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計(jì)時(shí)法三相計(jì)量分離器的制作方法

文檔序號:6127590閱讀:267來源:國知局

專利名稱::計(jì)時(shí)法三相計(jì)量分離器的制作方法計(jì)時(shí)法三相計(jì)量分離器一
技術(shù)領(lǐng)域
本技術(shù)發(fā)明涉及一種可對油井產(chǎn)出的油水氣三相流體,進(jìn)行同步計(jì)量的新型計(jì)量分離器,而再無需其它專門儀表配套。
背景技術(shù)
:國內(nèi)油田現(xiàn)行的計(jì)量分離器只能對油水混合液產(chǎn)量計(jì)量(單位,噸)。產(chǎn)氣量用流量計(jì)或用排液法進(jìn)行計(jì)量,含水則采用人工現(xiàn)場采樣和化驗(yàn)的方法進(jìn)行計(jì)量。由于人工采樣代表性差(周、旬),在進(jìn)入高含水開發(fā)階段后,由含水計(jì)量造成的計(jì)量誤差越來越大,成為油田生產(chǎn)計(jì)量的難題。到高含水開發(fā)階段,產(chǎn)氣量大幅度下降,井間產(chǎn)氣量差異明顯,流量計(jì)不能保證每口井都在合理量程內(nèi)計(jì)量,排液法測氣因人工操作難度大、計(jì)算復(fù)雜而很少應(yīng)用。在個(gè)別油田和區(qū)塊因產(chǎn)氣量太少,當(dāng)產(chǎn)液量計(jì)量結(jié)束后,排液非常困難,已嚴(yán)重的影響到產(chǎn)液量的正常計(jì)量。這一矛盾隨著開發(fā)后期的逐步到來,而越來越明顯的擴(kuò)大化。產(chǎn)液量、含水率、產(chǎn)氣量三個(gè)參數(shù)計(jì)量都不同程度的存在問題。油田迫切需要一種能夠經(jīng)濟(jì)耐用,對油氣水三相流體進(jìn)行同步計(jì)量的方法和技術(shù)。油氣水三相計(jì)量的核心技術(shù)難題是對含水率的計(jì)量測試。對此油田內(nèi)外廣大的研究部門先后研究開發(fā)出多種類型的含水測試方法,例如超短波法、微波法、射頻法、射線法和密度法等。但由于價(jià)格昂貴,技術(shù)配套復(fù)雜,和探頭積垢信號衰變,需專業(yè)廠家定期清洗,或有放射性污染等因素,應(yīng)用受到限制,網(wǎng)上査詢石油含水,三相計(jì)量,密度法測含水就會發(fā)現(xiàn)有無數(shù)條這方面的信息。油田內(nèi)外眾多的研究部門、高新技術(shù)廠家及石油院校的教授、博導(dǎo)甚至工程院院士、研究員等眾多能人志士都在關(guān)注這一課題,并已有了部分的專利技術(shù)成果和產(chǎn)品。密度法測含水是利用油和水的密度差來計(jì)算含水的一種方法。密度法測含水原理在石油專業(yè)教材中都有介紹。它有一個(gè)計(jì)算公式式中^為混合液重量含水百分?jǐn)?shù),PW|和P^為混合液中油和水的密度是己知的,對一個(gè)區(qū)塊或一口單井來講它基本是一個(gè)常數(shù),年度變化很小。P,^是油水混合液的平均密度,是未知和待求的。只要準(zhǔn)確的求出P^就可方便的計(jì)算出含水率。P混的求取方法是密度法測含水的關(guān)鍵技術(shù)。油田內(nèi)外眾多的研究部門多少年來曾采用多種高新技術(shù)方法來求取,例電子密度計(jì)和振動管密度計(jì)法雙液柱高度法,雙液柱微差壓法,等多種高新技術(shù)方法求取,美國人用質(zhì)量流量計(jì)和體積流量計(jì)串聯(lián)組合來求取混合液密度和含水率。技術(shù)配套復(fù)雜,成本昂貴,應(yīng)用受限。油氣水的三相同步計(jì)量的專利成果,其共同特征就是在油氣分離的基礎(chǔ)上各自選擇配套不同的含水率和產(chǎn)氣量的計(jì)量儀表。即便都采用密度法測含水,但混合液的密度的求取方法也各自不同,從已有的專利成果來看它們都自稱為某某三相計(jì)量裝置或系統(tǒng)。技術(shù)配套復(fù)雜成本昂貴,這個(gè)主要因素限制了這些成果很少應(yīng)用到油田單井的三相計(jì)量中去。
發(fā)明內(nèi)容針對上述問題,本技術(shù)發(fā)明就是要探求出技術(shù)配套簡單,成本低廉,操作維修方便,能廣泛應(yīng)用到數(shù)百萬口油井的三相計(jì)量技術(shù)。本技術(shù)發(fā)明是利用計(jì)時(shí)的方法來實(shí)現(xiàn)油氣水三相同步計(jì)量的。它的最大特征是當(dāng)油井產(chǎn)出的三相流體進(jìn)入本計(jì)量分離器的計(jì)量過程中只記取三個(gè)時(shí)間參數(shù),就可實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)液量、含水率、產(chǎn)氣量三個(gè)參數(shù)同步自動計(jì)量,而無需再進(jìn)行其它計(jì)量儀表配套。與同類技術(shù)成果相比,具有計(jì)量原理簡單,工藝結(jié)構(gòu)直觀,成本低廉的優(yōu)勢。(一)含水率和產(chǎn)液量的計(jì)量原理本技術(shù)發(fā)明采用密度法來測含水率。其關(guān)鍵參數(shù)f^的求取方法就是利用油田在用的常規(guī)計(jì)量方法,在同一計(jì)量容器內(nèi)安裝兩個(gè)高度相等的液位計(jì)//,和//2。同步對產(chǎn)液量的重量(噸)和體積量(方)進(jìn)行計(jì)量,來求取P^即2,^*86400為折合油井日產(chǎn)液體積量(方)--------②tlQg=S*yP/"86400為折合油井日產(chǎn)液重量(噸)--------③式中S------計(jì)量容器中有效橫截面積(M2)H,------混合液液位計(jì)的安裝高度(M)H2-----混合液對應(yīng)水柱的液位計(jì)安裝高度(M)t,------混合液自計(jì)量室底部上升到H,所需的時(shí)間(S)t2------水柱液位自計(jì)量室底部上升到H2所需的時(shí)間(S)p水--------混合液中水的密度(T/M3)86400-----—天的秒數(shù)(S)那么口《=,《*100%的計(jì)算結(jié)果有兩種(1)若設(shè)定時(shí)間,即^=/2則p混二"^^p水(2)若設(shè)定高度,即7^=7/2則P泡二)(承p水方案(1)即雙液柱高度法或雙液柱微差壓法,技術(shù)配套復(fù)雜成本高。另一方面它不能納入計(jì)時(shí)法計(jì)量系統(tǒng)。本技術(shù)采取(2)方案即<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>公式④即為本技術(shù)發(fā)明的P^的求取方法。將公式④代入公式①公式⑤即為本技術(shù)發(fā)明的密度法含水計(jì)算公式。從公式⑤中可看出,它的影響因素只有P^、Z,、^四個(gè)參數(shù),其中p,n和P^兩參數(shù)是已知和可知的,對一個(gè)區(qū)塊或一口單井可視為常數(shù),年度變化很小。但每年必須進(jìn)行標(biāo)定化驗(yàn)。現(xiàn)場取值可根據(jù)現(xiàn)場溫度來進(jìn)行溫度修正。/,的影響因素較多,主要是消除油中的溶解氣的影響,例正在逸出的微小氣泡和在頂部的泡沫,液面的波動,原油對液位計(jì)的黏滯作用等,必須進(jìn)行充分脫氣。r2的正確示值也會受到液流流動力的影響,這是容易被人們忽略的環(huán)節(jié)。總之,^、,2兩參數(shù)的影響因素很多,它是關(guān)系到密度法測含水的成敗和計(jì)量精度的關(guān)鍵。這些影響因素在工藝設(shè)計(jì)上必須最大限度的去降低或消除。(詳見實(shí)施方式)(二)產(chǎn)氣量測試計(jì)量原理及計(jì)算公式利用油田己有的排液法測氣技術(shù)進(jìn)行測氣,在本工藝條件下-每次計(jì)量過后混合液的重量是固定的^=S*H*P/|C(噸)根據(jù)這個(gè)己知的體積量和排凈所需的時(shí)間/3(見五實(shí)施方式),求出三相流體*畫%其對應(yīng)的體積量為:P混,/木p水A總的排液速度和三相流體的日產(chǎn)總體積量仏=^^*86400(方)已計(jì)量過的日產(chǎn)液體積量&=^*86400(方)0(=Q—0=^^~~^*86400———^8640C^-1*86400(丄—1)------(注H=H,=H2)公式⑥即為在本工藝條件下的排液法測氣的計(jì)算公式。從公式⑥中可清楚的看出油、氣、水三相計(jì)量為一個(gè)有機(jī)的計(jì)量整體,三個(gè)計(jì)量參數(shù)M:^相互影響,^的比值決定了含水率的高低,^的比值決定了產(chǎn)氣量的大小,當(dāng)^=/2時(shí)則含水100%,當(dāng)/2=~時(shí)則不產(chǎn)氣也就不產(chǎn)油。在本工藝條件下,是排液法測氣技術(shù)最理想的測試狀態(tài)。可代替氣體流量計(jì)測氣,沒有量程限制。四本三相計(jì)量分離器主要由以下幾部分組成(詳見工藝結(jié)構(gòu)示意圖)(0)計(jì)時(shí)控制處理器(1)(2)電磁閥(3)氣動閥(4)濺落滑脫盤(5)分離室(6)氣平衡管(7)隔離緩沖罩(8)i/,液位計(jì)及付水包(9)/V液位計(jì)及呼吸管(^=^2)(10)計(jì)量室(11)計(jì)量室入口管爭(12),氣平衡及溢流管(13)拉桿閥(14)水包(15)排放室(16)總?cè)肟诠?17)//3零位液位計(jì)(18)放空標(biāo)定閥(19)總出口閥五實(shí)施方式結(jié)合生產(chǎn)計(jì)量過程與各部件的功能及設(shè)計(jì)原理如下-油井產(chǎn)出的三相流體經(jīng)總?cè)肟诠?16)進(jìn)入分離室(5),在分離室的上部安裝有多級的濺落滑脫盤(4),油氣經(jīng)多級的濺落攪動、滑脫、暴露使其充分脫氣,經(jīng)隔離緩沖罩(7)再次攪動脫氣和重力分異后再由(7)的底部,經(jīng)進(jìn)液管(11)由計(jì)量室底部進(jìn)入計(jì)量室(10),使液面自下而上平穩(wěn)上升,防止了液面波動所引起的液位計(jì)(8)的誤動作。對位計(jì)(8)采取了付水包隔離措施,防止了液位計(jì)(8)被原油粘滯和動作失靈。當(dāng)混合液面到達(dá)//,時(shí)計(jì)時(shí)/,。對液位計(jì)(9)的水包入口也增加了隔離緩沖措施,降低液流的流動力對其影響。當(dāng)水柱液位到達(dá)(9)時(shí)計(jì)時(shí)/2,同時(shí)電信號接通電磁閥(1)開啟排氣放空,氣動閥(3)在分離器的工作壓力(0.2—1.5mpa)作用下,使其上推同時(shí)帶動拉桿閥(13),打開計(jì)量室出口,即刻排液進(jìn)入排放室(15),同時(shí)拉桿閥(13)封住了計(jì)量室入口管,停止進(jìn)液。在計(jì)量室排液的時(shí)間內(nèi),油井繼續(xù)產(chǎn)出的三相流體暫存于分離室(5),當(dāng)排液延時(shí)結(jié)束后,電磁閥(1)自動斷電關(guān)閉,同時(shí)電信號即刻接通電磁閥(2)開啟,使氣動活塞上下壓力平衡,在拉桿閥自重的作用下回落,關(guān)閉計(jì)量室出口同時(shí)打開入口進(jìn)液,又開始了下一次的計(jì)量循環(huán)。計(jì)量后的混合液瀉入排放室(15),即刻使零位計(jì)A(17)動作開始計(jì)時(shí),排放室中的氣體經(jīng)平衡管(12)被置換到計(jì)量室(10)。(//,的安裝高度與分離器的總出口高度相等)在油井繼續(xù)產(chǎn)出的三相流體總量的作用下,將排放室已知體積量的混合液排進(jìn)集油管網(wǎng)中去,當(dāng)排凈后零位計(jì)計(jì)時(shí)結(jié)束并計(jì)時(shí)G。至此就完成了油氣水三相流體的一次計(jì)量過程。若連續(xù)計(jì)量n次則三個(gè)時(shí)間參數(shù)算術(shù)平均值分別為(5^則可依相關(guān)公式和程序完成對產(chǎn)液量、含水率、產(chǎn)氣量的計(jì)算。鑒于叭和/2的影響因素只能降低而不可能消除,所以測試計(jì)量含水可能有誤差,可再根據(jù)現(xiàn)場人工標(biāo)定值,再對//,G,)或//2(/2)進(jìn)行微調(diào)。在現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行了簡單的室內(nèi)實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證計(jì)時(shí)法測含水的原理和計(jì)量精度。室內(nèi)實(shí)驗(yàn)是用柴油和水按人工配比含水(2-98%)進(jìn)行。計(jì)算的含水率與人工配比含水率非常吻合,高含水(大于90%)相對誤差為0.2-0.5%,。低含水誤差為1-3%。隨著含水率的降低,誤差有所增加,可能與實(shí)驗(yàn)條件簡陋和循環(huán)使用的柴油沉降脫水不凈有關(guān)。(1)現(xiàn)場初步實(shí)驗(yàn)條件現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)是在吉林油田扶余采油廠西區(qū)的高含水開發(fā)區(qū)塊,實(shí)驗(yàn)后期正遇扶余油田流程改造的收尾階段,工期緊迫。該井組夏秋兩季為常溫輸送,進(jìn)站油溫?cái)z氏20度不能計(jì)量。只好將熱水摻入分離器進(jìn)行摻水計(jì)量測試(摻水干壓和溫度都不穩(wěn)),未上摻水計(jì)量儀表,靠針型閥的開啟度來調(diào)節(jié)流量和溫度。f^和p^的取值借用西區(qū)的歷史數(shù)據(jù)。滿意的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)錄取也僅十多天,由于工期緊迫,也沒有對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行人工現(xiàn)場標(biāo)定對比和產(chǎn)氣量的測試,很是遺憾。(2)對現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析和認(rèn)識(見現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表)A實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為T16井連續(xù)幾天的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),以便對比分析。每組數(shù)據(jù)的r,和/2均為半小時(shí)的n(8-18)次算術(shù)平均值,其余各參數(shù)均為根據(jù),,和/2兩參數(shù)和已知其它參數(shù)進(jìn)行計(jì)算出來的。B從這數(shù)組的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對比中看出盡管在不同的日期和時(shí)間,摻水量大小不一,所記取的諸項(xiàng)參數(shù)都有所差異,但最后根據(jù)總液量(摻水量+產(chǎn)液量)和對應(yīng)的含水百分?jǐn)?shù)所計(jì)算出的日產(chǎn)油量是基本穩(wěn)定的。盡管尚未進(jìn)行人工標(biāo)定,日產(chǎn)油量并為真實(shí)值,但以此數(shù)據(jù)可基本看出油井的生產(chǎn)情況和本技術(shù)的穩(wěn)定性。C十五日以后的數(shù)據(jù)是有意對//2(G)的高度進(jìn)行微調(diào),就可使日產(chǎn)油量有所變化,是非常靈敏的。若再依人工標(biāo)定數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)整,找出調(diào)試規(guī)律,是完全可以用于油井(或干線)的含水動態(tài)檢測。六有益效果由于計(jì)時(shí)法三相ili分離器的計(jì)量原理和工藝結(jié)構(gòu)十分簡單、直觀,它的制作成本低廉,除分離器主體之外,附加技術(shù)配件少而價(jià)廉、耐用、成本低廉,這是與其它三相計(jì)量裝置或系統(tǒng)相比最大的優(yōu)勢,便于大面積推廣應(yīng)用,是油田生產(chǎn)計(jì)量的理想替代計(jì)量技術(shù)。它的大面積推廣應(yīng)用可使(一)使油田的生產(chǎn)計(jì)量誤差大幅度降低,對油田的開發(fā)、生產(chǎn)、調(diào)整、挖潛、管理等多方面的意義是很深遠(yuǎn)的。(二)可結(jié)束兒十年來人工采樣和化驗(yàn)的歷史,節(jié)省大量的人力和物力,便于油田生產(chǎn)數(shù)據(jù)自動化的采集。(三)由于到油田開發(fā)后期,產(chǎn)氣量大幅度下降,已有部分油田或區(qū)塊已不能測氣,甚至連產(chǎn)液量計(jì)量后排液都非常困難。對這兩個(gè)難題本技術(shù)都可以解決。(四)適用于摻水或不摻水流程的單井或多井干線的三相計(jì)量,也可對油罐車卸油進(jìn)行油水兩相計(jì)量。(五)由于計(jì)量原理簡單,工藝結(jié)構(gòu)直觀,技術(shù)配件普通、價(jià)廉、耐用、維護(hù)工作量小而方便,各油田專業(yè)人員可自行維護(hù)調(diào)試。注本主要技術(shù)曾于02年報(bào)出,申請?zhí)?2153983.9因公式丟項(xiàng)&實(shí)質(zhì)審査未通過。附表T16井單井不同摻水量現(xiàn)場試驗(yàn)數(shù)據(jù)表<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>注測試溫度40-43"At=t2-、P混=Vt/p水p油=0.85g/cm3P水=1.Og/cm:WCT=l—P油f^i/fc-P水g_-^-"00%P水一P油31:每次計(jì)量的重量,單位W牙Q總-i"86400Q油-Q總豐(l-wg)權(quán)利要求1.為一種對油井產(chǎn)出的三相流體的計(jì)量過程中,只記取三個(gè)時(shí)間參數(shù),就可完成對油氣水三相流體的同步計(jì)量測試的三相計(jì)量分離器,而再無需其它專門儀表配套。2根據(jù)權(quán)力要求l所述,計(jì)時(shí)法三相計(jì)量分離器的特征是,H,和H,兩個(gè)液位計(jì)等高度安裝,//3的零位安裝,實(shí)現(xiàn)了對油水混合液產(chǎn)量的兩個(gè)計(jì)量單位(噸和方)同步計(jì)量,從而導(dǎo)出了密度法測含水方法最難求的混合平均密度Pw的計(jì)時(shí)法求取,和對計(jì)量后的排放過程中完成了對產(chǎn)氣量的測試,極大的簡化了三相計(jì)量的儀表工裝配套及費(fèi)用。3根據(jù)權(quán)力要求1所述,其特征是由一個(gè)多功能的計(jì)量分離器來實(shí)現(xiàn)的三室結(jié)構(gòu),拉桿閥(13),氣動閥(3),電磁閥(1)(2),計(jì)量信號(9)的有機(jī)組合利用自身能量完成了連續(xù)自動計(jì)量的切換,并消除了密度法測含水的多種影響因素,大幅度降低了三相計(jì)量的工裝費(fèi)用。全文摘要一種能對油氣水三相進(jìn)行同步計(jì)量的分離器。在計(jì)量過程中只記取三個(gè)液位計(jì)所顯示的三個(gè)時(shí)間參數(shù),就可完成油氣水三相的計(jì)量,而無需再配套其它專門儀表。通過對混合液液位計(jì)和對應(yīng)的水柱液位計(jì)的等高度的時(shí)間計(jì)量,同步求取出了混合液的重量(噸)和體積量(方),并導(dǎo)出了密度法測含水最難求的參數(shù)ρ<sub>混</sub>=t<sub>1</sub>/t<sub>2</sub>*ρ<sub>水</sub>,極大的簡化了ρ<sub>混</sub>的求取方法,方便的計(jì)算出含水率。排放室的零位計(jì)計(jì)時(shí)實(shí)現(xiàn)了對產(chǎn)氣量的計(jì)量,從而實(shí)現(xiàn)了油氣水三相的計(jì)時(shí)法求取。三室結(jié)構(gòu),拉桿閥,氣動閥,電磁閥與計(jì)量信號有機(jī)組合,利用自身能量完成連續(xù)計(jì)量的切換,極大的簡化了三相計(jì)量的工裝配套和費(fèi)用。另外從工藝上消除了密度法測含水的諸多影響因素,保證了含水計(jì)量的精度。文檔編號G01N33/28GK101241121SQ200710073078公開日2008年8月13日申請日期2007年2月5日優(yōu)先權(quán)日2007年2月5日發(fā)明者常蔭鐸申請人:常蔭鐸
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