一种气液多相计量装置的制造方法
【专利摘要】一种气液多相计量装置，包括测量探棒，其特征在于：在一个用于测量体积的大容积体积测量腔内设置一个用于测量组分的小容积组分测量腔，组分测量腔内设置测量探棒，组分测量腔腔体通过活动机构控制与体积测量腔腔体连通或自我封闭，其不但能有效测量介质的成分比例，还能同时完成液量和气量的计量。
【专利说明】
一种气液多相计量装置
技术领域
[0001]本实用新型属于一种计量装置，尤其涉及一种气液多相计量装置。
【背景技术】
[0002]现在市场上在油田井口计量液量比较准确的产品有使用称重原理的装置，但结构复杂成本高，且只能测总液量，因此使用十分受限；翻斗计数的原理理论上可以准确测量液量，但随着计量斗内结垢，斗内容积和翻转平衡点变化，造成巨大的误差，由于计量斗是活动且不规则部件，自动擦除很难实现，因此翻斗计量装置虽然在油田存在了几十年，也一直没能批量推广使用。
[0003]类似油田单井的油气水三相计量装置几十年来一直处于不断地发展过程中，目前对于单纯的液量计量和气量计量、不含气油水混合物的油水比例测量，都有较为成熟的方案和产品。但要实现井口低成本的多相计量一直是一个技术难题，最常规的办法就是一套气液分离计量装置加一台在线含水仪，理论上可以实现三相计量。但有以下缺陷:
[0004]1、常规的含水仪对液相中的含气非常敏感，很少的含气就会带来很大的含水率测量误差；
[0005]2、在地下埋了数千年数万年的油气水混合物物性非常复杂，要想气液很好分离、油水初步分离，必须加长停留时间，这直接导致分离器的体积增大，体积大的话生产和安装维护成本都会加大；
[0006]3、加热能辅助气液分离和液相的油水及杂质分离，提高测量精度，但对大体积的介质加热消耗大量能源，功率太大了现场配电也不太现实；
[0007]4、常规的在线含水仪由于是实时测量，除了受含气的干扰，油水混合物的乳化状态、内含杂质都会对测量结果造成不可预知的影响，精度没法保证，目前在现场使用的现状也完全证明了这点；
[0008]5、市场上只要能保证一定精度的三相计量装置，都是体积大，成本高，限制了其在油田井口的应用。井口数字化是数字化油田的重要基础，但由于油井数量庞大，决定了三相计量装置必须采购成本低，安装维护成本低，否则很难推广使用。
[0009]综上所述，目前要完成单井产量计量，必须液、气量计量装置和含水仪配套，且现有的液、气量计量装置都有体积庞大造价高的缺陷，实际推广时受到很大的限制。
【发明内容】
[0010]本实用新型所要解决的技术问题是:针对上述现有技术存在的问题，提供一种气液多相计量装置，不但能有效测量介质的成分比例，还能同时完成液量和气量的计量。
[0011]为了解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案:
[0012]—种气液多相计量装置，包括测量探棒，其特征在于:在一个用于测量体积的大容积体积测量腔内设置一个用于测量组分的小容积组分测量腔，组分测量腔内设置测量探棒，组分测量腔腔体通过活动机构控制与体积测量腔腔体连通或自我封闭。
[0013]所述组分测量腔体设有加热部件。
[0014]所述体积测量腔上部设有气液入口、气体出口，底部设有液体出口，气体出口和液体出口由阀门控制打开或关闭。
[0015]所述体积测量腔内还设置有液位测量装置，用于判断进液和排液的状态。
[0016]所述组分测量腔体由内外壁相套的两层组成，内外壁均设有开孔，外壁相对内壁转动控制两层的开孔是否对齐，对齐时组分测量腔与体积测量腔连通，不对齐时组分测量腔封闭。
[0017]所述组分测量腔体设有带动内壁或外壁转动的驱动组件。
[0018]所述体积测量腔设有沿其内壁旋转的自动刮除装置。
[0019]所述自动刮除装置与电动驱动组件相连，由电动驱动组件带动自动刮除装置旋转。
[0020]所述电动驱动组件与齿轮从动组件相连，齿轮从动组件用于带动测量腔体内壁或外壁转动。
[0021]本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果:
[0022]I)本实用新型不但能有效测量介质的成分比例，还能同时完成液量和气量的计量，这是目前市场上现有的单台仪表做不到的。
[0023]2)结合了大容积的体积测量腔和小体积的组分测量腔，解决了保证油气水分离效果与停留时间不可能太长的矛盾，体积测量腔内的介质不用停留太长时间先排出，组分测量腔内的介质可以在相对静态的环境进行测量分析。
[0024]3)本装置将组分测量腔置于体积测量腔内部，通过开启和闭合的取样过程，能有效确保组分测量腔中的介质成分与体积测量腔的吻合。
[0025]4)组分测量腔内的介质由于总量小，可方便加热升温，加快气液分离和油水混合物破乳分离分层、泥沙沉淀，为探棒测量气液界面和油水比例提供了精度保证。
[0026]5)体积测量腔内壁刮除结构，可以避免因结垢结腊等原因引起制造参数体积测量腔横截面积S的变化，从而保证体积测量的精度。本实用新型不但能有效测量介质的成分比例，还能同时完成液量和气量的计量，这是目前市场上现有的单台仪表做不到的。
【附图说明】
[0027]图1为本实用新型内部结构示意图；
[0028]图2为本实用新型俯视图。
[0029]图中:1_气液入口，2-刮除装置，3-电机驱动组件，4-齿轮从动组件，5-气体出口，
6-组分测量腔外壁，7-组分测量腔内壁，8-加热部件，9-测量探棒，10-浮球，11-气液出口，
12-阀门，13-液体出口，14-体积测量腔，15-组分测量腔。
【具体实施方式】
[0030]参见图1，整个装置包括:气液入口I，刮除装置2，电机驱动组件3，齿轮从动组件4，气体出口 5，组分测量腔外壁6，组分测量腔内壁7，加热部件8，测量探棒9，浮球10，气液出口11，阀门12，液体出口 13，体积测量腔14，组分测量腔15等。
[0031]在一个用于测量体积的大容积体积测量腔14内设置一个用于测量组分的小容积组分测量腔15，组分测量腔15内设置测量探棒9，组分测量腔腔体通过活动机构控制与体积测量腔腔体连通或自我封闭。该活动机构是通过以下方式实现的:所述组分测量腔体15由内外壁7、6相套的两层组成，内外壁7、6均设有开孔，内外壁都有一定比例的开孔面积，外壁6和内壁7都有从上到下的开孔。外壁相对内壁转动控制两层的开孔是否对齐，对齐时组分测量腔与体积测量腔连通，不对齐时组分测量腔封闭。组分测量腔体设有带动内壁或外壁转动的驱动组件。该驱动组件可采用机械、电动或齿轮从动组件4等。该活动机构不局限于上述结构，还可采用现有技术中描述的技术方案。
[0032]组分测量腔腔体内部垂直方向设有测量探棒9，测量探棒9采集的相关数据上传至控制单元进行计算和处理，得出测量结果。组分测量腔体还设有加热部件8。该加热部件8可采用加热棒、加热片等多种不同结构。组分测量腔内的介质由于总量小，可方便加热升温，加快气液分离和油水混合物破乳分离分层、泥沙沉淀，为探棒测量气液界面和油水比例提供了精度保证。在组分测量腔中使用加热的方式进行测量前的预处理，更是保证测量精度关键的环节。这个加热不同于普通设备为防止介质凝固而进行的加热(伴热)，本装置的组分测量腔内加热可以根据不同的工况条件设置不同的温度等级，目的是使介质尽可能在较短时间内分层分离，提高测量精度，并且时间不会太长(时间太长就失去了测量的有效性)。
[0033]体积测量腔14上部设有气液入口 1、气体出口 5，底部设有液体出口 13，气体出口 5和液体出口 13由阀门控制打开或关闭。该阀门可采用机械或电动阀门。
[0034]体积测量腔内还设置有液位测量装置，用于判断进液和排液的状态。
[0035]为避免体积测量腔内壁结垢造成体积测量不准确，体积测量腔设有沿其内壁旋转的刮除装置2。刮除装置2与电动驱动组件3相连，由电动驱动组件带动自动刮除装置旋转。该电动驱动组件3可与齿轮从动组件4相连，齿轮从动组件4可用于带动测量腔体内壁或外壁转动。刮除装置2可以避免因结垢结腊等原因引起制造参数S的变化，从而保证体积测量的精度。
[0036]测量过程(以油田井口油、气、水三相计量为例，最终要得到单位时间的液量、油量、气量)
[0037]1、打开体积测量腔顶部的气体出口，关闭底部的液体出口，气液混合物从顶部的气液入口进入体积测量腔，组分测量腔保持与体积测量腔连通状态，确保气液介质能同步进入组分测量腔；
[0038]2、一定时间后(假定时间长度为tl)，关闭组分测量腔，截流被测介质，开始组分测量过程；
[0039]3、关闭组分测量腔的同时，打开液体出口，关闭气体出口，直到液体排尽，记录从开始排液到排液结束的时间长度t2 ；
[0040]4、组分测量过程:加热静置，气液、油水尽可能分离，探棒测量液面位置和油水比例，假定测量结果为液面高度一h，液体中油的比例一P
[0041 ] 5、计算单位时间的液量Vl、油量V2、气量V3:(假定以下制造参数:体积测量腔的横截面积为S，组分测量腔的横截面积相对体积测量腔足够小)
[0042]Vl = S*h/tl
[0043]V2 = Vl*p
[0044]V3 = S*h/t2(说明:在t2时间内气体把体积测量腔内原有的液体S*h挤出体积测量腔)
[0045]6、计算完成，组分测量腔打开与体积测量腔连通，原来截流在组分测量腔的液体流出，延时一定时间以便其继续从体积测量腔的液体出口流出，然后打开体积测量腔上部的气体出口，关闭底部的液体出口，开始下一个测量周期。
[0046]本装置将组分测量腔置于体积测量腔内部，通过开启和闭合的取样过程，能有效确保组分测量腔中的介质成分与体积测量腔的吻合。体积测量腔内的介质不用停留太长时间，好处就是腔体容积比常规计量分离器可以小很多，制造成本可有效降低。以组分测量腔最后测得的液位高度进行计算，避免了常规计量分离器测量液位受油气泡沫的影响、液位测量误差大、液量计量精度不能保证的缺陷，因为经过静置加热能有效消除气液界面层的泡沫。
[0047]从液量计量的角度，由于采用组分测量腔内的介质经加热处理后再测出液面高度方法，相比传统液量计量产品更能确保精度，且成本更低:传统的方法由于含气分离不干净和停留时间受限，液位很难精确测量，比如采用浮球、超声波、差压等方法不仅结构复杂成本高，液量计量精度和可靠性也得不到保证;本实用新型使用的测量探棒不但能测量油水比例，还能测量液位，由于是静置加热以后的测量值，精度比常规方法更高。本实用新型使用的液位测量装置，其准确性只对气量计量有影响，与液量计量无关，由于油田对气量计量的精度要求比液量计量的精度要求低很多，所以本实用新型使用的液位测量装置对精度要求不高，可以采用普通的浮球10结构。
[0048]因此仅从液量计量的角度，本实用新型也具有明显的技术优势和生产加工成本优势。
【主权项】
1.一种气液多相计量装置，包括测量探棒(9)，其特征在于:在一个用于测量体积的大容积体积测量腔(14)内设置一个用于测量组分的小容积组分测量腔(15)，组分测量腔(15)内设置测量探棒(9)，组分测量腔腔体通过活动机构控制与体积测量腔腔体连通或自我封闭。2.如权利要求1所述的一种气液多相计量装置，其特征在于:所述组分测量腔体(15)设有加热部件(8)。3.如权利要求1所述的一种气液多相计量装置，其特征在于:所述体积测量腔(14)上部设有气液入口(I)、气体出口(5)，底部设有液体出口( 13 )，气体出口和液体出口由阀门控制打开或关闭。4.如权利要求1所述的一种气液多相计量装置，其特征在于:所述体积测量腔内还设置有液位测量装置，用于判断进液和排液的状态。5.如权利要求1所述的一种气液多相计量装置，其特征在于:所述组分测量腔体(15)由内外壁相套的两层组成，内外壁均设有开孔，外壁相对内壁转动控制两层的开孔是否对齐，对齐时组分测量腔与体积测量腔连通，不对齐时组分测量腔封闭。6.如权利要求5所述的一种气液多相计量装置，其特征在于:所述组分测量腔体设有带动内壁或外壁转动的驱动组件。7.如权利要求1所述的一种气液多相计量装置，其特征在于:所述体积测量腔设有沿其内壁旋转的刮除装置(2)。8.如权利要求7所述的一种气液多相计量装置，其特征在于:所述刮除装置(2)与电动驱动组件(3)相连，由电动驱动组件带动自动刮除装置旋转。9.如权利要求8所述的一种气液多相计量装置，其特征在于:所述电动驱动组件(3)与齿轮从动组件(4)相连，齿轮从动组件用于带动测量腔体内壁或外壁转动。
【文档编号】E21B47/00GK205607479SQ201620282605
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年4月7日
【发明人】王云平, 向阳, 袁仕明, 钟晓艳
【申请人】杭州飞科电气有限公司