CN2835552Y - 采油井超声波混相油水气自动监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种采油井超声波混相油水气自动监测装置，该装置包括：分四个部分：油水气计量分离部分、超声波混相含水测试部分、油气管线旁路部分、工业控制微机处理部分。利用本装置可以对单井采油井或采油井平台各井分别进行油、水、气计量，先对油水进行超声波混相，使油包水、水包油成为直径在0.2um左右的均匀颗粒后，由原油含水仪进行高精度含水量测试，经计算机计算出原油纯油、纯水、纯气的体积流量。利用本装置可使原油含水分析精度大为提高，为了使经过超声波混相器以后的水能尽快脱掉，本装置安装了离心式脱水器。

Description

采油井超声波混相油水气自动监测装置

技术领域

本实用新型涉及一种油水气测量装置，尤其是一种采油井超声波混相油水气自动监测装置。

技术背景

在单井日产量计量中，需测出日产纯油量、混合油含水率、含气量。但是由于技术上的原因，纯油量、含水率检测仍然用很落后的方法：首先用掐表，读液位的方法，人工算出单井日产混合液量；第二、人工取样实验室人工分析方法测出含水率，然后算出纯油量，纯水量。主要原因是目前国内外生产的原油含水率测试仪，不管是短波法、电容法，对单井采出的原油中，由于不仅含水、含气，而且其含水率变化很大，更主要的是原油内有不同直径的油包水、水包油颗粒，直接影响含水率的测试精度，其误差很大，有时甚至是错误的，这就是目前各种含水测试仪不能在单井进行测试的原因。现有的含水率测试是采用称重法，但不能计量出纯油、纯水，且装置有些较笨重，维修量大，精度不高等问题，罐液位计量法也只能测出油水混合的流量，且目前均为人工计量，精度不高。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种采油井超声波混相油水气自动监测装置，以解决原油油、水、气计量测量不准确的问题。

本实用新型采用以下方案来实现其目的：

本实用新型的采油井超声波混相油水气自动监测装置按结构可分四个部分：油水气计量分离器部分、超声波混相含水测试部分、油气管线分离部分、工业控制微机处理部分，其中：

油水气计量分离器部分包括原油过滤器、分离器壳体、顶部天然气罐、天然气流量计、油罐、底部水罐、底部油水界面传感器、底部排水电动阀，对进入分离器的原油中的天然气进入气室由气管排出，大团水沉入底部水罐经排水电动阀排出；原油过滤器通过弯头与分离器壳体相连并安装在油罐与天然气罐交接处，天然气流量计通过弯头相连并安装在天然气罐顶部，原油流量计安装在油罐的侧面，油水界面传感器安装在原油罐底部与水罐交接处，排水电动阀安装在水罐底部；

超声波混相含水测试部分包括主油路管体进口阀门、电动油泵、泵压传感器、超声波换能器、含水测试管、含水测试仪、原油流量计、电动控制阀、离心式脱水器、排水阀、出口阀门等组件，对进入主油管内的油包水、水包油进行超声波混相乳化对其高精度的含水、原油流量、泵压的测试，最后又对其油水分离；超声波换能器由上、下端锥形母扣接头、声波室、夹缝体、弹性舌片、外壳体、弹性舌片座组成，所述上、下两端的锥形母扣分别与声波室及外壳体相连，声波室与夹缝体呈滑配合，弹性舌片的下端经弹性舌片座固定于声波室的壁上；

油气管线分离部分包括天然气输出管线、活节、进出口三通、旁路油管、旁通阀门、活节，天然气计量后通过气管线及出口三通进入出口混合后输出，为方便维修，旁通阀门可将其打开，主油路经旁通油管注出，同时关闭主油路进口、出口阀门，进行维修。

工业控制微机处理部分包括各传感器的输入信号电缆、各执行器的输出控制电缆、主机、机内A/D转换器、串口通讯卡、无线通讯卡等，主要对信号进行数据处理，显示原油含水率、纯油、纯水、纯气体积流量、泵压、计量分离器油液位、油水界面高度、工程班报表、日报表、曲线、直方图等。同时去控制油泵的开启，分离器排水电动阀的开启，油管电动阀阀值开度等，以保证各油水气的安全运行。

本实用新型的采油井超声波混相油水气自动监测装置的工作原理是：利用原油计量分离器对井口原油注入分离器时，天然气轻上升到顶部，被压入天然气管线；原油内大团水比油重沉入计量分离器底部排出；剩下较小的油包水、水包油才进入油泵加压，经过超声波换能器进行混相乳化成0.2um以下分布均匀的颗粒，此时用含水仪进行测试，提高了含水率的测试精度及准确度并对其流量测试。同时对进入气管的天然气流量进行测试，通过工业控制微机进行数据处理，得出含水率、纯油、纯水、纯气的体积流量。另外工业控制微机对传感器送来的信号处理去分别控制油泵的停转、计量分离器排水电动阀的开停以及原油流量计后面的电动阀开度大小，共三种控制方式：第一是由分离器液位传感器的信号来控制油泵的停转，当液位高于上限时，油泵开启抽油，当液位低于下限时，油泵停止，等液位再超高限又开启，如此反复，以防止采油井流量变化太大引起满罐及抽空现象；第二是泵压传感器的信号去控制原油电动阀的开度量，主要是防止计量分离器顶部天然气压力过大，进入原油内，以保证原油压力大于顶部天然气压力，使天然气经天然气流量计到主油管出口混合输出，当计量器油压小于天然气压力，电动阀开小，并使油压大于天然气压力，反之开大；第三是计量器内的油水界面传感器的信号去控制排水电动阀，当计量器内底部水位到达油水界面时，开启电动阀排水，当水排到油位进入界面时，关闭电动阀。工业微机通过含水测试仪、天然气流量计、原油流量计进行数据处理，算出原油含水率、纯油、纯水、纯气、泵压等数据，为分析井下原油采收率，井下工具的运行状态提供了可靠数据。

为了使经过超声波混相器以后的水能尽快脱掉，该装置还加装了离心式脱水机，主要用于单井独立计量使用。这样单井计量含水率、纯油量、含气量检测和脱水一次性完成，处理后的原油可直接送往小站或联合站。

该装置可根据各井、各计量站处理原油的流量的大小、不同的需求而装配不同规格的混相器、原油脱水机，或取舍不同的配件，以现场需求而设置。

本实用新型采用的是超声波混相乳化进行含水率测试，其测试精度提高很多，计量的准确度也较高，不仅准确的计量出原油含水率、纯油、纯水、纯气的流量，还对整个装置的系统安全运行采取自动控制措施，并从各方面充分考虑轻便、维修方便、使用寿命长的问题，从而保证了数据的准确度，为工程中分析采收率、施工方案提供准确数据。

附图说明

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明；

图1是采油井超声波混相油水气监测装置结构原理图；

图2是采油井超声波混相油水气监测装置结构装配图；

图3是超声波换能器的结构示意图；

图3-1是图3的B-B剖视图；

图3-2是图3的A-A剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的结构和实施方式进一步进行说明：

参考图1和2，图1是采油井超声波混相油水气监测系统结构原理图，图2是采油井超声波混相油水气监测系统结构装配图。图中：1为采油井原油输入口，2为原油过滤器，3为水罐，4为计量分离器放水电动阀，5为油水界面传感器，6为旁通油管线，7为主管线阀门，8为电动油泵，9为压力传感器，10为超声波换能器，11为旁通阀门，12为原油含水测试仪，13为原油流量计，14为主油路电动阀门，15为离心式油水分离器，16为油水分离器排水阀门，17为主油路阀门，18为油气混相输出口，19为天然气管线，20为工业控制计算机，21为天然气流量计，22为计量分离器原油液位传感器，23为顶部天然气罐，24为原油罐，25为原油计量分离器。图2中原油输入口1和原油过滤器2通过弯头2-1安装在分离器25的油罐24与天然气罐23交接处。天然气流量计通过弯头21-1安装在分离器气罐顶部。原油液位计安装在分离器油罐旁侧并与之联通。油水界面传感器5安装在油罐24底部与水罐3交接处，主要是测试当水位升到此处时，开启排水电动阀4排水。电动排水阀4安装在分离器最底部。水、气分离后的原油经三通6-1、阀门7进入电动油泵，压入超声波换能器10使其充分油水混相乳化，油压力传感器座9-1与传感器9安装在中间。混相乳化后的均匀微小颗粒原油经弯头10-1进入含水测试管12-1，通过含水仪12进行监测后，经过流量计13计量出原油流量后，再进入电动阀以保证计量器内原油罐内压力始终大于天然气罐压力，将其压入出口管线。最后原油进入原油脱水器15脱水经阀门16流出，脱水后的原油经出口阀17、三通11-3、11-4与天然气管线19、活节21-2相混合后输出到出口18。另外需要维修设备时，关闭进口阀门7与出口阀门17，打开原油旁通阀门11经弯头注入旁通油管6、旁通阀门11、活节11-1、弯头11-2进入三通11-3注出。其中活节11-1是便于安装旁通管线而设置的，活节21-2是便于安装天然气管线而设置的。

附图3是超声波换能器结构装配，附图3-1为图3中的B-B剖视图，附图3-2为图3的A-A剖视图。图中10-1与10-2为超声波换能器10上、下端锥形母扣接头，10-3为声波室、10-4为夹缝体、10-5为弹性舌片、10-6为外壳体、10-7为弹性舌片座；当原油经油泵加压后经过该夹缝体10-4时，原油内的油包水、水包油在大于夹缝为0.5-1mm时被挤成小于或等于该夹缝尺寸的分子团，同时冲击弹性舌片10-5使之产生40kHz频率振动，并对其分子团进行振动，打碎成0.2um颗粒的乳化分子；弹性舌片10-5安装在舌片座10-7上并固定连接在声波室10-3中以使油经过振动在声波室内产生共振，加速油水的乳化。

Claims (3)

1、一种采油井超声波混相油水气自动监测装置，其特征在于：该装置包括以下部分：油水气计量分离器部分、超声波混相含水测试部分、油气管线分离部分、工业控制微机部分，其中：油水气计量分离器部分由原油过滤器、分离器壳体、顶部天然气罐、天然气流量计、油罐、原油流量计、水罐、底部油水界面传感器、底部排水电动阀通过管线连接组成；超声波混相含水测试部分由主油路管体进口阀门、电动油泵、泵压传感器、超声波换能器、含水测试管、含水测试仪、原油流量计、电动控制阀、离心式脱水器、排水阀、出口阀门通过管线连接组成；油气管线分离部分由天然气输出管线、活节、进出口三通、旁路油管、旁通阀门组成；原油过滤器通过弯头与分离器壳体相连并安装在油罐与天然气罐交接处，天然气流量计通过弯头相连并安装在天然气罐顶部，原油流量计安装在油罐的侧面，油水界面传感器安装在原油罐底部与水罐交接处，排水电动阀安装在水罐底部。

2、如权利要求书1所述的采油井超声波混相油水气自动监测装置，其特征在于：超声波换能器由上、下端锥形母扣接头、声波室、夹缝体、弹性舌片、外壳体、弹性舌片座组成，所述上、下两端的锥形母扣分别与声波室及外壳体相连，声波室与夹缝体呈滑配合，弹性舌片的下端经弹性舌片座固定于声波室的壁上。

3、如权利要求书1或2所述的采油井超声波混相油水气自动监测装置，其特征在于：工业控制微机部分由各传感器的输入信号电缆、各执行器的输出控制电缆、主机、机内A/D转换器、串口通讯卡、无线通讯卡、显示器组成。

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