CN109882154B - 一种单井计量装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于石油计量装置技术领域，具体涉及一种单井计量装置，包括进口管线，进口管线连接有压力变送器，压力变送器连接有气液预分离进口管线，气液预分离进口管线连接有进口双斜管预分离管，进口双斜管预分离管依次连接有气液旋流分离管、管式旋流分离器和二次分离管，气液旋流分离管下侧连接有集污管，气液二次分离管连接有第二球阀，第二球阀连接有旋进漩涡气体流量计，旋进漩涡气体流量计连接有第三连接管，第三连接管连接有第四连接管，第四连接管一端连接有出口管线，第四连接管另一端连接有原油含水分析仪，原油含水分析仪管道连接有直管质量流量计，直管质量流量计与管式旋流分离器连接，集污管连接有排污出口管线。

Description

一种单井计量装置

技术领域

本发明属于石油计量装置技术领域，具体涉及一种单井计量装置。

背景技术

在油田生产中，单井原油含水率和产油量作为一个最基本的生产参数，如何对其进行准确、可信的计量，一直困扰着油田管理者。由于受到原油性质不同，含水量、含气量的较大变化以及产出液不规律等复杂因素的影响，很难找到一个结构简单、通用性好、测量精度可信的技术，尤其对于那些进入高含水期的油井，这个问题更为突出。

发明内容

本发明的目的是：旨在提供一种单井计量装置，采用撬装式结构，具有结构简单、操作方便、可靠性高,口径需求小、外形美观等优点，它不但可以适应油田现场高含水、多气或少气、间歇来液、原油物性不同及产量变化剧烈等复杂的工况，而且在不同的工况条件下，均能保持可重复、可验的高精度原油含水率和产油量测量，解决了现有的量油技术只能适应部分油井，原油含水率和产油量测量不确定，为油田的信息化建设和集约化管理提供了一个可靠的手段。

为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：

一种单井计量装置，包括进口管线和控制柜，所述控制柜固定连接有撬体底座，所述进口管线连接有第一球阀，所述第一球阀管道连接有压力变送器，所述压力变送器连接有气液预分离进口管线，所述气液预分离进口管线连接有进口双斜管预分离管，所述进口双斜管预分离管连接有气液旋流分离管，所述进口双斜管预分离管由气液旋流分离管的切线方向与气液旋流分离管连接，所述气液旋流分离管下侧连接有集污管,所述集污管连接有管式旋流分离器，所述管式旋流分离器与撬体底座固定连接，所述气液旋流分离管上侧与管式旋流分离器上侧之间连接有第一连接管，所述第一连接管由管式旋流分离器的切线方向与管式旋流分离器相连接，所述管式旋流分离器上侧连接有第二连接管，所述第二连接管连接有气液二次分离管，所述第二连接管由气液二次分离管的切线方向与气液二次分离管相连接，所述气液二次分离管下侧与管式旋流分离器管道连接，所述气液二次分离管上侧管道连接有第二球阀，所述第二球阀管道连接有旋进漩涡气体流量计，所述旋进漩涡气体流量计连接有第三连接管，所述第三连接管连接有第四连接管，所述第四连接管一端连接有第三球阀，所述第三球阀连接有出口管线，所述第四连接管另一端连接有原油含水分析仪，所述原油含水分析仪管道连接有直管质量流量计，所述直管质量流量计与管式旋流分离器下侧连接，所述集污管连接有第四球阀，所述第四球阀连接有排污出口管线，所述气液旋流分离管、管式旋流分离器和气液二次分离管均与水平面相垂直，所述控制柜信号输入端与压力变送器、旋进漩涡气体流量计、原油含水分析仪和直管质量流量计信号连接。

采用本发明技术方案，采用撬装式结构，具有结构简单、操作方便、可靠性高,口径需求小、外形美观等优点；借助油井产出液自身的特性和动能，装置整体采用非压力容器设计，操作方便，原油通过分离装置进行多次分离后，分别通过旋进漩涡气体流量计、直管质量流量计、原油含水分析仪进行计量，并将信号传送到控制柜进行汇总和分析，其中旋进漩涡气体流量计检测原油的含气量，原油含水分析仪检测原油的含水量，直管质量流量计不仅能检测原油的流量，而且压损小，不容易被堵塞，便于清理；进口设置的压力变送器检测到的瞬时流量、累计流量及其它参数转换为信号汇总到控制柜中；通过气液预分离进口管线和进口双斜管预分离管进行自动预先的分离，分离出的气相上浮由进口双斜管预分离管上侧的管道进入气液旋流分离管，剩余原油由进口双斜管预分离管下侧的管道进入气液旋流分离管，由于进口双斜管预分离管由气液旋流分离管的切线方向与气液旋流分离管连接，剩余原油进入气液旋流分离管后产生旋流作用，气液旋流分离管中的液相在离心力、重力和浮力作用下形成一个倒锥形的涡流面，密度大的液相沿气液旋流分离管的管壁流到第一连接管底部进入管式旋流分离器中，密度小的气相沿涡旋的中央上升至第一连接管顶部进入管式旋流分离器中，实现两相的初步分离；由于第一连接管由管式旋流分离器的切线方向与管式旋流分离器相连接，初步分离的气相与液相进入管式旋流分离器后，气液两相混合物依靠旋流转动产生的离心力以及气液自身重力实现气液两相的高效分离，液体沿着直管的管壁到了底端，并流入直管质量流量计，气体到了漩涡的中央，形成一个倒圆锥型的涡流面，从顶部分离出来，进入第二连接管，从而实现油井产出物的气液分离；由于第二连接管第二连接管由气液二次分离管的切线方向与气液二次分离管相连接，进入气液二次分离管的气体在气液二次分离管再次依靠旋流转动产生的离心力进行二次分离，气体中的包含的液相凝结长液体由气液二次分离管下侧回流如管式旋流分离器中，剩余气体由第二球阀进入旋进漩涡气体流量计中；气液旋流分离管底部的杂质和管式旋流分离器底部的杂质沉淀后进入集污管中，并由排污出口管线排出；

当正常工作时，第一球阀、第二球阀和第三球阀打开而第四球阀关闭，经过压力变送器检测原油瞬时流量、累计流量及其它参数后，原油进入气液预分离进口管线进入初步分离，再由管式旋流分离器分离为液体和气体，其中气体进入气液二次分离管进行再次分离后，分离出的气体通过旋进漩涡气体流量计进行精确的计量，而管式旋流分离器中分离的液体通过直管质量流量计、原油含水分析仪进行流量和含水量的检测分析，最后分离的气体与液体混合并由出口管线排出；

排污时，第四球阀打开而第一球阀、第二球阀和第三球阀关闭，集污管中的杂质由排污出口管线排出；

本发明采用撬装式结构，具有结构简单、操作方便、可靠性高,口径需求小、外形美观等优点，它不但可以适应油田现场高含水、多气或少气、间歇来液、原油物性不同及产量变化剧烈等复杂的工况，而且在不同的工况条件下，均能保持可重复、可验的高精度原油含水率和产油量测量，解决了现有的量油技术只能适应部分油井，原油含水率和产油量测量不确定，为油田的信息化建设和集约化管理提供了一个可靠的手段。

进一步限定，所述进口双斜管预分离管包括气路管和气液管，所述气路管和气液管相平行，所述气路管和气液管均与气液旋流分离管连接。这样的结构，使原油进行预分离，增加效率。

进一步限定，所述气路管和气液管均由气液预分离进口管线向气液旋流分离管由上向下倾斜。这样的结构，使液体与气体更好的分离。

进一步限定，所述第二连接管由管式旋流分离器向气液二次分离管由上至下倾斜。这样的结构，便于液体与与气体更好的分离。

进一步限定，所述第四连接管连接有第一辅助支撑杆。这样的结构，使装置结构稳定。

进一步限定，所述第一球阀与压力变送器之间连接有第二辅助支撑杆。这样的结构，使装置结构稳定。

进一步限定，所述进口双斜管预分离管、气液旋流分离管、第一连接管、管式旋流分离器、第二连接管和气液二次分离管之间的连接均为焊接。这样的结构，使装置连接稳固。

本发明，与现有技术相对比具有以下有点：

1、采用撬装式结构，具有结构简单、操作方便、可靠性高,口径需求小、外形美观等优点；

2、装置无液位控制器，不会发生控制器失灵造成的窜液等问题；

3、采用进口双斜管预分离管、气液旋流分离管、管式旋流分离器和气液二次分离管进行多重分离，保证检测数据的精确度；

4、设置排污出口管线便于清理管道，防止管道堵塞；

5、管式旋流分离器采用柱状旋流式气-液分离技术，利用高精度流量计对气相、液相分别精准测量；

附图说明

本发明可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明；

图1为本发明一种单井计量装置实施例的结构示意图一；

图2为本发明一种单井计量装置实施例的结构示意图二；

图3为本发明一种单井计量装置实施例的连接示意简图；

主要元件符号说明如下：

撬体底座1、进口管线2、第一球阀21、压力变送器22、气液预分离进口管线23、进口双斜管预分离管24、气路管241、气液管242、第二辅助支撑杆25、气液旋流分离管3、第一连接管31、管式旋流分离器4、第二连接管41、气液二次分离管5、第二球阀6、旋进漩涡气体流量计61、第三连接管62、第四连接管63、第一辅助支撑杆631、出口管线7、第三球阀71、原油含水分析仪8、直管质量流量计81、集污管9、第四球阀91、排污出口管线92。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员可以更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明。

如图1-3所示，本发明的一种单井计量装置，包括进口管线2和控制柜，控制柜固定连接有撬体底座1，进口管线2连接有第一球阀21，第一球阀21管道连接有压力变送器22，压力变送器22连接有气液预分离进口管线23，气液预分离进口管线23连接有进口双斜管预分离管24，进口双斜管预分离管24连接有气液旋流分离管3，进口双斜管预分离管24由气液旋流分离管3的切线方向与气液旋流分离管3连接，气液旋流分离管3下侧连接有集污管9,集污管9连接有管式旋流分离器4，管式旋流分离器4与撬体底座1固定连接，气液旋流分离管3上侧与管式旋流分离器4上侧之间连接有第一连接管31，第一连接管31由管式旋流分离器4的切线方向与管式旋流分离器4相连接，管式旋流分离器4上侧连接有第二连接管41，第二连接管41连接有气液二次分离管5，第二连接管41由气液二次分离管5的切线方向与气液二次分离管5相连接，气液二次分离管5下侧与管式旋流分离器4管道连接，气液二次分离管5上侧管道连接有第二球阀6，第二球阀6管道连接有旋进漩涡气体流量计61，旋进漩涡气体流量计61连接有第三连接管62，第三连接管62连接有第四连接管63，第四连接管63一端连接有第三球阀71，第三球阀71连接有出口管线7，第四连接管63另一端连接有原油含水分析仪8，原油含水分析仪8管道连接有直管质量流量计81，直管质量流量计81与管式旋流分离器4下侧连接，集污管9连接有第四球阀91，第四球阀91连接有排污出口管线92，气液旋流分离管3、管式旋流分离器4和气液二次分离管5均与水平面相垂直，控制柜信号输入端与压力变送器22、旋进漩涡气体流量计61、原油含水分析仪8和直管质量流量计81信号连接。

采用本发明技术方案，采用撬装式结构，具有结构简单、操作方便、可靠性高,口径需求小、外形美观等优点；借助油井产出液自身的特性和动能，装置整体采用非压力容器设计，操作方便，原油通过分离装置进行多次分离后，分别通过旋进漩涡气体流量计61、直管质量流量计81、原油含水分析仪8进行计量，并将信号传送到控制柜进行汇总和分析，其中旋进漩涡气体流量计61检测原油的含气量，原油含水分析仪8检测原油的含水量，直管质量流量计81不仅能检测原油的流量，而且压损小，不容易被堵塞，便于清理；进口设置的压力变送器22检测到的瞬时流量、累计流量及其它参数转换为信号汇总到控制柜中；通过气液预分离进口管线23和进口双斜管预分离管24进行自动预先的分离，分离出的气相上浮由进口双斜管预分离管24上侧的管道进入气液旋流分离管3，剩余原油由进口双斜管预分离管24下侧的管道进入气液旋流分离管3，由于进口双斜管预分离管24由气液旋流分离管3的切线方向与气液旋流分离管3连接，剩余原油进入气液旋流分离管3后产生旋流作用，气液旋流分离管3中的液相在离心力、重力和浮力作用下形成一个倒锥形的涡流面，密度大的液相沿气液旋流分离管3的管壁流到第一连接管31底部进入管式旋流分离器4中，密度小的气相沿涡旋的中央上升至第一连接管31顶部进入管式旋流分离器4中，实现两相的初步分离；由于第一连接管31由管式旋流分离器4的切线方向与管式旋流分离器4相连接，初步分离的气相与液相进入管式旋流分离器4后，气液两相混合物依靠旋流转动产生的离心力以及气液自身重力实现气液两相的高效分离，液体沿着直管的管壁到了底端，并流入直管质量流量计81，气体到了漩涡的中央，形成一个倒圆锥型的涡流面，从顶部分离出来，进入第二连接管41，从而实现油井产出物的气液分离；由于第二连接管41第二连接管41由气液二次分离管5的切线方向与气液二次分离管5相连接，进入气液二次分离管5的气体在气液二次分离管5再次依靠旋流转动产生的离心力进行二次分离，气体中的包含的液相凝结长液体由气液二次分离管5下侧回流如管式旋流分离器4中，剩余气体由第二球阀6进入旋进漩涡气体流量计61中；气液旋流分离管3底部的杂质和管式旋流分离器4底部的杂质沉淀后进入集污管9中，并由排污出口管线92排出；

工作原理：

当正常工作时，第一球阀21、第二球阀6和第三球阀71打开而第四球阀91关闭，经过压力变送器22检测原油瞬时流量、累计流量及其它参数后，原油进入气液预分离进口管线23进入初步分离，再由管式旋流分离器4分离为液体和气体，其中气体进入气液二次分离管5进行再次分离后，分离出的气体通过旋进漩涡气体流量计61进行精确的计量，而管式旋流分离器4中分离的液体通过直管质量流量计81、原油含水分析仪8进行流量和含水量的检测分析，最后分离的气体与液体混合并由出口管线7排出；排污时，第四球阀91打开而第一球阀21、第二球阀6和第三球阀71关闭，集污管9中的杂质由排污出口管线92排出；

优选进口双斜管预分离管24包括气路管241和气液管242，气路管241和气液管242相平行，气路管241和气液管242均与气液旋流分离管3连接。这样的结构，使原油进行预分离，增加效率。实际上，也可以根据具体情况考虑进口双斜管预分离管24使用其他形状结构。

优选气路管241和气液管242均由气液预分离进口管线23向气液旋流分离管3由上向下倾斜。这样的结构，使液体与气体更好的分离。实际上，也可以根据具体情况考虑使用其他形状结构使液体与气体更好的分离。

优选第二连接管41由管式旋流分离器4向气液二次分离管5由上至下倾斜。这样的结构，便于液体与与气体更好的分离。实际上，也可以根据具体情况考虑使用其他形状结构使液体与气体更好的分离。

优选第四连接管63连接有第一辅助支撑杆631。这样的结构，使装置结构稳定。实际上，也可以根据具体情况考虑使用其他形状结构使装置结构稳定。

优选第一球阀21与压力变送器22之间连接有第二辅助支撑杆25。这样的结构，使装置结构稳定。实际上，也可以根据具体情况考虑使用其他形状结构使装置结构稳定。

优选进口双斜管预分离管24、气液旋流分离管3、第一连接管31、管式旋流分离器4、第二连接管41、气液二次分离管5和集污管9之间的连接均为焊接。这样的结构，使装置连接稳固。实际上，也可以根据具体情况考虑使用其他连接方式。

本发明采用撬装式结构，具有结构简单、操作方便、可靠性高,口径需求小、外形美观等优点，它不但可以适应油田现场高含水、多气或少气、间歇来液、原油物性不同及产量变化剧烈等复杂的工况，而且在不同的工况条件下，均能保持可重复、可验的高精度原油含水率和产油量测量，解决了现有的量油技术只能适应部分油井，原油含水率和产油量测量不确定，为油田的信息化建设和集约化管理提供了一个可靠的手段。

上述实施例仅示例性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种单井计量装置，包括进口管线(2)和控制柜，其特征在于：所述控制柜固定连接有撬体底座(1)，所述进口管线(2)连接有第一球阀(21)，所述第一球阀(21)管道连接有压力变送器(22)，所述压力变送器(22)连接有气液预分离进口管线(23)，所述气液预分离进口管线(23)连接有进口双斜管预分离管(24)，所述进口双斜管预分离管(24)连接有气液旋流分离管(3)，所述进口双斜管预分离管(24)由气液旋流分离管(3)的切线方向与气液旋流分离管(3)连接，所述气液旋流分离管(3)下侧连接有集污管(9),所述集污管(9)连接有管式旋流分离器(4)，所述管式旋流分离器(4)与撬体底座(1)固定连接，所述气液旋流分离管(3)上侧与管式旋流分离器(4)上侧之间连接有第一连接管(31)，所述第一连接管(31)由管式旋流分离器(4)的切线方向与管式旋流分离器(4)相连接，所述管式旋流分离器(4)上侧连接有第二连接管(41)，所述第二连接管(41)连接有气液二次分离管(5)，所述第二连接管(41)由气液二次分离管(5)的切线方向与气液二次分离管(5)相连接，所述气液二次分离管(5)下侧与管式旋流分离器(4)管道连接，所述气液二次分离管(5)上侧管道连接有第二球阀(6)，所述第二球阀(6)管道连接有旋进漩涡气体流量计(61)，所述旋进漩涡气体流量计(61)连接有第三连接管(62)，所述第三连接管(62)连接有第四连接管(63)，所述第四连接管(63)一端连接有第三球阀(71)，所述第三球阀(71)连接有出口管线(7)，所述第四连接管(63)另一端连接有原油含水分析仪(8)，所述原油含水分析仪(8)管道连接有直管质量流量计(81)，所述直管质量流量计(81)与管式旋流分离器(4)下侧连接，所述集污管(9)连接有第四球阀(91)，所述第四球阀(91)连接有排污出口管线(92)，所述气液旋流分离管(3)、管式旋流分离器(4)和气液二次分离管(5)均与水平面相垂直，所述控制柜信号输入端与压力变送器(22)、旋进漩涡气体流量计(61)、原油含水分析仪(8)和直管质量流量计(81)信号连接。

2.根据权利要求1所述的一种单井计量装置，其特征在于：所述进口双斜管预分离管(24)包括气路管(241)和气液管(242)，所述气路管(241)和气液管(242)相平行，所述气路管(241)和气液管(242)均与气液旋流分离管(3)连接。

3.根据权利要求2所述的一种单井计量装置，其特征在于：所述气路管(241)和气液管(242)均由气液预分离进口管线(23)向气液旋流分离管(3)由上向下倾斜。

4.根据权利要求3所述的一种单井计量装置，其特征在于：所述第二连接管(41)由管式旋流分离器(4)向气液二次分离管(5)由上至下倾斜。

5.根据权利要求4所述的一种单井计量装置，其特征在于：所述第四连接管(63)连接有第一辅助支撑杆(631)。

6.根据权利要求5所述的一种单井计量装置，其特征在于：所述第一球阀(21)与压力变送器(22)之间连接有第二辅助支撑杆(25)。

7.根据权利要求6所述的一种单井计量装置，其特征在于：所述进口双斜管预分离管(24)、气液旋流分离管(3)、第一连接管(31)、管式旋流分离器(4)、第二连接管(41)、气液二次分离管(5)和集污管(9)之间的连接均为焊接。