專利名稱：全自動(dòng)稱重式氣液兩相油井計(jì)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于石油油井計(jì)量裝置，特別涉及多路油井的自動(dòng)選井，并進(jìn)行單井氣液產(chǎn)量的計(jì)量。
背景技術(shù)：
已知一種稱重式油井計(jì)量器，在其計(jì)量罐內(nèi)的進(jìn)油口下面垂直裝有氣液分離器，與氣液分離器對(duì)應(yīng)位置裝有料斗，料斗的下面裝有兩個(gè)翻斗，翻斗裝在轉(zhuǎn)軸上，翻斗下面設(shè)有稱重傳感器，通過(guò)兩個(gè)翻斗輪流翻轉(zhuǎn)稱重的方式實(shí)時(shí)在線計(jì)量油井產(chǎn)量。該計(jì)量器的缺點(diǎn)是對(duì)于多路油井中的某一單井產(chǎn)量計(jì)量時(shí)是通過(guò)手動(dòng)選井的，并且沒(méi)有對(duì)石油中所含的氣體進(jìn)行計(jì)量。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種全自動(dòng)稱重式氣液兩相油井計(jì)量裝置，即在計(jì)量罐側(cè)下部安裝一個(gè)多通閥，各路油井氣液混合體通過(guò)多通閥同時(shí)進(jìn)入油井接口。通過(guò)計(jì)算機(jī)輸入油井號(hào)，控制單相電機(jī)啟、停，單相電機(jī)帶動(dòng)閥芯旋轉(zhuǎn)，光電編碼器安裝在多通閥中作為位置檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)多通閥單路導(dǎo)通，從而實(shí)現(xiàn)單井產(chǎn)量的自動(dòng)選井計(jì)量。在計(jì)量罐頂部安裝一個(gè)氣體分離傘，用來(lái)導(dǎo)出氣體以便進(jìn)行產(chǎn)氣量的計(jì)量。計(jì)量罐底部裝有液位自動(dòng)控制調(diào)節(jié)器，以保證液面高于單井液體出口，實(shí)現(xiàn)單井產(chǎn)液量和產(chǎn)氣量同時(shí)計(jì)量。
本發(fā)明計(jì)量裝置包括計(jì)量罐和控制電路，其中計(jì)量罐包括罐體、單井氣液混合體出口、氣液分離器、集料斗、翻斗、稱重傳感器、單井液體出口、多井氣液混合體出口、加熱器，和多通閥、多路油井接口、花鍵軸、光電編碼器和單相異步電動(dòng)機(jī)，以及氣體分離傘、單井氣體出口、氣體流量計(jì)和浮子閥。罐體內(nèi)上部設(shè)有單井氣液混合體出口，單井氣液混合體出口下面設(shè)有氣液分離器，氣液分離器的下面設(shè)有集料斗，集料斗的出口處設(shè)有兩個(gè)對(duì)稱的翻斗，翻斗通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)軸固定在一起，并且可以繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸做翻轉(zhuǎn)，翻斗底部設(shè)有稱重傳感器，氣液分離器、集料斗和翻斗都通過(guò)支架固定在罐體內(nèi)；罐體頂部開有單井氣體出口，單井氣體出口末端設(shè)有氣體流量計(jì)，單井氣體出口的前面設(shè)有氣體分離傘，該氣體分離傘通過(guò)支架固定在罐體內(nèi)；在罐體一側(cè)的下方設(shè)有單井液體出口和多井氣液混合體出口，多井氣液混合體出口的另一端直接與多通閥連接，加熱器通過(guò)支架固定在罐體底部，同時(shí)在單井液體出口的上面安裝有浮子閥，浮子閥的浮子端浮在罐底液體上，閥端安裝在單井液體出口處，以保證液面高于單井液體出口，實(shí)現(xiàn)單井產(chǎn)液量和產(chǎn)氣量同時(shí)計(jì)量；多通閥通過(guò)螺栓固定后焊接在罐體的另一側(cè)，多通閥上設(shè)有多路油井接口，多通閥內(nèi)設(shè)有光電編碼器?？刂齐娐钒▎蜗喈惒诫妱?dòng)機(jī)、可編程控制器PLC，單相異步電動(dòng)機(jī)通過(guò)花鍵軸與多通閥連接，單相異步電動(dòng)機(jī)控制線路與PLC相聯(lián)，利用PLC來(lái)控制電機(jī)啟停使多通閥單路導(dǎo)通。
本發(fā)明采用附加補(bǔ)償算法簡(jiǎn)稱G法對(duì)液體進(jìn)行稱重，翻斗的當(dāng)前接液量Gt與上次殘留液量Gt-1，二者相減得到一條與時(shí)間有關(guān)的產(chǎn)液量曲線，通過(guò)對(duì)該條曲線積分運(yùn)算即可得到累計(jì)產(chǎn)液量G′=∫t0t(Gt-Gt-1)dt,]]>t0為計(jì)量起始時(shí)刻。設(shè)fmax為系統(tǒng)最大機(jī)械頻率，V為翻斗體積，Gt為某一時(shí)刻的液體重量，翻斗滿量翻轉(zhuǎn)系數(shù)k為k＝Gtfmax/(24×3600V)，則油井當(dāng)前產(chǎn)液量的G為G＝kG′。
選定的單井氣液混合體通過(guò)管道送到罐體頂部的單井氣液混合體出口，然后進(jìn)入氣液分離器并經(jīng)過(guò)翻斗稱重，算出該口油井的產(chǎn)液量。其余油井的氣液混合體經(jīng)罐體底部的管道流出直接進(jìn)入多井氣液混合體出口。單井氣液混合體通過(guò)計(jì)量罐頂部的氣體分離傘將其含有的氣體送入氣體流量計(jì)，計(jì)量該口油井的產(chǎn)氣量。
本發(fā)明計(jì)量裝置通過(guò)多通閥，利用微機(jī)控制電機(jī)啟停使多通閥單路導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)單井產(chǎn)量計(jì)量的自動(dòng)切換，解決了手動(dòng)選井的問(wèn)題，同時(shí)在計(jì)量罐頂部安裝有氣體分離傘，解決了計(jì)量氣體產(chǎn)量的問(wèn)題。


圖1為本發(fā)明裝置的計(jì)量罐結(jié)構(gòu)原理圖；圖2為圖1的A-A方向剖視圖；圖3為圖1的B-B方向剖視圖；圖4為本發(fā)明裝置的翻斗結(jié)構(gòu)原理圖；
圖5為本發(fā)明裝置的稱重流程圖；圖6為本發(fā)明裝置的控制電路原理圖；圖7為本發(fā)明裝置的選井控制流程圖；其中1單相異步電動(dòng)機(jī)，2花鍵軸，3多通閥，4多路油井接口，5翻斗，6單井氣液混合體出口，7氣體流量計(jì)，8單井氣體出口，9氣體分離傘，10罐體，11氣液分離器，12集料斗，13稱重傳感器，14、15、16浮子閥，17單井液體出口，18多井氣液混合體出口，19加熱器，20罐底液體，21螺栓，22光電編碼器，23微機(jī)(輸入井號(hào))。
具體實(shí)施例方式
如圖1-3所示，本發(fā)明計(jì)量裝置包括計(jì)量罐和控制電路，其中計(jì)量罐包括罐體10、單井氣液混合體出口6、氣液分離器11、集料斗12、翻斗5、稱重傳感器13、單井液體出口17、多井氣液混合體出口18、加熱器19，和多通閥3、多路油井接口4、花鍵軸2、光電編碼器22和單相異步電動(dòng)機(jī)1，以及氣體分離傘9、單井氣體出口8、氣體流量計(jì)7和浮子閥14-15。罐體10內(nèi)上部設(shè)有單井氣液混合體出口6，單井氣液混合體出口6下面設(shè)有氣液分離器11，氣液分離器11的下面設(shè)有集料斗12，集料斗12的出口處設(shè)有兩個(gè)對(duì)稱的翻斗5，翻斗5通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)軸固定在一起，并且可以繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸做翻轉(zhuǎn)，翻斗5底部設(shè)有稱重傳感器13，其中稱重傳感器可采用DBZ-2C型，氣液分離器11、集料斗12和翻斗5都通過(guò)支架固定在罐體內(nèi)；罐體10頂部開有單井氣體出口8，單井氣體出口8末端設(shè)有氣體流量計(jì)7，單井氣體出口8的前面設(shè)有氣體分離傘9，該氣體分離傘9通過(guò)支架固定在罐體內(nèi)；在罐體7一側(cè)的下方設(shè)有單井液體出口17和多井氣液混合體出口18，多井氣液混合體出口18的另一端直接與多通閥3連接，加熱器19通過(guò)支架固定在罐體7底部，同時(shí)在單井液體出口17的上面安裝有浮子閥14，浮子閥的浮子端15浮在罐底液體20上，閥端16安裝在單井液體出口17處，以保證液面高于單井液體出口17，實(shí)現(xiàn)單井產(chǎn)液量和產(chǎn)氣量同時(shí)計(jì)量；多通閥3通過(guò)螺栓21固定后焊接在罐體7的另一側(cè)，多通閥3上設(shè)有多路油井接口4，多通閥3內(nèi)設(shè)有光電編碼器22?？刂齐娐钒▎蜗喈惒诫妱?dòng)機(jī)、可編程控制器PLC，其中單相異步電動(dòng)機(jī)可采用90YYJ90-3型，可編程控制器PLC可選擇西門子S7-200型，單相異步電動(dòng)機(jī)通過(guò)花鍵軸與多通閥連接，單相異步電動(dòng)機(jī)控制線路與PLC相聯(lián)，利用PLC來(lái)控制電機(jī)啟停使多通閥單路導(dǎo)通。
各油井氣液混合體從多通閥進(jìn)入罐體，被計(jì)量的單井氣液混合體經(jīng)多通閥向上經(jīng)氣液分離器、集料斗進(jìn)入翻斗進(jìn)行計(jì)量，不需計(jì)量的油井氣液混合體經(jīng)罐內(nèi)密閉管道直接流出罐體。同時(shí)氣液混合體中的氣體經(jīng)氣液分離器分離后向上經(jīng)氣體分離傘流出用氣體流量計(jì)計(jì)量。單井的產(chǎn)液設(shè)有單獨(dú)的單井出口，其余油井的氣液混合體通過(guò)多通閥在罐體內(nèi)經(jīng)密閉管道直接走匯管出口，這樣可以避免單井的產(chǎn)氣與其余油井產(chǎn)氣的混合。計(jì)量罐底部液面上放一浮子調(diào)節(jié)器以控制液面。浮子閥的作用是控制液位始終高于單井液體出口，避免氣體從底部排出。氣體流量計(jì)及壓力控制系統(tǒng)裝在氣體的出口，實(shí)現(xiàn)了單井產(chǎn)液量、產(chǎn)氣量的同時(shí)計(jì)量。
本發(fā)明采用特殊的翻斗設(shè)計(jì)。為了在無(wú)動(dòng)力的情況下完成翻斗裝油、稱重、卸油的自動(dòng)過(guò)程，采用兩個(gè)翻斗輪流翻轉(zhuǎn)計(jì)量。翻斗的結(jié)構(gòu)原理如圖4所示。本發(fā)明設(shè)計(jì)的翻斗結(jié)構(gòu)能夠便于油料的排出，支點(diǎn)A位于兩個(gè)翻斗底部中間位置，B、C分別為兩個(gè)翻斗的重心位置。由于支點(diǎn)A在兩個(gè)翻斗重心的下部，因此左右兩個(gè)翻斗永遠(yuǎn)不會(huì)位于同一水平面上，從而它們將輪流接納來(lái)自集料斗的油料。當(dāng)滿足m2g×l2＞m1g×l1條件時(shí)翻斗翻轉(zhuǎn)，其中m1為翻斗1及其所盛液體的質(zhì)量，m2為翻斗2及其所盛液體的質(zhì)量，l1為支點(diǎn)A到翻斗1的重心B所在垂線的垂直距離，l2為支點(diǎn)A到翻斗2的重心C所在垂線的垂直距離。
本發(fā)明采用附加補(bǔ)償算法簡(jiǎn)稱G法對(duì)液體進(jìn)行稱重，其稱重流程如圖5所示。由于稠油粘度大，殘留液量變化很大，因此稱重是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)程。經(jīng)過(guò)稱重傳感器檢測(cè)得到的是一條重量隨時(shí)間變化的曲線。如果沒(méi)有殘留液體，通過(guò)對(duì)該條曲線積分運(yùn)算即可得到累計(jì)產(chǎn)液量。如果有殘留液體，通過(guò)積分運(yùn)算不能直接得到累計(jì)產(chǎn)液量。它將受到殘留液量多少和滿量翻轉(zhuǎn)系數(shù)的影響。
G法主要解決殘留油量的修正問(wèn)題，基于杠桿原理，在翻轉(zhuǎn)的瞬間，稱重傳感器將翻轉(zhuǎn)的重量信號(hào)傳入計(jì)算機(jī)，根據(jù)這一數(shù)值及翻斗翻轉(zhuǎn)條件，既可知道翻斗的當(dāng)前接液量Gt與上次殘留液量Gt-1，二者相減得到一條與時(shí)間有關(guān)的產(chǎn)液量曲線，通過(guò)對(duì)該條曲線積分運(yùn)算即可得到累計(jì)產(chǎn)液量G′=∫t0t(Gt-Gt-1)dt,]]>t0為計(jì)量起始時(shí)刻。
由于受溫度和石油粘稠度的影響，殘留油量在不斷變化，因此需對(duì)G′加以修正。設(shè)fmax為系統(tǒng)最大機(jī)械頻率，V為翻斗體積，Gt為當(dāng)前接液量，翻斗滿量翻轉(zhuǎn)系數(shù)k為k＝Gtfmax/(24×3600V)，則油井當(dāng)前產(chǎn)液量的G為G＝kG′。
本發(fā)明控制電路原理圖如圖6所示，L、N與220V交流電源相接，其中N為零線。SA為電源啟動(dòng)開關(guān)，繼電器線圈KM11的兩端分別與零線和PLC的輸出相接。當(dāng)PLC輸出高電平時(shí)，KM11得電，其相應(yīng)的觸點(diǎn)KM1閉合，單相異步電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)；輸出低電平時(shí)，KM11失電，其相應(yīng)的觸點(diǎn)KM1斷開，電動(dòng)機(jī)停止。通過(guò)微機(jī)輸入井號(hào)，電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)表示正在選井，電動(dòng)機(jī)停止表示按照輸入的井號(hào)已經(jīng)選到欲計(jì)量的油井。
本發(fā)明的選井控制流程如圖7所示，通過(guò)微機(jī)輸入欲計(jì)量的油井號(hào)i，然后讀入光電編碼器返回的位置信號(hào)j，判斷i與j是否相等，即判斷多通閥選井當(dāng)前所處位置，若相等，說(shuō)明多通閥當(dāng)前所處位置就是欲計(jì)量的油井，電機(jī)不必旋轉(zhuǎn)；若不等，說(shuō)明多通閥當(dāng)前所處位置不是欲計(jì)量的油井，PLC需輸出信號(hào)使繼電器線圈得電，繼電器相應(yīng)觸點(diǎn)閉合，電機(jī)旋轉(zhuǎn)，同時(shí)讀入光電編碼器返回的位置信號(hào)j，判斷i與j是否相等，若相等，說(shuō)明多通閥當(dāng)前所處位置就是欲計(jì)量的油井，電機(jī)停止旋轉(zhuǎn)。
權(quán)利要求
1.一種全自動(dòng)稱重式氣液兩相油井計(jì)量裝置，其特征在于該裝置包括計(jì)量罐和控制電路，其中計(jì)量罐包括罐體、單井氣液混合體出口、氣液分離器、集料斗、翻斗、稱重傳感器、單井液體出口、多井氣液混合體出口、加熱器，和多通閥、多路油井接口、花鍵軸、光電編碼器和單相異步電動(dòng)機(jī)，以及氣體分離傘、單井氣體出口、氣體流量計(jì)和浮子閥；罐體內(nèi)上部設(shè)有單井氣液混合體出口，單井氣液混合體出口下面設(shè)有氣液分離器，氣液分離器的下面設(shè)有集料斗，集料斗的出口處設(shè)有兩個(gè)對(duì)稱的翻斗，翻斗通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)軸固定在一起，翻斗底部設(shè)有稱重傳感器，氣液分離器、集料斗和翻斗都通過(guò)支架固定在罐體內(nèi)；罐體頂部開有單井氣體出口，單井氣體出口末端設(shè)有氣體流量計(jì)，單井氣體出口的前面設(shè)有氣體分離傘，該氣體分離傘通過(guò)支架固定在罐體內(nèi)；在罐體一側(cè)的下方設(shè)有單井液體出口和多井氣液混合體出口，多井氣液混合體出口的另一端直接與多通閥連接，加熱器通過(guò)支架固定在罐體底部，同時(shí)在單井液體出口的上面安裝有浮子閥，浮子閥的浮子端浮在罐底液體上，閥端安裝在單井液體出口處；多通閥通過(guò)螺栓固定后焊接在罐體的另一側(cè)，多通閥上設(shè)有多路油井接口，多通閥內(nèi)設(shè)有光電編碼器；控制電路包括單相異步電動(dòng)機(jī)、可編程控制器PLC，單相異步電動(dòng)機(jī)通過(guò)花鍵軸與多通閥連接，單相異步電動(dòng)機(jī)控制線路與PLC相聯(lián)，利用PLC來(lái)控制電機(jī)啟停使多通閥單路導(dǎo)通。
2.權(quán)利要求1所述的一種全自動(dòng)稱重式油井計(jì)量裝置，其特征在于所述兩個(gè)對(duì)稱的翻斗，當(dāng)滿足m2g×l2＞m1g×l1條件時(shí)，翻斗翻轉(zhuǎn)，其中m1為翻斗1及其所盛液體的質(zhì)量，m2為翻斗2及其所盛液體的質(zhì)量，l1為支點(diǎn)A到翻斗1的重心B所在垂線的垂直距離，l2為支點(diǎn)A到翻斗2的重心C所在垂線的垂直距離。
3.如權(quán)利要求1所述的一種全自動(dòng)稱重式油井計(jì)量裝置，其特征在于該計(jì)量裝置采用附加補(bǔ)償算法對(duì)液體進(jìn)行稱重，計(jì)算公式為G＝kG′，G為油井當(dāng)前產(chǎn)液量，G′為累計(jì)產(chǎn)液量，k為翻斗滿量翻轉(zhuǎn)系數(shù)，其中G′=∫t0t(Gt-Gt-1)dt,]]>Gt為翻斗的當(dāng)前接液量，Gt-1為上次殘留液量，t0為計(jì)量起始時(shí)刻；k＝Gtfmax/(24×3600V)，fmax為系統(tǒng)最大機(jī)械頻率，V為翻斗體積。
全文摘要
一種全自動(dòng)稱重式氣液兩相油井計(jì)量裝置，包括計(jì)量罐和控制電路，其中計(jì)量罐包括罐體、單井氣液混合體出口、氣液分離器、集料斗、翻斗、稱重傳感器、單井液體出口、多井氣液混合體出口、加熱器，和多通閥、多路油井接口、花鍵軸、光電編碼器和單相異步電動(dòng)機(jī)，以及氣體分離傘、單井氣體出口、氣體流量計(jì)和浮子閥；控制電路包括單相異步電動(dòng)機(jī)、PLC，單相異步電動(dòng)機(jī)與PLC相聯(lián)，利用PLC來(lái)控制電機(jī)啟停使多通閥單路導(dǎo)通。選定的單井氣液混合體通過(guò)管道送到罐體頂部的單井氣液混合體出口，然后進(jìn)入氣液分離器并經(jīng)過(guò)翻斗稱重，計(jì)量出該口油井的產(chǎn)液量。單井氣液混合體通過(guò)計(jì)量罐頂部的氣體分離傘將其含有的氣體送入氣體流量計(jì)，計(jì)算該口油井的產(chǎn)氣量。
文檔編號(hào)E21B47/00GK1651716SQ20051004586
公開日2005年8月10日 申請(qǐng)日期2005年2月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月6日
發(fā)明者孫興革, 張義順, 白山, 張錦暉, 胡巖, 王通, 曾碚勇, 李德明 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)通益科技有限公司