CN2159552Y - 一种机电一体化油气水计量分离器 - Google Patents

Abstract

一种机电一体化油气水计量分离器，它适用于做 油田油井产油计量测试以及油井生产的管理。它有 标准分离器、气压和压差传感器、温度传感器、油水介 面和油气介面传感器，其特征在于：有标准工业控制 介面及中央控制计算机，在控制介面内插有各传感器 的适配模块和排气、油、水计量阀控制适配模块。由 于使用了机电一体化的形式，使用中央控制计算机直 接控制获得测量数据，并用软件的方法对各传感器的 各项误差进行校正，简化了电路结构，提高了测量精 度。

Description

一种机电一体化油气水计量分离器，它适用于做油田油井产油计量测试以及油井生产的管理。

现在油田推广使用的油、气、水分离装置多采用隔板式分离方法，使用人工监测控制或采用一些机电式仪表进行监测。但由于油气水计量分离器都工作在油田现场，工作环境恶劣，维护管理条件很差。另一方面，用于采集数据的各种机电式仪表都是由各种物理传感器加上放大以及显示电路组成，因各种传感器存在非线性、漂移以及灵敏度变化等，需要增加修正补偿电路，并要增加大量的调校标定工作，使整个装置的结构复杂，成本增加。对于油气水分离的速度以及分分离后这三者的比例，取决于油井抽液的组分比例、粘度、液滴直径等，因此，可以通过在单位时间中得到油、气、水的比例来得到这些油井生产参数。在人工分离器中，是通过工人人工监测油气介面以及油水介面的高度来分别控制三个出液口（油、气、水）的开度，保证分离的正常进行。采用专门的计量装置进行计量，一方面计量精度不高，另一方面也增加操作者的难度。而采用自动化仪表测量油气介面和油水介面参数，虽然可以减轻操作者的难度，但自动化仪表与控制设备的互连和控制也比较复杂，不适于分离器的工作环境。

本实用新型的目的是发明一种机电一体化的油气水计量分离器，使用机电一体化技术，把测量与控制结合为一体，结构简单，成本低廉，有很好的环境适应性。

本实用新型的结构如附图1所示，它有分离器容器1、隔板2、出水口阀门3、出油口阀门4、出气口阀门5、气体滤网6、在出气管路中有气体排量压差计量阀7、气体压力传感器8、压差传感器9、温度传感器10，在分离器容器1近旁有标准工业控制介面13，中央控制计算机14，在油水介面处装油水介面传感器11，在容器1中还装有液面传感器12，其特征在于：标准工业控制介面13通过标准串行通讯接口与中央控制计算机14相连，中央控制计算机14可以和其它控制及测量设备共有，在标准工业控制介面13中，插有分别与传感器8、9、10、11和12相连的测量适配模块和与阀门3、4和5相连的控制适配模块，出水口阀门3和出油口阀门4为数控计量阀。

附图1为本实用新型的结构示意图。

本实用新型的油气水分离原理与普通分离器的分离原理一样，由分离器容器1的一端进液，利用它们之间比重的差异进行分离。隔板2的作用是保持已分离的油水不再混合和到达出液、气口的油水有足够的停留时间。在分离器容器中，油气介面要求有比较精确的高度，控制在比隔板稍高一点的高度，以得到最佳的分离效果。本实用新型中，所有的传感器都只是一个简单的测量元件，如温度传感器10只是一个热敏元件，压力或压差传感器8或9只是一个压敏元件等。所有的物理量信号处理都由插于标准工业控制介面（简称RTU）13中的适配模块和中央控制计算机14完成。采用了标准的机电一体化结构，在中央控制计算机14的控制下，在需要检测排气温度时，先通过标准串行通讯接口给RTU13发出地址选通信号，RTU13选通相应的温度传感器10适配模块，通过温度传感器10的适配模块把温度传感器10测得的值经A／D变换后送回到中央控制计算机14，其它测量值也用相同方法进行采集。在对各个阀门，如对出气口阀门5的开度进行调整时，中央控制计算机14通过串口输出地址选通信号，通过RTU13选通出气口阀门5的适配模块，然后再经过串行口发出开口数据，经适配模块的D／A转换转换为模拟量信号后驱动阀门5动作。气体排出流量的测量，通过中央控制计算机14分别选通压力及压差传感器和温度传感器，得到它们的值，通过计算机处理得到出气口流量。中央控制计算机14对所有系统参数的测量可以使用扫描的方式，不断轮流进行，以得到实时系统参数，对各个阀门进行实时计量与控制。

在本实用新型中，各种传感器通过电线与相应的适配模块相连，没有使用传统的自动化仪表的形式，由传感器直接得到的电信号被适配模块直接数字化送入计算机，而各种传感器的非线性、灵敏度以及漂移误差由计算机进行数字运算校正，不使用校正控制电路，且各传感器的调校标定也由计算机自动完成，并把各种修正数据存入计算机。这既简化了电路结构，降低成本，也减少了人工调校的工作量，提高了计量精度。同时，只有传感器装于分离器容器1上，而其它的电路都装于RTU箱内，不受环境影响，适应于各种恶劣环境。

本实用新型中，RTU13可以使用美国OPTO22公司的LC4控制器。本实用新型的RTU13可以采用装入如专利号为CN89214959的“密闭型标准工业控制介面箱体结构”形式的箱体中，完全隔绝外界环境对RTU以及各适配模块的影响。在本实用新型中，出水口阀门3、出油口阀门4可以是如专利号为CN91218716的“一种机电一体化数控计量阀装置”中所设计的计量阀，也可以使用普通可控阀门加流量测量装置。本实用新型中，液面传感器12可以使用如专利号为CN90200023的“一种液体比重液位测量单元”的测量传感器，它由两根有一定长度差的管子和压力、压差传感器组成，该传感器测量精度高，适应于机电一体化的要求。也可以用其它的如光电、浮子液位传感器。本实用新型中的油水介面传感器11，可以使用光电传感器，利用油和水的透光率不同，通过不同位置上的光敏元件的不同输出值来测量位置，也可以使用电容传感器。由于油和水的介电常数差别很大，因而不同的介面位置有不同电容量。由于油水介面位置不影响油气水的分离性能，测量精度可以不用很高。

本实用新型中的中央控制计算机14，可以使用工业控制计算机，也可以使用PC机，还可以使用如美国ME（MECHATRONIC EQUIPMENT INC.）公司的PCS－1通用过程控制工作站。在这种工作站中装有功能很强的PARAGON500通用过程控制软件，可以不用编程而使用交互输入方式输入控制要求与策略，自动生成运行程序。

在本实用新型中，标准工业控制介面13也可以选用美国ME公司（MECHATRONIC EQUIPMENT INC.）的I／O32，或是美国OPTO22公司的PB16AH。测量适配模块可以采用OPTO22公司的AD3或类似的A／D转换模块。控制适配模块可选用OPTO22公司的DF3或类似的D／A转换模块。

Claims (1)

1、一种机电一体化油气水计量分离器，它有分离器容器(1)、隔板(2)、出水口阀门(3)、出油口阀门(4)、出气口阀门(5)、气体滤网(6)、在出气管路中有气体排量压差计量阀(7)、气体压力传感器(8)、压差传感器(9)、温度传感器(10)，在分离器容器(1)近旁有标准工业控制介面(13)，中央控制计算机(14)，在油水介面处装油水介面传感器(11)，在容器(1)中还装有液面传感器(12)，其特征在于：标准工业控制介面(13)通过标准串行通讯接口与中央控制计算机(14)相连，中央控制计算机(14)可以和其它控制及测量设备共有，在标准工业控制介面(13)中，插有分别与传感器(8)、(9)、(10)、(11)和(12)相连的测量适配模块和与阀门(3)、(4)和(5)相连的控制适配模块，出水口阀门(3)和出油口阀门(4)为数控计量阀。

Images