一种高精度石油三相自动计量装置及其计量方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及石油工程技术领域，具体设及一种高精度石油S相自动计量装置。
【背景技术】
[0002] 计量工作在油田开发过程中起着至关重要的作用。目前，油井产出液主要采用的 计量设备或手段有玻璃管量油、翻斗量油、示功图量油软件等。其中，玻璃管量油时，需要先 将油、水混合液分离后在进行计量，存在计量精度低、工人的劳动强度大、应用装置多、工艺 流程复杂，难W适应地面系统简化优化要求等问题；翻斗量油技术设备简单，但只是对初步 气、液分离的油、水混合物进行计量，同时，量斗翻转时混合液会抛洒，造成测量误差；采用 示功图量油软件法通过采集大量抽油机井的井口数据、抽油机工况分析等数据通过解波动 方程，由地面示功图得到累示功图，实现对原油的计量，但采集分析过程复杂，人为因素作 用大，而且其中的阻巧系数确定方法不同，使计量结果误差大，尤其是稠油油井，阻巧系数 较大，实际应用时计量精度难W保证。
【发明内容】
[0003] 针对上述缺陷，本发明的目的是提供一种高精度石油S相自动计量装置，该装置 可对气、液（油和水）进行充分分离并对其进行计量，在油、水无需分离的情况下对油和水 同时进行精确计量，从而实现对油井产出液的油、水、气=相的精确计量。
[0004] 本发明的另一目的是提供一种高精度石油=相自动计量装置的计量方法。
[0005] 为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种高精度石油=相自动计量装置， 包括一罐体，所述罐体包括上罐体和下罐体，所述上罐体和下罐体通过紧固件连接，所述上 罐体侧壁分别设有入口管道和电子仓，所述电子仓外部设有电子仓盖，内部设有测控电路， 所述上罐体上部分别设有连接端和排气管道，其中所述连接端连接有气压平衡阀，所述排 气管道连接有气体计量器，所述上罐体内部分别设有气压平衡管、分离伞、中间隔板及导线 引出管，所述气压平衡管穿过所述分离伞与所述中间隔板相连，所述分离伞上设有溢流杯， 所述中间隔板上方设有温度传感器，下方分别设有压力传感器和连接端，所述连接端连接 有上端电磁阀；所述下罐体侧壁设有支架，下部分别设有出口管道和排污管道，所述下罐体 内部设有量灌托架，所述量灌托架一侧设有连接端，所述连接端连接有下端电磁阀，所述量 灌托架上固定有多个测力传感器，所述测力传感器顶端设有量灌，所述量灌外壁连接有液 位计，且所述液位计测量端与所述量灌内壁相通，所述量罐四周设有限位挡块，所述限位挡 块固定于所述量罐托架上；所述分离伞、所述中间隔板及所述量灌托架将所述罐体分割成 第一容积区、第二容积区、第=容积区及第四容积区；所述测力传感器、所述温度传感器、所 述压力传感器、所述上端电磁阀、所述下端电磁阀及所述液位计的导线均从所述罐体内部 通过所述导线引出管进入所述电子仓与所述测控电路相连，所述气体计量器的导线从所述 罐体外部进入所述电子仓与所述测控电路相连。
[0006] 进一步地，所述入口管道连接有石油输送管道。
[0007] 所述出口管道连接有石油输出管道。
[000引所述分离伞底部下沿设有多个溢流孔。
[0009] 所述测控电路在所述罐体外部连接有自动测控装置，所述自动测控装置具有数据 实时显示、存储及传输功能。
[0010] 一种高精度石油=相自动计量装置的计量方法，其特征在于包括W下步骤：
[0011] 1)石油经过该高精度石油=相自动计量装置的入口管道流入所述溢流杯，待填满 所述溢流杯后，从其上沿溢流流出，实现气、液初步分离，再流经所述分离伞的伞面实现气、 液的再次分离，最后经所述溢流孔流入所述第二容积区，实现气、液的=次分离，从而得到 油水混合液；
[0012] 2)所述油水混合液经所述上端电磁阀的控制从第二容积区流入所述量灌，此时所 述上端电磁阀处于开启状态，所述下端电磁阀处于关闭状态，当所述量灌的液位达到所述 液位计设置的上位Hi时，所述测控电路给出=个控制信号；关闭所述上端电磁阀、记录所述 测力传感器测得的所述量灌的总重量Gi及开启所述下端电磁阀，此时所述量灌中的油水混 合液经所述下端电磁阀的控制进入第四容积区，再经所述排出管道流出所述罐体进入所述 石油输出管道中；
[0013] 3)当所述量灌的液位达到所述液位计设置的低位时，所述测控电路同样给出S 个控制信号；关闭下端电磁阀、记录所述测力传感器测得的此时的量灌的总重量G2及开启 上端电磁阀，此时所述油水混合液经所述上端电磁阀的控制从第二容积区流入所述量灌进 行下一个计量循环周期，设定所述量灌内壁截面积为A，则计量一次量灌中排出的油水混 合液的体积为：
[0014] V=A化-&)，重量则为G=G1-G2,设每次量灌16中油的体积为V。，水的体积为V,， 则有：
[0015]
【主权项】
1. 一种高精度石油三相自动计量装置，包括一罐体，其特征在于：所述罐体包括上罐 体和下罐体，所述上罐体和下罐体通过紧固件连接，所述上罐体侧壁分别设有入口管道和 电子仓，所述电子仓外部设有电子仓盖，内部设有测控电路，所述上罐体上部分别设有连接 端和排气管道，其中所述连接端连接有气压平衡阀，所述排气管道连接有气体计量器，所述 上罐体内部分别设有气压平衡管、分离伞、中间隔板及导线引出管，所述气压平衡管穿过所 述分离伞与所述中间隔板相连，所述分离伞上设有溢流杯，所述中间隔板上方设有温度传 感器，下方分别设有压力传感器和连接端，所述连接端连接有上端电磁阀；所述下罐体侧壁 设有支架，下部分别设有出口管道和排污管道，所述下罐体内部设有量灌托架，所述量灌托 架一侧设有连接端，所述连接端连接有下端电磁阀，所述量灌托架上固定有多个测力传感 器，所述测力传感器顶端设有量灌，所述量灌外壁连接有液位计，且所述液位计测量端与所 述量灌内壁相通，所述量罐四周设有限位挡块，所述限位挡块固定于所述量罐托架上；所述 分离伞、所述中间隔板及所述量灌托架将所述罐体分割成第一容积区、第二容积区、第三容 积区及第四容积区；所述测力传感器、所述温度传感器、所述压力传感器、所述上端电磁阀、 所述下端电磁阀及所述液位计的导线均从所述罐体内部通过所述导线引出管进入所述电 子仓与所述测控电路相连，所述气体计量器的导线从所述罐体外部进入所述电子仓与所述 测控电路相连。
2. 根据权利要求1所述的高精度石油三相自动计量装置，其特征在于：所述入口管道 连接有石油输送管道。
3. 根据权利要求1所述的高精度石油三相自动计量装置，其特征在于：所述出口管道 连接有石油输出管道。
4. 根据权利要求1所述的高精度石油三相自动计量装置，其特征在于：所述分离伞底 部下沿设有多个溢流孔。
5. 根据权利要求1所述的高精度石油三相自动计量装置，其特征在于：所述测控电路 在所述罐体外部连接有自动测控装置，所述自动测控装置具有数据实时显示、存储及传输 功能。
6. 根据权利要求1所述的高精度石油三相自动计量装置的计量方法，其特征在于包括 以下步骤： 1) 石油经过所述高精度石油三相自动计量装置的入口管道流入所述溢流杯，待填满所 述溢流杯后，从其上沿溢流流出，实现气、液初步分离，再流经所述分离伞的伞面实现气、液 的再次分离，最后经所述溢流孔流入所述第二容积区，实现气、液的三次分离，从而得到油 水混合液； 2) 所述油水混合液经所述上端电磁阀的控制从第二容积区流入所述量灌，此时所述上 端电磁阀处于开启状态，所述下端电磁阀处于关闭状态，当所述量灌的液位达到所述液位 计设置的上位氏时，所述测控电路给出三个控制信号：关闭所述上端电磁阀、记录所述测力 传感器测得的所述量灌的总重量匕及开启所述下端电磁阀，此时所述量灌中的油水混合液 经所述下端电磁阀的控制进入第四容积区，再经所述排出管道流出所述罐体进入所述石油 输出管道中； 3) 当所述量灌的液位达到所述液位计设置的低位4时，所述测控电路同样给出三个控 制信号：关闭下端电磁阀、记录所述测力传感器测得的此时的量灌的总重量G 2及开启上端 电磁阀，此时所述油水混合液经所述上端电磁阀的控制从第二容积区流入所述量灌进行下 一个计量循环周期，设定所述量灌内壁截面积为A，则计量一次量灌中排出的油水混合液 的体积为： V = A(H1-H2)，重量则为G = G1-G2，设每次量灌中油的体积为V。，水的体积为Vw，则有：
上式中，P ^Pw分别为油和水的密度，在特定的温度和压力下是已知的，通过求解以上 方程组，即可得到计量一次的油和水的体积，将每次计量进行累加，即可实现在油、水不分 离的情况下对两者的精确计量。
【专利摘要】本发明公开了一种高精度石油三相自动计量装置，油井产出液通过溢流杯、分离伞及分离伞下沿四周的溢流孔的分离作用，可对油井产出液进行充分的气、液分离，分离效果好，对分离气进行计量；利用液位计、测力传感器、电磁阀及测控电路，实现油、水不分离的情况下两者的精确计量；计量装置结构紧凑、简单，传感器及测控电路实现容易，成本低，计量装置自动化程度高，安全可靠。可直接接入目前的建设的“数字化油田系统”之中，实现对生产油井产量的实时、精准的监测。与现有技术相比，本发明结构紧凑、简单，计量装置自动化程度高，安全可靠，可直接接入目前的建设的“数字化油田系统”之中，实现对生产油井产量的实时、精准的监测。
【IPC分类】E21B47-00, E21B43-34
【公开号】CN104763408
【申请号】CN201510074913
【发明人】段正勇, 郭俊杰, 孙兴国
【申请人】南阳理工学院
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年2月11日