專利名稱：油井三相流計(jì)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及油井三相流計(jì)量裝置。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，國(guó)內(nèi)油田的油井產(chǎn)量計(jì)量主要采用玻璃管量油、翻斗量油、 軟件儀量油、兩相分離密度法和三相分離計(jì)量方法。隨著技術(shù)的進(jìn)步 和油田開采形式的變化，需要計(jì)量精度較高、自動(dòng)化程度高的計(jì)量設(shè) 備，以降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度、提高生產(chǎn)效率和油田的管理水平。雖然已 有許多機(jī)構(gòu)在研究、完善三相流計(jì)量裝置，但在目前油井計(jì)量技術(shù)中， 尚存在使用不方便，有的在現(xiàn)場(chǎng)使用效果差，有的采用同位素測(cè)量原 理存在污染環(huán)境等不足之處。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為克服現(xiàn)有裝置使用不方便、在實(shí)際工況計(jì)量效果差、污 染環(huán)境的問(wèn)題，提供一種不污染環(huán)境的油井三相流自動(dòng)計(jì)量裝置。
本發(fā)明的技術(shù)方案是通過(guò)法蘭與管線將分離控制罐、質(zhì)量流量 計(jì)、氣體流量計(jì)、氣液緩沖罐、液體閥門、氣體閥門、止回閥聯(lián)接組 成的裝置；其特征是分離控制罐頂部設(shè)有氣體出口控制閥閥座孔與氣 體出口管路相連，罐蓋與罐體為法蘭密封聯(lián)接，罐上側(cè)設(shè)置油、氣、 水進(jìn)口切向通往環(huán)形階梯狀跌落式氣液分離器，罐下部中間設(shè)置液體 控制閥閥座孔與液體出口相通從下側(cè)和液體管路相連，罐內(nèi)設(shè)置2 3道滑道桿，罐的中心部位設(shè)置浮球控制閥閥副；分離控制罐底部設(shè) 置排沙口和閥門；氣體出口管線上裝有氣體出口閥門、帶溫壓補(bǔ)償?shù)?氣體流量計(jì)、流量調(diào)節(jié)閥和氣液緩沖罐；液體出口管線上裝有液體出 口閥帶溫補(bǔ)的質(zhì)量流量計(jì)、流量調(diào)節(jié)閥門；氣液匯管上裝有止回閥。
本發(fā)明所采用的各傳感器的原理沒(méi)有污染環(huán)境因素；在分離控制 罐內(nèi)設(shè)置了液體出口控制閥，避免了當(dāng)油井產(chǎn)氣甚多且壓力波動(dòng)很大 的情況下，可能因氣體管路阻流因素使氣體流量受到限制、罐內(nèi)氣體 占容積極多，當(dāng)井口繼續(xù)出現(xiàn)很大的波動(dòng)壓力時(shí)，有可能排出由匯管 高度形成流阻的液體，出現(xiàn)下部液體出口管走氣的現(xiàn)象，因此本裝置 控氣、液流向可靠。本裝置的氣液分離器的階梯渠道的流通面積大于 氣液進(jìn)口管的流通面積，當(dāng)氣液流量甚大時(shí)，壓力損失小；當(dāng)氣液流 量甚小時(shí)，由于氣液液體要流經(jīng)跌落渠道，氣液分離效果較好。該計(jì) 量裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小，并可現(xiàn)場(chǎng)顯示三相流分相計(jì)量數(shù)值、也可 將三相流分相計(jì)量數(shù)值遠(yuǎn)傳到中心計(jì)算機(jī)；壓力損失?。贿m用于單井、 氣液混輸?shù)挠汀?、水自?dòng)分相在線計(jì)量，尤其適用于撬裝式測(cè)量和 海洋平臺(tái)的多相流流量測(cè)量。分相測(cè)量準(zhǔn)確度可達(dá)±1 2% 。


圖l是油井三相流量裝置圖。
圖2是跌落式環(huán)形階梯狀氣液分離器圖。
圖3是罐蓋上的氣體出口控制閥閥副圖。
圖4是罐下部液體出口控制閥閥副圖。
圖5是浮球控制閥閥副圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明是通過(guò)法蘭與管線將分離控制罐1、質(zhì)量流量計(jì)10、氣體 流量計(jì)4、氣液緩沖罐5、液體閥門、氣體閥門、止回閥7聯(lián)接組成 的裝置。
分離控制罐1 (圖1)由筒體法蘭17. 1 (圖3)、筒體、底部封頭、 罐蓋17.2、氣液分離器15、滑道14、上下滑道支撐板16、 12、上下 控制閥閥座17、 11、氣體出口管、液體出口管、排渣閥9和支腳組 成；分離控制罐蓋17. 2用螺栓與罐體法蘭密封聯(lián)接。
分離控制罐l頂部氣體出口控制閥的閥座孔17 (圖3)置于罐蓋 17. 2頂部?jī)?nèi)側(cè)中心，孔徑與氣液進(jìn)口管18內(nèi)徑相同，孔口為內(nèi)錐形， 錐度為40° 60°。氣體出口閥閥座口與氣體出口管相通。
分離控制罐1下部中間設(shè)置液體出口控制閥閥座口，液體出口控 制閥閥座孔11置在隔板中心位置，分離控制罐中部由此口與下部相 通，閥座孔11內(nèi)徑與氣液進(jìn)口管18內(nèi)徑相同，孔口內(nèi)錐形錐度為 40。 60。。
分離控制罐1下部設(shè)置液體出口管從罐側(cè)面引出與液體管道相 連。分離控制罐底部設(shè)置排渣閥9。
分離控制罐l中部設(shè)置2 3條導(dǎo)向滑道14，滑道為圓柱桿，由 上下支撐板16、 12與罐1連接支撐滑道桿，滑道桿安裝中心圓與液 體控制閥閥座孔11、氣體控制閥閥座孔17同心；分離控制罐1內(nèi)中 部設(shè)置浮球控制閥閥副15順滑道14上下隨罐1內(nèi)的液面升降而上下 滑動(dòng)，實(shí)現(xiàn)開啟、關(guān)閉氣體出口閥座孔17和液體出口閥座孔11。氣液分離器15為圓環(huán)階梯狀跌落式結(jié)構(gòu)(見圖2)，氣液分離器 15由支撐板15.1、內(nèi)筒15.4、外筒15.3和階梯板15.2組成；豎直 置于分離控制罐1內(nèi)的中上部，且中心對(duì)稱。氣液進(jìn)口管18切向通 往圓環(huán)階梯狀跌落式矩形渠道，渠道環(huán)行二圈，上圈渠道階梯板不置 流液孔，下圈階梯板置多個(gè)流液孔15.6，氣液分離器外筒5.3側(cè)壁 上置多個(gè)氣孔15.5，由支撐板的四點(diǎn)豎直的與分離控制罐1內(nèi)的中 上部相接。渠道矩形流通面積大于氣液進(jìn)口管的流通面積，目的是當(dāng) 氣液混合流量小時(shí)，混合流體經(jīng)多次跌落撞擊，有很好的氣液分離效 果；當(dāng)氣液混合流量大時(shí)也有良好氣液分離效果并不產(chǎn)生較大的壓力 損失。氣液進(jìn)口管18與設(shè)置在分離控制罐1內(nèi)上中部的環(huán)形階梯狀 跌落式氣液分離器15入口以切向方式聯(lián)接，氣液混合流體由氣液進(jìn) 口管18切向進(jìn)入環(huán)形階梯狀跌落式氣液分離器15,氣液經(jīng)過(guò)分離器 上圈階梯板多次跌落撞擊實(shí)現(xiàn)初步分離，接著經(jīng)過(guò)分離器下圈帶流液 孔15.6的階梯繼續(xù)跌落撞擊篩液分離，液體順著分離器內(nèi)筒錐邊 15. 4下落，氣體順階梯渠道外筒上部的孔15. 5集聚到分離控制罐上 部?jī)?nèi)腔中，由氣液進(jìn)口 18來(lái)的氣液混合流體中的游離氣可達(dá)到完全 分離以及大部分孵化氣分離。
浮球控制閥閥副13 (圖5，)由下閥芯13.1、管子13.2、浮球133、 滑道環(huán)13.4、管子13.5和上閥芯13.6組成，上下管子一端與浮球兩 端同心聯(lián)接，上下管子不穿過(guò)浮球中心，上下管子另一端與上下閥芯 聯(lián)接，閥芯的圓錐度為40° 60°;浮球?yàn)殚L(zhǎng)腰形空心球，兩端為橢 圓球形，中間為圓柱形，浮球外壁側(cè)上下各設(shè)置2 3個(gè)滑道環(huán)。浮球控制閥閥副與罐頂部氣體出口閥座孔和罐下部中間液體出口閥座
孔組成本裝置的浮球上下控制閥。浮球控制閥閥副的浮球延罐內(nèi)2 3條滑道上下滑動(dòng)，來(lái)實(shí)現(xiàn)開啟和關(guān)閉氣體出口閥座孔和液體出口閥 座孔。
在正常工作情況下，排氣控制閥和排液控制閥為常開狀態(tài)。在分 離控制罐1設(shè)置控制閥的目的在于避免當(dāng)油井產(chǎn)氣甚多且壓力波動(dòng) 很大的情況下，可能因氣體管路阻流因素使氣體流量受到限制，罐內(nèi) 氣體占容積甚多，此時(shí)再出現(xiàn)很大的氣壓波動(dòng)，有可能排出由匯流管 高度形成流阻的液體，出現(xiàn)下部液體出口管走氣的現(xiàn)象。因此本裝置 自動(dòng)控制氣、液流向可靠。分離控制罐1的氣體出口管與氣體出口閥 3.1 (注全開狀態(tài)，維修氣表時(shí)關(guān)閉)、帶溫壓補(bǔ)償?shù)臍怏w流量計(jì)4、 氣體流量調(diào)節(jié)閥3.2 (注開氣表時(shí)，從關(guān)閉狀態(tài)逐開至全開)、氣
液緩沖罐5、氣液匯管6相連。分離控制罐l中下部設(shè)置液體出口管
與液體出口閥9.1 (注全開狀態(tài)，維修質(zhì)量流量計(jì)時(shí)關(guān)閉)、質(zhì)量 流量計(jì)IO、液體流量調(diào)節(jié)閥9.2 (注開表時(shí)，從關(guān)閉狀態(tài)逐漸開至
全開)和氣液匯管相連。
油、氣、水三相流流量計(jì)量裝置應(yīng)用質(zhì)量流量計(jì)的方法-
在一個(gè)采樣時(shí)間內(nèi)流經(jīng)質(zhì)量流量計(jì)10的液體整量設(shè)的數(shù)值1, 在這一時(shí)間內(nèi)液體含水的比例為X，含油的比例為Y，則有X+Y4，
又對(duì)油井實(shí)際油、水抽樣分析出某一溫度時(shí)油、水(注少量含沙，
沙的密度計(jì)在水內(nèi))的實(shí)際密度p^、 Pw，査表算出油井常用溫度 范圍的p^、 Pw，將其輸入質(zhì)量流量計(jì)，質(zhì)量流量計(jì)按其內(nèi)的溫度傳感器測(cè)出的溫度去采集此溫度的油、水密度P^、 P*,，建立方程 組X+Y=l
X P水t+Y 3at=p
解得X= (P — P油J / (P水—P油t)
X= ( P水t一 P ) / ( P水t一 P油t) 便有X P*t AT= m水一水的質(zhì)量流量 Y P at AT= m油一油的質(zhì)量流量 式中P為質(zhì)量流量計(jì)測(cè)量出當(dāng)時(shí)液體的密度，AT為采樣時(shí)間。 質(zhì)量流量計(jì)便可分別顯示出累積Sm水、Sm油。
權(quán)利要求
1.油井三相流計(jì)量裝置，是通過(guò)法蘭與管線將分離控制罐、質(zhì)量流量計(jì)、氣體流量計(jì)、氣液緩沖罐、液體閥門、氣體閥門、止回閥聯(lián)接組成的裝置，其特征是分離控制罐頂部設(shè)氣體出口控制閥閥座孔與氣體出口管路相連，罐蓋與罐體為法蘭密封聯(lián)接，罐上側(cè)設(shè)置油、氣、水進(jìn)口，切向通往環(huán)形階梯狀跌落式氣液分離器，罐下部中間設(shè)置液體控制閥閥座孔與液體出口相通從下側(cè)和液體管路相連，罐內(nèi)設(shè)置2～3道滑道桿，罐的中心部位設(shè)置浮球控制閥閥副；分離控制罐底部設(shè)排沙口和閥門；氣體出口管線上裝氣體出口閥門、帶溫壓補(bǔ)償?shù)臍怏w流量計(jì)、流量調(diào)節(jié)閥和氣液緩沖罐；液體出口管線上裝液體出口閥、帶溫補(bǔ)的質(zhì)量流量計(jì)、流量調(diào)節(jié)閥門；氣液匯管上裝止回閥。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的油井三相流計(jì)量裝置，其特征是環(huán)形階梯 狀跌落式氣液分離器由支撐板與分離控制罐內(nèi)的中上部相接且中心 對(duì)稱；氣液分離器的內(nèi)筒、外筒和階梯板構(gòu)成二層階梯渠道，下圈階 梯板有多個(gè)流液孔。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的油井三相流計(jì)量裝置，其特征是分離控制 罐頂部氣體出口控制閥的閥座孔置于罐蓋頂部?jī)?nèi)側(cè)中心，孔口為內(nèi)錐 形，錐度為40° 60°。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的油井三相流計(jì)量裝置，其特征是今離控制 罐下部中間液體出口控制閥閥座孔口內(nèi)錐形錐度為40° 60°。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的油井三相流計(jì)量裝置，其特征是分離控制閥閥副為浮球控制閥閥副，浮球?yàn)殚L(zhǎng)腰形空心球，兩端 為橢圓球形，中間為圓柱形，浮球上下兩端中心位置各連接一段管子與上下閥芯聯(lián)結(jié)，二管子不穿過(guò)浮球內(nèi)部,浮球外徑側(cè)上下各設(shè)置2 3個(gè)滑道環(huán)；二閥芯為外圓錐形，錐度為40° 60°， 二閥芯、上下管 子、滑道環(huán)孔的中心圓與浮球同心。
全文摘要
油井三相流計(jì)量裝置，涉及油井三相流計(jì)量裝置，需要克服計(jì)量效果差及污染環(huán)境的問(wèn)題，本發(fā)明通過(guò)法蘭與管線將分離控制罐、質(zhì)量流量計(jì)、氣體流量計(jì)、氣液緩沖罐、液體閥、氣體閥、止回閥連接組成，其特征是分離控制罐上中部有環(huán)形階梯狀跌落式氣液分離器；分離控制罐中部有滑道桿，氣液控制閥閥副安裝在滑道上；分離控制罐頂部與氣體出口管道相連，氣體管路上裝氣體出口閥、帶溫壓補(bǔ)償?shù)臍怏w流量計(jì)、氣體流量調(diào)節(jié)閥和氣液緩沖罐；分離控制罐的液體出口管路裝有液體出口閥、帶溫補(bǔ)質(zhì)量流量計(jì)、液體流量調(diào)節(jié)閥，經(jīng)管路與氣液緩沖罐下部氣體管路匯合并成匯管，匯管連接到生產(chǎn)管線上。本發(fā)明用于油、氣、水自動(dòng)分相在線計(jì)量。
文檔編號(hào)G01F15/00GK101408444SQ20071004686
公開日2009年4月15日 申請(qǐng)日期2007年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月9日
發(fā)明者劉天生, 吳葉軍, 劍 康 申請(qǐng)人:上海一諾儀表有限公司