CN207248876U - 一种免维护单井含水监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种免维护单井含水监测装置，包括油气分离器和调压阀机构；所述油气分离器包括壳体和安装在壳体内部的旋转叶片；所述壳体包括设置在壳体上部的入口、出口和设置在壳体底部的油水出口；所述出口的位置高于入口，入口对准所述旋转叶片；所述油气分离器的所述出口位置连接输送管道，所述输送管道上设有第三调压阀；所述调压阀机构包括与所述油水出口相连通的监测管道和依次安装在所述监测管道上的第一调压阀、传感器和第二调压阀；所述第一调压阀的压力高于所述第二调压阀的压力。本实用新型的免维护单井含水监测装置，将原油中含有的气体与油水混合介质进行分离，自动监测原油含水率且具有结构简单，制造成本低等优点。

Description

一种免维护单井含水监测装置

技术领域

本实用新型属于油田仪表设备技术领域，尤其涉及一种免维护单井含水监测装置。

背景技术

含水率是各大油田采油生产过程中最基本、最重要的控制参数之一，关系到产品的产量、质量、效率、以及生产设备的寿命与安全等各个方面。单井含水监测装置是测量单井原油含水的精密仪器，主要用于各大采油厂采油区单井口上的原油含水测量。由于我国多年的石油开采，很多油田的单井已经出现高含水油井，采油效率很低，就需要人工监测单井原油含水率。而传统的井口人工取样含水测量存在劳动强度大，工作效率低，操作不方便，取样速度慢，且取样不具有代表性，无法实现信息现代化等问题。

发明内容

针对以上缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种免维护单井含水监测装置，该免维护单井含水监测装置可直接安装在采油管道上，将原油中含有的气体与油水混合介质进行分离，自动监测原油含水率，监测方便，监测数据准确可靠，且具有结构简单，制造成本低等优点。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：

一种免维护单井含水监测装置，其特征在于：包括油气分离器和调压阀机构；所述油气分离器包括壳体和安装在所述壳体内部的旋转叶片；所述壳体包括设置在所述壳体上部的入口、设置在所述壳体上部的出口和设置在所述壳体底部的油水出口；所述出口的位置高于所述入口，所述入口对准所述旋转叶片；所述油气分离器的所述出口位置连接输送管道，所述输送管道上设有第三调压阀；

所述调压阀机构包括与所述油水出口相连通的监测管道和依次安装在所述监测管道上的第一调压阀、传感器和第二调压阀；所述第一调压阀的压力高于所述第二调压阀的压力。

作为一种改进，所述旋转叶片为涡状的旋转叶片，所述旋转叶片的顶部与所述入口的中部平齐。

作为一种改进，所述油气分离器还包括安装在所述旋转叶片下方的相互啮合的齿轮组，所述齿轮组包括主动齿轮和从动齿轮。

作为一种改进，所述从动齿轮设有两组，两组所述从动齿轮对称的设置在所述主动齿轮两侧，所述主动齿轮和所述从动齿轮均为齿宽加宽的齿轮。

作为一种改进，所述油气分离器还包括竖直设置在所述壳体内部的转轴，所述转轴的上端安装所述旋转叶片，所述转轴的下端安装所述主动齿轮。

作为一种改进，所述监测管道的终端与所述输送管道相连通，所述第三调压阀位于所述监测管道的终端的上游，所述第二调压阀的压力高于所述第三调压阀的压力。

作为一种改进，所述监测管道上还设有取样口，所述取样口位于所述第一调压阀和所述第二调压阀之间，所述传感器为脉冲采集传感器；所述壳体的底部呈漏斗状设置。

作为一种改进，所述免维护单井含水监测装置还包括数据采集处理机构，所述数据采集处理机构包括仪表壳体、脉冲数据处理单元和数据在线显示单元；所述脉冲数据处理单元与所述传感器、所述数据在线显示单元电连接。

作为一种改进，所述免维护单井含水监测装置还包括与所述数据采集处理机构电连接的数据传输机构，所述数据传输机构包括电连接的无线传输模块、485传输单元、4-20ma传输单元和传输转换模块。

作为一种改进，所述免维护单井含水监测装置还包括与所述数据采集处理机构电连接的免维护供电机构，所述免维护供电机构包括依次电连接的稳压电源模块、锂电池和太阳能电池板。

采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

由于本实用新型的一种免维护单井含水监测装置，包括油气分离器和调压阀机构；原油经壳体的入口进入油气分离器，高压的原油冲击旋转叶片，使得旋转叶片连续转动，从而实现旋转叶片对原油的搅拌、缓冲作用。由于旋转叶片的原动力来源于原油对旋转叶片的冲击，不需要外加动力，实现设备的免维护。在重力和导向压力共同作用下密度较大的油水混合介质下沉，密度较轻的气体不断上升，实现原油中气体与油水混合介质的分离。被分离出的气体和一部分的油水混合介质经出口沿输送管道被输送出去，还有一部分的油水混合介质经油水出口进入监测管道。通过监测管道上的传感器实现对原油含水率的监测。

由于旋转叶片为涡状的旋转叶片，使得原油冲击旋转叶片时，旋转叶片的转动动力更足，旋转叶片对原油的搅拌更加充分，对原油中气体的分离效果更好。

由于油气分离器还包括安装在旋转叶片下方的相互啮合的齿轮组，齿轮组包括主动齿轮和从动齿轮。较重的油水混合介质经过主动齿轮和从动齿轮的啮合、挤压，实现对油水混合介质的强制对流搅拌，形成对油水混合介质二次缓冲，其中油水混合介质含有的少量剩余气体上升并被排出，同时搅拌均匀的油水混合介质下沉。该结构使得油水混合介质中的油和水混合更加均匀，从而提高监测管道上传感器的监测结果的准确性和稳定性。

由于监测管道上还设有取样口，取样口能对原油中油水混合介质进行取样，便于观察油水混合介质中的气体是否被排尽。

由于免维护单井含水监测装置还包括数据采集处理机构，能实现对原油含水率的自动化监测和显示，自动化效率高，节省人力物力。

由于免维护单井含水监测装置还包括数据传输机构，实现数据的无线传输和远程监控，自动化程度高。

由于免维护单井含水监测装置还包括免维护供电机构，通过太阳能板对锂电池充电，可供整个***使用，达到免维护。且优选采用本质安全的限能器供电，完全隔离安全区和危险区，保证了特殊使用环境下的安全要求。

综上所述，本实用新型的一种免维护单井含水监测装置，可直接安装在采油管道上，将原油中含有的气体与油水混合介质进行分离，自动监测原油含水率，同时能实现数据的无线传输和远程监控，自动化程度高，监测方便，监测数据准确可靠，且具有结构简单，制造成本低等优点。

附图说明

图1是本实用新型的一种免维护单井含水监测装置实施例的结构示意图；

图2是本实用新型的一种免维护单井含水监测装置的原理框图；

其中：1-油气分离器，11-壳体，111-入口，112-出口，113-油水出口，114-入口法兰，12-转轴，13-涡扇，14-齿轮组，141-主动齿轮，142-从动齿轮，15-输送管道，151-出口法兰，16-第三调压阀，2-调压阀机构，21-监测管道，22-第一调压阀，23-数据采集阀，24-传感器，25-取样口，26-第二调压阀， 3-数据采集处理机构。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例

由图1和图2共同所示，一种免维护单井含水监测装置包括油气分离器1、调压阀机构2、数据采集处理机构3、数据传输机构和免维护供电机构。数据采集处理机构3分别、数据传输机构和免维护供电机构相互电连接。油气分离器1和调压阀机构2采用316L不锈钢材质制成，耐腐蚀性能好，延长使用寿命。

由图1所示，油气分离器1包括壳体11、固定支架和竖直设置在壳体11内部的转轴12。

油气分离器1还包括旋转叶片, 本实施例中优选的旋转叶片为涡状的旋转叶片。多个涡状的旋转叶片组成涡扇13。油气分离器1还包括位于涡扇13下方的相互啮合的齿轮组14，齿轮组14包括主动齿轮141和从动齿轮142。涡扇13的涡状设计使得原油冲击涡扇13时，涡扇13的转动动力更足，涡扇13对原油的搅拌更加充分，对原油中气体的分离效果更好。本实施例中优选的，从动齿轮142设有两组，两组从动齿轮142对称的设置在主动齿轮141两侧，不仅能增加齿轮组14对油水混合介质的搅拌效率，且齿轮组14传动过程中运行更加稳定。主动齿轮141和从动齿轮142均为齿宽加宽的齿轮。转轴12转动安装在固定支架上，且转轴12的上端安装涡扇13，转轴12的下端安装主动齿轮141。

由图1所示，壳体11包括设置在壳体11上部的入口111和出口112、以及设置在壳体11底部的油水出口113。壳体11的底部呈漏斗状设置。出口112的位置高于入口111，入口111对准涡扇13，涡扇13的顶部与入口111的中部平齐。油气分离器1的出口112位置连接输送管道15，输送管道15上设有第三调压阀16。涡扇13的顶部与入口111的中部平齐，原油中的气体直接从入口111上部空间进入壳体11，且由出口112排出。为了便于安装，在入口111处安装有入口法兰114，在输送管道15的下游端设有出口法兰151。

原油经壳体11的入口111进入油气分离器1，高压的原油冲击涡扇13，使得涡扇13带动转轴12和齿轮组14连续转动，从而实现涡扇13对原油的搅拌、缓冲作用。在重力和导向压力共同作用下密度较大的油水混合介质下沉，密度较轻的气体不断上升，实现原油中气体与油水混合介质的分离。被分离出的气体和一部分多余的的油水混合介质经出口112沿输送管道15被输送出去。较重的油水混合介质经过主动齿轮141和从动齿轮142的啮合、挤压，实现对油水混合介质的强制对流搅拌，形成对油水混合介质二次缓冲。由于转轴12的原动力来源于原油对涡扇13的冲击，不需要外加动力，实现设备的免维护。油水混合介质中含有的少量剩余气体上升经出口112沿输送管道15被排出；搅拌均匀的油水混合介质下沉。该结构使得油水混合介质中的油和水混合更加均匀，从而提高后续监测的准确性和稳定性。下沉的油水混合介质经油水出口113进入监测管道21。由监测管道21上的传感器24监测出油水介质中的水含量，完成对原油含水率的实时监测。

由图1所示，调压阀机构2包括与油水出口113相连通的监测管道21和依次安装在监测管道21上的第一调压阀22、数据采集阀23、取样口25和第二调压阀26。第一调压阀22的压力高于第二调压阀26的压力。数据采集阀23内安装有传感器24，本实施例中优选的传感器24为脉冲采集传感器。脉冲采集传感器采用磁力谐振高精度稀有材质，外涂有光滑耐腐四氟材质，采用宽温或超宽温等级，极大地提高了环境温度的适应能力。采用测温方式，将温漂曲线予置其中，可实现温漂自动修正；采样速度快，能真实正确反映被测介质含水率变化情况。监测管道21的终端与输送管道15相连通，第三调压阀16位于监测管道21的终端的上游。第二调压阀26的压力高于第三调压阀16的压力，第三调压阀16的开口直径最大。通过调节油气输送管道上的各个调节阀控制油气的流动。取样口25能对原油中油水混合介质进行取样，便于观察油水混合介质中的气体是否被排尽以及油水混合介质是否混合均匀。

由图1和图2共同所示，数据采集处理机构3包括仪表壳体、和安装在仪表壳体内的脉冲数据处理单元和数据在线显示单元。脉冲数据处理单元与传感器24、数据在线显示单元电连接，实现对原油含水率的自动化监测和显示，自动化效率高，节省人力物力。数据传输机构包括电连接的无线传输模块、485传输单元、4-20ma传输单元和传输转换模块。以上单元和模块均采用标准Modbus通讯协议，低功耗贴片集成***。实现数据的无线传输和远程监控，自动化程度高。免维护供电机构包括依次电连接的稳压电源模块、锂电池和太阳能电池板，还包括与太阳能电池板固连的电池板支架。通过太阳能板对锂电池充电，可供整个***使用，达到免维护。且优选采用本质安全的限能器供电，完全隔离安全区和危险区，保证了特殊使用环境下的安全要求。

工作前，将免维护单井含水监测装置安装到单井上。工作时，启动电源，打开第三调压阀16、取样口25和第一调压阀22，有油水液体流出，关闭取样口25。调节第二调压阀26和第三调压阀16，再次打开取样口25，看放出液体是否有气体，如没有气体放出，关闭取样口25。待数据在线显示单元的显示窗口读数稳定后，读取读数，完成监测功能调试，装置正常工作。

数据传输机构优先采用无线远程传输，也可采用4-20ma方式远程传输或者RS485方式远程传输，传感显示一体化，既可就地显示，又可实现数据远传。脉冲数据处理单元采用单片机信号处理方式，将温漂曲线予置其中，实现温漂自动修正，监测结果准确。免维护供电机构优先采用本质安全限能器供电，完全隔离安全区和危险区，从而保证了特殊使用环境下的安全要求，所有元器件、集成电路及功能模块均优先采用宽温或超宽温等级，可极大提高环境温度的适应能力。

综上所述，本实用新型的一种免维护单井含水监测装置，可直接安装在采油管道上，将原油中含有的气体与油水混合介质进行分离，自动监测原油含水率，同时能实现数据的无线传输和远程监控，自动化程度高，监测方便，监测数据准确可靠，且结构精简，制造成本低，安全可靠，工作效率大幅提高。现场实现含水率显示，并留有对接信息一体化接口，无需操作，可实现数据的无线传输（或有线传输）。通过太阳能板给锂电池充电，实现设备免维护。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种免维护单井含水监测装置，其特征在于：包括油气分离器和调压阀机构；

所述油气分离器包括壳体和安装在所述壳体内部的旋转叶片；所述壳体包括设置在所述壳体上部的入口、设置在所述壳体上部的出口和设置在所述壳体底部的油水出口；所述出口的位置高于所述入口，所述入口对准所述旋转叶片；所述油气分离器的所述出口位置连接输送管道，所述输送管道上设有第三调压阀；

所述调压阀机构包括与所述油水出口相连通的监测管道和依次安装在所述监测管道上的第一调压阀、传感器和第二调压阀；所述第一调压阀的压力高于所述第二调压阀的压力。

2.根据权利要求 1 所述的免维护单井含水监测装置，其特征在于：所述旋转叶片为涡状的旋转叶片，所述旋转叶片的顶部与所述入口的中部平齐。

3.根据权利要求 1 所述的免维护单井含水监测装置，其特征在于：所述油气分离器还包括安装在所述旋转叶片下方的相互啮合的齿轮组，所述齿轮组包括主动齿轮和从动齿轮。

4.根据权利要求 3 所述的免维护单井含水监测装置，其特征在于：所述从动齿轮设有两组，两组所述从动齿轮对称的设置在所述主动齿轮两侧，所述主动齿轮和所述从动齿轮均为齿宽加宽的齿轮。

5.根据权利要求 3 所述的免维护单井含水监测装置，其特征在于：所述油气分离器还包括竖直设置在所述壳体内部的转轴，所述转轴的上端安装所述旋转叶片，所述转轴的下端安装所述主动齿轮。

6.根据权利要求 1 所述的免维护单井含水监测装置，其特征在于：所述监测管道的终端与所述输送管道相连通，所述第三调压阀位于所述监测管道的终端的上游，所述第二调压阀的压力高于所述第三调压阀的压力。

7.根据权利要求 1 所述的免维护单井含水监测装置，其特征在于：所述监测管道上还设有取样口，所述取样口位于所述第一调压阀和所述第二调压阀之间，所述传感器为脉冲采集传感器；所述壳体的底部呈漏斗状设置。

8.根据权利要求 1 至 7 中任一项权利要求所述的免维护单井含水监测装置，其特征在于：所述免维护单井含水监测装置还包括数据采集处理机构，所述数据采集处理机构包括仪表壳体、脉冲数据处理单元和数据在线显示单元；所述脉冲数据处理单元与所述传感器、所述数据在线显示单元电连接。

9.根据权利要求 8 所述的免维护单井含水监测装置，其特征在于：所述免维护单井含水监测装置还包括与所述数据采集处理机构电连接的数据传输机构，所述数据传输机构包括电连接的无线传输模块、485 传输单元、4-20ma 传输单元和传输转换模块。

10.根据权利要求 8 所述的免维护单井含水监测装置，其特征在于：所述免维护单井含水监测装置还包括与所述数据采集处理机构电连接的免维护供电机构，所述免维护供电机构包括依次电连接的稳压电源模块、锂电池和太阳能电池板。