重，造成使用寿命下降。

实用新型内容

本申请的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种井口计量装置。

为实现上述目的，本申请采用了如下技术方案：

一种井口计量装置，包括前置过滤器、旋流分离器和分离缓冲罐，所述前置过滤器的输入端通过管道与天然气井口相连接，所述前置过滤器的输出端通过管道与所述旋流分离器的输入端相连接，所述旋流分离器的输出端通过管道与所述分离缓冲罐的输入端相连接，所述分离缓冲罐的液相输出端通过管道与质量流量计的输入端相连接，所述分离缓冲罐的气相输出端通过管道与旋进旋涡流量计的输入端相连接，所述质量流量计的输出端通过管道与含水分析仪的输入端相连接，所述含水分析仪的输出端和所述旋进旋涡流量计的输出端通过管道相互汇合后与下游管线相连接。

可选的，所述装置还包括仪表控制组件、智能控制系统和橇座，所述前置过滤器、旋流分离器和分离缓冲罐安装在所述橇座上，所述智能控制系统与安装在所述井口计量装置的管线上的所述仪表控制组件通信连接。

可选的，所述旋流分离器包括切向进口、第一气相出口和第一液相出口，所述切向进口设置在所述旋流分离器的侧壁上并通过管道与所述前置过滤器相连接，所述第一气相出口设置在所述旋流分离器的顶部并通过管道与所述分离缓冲罐相连接，所述第一液相出口设置在所述旋流分离器的底部并通过管道与所述分离缓冲罐相连接。

可选的，在所述旋流分离器的内部设置有丝网、旋流分离内件和波纹板，所述旋流分离内件与所述切向进口相对设置，所述丝网设置在所述第一气相出口的下方，所述波纹板设置在所述第一液相出口的上方。

可选的，所述分离缓冲罐包括第一气相入口、第二气相出口、第一液相入口和第二液相出口，所述第一气相入口设置在所述分离缓冲罐顶部的侧壁上并通过管道与所述第一气相出口相连接，所述第一液相入口设置在所述分离缓冲罐底部的侧壁上并通过管道与所述第一液相出口相连接，所述第二气相出口设置在所述分离缓冲罐的顶部并通过管道与所述旋进旋涡流量计相连接，所述第二液相出口设置在所述分离缓冲罐底部的侧壁上并通过管道与所述质量流量计相连接。

可选的，还包括第一球阀、第二球阀、第三球阀、第四球阀、第五球阀和第六球阀，所述第一球阀设置在由所述前置过滤器至所述切向进口的管道上，所述第二球阀设置在由所述第一气相出口至所述第一气相入口的管道上，所述第三球阀设置在由所述第一液相出口至所述第一液相入口的管道上，所述第四球阀设置在由所述第二液相出口至所述质量流量计的管道上，所述第五球阀设置在由所述第二气相出口至所述旋进旋涡流量计的管道上，所述第六球阀设置在由所述含水分析仪至所述下游管线的管道上，并且在所述前置过滤器的输入端处设置有紧急切断阀门。

可选的，所述仪表控制组件还包括压力变送器，压力变送器设置在由所述分离缓冲罐至所述旋进旋涡流量计的管道上，并与设置在所述前置过滤器的输入端处的紧急切断阀门之间形成联锁。

可选的，所述仪表控制组件包括第一就地压力表、第二就地压力表和第三就地压力表，所述第一就地压力表设置在由所述天然气井口至所述前置过滤器的管道上，所述第二就地压力表设置在由所述含水分析仪至所述下游管线的管道上，所述第三就地压力表设置在由所述分离缓冲罐至所述旋进旋涡流量计的管道上。

可选的，所述仪表控制组件还包括差压变送器和液位计，所述差压变送器的两端分别与所述前置过滤器的输入端和输出端相连接，所述液位计设置在所述分离缓冲罐的侧壁上，并且所述液位计与所述分离缓冲罐内部的浮球之间形成联锁。

可选的，所述井口计量装置还包括安全阀组件，所述安全阀组件的一端通过管道与所述分离缓冲罐的顶部相连接，所述安全阀组件的另一端通过管道与放空管线相连接。

本申请的井口计量装置通过前置过滤器、旋流分离器和分离缓冲罐对来自于所述天然气井口的含水含气的原油混合介质进行过滤、气液分离和缓冲，实现了油气完全分离和缓冲功能，之后通过质量流量计和旋进旋涡流量计对分离后的原油混合液和采出气体进行单独计量，使得计量过程不受压力、流态和温度的影响，提高了多相计量的准确度和可靠性，同时，通过在整个装置的入口处设置前置过滤器，可以有效除去原油混合介质中携带的泥砂，实现防砂和防堵，从而有效的保护后续的设备和管线，延长了本申请的井口计量装置的使用寿命，通过设置含水分析仪可以实现本申请的井口计量装置对原油混合液中的含水率的在线监测。

附图说明

图1是本申请实施例的井口计量装置的整体结构示意图；

图2是本申请实施例的井口计量装置的管路和仪表流程图；

图3是本申请实施例的旋流分离器的结构示意图。

附图标记

1-天然气井口，2-前置过滤器，31-第一球阀，32-第二球阀，33-第三球阀，34-第四球阀，35-第五球阀，36-第六球阀，4-旋流分离器，41-切向进口，42- 第一气相出口，43-第一液相出口，44-丝网，45-旋流分离内件，46-波纹板，5- 分离缓冲罐，51-第一气相入口，52-第二气相出口，53-第一液相入口，54-第二液相出口，6-质量流量计，7-旋进旋涡流量计，8-含水分析仪，9-下游管线，1 0-紧急切断阀门，111-第一就地压力表，112-第二就地压力表，113-第三就地压力表，13-差压变送器，14-就地温度表，151-第一排污阀，152-第二排污阀，16 -排污口，17-液位计，18-压力变送器，19-安全阀组件，20-放空管线，21-智能控制系统，211-控制柜组件，212-配电柜组件，22-橇座。

具体实施方式

下面结合附图对本申请的具体实施方式进行描述。

在本文中，“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等仅用于表示相关部分之间的相对位置关系，而非限定这些相关部分的绝对位置。

在本文中，“第一”、“第二”等仅用于彼此的区分，而非表示重要程度及顺序、以及互为存在的前提等。

在本文中，“相等”、“相同”等并非严格的数学和/或几何学意义上的限制，还包含本领域技术人员可以理解的且制造或使用等允许的误差。

除非另有说明，本文中的数值范围不仅包括其两个端点内的整个范围，也包括含于其中的若干子范围。

本申请提供一种井口计量装置，如图1和图2所示，包括前置过滤器2、旋流分离器4和分离缓冲罐5，所述前置过滤器2的输入端通过管道与天然气井口1相连接，来自于所述天然气井口1的含水含气的原油混合介质通过所述前置过滤器2过滤掉杂质，所述前置过滤器2的输出端通过管道与所述旋流分离器4的输入端相连接，所述旋流分离器4用于对所述含水含气的原油混合介质进行气液分离，所述旋流分离器4的输出端通过管道与所述分离缓冲罐5的输入端相连接，所述分离缓冲罐5用于对所述原油混合介质进行缓冲和再次气液分离，形成流体气体和原油混合液，所述分离缓冲罐5的液相输出端通过管道与质量流量计6的输入端相连接，所述分离缓冲罐5的气相输出端通过管道与旋进旋涡流量计7的输入端相连接，所述质量流量计6和旋进旋涡流量计7 分别用于对所述原油混合液和采出气体进行单独计量，所述质量流量计6的输出端通过管道与含水分析仪8的输入端相连接，所述含水分析仪8用于监测所述原油混合液中的含水率，所述含水分析仪8的输出端和所述旋进旋涡流量计 7的输出端通过管道相互汇合后与下游管线9相连接用于后续外部输出。

本申请通过前置过滤器2、旋流分离器4和分离缓冲罐5对来自于所述天然气井口1的含水含气的原油混合介质进行过滤、气液分离和缓冲，实现了油气完全分离和缓冲功能，之后通过质量流量计6和旋进旋涡流量计7对分离后的原油混合液和采出气体进行单独计量，使得计量过程不受压力、流态和温度的影响，提高了多相计量的准确度和可靠性，同时，通过在整个装置的入口处设置前置过滤器2，可以有效除去原油混合介质中携带的泥砂，实现防砂和防堵，从而有效的保护后续的设备和管线，延长了本申请的井口计量装置的使用寿命，通过设置含水分析仪8可以实现本申请的井口计量装置对原油混合液中的含水率的在线监测。

在本申请的一个实施例中，如图1所示，所述井口计量装置还包括仪表控制组件、智能控制系统21和橇座22，所述前置过滤器2、旋流分离器4和分离缓冲罐5安装在所述橇座22上实现所述井口计量装置的橇装，所述智能控制系统21包括用于控制各类仪表或阀门的控制柜组件211和用于给电伴热和电动执行器等各类设备供电源的配电柜组件212，所述智能控制系统21与安装在所述井口计量装置的管线上的所述仪表控制组件通信连接，实现了整个装置的独立控制，并能够将信号转换为Modbus串行通信协议上传至仪表控制室。本申请通过一体化成橇设计，具有集成度高，安装使用方便、安装成本低以及建设周期短等优点。

在本申请的一个实施例中，图2和图3所示，所述旋流分离器4包括切向进口41、第一气相出口42和第一液相出口43，所述切向进口41设置在所述旋流分离器4的侧壁上并通过管道与所述前置过滤器2相连接，使得所述原油混合介质进入至所述旋流分离器4内，所述第一气相出口42设置在所述旋流分离器4的顶部并通过管道与所述分离缓冲罐5相连接，所述原油混合介质经气液分离后形成的采出气体通过第一气相出口42进入所述分离缓冲罐5内进行二次气液分离，所述第一液相出口43设置在所述旋流分离器4的底部并通过管道与所述分离缓冲罐5相连接，所述原油混合介质经气液分离后形成的原油混合液通过第一液相出口43进入所述分离缓冲罐5内进行二次气液分离；

在所述旋流分离器4的内部设置有丝网44、旋流分离内件45和波纹板46，所述旋流分离内件45与所述切向进口41相对设置用于对所述原油混合介质进行切割从而实现气液彻底的分离，所述丝网44设置在所述第一气相出口42的下方，所述波纹板46设置在所述第一液相出口43的上方。

在本申请的一个实施例中，图2所示，所述分离缓冲罐5包括第一气相入口51、第二气相出口52、第一液相入口53和第二液相出口54，所述第一气相入口51设置在所述分离缓冲罐5顶部的侧壁上并通过管道与所述第一气相出口42相连接，所述第一液相入口53设置在所述分离缓冲罐5底部的侧壁上并通过管道与所述第一液相出口43相连接，所述第二气相出口52设置在所述分离缓冲罐5的顶部并通过管道与所述旋进旋涡流量计7相连接，从而对分离出的采出气体进行瞬时流量和累计流量的计量，所述第二液相出口54设置在所述分离缓冲罐5底部的侧壁上并通过管道与所述质量流量计6相连接，从而对分离出的原油混合液进行瞬时流量和累计流量的计量。

在上述实施例中，所述分离缓冲罐5对所述原油混合介质进行二次气液分离，在所述分离缓冲罐5的内部设有液位浮球控制装置(图中未示出)，所述浮球控制装置可以使气液分离过程实现全机械式控制，无需人工干预，所述液位浮球控制装置包括液体出口阀、浮球和气体出口阀，当液体的浮力大于浮球的重量时，浮球上升使气体出口阀关闭，液体出口阀开启；反之，当液体的浮力小于浮球的重量时，浮球下落使液体出口阀关闭，气体出口阀开启。在所述分离缓冲罐5上还设有电伴热和保温层用于防止原油输送冬天结冰结蜡。同时，由于所述采出气体中含有硫化氢和二氧化碳等酸性气体介质，因此在与所述酸性气体介质接触的管线和容器阀门均需采用抗硫设计。

在本申请的一个实施例中，图2所示，所述井口计量装置还包括第一球阀 31、第二球阀32、第三球阀33、第四球阀34、第五球阀35和第六球阀36，所述第一球阀31设置在由所述前置过滤器2至所述切向进口41的管道上，所述第二球阀32设置在由所述第一气相出口42至所述第一气相入口51的管道上，所述第三球阀33设置在由所述第一液相出口43至所述第一液相入口53 的管道上，所述第四球阀34设置在由所述第二液相出口54至所述质量流量计 6的管道上，所述第五球阀35设置在由所述第二气相出口52至所述旋进旋涡流量计7的管道上，所述第六球阀36设置在由所述含水分析仪8至所述下游管线9的管道上，并且在所述前置过滤器2的输入端处设置有紧急切断阀门10。

在上述实施例中，本申请的井口计量装置的主要工作流程为：含水含气的原油混合介质自井口来，经过所述紧急切断阀门10之后进入所述前置过滤器2，所述原油混合介质过滤杂质后经第一球阀31进入旋流分离器4进行气液分离，分离后的采出气体通过第二球阀32进入分离缓冲罐5，分离后的原油混合液通过第三球阀33进入分离缓冲罐5，进一步气液分离；分离后的采出气体经过第五球阀35通过旋进旋涡流量计7计量，原油混合液经第四球阀34通过质量流量计6计量并外输，在外输前通过含水分析仪8检测所述原油混合液中的含水率。经过计量的采出气体和原油混合液混合后通过第六球阀36外输至下游管线 9。

在本申请的一个实施例中，图2所示，所述井口计量装置还包括用于排污的第一排污阀151和第二排污阀152，所述第一排污阀151的一端通过管道与所述第一液相出口43相连接，所述第二排污阀152的一端通过管道与所述分离缓冲罐5的底部相连接，所述第一排污阀151的另一端和所述第二排污阀152 的另一端通过管道汇流后与排污口16相连接。

在本申请的一个实施例中，图2所示，所述井口计量装置还包括用于安全放空的安全阀组件19，所述安全阀组件19的一端通过管道与所述分离缓冲罐 5的顶部相连接，所述安全阀组件19的另一端通过管道与放空管线20相连接。

在本申请的一个实施例中，图2所示，所述仪表控制组件包括用于进出口压力检测的第一就地压力表111、第二就地压力表112和第三就地压力表113，所述第一就地压力表111设置在由所述天然气井口1至所述前置过滤器2的管道上，所述第二就地压力表112设置在由所述含水分析仪8至所述下游管线9 的管道上，所述第三就地压力表113设置在由所述分离缓冲罐5至所述旋进旋涡流量计7的管道上。

在本申请的一个实施例中，图2所示，所述仪表控制组件还包括差压变送器13、就地温度表14、液位计17和压力变送器18，所述差压变送器13的两端分别与所述前置过滤器2的输入端和输出端相连接用于在差压值超过设定阈值时报警从而清理前置过滤器2，所述压力变送器18设置在由所述分离缓冲罐 5至所述旋进旋涡流量计7的管道上并与所述紧急切断阀门10之间形成联锁，从而在压力超限的情况下，所述紧急切断阀门10能够紧急关断从而保护设备，所述就地温度表14设置在所述第一液相入口53处用于监测温度，所述液位计 17设置在所述分离缓冲罐5的侧壁上用于就地指示加远传，并且所述液位计17 与所述分离缓冲罐5内部的浮球之间形成联锁，在液位高时浮球联动阀门打开排液，液位低时浮球联动阀门关闭，停止排液。

本申请的井口计量装置通过在入口处设置前置过滤器2过滤来液杂质并，通过差压变送器13确定前置过滤器2是否堵塞；原油混合介质通过旋流分离器 4进行初步气液分离；被分离的采出气体和原油混合液在旋流分离器4的顶部和底部，通过波形板46和丝网44进一步分离气中含液；采出气体和原油混合液分气液分两相进入立式分离缓冲罐5，原油混合液通过液位控制分段通过质量流量计6；液相通过质量流量计6内置模块在线模拟计量并就地显示；气相通过旋进旋涡流量计7根据流量变换选择。

本申请的井口计量装置采用过滤、分离、缓冲的方式处理含水含气的原油混合介质能够实现气液的完全分离，实现气相和液相单独计量，且流量计不受压力、流态和温度的影响，提高了计量精度；通过设置前置过滤器2，有效地去除原油混合介质中携带的大量泥砂，实现防砂防堵并保护了后虚的分离器和阀门管线，延长了装置的使用寿命；本申请的分离缓冲罐5采用浮球自动排液技术，并连锁液位计17，实现了装置的自动排液；通过设置紧急切断阀门10与压力变送器18联锁，提高了装置的运行安全性能；通过在分离缓冲罐5上设置电伴热和保温层，防止原油输送冬天结冰结蜡；通过设置含水分析仪8可实现装置在线监测油中含水率；通过采用可编程逻辑控制化的智能控制系统21，实现整个装置的数据远传和智能控制；通过采用橇装化设计，方便拉运，使得整个装置可移动使用；装置采用抗硫设计的装置可适用于含酸性气体的介质。

上面结合附图对本申请优选的具体实施方式和实施例作了详细说明，但是本申请并不限于上述实施方式和实施例，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本申请构思的前提下做出各种变化。

Claims (10)

1.一种井口计量装置，其特征在于，包括前置过滤器(2)、旋流分离器(4)和分离缓冲罐(5)，所述前置过滤器(2)的输入端通过管道与天然气井口(1)相连接，所述前置过滤器(2)的输出端通过管道与所述旋流分离器(4)的输入端相连接，所述旋流分离器(4)的输出端通过管道与所述分离缓冲罐(5)的输入端相连接，所述分离缓冲罐(5)的液相输出端通过管道与质量流量计(6)的输入端相连接，所述分离缓冲罐(5)的气相输出端通过管道与旋进旋涡流量计(7)的输入端相连接，所述质量流量计(6)的输出端通过管道与含水分析仪(8)的输入端相连接，所述含水分析仪(8)的输出端和所述旋进旋涡流量计(7)的输出端通过管道相互汇合后与下游管线(9)相连接。

2.根据权利要求1所述的井口计量装置，其特征在于，还包括仪表控制组件、智能控制系统(21)和橇座(22)，所述前置过滤器(2)、旋流分离器(4)和分离缓冲罐(5)安装在所述橇座(22)上，所述智能控制系统(21)与所述仪表控制组件通信连接。

3.根据权利要求1所述的井口计量装置，其特征在于，所述旋流分离器(4)包括切向进口(41)、第一气相出口(42)和第一液相出口(43)，所述切向进口(41)设置在所述旋流分离器(4)的侧壁上并通过管道与所述前置过滤器(2)相连接，所述第一气相出口(42)设置在所述旋流分离器(4)的顶部并通过管道与所述分离缓冲罐(5)相连接，所述第一液相出口(43)设置在所述旋流分离器(4)的底部并通过管道与所述分离缓冲罐(5)相连接。

4.根据权利要求3所述的井口计量装置，其特征在于，在所述旋流分离器(4)的内部设置有丝网(44)、旋流分离内件(45)和波纹板(46)，所述旋流分离内件(45)与所述切向进口(41)相对设置，所述丝网(44)设置在所述第一气相出口(42)的下方，所述波纹板(46)设置在所述第一液相出口(43)的上方。

5.根据权利要求3所述的井口计量装置，其特征在于，所述分离缓冲罐(5)包括第一气相入口(51)、第二气相出口(52)、第一液相入口(53)和第二液相出口(54)，所述第一气相入口(51)设置在所述分离缓冲罐(5)顶部的侧壁上并通过管道与所述第一气相出口(42)相连接，所述第一液相入口(53)设置在所述分离缓冲罐(5)底部的侧壁上并通过管道与所述第一液相出口(43)相连接，所述第二气相出口(52)设置在所述分离缓冲罐(5)的顶部并通过管道与所述旋进旋涡流量计(7)相连接，所述第二液相出口(54)设置在所述分离缓冲罐(5)底部的侧壁上并通过管道与所述质量流量计(6)相连接。

6.根据权利要求5所述的井口计量装置，其特征在于，还包括第一球阀(31)、第二球阀(32)、第三球阀(33)、第四球阀(34)、第五球阀(35)和第六球阀(36)，所述第一球阀(31)设置在由所述前置过滤器(2)至所述切向进口(41)的管道上，所述第二球阀(32)设置在由所述第一气相出口(42)至所述第一气相入口(51)的管道上，所述第三球阀(33)设置在由所述第一液相出口(43)至所述第一液相入口(53)的管道上，所述第四球阀(34)设置在由所述第二液相出口(54)至所述质量流量计(6)的管道上，所述第五球阀(35)设置在由所述第二气相出口(52)至所述旋进旋涡流量计(7)的管道上，所述第六球阀(36)设置在由所述含水分析仪(8)至所述下游管线(9)的管道上，并且在所述前置过滤器(2)的输入端处设置有紧急切断阀门(10)。

7.根据权利要求2所述的井口计量装置，其特征在于，所述仪表控制组件还包括压力变送器(18)，所述压力变送器(18)设置在由所述分离缓冲罐(5)至所述旋进旋涡流量计(7)的管道上，并且所述压力变送器(18)与设置在所述前置过滤器(2)的输入端处的紧急切断阀门(10)之间形成联锁。

8.根据权利要求2所述的井口计量装置，其特征在于，所述仪表控制组件包括第一就地压力表(111)、第二就地压力表(112)和第三就地压力表(113)，所述第一就地压力表(111)设置在由所述天然气井口(1)至所述前置过滤器(2)的管道上，所述第二就地压力表(112)设置在由所述含水分析仪(8)至所述下游管线(9)的管道上，所述第三就地压力表(113)设置在由所述分离缓冲罐(5)至所述旋进旋涡流量计(7)的管道上。

9.根据权利要求2所述的井口计量装置，其特征在于，所述仪表控制组件还包括差压变送器(13)和液位计(17)，所述差压变送器(13)的两端分别与所述前置过滤器(2)的输入端和输出端相连接，所述液位计(17)设置在所述分离缓冲罐(5)的侧壁上，并且所述液位计(17)与所述分离缓冲罐(5)内部的浮球之间形成联锁。

10.根据权利要求1所述的井口计量装置，其特征在于，所述井口计量装置还包括安全阀组件(19)，所述安全阀组件(19)的一端通过管道与所述分离缓冲罐(5)的顶部相连接，所述安全阀组件(19)的另一端通过管道与放空管线(20)相连接。

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