专利名称：一种石油开采地面集输系统及其方法
技术领域：
本发明属于石油开采的技术领域，尤其涉及一种在石油开采过程中，应用在采油平台上包括油井计量、油井掺液、油井加热和油气混输的集输系统及其方法。
背景技术：
在采油平台上应用的集输系统是油田生产管理中一项重要课题，集输系统中包括油井计量、油井掺液、油井加热和油气混输几个环节。
油井计量是对单口油井产量的计量工作，是油气生产单位的重要项目，对油井产量进行准确、及时的计量对掌握油藏状况，制定生产方案具有重要的指导意义。
油井掺液是应用在稠油开采中的一项重要项目，作为稠油区块的开发需要每隔一段时间蒸汽吞吐一次已达到利用热量提高地下原油的温度降低原油粘度，以便可以顺利的将原油由井底举升到地面。但是由于稠油粘度高，注入到井下底蒸汽到了快耗尽的时候，井底的稠油就很难举升出来，需要将掺液从油管和套管之间的空间注入地下，以达到降粘的目的，所掺加的液体是水或油。
油井加热也是石油开采中一个重要环节，其目的也是为了降低原油粘度，改善原油流动性采用的系统和方法。
油气混输是将从油井中开采出的采出物统一密闭传输的系统和方法。当原油采出物经加热炉加热，并经计量和加热后通过管线将油气混合物外输之联合处理站进行后期处理。
但是，在现有技术中，油井集输系统和方法中的油井计量、油井掺油、油井加热和油气混输存在下述技术问题一，油井计量油井产出物经过井口加热炉加热后，由每口油井单独的管线输送到计量站；在计量站由操作人员计量，再一次加热后，由转油站泵输到联合站；1，油井计量精确率低在现有技术中油井计量所采用的计量仪器是玻璃管式分离器量油，该仪器是由计量员用肉眼观察玻璃管液面，秒表记时的方式计量，存在着一定能够程度上人为误差。因而所得到的产液量也是必然存在一定的误差。同时每口油井的计量时间短，次数少，对于间出和液量不均的油井不具有客观规律的代表性，因而测量结果存在较大的偶然性，另外也存在着较大的人为误差。
2、计量效率低，人员工作量大在采油平台上的油井计量由专职的计量人员每天计量各采油井的产液量，不仅浪费人力与时间，而且每口油井的计量时间短，次数少，不具有客观规律的代表性，因而测量结果存在较大的偶然性。
现有技术中，申请号为01248984，名称为“翻斗计量装置”的实用新型专利和申请号为03279773名称为“翻斗流量计”中油井计量采用的是翻斗计量装置。翻斗式称重计量装置是在老式翻斗分离器的计量方式上的改变，使得量油精度上有一定提高，而在油井间的切换上依旧是利用人工手动的操作，且没有天然气测量与含水在线分析功能，应用起来操作上仍然有很大工作量，另外该装置没有温度监测功能，因此在北方油田的冬季生产中出现生产管线冻堵现象。
油井产出物经过井口加热炉加热后，由每口油井单独的管线输送到计量站；在计量站由操作人员计量，再一次加热后，由转油站泵输到联合站；二，油井掺液现有技术中对于稠油区块，每口油井需要一条单独的掺液管线，由操作人员在计量站调节每口油井的掺液量。
操作人员需要在每天计量油井产量的同时，还需要调节每口油井的掺液量，工作量繁重、浪费人力资源。且同时管网工艺复杂繁琐，浪费大量管网与油气分离等设备的投资以及管线更换投资。
在申请号为02234928，名称为“全井制油井在线计量数据自动采集控制装置”的实用新型专利中，说明了一种全井制油井在线计量数据自动采集控制装置，其一次仪表由控制传感器、控制阀构成，油井管路的上部连接有控制阀，井口管路的下部与掺水分管连接，掺水分管上连接有控制阀、水嘴、压力传感器。掺水分管的另一端与掺水总管连接。该技术的主要特征就是计算机控制功能强，配合各种电动阀，可以自动调节掺水。但是在技术上存在几点弊端1、依然需要分别为每口油井铺设掺液管线，并需要在每口油井上设置计量站和计量间；2、计算机控制的各类电动调节阀、传感器过多，易故障点多，实用性差。
三、油井加热现有技术中，采取单口加热的设备和方法。即分别为每口油井设置加热炉，并铺设相应的管线。同时还另外设置有掺液加热炉，即单独设置加热炉为油井所掺的液体进行加热。分散加热的设备和方法，使得加热炉及各项设备重复配置，投资量大。另外，每一口加热炉的运行均需要能源供给，通常采用天然气作为燃料进行加热。加热炉数量的庞大势必造成能源的浪费。即存在管线众多，加热炉数量多，热损失大，能源浪费严重的技术问题。
四、油气混输现有技术中由于油井井口距离计量站距离较远且单口油井铺设单独的混输管线，造成集油半径太大，井口回压较高，同时缩短了盘根等耗材的使用寿命。由于管线众多，就大大增加了管线腐蚀、穿孔、冻堵的几率。另外，管线数量的庞大增加了散热面积，增大了热量的损失。
综上，在现有技术中，油井计量、油井掺液、油井加热和油气混输存在上述技术问题，需要发明一种在采油平台上直接进行自动计量、自动掺液、集中加热和油气混输的系统和方法，解决现有技术中的问题。
发明内容
本发明是针对现有技术中，地面集输系统普遍存在的投资大、管网繁琐、计量精度低、能源浪费等问题而提出的。是一种利用工业计算机在采油平台上实现自动掺液、自动计量、集中加热、油气混输的系统和方法，实现了一种自动化程度高、实用性能强、无人职守化管理的石油行业地面集输新的系统和方法。
具体的发明内容如下一种石油开采地面集输系统，该系统包括油井计量3、油井掺液10、油井加热6和油气混输8四部分。
其中，油井计量部分采用液体自动计量装置，所述的液体自动计量装置包括翻斗计量器14、自动油井切换器15和集输管线25；所述的翻斗计量器14包括翻斗16、分离伞17、称重传感器18、气体传输管19和浮球液位阀20；所述的称重传感器18的信号输出端与所述信号处理单元5相连；所述的液体自动计量装置通过自动油井切换器15配合翻斗计量器14实现油井的自动化计量；所述集输系统中还包括信号处理单元5，所述信号处理单元5将需要计量的油井1的产量信号传输至自动油井切换器15，所述自动油井切换器15将所述油井管线2与汇管24导通，并通过翻斗计量器14对该油井的产量进行计量，同时输出计量数据至信号处理单元5。
在实际的应用中，所述液体自动计量装置还包括有含水分析仪21、天然气计量器22和温度传感器23；
所述的含水分析仪21安装在所述翻斗计量器14下方的液体混合管上，用于检测油井1液体中含水率；所述的天然气计量器22是计量天然气产量的气体流量计，设置在所述翻斗计量器4顶部的气体传输管线19上，用于检测和计量天然气的流量；所述的温度传感器23设置在自动油井切换器15与单口油井之间的油井管线2上；温度传感器23用于检测单口油井输出管线内的温度数值。
所述各油井管线2通过温度传感器23与所述自动油井切换器15连接，自动油井切换器15的信号端与所述信号处理单元5连接；通过自动油井切换器15输出的单口油井的油气混合物经过汇管24传输至所述翻斗计量器14的顶部，并通过分离伞17将油气分离；所述分离出的气体通过气体传输管线19并经天然气检测器22检测后输送至集输管线25；所述分离出的液体通过翻斗16和称重传感器18的计量后，经过所述含水分析仪21检测液体内含水率，并由浮球液位阀18控制下传输至集输管线25；所述的温度传感信号、油井产量得到计量数据信号、天然气含量数据信号和含水率信号传输给信号处理单元5。
所述的集输系统中的油井掺液部分采用自动掺液装置；所述的自动掺液装置包括掺液干线26、掺液总阀门27、计量总表28和掺液分配单元；所述的掺液分配单元包括混合腔29、掺液分配器30、电子调节阀31和掺油管线13；掺液分配器30与混合腔29配合操作；所述的电子调节阀31包含电子流量表和电子调节阀，且电子调节阀的信号端和电子流量表的信号端均与所述信号处理单元5连接；所述掺液分配器30包括多个腔室，且各腔室的掺液分配出口32与所述的各掺油管线13依次连接后与各电子调节阀31连接；掺入的液体通过掺液总阀门27和掺液干线26，并经计量总表28检测后注入掺液分配单元中，液体注入混合腔29和掺液分配器30后通过掺油管线13传输至各电子调节阀31；所述的电子调节阀31根据信号处理单元5发出的掺液油井地址和掺液量的指令，进行调节掺液对象和掺液量的操作，即液体经过所述电子调节阀31注入需要掺液的各油井1中。
所述自动掺液装置用于将油井所需液体通过掺液分配单元注入各油井1中；所述的掺液分配单元根据系统设置的掺液量数值自动对需要掺液的油井进行掺液操作，并控制掺液量和速率。
所述的集输系统中的油井加热部分采用集中加热装置；所述的集中加热装置包括油气混输加热和掺液加热两个单元；所述油气混输加热单元用于将通过油井计量后的油气混合物进行加热的操作；其包括加热进口管线4、加热进口阀门33、加热炉、加热出口阀门35和加热出口管线7；所述掺液加热单元用于对各油井掺加的液体进行加热的操作；其包括掺液进口管线11、掺液进口阀门36、掺液加热炉、掺液出口阀门37和掺液出口管线12。
油气混输加热单元中的加热炉和掺液加热单元中掺液加热炉组合在一起形成双盘管加热炉34，即油气混合物和掺液分别通过双盘管加热炉中的不同管道进行加热，油气混合物通过加热炉34中混输盘管42进行加热；掺液通过加热炉34中掺液盘管43进行加热；在所述的集中加热装置中还包括点火器38和天然气管线39；在所述的油气混输加热单元中还包括旁通阀门40；在所述的掺液加热单元中还包括掺液旁通阀门41；所述旁通阀门40和掺液旁通阀门41用于在更换和维修加热炉时，气液仍可通过管道进行流通和传输。
所述的集输系统中油气混输部分中采用集中油气传输装置，即在集输系统中各油井的油气混合输出物经过自动计量、集中加热后，通过集中油气传输装置整体输出；所述的集中传输装置包括传输进口管线44、传输出口管线9、过滤器45、传输进口压力表46和出口压力表47以及至少一组加压装置；所述每组加压装置包括传输进口阀门48、混输管线49、油气混输泵50、单流阀门51和传输出口阀门52；所述油气混合物经过过滤器45过滤后，通过传输进口压力表46检测入口压力；油气混合物经加压装置中的油气混输泵50进行增压后，通过传输出口压力表46检测混合物出口压力，加压后的油气混合物通过传输出口管线9传输至联合处理站。
一种石油开采地面集输方法，包括油气计量过程、油气加热过程、油井掺液过程和油气混输过程。其中，所述油气计量过程采用自动计量方法，所述的自动计量方法中包括翻斗计量器14、自动油井切换器15、信号处理单元5和集输管线25；自动计量方法包括
(1)，设定油井地址初值步骤所述信号处理单元根据系统设定，设定初始进行计量的油井地址初值；(2)，选井步骤所述信号处理单元将设定的油井地址值传输给自动油井切换器，所述自动油井切换器根据信号寻找该油井地址，并将寻址结果信号传回所述信号处理单元，选井步骤结束；(3)，单口油井计量步骤即对所选油井的产量进行计量操作；通过自动油井切换器输出的单口油井的油气混合物经过汇管传输至所述翻斗计量器的顶部，并通过分离伞将油气分离；所述分离出的气体通过气体传输管线输送至集输管线；所述分离出的液体通过翻斗和称重传感器的计量后，由浮球液位阀控制下传输至集输管线；计量步骤中还包括i，温度检测步骤温度检测步骤中包括温度传感器，用于检测单口油井输出管线内的温度数值；ii，含水率分析步骤含水率分析步骤中包括含水分析仪，用于检测油井液体中含水率；iii，天然气计量步骤天然气计量步骤包括天然气计量器；用于检测和计量天然气的流量折算出天然气日产量。
(4)，油井地址叠加步骤信号处理单元将油井地址指向下一口油井地址；(5)，油井地址比较步骤叠加后的油井地址与初始化油井地址值进行比较；(6)，重复步骤若叠加后的油井地址与初始化油井地址值不同，则重复上述步骤中(2)-(5)，对其余油井进行计量；(7)，油井计量结果输出步骤若叠加后的油井地址与初始化油井地址值相同，则输出油井计量数据信号。
所述的集输方法中的油井掺液过程采用自动掺液方法；所述的自动掺液方法包括掺液干线26、掺液总阀门27、计量总表28和掺液分配单元；掺液分配单元包括混合腔29、掺液分配器30、电子调节阀31和掺油管线13；所述电子调节阀31包括电子阀和电子流量表；自动掺液方法包括(1)设定初值步骤信号处理单元设置掺液总量数值、流量数值和掺液油井的地址初值；(2)瞬间掺液流量数值比较步骤所述初始油井的电子调节阀中的电子流量表将瞬间掺液流量数据信号传输给信号处理单元，所述信号处理单元将掺入的瞬时流量与设定数值进行比较；(3)油井地址叠加步骤A若实际瞬间掺液流量与预设数值相同，该口油井继续掺液，且所述信号处理单元将油井地址指向下一口掺液油井地址，后重复步骤(2)；(4)寻址步骤若实际瞬间掺液流量与预设数值不相同，则信号处理单元确定该油井的地址数值；(5)计算步骤信号处理单元根据油井实际的瞬间流量数值计算电子调节阀中的电子流量表的调节数据，进而调节该油井的掺液瞬间流量以满足总掺入量数值；(6)掺液步骤信号处理单元将掺液量和掺液流量信号传输给该油井的电子调节阀，由所述电子调节阀的电子流量表根据信号进行掺液控制；(7)掺液后油井瞬间掺液流量数值比较步骤所述电子调节阀中的电子流量表将掺液后瞬间掺液流量数据信号传输给信号处理单元，所述信号处理单元将掺入的瞬时流量与设定数值进行比较；(8)重复步骤A若掺液后的实际瞬间掺液流量与预设数值不符，重复上述步骤中(4)-(6)；(9)油井地址叠加步骤B若掺液后的实际瞬间掺液流量与预设数值一致，该口油井继续掺液，且所述信号处理单元将油井地址指向下一口掺液油井地址；(10)油井地址比较步骤叠加后的油井地址数值与初始化油井地址值进行比较；(11)重复步骤B若叠加后的油井地址与初始化油井地址值不同，则重复上述步骤中(2)-(7)，对其余油井进行掺液控制；(12)油井掺液结果输出步骤若叠加后的油井地址与初始化油井地址值相同，则输出油井掺液数据信号给信号处理单元；(13)停止掺液步骤停止向油井掺入液体。
所述集输方法中的油气加热过程采用油气集中加热方法；所述的油气集中加热方法包括油气混输加热和掺液加热两个步骤；(1)油气混输加热步骤用于将通过油井计量后的油气混合物进行加热的操作；其步骤中包括加热进口管线、加热进口阀门、加热炉、加热出口阀门和加热出口管线；
(2)掺液加热步骤用于对各油井掺加的液体进行加热的操作；其步骤中包括掺液进口管线、掺液进口阀门、掺液加热炉、掺液出口阀门和掺液出口管线；所述油气混输加热步骤中的加热炉和掺液加热步骤中掺液加热炉组合在一起形成双盘管加热炉，即油气混合物和掺液通过双盘管加热炉中的不同管道进行加热，油气混合物通过加热炉34中混输盘管42进行加热；掺液通过加热炉34中掺液盘管43进行加热；经过计量后的油气混合物输进所述加热进口管线，并经过加热进口阀门后，输入双盘管加热炉内的混输盘管，在混输盘管内加热后，油气混合物通过加热出口阀门注入加热出口管线中；掺液输入进所述掺液进口管线，并经过掺液进口阀门后，输入双盘管加热炉内的掺液盘管，在掺液盘管内加热后，掺液通过掺液出口阀门注入掺液出口管线中。
所述集输方法中的油气混输过程采用油气集中混输方法；即在集输系统中，各油井的油气混合输出物经过自动计量、集中加热后，通过集中油气传输装置整体输出；所述的油气集中混输的方法中包括传输进口管线44、传输出口管线9、过滤器45、传输进口压力表46和出口压力表47以及至少一组加压装置；所述每组加压装置包括传输进口阀门48、混输管线49、油气混输泵50、单流阀门51和传输出口阀门52；油气集中混输的方法是所述油气混合物经过过滤器45过滤后，通过传输进口压力表46检测入口压力；油气混合物经加压装置中的油气混输泵50进行增压后，通过传输出口压力表47检测混合物出口压力，加压后的油气混合物通过传输出口管线9传输至联合处理站。
本发明是针对目前石油行业中，地面集输系统普遍存在的投资大、管网繁琐、计量精度低、能源浪费等问题而提出的。本石油开采地面集输系统和方法使得建立新颖、实用、功能多的自动化采油平台体系成为可能。应用本发明后，就可以在采油平台上直接实现自动掺液、自动计量、集中加热、油气混输，不仅提高了液量的计量精度，而且自动化程度高，真正实现了无人职守化管理，是石油行业地面计量与集输模式的一种新突破。它将彻底打破原有的计量与集输理念，为节省投资、降低劳动强度、减少能源浪费和提高劳动生产率提供了可靠保障。
在本发明中1、通过油井切换器配合程重翻斗计量器实现自动化计量，温度监测、同时检测含水，如果天然气含量高也可以同时利用气体流量计测量天然气；2、通过拆装式微流量电动调节阀组实现自动掺液；3、取消原有的每口油井分别配备的加热炉，在计量后的混输干线上安装大功率的双盘管的加热炉，集中给混输与掺液同时加热；4、在加热炉后实施油气混输泵升压输送到联合站。
本发明在油井平台上实现了自动化计量、实施了平台气液直输，充分利用油井平台的有效空间，体现了新工艺技术与现场生产环境的有机结合。
在采油平台实施自动化计量项目具有多重的效益1、节省占地面积，节省建设计转站投资对于新区块建设，实施采油平台油井自动计量以及平台直输技术，取消了缓冲罐、污油罐等设备，工艺结构更加紧凑、简捷，利用油井平台的边缘场地，合理排布计量、输油及加热设备，即可实现计转站的职能。不需再征用单独的场地建设计转站。
2、有效减少管网建设投资在老区块的油井平台上直接进行计量与掺液，可以节省大量的更换管网的投资。如果在新区块开发建设，则不再需要辐射油井至计量间的管网，因此可节省大量工艺管网建设投资。
3、提高计量精度，降低职工劳动强度，节省人力资源实施了称重式翻斗计量，自动掺液，可实现无人执守化管理，可有效减少现场管理人员，缓解人员紧张的矛盾。
4、降低回压，提高泵效，增加产量由于在平台直接汇集，缩短了集油半径，增加了输油半径，因此有效地降低了井口回压，提高了泵效，延长了稠油井的生产周期。同时降低回压还可以增加油气产量，延长了油井盘根等耗材的使用寿命。此外，由于油井产液量较低，进站距离较远，因而在冬季不能正常生产的油井，在实施了这项技术后就可以正常开井生产。
5、降低流阻，降低热损失，节省天然气资源由于将采油平台上所有的油井计量后，集中通过混输管线输送，降低流阻，减轻了输油的压力。
另外可以将原有的每口油井单独使用一台加热炉转变为集中使用一台大功率加热炉加热，由于加热炉数量的减少以及将原来的多条进站管线改成一条，降低了比表面，减少了热量的辐射面积，因此也减少了热量的损失，既节省了投资，又可以减少热能的浪费。
6、降低事故发生几率油井在平台内直接汇集与混输，将原有的多条进站管线改为1条，也降低了原有的因为油井间出、冬季生产所带来的管线冻堵、腐蚀穿孔、污染等事故的发生几率。
图1是本发明石油开采地面集输系统的系统示意图；图2是本发明中油井计量的结构示意图；图3是本发明中油井掺液的结构示意图；图4是本发明中油井加热的结构示意图；图5是本发明中油汽混输的结构示意图；图6是本发明中油井自动计量方法的流程图；图7是本发明中油井自动掺液方法的流程图。
以上各幅附图结合下面的具体的实施方式加以详细说明。
具体实施例方式图1是本发明石油开采地面集输系统的系统示意图。所述的地面集输系统包括油井计量、油井掺液、油井加热和油气混输四个部分。其中图中，1为油井；2为油井管线；3是油井计量部分；4为加热进口管线；5为信号处理单元；6是油井加热部分；7是加热出口管线；8是油气混输部分；9是传输出口管线；油井掺液部分是10；11为掺液进口管线；12为掺液出口管线；13为掺油管线。
油井1生产的采出物经过油井管线2统一汇集到油井计量3中，并在信号处理单元5的协调指挥下计量产液量、产气量与含水率，计量后的混合气液经过加热进口管线4到油井加热6，经过加热后混合物经加热出口管线7传输给油气混输8，由油汽混输部分8通过传输出口管线9升压输送到联合处理站。如果是稠油生产区块，需要由掺液进口管线11提供的液体经过油井加热6的加热后，在信号处理单元5的协调下指挥油井掺液部分10，最后通过掺液管线13分别给每口需要的油井1进行掺液。
图2是本发明中油井计量的结构示意图。
油井计量3采用液体自动计量装置，所述的液体自动计量装置包括翻斗计量器14、自动油井切换器15和集输管线25；所述的液体自动计量装置通过自动油井切换器15配合翻斗计量器14实现油井的自动化计量；所述信号处理单元5将需要计量的油井1的产量信号传输至自动油井切换器15，所述自动油井切换器15将所述油井管线2与汇管24导通，并通过翻斗计量器14对该油井的产量进行计量，同时输出计量数据至信号处理单元5。
所述液体自动计量装置还包括有含水分析仪21、天然气计量器22和温度传感器23；所述的含水分析仪21安装在所述翻斗计量器14下方的液体混合管上，用于检测油井1液体中含水率；所述的天然气计量器22是计量天然气产量的气体流量计，设置在所述翻斗计量器4顶部的气体传输管线19上，用于检测和计量天然气的流量；所述的温度传感器23设置在自动油井切换器15与单口油井之间的油井管线2上；温度传感器23用于检测单口油井输出管线内的温度数值。
所述的翻斗计量器14包括翻斗16、分离伞17、称重传感器18、气体传输管19和浮球液位阀20；所述的称重传感器18的信号输出端与所述信号处理单元5相连；所述各油井管线2通过温度传感器23与所述自动油井切换器15连接，自动油井切换器15的信号端与所述信号处理单元5连接；通过自动油井切换器15输出的单口油井的油气混合物经过汇管24传输至所述翻斗计量器14的顶部，并通过分离伞17将油气分离；所述分离出的气体通过气体传输管线19并经天然气检测器22检测后输送至集输管线25；所述分离出的液体通过翻斗16和称重传感器18的计量后，经过所述含水分析仪21检测液体内含水率，并由浮球液位阀18控制下传输至集输管线25；所述的温度传感信号、油井产量得到计量数据信号、天然气含量数据信号和含水率信号传输给信号处理单元5。
图3是本发明中油井掺液的结构示意图。
油井掺液10部分采用自动掺液装置；所述的自动掺液装置包括掺液干线26、掺液总阀门27、计量总表28和掺液分配单元；所述的掺液分配单元包括混合腔29、掺液分配器30、电子调节阀31和掺油管线13；掺液分配器30与混合腔29配合操作；所述的电子调节阀31包含电子流量表和电子调节阀，且电子调节阀的信号端和电子流量表的信号端均与所述信号处理单元5连接；所述掺液分配器30包括多个腔室，且各腔室的掺液分配出口32与所述的各掺油管线13依次连接后与各电子调节阀31连接；掺入的液体通过掺液总阀门27和掺液干线26，并经计量总表28检测后注入掺液分配单元中，液体注入混合腔29和掺液分配器30后通过掺油管线13传输至各电子调节阀31；所述的电子调节阀31根据信号处理单元5发出的掺液油井地址和掺液量的指令，进行调节掺液对象和掺液量的操作，即液体经过所述电子调节阀31注入需要掺液的各油井1中。
所述自动掺液装置用于将油井所需液体通过掺液分配单元注入各油井1中；所述的掺液分配单元根据系统设置的掺液量数值自动对需要掺液的油井进行掺液操作，并控制掺液量和速率。
图4是本发明中油井加热的结构示意图；油井加热部分6采用集中加热装置；所述的集中加热装置包括油气混输加热和掺液加热两个单元；所述油气混输加热单元用于将通过油井计量后的油气混合物进行加热的操作；其包括加热进口管线4、加热进口阀门33、加热炉、加热出口阀门35和加热出口管线7；所述掺液加热单元用于对各油井掺加的液体进行加热的操作；其包括掺液进口管线11、掺液进口阀门36、掺液加热炉、掺液出口阀门37和掺液出口管线12。
所述油气混输加热单元中的加热炉和掺液加热单元中掺液加热炉组合在一起形成双盘管加热炉34，即油气混合物和掺液分别通过双盘管加热炉中的不同管道进行加热，油气混合物通过加热炉34中混输盘管42进行加热；掺液通过加热炉34中掺液盘管43进行加热；在所述的集中加热装置中还包括点火器38和天然气管线39；在所述的油气混输加热单元中还包括旁通阀门40；在所述的掺液加热单元中还包括掺液旁通阀门41；所述旁通阀门40和掺液旁通阀门41用于在更换和维修加热炉时，气液仍可通过管道进行流通和传输。
图5是本发明中油汽混输的结构示意图；油气混输部分8中采用集中油气传输装置，即在集输系统中各油井的油气混合输出物经过自动计量、集中加热后，通过集中油气传输装置整体输出；所述的集中传输装置包括传输进口管线44、传输出口管线9、过滤器45、传输进口压力表46和出口压力表47以及至少一组加压装置；所述每组加压装置包括传输进口阀门48、混输管线49、油气混输泵50、单流阀门51和传输出口阀门52；所述油气混合物经过过滤器45过滤后，通过传输进口压力表46检测入口压力；油气混合物经加压装置中的油气混输泵50进行增压后，通过传输出口压力表46检测混合物出口压力，加压后的油气混合物通过传输出口管线9传输至联合处理站。
图6是本发明中油井自动计量方法的流程图；油气计量过程采用自动计量方法，所述的自动计量方法中包括翻斗计量器14、自动油井切换器15、信号处理单元5和集输管线25；自动计量方法包括(1)设定油井地址初值步骤所述信号处理单元根据系统设定，设定初始进行计量的油井地址初值；(2)选井步骤所述信号处理单元将设定的油井地址值传输给自动油井切换器，所述自动油井切换器根据信号寻找该油井地址，并将寻址结果信号传回所述信号处理单元，选井步骤结束；(3)单口油井计量步骤即对所选油井的产量进行计量操作；通过自动油井切换器输出的单口油井的油气混合物经过汇管传输至所述翻斗计量器的顶部，并通过分离伞将油气分离；所述分离出的气体通过气体传输管线输送至集输管线；所述分离出的液体通过翻斗和称重传感器的计量后，由浮球液位阀控制下传输至集输管线；计量中还包括i，温度检测步骤温度检测步骤中包括温度传感器，用于检测单口油井输出管线内的温度数值；ii，含水率分析步骤含水率分析步骤中包括含水分析仪，用于检测油井液体中含水率；iii，天然气计量步骤天然气计量步骤包括天然气计量器；用于检测和计量天然气的流量折算出天然气日产量。
(4)油井地址叠加步骤信号处理单元将油井地址指向下一口油井地址；(5)油井地址比较步骤叠加后的油井地址与初始化油井地址值进行比较；
(6)重复步骤若叠加后的油井地址与初始化油井地址值不同，则重复上述步骤中(2)-(5)，对其余油井进行计量；(7)油井计量结果输出步骤若叠加后的油井地址与初始化油井地址值相同，则输出油井计量数据信号。
图7是本发明中油井自动掺液方法的流程图。
油井掺液过程采用自动掺液方法；所述的自动掺液方法包括掺液干线26、掺液总阀门27、计量总表28和掺液分配单元；掺液分配单元包括混合腔29、掺液分配器30、电子调节阀31和掺油管线13；所述电子调节阀31包括电子阀和电子流量表；自动掺液方法包括(1)设定初值步骤信号处理单元设置掺液总量数值、流量数值和掺液油井的地址初值；(2)瞬间掺液流量数值比较步骤所述初始油井的电子调节阀中的电子流量表将瞬间掺液流量数据信号传输给信号处理单元，所述信号处理单元将掺入的瞬时流量与设定数值进行比较；(3)油井地址叠加步骤A若实际瞬间掺液流量与预设数值相同，该口油井继续掺液，且所述信号处理单元将油井地址指向下一口掺液油井地址，后重复步骤(2)；(4)寻址步骤若实际瞬间掺液流量与预设数值不相同，则信号处理单元确定该油井的地址数值；(5)计算步骤信号处理单元根据油井实际的瞬间流量数值计算电子调节阀中的电子流量表的调节数据，进而调节该油井的掺液瞬间流量以满足总掺入量数值；(6)掺液步骤信号处理单元将掺液量和掺液流量信号传输给该油井的电子调节阀，由所述电子调节阀的电子流量表根据信号进行掺液控制；(7)掺液后油井瞬间掺液流量数值比较步骤所述电子调节阀中的电子流量表将掺液后瞬间掺液流量数据信号传输给信号处理单元，所述信号处理单元将掺入的瞬时流量与设定数值进行比较；(8)重复步骤A若掺液后的实际瞬间掺液流量与预设数值不符，重复上述步骤中(4)-(6)；(9)油井地址叠加步骤B若掺液后的实际瞬间掺液流量与预设数值一致，该口油井继续掺液，且所述信号处理单元将油井地址指向下一口掺液油井地址；(10)油井地址比较步骤叠加后的油井地址数值与初始化油井地址值进行比较；(11)重复步骤B若叠加后的油井地址与初始化油井地址值不同，则重复上述步骤中(2)-(7)，对其余油井进行掺液控制；(12)油井掺液结果输出步骤若叠加后的油井地址与初始化油井地址值相同，则输出油井掺液数据信号给信号处理单元；(13)停止掺液步骤停止向油井掺入液体。
根据以上的技术方案，本发明是一种利用工业计算机在采油平台上实现自动掺液、自动计量、集中加热、油气混输，自动化程度高、实用性能强、无人职守化管理的石油行业地面集输系统和新方法。
以新井平台为例，该平台有油井11口，集油半径500米测算，与老式集输方法投资对比情况
注表中各项单位均为万元。
由此对比可以看出应用本发明可以节省直接投资561万元，此对比尚未统计节省天然气与人力资源费用。
权利要求
1.一种石油开采地面集输系统，该系统包括油井计量(3)、油井掺液(10)、油井加热(6)和油气混输(8)四部分；其特征在于所述的油井计量部分采用液体自动计量装置，所述的液体自动计量装置包括翻斗计量器(14)、自动油井切换器(15)和集输管线(25)；所述的液体自动计量装置通过自动油井切换器(15)配合翻斗计量器(14)实现油井的自动化计量；所述集输系统中还包括信号处理单元(5)，所述信号处理单元(5)将需要计量的油井(1)的产量信号传输至自动油井切换器(15)，所述自动油井切换器(15)将所述油井管线(2)与汇管(24)导通，并通过翻斗计量器(14)对该油井的产量进行计量，同时输出计量数据至信号处理单元(5)。
2.根据权利要求1所述的集输系统，其特征在于所述液体自动计量装置还包括含水分析仪(21)、天然气计量器(22)和温度传感器(23)；所述的含水分析仪(21)安装在所述翻斗计量器(14)下方的液体混合管上，用于检测油井(1)液体中含水率；所述的天然气计量器(22)设置在所述翻斗计量器(4)顶部的气体传输管线(19)上，用于检测和计量天然气的流量；所述的温度传感器(23)设置在自动油井切换器(15)与单口油井之间的油井管线(2)上；温度传感器(23)用于检测单口油井输出管线内的温度数值。
3.根据权利要求1或2所述的集输系统，其特征在于所述的翻斗计量器(14)包括翻斗(16)、分离伞(17)、称重传感器(18)、气体传输管(19)和浮球液位阀(20)；所述的称重传感器(18)的信号输出端与所述信号处理单元(5)相连；所述各油井管线(2)通过温度传感器(23)与所述自动油井切换器(15)连接，自动油井切换器(15)的信号端与所述信号处理单元(5)连接；通过自动油井切换器(15)输出的单口油井的油气混合物经过汇管(24)传输至所述翻斗计量器(14)的顶部，并通过分离伞(17)将油气分离；所述分离出的气体通过气体传输管线(19)并经天然气检测器(22)检测后输送至集输管线(25)；所述分离出的液体通过翻斗(16)和称重传感器(18)的计量后，再经过所述含水分析仪(21)检测液体内含水率，并在浮球液位阀(18)控制下传输至集输管线(25)；所述的温度传感信号、油井产量数据信号、天然气含量数据信号和含水率数据信号传输给信号处理单元(5)。
4.根据权利要求1所述的集输系统，其特征在于所述的集输系统中的油井掺液部分(10)采用自动掺液装置；所述的自动掺液装置包括掺液干线(26)、掺液总阀门(27)、计量总表(28)和掺液分配单元；所述自动掺液装置用于将油井所需液体通过掺液分配单元注入各油井(1)中；所述的掺液分配单元根据系统设置的掺液量数值自动对需要掺液的油井进行掺液操作，并控制掺液量和速率。
5.根据权利要求4所述的集输系统，其特征在于所述的掺液分配单元包括混合腔(29)、掺液分配器(30)、电子调节阀(31)和掺油管线(13)；所述的电子调节阀(31)包含电子流量表和电子调节阀，且电子调节阀的信号端和电子流量表的信号端均与所述信号处理单元(5)连接；所述掺液分配器(30)包括多个腔室，且各腔室的掺液分配出口(32)与所述的各掺油管线(13)依次连接后与各电子调节阀(31)连接；掺入的液体通过掺液总阀门(27)和掺液干线(26)，并经计量总表(28)检测后注入掺液分配单元中，液体注入混合腔(29)和掺液分配器(30)后通过掺油管线(13)传输至各电子调节阀(31)；所述的电子调节阀(31)根据信号处理单元(5)发出的掺液油井地址和掺液量的指令，进行调节掺液对象和掺液量的操作，即液体经过所述电子调节阀(31)注入需要掺液的各油井(1)中。
6.根据权利要求1所述的集输系统，其特征在于所述的集输系统中的油井加热部分(6)采用集中加热装置；所述的集中加热装置包括油气混输加热和掺液加热两个单元；所述油气混输加热单元用于将通过油井计量后的油气混合物进行加热的操作；其包括加热进口管线(4)、加热进口阀门(33)、加热炉、加热出口阀门(35)和加热出口管线(7)；所述掺液加热单元用于对各油井掺加的液体进行加热的操作；其包括掺液进口管线(11)、掺液进口阀门(36)、掺液加热炉、掺液出口阀门(37)和掺液出口管线(12)。
7.根据权利要求6所述的集输系统，其特征在于所述油气混输加热单元中的加热炉和掺液加热单元中掺液加热炉组合在一起形成双盘管加热炉(34)，即油气混合物和掺液分别通过双盘管加热炉中的不同管道进行加热，其中油气混合物通过加热炉(34)中混输盘管(42)进行加热；掺液通过加热炉(34)中掺液盘管(43)进行加热；在所述的集中加热装置中还包括点火器(38)和天然气管线(39)；在所述的油气混输加热单元中还包括旁通阀门(40)；在所述的掺液加热单元中还包括掺液旁通阀门(41)；所述旁通阀门(40)和掺液旁通阀门(41)用于在更换和维修加热炉时，气液仍可通过管道进行流通和传输。
8.根据权利要求1所述的集输系统，其特征在于所述的集输系统中油气混输部分(8)中采用集中油气传输装置，即在集输系统中各油井的油气混合输出物料经过自动计量、集中加热后，通过集中油气传输装置整体输出；所述的集中传输装置包括传输进口管线(44)、传输出口管线(9)、过滤器(45)、传输进口压力表(46)和出口压力表(47)以及至少一组加压装置；所述每组加压装置包括传输进口阀门(48)、混输管线(49)、油气混输泵(50)、单流阀门(51)和传输出口阀门(52)；所述油气混合物料经过过滤器(45)过滤后，通过传输进口压力表(46)检测入口压力；油气混合物料经加压装置中的油气混输泵(50)进行增压后，通过传输出口压力表(46)检测混合物料的出口压力，加压后的油气混合物料通过传输出口管线(9)传输至联合处理站。
9.根据权利要求1-8之一所述的一种石油开采地面集输方法，所述的方法包括油气计量过程、油气加热过程、油井掺液过程和油气混输过程；其特征在于所述油气计量过程采用自动计量方法，所述的自动计量方法中包括翻斗计量器(14)、自动油井切换器(15)、信号处理单元(5)和集输管线(25)；自动计量方法包括I，设定油井地址初值步骤所述信号处理单元根据系统设定，设定初始进行计量的油井地址初值；II，选井步骤所述信号处理单元将设定的油井地址值传输给自动油井切换器，所述自动油井切换器根据信号寻找该油井地址，并将寻址结果信号传回所述信号处理单元，选井步骤结束；III，单口油井计量步骤即对所选油井的产量进行计量操作；通过自动油井切换器输出的单口油井的油气混合物料经过汇管传输至所述翻斗计量器的顶部，并通过分离伞将油气分离；所述分离出的气体通过气体传输管线输送至集输管线；所述分离出的液体通过翻斗和称重传感器的计量后，由浮球液位阀控制下传输至集输管线；IV，油井地址叠加步骤信号处理单元将油井地址指向下一口油井地址；V，油井地址比较步骤叠加后的油井地址与初始化油井地址值进行比较；VI，重复步骤若叠加后的油井地址与初始化油井地址值不同，则重复上述步骤中II-V，对其余油井进行计量；VII，油井计量结果输出步骤若叠加后的油井地址与初始化油井地址值相同，则输出油井计量数据信号。
10.根据权利要求9所述的一种石油开采地面集输方法，其特征在于在自动计量方法中对于步骤III单口油井计量还包括i，温度检测步骤温度检测步骤中包括温度传感器，用于检测单口油井输出管线内的温度数值；ii，含水率分析步骤含水率分析步骤中包括含水分析仪，用于检测油井液体中含水率；iii，天然气计量步骤天然气计量步骤包括天然气计量器；用于检测和计量天然气的流量折算出天然气日产量。
11.根据权利要求9所述的一种石油开采地面集输方法，其特征在于所述的集输方法中的油井掺液过程采用自动掺液方法；所述的自动掺液方法包括掺液干线(26)、掺液总阀门(27)、计量总表(28)和掺液分配单元；掺液分配单元包括混合腔(29)、掺液分配器(30)、电子调节阀(31)和掺油管线(13)；所述电子调节阀(31)包括电子阀和电子流量表；自动掺液方法包括I，设定初值步骤信号处理单元设置掺液总量数值、流量数值和掺液油井的地址初值；II，瞬间掺液流量数值比较步骤所述初始油井的电子调节阀中的电子流量表将瞬间掺液流量数据信号传输给信号处理单元，所述信号处理单元将掺入的瞬时流量与设定数值进行比较；III，油井地址叠加步骤A若实际瞬间掺液流量与预设数值相同，该口油井继续掺液，且所述信号处理单元将油井地址指向下一口掺液油井地址，后重复步骤II；IV，寻址步骤若实际瞬间掺液流量与预设数值不相同，则信号处理单元确定该油井的地址数值；V，计算步骤信号处理单元根据油井实际的瞬间流量数值计算电子调节阀中的电子流量表的调节数据，进而调节该油井的掺液瞬间流量以满足总掺入量数值；VI，掺液步骤信号处理单元将掺液量和掺液流量信号传输给该油井的电子调节阀，由所述电子调节阀的电子流量表根据信号进行掺液控制；VII，掺液后油井瞬间掺液流量数值比较步骤所述电子调节阀中的电子流量表将掺液后瞬间掺液流量数据信号传输给信号处理单元，所述信号处理单元将掺入的瞬时流量与设定数值进行比较；VIII，重复步骤A若掺液后的实际瞬间掺液流量与预设数值不符，重复上述步骤中IV-VI；IX，油井地址叠加步骤B若掺液后的实际瞬间掺液流量与预设数值一致，该口油井继续掺液，且所述信号处理单元将油井地址指向下一口掺液油井地址；X，油井地址比较步骤叠加后的油井地址与初始化油井地址值进行比较；XI，重复步骤B若叠加后的油井地址与初始化油井地址值不同，则重复上述步骤中II-VII，对其余油井进行掺液控制；XII，油井掺液结果输出步骤若叠加后的油井地址与初始化油井地址值相同，则输出油井掺液数据信号给信号处理单元；XIII，停止掺液步骤停止向油井掺入液体。
12.根据权利要求9所述的一种石油开采地面集输方法，其特征在于所述集输方法中的油气加热过程采用油气集中加热方法；所述的油气集中加热方法包括油气混输加热和掺液加热两个步骤；I，油气混输加热步骤用于将通过油井计量后的油气混合物进行加热的操作；其步骤中包括加热进口管线、加热进口阀门、加热炉、加热出口阀门和加热出口管线；II，掺液加热步骤用于对各油井掺加的液体进行加热的操作；其步骤中包括掺液进口管线、掺液进口阀门、掺液加热炉、掺液出口阀门和掺液出口管线；所述油气混输加热步骤中的加热炉和掺液加热步骤中掺液加热炉组合在一起形成双盘管加热炉，即油气混合物和掺液通过双盘管加热炉中的不同管道进行加热，油气混合物通过加热炉(34)中混输盘管(42)进行加热；掺液通过加热炉(34)中掺液盘管(43)进行加热；经过计量后的油气混合物输进所述加热进口管线，并经过加热进口阀门后，输入双盘管加热炉内的混输盘管，在混输盘管内加热后，油气混合物通过加热出口阀门注入加热出口管线中；掺液输入进所述掺液进口管线，并经过掺液进口阀门后，输入双盘管加热炉内的掺液盘管，在掺液盘管内加热后，掺液通过掺液出口阀门注入掺液出口管线中。
13.根据权利要求9所述的一种石油开采地面集输方法，其特征在于所述集输方法中的油气混输过程采用油气集中混输方法；即在集输系统中，各油井的油气混合输出物经过自动计量、集中加热后，通过集中油气传输装置整体输出；所述的油气集中混输的方法中包括传输进口管线(44)、传输出口管线(9)、过滤器(45)、传输进口压力表(46)和出口压力表(47)以及至少一组加压装置；所述每组加压装置包括传输进口阀门(48)、混输管线(49)、油气混输泵(50)、单流阀门(51)和传输出口阀门(52)；油气集中混输的方法是所述油气混合物经过过滤器(45)过滤后，通过传输进口压力表(46)检测入口压力；油气混合物经加压装置中的油气混输泵(50)进行增压后，通过传输出口压力表(47)检测混合物出口压力，加压后的油气混合物通过传输出口管线(9)传输至联合处理站。
全文摘要
本发明是一种石油开采地面集输系统及其方法，属于石油开采的技术领域，应用在采油平台上包括油井计量、油井掺液、油井加热和油气混输的集输系统及其方法。发明是针对现有技术中，地面集输系统普遍存在的投资大、管网繁琐、计量精度低、能源浪费等问题而提出的。该系统包括油井计量、油井掺液、油井加热和油气混输四部分。其中，油井计量部分采用液体自动计量装置，液体自动计量装置包括翻斗计量器、自动油井切换器和集输管线。本发明是一种利用工业计算机在采油平台上实现自动掺液、自动计量、集中加热、油气混输，自动化程度高、实用性能强、无人职守化管理的石油行业地面集输系统和新方法。
文档编号E21B47/00GK1828009SQ20051005124
公开日2006年9月6日 申请日期2005年3月3日 优先权日2005年3月3日
发明者岳玉全, 徐恩宽, 卢时林, 乔文彪, 贾阁 申请人:岳玉全, 徐恩宽