专利名称：适用于高含水的油气水三相流量连续计量系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种适用于高含水的油气水三相流量连续计量系统。用于油田高含水期的油、气、水产量的自动计量中。
背景技术：
随着油田开发的深入，特别是在油田进入高含水期后，油井产气量和产液量普遍波动较大，且没有规律可循；低产油井还存在产液间歇现象，间歇时间长短不一，短时计量很难得出真实的产量；油井产量差别大、波动大导致不同油井伴生气的产量差别和波动也大，使得油田油井的油气水三相的精确计量成为一重大研究热点，同时也是一难点问题。目前，国内外各油田采用的传统计量系统主要有以下几种1、两相分离计量系统。把气体和液体分离，油水不分离，通常用取样化验法、平均密度法、密度计和流量计来测量混合液中的油水比率，得到各相流量。
2、三相流量计量系统。不使用分离器，而是直接测量油气水三相的流量。一般通过放射线法、电容法或差压法测量流量，但目前在精度和安全性上还未满足要求。
3、三相分离计量系统。传统的三相分离计量系统采用油气水三相分离后计量的方法。
这些方法各有各的优势，但也存在各自的技术缺陷，如体积庞大，成本高，计量精度较低，安全性能差(如核射线式)。本实用新型专利针对现有三相计量系统的缺点，以三相分离计量系统为基础，实现了油田高含水期油井油气水三相流量连续计量，并解决了在高含水期油井中由于原油的油含量较少而导致通过分离罐分离后的油路堵塞现象。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种适用于高含水的油气水三相流量连续计量系统。
它具有卧式三相分离器，在卧式三相分离器内设有内置油室，内置油室出口管依次与油路电磁阀、油路流量计、混相器相接，在卧式三相分离器顶部设有压力传感器、油水界面仪、油室液位计、出气管，出气管依次与气体流量计、气路电磁阀、混相器相接，卧式三相分离器上部设有旋流器并与进口阀相接，卧式三相分离器底部设有水温度传感器和两路出水管，其中一路出水管依次与水路流量计、水路调节阀、混相器、出口阀、旁路安全阀、进口阀相接，另一路出水管与换流电磁阀相连，换流电磁阀与油路电磁阀以及油路流量计相连，水温度传感器、压力传感器、油水界面仪、油室液位计、气体流量计、气路电磁阀、油路电磁阀、油路流量计、换流电磁阀、水路流量计、水路调节阀与计算机相接。
本实用新型的优点1)采用内置油室的小型高效的卧式三相分离器，系统体积小，油气水分离后分相计量，油中含水率和水中含油率比较稳定，测量精度显著提高，水室中的混合液包围着内置油室，保持油室中油的温度不降低，保证了油的流动性。
2)分离器设有两路出水管，其中一路用于正常的水路计量，另一路与油路之间用一电磁阀相连，同时，油路电磁阀也与换流电磁阀相连，当油路电磁阀关闭时，换流电磁阀打开，使分离后的水通过油路，防止由于高含水期油流量少而导致的油路断流引起的油路温度下降，致使油路发生堵塞，这时，油路和水路流量计计量得到的流量都为水流量，当油路电磁阀打开时，换流电磁阀关闭，油路恢复正常控制和计量。
3)两路出水管进水口设计不同。其中水路出水管进水口与分离器底部齐平，可以使分离罐中沉淀的泥沙通过水路汇总到输油管线，而另一路出水管进水口高出分离罐底部，这是为了防止分离罐底部的泥沙进入油路而造成油路堵塞。
4)针对油路的防堵设计，采用了油水界面连续控制，油室液位低限位控制，分离器压力高限位控制，油水界面依靠水路调节阀进行连续控制，油室液位只有当低于某一设定值时，油路电磁阀关闭，实现油室液位的低限位控制，分离罐的压力只有当高于某一设定值时，气路电磁阀打开，实现分离罐压力的高限位控制。
5)在油路实现防堵设计的同时，并不影响系统的自动连续计量。这时系统将油路和水路的计量结果都按水流量进行累计，即当油路电磁阀打开时，换流电磁阀关闭，水路和油路各自进行控制和计量；当油路电磁阀关闭时，换流电磁阀打开，使水路中的水部分通过油路，这时，油路和水路的流量计都是累计水流量，保证了油水流量的计量精度。
6)气路采用带有温压补偿的气体流量计进行气体流量的计量，当气路电磁阀打开，有气体经过流量计时，同时测量气体温度、压力和工况下的流量，并进行温压补偿，得到气体在标况下的流量。
7)系统所采用的仪表均为防爆型，所有检测和控制信号均通过安全栅进行信号隔离，控制流入危险场所的能量在易燃易爆介质的点火能量以下，保证计量系统能在易燃、易爆场合安全运行。
8)该系统运行期间无人值守，根据需要能方便的进行自动与手动控制的切换，完全自动运行，能自动处理各种故障现象，在不中断油井正常生产的情况下，实现油气水三相流量的连续计量。
9)系统安装有功能强大的软件，可随时监控系统的运行状况，显示并打印输出油量、水量、气量、含水率等数据，自动生成各种生产报表。
附图是油气水三相流量连续计量系统结构示意图，图中，进口阀1、卧式三相分离器2、旋流器3、油室4、水温度传感器5、压力传感器6、油水界面仪7、油室液位计8、气路流量计9、气路电磁阀10、工控机11、油路电磁阀12、油路流量计13、换流电磁阀14、水路流量计15、水路调节阀16、混相器17、出口阀18、旁路安全阀19。
具体实施方式
油气水三相流量连续计量系统具有卧式三相分离器2，在卧式三相分离器2内设有内置油室4，内置油室4出口管依次与油路电磁阀12、油路流量计13、混相器17相接，在卧式三相分离器2顶部设有压力传感器6、油水界面仪7、油室液位计8、出气管，出气管依次与气体流量计9、气路电磁阀10、混相器17相接，卧式三相分离器2上部设有旋流器3并与进口阀1相接，卧式三相分离器2底部设有水温度传感器5和两路出水管，其中一路出水管依次与水路流量计15、水路调节阀16、混相器17、出口阀18、旁路安全阀19、进口阀1相接，另一路出水管与换流电磁阀14相连，换流电磁阀14与油路电磁阀12以及油路流量计13相连，水温度传感器5、压力传感器6、油水界面仪7、油室液位计8、气体流量计9、气路电磁阀10、油路电磁阀12、油路流量计13、换流电磁阀14、水路流量计15、水路调节阀16与计算机11相接。
本实用新型专利适用于高含水的油气水三相流量连续计量系统。进口接于油井来的气液混合管，而气液出口与油井外输管相连。油井产出的气液混合物，由打开的进口阀，进入卧式三相分离器进行油、气、水三相分离。初步分离后，气体从分离器顶部出气口排出，水室中混合液上部的原油溢流入分离器内置的油室中，从油室出口排出，水室中的混合液包围着油室，保持油室中油的温度不降低，水室中的水从分离器底部的水出口排出。预先设定分离器的工作压力、水室的油水界面和油室的液位。由三相分离器分离的油气水三相分别从油路、气路和水路通过并且进行计量。当液位计检测到油室的液位高于某一高度时，油路电磁阀打开，并且换流电磁阀关闭，这时油路、水路分别进行控制和计量。当油室的液位低于某一高度时，这时油路电磁阀关闭，换流电磁阀打开，使分离后的水能够通过油路，保证油路的畅通，油路流量计和水路流量计所计量的流量都为水的流量，即工业控制计算机对水量进行累计。这样使得不论油路电磁阀是开还是关，在油路中都保证有流体通过，避免了油路的堵塞问题。水路根据油水界面仪检测的油水界面的高低对水路调节阀进行PID控制。气路根据压力传感器检测的罐内的压力进行相应的高限位控制，即当罐内压力高于某一设定值时，气路电磁阀打开；当罐内压力低于某一设定值时，气路电磁阀关闭，当气路有气体经过时，采用带温压补偿的气体流量计进行相应的气体流量的计量。
针对油田高含水期油井计量，本实用新型专利实现了油气水三相流量的连续计量。采用小型高效内置油室的卧式三相分离器，实现了油路的防堵设计，并采用油水界面连续控制，油室液位低限位控制，分离器压力高限位控制等测控方案，使分离器内压力、水室油水界面和油室液位保持稳定，提高了油、气、水三相流量的计量精度。本实用新型专利解决了油田高含水期油气水三相连续计量的问题，且具有体积小、精度高、安全可靠等特点。
权利要求1.一种适用于高含水的油气水三相流量连续计量系统，其特征在于它具有卧式三相分离器(2)，在卧式三相分离器(2)内设有内置油室(4)，内置油室(4)出口管依次与油路电磁阀(12)、油路流量计(13)、混相器(17)相接，在卧式三相分离器(2)顶部设有压力传感器(6)、油水界面仪(7)、油室液位计(8)、出气管，出气管依次与气体流量计(9)、气路电磁阀(10)、混相器(17)相接，卧式三相分离器(2)上部设有旋流器(3)并与进口阀(1)相接，卧式三相分离器(2)底部设有水温度传感器(5)和两路出水管，其中一路出水管依次与水路流量计(15)、水路调节阀(16)、混相器(17)、出口阀(18)、旁路安全阀(19)、进口阀(1)相接，另一路出水管与换流电磁阀(14)相连，换流电磁阀(14)与油路电磁阀(12)以及油路流量计(13)相连，水温度传感器(5)、压力传感器(6)、油水界面仪(7)、油室液位计(8)、气体流量计(9)、气路电磁阀(10)、油路电磁阀(12)、油路流量计(13)、换流电磁阀(14)、水路流量计(15)、水路调节阀(16)与计算机(11)相接。
专利摘要本实用新型公开了一种适用于高含水的油气水三相流量连续计量系统。包括卧式三相分离器、油室液位计、油水界面仪、电动调节阀、电磁阀、气体流量计、油路流量计、水路流量计、水温度传感器和压力传感器等组成。它采用小型高效内置油室的卧式三相分离器，实现了油路的防堵设计，并采用油水界面连续控制，油室液位低限位控制，分离器压力高限位控制等测控方案，使分离器内压力、水室油水界面和油室液位保持稳定，提高了油、气、水三相流量的计量精度。具有体积小、精度高、安全可靠等特点。
文档编号G01F1/74GK2783275SQ20052010163
公开日2006年5月24日 申请日期2005年4月15日 优先权日2005年4月15日
发明者黄志尧, 何潮洪, 贾幼尧, 梁其林, 朱明乔, 冀海峰, 虞艮安 申请人:浙江大学, 杭州创联电子技术有限公司