基于音叉式传感器的采油井口油液流量在线测量装置的制作方法

本发明涉及一种采油井口生产参数检测设备，尤其涉及一种基于音叉式传感器的采油井口油液流量在线测量装置。

背景技术：

目前我国抽油机的井口油液流量，大都不能准确测量，造成井口的生产状况无法监测，也无法根据井口的实际出油多少，自动控制生产，减小能耗。因此，如何对井口油液流量进行在线监测，成为国内工程研究开发的重要方向。

目前国内提出的井口油液流量获取方案是：流量传感器直接测量、由示功图推算、基于称重法的测量装置。

常用的流量传感器无法准确测量油液的流量，因为井口流体为多相流流体，有气、油、水及颗粒等，通常的流量传感器无法精确测量多相流介质的流量，因此导致无法实际应用；示功图推算，由于受到不同抽油机型号、不同井下参数的影响等，计算得出的结果往往误差很大；基于称重法的测量装置，由于称重传感器受到现场振动、温度的影响，误差较大；现有方案存在如下缺点：1、常用流量传感器无法测量多相流流量；2、由示功图推算结果误差大；3、基于称重法的测量装置，由于称重传感器受现场环境干扰，误差大。

技术实现要素：

发明目的：本发明的目的是提供一种可实现高精度、高效率油液流量在线测量的基于音叉式液位开关传感器的采油井口油液流量在线测量装置。

技术方案：本发明所述的一种基于音叉式传感器的采油井口油液流量在线测量装置，包括测量罐、设置于测量罐内并向下延伸至测量灌底部的油气分离旋转叶片、与测量罐连通的进油管、出油管、油气排出管和设于测量罐一侧的音叉式液位开关传感器，所述油气分离旋转叶片绕过出油管；所述出油管上设有常开出油口电磁阀，油气排出管上设有常闭油气排出口电磁阀；所述进油管、测量罐和出油管依次连接形成第一支路，所述测量装置还包括与该第一支路并联的旁路管道，在所述旁路管道上设有常开旁路电磁阀；其中，进油管的一端与测量罐上部连通，另一端与旁路管道的始端连通；出油管的一端穿入测量罐的罐体内并向下延伸至测量罐的底部，另一端串联常开出油口电磁阀后连通至旁路管道的末端；油气排出管的一端与测量罐的顶部连通，另一端串联常闭油气排出口电磁阀后也连通至旁路管道的末端；音叉式液位开关传感器一端安装在测量罐底部，另一端安装在出油管4下方的测量罐1上。

所述油气分离旋转叶片上的两片叶片倾斜设置，并且做打孔处理，方便液体油液下落至罐体底部，叶片靠近进油管一端高度低于靠近出油管的一端，并均用轴承固定，在旋转过程中更有利于气液分离。

装置还包括plc控制器，所述plc控制器分别与常开出油口电磁阀、常闭油气排出口电磁阀、常开旁路电磁阀和音叉式液位开关传感器电连接。

根据所述采油井口油液流量在线测量装置进行油液流量测量的方法，包括以下步骤：

(a)plc控制器发出指令，关闭常开旁路电磁阀和常开出油口电磁阀，开启常闭油气排出口电磁阀，并读取此时的音叉式液位开关传感器的液位值h0，同时测出油罐横截面积a；

(b)经过δt时间后，读取此时的音叉式液位开关的液位值h1；

(c)plc控制器发出指令，打开常开旁路电磁阀和常开出油口电磁阀，关闭常闭油气排出口电磁阀；

(d)计算流量q＝(h1-h0)*a/δt。

有益效果：本发明与现有技术相比，具有如下显著优势：1、装置结构简洁，便于安装和维护；2、基于音叉液位法的测量油液流量，精度和效率都得到了保证；3、设备通过plc控制器高度集成，便于控制。

附图说明

图1为本发明采油井口油液流量在线测量装置的结构示意图；

图2为本发明的油气分离旋转叶片示意图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明的技术方案作进一步详细说明。

图1是本发明采油井口数字化数据采集装置整体结构示意图；如图1所示，本发明的装置包括：测量罐1、进油管3、出油管4、旁路管道8和音叉式液位开关传感器10构成，出油管4上设有常开出油口电磁阀5，旁路管道8上设有常开旁路电磁阀9，所述进油管3、测量罐1和出油管4依次连接形成第一支路l，旁路管道8与该第一支路l并联。进油管3的一端与测量罐1上部连通，另一端与旁路管道8的始端连通；出油管4的一端穿入测量罐1的罐体内并向下延伸至测量罐1的底部，另一端串联常开出油口电磁阀5后连通至旁路管道8的末端；测量罐1的上部开孔，接有油气排出管6，再与一常闭油气排出口电磁阀7相连，油气排出管6的另一端与出油管4交汇连通至旁路管道8的末端。音叉式液位开关传感器10一端安装在测量罐1底部，另一端安装在出油管4下方的测量罐1上。在通常情况下，油气混合物从旁路管道8流走，不影响油气的正常输送。

在测量罐1内设有油气分离旋转叶片2，其向下延伸至测量灌1底部并绕过出油管4；油气分离旋转叶片2的结构如图2所示，其共两个倾斜设置的旋转叶片，靠近进油管3一端的高度低于靠近出油管4一端的高度，两片叶片均用轴承固定，使得在旋转过程中更有利于气液分离。叶片上布置有均匀密布的气孔，方便液体油液下落至罐体底部，气孔直径为10-20mm。

工作过程如下：

(a)正常运行情况下，常开旁路电磁阀9和出油口电磁阀5处于常开状态，气路电磁阀7处于常闭状态，油气混合物从旁路管道8走，油气正常输送；

(b)测量状态

(b1)关闭常开旁路电磁阀9，油气混合物从进油管3进入测量罐1，喷到油气分离板2上，油液向下流，气体向上走，实现油液与气的分离；打开常闭油气排出口电磁阀7，同时关闭常开出油口电磁阀5，记录音叉液位开关传感器10的数值h0，间隔δt(时间)后，记录差压h1，打开常开出油口电磁阀5，同时关闭常闭油气排出口电磁阀7，打开常开旁路电磁阀9(恢复正常运行状态)；

(b2)计算流量q＝(h1-h0)*a/δt；

(b3)若需测量，则重新从(b1)开始。

所有采集、控制和计算、传输由井口的智能控制柜自动完成，控制系统采用工业级的plc控制器完成控制、计算和传输。

本项发明实现了井口的油气分离和油液流量的精确测量，可依据井口油液流量大小，即时改变抽油机工作状态，产生节能效果。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表述和阐明了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种基于音叉式传感器的采油井口油液流量在线测量装置，包括测量罐、油气分离旋转叶片、进油管、出油管、油气排出管、电磁阀和音叉式液位开关传感器；所述装置还包括与依次连接的进油管、测量罐、出油管并联的旁路管道，在旁路管道上设有常开旁路电磁阀；其中，进油管的一端与测量罐上部连通，另一端与旁路管道的始端连通；出油管的一端穿入测量罐的罐体内，另一端串联常开出油口电磁阀后连通至旁路管道的末端；油气排出管的一端与测量罐的顶部连通，另一端串联常闭油气排出口电磁阀后连通至旁路管道的末端；音叉式液位开关传感器安装在测量罐一侧；本发明结构简洁，便于安装维护，测量精度高，运行过程稳定高效，便于控制。

技术研发人员：朱晓东;付翰升
受保护的技术使用者：东南大学
技术研发日：2017.05.12
技术公布日：2017.09.29