适应低温原油含油量快速测量装置及方法与流程

本发明涉及一种原油含油量测量方法及装置，特别是涉及一种适应低温原油含油量快速测量装置及方法。

背景技术：

申请号为201410267353.8的中国专利公开了一种具有旁路结构的油井产出液计量装置，包括分离罐，连接到分离罐的输入端口以及连接到分离罐的输出端口，其中，输入端口用于将来自油井输出管路的油井产出液通过输入管路输入到分离罐中；分离罐将来自输入端口产出液分离成油、水、气三相，分离罐垂直方向的不同规定高度上，安装有多个油水组份测量仪探头；输出端口用于将来自分离罐中的液体通过液体输出管路输出到油井输出管路中；在测量装置还包括旁通管路，用于在特定时间内将输入到输入端口的油井产出液直接旁路到输出端口上。

该技术方案的优点是适应性强，可以适应各种复杂的现场工况，测量数据准确可靠。

但是，在寒冷的冬季，由于低温的影响，被测量的原油流动性极差，有时甚至失去了油、水自然分层分布的能力，导致装置的含油量测量误差急剧扩大，影响了对油田现场工况的掌握，如果采用常规的加热方式对分离罐内的液体加热，不但结构复杂，罐内液体受热不容易均匀，更重要的是加热时间太长，严重影响含油量测量的效率。

技术实现要素：

本发明针对现有原油含油量测量装置不能快速解决因低温造成油、水分层分布能力差而影响测量精度的技术问题，提供一种能快速解决因低温造成油、水分层分布能力差而影响测量精度的适应低温原油含油量快速测量装置及方法。

为此，本发明的技术方案是，设有数据处理与控制单元、立式计量罐，立式计量罐上设有油井产出液输入管路、液体输出管路和气体输出管路；油井产出液输入管路、液体输出管路之间设有旁通管路，油井产出液输入管路、旁通管路和油井输出管路通过三通控制阀连通；油井输出管路接入有热水管路，热水管路设有热水流量计、热水控制阀门。

优选地，立式计量罐上设有温度传感器、压力传感器。

优选地，热水管路在与油井输出管路汇合前的管路上设有单向流通阀。

优选地，热水流量计、温度传感器、压力传感器均与数据处理与控制单元电连接。

优选地，热水控制阀门与数据处理与控制单元电连接。

优选地，立式计量罐上装有油水组份测量仪阵列，油水组份测量仪阵列由若干个油水组份测量仪探头与液面仪的功能合并组成。

本发明还提供一种适应低温原油含油量快速测量方法，包括：

开始计量时，在数据处理与控制单元的控制下，热水控制阀门开启，立式计量罐的输出管路闭合，三通控制阀将油井输出管路与热水管路汇合后的管路与立式计量罐的油井产出液输入管路连通；一定流量的热水经热水管路与油井产出液混合后从油井产出液输入管路进入立式计量罐；

待输入到立式计量罐内的液体达到需要的量后，数据处理与控制单元控制三通控制阀，将油井输出管路与旁通管路连通，并与油井产出液输入管路断开；立式计量罐内进行油、水和气测量，从油井输出管路输出的油井产出液经旁通管路输出；

测量结束后，数据处理与控制单元计算被测油井产出液的真实油值；被测油井产出液的真实油值、水量和气量；被测油井产出液的真实水量为，总水量减去在所述三通控制阀接通所述油井产出液输入管路的时间段里所述热水流量计测得的热水总量；计算结束后，立式计量罐的输出管路开启。

优选地，立式计量罐内进行油、水和气测量时，热水控制阀门根据需要调整开度。

优选地，每次开始测量一口油井的含油量时，数据处理与控制单元根据立式计量罐内油水分析阵列反馈的进液速度及分层情况、温度传感器反馈的进液温度，控制热水控制阀门的开度。

优选地，数据处理与控制单元控制热水控制阀门开度，具体步骤是：

步骤1，根据上次记录的热水控制阀门的开度，数据处理与控制单元设置一个初始的控制开度ko；

步骤2，数据处理与控制单元一边控制热水伴着油井产出液注入立式计量罐并进行油水气的快速分离，一边通过油水分析阵列快速跟踪立式计量罐内已注入油水的分布与最优的混合流体的自然分布之间的差值；同时，还参考罐内温度传感器提供的温度变化等参数，根据控制预案给出一个修正的开度ki；

步骤3，数据处理与控制单元再跟踪计量罐1内混合流体的分布，重复步骤2，调整热水控制阀门的开度至ki+1，如此反复，直到完成加液并满足测量要求；最后，由数据处理与控制单元得出并记录下一次热水控制阀门的开度ko+1。

本发明的有益效果：增加了热水管路，并在热水管路上设置了热水流量计、热水控制阀门和单向流通阀；在立式计量罐内设置温度传感器、压力传感器，结构简单；通过数据处理与控制单元调整热水控制阀门开度、控制热水控制阀门和三通控制阀等，将被测油井产出液的均匀、快速加热至所需要的温度，并最终计算出被测油井产出液的真实油值，解决了因低温影响设备的含油量测量精度的问题。

附图说明

图1是本发明装置的结构示意图。

图中符号说明

1.立式计量罐；2.油井产出液输入管路；3.液体输出管路；302.排液阀；303.输出端口；4.气体输出管路，402.排气阀；6.油水组份测量仪阵列；601.油水组份测量仪探头；602.油水组份测量仪探头；603.油水组份测量仪探头；7.数据处理与控制单元；8.旁通管路；9.三通控制阀；903.输入端口；10.油井输出管路；11.热水管路；1101.热水流量计；1102.热水控制阀门；1103.单向流通阀；1011.温度传感器；1031.压力传感器。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述。

如图1所示，一种适应低温原油含油量快速测量装置包括立式计量罐1，立式计量罐1上设有油井产出液输入管路2、液体输出管路3和气体输出管路4。

油井输出管路10与油井产出液输入管路2之间设有三通控制阀9，油井输出管路10与三通控制阀9之间为输入端口903。

在油井产出液输入管路2、液体输出管路3之间设有一个旁通管路8，用于在特定的时间内将输出到输入端口903的油井产出液直接旁通管路到输出端口303而不输入到所述分离罐中。

立式计量罐1还设有热水管路11，热水管路11通过热水流量计1101、热水控制阀门1102接入油井输出管路10的输入端口903，使热水与油井产出液在输送管路及进入立式计量罐1的过程中自然混合。

在热水管路11与油井产出液油井输出管路10汇合前的末端，即热水控制阀门1102、热水流量计1101与接入的油井输出管路10之间还可以设置一个单向流通阀1103，阻断油井产出液回流热水流量计的通路，避免反流的油井产出液对热水流量计1101的干扰。

在立式计量罐1上，还设有温度传感器1011及压力传感器1031。

热水流量计1101、温度传感器1011、压力传感器1031均与数据处理与控制单元7电连接，如果现场测试有要求，热水控制阀门1102也可以与数据处理与控制单元7电连接。

在液体输出管路3、气体输出管路4上分别设有排液阀302、排气阀402。立式计量罐1上装有油水组份测量仪阵列6，油水组份测量仪阵列6由若干个油水组份测量仪探头601、602和603与液面仪5的功能合并组成。

旁通管路8一端与三通控制阀9相连，另一端接入排液阀302之后的排液管路即输出端口303上；其接入口可以在气液混合之前或之后的管路上，用于在分离罐测量期间，将输送过来的产出液输送出去，从而消除了测量装置对油井生产的影响，并为分离罐内的产出液提供了足够的分离和测量时间。旁通管路8的另一端也可以连接到气体输出管路4上。

一种适应低温原油含油量快速测量方法：

在数据处理与控制单元7的控制下，开始计量时，热水控制阀门1102开启，液体输出管路3、气体输出管路4关闭，三通控制阀9将油井输出管路10与热水管路11汇合后的管路与立式计量罐1的油井产出液输入管路2连通。一定流量的热水经热水管路11与油井产出液混合后从油井产出液输入管路2进入立式计量罐1；

待输入到立式计量罐1内的液体达到需要的量后，数据处理与控制单元7控制三通控制阀9，将油井输出管路10与旁通管路8连通，并与立式计量罐1的油井产出液输入管路2断开；立式计量罐1内进行油、水和气测量，热水控制阀门1102根据需要调整开度。从油井输出管路10输出的油井产出液经所述旁通管路8输出。在这段时间里，徐徐输入的热水与油井产出液进一步快速、充分的混合，使罐内的油井产出液迅速升温，使计量罐内由上到下有水的分布呈现具有密度差异的混合流体的自然分布，从而保证了油井计量装置测量的精度；

测量结束后，数据处理与控制单元7计算被测油井产出液的真实油值、水量和气量；被测油井产出液的真实水量为，总水量减去在三通控制阀9接通油井产出液输入管路2的时间段里所述热水流量计1101测得的热水总量；计算结束后，；立式计量罐1的输出管路开启，立式计量罐1内液体、气体分别由液体输出管路3、气体输出管路4排出。

每次开始测量一口油井时，数据处理与控制单元7根据油水分析阵列6反馈的进液速度及分层情况、温度传感器1011反馈的进液温度，自动控制热水控制阀门1102的开度，调整热水加入的量，进而调整立式计量罐1内的混合液的温度，满足装置对油井产生液进行精确测量的需要。

具体步骤是：

步骤1，根据上次记录的热水控制阀门1102的开度，数据处理与控制单元7设置一个初始的控制开度ko；

步骤2，数据处理与控制单元7一边控制热水伴着油井产出液徐徐注入立式计量罐1并进行油水气的快速分离，一边通过油水分析阵列6快速跟踪立式计量罐1内已注入油水的分布与最优的混合流体的自然分布之间的差值，同时，还参考罐内温度传感器1011提供的温度变化等参数，根据控制预案给出一个修正的开度ki；

步骤3，数据处理与控制单元7再跟踪计量罐1内混合流体的分布，重复步骤2，调整热水控制阀门1102的开度至ki+1，······直到完成加液并满足测量要求；最后，由数据处理与控制单元7得出并记录下一次热水控制阀门1102的开度ko+1。

由于只要热伴水所提供的加热量达到了一个阈值，进一步的加热基本不影响油井测量的精度，人为的根据经验设置一个过量且相对固定的热水控制阀门1102的开度kg，虽然也可以满足一定工况下的油井测量，但要浪费相当数量的热伴水，影响油田生产对节能降耗的要求。

本实施例的另一种实现方式，由热水控制阀门1102、热水流量计1101及单向流通阀1103组成的热水控制单元的出水口也可以避开三通控制阀9，直接接入立式计量罐1的油井产出液输入管路2，在数据处理与控制单元7的控制下也可以实现对被测油井产业液的快速、均匀加温，解决因低温影响设备对油井产出液含油量测量精度降低的问题。但是，快速、均匀给被测油井产出液加温的最好时间窗口，就是在三通控制阀9将油井输出管路10与油井产出液输入管路2联通，热水与油井产出液可以即时混合加热的时间段内，此实施例与前面的实施例相比并没有特别的优势，反而，增加了数据处理与控制单元7和热水控制阀门1102的控制压力，因此，本发明优选了前面的实施例。

本发明所选择的热水流量计1101，可以广泛采用现有的各种测量方式的工业流量计，如涡街式、电磁式、超声波式、容积式等，优选量程比宽、小液量、性能好的品种。

本发明增加了热水管路11，并在热水管路11上设置了热水流量计1101、热水控制阀门1102和单向流通阀1103；在立式计量罐1内设置温度传感器1101、压力传感器1031，结构简单；通过数据处理与控制单元7调整热水控制阀门1102开度、控制热水控制阀门1102和三通控制阀9等，将被测油井产出液的均匀、快速加热至所需要的温度，并最终计算出被测油井产出液的真实油值，解决了因低温影响设备的含油量测量精度的问题；其有益效果是：

第一，可以快速、均匀的将热量施加到需要升温的被测油井产出液的各个部分，迅速提升至不影响其测量精度的温度，这是现有的其他的加热方式都不能实现的。

第二，根据被测油井产出液的温度和单位时间的产出量，对加热的能力要求变化巨大的特点，可以通过调整热水控制阀门1102开度的方式，迅速适应这些变化，这也是现有的加热方式不能提供的能力。

第三，在寒冷地区的油井的生产中，热伴水是一种基本的配置，所以，本发明所提供的技术方案实现起来简便可行。与其他加热方式相比，具有结构简单、安全、可靠、经济的优点，其节能降耗的特点明显。

惟以上者，仅为本发明的具体实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，故其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修改，皆应仍属本发明权利要求书涵盖之范畴。