CN219573828U - 用于油气水三相流的连续密度测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及用于油气水三相流的连续密度测量装置，它包括具有分离室的分离罐体，分离室中设有间隔的油气水分离元件和溢流板，分离罐体具有混合物进口、排气口、排水口和排油口，排水口和排油口分别位于溢流板的两侧，混合物进口、排气口、排水口和排油口分别连接取样管、排气管、排水管和排油管，分离室中还设有监测系统，监测系统同设于排气管、排水管和排油管上的调节系统电信号连接，排气管、排水管和排油管上分设有气相密度计、水相密度计和油相密度计。本技术方案的测量装置能够同时对多相流混合物的各单相密度进行实时测量的，测量流程精简，无需进行换算即可精确测得多相流混合物各单相密度。

Description

用于油气水三相流的连续密度测量装置

技术领域

本实用新型涉及一种测量装置，更具体讲的是用于油气水三相流的连续密度测量装置。

背景技术

原油是石油开采过程中的直接提取物，它是一种黑褐色并带有绿色荧光，具有特殊气味的粘稠性油状液体，是包含气态、液态烃以及一定量水分的油气水多相流混合物，原油被开采后需要对其各单相密度进行测量，以最终确定原油的工况密度，在过去，由于多相流混合物的原油成分复杂，各单相难以分离，因此往往难以对其各单相密度逐一进行监测，仅能测得混合物的整体密度，随着科技的进步，目前已研制出能够对原油中所含的油、气、水逐一进行分离的三相分离器，在常规三相分离器中首先对原油进行脱气处理，从原油中分离出伴生气，得到油水混合物，之后向油水混合物添加破乳剂，再进行稳流、聚结整流、沉降使油水分离，进而能够对分离后的油气水分别进行标况密度测量，但三相分离器一般被配置于远离开采现场的实验室中，取样并转送至实验室的过程中存在较长的时间间隔，故无法对所开采原油中的各单相密度进行实时测量，对此，作为对常规三相分离器的改进，公开号为CN104634697A，专利名称为“一种外联通油气水三相分离器装置及液体密度测量方法”的中国专利公开了一种新型三相分离器，该三相分离器在壳体中设置油堰板和水堰板，油堰板和水堰板间的壳体区域为油室，油堰板和水堰板的另一侧分别为油气水室和水室，壳体上具有与油气水室连通的油气水入口，壳体上部具有出气口，水室和水室通过外连通管连通，进入壳体中的混合物在重力作用下，由于密度不同而分层，沉于底层的水通过外连通管流入水室，油通过油堰板流入油室中，分离出的气相经捕雾网后后自出气口排出罐体，该三相分离器在对内部的液体进行测量时，双法兰液位计在满量程及其以上时的测量值不发生变化，始终显示为100％的液位值，此时差压值不再发生变化，再排空液体，此时显示为0液位时硅油柱的压力，即P零差，最后通过公式能够实测出液体的密度。

然而上述三相分离器仍存在诸多不足之处，首先，无法对自壳体出气口排出的气相密度进行测量，仅能够油、水液相密度的测量，其次，在对包括油和水在内的液相密度测量时，需要通过公式进行换算，且使用传统方法测量气相密度时也需要利用公式将气体密度由标况密度再换算成工况密度，致使整个测量过程相当繁琐复杂，对于测量人员而言劳动强度较大，同时，在将气体标况密度换算成工况密度时还会产生误差，影响测量结果的精确性。

实用新型内容

针对以上情况，为克服上述现有三相分离器无法对多相流混合物的气相密度进行测量，且在进行液相和气相密度测量时，均需要通过公式进行转换计算，整个测量过程相当繁琐复杂，同时，换算时易产生误差，影响测量结果精确性的问题，本实用新型的目的是提供一种能够同时对多相流混合物的各单相密度进行实时测量的，测量流程精简，无需进行换算即可精确测得多相流混合物各单相密度的连续测量装置。

为了实现上述目的，本实用新型的技术解决方案是：

用于油气水三相流的连续密度测量装置，它包括分离罐体，分离罐体中设有分离室，分离室的一侧设有油水分离元件，且其另一侧设有溢流板，分离罐体上开设有与油水分离元件相对的混合物进口，分离罐体的上端开设有排气口，下端开设有排水口和排油口，且排水口和排油口分别位于溢流板的两侧，混合物进口、排气口、排水口和排油口分别连接取样管、排气管、排水管和排油管，排气管、排水管和排油管的另一端通过汇流管线相连，分离室中还设有用于实时监测油水界面、油液高度、分离罐体内压力以及分离罐体内温度的监测系统，监测系统同设于排气管、排水管和排油管上的调节系统电信号连接，排气管、排水管和排油管上分设有气相密度计、水相密度计和油相密度计，监测系统、调节系统、气相密度计、水相密度计和油相密度计均由PLC控制系统控制。

作为优选的是，分离室靠近混合物进口的一侧设有布液板，布液板上开设有若干布液孔。

作为优选的是，监测系统包括压力变送器，调节系统包括设于排气管上的压力调节阀，压力变送器与气相压力调节阀通过电信号连接。

作为优选的是，监测系统还包括位于油水分离元件和溢流板间的油水界面仪和温度变送器，调节系统还包括设于排水管上的水相调节阀，油水界面仪与水相调节阀通过电信号连接。

作为优选的是，监测系统还包括位于溢流板另一侧的液位计，调节系统还包括设于排油管上的油相调节阀，液位计与油相调节阀通过电信号连接。

作为优选的是，排油口和油相密度计之间的排油管上设有含水率仪。

作为优选的是，油水分离元件为波纹板聚结填料。

作为优选的是，分离罐体上开设有泄放口，泄放口上连接有泄放管，泄放管上设有安全泄放阀。

作为优选的是，分离罐体、排水管和排油管上分别开设有第一排污口、第二排污口和第三排污口，第一排污口、第二排污口和第三排污口均与排污管线连接。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

(1)混合物进口上连接的取样料管直接与原油开采设备的出油端连接，开采设备所提取的原油通过取样管源源不断输入分离罐体的分离室中，使取样过程连续且不间断，确保每一体积的原油中的各单相密度均能够在后续得到实时测量，避免转送过程中的长时间间隔使原油中各单相的比重发生变化。

(2)由于取样过程的连续型，保证了自原油分离而产生的气相、水相和油相的持续性，使得测量的各单相密度即为实时的工况密度，实现连续在线测量，且无需通过公式进行繁琐的计算，进而极大精简了测量流程，同时，防止测量过程中原油中的各单相比重发生变化，确保测量所得的各单相工况密度的精确性。

附图说明

图1是本实用新型测量装置正视状态的整体结构示意图；

图2是本实用新型测量装置侧视状态的整体结构示意图；

图3是本实用新型测量装置管线及器具、仪表连接结构示意图；

图4是本实用新型测量装置布液板的局部放大结构示意图。

如图所示：

1、分离罐体；101、分离室；101a、混合腔；101b、储油腔；102、混合物进口；103、排气口；104、排水口；105、排油口；106、泄放口；2、油水分离元件；3、溢流板；4、取样管；5、排气管；6、排水管；7、排油管；8、汇流管线；9、气相密度计；10、水相密度计；11、油相密度计；12、PLC控制系统；13、布液板；1301、布液孔；14、压力变送器；15、压力调节阀；16、油水界面仪；17、温度变送器；18、水相调节阀；19、液位计；20、油相调节阀；21、含水率仪；22、泄放管；23、安全泄放阀；24、排污管线。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”，“下”，“左”，“右”，“内”，“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于简化描述，而不是指示或暗示该方位是必须具有的特定的方位以及特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

如图1至图3所示，油气水三相流的连续密度测量装置，用于对所开采的原油中气相、水相和油相的各单相密度进行在线连续测量，以精确确定其中的各单相密度，需要提及的是，所要测量的各单相密度为工况密度，该装置具体包括分离罐体1，分离罐体1中设有分离室101，分离室101为一相对密闭的腔室，其为将油、气、水自原油中分离的主要场所，分离罐体1上开设有混合物进口102，混合物进口102上连接取样管4，取样管4的另一端与原油开采设备的出油端连接，故相较于传统设置于实验室中的三相分离器更接近开采设备，开采设备所提取的原油通过取样管4源源不断输入分离罐体1的分离室101中，使取样过程连续且不间断，确保每一体积的原油中的各单相密度均能够在后续得到实时测量，避免转送过程中的长时间间隔使原油中各单相的比重发生变化；

分离室101的一侧设有油水分离元件，油水分离元件2与混合物进口102相对，分离室101的另一侧则设有溢流板3，可以理解的是溢流板3位于分离室101的两侧，在此，将分离室101介于油水分离元件2与溢流板3之间的空间定义为混合腔101a，并将分离室101位于溢流板3另一侧的空间定义为储油腔101b，通过油水分离元件将原油中所含气相和水相同油相进行分离，分离后的气体和分层的油水混合物向外排出，进入混合腔101a中，在该部分空间中，利用油水密度差，采用重力沉降的方式在油相和水相间形成清晰的分界面，在溢流板3的作用下，使其混合腔101a和储油腔101b相互隔绝，分离后，位于上层石油自溢流板3的上方溢流进储油腔101b中收集，使得与下方的水完全分离，并在溢流板3的作用下实现油水隔绝，最终实现气相、水相和油相的三相分离；

为了能够对所分离的气相、水相和油相密度进行精确测量，分离罐体1的上端开设有排气口103，下端开设有排水口104和排油口105，排水口104和排油口105分别位于溢流板3的两侧，可以理解的是，排水口104与混合腔101a相对，而排油口105则与储油腔101b相对，排气口103、排水口104和排油口105分别连接排气管5、排水管6和排油管7，排气管5、排水管6和排油管7的另一端通过汇流管线8相连，自排气口103、排水口104和排油口105排出的气相、水相和油相分别经排气管5、排水管6和排油管7后于汇流管线8中再次汇聚后向外排出；

此外，分离罐体1的分离室101中还设有监测系统，监测系统用于监测位于混合腔101a中的油水界面、位于储油腔101b中的油液高度、罐内压力以及分离罐体1内温度的监测系统温度，监测系统同设于排气管5、排水管6和排油管7上的调节系统电信号连接，监测系统将监测到的油水界面信息、油液高度信息以及分离罐体1内压力信息以电信号反馈至调节系统，由调节系统对油水界面、油液高度和分离罐体1内压力进行控制，确保油水界面、油液高度和分离罐体1内压力符合符合最佳测量条件，排气管5、排水管6和排油管7上分设有气相密度计9、水相密度计10和油相密度计11，监测系统、调节系统、气相密度计9、水相密度计10和油相密度计11均由PLC控制系统12控制，需要提及的是，监测系统监测到的油水界面、油液高度、分离罐体1内压力和分离罐体1内温度信息亦会PLC控制系统12的数显屏上显示，气相密度计9、油相密度计11和水相密度计10能够分别实时测量通过排气管5、排水管6和排油管7中的气体、水和油液的各单相密度，且由于取样过程的连续型，保证了自原油分离而产生的气相、水相和油相的持续性，使得测量的各单相密度即为实时的工况密度，实现连续在线测量，且无需通过公式进行繁琐的计算，进而极大精简了测量流程，同时，防止测量过程中原油中的各单相比重发生变化，确保测量所得的各单相工况密度的精确性。

如图3和图4所示，分离室101靠近混合物进口102的一侧设有布液板13，布液板13上开设有若干布液孔1301，进入分离室101的原油通过布液孔1301后进入油水分离元件，由布液孔1301对原油进行分流，进而降低原油流速，起到稳流作用，防止进入分离室101的原油因流速过快冲击油水分离元件造成损坏，同时保证最终检测结果的准确性。

如图3所示，监测系统包括压力变送器14，压力变送器用于实时监测分离罐体1内压力，调节系统包括设于排气管5上的压力调节阀15，压力变送器14与气相压力调节阀15通过电信号连接，压力变送器根据分离罐体1内压力将信号传输至压力调节阀15，由压力调节阀15进行连续调节，确保处理罐体1内压力的稳定。

如图3所示，监测系统还包括位于油水分离元件和溢流板3间的油水界面仪16和温度变送器17，油水界面仪16用于监测混合腔101a中的油水界面高度，调节系统还包括设于排水管6上的水相调节阀18，油水界面仪16与水相调节阀18通过电信号连接，油水界面仪16将监测到的油水界面高度信息反馈至水相调节阀18，由水相调节阀18连续调节自排水管6通过的水流量，使混合腔101a中的油水界面恒定在一个固定的高度区间内，进而确保位于上层的油液能够顺利的溢流至溢流板3另一侧的储油腔101b中，温度变送器17能够实时向操作者反应分离罐体1内温度信息。

如图3所示，监测系统还包括位于溢流板3另一侧储油腔101b中的液位计19，液位计19用于实时监测储油腔101b中的石油液面高度，调节系统还包括设于排油管7上的油相调节阀20，液位计19与油相调节阀20通过电信号连接，液位计19将监测到的石油界面高度信息反馈至油相调节阀20，由油相调节阀20连续调节自排油管7通过的油液流量，使储油腔101b中的石油界面恒定在一个固定的高度区间内，进而避免储油腔101b中的石油因液面过高，而反向溢流至混合腔101a中。

如图3所示，排油口105和油相密度计11之间的排油管7上设有含水率仪21，含水率仪21用于实时监测通过排油管7油液的含水量，进而能够推算测得的油相密度和睡相密度是否准确，且能够推断油水分离是否完全。

如图3所示，油水分离元件2为波纹板聚结填料，需要提及的是，上述波纹板聚结填料采用市面上常见的规格型号，其具体结构为现有技术，故不在此进行赘述，当有气水混合物进入波纹板聚结填料中后，混合物流动过程中，其中的气相挥发，而排向分离罐体1的分离室101中，此时的混合物为油水混合物，油水混合物在重力和浮力的作用下，油水混合物中的水相沉降至作为聚结元件的波纹板上，在波纹板的表面上水相聚结而与油相初步分离，之后沿各自对应的出口排入至分离室101的混合腔101a中，在混合腔101a中再次进行重力沉降，使得油水间形成清晰分界面。

如图1和3所示，分离罐体1上开设有泄放口106，泄放口106上连接有泄放管22，泄放管22用于分离罐体1的泄压，防止分离罐体1内压过大，泄放管22上设有安全泄放阀23，安全泄放阀23能够使泄压过程可控，确保本实用新型的设备及其周边附属设备以及人员的安全。

如图1和图3所示，分离罐体、排水管6和排油管7上分别开设有第一排污口、第二排污口和第三排污口，第一排污口、第二排污口和第三排污口均与排污管线24连接，基于上述设置，通过排污管线24来排尽积留于分离罐体、排水管6和排油管7中的余液。

结合图1至图4，本实用新型的用于油气水三相流的连续密度测量装置在测量时的步骤可以分为取样、分离、测量、调节和清排，在取样时，先将取样管4连接原油开采设备的出油端，使原油开采设备提取的原油直接通过取样管4排入分离罐体1的分离室101中，之后进行分离，分离时原油进入分离室101后通过布液板13进入油水分离元件，在油水分离元件中进行脱气、破乳处理，使气相同水相和油相分离，并使水相与油相初步分离，分离的气体排出油水分离元件进入分离室101，再通过分离罐体1上的排气口103进入排气管5中，水与油进入油水分离元件和溢流板3之间的空间中，进行重力沉降，利用密度差，使水相与油相进一步分离，位于上层的石油通过溢流板3的上端溢流至溢流板3的另一侧的储油腔101b收集，并进入排油管7中，而水则排入排水管6中，之后进行测量进入排气管5、排水管6和排油管7中的气相、水相和油相分别由PLC控制系统12控制的气相密度计9、水相密度计10和油相密度计11分别测量出单相密度，在测量过程中，实时进行调节，测量系统的压力变送器14、油水界面仪16、温度变送器17和液位计19分别用于实时监测分离罐体1内压力、油水界面、分离罐体1内温度以及油液高度，压力变送器14、油水界面仪16和液位计19分别控制压力调节阀15、水相调节阀18和油相调节阀20对通过排气管5、排水管6和排油管7的气相、水相和油相通量进行实时调节，最后进行清排，通过排气管5、排水管6和排油管7的气相、水相和油相于汇流管线8再次汇聚并向外排放，待设备停用后，通过排污管线24来排尽积留于分离罐体、排水管6和排油管7中的余液。

上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理和最佳实施例，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。

Claims (9)

1.用于油气水三相流的连续密度测量装置，其特征在于，它包括分离罐体(1)，所述分离罐体(1)中设有分离室(101)，所述分离室(101)的一侧设有油水分离元件(2)，且其另一侧设有溢流板(3)，所述分离罐体(1)上开设有与油水分离元件(2)相对的混合物进口(102)，所述分离罐体(1)的上端开设有排气口(103)，下端开设有排水口(104)和排油口(105)，且所述排水口(104)和排油口(105)分别位于溢流板(3)的两侧，所述混合物进口(102)、排气口(103)、排水口(104)和排油口(105)分别连接取样管(4)、排气管(5)、排水管(6)和排油管(7)，所述排气管(5)、排水管(6)和排油管(7)的另一端通过汇流管线(8)相连，所述分离室(101)中还设有用于实时监测油水界面、油液高度、分离罐体(1)内压力以及分离罐体(1)内温度的监测系统，所述监测系统同设于排气管(5)、排水管(6)和排油管(7)上的调节系统电信号连接，所述排气管(5)、排水管(6)和排油管(7)上分设有气相密度计(9)、水相密度计(10)和油相密度计(11)，所述监测系统、调节系统、气相密度计(9)、水相密度计(10)和油相密度计(11)均由PLC控制系统(12)控制。

2.根据权利要求1所述的用于油气水三相流的连续密度测量装置，其特征在于，所述分离室(101)靠近混合物进口(102)的一侧设有布液板(13)，所述布液板(13)上开设有若干布液孔(1301)。

3.根据权利要求1所述的用于油气水三相流的连续密度测量装置，其特征在于，所述监测系统包括压力变送器(14)，所述调节系统包括设于排气管(5)上的压力调节阀(15)，所述压力变送器(14)与气相压力调节阀(15)通过电信号连接。

4.根据权利要求1所述的用于油气水三相流的连续密度测量装置，其特征在于，所述监测系统还包括位于油水分离元件(2)和溢流板(3)间的油水界面仪(16)和温度变送器(17)，所述调节系统还包括设于排水管(6)上的水相调节阀(18)，所述油水界面仪(16)与水相调节阀(18)通过电信号连接。

5.根据权利要求1所述的用于油气水三相流的连续密度测量装置，其特征在于，所述监测系统还包括位于溢流板(3)另一侧的液位计(19)，所述调节系统还包括设于排油管(7)上的油相调节阀(20)，所述液位计(19)与油相调节阀(20)通过电信号连接。

6.根据权利要求1所述的用于油气水三相流的连续密度测量装置，其特征在于，所述排油口(105)和油相密度计(11)之间的排油管(7)上设有含水率仪(21)。

7.根据权利要求1所述的用于油气水三相流的连续密度测量装置，其特征在于，所述油水分离元件(2)为波纹板聚结填料。

8.根据权利要求1所述的用于油气水三相流的连续密度测量装置，其特征在于，所述分离罐体(1)上开设有泄放口(106)，所述泄放口(106)上连接有泄放管(22)，所述泄放管上设有安全泄放阀(23)。

9.根据权利要求1所述的用于油气水三相流的连续密度测量装置，其特征在于，所述分离罐体(1)、排水管(6)和排油管(7)上分别开设有第一排污口、第二排污口和第三排污口，所述第一排污口、第二排污口和第三排污口均与排污管线(24)连接。