本实用新型涉及油气计量领域，具体涉及油气井气液分离自动控制装置。
背景技术：
随着工业的发展和社会的进步，人们对能源消费的不断增长，石油已经成为动力能源的首要选择，而作为发展中国家的中国来说，原油业更是已经成为中国赖以发展的能源物资，这便对石油开采过程提出越来越高的要求。
在油田的整个开发生产过程中，每个油气井都是一个很重要的元素，通过对每个油气井产量的准确计量，进而做出对整个油田的评估，实现科学生产以及对其进行优化。实时准确地计量单个油气井产量以及油气井工作的相关数据，都将为油田开发提供非常重要的依据。油气井的计量一直是油田上最重要的工作，实时地掌握每个油气井的状态和产量，并通过所得数据来分析和管理，是油气井计量工作的根本目标。
油气田单井产量一直以来是油气田现场管理的一项重点工作，出于掌握气藏状况以及组织生产运行的目的，要求及时对油气井的油气产量进行检测，以反映油气井产量的变化情况。单井计量是油气田生产数字化管理中很关键的工作，根据《油气集输设计规范》，气井集输流程分离后的天然气、产出液应分别计量。
在现有技术中，通过选用合适的仪表设备接入到输气管线中实现了气液的分别计量。并且以往一般是在井丛（站）设置固定式分离计量装置，设置固定式分离计量装置需在每座井站或井丛均设置，其设备较多，投资较大，管理维护不便。同时大多计量操作方式还是更多的依赖人工方式进行,数据采集、操作控制还只是限制于生产现场进行，不利于油气田生产数字化管理程度的提高。
技术实现要素：
为解决上述问题，本实用新型提出了油气井气液分离自动控制装置，具体如下：
油气井气液分离自动控制装置包括气液分离单元1、气体测量与控制单元2、液体测量与控制单元3、测量控制单元4、无线传输单元5以及供电单元6；单井来气进入气液分离单元1，气液分离单元1的输出分别连接气体测量与控制单元2和液体测量与控制单元3，气体测量与控制单元2和液体测量与控制单元3输出给集输管网；测量控制单元4分别连接控制气液分离单元1、气体测量与控制单元2和液体测量与控制单元3；测量控制单元4与无线传输单元5通过网线连接；供电单元6与气体测量与控制单元2、液体测量与控制单元3和测量控制单元4连接。
优选的，气液分离单元1包括气液分离罐11、储水罐12、第一过滤器13和第二过滤器14；单井来气进入气液分离罐11；气液分离罐11分别连接储水罐12和第一过滤器13；储水罐12的输出连接第二过滤器14。
进一步优选的，气液分离罐11通过下方设置的管口连接储水罐12。
为了能够控制储水罐12中液体的容积：
进一步优选的，储水罐12中安装有磁翻板液位计15；磁翻板液位计15与测量控制单元4相连接。
更进一步优选的，磁翻板液位计15为防爆磁翻板液位计。
为了防止气液分离罐11内的压力太大，使气液分离罐11能够安全可靠的工作：
进一步优选的，在气液分离罐11上还安装有安全阀16。
优选的，气体测量与控制单元2为n路气体测量和控制管路，n大于等于1；每一路气体测量和控制管路包括顺次相连接的一个智能防爆旋进气体流量计和一个电动球阀，智能防爆旋进气体流量计和电动球阀连接测量控制单元4和供电单元6，每一路中的智能防爆旋进气体流量计的计量范围不同。
进一步优选的，气体测量与控制单元2包括一路气体测量和控制管路，包括第一智能防爆旋进气体流量计21和第一电动球阀22，第一智能防爆旋进气体流量计21连接第一电动球阀22；第一智能防爆旋进气体流量计21和第一电动球阀22连接测量控制单元4和供电单元6。
为了实现对单井产量高低的精确计量：
进一步优选的，气体测量与控制单元2包括两路气体测量和控制管路，包括第一智能防爆旋进气体流量计21、第一电动球阀22、第二智能防爆旋进气体流量计23、第二电动球阀24；第一智能防爆旋进气体流量计21、第一电动球阀22、第二智能防爆旋进气体流量计23、第二电动球阀24连接测量控制单元4和供电单元6；第一智能防爆旋进气体流量计21和第二智能防爆旋进气体流量计23的计量范围不同。
优选的，液体测量与控制单元3包括防爆液体流量计31、第三电动球阀32；防爆液体流量计31连接第三电动球阀32；防爆液体流量计31、第三电动球阀32连接测量控制单元4和供电单元6。
优选的，测量控制单元4为PLC测控系统。
为了使PLC测控系统能够在不同的温度环境下正常工作：
进一步优选的，PLC测控系统的测控柜体为保温柜体。
为了使PLC测控系统在现场可控可测：
进一步优选的，PLC测控单元中包含有触摸屏。
为了实现历史数据的本地存储，同时在网络通信异常的情况下，也可以在本地读取历史采集数据：
进一步优选的，PLC测控单元设置有外扩存储卡。
优选的，测量控制单元4为RTU测控系统。
优选的，无线传输单元5为GPRS无线通信网络、McWill无线通信方式或TD-LTE无线通信网络的任一种。
优选的，供电单元6可以自身产生电源的供电装置。
进一步优选的，可以自身产生电源的供电装置为蓄电池供电、太阳能供电或风力供电的至少一种。
本实用新型具有以下优点：
本案在实现气液分别计量的基础上，通过给系统提供能持续数天供电的可以自身产生电源的供电装置系统以及高带宽、高稳定性的无线传输系统将现场数据实时传输到监控中心，使各级管理部门和人员能迅速、准确地掌握测试单井的气液产量，为技术人员分析气井的生产状况提供完善、可靠的数据支持；实现降低员工的劳动强度，达到“无人值守、自动控制、远程管理、安全生产”的目标。
附图说明
图1为本实用新型油气井气液分离自动控制装置整体结构框图。
图2为本实用新型油气井气液分离自动控制装置的气液分离单元。
图3为本实用新型油气井气液分离自动控制装置的气体测量与控制单元实施例一。
图4为本实用新型油气井气液分离自动控制装置的气体测量与控制单元实施例二。
图5为本实用新型油气井气液分离自动控制装置的液体测量与控制单元。
图6为本实用新型油气井气液分离自动控制装置的优选实施例。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细、完整地说明。
如图1本实用新型油气井气液分离自动控制装置整体结构框图所示，计量装置包括气液分离单元1、气体测量与控制单元2、液体测量与控制单元3、测量控制单元4、无线传输单元5以及供电单元6；单井来气进入气液分离单元1，气液分离单元1的输出分别连接气体测量与控制单元2和液体测量与控制单元3，气体测量与控制单元2和液体测量与控制单元3输出给集输管网；测量控制单元4分别连接控制气液分离单元1、气体测量与控制单元2和液体测量与控制单元3；测量控制单元4与无线传输单元5通过网线连接；同时，供电单元6与气体测量与控制单元2、液体测量与控制单元3和测量控制单元4连接，用于提供电源。
下面对本实用新型油气井气液分离自动控制装置的各个单元模块进行详细介绍。
气液分离单元1：
如图2本实用新型油气井气液分离自动控制装置的气液分离单元所示，包括气液分离罐11、储水罐12、第一过滤器13和第二过滤器14；单井来气进入气液分离罐11；气液分离罐11分别连接储水罐12和第一过滤器13；储水罐12的输出连接第二过滤器14。
具体工作过程为：单井来气进入气液分离罐11，经气液分离罐11进行气、液分离后，气体通过第一过滤器13输出给气体测量与控制单元2；液体进入储水罐12中进行储存，具体的，这里的液体通过气液分离罐11下方管口进入储水罐12中。同时，在储水罐12中安装有磁翻板液位计15；磁翻板液位计15与测量控制单元4相连接（图2中未示意连接关系），测量控制单元4通过磁翻板液位计15控制储水罐12中液体的容积。储水罐12中的液体通过第二过滤器14输出给液体测量与控制单元3。
需要特别说明的是为了使气液分离罐11能够安全可靠的工作，在气液分离罐11上还安装有安全阀16。这里安全阀16的作用是当气液分离罐11内的压力太大时，安全阀自动开启，压力降低到安全值后，自动关闭。正常情况下，是关闭的。
气体测量与控制单元2：
气体测量与控制单元2的作用是对气体进行计量和控制，这里根据实际的需要提供了两种实施例：
如图3本实用新型油气井气液分离自动控制装置的气体测量与控制单元实施例一所示，气体测量与控制单元2包括一路气体测量和控制管路，具体包括第一智能防爆旋进气体流量计21和第一电动球阀22，第一智能防爆旋进气体流量计21连接第一电动球阀22；第一智能防爆旋进气体流量计21和第一电动球阀22连接测量控制单元4和供电单元6（图3中未示意连接关系）；控制单元4用于监测第一智能防爆旋进气体流量计21所检测到的流量、同时测量控制单元4用于控制第一电动球阀22的开启状态；供电单元6用于给第一电动球阀22提供电源。
工作时，气体依次通过第一智能防爆旋进气体流量计21和第一电动球阀22。测量控制单元4依据第一智能防爆旋进气体流量计21的计量值控制第一电动球阀22的开启状态。
如图4本实用新型油气井气液分离自动控制装置的气体测量与控制单元实施例二所示，气体测量与控制单元2包括两路气体测量和控制管路，在实施例一的基础上增加了第二智能防爆旋进气体流量计23和第二电动球阀24。第一智能防爆旋进气体流量计21、第二智能防爆旋进气体流量计23、第二电动球阀24连接测量控制单元4和供电单元6（图4中未示意连接关系）；测量控制单元4用于监测第一智能防爆旋进气体流量计21或第二智能防爆旋进气体流量计23所检测到的流量、同时测量控制单元4用于控制第一电动球阀22或第二电动球阀24的开启状态；供电单元6用于给第一电动球阀22和第二电动球阀24提供电源。与实施例一的区别在于：第一智能防爆旋进气体流量计21和第二智能防爆旋进气体流量计23计量值不同，一个计量值高、另一个计量值低。从而分别实现对单井产量高低的精确计量。
工作时，依据所针对的单井产量不同，气体或者依次通过第一智能防爆旋进气体流量计21和第一电动球阀22；或者依次通过第二智能防爆旋进气体流量计23和第二电动球阀24。测量控制单元4依据第一智能防爆旋进气体流量计21或第二智能防爆旋进气体流量计23的计量值控制第一电动球阀22或第二电动球阀24的开启状态。
这里需要强调的是，依据实际的需要，气体测量与控制单元2中气体测量和控制也可以为多通道管路，并不仅限于本实用新型所示例的一路或者两路的情况。为多路时，只需依情况增加不同计量值的智能防爆旋进气体流量计和相应的电动球阀即可。
液体测量与控制单元3：
如图5本实用新型油气井气液分离自动控制装置的液体测量与控制单元所示，液体测量与控制单元3包括防爆液体流量计31、第三电动球阀32；防爆液体流量计31连接第三电动球阀32；防爆液体流量计31、第三电动球阀32连接测量控制单元4和供电单元6（图5中未示意连接关系）；测量控制单元4用于监控防爆液体流量计31所检测到的液体流量、同时测量控制单元4用于控制第三电动球阀32的开启状态。
工作时，液体依次通过防爆液体流量计31和第三电动球阀32；测量控制单元4依据防爆液体流量计31的计量值控制第三电动球阀32的开启状态。
测量控制单元4：
测量控制单元4的作用是实现分离撬一次仪表、智能仪表的数据采集、远程监控、本地或远程阀控。具体的测量控制单元4为PLC（Programmable Logic Controller）测控系统或RTU（远程终端单元Remote Terminal Unit）测控系统。这里的测控系统PLC可以选用西门子SIMATIC S7 模块化控制器1214C，系统集成以太网通信模块，并配置485通信模块。
根据PLC的工作环境温度为-20-60摄氏度，测控柜体采用了保温柜体。PLC测控单元中包含触摸屏，从而实现了生产现场本地的监视控制，同时通过外扩存储卡实现历史数据的本地存储，在网络通信异常的情况下，也可以在本地读取历史采集数据。
无线传输单元5：
无线传输单元5的作用是进行数据交互。
即无线传输单元5通过网线与测量控制单元4相连，将测量控制单元4检测的数据进行远程传输到监控中心，同时下达监控中心传输给测量控制单元4的控制命令；无线传输单元5可以为GPRS无线通信网络、McWill无线通信方式、TD-LTE无线通信网络等，只要能进行数据的无线传输即可，但是鉴于GPRS无线通信网络主要借助于移动通信网络，其数据传输速率低、安全性、实时性差，优选采用McWill无线通信方式。
供电单元6：
供电单元6的作用是给整个系统提供电源；由于车载气液分离撬在站外单井使用，特别是对地处偏僻的单井，没有有效市电供应。因此供电单元6可以为蓄电池供电、太阳能供电、风力供电等可以自身产生电源的供电装置。同时，也可以采取蓄电池和太阳能相互补给的供电方式，即采用蓄电池提供电能供给，电能补给采用太阳能电池板。
优选实施例：
如图6为本实用新型油气井气液分离自动控制装置的优选实施例所示。本优选实施例主要用来实现天然气井气液产量的不定期计量。将气液分离罐、计量仪表、控制电动阀、PLC测控设备、远程传输装置以及太阳能供电系统等集成在运载汽车上，实现分离撬相关参数的采集以及气液计量的远程测控。
具体为：
单井产气经过分离器实现气液分离后，采用两台工作范围不同的智能防爆旋进气体流量计以适应日产气量高低不同的单井产气量的精确计量，扩大了可计量的范围；气体流量计后接电动球阀，根据单井产气量由PLC测控单元自动选择计量的流量通道；排放的污水经气液分离器下方管口进入储水罐中，利用智能液体流量计进行计量，储水罐安装磁翻板液位变送器，对储水罐内的液体高度进行精确计量，PLC测控单元实时采集液位高度，当罐内液位达到高限时，PLC驱动电动球阀打开排液，当罐内液位达到低限时，PLC关闭电动球阀停止排液。PLC测控系统通过McWill通信系统将采集到的流量、液位等数据上传至监控中心的上位机系统，并可根据上位机控制指令控制电动阀开启和关闭。
针对单井产量的不同，对气体的计量选用了两种智能防爆旋进气体流量计，分别实现对单井产量高低的精确计量：产量较低的单井使用TDS-20B流量计进行计量，产量较高的单井使用TDS-50B流量计进行计量。对于单井产液的计量采用智能防爆液体流量计 LWGY-20(FL)进行计量，流量范围0.45-9m³/h，可以满足计量的需求。三台流量计通过PLC进行连接，由PLC读取流量计的计量结果。
储水罐液位计采用防爆磁翻板液位计，输出信号用屏蔽信号电缆接入PLC控制系统的采集模块，实现对储水罐液位采集。
电动球阀的阀体采用DN40的球阀，执行机构采用DC 24V供电防爆设备，带有手轮机构，可现场手工操作。执行机构的控制信号和状态信号用屏蔽信号电缆接入PLC控制系统，由PLC根据采集到的储水罐液位完成开关阀控制或执行远程开关阀指令。
PLC选用西门子SIMATIC S7 模块化控制器1214C，系统集成以太网通信模块，并配置485通信模块，实现分离撬一次仪表、智能仪表的数据采集、远程监控、本地或远程阀控。根据PLC的工作环境温度为-20-60摄氏度，测控柜体采用了保温柜体。PLC测控单元中新增了触摸屏实现了生产现场本地的监视控制，同时通过外扩存储卡实现历史数据的本地存储，在网络通信异常的情况下，也可以在本地读取历史采集数据。
在本优选实施例中采用蓄电池提供电能供给。供电系统选用2块12V100Ah铅酸免维护蓄电池串联，提供直流24V的电能供给。电能补给采用太阳能电池板对蓄电池进行充电。
与现有技术相比，本实用新型的优点是：
1）计量设备根据工况需要不定期移动到待测气井附近，多口气井可以根据需要对该计量设备进行合理调度，极大地降低了生产成本；
2）气体计量可以配置了多通道管路，选用了适合不同流量范围的流量计，PLC系统自动切换流量计量通道，提高了计量精度；
3）太阳能供电系统蓄电池的蓄电能力以及太阳能电池板的充电能力，相比传统的发电机或单一蓄电池供电，一方面利用自然资源避免了附加能源的使用，另一方面很好的保证了在一个计量周期内供电的持续性；
4）McWill无线传输方式覆盖范围广，传输速率高，数据安全有保障，尽管初期建设成本相比传统的GPRS传输方式要高，但是其一次建成，可长期运用。
5）在该系统中，所有的测量仪表和控制设备的数据都接入McWill的IP通信网络上传至监控中心，在监控中心实现了数据可测可控，实现了单井计量的数字化管理。