一種氣液多相計(jì)量裝置的制造方法
【專利摘要】一種氣液多相計(jì)量裝置，包括測量探棒，其特征在于：在一個(gè)用于測量體積的大容積體積測量腔內(nèi)設(shè)置一個(gè)用于測量組分的小容積組分測量腔，組分測量腔內(nèi)設(shè)置測量探棒，組分測量腔腔體通過活動機(jī)構(gòu)控制與體積測量腔腔體連通或自我封閉，其不但能有效測量介質(zhì)的成分比例，還能同時(shí)完成液量和氣量的計(jì)量。
【專利說明】
一種氣液多相計(jì)量裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于一種計(jì)量裝置，尤其涉及一種氣液多相計(jì)量裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)在市場上在油田井口計(jì)量液量比較準(zhǔn)確的產(chǎn)品有使用稱重原理的裝置，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜成本高，且只能測總液量，因此使用十分受限；翻斗計(jì)數(shù)的原理理論上可以準(zhǔn)確測量液量，但隨著計(jì)量斗內(nèi)結(jié)垢，斗內(nèi)容積和翻轉(zhuǎn)平衡點(diǎn)變化，造成巨大的誤差，由于計(jì)量斗是活動且不規(guī)則部件，自動擦除很難實(shí)現(xiàn)，因此翻斗計(jì)量裝置雖然在油田存在了幾十年，也一直沒能批量推廣使用。
[0003]類似油田單井的油氣水三相計(jì)量裝置幾十年來一直處于不斷地發(fā)展過程中，目前對于單純的液量計(jì)量和氣量計(jì)量、不含氣油水混合物的油水比例測量，都有較為成熟的方案和產(chǎn)品。但要實(shí)現(xiàn)井口低成本的多相計(jì)量一直是一個(gè)技術(shù)難題，最常規(guī)的辦法就是一套氣液分離計(jì)量裝置加一臺在線含水儀，理論上可以實(shí)現(xiàn)三相計(jì)量。但有以下缺陷:
[0004]1、常規(guī)的含水儀對液相中的含氣非常敏感，很少的含氣就會帶來很大的含水率測量誤差；
[0005]2、在地下埋了數(shù)千年數(shù)萬年的油氣水混合物物性非常復(fù)雜，要想氣液很好分離、油水初步分離，必須加長停留時(shí)間，這直接導(dǎo)致分離器的體積增大，體積大的話生產(chǎn)和安裝維護(hù)成本都會加大；
[0006]3、加熱能輔助氣液分離和液相的油水及雜質(zhì)分離，提高測量精度，但對大體積的介質(zhì)加熱消耗大量能源，功率太大了現(xiàn)場配電也不太現(xiàn)實(shí)；
[0007]4、常規(guī)的在線含水儀由于是實(shí)時(shí)測量，除了受含氣的干擾，油水混合物的乳化狀態(tài)、內(nèi)含雜質(zhì)都會對測量結(jié)果造成不可預(yù)知的影響，精度沒法保證，目前在現(xiàn)場使用的現(xiàn)狀也完全證明了這點(diǎn)；
[0008]5、市場上只要能保證一定精度的三相計(jì)量裝置，都是體積大，成本高，限制了其在油田井口的應(yīng)用。井口數(shù)字化是數(shù)字化油田的重要基礎(chǔ)，但由于油井?dāng)?shù)量龐大，決定了三相計(jì)量裝置必須采購成本低，安裝維護(hù)成本低，否則很難推廣使用。
[0009]綜上所述，目前要完成單井產(chǎn)量計(jì)量，必須液、氣量計(jì)量裝置和含水儀配套，且現(xiàn)有的液、氣量計(jì)量裝置都有體積龐大造價(jià)高的缺陷，實(shí)際推廣時(shí)受到很大的限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是:針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種氣液多相計(jì)量裝置，不但能有效測量介質(zhì)的成分比例，還能同時(shí)完成液量和氣量的計(jì)量。
[0011]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:
[0012]—種氣液多相計(jì)量裝置，包括測量探棒，其特征在于:在一個(gè)用于測量體積的大容積體積測量腔內(nèi)設(shè)置一個(gè)用于測量組分的小容積組分測量腔，組分測量腔內(nèi)設(shè)置測量探棒，組分測量腔腔體通過活動機(jī)構(gòu)控制與體積測量腔腔體連通或自我封閉。
[0013]所述組分測量腔體設(shè)有加熱部件。
[0014]所述體積測量腔上部設(shè)有氣液入口、氣體出口，底部設(shè)有液體出口，氣體出口和液體出口由閥門控制打開或關(guān)閉。
[0015]所述體積測量腔內(nèi)還設(shè)置有液位測量裝置，用于判斷進(jìn)液和排液的狀態(tài)。
[0016]所述組分測量腔體由內(nèi)外壁相套的兩層組成，內(nèi)外壁均設(shè)有開孔，外壁相對內(nèi)壁轉(zhuǎn)動控制兩層的開孔是否對齊，對齊時(shí)組分測量腔與體積測量腔連通，不對齊時(shí)組分測量腔封閉。
[0017]所述組分測量腔體設(shè)有帶動內(nèi)壁或外壁轉(zhuǎn)動的驅(qū)動組件。
[0018]所述體積測量腔設(shè)有沿其內(nèi)壁旋轉(zhuǎn)的自動刮除裝置。
[0019]所述自動刮除裝置與電動驅(qū)動組件相連，由電動驅(qū)動組件帶動自動刮除裝置旋轉(zhuǎn)。
[0020]所述電動驅(qū)動組件與齒輪從動組件相連，齒輪從動組件用于帶動測量腔體內(nèi)壁或外壁轉(zhuǎn)動。
[0021]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果:
[0022]I)本實(shí)用新型不但能有效測量介質(zhì)的成分比例，還能同時(shí)完成液量和氣量的計(jì)量，這是目前市場上現(xiàn)有的單臺儀表做不到的。
[0023]2)結(jié)合了大容積的體積測量腔和小體積的組分測量腔，解決了保證油氣水分離效果與停留時(shí)間不可能太長的矛盾，體積測量腔內(nèi)的介質(zhì)不用停留太長時(shí)間先排出，組分測量腔內(nèi)的介質(zhì)可以在相對靜態(tài)的環(huán)境進(jìn)行測量分析。
[0024]3)本裝置將組分測量腔置于體積測量腔內(nèi)部，通過開啟和閉合的取樣過程，能有效確保組分測量腔中的介質(zhì)成分與體積測量腔的吻合。
[0025]4)組分測量腔內(nèi)的介質(zhì)由于總量小，可方便加熱升溫，加快氣液分離和油水混合物破乳分離分層、泥沙沉淀，為探棒測量氣液界面和油水比例提供了精度保證。
[0026]5)體積測量腔內(nèi)壁刮除結(jié)構(gòu)，可以避免因結(jié)垢結(jié)臘等原因引起制造參數(shù)體積測量腔橫截面積S的變化，從而保證體積測量的精度。本實(shí)用新型不但能有效測量介質(zhì)的成分比例，還能同時(shí)完成液量和氣量的計(jì)量，這是目前市場上現(xiàn)有的單臺儀表做不到的。
【附圖說明】
[0027]圖1為本實(shí)用新型內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖2為本實(shí)用新型俯視圖。
[0029]圖中:1_氣液入口，2-刮除裝置，3-電機(jī)驅(qū)動組件，4-齒輪從動組件，5-氣體出口，
6-組分測量腔外壁，7-組分測量腔內(nèi)壁，8-加熱部件，9-測量探棒，10-浮球，11-氣液出口，
12-閥門，13-液體出口，14-體積測量腔，15-組分測量腔。
【具體實(shí)施方式】
[0030]參見圖1，整個(gè)裝置包括:氣液入口I，刮除裝置2，電機(jī)驅(qū)動組件3，齒輪從動組件4，氣體出口 5，組分測量腔外壁6，組分測量腔內(nèi)壁7，加熱部件8，測量探棒9，浮球10，氣液出口11，閥門12，液體出口 13，體積測量腔14，組分測量腔15等。
[0031]在一個(gè)用于測量體積的大容積體積測量腔14內(nèi)設(shè)置一個(gè)用于測量組分的小容積組分測量腔15，組分測量腔15內(nèi)設(shè)置測量探棒9，組分測量腔腔體通過活動機(jī)構(gòu)控制與體積測量腔腔體連通或自我封閉。該活動機(jī)構(gòu)是通過以下方式實(shí)現(xiàn)的:所述組分測量腔體15由內(nèi)外壁7、6相套的兩層組成，內(nèi)外壁7、6均設(shè)有開孔，內(nèi)外壁都有一定比例的開孔面積，外壁6和內(nèi)壁7都有從上到下的開孔。外壁相對內(nèi)壁轉(zhuǎn)動控制兩層的開孔是否對齊，對齊時(shí)組分測量腔與體積測量腔連通，不對齊時(shí)組分測量腔封閉。組分測量腔體設(shè)有帶動內(nèi)壁或外壁轉(zhuǎn)動的驅(qū)動組件。該驅(qū)動組件可采用機(jī)械、電動或齒輪從動組件4等。該活動機(jī)構(gòu)不局限于上述結(jié)構(gòu)，還可采用現(xiàn)有技術(shù)中描述的技術(shù)方案。
[0032]組分測量腔腔體內(nèi)部垂直方向設(shè)有測量探棒9，測量探棒9采集的相關(guān)數(shù)據(jù)上傳至控制單元進(jìn)行計(jì)算和處理，得出測量結(jié)果。組分測量腔體還設(shè)有加熱部件8。該加熱部件8可采用加熱棒、加熱片等多種不同結(jié)構(gòu)。組分測量腔內(nèi)的介質(zhì)由于總量小，可方便加熱升溫，加快氣液分離和油水混合物破乳分離分層、泥沙沉淀，為探棒測量氣液界面和油水比例提供了精度保證。在組分測量腔中使用加熱的方式進(jìn)行測量前的預(yù)處理，更是保證測量精度關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。這個(gè)加熱不同于普通設(shè)備為防止介質(zhì)凝固而進(jìn)行的加熱(伴熱)，本裝置的組分測量腔內(nèi)加熱可以根據(jù)不同的工況條件設(shè)置不同的溫度等級，目的是使介質(zhì)盡可能在較短時(shí)間內(nèi)分層分離，提高測量精度，并且時(shí)間不會太長(時(shí)間太長就失去了測量的有效性)。
[0033]體積測量腔14上部設(shè)有氣液入口 1、氣體出口 5，底部設(shè)有液體出口 13，氣體出口 5和液體出口 13由閥門控制打開或關(guān)閉。該閥門可采用機(jī)械或電動閥門。
[0034]體積測量腔內(nèi)還設(shè)置有液位測量裝置，用于判斷進(jìn)液和排液的狀態(tài)。
[0035]為避免體積測量腔內(nèi)壁結(jié)垢造成體積測量不準(zhǔn)確，體積測量腔設(shè)有沿其內(nèi)壁旋轉(zhuǎn)的刮除裝置2。刮除裝置2與電動驅(qū)動組件3相連，由電動驅(qū)動組件帶動自動刮除裝置旋轉(zhuǎn)。該電動驅(qū)動組件3可與齒輪從動組件4相連，齒輪從動組件4可用于帶動測量腔體內(nèi)壁或外壁轉(zhuǎn)動。刮除裝置2可以避免因結(jié)垢結(jié)臘等原因引起制造參數(shù)S的變化，從而保證體積測量的精度。
[0036]測量過程(以油田井口油、氣、水三相計(jì)量為例，最終要得到單位時(shí)間的液量、油量、氣量)
[0037]1、打開體積測量腔頂部的氣體出口，關(guān)閉底部的液體出口，氣液混合物從頂部的氣液入口進(jìn)入體積測量腔，組分測量腔保持與體積測量腔連通狀態(tài)，確保氣液介質(zhì)能同步進(jìn)入組分測量腔；
[0038]2、一定時(shí)間后(假定時(shí)間長度為tl)，關(guān)閉組分測量腔，截流被測介質(zhì)，開始組分測量過程；
[0039]3、關(guān)閉組分測量腔的同時(shí)，打開液體出口，關(guān)閉氣體出口，直到液體排盡，記錄從開始排液到排液結(jié)束的時(shí)間長度t2 ；
[0040]4、組分測量過程:加熱靜置，氣液、油水盡可能分離，探棒測量液面位置和油水比例，假定測量結(jié)果為液面高度一h，液體中油的比例一P
[0041 ] 5、計(jì)算單位時(shí)間的液量Vl、油量V2、氣量V3:(假定以下制造參數(shù):體積測量腔的橫截面積為S，組分測量腔的橫截面積相對體積測量腔足夠小)
[0042]Vl = S*h/tl
[0043]V2 = Vl*p
[0044]V3 = S*h/t2(說明:在t2時(shí)間內(nèi)氣體把體積測量腔內(nèi)原有的液體S*h擠出體積測量腔)
[0045]6、計(jì)算完成，組分測量腔打開與體積測量腔連通，原來截流在組分測量腔的液體流出，延時(shí)一定時(shí)間以便其繼續(xù)從體積測量腔的液體出口流出，然后打開體積測量腔上部的氣體出口，關(guān)閉底部的液體出口，開始下一個(gè)測量周期。
[0046]本裝置將組分測量腔置于體積測量腔內(nèi)部，通過開啟和閉合的取樣過程，能有效確保組分測量腔中的介質(zhì)成分與體積測量腔的吻合。體積測量腔內(nèi)的介質(zhì)不用停留太長時(shí)間，好處就是腔體容積比常規(guī)計(jì)量分離器可以小很多，制造成本可有效降低。以組分測量腔最后測得的液位高度進(jìn)行計(jì)算，避免了常規(guī)計(jì)量分離器測量液位受油氣泡沫的影響、液位測量誤差大、液量計(jì)量精度不能保證的缺陷，因?yàn)榻?jīng)過靜置加熱能有效消除氣液界面層的泡沫。
[0047]從液量計(jì)量的角度，由于采用組分測量腔內(nèi)的介質(zhì)經(jīng)加熱處理后再測出液面高度方法，相比傳統(tǒng)液量計(jì)量產(chǎn)品更能確保精度，且成本更低:傳統(tǒng)的方法由于含氣分離不干凈和停留時(shí)間受限，液位很難精確測量，比如采用浮球、超聲波、差壓等方法不僅結(jié)構(gòu)復(fù)雜成本高，液量計(jì)量精度和可靠性也得不到保證;本實(shí)用新型使用的測量探棒不但能測量油水比例，還能測量液位，由于是靜置加熱以后的測量值，精度比常規(guī)方法更高。本實(shí)用新型使用的液位測量裝置，其準(zhǔn)確性只對氣量計(jì)量有影響，與液量計(jì)量無關(guān)，由于油田對氣量計(jì)量的精度要求比液量計(jì)量的精度要求低很多，所以本實(shí)用新型使用的液位測量裝置對精度要求不高，可以采用普通的浮球10結(jié)構(gòu)。
[0048]因此僅從液量計(jì)量的角度，本實(shí)用新型也具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢和生產(chǎn)加工成本優(yōu)勢。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種氣液多相計(jì)量裝置，包括測量探棒(9)，其特征在于:在一個(gè)用于測量體積的大容積體積測量腔(14)內(nèi)設(shè)置一個(gè)用于測量組分的小容積組分測量腔(15)，組分測量腔(15)內(nèi)設(shè)置測量探棒(9)，組分測量腔腔體通過活動機(jī)構(gòu)控制與體積測量腔腔體連通或自我封閉。2.如權(quán)利要求1所述的一種氣液多相計(jì)量裝置，其特征在于:所述組分測量腔體(15)設(shè)有加熱部件(8)。3.如權(quán)利要求1所述的一種氣液多相計(jì)量裝置，其特征在于:所述體積測量腔(14)上部設(shè)有氣液入口(I)、氣體出口(5)，底部設(shè)有液體出口( 13 )，氣體出口和液體出口由閥門控制打開或關(guān)閉。4.如權(quán)利要求1所述的一種氣液多相計(jì)量裝置，其特征在于:所述體積測量腔內(nèi)還設(shè)置有液位測量裝置，用于判斷進(jìn)液和排液的狀態(tài)。5.如權(quán)利要求1所述的一種氣液多相計(jì)量裝置，其特征在于:所述組分測量腔體(15)由內(nèi)外壁相套的兩層組成，內(nèi)外壁均設(shè)有開孔，外壁相對內(nèi)壁轉(zhuǎn)動控制兩層的開孔是否對齊，對齊時(shí)組分測量腔與體積測量腔連通，不對齊時(shí)組分測量腔封閉。6.如權(quán)利要求5所述的一種氣液多相計(jì)量裝置，其特征在于:所述組分測量腔體設(shè)有帶動內(nèi)壁或外壁轉(zhuǎn)動的驅(qū)動組件。7.如權(quán)利要求1所述的一種氣液多相計(jì)量裝置，其特征在于:所述體積測量腔設(shè)有沿其內(nèi)壁旋轉(zhuǎn)的刮除裝置(2)。8.如權(quán)利要求7所述的一種氣液多相計(jì)量裝置，其特征在于:所述刮除裝置(2)與電動驅(qū)動組件(3)相連，由電動驅(qū)動組件帶動自動刮除裝置旋轉(zhuǎn)。9.如權(quán)利要求8所述的一種氣液多相計(jì)量裝置，其特征在于:所述電動驅(qū)動組件(3)與齒輪從動組件(4)相連，齒輪從動組件用于帶動測量腔體內(nèi)壁或外壁轉(zhuǎn)動。
【文檔編號】E21B47/00GK205607479SQ201620282605
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年4月7日
【發(fā)明人】王云平, 向陽, 袁仕明, 鐘曉艷
【申請人】杭州飛科電氣有限公司