專利名稱：采油井超聲波混相油水氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種油水氣測(cè)量裝置，尤其是一種采油井超聲波混相油水氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置。
技術(shù)背景在單井日產(chǎn)量計(jì)量中，需測(cè)出日產(chǎn)純油量、混合油含水率、含氣量。但是由于技術(shù)上的原因，純油量、含水率檢測(cè)仍然用很落后的方法首先用掐表，讀液位的方法，人工算出單井日產(chǎn)混合液量；第二、人工取樣實(shí)驗(yàn)室人工分析方法測(cè)出含水率，然后算出純油量，純水量。主要原因是目前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)的原油含水率測(cè)試儀，不管是短波法、電容法，對(duì)單井采出的原油中，由于不僅含水、含氣，而且其含水率變化很大，更主要的是原油內(nèi)有不同直徑的油包水、水包油顆粒，直接影響含水率的測(cè)試精度，其誤差很大，有時(shí)甚至是錯(cuò)誤的，這就是目前各種含水測(cè)試儀不能在單井進(jìn)行測(cè)試的原因。現(xiàn)有的含水率測(cè)試是采用稱重法，但不能計(jì)量出純油、純水，且裝置有些較笨重，維修量大，精度不高等問題，罐液位計(jì)量法也只能測(cè)出油水混合的流量，且目前均為人工計(jì)量，精度不高。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種采油井超聲波混相油水氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置，以解決原油油、水、氣計(jì)量測(cè)量不準(zhǔn)確的問題。
本實(shí)用新型采用以下方案來實(shí)現(xiàn)其目的本實(shí)用新型的采油井超聲波混相油水氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置按結(jié)構(gòu)可分四個(gè)部分油水氣計(jì)量分離器部分、超聲波混相含水測(cè)試部分、油氣管線分離部分、工業(yè)控制微機(jī)處理部分，其中油水氣計(jì)量分離器部分包括原油過濾器、分離器殼體、頂部天然氣罐、天然氣流量計(jì)、油罐、底部水罐、底部油水界面?zhèn)鞲衅?、底部排水電?dòng)閥，對(duì)進(jìn)入分離器的原油中的天然氣進(jìn)入氣室由氣管排出，大團(tuán)水沉入底部水罐經(jīng)排水電動(dòng)閥排出；原油過濾器通過彎頭與分離器殼體相連并安裝在油罐與天然氣罐交接處，天然氣流量計(jì)通過彎頭相連并安裝在天然氣罐頂部，原油流量計(jì)安裝在油罐的側(cè)面，油水界面?zhèn)鞲衅靼惭b在原油罐底部與水罐交接處，排水電動(dòng)閥安裝在水罐底部；超聲波混相含水測(cè)試部分包括主油路管體進(jìn)口閥門、電動(dòng)油泵、泵壓傳感器、超聲波換能器、含水測(cè)試管、含水測(cè)試儀、原油流量計(jì)、電動(dòng)控制閥、離心式脫水器、排水閥、出口閥門等組件，對(duì)進(jìn)入主油管內(nèi)的油包水、水包油進(jìn)行超聲波混相乳化對(duì)其高精度的含水、原油流量、泵壓的測(cè)試，最后又對(duì)其油水分離；超聲波換能器由上、下端錐形母扣接頭、聲波室、夾縫體、彈性舌片、外殼體、彈性舌片座組成，所述上、下兩端的錐形母扣分別與聲波室及外殼體相連，聲波室與夾縫體呈滑配合，彈性舌片的下端經(jīng)彈性舌片座固定于聲波室的壁上；油氣管線分離部分包括天然氣輸出管線、活節(jié)、進(jìn)出口三通、旁路油管、旁通閥門、活節(jié)，天然氣計(jì)量后通過氣管線及出口三通進(jìn)入出口混合后輸出，為方便維修，旁通閥門可將其打開，主油路經(jīng)旁通油管注出，同時(shí)關(guān)閉主油路進(jìn)口、出口閥門，進(jìn)行維修。
工業(yè)控制微機(jī)處理部分包括各傳感器的輸入信號(hào)電纜、各執(zhí)行器的輸出控制電纜、主機(jī)、機(jī)內(nèi)A/D轉(zhuǎn)換器、串口通訊卡、無線通訊卡等，主要對(duì)信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，顯示原油含水率、純油、純水、純氣體積流量、泵壓、計(jì)量分離器油液位、油水界面高度、工程班報(bào)表、日?qǐng)?bào)表、曲線、直方圖等。同時(shí)去控制油泵的開啟，分離器排水電動(dòng)閥的開啟，油管電動(dòng)閥閥值開度等，以保證各油水氣的安全運(yùn)行。
本實(shí)用新型的采油井超聲波混相油水氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置的工作原理是利用原油計(jì)量分離器對(duì)井口原油注入分離器時(shí)，天然氣輕上升到頂部，被壓入天然氣管線；原油內(nèi)大團(tuán)水比油重沉入計(jì)量分離器底部排出；剩下較小的油包水、水包油才進(jìn)入油泵加壓，經(jīng)過超聲波換能器進(jìn)行混相乳化成0.2um以下分布均勻的顆粒，此時(shí)用含水儀進(jìn)行測(cè)試，提高了含水率的測(cè)試精度及準(zhǔn)確度并對(duì)其流量測(cè)試。同時(shí)對(duì)進(jìn)入氣管的天然氣流量進(jìn)行測(cè)試，通過工業(yè)控制微機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得出含水率、純油、純水、純氣的體積流量。另外工業(yè)控制微機(jī)對(duì)傳感器送來的信號(hào)處理去分別控制油泵的停轉(zhuǎn)、計(jì)量分離器排水電動(dòng)閥的開停以及原油流量計(jì)后面的電動(dòng)閥開度大小，共三種控制方式第一是由分離器液位傳感器的信號(hào)來控制油泵的停轉(zhuǎn)，當(dāng)液位高于上限時(shí)，油泵開啟抽油，當(dāng)液位低于下限時(shí)，油泵停止，等液位再超高限又開啟，如此反復(fù)，以防止采油井流量變化太大引起滿罐及抽空現(xiàn)象；第二是泵壓傳感器的信號(hào)去控制原油電動(dòng)閥的開度量，主要是防止計(jì)量分離器頂部天然氣壓力過大，進(jìn)入原油內(nèi)，以保證原油壓力大于頂部天然氣壓力，使天然氣經(jīng)天然氣流量計(jì)到主油管出口混合輸出，當(dāng)計(jì)量器油壓小于天然氣壓力，電動(dòng)閥開小，并使油壓大于天然氣壓力，反之開大；第三是計(jì)量器內(nèi)的油水界面?zhèn)鞲衅鞯男盘?hào)去控制排水電動(dòng)閥，當(dāng)計(jì)量器內(nèi)底部水位到達(dá)油水界面時(shí)，開啟電動(dòng)閥排水，當(dāng)水排到油位進(jìn)入界面時(shí)，關(guān)閉電動(dòng)閥。工業(yè)微機(jī)通過含水測(cè)試儀、天然氣流量計(jì)、原油流量計(jì)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，算出原油含水率、純油、純水、純氣、泵壓等數(shù)據(jù)，為分析井下原油采收率，井下工具的運(yùn)行狀態(tài)提供了可靠數(shù)據(jù)。
為了使經(jīng)過超聲波混相器以后的水能盡快脫掉，該裝置還加裝了離心式脫水機(jī)，主要用于單井獨(dú)立計(jì)量使用。這樣單井計(jì)量含水率、純油量、含氣量檢測(cè)和脫水一次性完成，處理后的原油可直接送往小站或聯(lián)合站。
該裝置可根據(jù)各井、各計(jì)量站處理原油的流量的大小、不同的需求而裝配不同規(guī)格的混相器、原油脫水機(jī)，或取舍不同的配件，以現(xiàn)場(chǎng)需求而設(shè)置。
本實(shí)用新型采用的是超聲波混相乳化進(jìn)行含水率測(cè)試，其測(cè)試精度提高很多，計(jì)量的準(zhǔn)確度也較高，不僅準(zhǔn)確的計(jì)量出原油含水率、純油、純水、純氣的流量，還對(duì)整個(gè)裝置的系統(tǒng)安全運(yùn)行采取自動(dòng)控制措施，并從各方面充分考慮輕便、維修方便、使用壽命長(zhǎng)的問題，從而保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度，為工程中分析采收率、施工方案提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說明；


圖1是采油井超聲波混相油水氣監(jiān)測(cè)裝置結(jié)構(gòu)原理圖；圖2是采油井超聲波混相油水氣監(jiān)測(cè)裝置結(jié)構(gòu)裝配圖；圖3是超聲波換能器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3-1是圖3的B-B剖視圖；
圖3-2是圖3的A-A剖視圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)和實(shí)施方式進(jìn)一步進(jìn)行說明參考
圖1和2，
圖1是采油井超聲波混相油水氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖，圖2是采油井超聲波混相油水氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)裝配圖。圖中1為采油井原油輸入口，2為原油過濾器，3為水罐，4為計(jì)量分離器放水電動(dòng)閥，5為油水界面?zhèn)鞲衅鳎?為旁通油管線，7為主管線閥門，8為電動(dòng)油泵，9為壓力傳感器，10為超聲波換能器，11為旁通閥門，12為原油含水測(cè)試儀，13為原油流量計(jì)，14為主油路電動(dòng)閥門，15為離心式油水分離器，16為油水分離器排水閥門，17為主油路閥門，18為油氣混相輸出口，19為天然氣管線，20為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，21為天然氣流量計(jì)，22為計(jì)量分離器原油液位傳感器，23為頂部天然氣罐，24為原油罐，25為原油計(jì)量分離器。圖2中原油輸入口1和原油過濾器2通過彎頭2-1安裝在分離器25的油罐24與天然氣罐23交接處。天然氣流量計(jì)通過彎頭21-1安裝在分離器氣罐頂部。原油液位計(jì)安裝在分離器油罐旁側(cè)并與之聯(lián)通。油水界面?zhèn)鞲衅?安裝在油罐24底部與水罐3交接處，主要是測(cè)試當(dāng)水位升到此處時(shí)，開啟排水電動(dòng)閥4排水。電動(dòng)排水閥4安裝在分離器最底部。水、氣分離后的原油經(jīng)三通6-1、閥門7進(jìn)入電動(dòng)油泵，壓入超聲波換能器10使其充分油水混相乳化，油壓力傳感器座9-1與傳感器9安裝在中間。混相乳化后的均勻微小顆粒原油經(jīng)彎頭10-1進(jìn)入含水測(cè)試管12-1，通過含水儀12進(jìn)行監(jiān)測(cè)后，經(jīng)過流量計(jì)13計(jì)量出原油流量后，再進(jìn)入電動(dòng)閥以保證計(jì)量器內(nèi)原油罐內(nèi)壓力始終大于天然氣罐壓力，將其壓入出口管線。最后原油進(jìn)入原油脫水器15脫水經(jīng)閥門16流出，脫水后的原油經(jīng)出口閥17、三通11-3、11-4與天然氣管線19、活節(jié)21-2相混合后輸出到出口18。另外需要維修設(shè)備時(shí)，關(guān)閉進(jìn)口閥門7與出口閥門17，打開原油旁通閥門11經(jīng)彎頭注入旁通油管6、旁通閥門11、活節(jié)11-1、彎頭11-2進(jìn)入三通11-3注出。其中活節(jié)11-1是便于安裝旁通管線而設(shè)置的，活節(jié)21-2是便于安裝天然氣管線而設(shè)置的。
附圖3是超聲波換能器結(jié)構(gòu)裝配，附圖3-1為圖3中的B-B剖視圖，附圖3-2為圖3的A-A剖視圖。圖中10-1與10-2為超聲波換能器10上、下端錐形母扣接頭，10-3為聲波室、10-4為夾縫體、10-5為彈性舌片、10-6為外殼體、10-7為彈性舌片座；當(dāng)原油經(jīng)油泵加壓后經(jīng)過該夾縫體10-4時(shí)，原油內(nèi)的油包水、水包油在大于夾縫為0.5-1mm時(shí)被擠成小于或等于該夾縫尺寸的分子團(tuán)，同時(shí)沖擊彈性舌片10-5使之產(chǎn)生40kHz頻率振動(dòng)，并對(duì)其分子團(tuán)進(jìn)行振動(dòng)，打碎成0.2um顆粒的乳化分子；彈性舌片10-5安裝在舌片座10-7上并固定連接在聲波室10-3中以使油經(jīng)過振動(dòng)在聲波室內(nèi)產(chǎn)生共振，加速油水的乳化。
權(quán)利要求1.一種采油井超聲波混相油水氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于該裝置包括以下部分油水氣計(jì)量分離器部分、超聲波混相含水測(cè)試部分、油氣管線分離部分、工業(yè)控制微機(jī)部分，其中油水氣計(jì)量分離器部分由原油過濾器、分離器殼體、頂部天然氣罐、天然氣流量計(jì)、油罐、原油流量計(jì)、水罐、底部油水界面?zhèn)鞲衅?、底部排水電?dòng)閥通過管線連接組成；超聲波混相含水測(cè)試部分由主油路管體進(jìn)口閥門、電動(dòng)油泵、泵壓傳感器、超聲波換能器、含水測(cè)試管、含水測(cè)試儀、原油流量計(jì)、電動(dòng)控制閥、離心式脫水器、排水閥、出口閥門通過管線連接組成；油氣管線分離部分由天然氣輸出管線、活節(jié)、進(jìn)出口三通、旁路油管、旁通閥門組成；原油過濾器通過彎頭與分離器殼體相連并安裝在油罐與天然氣罐交接處，天然氣流量計(jì)通過彎頭相連并安裝在天然氣罐頂部，原油流量計(jì)安裝在油罐的側(cè)面，油水界面?zhèn)鞲衅靼惭b在原油罐底部與水罐交接處，排水電動(dòng)閥安裝在水罐底部。
2.如權(quán)利要求書1所述的采油井超聲波混相油水氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于超聲波換能器由上、下端錐形母扣接頭、聲波室、夾縫體、彈性舌片、外殼體、彈性舌片座組成，所述上、下兩端的錐形母扣分別與聲波室及外殼體相連，聲波室與夾縫體呈滑配合，彈性舌片的下端經(jīng)彈性舌片座固定于聲波室的壁上。
3.如權(quán)利要求書1或2所述的采油井超聲波混相油水氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于工業(yè)控制微機(jī)部分由各傳感器的輸入信號(hào)電纜、各執(zhí)行器的輸出控制電纜、主機(jī)、機(jī)內(nèi)A/D轉(zhuǎn)換器、串口通訊卡、無線通訊卡、顯示器組成。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種采油井超聲波混相油水氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置，該裝置包括分四個(gè)部分油水氣計(jì)量分離部分、超聲波混相含水測(cè)試部分、油氣管線旁路部分、工業(yè)控制微機(jī)處理部分。利用本裝置可以對(duì)單井采油井或采油井平臺(tái)各井分別進(jìn)行油、水、氣計(jì)量，先對(duì)油水進(jìn)行超聲波混相，使油包水、水包油成為直徑在0.2um左右的均勻顆粒后，由原油含水儀進(jìn)行高精度含水量測(cè)試，經(jīng)計(jì)算機(jī)計(jì)算出原油純油、純水、純氣的體積流量。利用本裝置可使原油含水分析精度大為提高，為了使經(jīng)過超聲波混相器以后的水能盡快脫掉，本裝置安裝了離心式脫水器。
文檔編號(hào)E21B47/00GK2835552SQ200520118349
公開日2006年11月8日 申請(qǐng)日期2005年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月8日
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