專利名稱：具自控裝置的油氣水流量測(cè)量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種石油開(kāi)采領(lǐng)域的流量測(cè)量系統(tǒng)，特別是涉及一種具自 控裝置的油氣水流量測(cè)量系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，高壓凝析氣田開(kāi)發(fā)過(guò)程中， 一直存在凝析油中的含水量無(wú)法準(zhǔn) 確計(jì)量的問(wèn)題。凝析氣集中處理站通常采用氣液分離器、流量計(jì)和分析化驗(yàn)的方式進(jìn)行油氣水計(jì)量。塔里木高壓凝析氣井氣油比大(2000m7t以上)、 油水密度差大(近0.4t/m3)等特點(diǎn)，現(xiàn)有工藝流程難以取到有代表性的油 水混合樣，不能掌握單井含水率及變化趨勢(shì)，無(wú)法正確進(jìn)行油藏開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài) 分析及開(kāi)發(fā)方案適時(shí)調(diào)整，嚴(yán)重影響油藏開(kāi)發(fā)效果和油氣處理系統(tǒng)的及時(shí) 配套。同時(shí)，由于含水率測(cè)定不準(zhǔn)確，無(wú)法有效采取防腐蝕措施。由此可見(jiàn)，上述現(xiàn)有的油氣水流量測(cè)量系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)與使用上，顯然仍 存在有不便與缺陷，而亟待加以進(jìn)一步改進(jìn)。本發(fā)明人基于從事此類產(chǎn)品 設(shè)計(jì)制造多年豐富的實(shí)務(wù)經(jīng)驗(yàn)及專業(yè)知識(shí)，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè) 一種新型結(jié)構(gòu)的具自控裝置的油氣水流量測(cè)量系統(tǒng)，能夠改進(jìn)一般現(xiàn)有的 油氣水流量測(cè)量系統(tǒng)，使其更具有實(shí)用性。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的主要目的在于，克服現(xiàn)有的油氣水三相流量測(cè)量系統(tǒng)存在的 缺陷，而提供一種新的具自控裝置的油氣水流量測(cè)量系統(tǒng)，所要解決的技 術(shù)問(wèn)題是使其能夠準(zhǔn)確測(cè)量高壓凝析氣井凝析油含水量，實(shí)現(xiàn)油氣井在線 監(jiān)測(cè)，從而更加適于實(shí)用，且具有產(chǎn)業(yè)上的利用價(jià)值。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題是采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。依據(jù) 本發(fā)明提出的一種具自控裝置的油氣水流量測(cè)量系統(tǒng)，用于測(cè)量單井油氣 水的流量，其包括計(jì)量匯管，用于輸送油水氣混合物料；高低壓控制裝置，設(shè)置在計(jì)量匯管上；三相不分離流量計(jì)，設(shè)置在計(jì)量匯管上并位于上述高 低壓控制裝置之后，用于實(shí)時(shí)計(jì)量油氣水瞬時(shí)流量；現(xiàn)場(chǎng)二次儀表，與上述的三相不分離流量計(jì)相連，用于向該三相不分離流量計(jì)提供電源，并采集三相不分離流量計(jì)的電信號(hào)，計(jì)算油氣水三相的流量；以及工控機(jī)，通 過(guò)通訊電纜連接于所述的現(xiàn)場(chǎng)二次儀表，實(shí)時(shí)顯示油水氣的流量，并將油 水氣的流量數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。 前述的具自控裝置的油氣水流量測(cè)量系統(tǒng),其中所述的高低壓控制裝 置包括依次設(shè)置在計(jì)量匯管上的第一高壓報(bào)警器、第二高壓報(bào)警器、低 壓報(bào)警器和緊急切斷閥；所述第一高壓報(bào)警器的設(shè)定壓力小于第二高壓報(bào) 警器的設(shè)定壓力。前述的具自控裝置的油氣水流量測(cè)量系統(tǒng)，其中所述的三相不分離流 量計(jì)包括:主管道；文丘里裝置，設(shè)置于主管道上，用于測(cè)量主管道內(nèi)流體 的流量；電導(dǎo)率測(cè)量傳感器，設(shè)置于主管道內(nèi)，用于計(jì)算小氣泡的氣相分 率、油氣水各相相分率、氣體和液體流速；電容測(cè)量傳感器，設(shè)置于主管 道內(nèi)，用于計(jì)算大、小氣泡的氣相分率、油氣水各相相分率、氣體和液體 流速；以及伽瑪密度計(jì)，設(shè)置于主管道內(nèi)，用于計(jì)算流體的密度。前述的具自控裝置的油氣水流量測(cè)量系統(tǒng)，其中所述的電導(dǎo)率測(cè)量傳 感器包括沿混合物流動(dòng)方向依次設(shè)置的發(fā)射電極、由兩個(gè)小電極構(gòu)成的 備用電極組、由兩個(gè)小電極構(gòu)成的工作電極組以及探測(cè)電極。前述的具自控裝置的油氣水流量測(cè)量系統(tǒng)，其中所述的工作電極組的 兩個(gè)小電極的間距為65mm;所述備用電極組的兩個(gè)小電極的間距為65mm。前述的具自控裝置的油氣水流量測(cè)量系統(tǒng)，其中所述的電容測(cè)量傳感 器包括沿混合物流動(dòng)方向依次設(shè)置的第一大電極、第一小電極、激發(fā)線 圈、第二小電極、以及第二大電極；其中，第一大電極和第二大電極構(gòu)成 大電極組，第一小電極和第二小電極構(gòu)成第三小電極組。前述的具自控裝置的油氣水流量測(cè)量系統(tǒng)，其中所述的大電極組的兩 個(gè)大電極的間距為165mm，所述的第三小電極組的兩個(gè)小電極間距為65mm， 且該第三小電極組設(shè)置于該大電極組的兩個(gè)大電極之間。前述的具自控裝置的油氣水流量測(cè)量系統(tǒng)，其中所述的伽瑪密度計(jì)由發(fā)射裝置和接收裝置兩部分構(gòu)成；該發(fā)射裝置由放射源、鉛盒、機(jī)械快門 和不銹鋼板構(gòu)成；該接收裝置由接收晶體、光電倍增管和電子放大部件構(gòu)成。前述的具自控裝置的油氣水流量測(cè)量系統(tǒng)，其中所述的接收晶體為碘 化鈉加鉈。前述的具自控裝置的油氣水流量測(cè)量系統(tǒng)，其中所述的現(xiàn)場(chǎng)二次儀表由流量計(jì)算機(jī)、電源模塊、安全柵、密度計(jì)界面卡和接線端子組成；所述 流量計(jì)算機(jī)由通訊模塊和計(jì)算模塊組成。借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明具自控裝置的油氣水流量測(cè)量系統(tǒng)至少具 有下列優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明提出的具自控裝置的油氣水流量測(cè)量系統(tǒng)，能夠在線實(shí)時(shí)計(jì)量 油氣水產(chǎn)量,能準(zhǔn)確計(jì)量單井含水率及變化趨勢(shì)，有利于監(jiān)測(cè)油氣井生產(chǎn)情 況，為病態(tài)生產(chǎn)工況的診斷提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)信息，避免水竄、氣竄和嚴(yán)重 堵塞等異常情況的發(fā)生，符合油田精細(xì)化作業(yè)的要求。該具自控裝置的油氣水流量測(cè)量系統(tǒng)，是中國(guó)陸上油氣田首次成功應(yīng) 用三相流量計(jì)計(jì)量單井油氣水產(chǎn)量，為陸上油氣田尤其是高壓凝析氣田的 單井計(jì)量拓寬了途徑，指明了單井計(jì)量的發(fā)展方向。本發(fā)明的具自控裝置的油氣水流量測(cè)量系統(tǒng)，由于還具有三相分離的 油氣水測(cè)量設(shè)備，從而可以對(duì)不分離流量計(jì)的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行相互驗(yàn)證，從而 保證測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。綜上所述，本發(fā)明特殊結(jié)構(gòu)的具自控裝置的油氣水流量測(cè)量系統(tǒng)，其具 有上述諸多的優(yōu)點(diǎn)及實(shí)用價(jià)值，并在同類產(chǎn)品中未見(jiàn)有類似的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)公 開(kāi)發(fā)表或使用而確屬創(chuàng)新，其不論在結(jié)構(gòu)上或功能上皆有較大的改進(jìn)，在技 術(shù)上有較大的進(jìn)歩，并產(chǎn)生了好用及實(shí)用的效果，且較現(xiàn)有的油氣水流量 測(cè)量系統(tǒng)具有增進(jìn)的多相功效，從而更加適于實(shí)用，而具有產(chǎn)業(yè)的廣泛利用 價(jià)值，誠(chéng)為一新穎、進(jìn)步、實(shí)用的新設(shè)計(jì)。上述說(shuō)明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的 技術(shù)手段，并可依照說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本發(fā)明的較佳實(shí)施例 并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如后。


圖1是本發(fā)明具自控裝置的油氣水流量測(cè)量系統(tǒng)實(shí)施例的流程示意圖。圖2是現(xiàn)場(chǎng)二次儀表的組成結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3是三相不分離流量計(jì)的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4是所述的電容測(cè)量傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖5是電導(dǎo)率測(cè)量傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖6是高低壓控制裝置的組成示意圖。
具體實(shí)施方式
為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功 效，以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本發(fā)明提出的具自控裝置的油氣水 流量測(cè)量系統(tǒng)其具體實(shí)施方式
、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說(shuō)明如后。請(qǐng)參閱圖1所示，是本發(fā)明的具自控裝置的油氣水流量測(cè)量系統(tǒng)實(shí)施 例的流程示意圖。該具自控裝置的油氣水流量測(cè)量系統(tǒng)，用于測(cè)量單井油氣水的流量，其包括計(jì)量匯管P1013，用于輸送油水氣混合物料；高低壓 控制裝置500，設(shè)置在計(jì)量匯管P1013上；三相不分離流量計(jì)IOO、計(jì)量分離器200、以及現(xiàn)場(chǎng)二次儀表300以及工控機(jī)400。計(jì)量匯管P1013用于輸 送油水氣混合物料，高低壓控制裝置500和計(jì)量分離器200設(shè)置在計(jì)量匯 管P1013上；所述的三相不分離流量計(jì)100用于實(shí)時(shí)測(cè)量油水氣混合物料 中油、水、氣的流量。所述的現(xiàn)場(chǎng)二次儀表300連接于上述的三相不分離 流量計(jì)100，用于向該三相不分離流量計(jì)提供電源，并采集三相不分離流量 計(jì)的電信號(hào)，計(jì)算油氣水三相的流量。所述工控機(jī)400，通過(guò)通訊電纜連接 于所述的現(xiàn)場(chǎng)二次儀表，實(shí)時(shí)顯示油水氣的流量，并將油水氣的流量數(shù)據(jù) 進(jìn)行儲(chǔ)存。請(qǐng)參閱圖2所示，現(xiàn)場(chǎng)二次儀表300主要由流量計(jì)算機(jī)301、電源模塊 302、安全柵303、密度計(jì)界面卡304和接線端子305等組成。所述流量計(jì) 算機(jī)301由通訊模塊和計(jì)算模塊組成。通訊模塊將三相不分離流量計(jì)100 的電容傳感器和電導(dǎo)率傳感器采集到的信號(hào)，及密度計(jì)界面卡輸出的數(shù)據(jù) 導(dǎo)入流量計(jì)算機(jī)，將計(jì)算結(jié)果(油氣水流量、溫度、壓力和差壓)用數(shù)據(jù) 線遠(yuǎn)傳至工控機(jī)400。計(jì)算模塊負(fù)責(zé)計(jì)算油氣水瞬時(shí)流量。所述電源模塊負(fù)責(zé)將接入的24V直流電進(jìn)行分配，為變送器(壓力變送器、差壓變送器和 溫度變送器)、電容傳感器、電導(dǎo)率傳感器、伽瑪密度計(jì)和流量計(jì)算機(jī)供電。 所述安全柵是本質(zhì)安全型防爆儀器儀表的關(guān)聯(lián)設(shè)備，在正常情況下不影響 測(cè)量系統(tǒng)的功能。它設(shè)置在安全場(chǎng)所的一側(cè)，當(dāng)本系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，能將 竄入危險(xiǎn)場(chǎng)所的能量(電能)限制在安全值以內(nèi)，從而保證現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)安全。 所述密度計(jì)界面卡收集伽瑪密度計(jì)采集的信號(hào)，通過(guò)運(yùn)算得出流體的瞬時(shí) 混合密度，將計(jì)算結(jié)果輸入流量計(jì)算機(jī)。流量計(jì)算機(jī)輸出的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳至中 控室工控機(jī)，工控機(jī)接收到數(shù)據(jù)后用流量顯示軟件，實(shí)現(xiàn)油氣水流量瞬時(shí) 顯示、油井計(jì)量和儀表標(biāo)定等功能，并將該數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)以便以后對(duì)該數(shù) 據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析。請(qǐng)參閱圖3所示，是三相不分離流量計(jì)的結(jié)構(gòu)示意圖。該三相不分離流量計(jì)100包括供油水氣混合物料流動(dòng)的主管道110，以及設(shè)置在主管道110上的伽馬密度計(jì)120、電容測(cè)量傳感器130、電導(dǎo)率測(cè)量傳感器140以 及文丘里裝置150。該三相不分離流量計(jì)的測(cè)量油水氣混合物的原理是，單 井來(lái)油氣水混合物假設(shè)為四相流體，即油、水、離散氣體和游離氣體。大 氣泡流速與氣體流速相同(大氣泡即為離散氣體)，小氣泡流速與液體流速 相同(小氣泡即為游離氣體)，豎直測(cè)量管段內(nèi)油相流速和水相流速相同。設(shè)Q:體積流量率，A:體積相分率，V:流速Q(mào)=AXV (1)體積相分率等于相分率與測(cè)量管橫截面積的乘積，由于測(cè)量管橫截面 積已知，油氣水各相流量率的計(jì)算可轉(zhuǎn)換為相分率和各相流速的計(jì)算。所述伽瑪密度計(jì)120用于計(jì)算流體混合密度，其由發(fā)射裝置和接收裝 置兩部分構(gòu)成，發(fā)射裝置主要由放射源、鉛盒、機(jī)械快門和不銹鋼板等部 件構(gòu)成，接收裝置主要有接收晶體(碘化鈉加鉈)、光電倍增管和電子放大 部件構(gòu)成。放射源產(chǎn)生的Y射線撞擊接收晶體，每個(gè)Y射線粒子撞擊后會(huì)產(chǎn)生1個(gè)電子，電子經(jīng)過(guò)光電倍增管的高壓電場(chǎng)獲得能量，加速運(yùn)動(dòng)，最 終被電子放大部件所捕獲，并將電脈沖信號(hào)通過(guò)計(jì)數(shù)器記錄下接收到的電子數(shù)量。正常工作時(shí)，Y射線通過(guò)快門進(jìn)入管道內(nèi)，由于管道內(nèi)有流體流 動(dòng)，油氣水會(huì)吸收部分Y射線，但吸收的程度各不相同，此時(shí)接收裝置可測(cè) 出單位時(shí)間內(nèi)接收到Y(jié)射線的數(shù)量。利用經(jīng)驗(yàn)公式，算出流體的混合密度。請(qǐng)參閱圖4所示，是所述的電容測(cè)量傳感器130的結(jié)構(gòu)示意圖。該電 容測(cè)量傳感器130包括沿混合物流動(dòng)方向依次設(shè)置的第一大電極、第一 小電極、激發(fā)線圈131、第二小電極、以及第二大電極；其中，第一大電極 和第二大電極構(gòu)成大電極組132，第一小電極和第二小電極構(gòu)成第三小電極組133。該大電極組132的兩個(gè)大電極的間距為165mm，所述的第三小電極 組133的兩個(gè)小電極間距為65mm，且該第三小電極組133設(shè)置于該大電極 組的兩個(gè)大電極之間，激發(fā)線圈131位于第一小電極和第二小電極之間。 該激發(fā)線圈131激發(fā)電壓信號(hào)，信號(hào)依次通過(guò)第三小電極組133和大電極 組132，第三小電極組133記錄小氣泡引發(fā)的電信號(hào)，大電極組132記錄大 氣泡引發(fā)的電信號(hào)，電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)各電極時(shí)被測(cè)出并加以記錄。根據(jù)電壓 和介電常數(shù)的函數(shù)關(guān)系，可以繪制出介電常數(shù)隨時(shí)間變化的曲線，積分該 曲線可算出給定時(shí)間大小氣泡的平均相分率。 計(jì)算油氣水各相相分率電容率方禾呈e泡合物二f(a ￡'t， P e水，y e油) (2_1) ^i5^"禾呈p泡合物二f(ap'(， Pp水，yp油) (3) 歸一方程a+P+Y=l (4) 式中-e混合物混合物電容率(可由電壓值算出) e氣氣相電容率(已知) e水水相電容率(已知) e油油相電容率(已知)p泡合物混合物密度(伽瑪密度計(jì)測(cè)量值可算出) p氣氣相密度(已知)p水水相密度(已知)p油 油相密度(己知)a :氣相相分率(未知)3 :水相相分率(未知)y:油相相分率(未知)三個(gè)方程三個(gè)未知數(shù)，聯(lián)立求解即可得到氣相相分率、水相相分率 和油相相分率。計(jì)算氣體和液體流速激發(fā)電極131激發(fā)電壓信號(hào)，由小電極記錄并經(jīng)過(guò)互相關(guān)運(yùn)算求得的 流速即為小氣泡流速，由于小氣泡流速和液相流速相同，V ft=dl/T (dl為兩個(gè)小電極之間的距離，T為氣泡在從第vj、電極流動(dòng)到第二小電極所用的時(shí)間)；由大電極記錄并經(jīng)過(guò)互相關(guān)運(yùn)算求得的流速即為大氣泡流速，由于大氣泡流速和氣相流速相同，V^d2/T (d2為兩個(gè)大電極之間的距離，T為該氣泡從第大電極流動(dòng)到第二大電極所用的時(shí)間)。請(qǐng)參閱圖5所示，是電導(dǎo)率測(cè)量傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。該電導(dǎo)率測(cè)量 傳感器140設(shè)置于主管道110內(nèi)，用于計(jì)算小氣泡的氣相分率、油氣水各 相相分率、氣體和液體流速。該電導(dǎo)率測(cè)量傳感器140包括沿混合物流動(dòng) 方向依次設(shè)置的發(fā)射電極141、由兩個(gè)小電極構(gòu)成的備用電極組142、由 兩個(gè)小電極構(gòu)成的工作電極組143以及探測(cè)電極144。所述的工作電極組 143的兩個(gè)小電極的間距為65mm;所述備用電極組142的兩個(gè)小電極的間 距為65mm。發(fā)射電極141發(fā)射電壓信^，信^隨流體從下至上運(yùn)動(dòng)，依次 經(jīng)過(guò)備用電極組142、工作電極組143和探測(cè)電極144。經(jīng)過(guò)兩個(gè)電極組時(shí) 電壓信3被測(cè)出并加以記錄。根據(jù)電壓和介電常數(shù)的函數(shù)關(guān)系，可以繪制 出介電常數(shù)隨時(shí)間變化的曲線，積分該曲線可算出給定時(shí)間小氣泡的平均相分率。計(jì)算油氣水各相相分率電導(dǎo)率方程<formula>formula see original document page 10</formula> 歸一方程<formula>formula see original document page 10</formula>式中。泡合物混合物電導(dǎo)率(可由電壓值算出) o氣氣相電導(dǎo)率(已知) o水水相電導(dǎo)率(已知) o油油相電導(dǎo)率(已知)P混合物混合物密度(伽瑪密度計(jì)測(cè)量值可算出) P氣氣相密度(已知) P水水相密度(已知)P油 油相密度(已知) a :氣相相分率(未知) P :水相相分率(未知) Y:油相相分率(未知)三個(gè)方程三個(gè)未知數(shù)，聯(lián)立求解即可得到氣相相分率、水相相分率和 油相相分率。計(jì)算氣體和液體流速發(fā)射電極發(fā)射電壓信號(hào)，經(jīng)過(guò)小電極時(shí)電壓信號(hào)被測(cè)出并加以記錄。 一段時(shí)間后，工作電極組的兩個(gè)小電極各自形成若干條電壓隨時(shí)間變化的 曲線，對(duì)這些曲線做互相關(guān)運(yùn)算，如果得出極大值時(shí)，可認(rèn)為兩個(gè)小電極 測(cè)量的是同一流體。出現(xiàn)極大值這點(diǎn)對(duì)應(yīng)的時(shí)間T即認(rèn)為是同一物流從前 一電極移動(dòng)至后一電極所需的時(shí)間，此時(shí)V,t(Vs)=d/T=0.065/T。 (d為小 電極之間的距離，已知d=0. 065m)。電容測(cè)量傳感器和電導(dǎo)測(cè)量傳感器的轉(zhuǎn)換電導(dǎo)率測(cè)量傳感器有一個(gè)探測(cè)電極，該電極不間斷的測(cè)量接收到的電 信號(hào)，并將它轉(zhuǎn)化為電導(dǎo)率，當(dāng)電導(dǎo)率達(dá)到30左右時(shí)(空管道的電導(dǎo)率是 1，充滿油的管道電導(dǎo)率是2 2.:i充滿水的管道電導(dǎo)率為飽和值^35)，(含 水為65% 75%)，電容測(cè)量傳感器停止工作，電導(dǎo)率測(cè)量傳感器開(kāi)始工作。所述文丘里裝置150，用于測(cè)量液相流速。該文丘里裝置通過(guò)測(cè)量與流 量成一定關(guān)系的流體壓差來(lái)測(cè)量流體流量，利用流體節(jié)流前后產(chǎn)生的壓力 變化來(lái)進(jìn)行測(cè)量。M=CE e A^2p卅式中-M:液體質(zhì)量流量E:補(bǔ)償系數(shù)(E二l/V^i^)C:流量系數(shù)(c=f (ReD， |B) ReD:雷諾系數(shù)P:文氏管喉管內(nèi)徑/文氏管內(nèi)徑Y(jié):定壓熱容/定容熱容e :擴(kuò)大系數(shù)(e =f (dP/P， e ， Y)P :液體密度 A:文氏喉管通過(guò)面積流體通過(guò)文氏管前后差壓 當(dāng)電容測(cè)量傳感器或電導(dǎo)率測(cè)量傳感器互相關(guān)計(jì)算流速，互相關(guān)成功 率偏低(即互相關(guān)計(jì)算成功率低于最小允許值)時(shí)，取信文丘里計(jì)算的液 相流速。請(qǐng)參閱圖1所示，在三相不分離流量計(jì)100之后，通過(guò)管道連接于計(jì) 量分離器200。該計(jì)量分離器包括以罐體，在罐體的內(nèi)部設(shè)有擋板212和擋 板223從而將罐體內(nèi)部區(qū)分為三個(gè)腔油水混合腔210、油腔220以及水腔 230。該計(jì)量分離器200應(yīng)用重力分離的原理將油氣水分開(kāi)。油水氣混合物 進(jìn)入分離器后經(jīng)氣液重力分離，氣相經(jīng)波紋板和捕霧器除液后，由氣相出 口排出，并在氣相出口安裝有氣體流量計(jì)FT2201。液相在重力作用下油水 分離，油溢流進(jìn)入油腔220，水通過(guò)水相連通管240進(jìn)入水腔230。在油腔 220底部設(shè)有油相出口，并在該出口上設(shè)有油流量計(jì)FT2202，用于測(cè)量油 的流量。在水腔的底部設(shè)有水相出口，并在該出口上設(shè)有水流量計(jì)FT2203， 用于測(cè)量水的流量。油水混合腔和水腔連通，根據(jù)U型連通器原理，計(jì)算公式如下P 0h()= p 。1+ P(h2- hi)其中P。污水密度 h():水腔水層高度p1:原油密度h1:油水混合腔水層高度 h2_ h1:油水混合腔油層高度假設(shè)h2- h,=0，由于h2二1.5m p 0=1120kg/m3 p F720kg/m3 求解方程l可得h。二1.5mh2-h^0，即油水混合腔中全部為水，水腔水層液位的高度為1. 5m。但 水相最高操作液位為1.22m，小于1. 5m。因此，分離器正常操作時(shí)，油水 混合腔的油層液位高度不可能是0，即油水混合腔內(nèi)的水不會(huì)溢流到油腔。水腔擋板高度為1.8m，油腔最高操作液位為1.02m。因此，分離器正 常操作時(shí)，油腔中的油不可能溢過(guò)水腔擋板進(jìn)入水腔。水腔p 0h。= p 。hh十Pi (h2- hi)假設(shè)h產(chǎn)O，由于h2二1.5m P。=1120kg/m3P產(chǎn)720kg/m3 求解方程1可得h。=0. 965mh^O,即油水混合腔中全部為油，水腔水層液位的高度應(yīng)為0.965m。 由于水相最低操作液位為0.98m，大于0.965m。因此，分離器正常操作時(shí)， 油水混合腔的水層液位高度不可能是0，即油水混合腔內(nèi)的油不會(huì)從水相連 通管流到水腔。水腔擋板高度為1. 8m，水腔最高操作液位為1. 22m。因此，分離器正常 操作時(shí)，水腔中的水不可能溢過(guò)水腔擋板進(jìn)入油腔。請(qǐng)參閱圖6所示，是本發(fā)明高低壓控制裝置的組成示意圖。該高低壓 控制裝置500包括依次設(shè)置在計(jì)量匯管P1013上的第一高壓報(bào)警器 PSH2202(設(shè)定壓力14MPa)、第二高壓報(bào)警器PSH2203(設(shè)定壓力15. 8MPa)、 低壓報(bào)警器PSLL2204 (設(shè)定壓力5MPa)、匯管安全閥V2201、匯管安全閥 V2202、急放空閥BDV2202和緊急切斷閥SDV2201 (設(shè)定壓力7. 7MPa)。當(dāng)發(fā)生火災(zāi)或爆炸將引起全站關(guān)斷時(shí)，緊急關(guān)閉緊急切斷閥SDV2201， 與此同時(shí)，通過(guò)井口 RTU遠(yuǎn)程緊急關(guān)井。如果個(gè)別凝析氣采集井口緊急切 斷閥關(guān)閉不嚴(yán)或失靈時(shí)，將繼續(xù)有井流物流出井口而進(jìn)入凝析氣采集系統(tǒng)， 該計(jì)量匯管P1013的壓力將繼續(xù)上升，當(dāng)壓力升高至14MPa，第一高壓報(bào)警 器報(bào)警，自動(dòng)打開(kāi)緊急放空閥BDV2202，將系統(tǒng)壓力泄放到事故放空罐。若 緊急放空閥BDV2202出現(xiàn)故障打不開(kāi)，匯管壓力升高至15.8MPa第二高壓 報(bào)警器報(bào)警，匯管安全閥V2201和匯管安全閥V2202起跳放空。當(dāng)計(jì)量匯 管P1013內(nèi)有水合物形成，三相流量計(jì)100凍堵憋壓。計(jì)量匯管正常壓力 為6.8MPa，當(dāng)壓力升高至7. 2MPa，中控室壓力高報(bào)；如不采取措施壓力將 繼續(xù)升高，當(dāng)升高至7. 7MPa，緊急關(guān)斷閥SDV2201關(guān)閉，此時(shí)應(yīng)立即打開(kāi) 三相流量計(jì)旁通閥，如壓力仍然升高，則考慮其它易凍堵的閥門是否出現(xiàn) 凍堵(如調(diào)節(jié)閥等)，如沒(méi)有找到凍堵部位，壓力將繼續(xù)升高，當(dāng)壓力上升 至14MPa，系統(tǒng)自動(dòng)打開(kāi)緊急放空閥BDV2202，將系統(tǒng)壓力泄放到事故放空 罐01V-2501。本發(fā)明由于具有了高低壓控制裝置，從而使該測(cè)量系統(tǒng)更加 便于維護(hù)和使用。本申請(qǐng)未詳述的技術(shù)內(nèi)容皆可在現(xiàn)有技術(shù)中找到對(duì)應(yīng)方案，故在此不再贅述。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式 上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā) 明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利 用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但 凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例 所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍 內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種具自控裝置的油氣水流量測(cè)量系統(tǒng)，用于測(cè)量單井油氣水的流量，其特征在于其包括計(jì)量匯管，用于輸送油水氣混合物料；高低壓控制裝置，設(shè)置在計(jì)量匯管上；三相不分離流量計(jì)，設(shè)置在計(jì)量匯管上并位于上述高低壓控制裝置之后，用于實(shí)時(shí)計(jì)量油氣水瞬時(shí)流量；現(xiàn)場(chǎng)二次儀表，與上述的三相不分離流量計(jì)相連，用于向該三相不分離流量計(jì)提供電源，并采集三相不分離流量計(jì)的電信號(hào)，計(jì)算油氣水三相的流量；以及工控機(jī)，通過(guò)通訊電纜連接于所述的現(xiàn)場(chǎng)二次儀表，實(shí)時(shí)顯示油水氣的流量，并將油水氣的流量數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的具自控裝置的油氣水流量測(cè)量系統(tǒng)，其特征 在于其中所述的高低壓控制裝置包括依次設(shè)置在計(jì)量匯管上的第一高壓 報(bào)警器、第二高壓報(bào)警器、低壓報(bào)警器和緊急切斷閥；所述第一高壓報(bào)警 器的設(shè)定壓力小于第二高壓報(bào)警器的設(shè)定壓力。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的具自控裝置的油氣水流量測(cè)量系統(tǒng)，其特征 在于其中所述的三相不分離流量計(jì)包括主管道；文丘里裝置，設(shè)置于主管道上，用于測(cè)量主管道內(nèi)流體的流量；電導(dǎo)率測(cè)量傳感器，設(shè)置于主管道內(nèi)，用于計(jì)算小氣泡的氣相分率、 油氣水各相相分率、氣體和液體流速；電容測(cè)量傳感器，設(shè)置于主管道內(nèi)，用于計(jì)算大、小氣泡的氣相分率、 油氣水各相相分率、氣體和液體流速；以及伽瑪密度計(jì)，設(shè)置于主管道內(nèi)，用于計(jì)算流體的密度。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的具自控裝置的油氣水流量測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于其中所述的電導(dǎo)率測(cè)量傳感器包括沿混合物流動(dòng)方向依次設(shè)置的發(fā) 射電極、由兩個(gè)小電極構(gòu)成的備用電極組、由兩個(gè)小電極構(gòu)成的工作電極 組以及探測(cè)電極。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的具自控裝置的油氣水流量測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于其中所述的工作電極組的兩個(gè)小電極的間距為65mm;所述備用電極組 的兩個(gè)小電極的間距為65mm。
6、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的具自控裝置的油氣水流量測(cè)量系統(tǒng)，其特征 在于其中所述的電容測(cè)量傳感器包括沿混合物流動(dòng)方向依次設(shè)置的第一 大電極、第一小電極、激發(fā)線圈、第二小電極、以及第二大電極；其中， 第一大電極和第二大電極構(gòu)成大電極組，第一小電極和第二小電極構(gòu)成第 三小電極組。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的具自控裝置的油氣水流量測(cè)量系統(tǒng)，其特征 在于其中所述的大電極組的兩個(gè)大電極的間距為165mm，所述的第三小電極 組的兩個(gè)小電極間距為65mm，且該第三小電極組設(shè)置于該大電極組的兩個(gè) 大電極之間。
8、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的具自控裝置的油氣水流量測(cè)量系統(tǒng)，其特征 在于其中所述的伽瑪密度計(jì)由發(fā)射裝置和接收裝置兩部分構(gòu)成；該發(fā)射裝 置由放射源、鉛盒、機(jī)械快門和不銹鋼板構(gòu)成；該接收裝置由接收晶體、 光電倍增管和電子放大部件構(gòu)成。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的具自控裝置的油氣水流量測(cè)量系統(tǒng)，其特征在于其中所述的接收晶體為碘化鈉加鉈。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1-9任一相所述的具自控裝置的油氣水流量測(cè)量系 統(tǒng)，其特征在于其中所述的現(xiàn)場(chǎng)二次儀表由流量計(jì)算機(jī)、電源模塊、安全 柵、密度計(jì)界面卡和接線端子組成；所述流量計(jì)算機(jī)由通訊模塊和計(jì)算模 塊組成。
全文摘要
本發(fā)明是一種具自控裝置的油氣水流量測(cè)量系統(tǒng)，包括輸送油水氣混合物料的計(jì)量匯管；設(shè)置在計(jì)量匯管上的高低壓控制裝置；，設(shè)置在計(jì)量匯管上并位于上述高低壓控制裝置之后的三相不分離流量計(jì)；現(xiàn)場(chǎng)二次儀表，與上述的三相不分離流量計(jì)相連，用于向該三相不分離流量計(jì)提供電源，并采集三相不分離流量計(jì)的電信號(hào)，計(jì)算油氣水三相的流量；以及工控機(jī)，通過(guò)通訊電纜連接于所述的現(xiàn)場(chǎng)二次儀表，實(shí)時(shí)顯示油水氣的流量，并將油水氣的流量數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存。所述的三相不分離流量計(jì)包括文丘里裝置；電導(dǎo)率測(cè)量傳感器；電容測(cè)量傳感器；以及伽瑪密度計(jì)。本流量測(cè)量系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確測(cè)量高壓凝析氣井凝析油含水量，實(shí)現(xiàn)油氣井在線監(jiān)測(cè)，從而更加適于實(shí)用。
文檔編號(hào)G01P5/00GK101333926SQ20081011256
公開(kāi)日2008年12月31日 申請(qǐng)日期2008年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月23日
發(fā)明者卜志虎, 吳宗毅, 剛 田 申請(qǐng)人:安東石油技術(shù)(集團(tuán))有限公司