称重法三相计量装置及其测量方法与流程

本发明涉及油田采油地面工程计量技术领域中一种计量装置，特别是一种称重法三相计量装置及其测量方法。

背景技术：

对油井进行计量，掌握油井的产液量、产气量、含水率的准确数据，具有重要意义。目前油田计量间的计量装置对油井只进行气、液两相计量，对含水率的计量需要人工井口取样，在实验室化验。由于取样量小，取出的混合液可能全是水，也可能只有一点水，所以很难反应油水混合液的真实情况，只有长期、多次取样，取平均值来代表该井的含水率。近些年，在计量间对含水计量，有采用（克里奥）质量流量计的，通过测量流经液体的密度来测含水，效果好于以往。但实践中发现，质量流量计存在一些问题难以克服，因为（克里奥）质量流量计的关键部件之一是液体流过的按固定频率震动的震动管，是精密部件，而井口原油流过它，容易结垢。第二，井口来液有大量天然气，气体对质量流量计影响非常大，在计量间分离器内，气液分离不可能很干净，气体进入流量计，造成很大误差。由于上述原因，（克里奥）质量流量计测含水在实际应用上存在缺陷。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是克服背景技术中存在的现有计量装置对油井只进行气、液两相计量无法反映单井油气水的真实组分的问题，而提供一种称重法三相计量装置，该称重法三相计量装置，能够在计量间进行油、气、水三相计量，准确测得油井的产液量、产气量、含水率的数据。本发明还提供了使用称重法三相计量装置的测量方法。

本发明解决其问题可通过如下技术方案来达到：该称重法三相计量装置，包括称重分离器、气液两相分离器，所示称重分离器上部连接进液管线，进液管线上连接电动三通阀，所示电动三通阀还通过管线连接气液两相分离器中部；所述称重分离器罐顶出气管线连接到气液两相分离器上部，称重分离器罐底管线连接到气液两相分离器中上部，所述称重分离器罐底管线上接有油水检测仪及出液电动阀；称重分离器罐下部连接三个重力传感器。

一种使用称重法三相计量装置的测量方法，包括以下步骤：

（1）所述油水混合物进入称重分离器，并在称重分离器内沉降、分层，分为水层、混合层、油层；通过重力传感器测出混合液总重量；

（2）上述分层后的混合液从称重分离器被放出时，通过重力传感器和油水检测仪，采集重量变化量及油水电流值，得到“重量-油水电流”变化曲线，从而得到水重量和油重量，即得到混合液的含水率。

本发明利用称重分离器、重力传感器、油水检测仪、电动阀组成称重法测含水率的结构；利用该结构及“重量-油水电流曲线”测量含水率。

油水混合液进入称重分离器，进液过程中计时称重，得到该时间段内的进液重量及单位时间内的进液重量。油水混合液进入称重分离器内进行一段时间的沉降分层（水层、混合层、油层），并称全重。分层后的混合液从分离器流出时，采集重量变化量及油水电流值，形成“重量-油水电流”变化曲线，即重力传感器与油水检测仪能够分辨出油重量、水重量、混合层重量，即得到混合液含水率。

本发明与上述背景技术相比较可具有如下有益效果：采用该称重法三相计量装置，通过称重法测量含水率及产液量（油水混合液），上述称重法测量含水率结构与倒“u”形管气液两相计量结构结合，形成油气水三相装置，通过现场试验验证，在含水率>80%条件下，测量误差小于2%。

附图说明

附图1是本发明的结构示意图；

附图2是本发明重量—油水电流曲线图。

图中：1-电动三通阀，2-称重分离器，3-气液两相分离器，4-油水检测仪，5-出液电动阀，6-液位计，7-“倒”u型管，8-罐顶管线，9-气体流量计，10-出气阀，11-罐底管线，12-重力传感器，13-plc数据采集控制系统。

具体实施方式：

下面结合附图将对本发明作进一步说明：

如附图1所示，该称重法三相计量装置，包括称重分离器2、气液两相分离器3，所述进液管线连接电动三通阀1后分别连接到称重分离器2上部及气液两相分离器3中部；所述称重分离器2罐顶出气管线连接到气液两相分离器3上部，称重分离器2罐底管线连接到气液两相分离器3中上部，所述称重分离器2罐底管线连接到气液两相分离器3的高度超过倒“u”型管7顶部；所述称重分离器2罐底管线上接有油水检测仪4及出液电动阀5；所述称重分离器2罐下部连接三个重力传感器12，用于计量水层、油层、混合层重量；所述气液两相分离器3上部连接液位计6，所述液位计6上部罐顶管线8连接到倒“u”型管7顶部，所述液位计6上部罐顶管线8上分别连接气体流量计9及出气阀10，所述液位计6下部罐底管线11连接所述倒“u”型管7一侧臂，倒“u”型管7另一侧臂连接出液管线，进入汇管；所述电动三通阀1、出液电动阀5、出气阀10、重力传感器12、油水检测仪4分别连接plc数据采集控制系统13。

本装置完整计量工艺流程为：

（一）气液两相计量：出气阀10关闭，井口来液通过电动三通阀1进入气液两相分离器3，气液两相分离器液面略有上升，随着气液两相分离器内气体压力升高，液体通过倒“u”型管被压入汇管，液面下降。当下降到设定高度时，出气阀10打开，气液两相分离器内压力与汇管相等，液面上升。此时，计时器工作，同时记录液位上升的初始液位，记录气体流量计流量初始值。

当液面达到设定高度时，计时器取出记取的时间段δt，记录δt段上升的最终液位，记录气体流量最终值。计算出液体体积产量，折算成重量产量，计算出天然气产量。并关闭出气阀10，气液两相分离器内压力升高。液面下降，到达设定的低点后重复上述流程。

（二）含水率计量：当出气阀10关闭时，电动三通1阀导向到称重分离器2；称重分离器出液阀5处于关闭状态，重量清零。当收到电动三通阀1完全导向称重分离器的阀位反馈信号时，计时器计时，并取称重分离器内混合液重量w1，当液体重量达到设定值时，计时器取出时间差δt及重量w2，即可得到单位时间的产液量。此时电动三通阀1改变，导向到气液两相分离器3。当收到电动三通阀1导向到气液两相分离器的阀位反馈信号时，记录称重分离器内液体的总重量w，并进入沉降过程（10-15分钟），油水混合液分层，下层是水，上层是油，中间是油水混合液。当达到沉降时间后，并且plc控制系统检测到气液两相分离器处于液面下降状态时，称重分离器出液阀5打开，液体流出，进入气液两相分离器。液体流出过程中，plc控制系统采集液体重量变化及油水电流变化，得到“重量-油水电流”曲线图，即分辨出水层、油层、混合层重量，即得到混合液含水率，如图2所示。含水率计量结束后，分离器出液阀5关闭。进入下次计量流程。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种称重法三相计量装置及其测量方法。主要解决了现有计量装置对油井只进行气、液两相计量无法反映单井油气水的真实组份的问题。其特征在于：所示称重分离器（2）上部连接进液管线，进液管线上连接电动三通阀（1），所述称重分离器坐落在重力传感器（12）上，罐底管线上接有油水检测仪（4）及出液电动阀（5）。其测量方法：油水混合物进入称重分离器，并在其内沉降、分层，测出混合液总重量；分层后的混合液从称重分离器被放出时，采集重量变化量及油水电流值，得到 “重量‑油水电流”变化曲线，从而得到水重量和油重量，即得到混合液的含水率。该三相计量装置能够准确测得油井的产液量、产气量、含水率的数据。

技术研发人员：邸立军;刘伟;高旭东;孙立良;李世良;邸际光;全杰;孙丽
受保护的技术使用者：中国石油天然气股份有限公司;大庆油田有限责任公司;大庆油田工程有限公司
技术研发日：2017.04.11
技术公布日：2017.07.28