CN202531155U - 一种油井产量计量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及油井产量计量领域，特别涉及的是一种油井产量计量装置。其中包括：油气分离器，玻璃管液位计，差压传感器，差压变送器，控制器；所述油气分离器上设有产出物进口，其内部设有底水区及原油区，其底部设有原油出口管道，其顶部设有气体出口管道；所述玻璃管液位计设置于产出物进口的下方，其两端分别与所述油气分离器的原油区上方及底水区连通；所述差压传感器的两端分别设置于所述玻璃管液位计的两端；所述差压变送器分别与所述差压传感器的两端连接；所述控制器与所述差压变送器连接。本实用新型实施例的有益效果在于实现油井气、液产量的自动计量，大大降低了工人的劳动强度，在间出油井中应用的效果更为明显，保证计量精度的同时提高了计量效率，科学有效的指导了油井计量生产。

Description

一种油井产量计量装置

技术领域

本实用新型涉及油井产量计量领域，特别涉及的是一种油井产量计量装置。

背景技术

油井产量计量就是动态监测油井的气、液产量，通过对计量过程中产量的动态分析得知井下油藏地质情况变化和生产异常，为生产决策提供准确的数据支持，是油田生产管理中的一项重要工作。目前，在油田原油生产计量过程中多采用油井计量分离器配玻璃管液位计量油的方法，玻璃管液位计量油法是使用最普遍的油井计量方法，它是根据连通器原理，通过玻璃管液位计上升的高度及上升时间来折算日产量。

但是，目前辽河油田大部分油井属于间出油井，间出性强，采用玻璃管量油方式，至少存在以下不足：1、由于计量时间选择不当，往往长时间不上液面，或短时间内完成计量，如果把此类计量数据折合成油井日产量，便会造成很大误差。2、该方法由于人工计量，劳动强度大，计量时效低，存在人为读数误差和底水密度误差，短时间的计量数据难以反映油井的真实产液状况。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种油井产量自动计量装置，用于解决现有技术中玻璃管量油方式计量误差大且劳动强度大，计量时效低，存在人为读数误差和底水密度误差，短时间的计量数据难以反映油井的真实产液状况问题。

本实用新型实施例提供一种油井产量计量装置，所述装置包括：

油气分离器，玻璃管液位计，差压传感器，差压变送器，控制器；

所述油气分离器上设有产出物进口，其内部设有底水区及原油区，其底部设有原油出口管道，其顶部设有气体出口管道；

所述玻璃管液位计设置于产出物进口的下方，其两端分别与所述油气分离器的原油区上方及底水区连通；

所述差压传感器的两端分别设置于所述玻璃管液位计的两端；

所述差压变送器分别与所述差压传感器的两端连接；

所述控制器与所述差压变送器连接。

上述的油井产量计量装置，其中，所述油气分离器的原油出口管道上设有第一电动阀门，所述油气分离器的气体出口管道上设有第二电动阀门，所述第一电动阀门与所述第二电动阀门均与所述控制器连接。

上述的油井产量计量装置，还包括：计量气体流量的气体流量计，设置于所述气体出口管道并与所述控制器连接。

上述的油井产量计量装置，还包括：能够进行超压报警的电接点压力表，其与所述油气分离器及所述控制器连接。

借此，采用本实用新型的油井产量计量装置可以实现油井气、液产量的自动计量，大大降低了工人的劳动强度，在间出油井中应用的效果更为明显，保证计量精度的同时提高了计量效率，科学有效的指导了油井计量生产。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型的限定。在附图中：

图1是本实用新型实施例提供的一种油井产量计量装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种油井产量计量装置的装置示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。在此，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

如图1所示为本实用新型实施例提供的一种油井产量计量装置的结构示意图。其中包括：油气分离器101、玻璃管液位计102、差压传感器103、差压变送器104、控制器105；其中，所述油气分离器101上设有产出物进口，其内部设有底水区及原油区，其底部设有原油出口管道，其顶部设有气体出口管道；

所述玻璃管液位计102设置于产出物进口的下方，其两端分别与所述油气分离器101的原油区上方及底水区连通；

所述差压传感器103的两端分别设置于所述玻璃管液位计102的两端，用于获取所述油气分离器101中原油的差压值；

所述差压变送器104分别与所述差压传感器103的两端连接，用于将获得的差压值转换成电信号形式的差压信号并输出给所述控制器105；

所述控制器105与所述差压变送器104连接，可根据间隔时间t内的获得的两个差压信号计算出该段时间的油井产量。

本实用新型实施例提供的油井产量计量装置可以实现油井气、液产量的自动计量，大大降低了工人的劳动强度，在间出油井中应用的效果更为明显，保证计量精度的同时提高了计量效率，科学有效的指导了油井计量生产。

图2是本实用新型实施例提供的一种油井产量计量装置的装置示意图。

其中该油井产量计量装置包括：油气分离器201、玻璃管液位计202、差压传感器203、差压变送器204、控制器205。

所述油气分离器201上设有产出物进口210，其内部设有底水区206及原油区207，其底部设有原油出口管道211用于排出经过油气分离器201分离出的原油，其顶部设有气体出口管道212用于排出经过油气分离器201分离出的气体；

其中，玻璃管液位计202设置于产出物进口210的下方，其两端分别与所述油气分离器201的原油区207的上方及底水区206连通。

差压传感器203的两端分别设置于所述玻璃管液位计202的两端，具体的，差压传感器203的上端203a设置于玻璃管液位计202与油气分离器201中原油区207的上方相连的导管上，差压传感器203的下端203b设置于玻璃管液位计202与油气分离器201中底水区206相连的导管上，所述差压传感器203的上端203a与下端203b分别测得的油气分离器内原油区207上方与下方底水区206的压力值，两个压力值之间的差值便是油气分离器201中原油的差压值；差压变送器204的两端分别连接差压传感器203的上端203a与下端203b，用于将压力传感器203测得的差压值转换成电信号形式的差压信号；控制器205与所述差压变送器204连接，可根据间隔时间t内获得的两个差压信号计算出该段时间的油井产量。优选的，在控制器205内预先设定好测量的间隔时间为t，差压传感器203在0时刻将监测到的原油的差压值传输给差压变送器204并得到差压信号T1，差压变送器205将已生成的差压信号T1传输给控制器205，t时刻时，差压传感器203将监测到的原油的差压值传输给差压变送器204并得到差压信号T2，差压变送器205将已生成的差压信号T2传输给控制器205，控制器205根据间隔时间为t的两个差压信号T1和T2，可计算出该段时间的产油量。优选的，本实施例的控制器205选用西门子PLC控制器（Programmable Logic Controller，可编程控制器），也可以选用单片机或RTU等控制装置，但并不作为对本实用新型的限定。

本实用新型的一种油井产量计量装置，其另一较佳的实施方式中，油气分离器201内设有分离伞208和遮油挡板209，工作时，油井产出的产出物经产出物进口210进入油气分离器201，经分离伞208及遮油挡板209的分离后，原油向下流入油气分离器201的底部，在底水区207的液面上方汇集，所述产出物中携带的气体经气体出口管道212流出。其中，分离伞208及遮油挡板209均属于现有技术，可以根据油井产出液的气液比及油气分离器的规格等改变其参数，但并不作为对本实用新型的限定。分离伞208及遮油挡板209的使用是为了更好的使油气分离。

本实用新型的一种油井产量计量装置，其另一较佳的实施方式中，优选的，所述油气分离器201的原油出口管道211上设有第一电动阀门214，所述油气分离器的气体出口管道212上设有第二电动阀门215，所述第一电动阀门214与所述第二电动阀门215均与所述控制器205连接。工作时，在控制器205内设置液体压力上限值，当差压变送器204传输的差压值超过设定的上限值时，控制器205控制第二电动阀门215关闭，同时第一电动阀门214开启，用以排出原油。压力上限值的设定是根据现场的实际情况，由液面的上升高度所产生的压力来决定的，液面高度应低于分离伞208的高度。

上述实施例中通过增加第一电动阀门214和第二电动阀门215，并将第一电动阀门214和第二电动阀门215的输入端与控制器206的输出端连接，实现了自动排放油气分离器201内原油的目的，进一步节约了人力资源。

本实用新型的一种油井产量计量装置，其另一较佳的实施方式中，在气体出口管道212上设置气体流量计213，用于计量气体的产量，气体流量计213连接控制器205，将得到的信号传送给控制器205。控制器205与处理器216连接，从而实现了产液量的在线监测。

本实用新型的一种油井产量计量装置，其另一较佳的实施方式中，该设备还包括：电接点压力表217，与所述油气分离器201及所述控制器206连接，用于当所述油气分离器201中气体的压力值超过门限值时进行超压报警。

本实用新型的一种油井产量计量装置中，处理器216中设有软测量装置，通过软测量装置可以在线计算液产量。其中软测量装置的计算过程如下：

假设油井计量过程中以λ为一个计量时间步长，对应的产量分别为q₁,q₂,...,q_n，这些产量相互独立。这里认为一天的真实产量为μ，由大数定律可知算术平均值

依概率收敛于μ，这表明当n很大时，样本q₁,q₂,...,q_n的算术平均值

接近于油井一天计量产量的真实值，即：E(q_i)＝μ。由于每次计量的q_i相对于

都会产生一个随机误差，ε_i(i＝1,2，...n)，因此：q_i＝μ+ε_i            (1)

该样本误差的数学期望和方差表示为：

E(ε_i)＝0                (2)

V(ε_i)＝σ²              (3)

由数学期望和方差的性质可知：

E(q_i)＝E(μ)+E(ε_i)＝μ        (4)

V(q_i)＝V(ε_i)＝σ²             (5)

n次测量的产量和为：

$q=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{q}_i---\left(6\right)$

由中心极限定理可知,随机变量总和的分布收敛于正态分布，即

服从正态分布。又可知：

$E\left(q\right)=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}E\left(q_i\right)=\mathrm{n\μ}---\left(7\right)$

$V\left(q\right)=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}V\left(q_i\right)=n{\mathrm{\σ}}^2---\left(8\right)$

n次测量的算术平均值为,

所以

$P\left\{\right|\frac{q}{n}-\mathrm{\&mu;}|<\mathrm{\&delta;}\}=P\left\{\right|q-n|<\mathrm{n\&delta;}\}---\left(9\right)$

对上式整理

$P\left\{\right|q^{*}|<\frac{\mathrm{n\&delta;}}{\mathrm{\&sigma;}}\}$

$=P\{\frac{\mathrm{n\&delta;}}{\mathrm{\&sigma;}}<q^{*}<\frac{\mathrm{n\&delta;}}{\mathrm{\&sigma;}}\}$

$\&ap;\mathrm{\&Phi;}\left(\frac{\mathrm{n\&delta;}}{\mathrm{\&sigma;}}\right)-\mathrm{\&Phi;}(-\frac{\mathrm{n\&delta;}}{\mathrm{\&sigma;}})$

$=2\mathrm{\&Phi;}\left(\frac{\mathrm{n\&delta;}}{\mathrm{\&sigma;}}\right)-1---\left(10\right)$

若要求的误差δ及概率值α已知，则

由求 $P\left\{\right|\frac{q}{n}-\mathrm{\&mu;}|<\mathrm{\&delta;}\}\&GreaterEqual;\mathrm{\&alpha;}---\left(11\right)$

可转换为

$\mathrm{\&Phi;}\left(\frac{\mathrm{n\&delta;}}{\mathrm{\&sigma;}}\right)\&GreaterEqual;\frac{1+\mathrm{\&alpha;}}{2}---\left(12\right)$

通过查正态分布表即可得出所求的样本数n，进而求得所需要的最佳计量时间t＝n×λ，λ为时间步长。

现对辽河油田某采油厂某井一天的生产数据进行算例分析，该井的真实产量为9.77吨/天。在数据统计分析中，选取的计量步长为5min，共计为288个步长（即每天的1440分钟），每个步长对应的产量值如表1所示：

表1F55-43井每5min为步长的（换算成）日产液量

利用软测量装置进行计算，根据公式（3）可求得该井计量误差的方差为：

$V\left({\mathrm{\&epsiv;}}_i\right)={\mathrm{\&sigma;}}^2$

$=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}{(q_i-\stackrel{2}{Q})}^2/n$

$=[{(0.00-9.77)}^2+{(2.01+9.77)}^2+{(11.01-9.77)}^2+...+{(12.01-9.77)}^2]/n$

$=241.70$

得：σ＝15.54

取计量误差及置信概率为：δ＝0.49，α＝0.9

由公式（12） $\mathrm{\&Phi;}\left(\frac{\mathrm{n\&delta;}}{\mathrm{\&sigma;}}\right)\&GreaterEqual;\frac{1+\mathrm{\&alpha;}}{2},$ 得

$\mathrm{\&Phi;}\left(\frac{\mathrm{n\&delta;}}{\mathrm{\&sigma;}}\right)\&GreaterEqual;0.95$

查正态分布表，Φ(1.65)≥0.95

即：代入已知值求得n≈53，即nλ＝265分钟。

也就是说该井在满足计量误差为5%，置信概率为90%的情况下（即90%以上的情况），该井的最佳量油时间为4小时25分钟。

采用本实用新型的油井产量计量装置可以实现油井气、液产量的自动计量，大大降低了工人的劳动强度，在间出油井中应用的效果更为明显，保证计量精度的同时提高了计量效率，科学有效的指导了油井计量生产。本实用新型如能大面积推广应用，将创造显著的社会效益和经济效益。

Claims (4)

1.一种油井产量计量装置，其特征在于包括：

油气分离器，玻璃管液位计，差压传感器，差压变送器，控制器；

所述油气分离器上设有产出物进口，其内部设有底水区及原油区，其底部设有原油出口管道，其顶部设有气体出口管道；

所述玻璃管液位计设置于产出物进口的下方，其两端分别与所述油气分离器的原油区上方及底水区连通；

所述差压传感器的两端分别设置于所述玻璃管液位计的两端；

所述差压变送器分别与所述差压传感器的两端连接；

所述控制器与所述差压变送器连接。

2.根据权利要求1所述的油井产量计量装置，其特征在于，所述油气分离器的原油出口管道上设有第一电动阀门，所述油气分离器的气体出口管道上设有第二电动阀门，所述第一电动阀门与所述第二电动阀门均与所述控制器连接。

3.根据权利要求2所述的油井产量计量装置，其特征在于还包括：计量气体流量的气体流量计，设置于所述气体出口管道并与所述控制器连接。

4.根据权利要求1所述的油井产量计量装置，其特征在于还包括：能够进行超压报警的电接点压力表，其与所述油气分离器及所述控制器连接。

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