CN212154740U - 一种油田生产井采出液分离器自动量油装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种油田生产井采出液分离器自动量油装置，包括：气液分离器、运算控制器、液位传感器阵列、进口阀、气量计量管路、自动排液管路和U型管路。在现有的气液分离器外部设置测量管和若干组液位传感器，并根据运算控制器与液位传感器、进口阀、气路电动阀和气体流量计之间的连接，通过对流量进行实时的多组统计和计算，实现了测量过程的自动化，自动进行计量间各油井的液量计量，提高了测量的准确性和测量效率。该油田生产井采出液分离器自动量油装置结构简单，安全可靠，可以采用有些油田现有的分离器改造，投资少，改造工作量小。

Description

一种油田生产井采出液分离器自动量油装置

技术领域

本实用新型涉及油田测量技术领域，特别涉及一种油田生产井采出液分离器自动量油装置。

背景技术

油井的单井计量是油田开发动态分析取资料的必要手段，由于常规的油井计量周期比较短，多年来油田大多采用多井式计量站来完成。目前国内外油田油井计量通常采用的方法有五种：(1)水平高架罐量油；(2)玻璃管量油；(3)翻斗量油；(4)液面恢复法；(5)功图法。

现有技术中，常用的玻璃管量油，是计量站是油田生产的一个重要环节，担负着油田油气集输单井产量计量及单井掺水的工作。现有的油井产量采用手动计量方式，但是，经过长时间的应用后发现，这种模式下操作人员的工作强度高、效率低，工作人员需时刻在现场观察，如果计量完毕不及时开关阀门，会引起油液溢出分离器事故；另外，计量过程中需要多次开关出口阀门和气平衡阀门，而且人工卡表计时还存在手动计量误差大的问题。

由此可见，寻求一种自动化的，可实现实时在线测量，测量结果更为精确的油田生产井采出液量的测量设备，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

实用新型内容

鉴于上述问题，本实用新型提供一种至少解决上述部分技术问题的油田生产井采出液分离器自动量油装置。

一种油田生产井采出液分离器自动量油装置，包括：气液分离器、运算控制器、液位传感器阵列、进口阀、气量计量管路、自动排液管路和U型管路；

所述进口阀输入端与井口管道连通，其输出端与所述气液分离器顶部一侧连通；

所述液位传感器阵列包括测量管和若干组液位传感器；所述测量管安装在所述气液分离器的外侧，其上下两端均与所述气液分离器连通；若干组所述液位传感器自下而上按照预设距离安装在测量管上；

所述气量计量管路按照出液方向依次设有气路电动阀和气体流量计；

所述气液分离器顶部与所述气量计量管路输入端连通；所述气液分离器底部与所述自动排液管路输入端连通；

所述气量计量管路输出端连接在倒置的所述U型管路的顶端；所述U型管路一端与所述自动排液管路输出端连通，所述U型管路另一端与输油总管连通；

所述运算控制器分别与进口阀和气路电动阀控制连接；所述运算控制器与所述液位传感器和所述气体流量计通讯连接。

进一步地，所述自动排液管路包括并联的第一管路和第二管路；所述第一管路上设有排液单向阀；所述第二管路上按照出液方向依次设置排液电动阀和排液泵；

所述运算控制器分别与排液单向阀、排液电动阀和排液泵控制连接。

进一步地，还包括：自动冲洗管路；所述自动冲洗管路与测量管底端连通；所述冲洗管路上设有与所述运算控制器连接的清洗电动阀。

进一步地，所述U型管路另一端按照出液方向依次设有出口单向阀和出口阀，所述出口阀输出端与输油总管连通；

所述运算控制器与所述出口单向阀和出口阀控制连接。

进一步地，所述气液分离器顶部设有压力表。

进一步地，所述运算控制器为PLC控制器或工控机。

进一步地，所述运算控制器还设有：无线通信模块；无线通信方式与远程终端连接。

进一步地，所述无线通信模块，包括下述一项或多项：

WIFI模块、公众移动通信网通信模块、蓝牙模块、近场通信模。

本实用新型实施例提供的一种油田生产井采出液分离器自动量油装置，该装置采用容积法原理，在现有的气液分离器外部设置测量管和若干组液位传感器，并根据运算控制器与液位传感器、进口阀、气路电动阀和气体流量计之间的连接，通过对流量进行实时的多组统计和计算，实现了测量过程的自动化，自动进行计量间各油井的液量计量，提高了测量的准确性和测量效率。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。

在附图中：

图1为本实用新型实施例提供的油田生产井采出液分离器自动量油装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的运算控制器与多个部件之间连接的结构示意图。

附图中：1-气液分离器；2-运算控制器；3-液位传感器阵列；4-进口阀；5-气路电动阀；6-气体流量计；7-排液泵；8-排液电动阀；9-排液单向阀；10-清洗电动阀；11-出口单向阀；12-出口阀；13-压力表；31-测量管；32-液位传感器。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

参照图1所示，本实用新型实施例提供的一种油田生产井采出液分离器自动量油装置，包括：气液分离器1、运算控制器2、液位传感器阵列3、进口阀4、气量计量管路、自动排液管路和U型管路；

其中，上述进口阀4的输入端与井口管道连接，输出端与气液分离器1顶部一侧连通；液位传感器阵列3包括测量管31和若干组液位传感器32，测量管31采用连通器原理，安装在气液分离器1的外侧，其上下两端均与气液分离器1连通；比如以四组液位传感器为例，自下而上按照预设距离安装于测量管31上；分别标记为①号位、②号位、③号位和④号位；液位传感器比如为开关式传感器，用于判别液位。另外，该测量管31具体实施时，可为透明的玻璃管，便于查看气液分离器1内的液位，可保证油田生产井采出液量的测量精准性。

上述液位传感器设置的数量与生产井管道的介质和流量大小有关，当流量较大时，可设置较少数量的液位传感器；当流量较小时，需设置较多数量的液位传感器；可保证油田生产井采出液量的测量精准性。

气量计量管路按照出液方向依次设有气路电动阀5和气体流量计6；气液分离器1顶部与气量计量管路输入端连通，底部与自动排液管路输入端连通；

气量计量管路输出端连接在倒置的U型管路的顶端；U型管路一端与自动排液管路输出端连通，另一端与输油总管连通。上述运算控制器2分别与进口阀4和气路电动阀5控制连接；运算控制器1与液位传感器32和气体流量计6通讯连接。

该气液分离器1比如为底截面积相同的规则的柱体容器，当为圆柱状时，上述预设距离，比如可以是等间距设置，也可以是非等间距设置。计算过程如下：

V_i＝πR²D

式中，R为圆柱体半径，πR²为底横截面积，任意为两个液位传感器之间的距离D，V_i为特定时间内的容积，该特定时间为记录的两个液位传感器之间的时差；将计算的多个V_i，再计算其单位时间内(比如以小时为单位)平均值V。以生产井工作出油8小时为例，则合计出液量为：8V。

本实施例中，该量油装置采用容积法原理，分离器为底截面积相同的规则的柱体容器，比如改造现有的气液分离器，在气液分离器外侧面根据连通器原理安装液位传感器阵列，等间距设置多组不同高度的液位传感器，不同液位之间对应的气液分离器内容积为固定值，运算控制器根据液位传感器反馈的信号，可记录介质到达不同液位时间，计算单位时间流量，同时通过气体流量计开始计量气体流量。当液位到达最高位液位测量完成，通过自动排液管路实现排液。同时该量油装置结构简单，安全可靠，改造经济成本较低。

在一个实施例中，自动排液管路包括并联的第一管路和第二管路；第一管路上设有排液单向阀9；第二管路上按照出液方向依次设置排液电动阀8和排液泵7；运算控制器2分别与排液单向阀9、排液电动阀8和排液泵7控制连接，当测量完成，可实现自动控制进行排液。

对于气量较大的井(比如气油比大于90m³/t)，可采取自动排液模式，此时关闭气路电动阀5，气液分离器1中的油气混合液在气体压力不断增加下由排液单向阀9路管线排出，当气液分离器1中的液位降至液位传感器阵列3中的①号位以下时，排液结束。

对于气量较小的井(比如气油比小于90m³/t)，可采取排液泵7排液模式，此时打开排液电动阀8，启动排液泵7开始排液，当气液分离器1中的液位降至液位传感器阵列3中的①号位以下时，排液结束，关闭排液泵7，排液电动阀8。

本实施例中，在测量周期结束以后，通过运算控制器的控制，根据气量大小，自动选择是用伴生气压力排液或者启动排液泵排液，可以实现连续自动量油，简化量油操作流程，降低劳动强度，提高工作效率，大幅减少人工成本。

在一个实施例中，该自动量油装置还设有自动冲洗管路；该自动冲洗管路通过清洗电动阀10与测量管31底端连通；运算控制器2控制连接清洗电动阀10。

当测量完毕后，通过控制清洗电动阀10开启，使冲洗热水对液位传感器表面进行清洁，同时对气液分离器内部进行清洗，可避免下次测量出现误差或测量不精准。通过自动化清洗，为下次测量做好准备。

具体的自动清洁过程如下：

1)根据介质的油品质量，比如含水量的多少，可设置相应清洗时间。比如油品含水量在90％以上时，清洗时间为30分钟左右即可。当测量结束后，运算控制器控制清洗电动阀开启，注入冲洗热水。

2)当清洗时间到达预设时间，比如30分钟后，运算控制器关闭清洗电动阀，为下次测量做好准备。冲洗后的液体可通过自动排液管路排出。

通过自动清洗，定期对液位传感器阵列及气液分离器内部进行清洗，保证分离器自动量油装置不结蜡，不污染，有效防止分离器油液溢出的事故发生，保证液位测量结果的准确性。

参照图1所示，U型管路另一端按照出液方向依次设有出口单向阀11和出口阀12，出口阀12输出端与输油总管连通；运算控制器2与出口单向阀11和出口阀12控制连接。气液分离器1顶部设有压力表13，可便于工作人员实时查看压力；也可以是数字式压力表，与运算控制器连接，实时反馈压力数据。

进一步地，可参照图2所示，上述运算控制器2比如可以是PLC控制器，PLC控制器是可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)，一种具有微处理机的数字电子设备，用于自动化控制的数字逻辑控制器。PLC控制器可以将上述进口阀、气路电动阀、排液泵、排液电动阀、排液单向阀、清洗电动阀、出口单向阀及出口阀的控制指令加载在内存内储存与执行。

另外，上述运算控制器2比如还可以是工控机，工控机有重要的计算机属性和特征，如具有计算机CPU、硬盘、内存、外设及接口，并有操作系统、控制网络和协议、计算能力、友好的人机界面。比如可以在管道上或气液分离器内设置温度传感器、压力传感器、浓度计等，通过工控机获取上述传感设备的反馈数据，比如可以显示温度，压力，浓度等参数。

进一步地，该运算控制器还可以设有无线通信模块，实现与远程终端的连接，接收远程终端的控制指令，也可以反馈实时工作状态的相关参数，可以实现远程对测量时间、频次的控制，适用油田生产情况的实际需要。其中，无线通信模块，可以是WIFI模块、公众移动通信网通信模块、蓝牙模块和近场通信模块的任一种。公众移动通信网通信模块可以是各种制式的2G、3G、4G、5G通信模块，近场通信模块可以是NFC(Near Field Communication)模块等。

本实用新型实施例提供的一种油田生产井采出液分离器自动量油装置，其测量过程和工作原理如下：

(1)保证气液分离器1排空，排液泵7、气路电动阀5、排液电动阀8、清洗电动阀10、气体流量计6、液位传感器阵列3中液位传感器和运算控制器2正常。

(2)确定需要量油的单井，关闭掺水20min以上，切换输油汇管回油阀门至量油阀门，打开进口阀4，出口阀12，出口阀12除维修外，正常运行状态下保持常开模式，气液分离器1开始进液。

(3)当气液分离器1的液位升至液位传感器阵列3中的①号位时，①号液位传感器响应，气路电动阀5打开，运算控制器2开始计时，开始量油，同时气路气体流量计6开始计量气体流量。

(4)当气液分离器1的液位分别升至液位传感器阵列3中的②号、③号和④号位时，②号、③号和④号液位传感器分别响应，量油结束，运算控制器2分别记录时间，其中①号位至②号位的时间为t1，②号位至③号位、③号位至④号位的时间分别为t2和t3。

(5)运算控制器2根据t1、t2和t3计算的量油数据共6组(任意相邻的两个液位传感器共3组数据，任意两个不相邻的液位传感器共3组数据，也就是6组数字)，运算控制器2结合数据库和数学算法模型自动计算量油数据。比如对应有6组时间值，还有6组体积变化值，通过体积/时间，得到6组液量的数值，在设备调试的过程中，与实验室数值进行比对后，加权平均后确认液量数值。

(6)对于气量较大的井，可采取自动排液模式，此时关闭气路电动阀5，气液分离器1中的油气混合液在气体压力不断增加下由排液单向阀9路管线排出，当气液分离器1中的液位降至液位传感器阵列3中的①号位以下时，排液结束。

(7)对于气量较小的井，可采取排液泵7排液模式，此时打开排液电动阀8，启动排液泵7开始排液，当气液分离器1中的液位降至液位传感器阵列3中的①号位以下时，排液结束，关闭排液泵7，排液电动阀8。

(8)开始下一次量油循环，重复3～5次，量油结束，关闭进口阀4，切换输油汇管量油阀门至回油阀门，打开掺水。

(9)量油数据根据需要由无线通信模块传输至远程控制平台和数字化平台。

(10)根据实际需要启动自动清洗，打开清洗电动阀10，气液分离器1中进热水对分离器自动量油装置进行清洗，清洗结束后进行下一油井量油。

本实用新型实施例提供的一种油田生产井采出液分离器自动量油装置，通过精密的液位传感器阵列对液位的监控，同时附加自动排液管路、自动清洗管路、阀组控制、气量计量管路和运算控制器，即可自动进行计量间各油井的液量计量。实现了对液量的实时测量，测量精度稿。

该油田生产井采出液分离器自动量油装置还具备如下优势：

(1)该油田生产井采出液分离器自动量油装置结构简单，安全可靠。

(2)可以采用有些油田现有的分离器改造，投资少，改造工作量小。

(3)通过自动排液管路，可以实现连续自动量油，简化量油操作流程，降低劳动强度，提高工作效率，大幅减少人工成本。

(4)可以实现液位在线监控，有效防止分离器油液溢出的事故发生。

(5)计量数据真实、准确，计量精度高。

(6)自动清洗管路可以保证液位传感器阵列不结蜡，不污染，保证量油数据的准确性。

(7)计量数据可实现无线传输，油田人员可远程监控量油过程。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种油田生产井采出液分离器自动量油装置，其特征在于，包括：气液分离器(1)、运算控制器(2)、液位传感器阵列(3)、进口阀(4)、气量计量管路、自动排液管路和U型管路；

所述进口阀(4)输入端与井口管道连通，其输出端与所述气液分离器(1)顶部一侧连通；

所述液位传感器阵列(3)包括测量管(31)和若干组液位传感器(32)；所述测量管(31)安装在所述气液分离器(1)的外侧，其上下两端均与所述气液分离器(1)连通；若干组所述液位传感器(32)自下而上按照预设距离安装在测量管(31)上；

所述气量计量管路按照出液方向依次设有气路电动阀(5)和气体流量计(6)；

所述气液分离器(1)顶部与所述气量计量管路输入端连通；所述气液分离器(1)底部与所述自动排液管路输入端连通；

所述气量计量管路输出端连接在倒置的所述U型管路的顶端；所述U型管路一端与所述自动排液管路输出端连通，所述U型管路另一端与输油总管连通；

所述运算控制器(2)分别与进口阀(4)和气路电动阀(5)控制连接；所述运算控制器(2)与所述液位传感器(32)和所述气体流量计(6)通讯连接。

2.如权利要求1所述的一种油田生产井采出液分离器自动量油装置，其特征在于，所述自动排液管路包括并联的第一管路和第二管路；所述第一管路上设有排液单向阀(9)；所述第二管路上按照出液方向依次设置排液电动阀(8)和排液泵(7)；

所述运算控制器(2)分别与排液单向阀(9)、排液电动阀(8)和排液泵(7)控制连接。

3.如权利要求1所述的一种油田生产井采出液分离器自动量油装置，其特征在于，还包括：自动冲洗管路；

所述自动冲洗管路与测量管(31)底端连通；所述冲洗管路上设有与所述运算控制器(2)连接的清洗电动阀(10)。

4.如权利要求1所述的一种油田生产井采出液分离器自动量油装置，其特征在于，所述U型管路另一端按照出液方向依次设有出口单向阀(11)和出口阀(12)，所述出口阀(12)输出端与输油总管连通；

所述运算控制器(2)与所述出口单向阀(11)和出口阀(12)控制连接。

5.如权利要求1所述的一种油田生产井采出液分离器自动量油装置，其特征在于，所述气液分离器(1)顶部设有压力表(13)。

6.如权利要求1所述的一种油田生产井采出液分离器自动量油装置，其特征在于，所述运算控制器(2)为PLC控制器或工控机。

7.如权利要求6所述的一种油田生产井采出液分离器自动量油装置，其特征在于，所述运算控制器(2)还设有：无线通信模块；通过无线通信方式与远程终端连接。

8.如权利要求7所述的一种油田生产井采出液分离器自动量油装置，其特征在于，所述无线通信模块，包括下述一项或多项：

WIFI模块、公众移动通信网通信模块、蓝牙模块、近场通信模。

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