本實(shí)用新型涉及油田三相流測(cè)量技術(shù)，尤其是一種高含水低產(chǎn)氣油井產(chǎn)液三相計(jì)量裝置。

背景技術(shù)：

油田生產(chǎn)過(guò)程中，油井采出液主要含有原油、油田伴生氣、水等，產(chǎn)出液在井下油管和地面管道中流動(dòng)過(guò)程中，其流量和相含量的測(cè)量都屬于典型多相流計(jì)量問(wèn)題。由于多相流動(dòng)的復(fù)雜性，油氣水多相流量計(jì)的研制有較大的難度，目前存在多種多相流量計(jì)的研制技術(shù)路線。

在兩相流測(cè)量技術(shù)中，分離法是最早應(yīng)用于多相流測(cè)試方法，但是由于其分離困難、體積大，現(xiàn)場(chǎng)推廣難度大。如中國(guó)專利ZL200710046862.8，ZL200810112558.3等都是采用大型容器作為油氣水三相分離系統(tǒng)，然后在采用單相計(jì)量的方法。因?yàn)檫@種方法是把多相流體中油氣水三相流體分離成單相氣體和油和水后，再分別用單相流量計(jì)測(cè)量各相流量，因而避免流型變化和流動(dòng)不穩(wěn)定等因素對(duì)測(cè)量的影響。但是實(shí)際多相流體測(cè)量中，很多流體有時(shí)無(wú)法做到經(jīng)濟(jì)有效的完全分離，這個(gè)多相計(jì)量帶來(lái)了很多的麻煩。在此基礎(chǔ)上也產(chǎn)生了很多其它完全分離的形式，美國(guó)專利US5390547和US7311001公開(kāi)了一種利用多相流體管道本身構(gòu)成一種的分離系統(tǒng)測(cè)量系統(tǒng)，該系統(tǒng)放棄了傳統(tǒng)的分離器，但采用外置式旋風(fēng)分離方式，因此實(shí)質(zhì)上它與傳統(tǒng)的分離法并沒(méi)有實(shí)質(zhì)的區(qū)別。在此基礎(chǔ)上，研究人員采用分相分離技術(shù)，如中國(guó)專利ZL98113068.2采用部分分離法，縮小分離器尺寸，但不是將全部三相流徹底分離成單相流，影響了計(jì)量精度。美國(guó)專利US6128962也采用了類似的一種分流分相式測(cè)量方法，但是當(dāng)兩相流中的液相或氣相的流量很小(低含氣率或高含水率)時(shí)，經(jīng)過(guò)分流，從分離器流出的氣相或油相流量就更小，無(wú)法代表整體，導(dǎo)致計(jì)量誤差大。近年來(lái)，隨著相關(guān)研究工作的進(jìn)展，多相檢測(cè)的新技術(shù)不斷出現(xiàn)，以采用放射性的在線測(cè)試方式為主，也有采用電或磁的方式進(jìn)行在線測(cè)量的，但由于放射性的原因，價(jià)格高、維護(hù)難，現(xiàn)場(chǎng)推廣受限制。因此，目前完全分離方法依舊是最可靠和精度最高的多相流在線測(cè)試技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種高含水低產(chǎn)氣油井產(chǎn)液三相計(jì)量裝置，利用多級(jí)旋流裝置，采用旋流強(qiáng)制流動(dòng)的手段，增加了油田產(chǎn)出液分離適用范圍，不僅適用于低流速下的分層流、波狀分層流，還適用于高流速下的環(huán)狀流和彈狀流。還包括分離出氣體溫度傳感器和壓力傳感器，主管道油水的溫度和壓力傳感器，以獲得溫度值和壓力值，對(duì)油氣水三相流體的密度、體積參數(shù)進(jìn)行校驗(yàn)。

本實(shí)用新型的目的可通過(guò)如下技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)：

該高含水低產(chǎn)氣油井產(chǎn)液三相計(jì)量裝置包括自下而上依次連接的一級(jí)旋流裝置、氣核取樣管、二級(jí)旋流裝置、疏水器、旋流式油水分離器、阻水濾網(wǎng)式除油器、濾水孔板、分離油緩沖罐，所述氣核取樣管中設(shè)置氣液旋流分離器。

本實(shí)用新型的目的還可通過(guò)如下技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)：

所述氣液旋流分離器下端連接油水排出管，上端連接氣相排出管，所述氣相排出管再連接在混合出管底端；所述疏水器下端口為油核取樣口，所述疏水器側(cè)邊開(kāi)口并通過(guò)分離水出管連接混合出管中部；分離油緩沖罐頂部通過(guò)油相出口連接混合出管。

所述混合出管上設(shè)置氣相阻力件、氣水阻力件，所述氣相阻力件高于氣相排出管和混合出管的連接口，低于分離水出管和混合出管的連接口，所述氣水阻力件高于分離水出管和混合出管的連接口，低于油相出口和混合出管的連接口。

所述氣核取樣管和二級(jí)旋流裝置之間為油水溫壓測(cè)量段，油水溫壓測(cè)量段設(shè)置溫度傳感器和壓力傳感器；所述氣相排出管上設(shè)置氣相流量計(jì)、氣相溫度計(jì)、氣相壓力計(jì)；所述分離水出管上設(shè)置水相流量計(jì)；所述油相出口上設(shè)置油相流量計(jì)。

所述溫度傳感器、壓力傳感器、氣相流量計(jì)、氣相溫度計(jì)、氣相壓力計(jì)、水相流量計(jì)、油相流量計(jì)均與數(shù)據(jù)采集及計(jì)量系統(tǒng)連接。

所述氣液旋流分離器和二級(jí)旋流裝置之間設(shè)置油水混合阻力件。

所述氣液旋流分離器用支撐板一支撐，所述疏水器用支撐板二支撐。

本實(shí)用新型具有以下有益效果：

本實(shí)用新型利用多級(jí)旋流裝置，采用旋流強(qiáng)制流動(dòng)的手段，增加了油田產(chǎn)出液分離適用范圍，不僅適用于低流速下的分層流、波狀分層流，還適用于高流速下的環(huán)狀流和彈狀流。

通過(guò)多級(jí)旋流裝置將流型復(fù)雜的油氣水產(chǎn)出液分部整理成想要的環(huán)狀流，同時(shí)采用非常規(guī)水力旋流方法在管道內(nèi)分離氣相、水相和油相,縮小了分離裝置，保證了測(cè)試的精度。

還包括分離出氣體溫度傳感器和壓力傳感器，主管道油水的溫度和壓力傳感器，以獲得溫度值和壓力值，對(duì)油氣水三相流體的密度、體積參數(shù)進(jìn)行校驗(yàn)。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為旋流裝置示意圖；

圖3為旋流裝置旋流后的流型圖；

圖3-1為圖3的A-A剖面圖；

圖3-2為圖3的B-B剖面圖；

圖4為圖1的C-C剖面圖；

圖5為疏水器結(jié)構(gòu)圖。

圖中：1、產(chǎn)液入口段；2、一級(jí)旋流裝置；3、氣核取樣管；4、氣液旋流分離器；5、支撐板一；6、油水排出管；7、氣相排出管；8、氣相溫壓測(cè)量段；9、氣相流量計(jì)；10、油水溫壓測(cè)量段；11、油水混合阻力件；12、分離水出管；13、二級(jí)旋流裝置；14、油核取樣口；15、水相流量計(jì)；16、支撐板二；17、分離水出管；18、疏水器；19、旋流式油水分離器；20、阻水濾網(wǎng)式除油器；21、濾水孔板；22、分離油緩沖罐；23、油相流量計(jì)；24、油相出口；25、數(shù)據(jù)采集及計(jì)量系統(tǒng)；26、氣相阻力件；27、氣水阻力件；28、混合出管；61、產(chǎn)出液普通流型；62、旋流裝置；63、環(huán)狀流型。

具體實(shí)施方式

有關(guān)本實(shí)用新型的詳細(xì)說(shuō)明及技術(shù)內(nèi)容，配合附圖說(shuō)明如下，然而附圖僅提供參考與說(shuō)明之用，并非用來(lái)對(duì)本實(shí)用新型加以限制。

根據(jù)圖1-圖5，其中圖3為表示油田產(chǎn)出液在垂直圓形管道內(nèi)不同流型通過(guò)旋轉(zhuǎn)裝置4后轉(zhuǎn)化為氣液或油水的環(huán)狀流的流型示意圖；圖3-1為表示管道截面顯示的分層流示意圖，圖3-2為表示管道截面顯示的環(huán)狀流示意圖。

高含水低產(chǎn)氣油井產(chǎn)液三相計(jì)量裝置，包括自下而上依次連接的一級(jí)旋流裝置2、氣核取樣管3、二級(jí)旋流裝置13、疏水器18、旋流式油水分離器19、阻水濾網(wǎng)式除油器20、濾水孔板21、分離油緩沖罐22，所述氣核取樣管3中設(shè)置氣液旋流分離器4。

所述氣液旋流分離器下端連接油水排出管6，上端連接氣相排出管，所述氣相排出管7再連接在混合出管28底端；所述疏水器下端口為油核取樣口14，所述疏水器側(cè)邊開(kāi)口并通過(guò)分離水出管17連接混合出管中部；分離油緩沖罐22頂部通過(guò)油相出口24連接混合出管。

所述混合出管上設(shè)置氣相阻力件26、氣水阻力件27，所述氣相阻力件高于氣相排出管和混合出管的連接口，低于分離水出管和混合出管的連接口，所述氣水阻力件高于分離水出管和混合出管的連接口，低于油相出口和混合出管的連接口。

所述氣核取樣管和二級(jí)旋流裝置之間為油水溫壓測(cè)量段10，油水溫壓測(cè)量段設(shè)置溫度傳感器和壓力傳感器；所述氣相排出管上設(shè)置氣相流量計(jì)9、氣相溫度計(jì)、氣相壓力計(jì)，其中氣相溫度計(jì)、氣相壓力計(jì)所處的氣相排出管上的位置為氣相溫壓測(cè)量段8；所述分離水出管7上設(shè)置水相流量計(jì)15；所述油相出口24上設(shè)置油相流量計(jì)23。

所述溫度傳感器、壓力傳感器、氣相流量計(jì)、氣相溫度計(jì)、氣相壓力計(jì)、水相流量計(jì)、油相流量計(jì)均與數(shù)據(jù)采集及計(jì)量系統(tǒng)25連接。

所述氣液旋流分離器和二級(jí)旋流裝置之間設(shè)置油水混合阻力件11。

所述氣液旋流分離器用支撐板一5支撐，所述疏水器用支撐板二16支撐。

數(shù)據(jù)采集及計(jì)量系統(tǒng)：成熟技術(shù)，原理及加工可借鑒，數(shù)據(jù)采集電路可借鑒勝利油田東勝公司，型號(hào)：XDY，也可以借鑒，文章：SXL—1型油氣水三相流量計(jì)量?jī)x的研究，雜志，管道技術(shù)與設(shè)備，1996；

氣液旋流分離器：成熟技術(shù)，原理及加工可借鑒，具體結(jié)構(gòu)可借鑒CN200820026737.0，制造商，梅科閥業(yè)，型號(hào)QF；

旋流式油水分離器：成熟技術(shù)，原理及加工可借鑒，具體結(jié)構(gòu)可借鑒CN201210110617.X，鑫海水力旋流器，型號(hào)XCIIF150；

阻水濾網(wǎng)式除油器：成熟技術(shù)，原理及加工可借鑒，制造商為瑞瑪科寶，型號(hào)R150914。

高含水低產(chǎn)氣的油井產(chǎn)出液的油氣水三相分離及計(jì)量系統(tǒng)，其核心是采用多級(jí)管內(nèi)旋流裝置將高含水的油氣水三相產(chǎn)出液整流成標(biāo)準(zhǔn)的氣核和油水混合液環(huán)的流型，然后利用管道內(nèi)的緊湊型氣液水力旋流分離器將產(chǎn)出液的氣相和油水液相進(jìn)行分離，分離出的氣體由專門管道引出，并采用差壓或者熱式質(zhì)量流量計(jì)等進(jìn)行氣體準(zhǔn)確體積或質(zhì)量計(jì)量。從氣相分離出的油水混合液體通過(guò)分離器底端的出口引回到主管道內(nèi)阻力件后、接著采用優(yōu)化設(shè)計(jì)的二級(jí)旋流裝置將存在密度差的油水混合物進(jìn)行管道內(nèi)的強(qiáng)力旋轉(zhuǎn)，將密度差0.1-0.2之間的油水進(jìn)行旋流分隔，形成內(nèi)環(huán)為油核而外環(huán)為水環(huán)的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)狀流量，利用等動(dòng)能取樣管的原理對(duì)其中的油核進(jìn)行取樣，其中取出的油核中不可避免會(huì)含有少部分水，這時(shí)攜帶部分水相的油流通過(guò)管內(nèi)小型的分離系統(tǒng)，利用旋流原理、重力分離原理配合和阻水過(guò)濾網(wǎng)及濾孔將少量水分離出來(lái)，并通過(guò)疏水器將分離出的水分出與主管中的水混合并通過(guò)分離水出管流出，其中裝有單相的壓差或電磁流量計(jì)進(jìn)行在線水相計(jì)量。而上部分離出的原油通過(guò)油相出口流出，其中裝有單相的壓差流量計(jì)，可以計(jì)量單相原油的體積流量。單相計(jì)量后的氣體、水和油安裝從下到上的流程依次通過(guò)阻力件進(jìn)行混合，保證各相分離后的流體混合并不影響原先主管內(nèi)的等動(dòng)能原理。

實(shí)施例1：

油井產(chǎn)出液通過(guò)豎直安裝的產(chǎn)液入口段1流入本實(shí)用新型的油井油氣水三相自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)中去，產(chǎn)液流過(guò)旋流裝置2后，來(lái)流被整流成氣核和油水混合物的外環(huán)貼壁流體，其中的氣核被安置在管道中心按等動(dòng)能原理取樣的氣核取樣管3取出，其中還包括少量的油水流體，此時(shí)全部氣核和部分液體通過(guò)氣核取樣管3和氣液旋流分離器4的夾壁空間切向入口，然后高速旋轉(zhuǎn)進(jìn)入氣液旋流分離器4中依靠旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力和重力實(shí)現(xiàn)氣液的有效分離。氣液旋流分離器4通過(guò)支撐板一5進(jìn)行支撐，分離出的油水通過(guò)油水排出管6重新流入到主管道流體中去，分離出的氣相通過(guò)氣液旋流分離器4頂部的出口，穿出主管道通過(guò)氣相排出管7并通過(guò)專門的氣相體積流量計(jì)9和溫度、壓力傳感器8對(duì)分離出的氣體的溫度、壓力和體積流量進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)量并進(jìn)行物性運(yùn)算而得到質(zhì)量流量和累計(jì)流量等。除去氣體后的油水混合物流過(guò)氣液旋流分離器4后繼續(xù)沿著主管道流動(dòng)，并流過(guò)安裝在主管道內(nèi)的溫度和壓力傳感器10，采集主管內(nèi)的油水混合物的溫度和壓力數(shù)據(jù)，為后續(xù)的物性計(jì)算提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。接著通過(guò)阻力件11后，與氣液旋流器分離出來(lái)的油水混合物混合后通過(guò)分離水出管12流出，流出的流體經(jīng)過(guò)緩沖段后，通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)的二級(jí)旋流裝置13，將存在密度差的油水混合物進(jìn)行管道內(nèi)的強(qiáng)力旋轉(zhuǎn)，將密度差0.1-0.2之間的油水進(jìn)行旋流分隔，形成內(nèi)環(huán)為油核而外環(huán)為水環(huán)的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)狀流量，利用等動(dòng)能取樣管的原理對(duì)其中的油核在油核取樣口14進(jìn)行取樣，帶水的油核通過(guò)旋流式油水分離器19將其中的少量水進(jìn)行旋流分離，其中主要利用旋流原理、重力分離原理配合和阻水過(guò)濾網(wǎng)20及濾水孔板21將少量水分離出來(lái)，并通過(guò)疏水器18將分離出的水分出與主管中的水混合并通過(guò)分離水出管17流出，其中裝有單相的壓差或電磁流量計(jì)進(jìn)行在線水相流量計(jì)15計(jì)量。上部分離出的原油通過(guò)上部的分離油緩沖罐22和油相出口24流出，其中裝有單相的壓差式的油相流量計(jì)23計(jì)量。通過(guò)具有數(shù)據(jù)線將采集到氣相流量、氣相溫度和壓力，主管的溫度和壓力，水的流量和油的流量電信號(hào)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)采集及計(jì)量系統(tǒng)25進(jìn)行運(yùn)算、顯示和存儲(chǔ)。單相計(jì)量后的氣體、水和油安裝從下到上的流程依次通過(guò)氣相阻力件26和氣水阻力件27后進(jìn)行混合，阻力件的作用是與主管形成配套的壓力系統(tǒng)，保證各相分離后的流體混合并不影響原先主管內(nèi)的等動(dòng)能原理，從而完成油井產(chǎn)液的三相自動(dòng)計(jì)量。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，非用以限定本實(shí)用新型的專利范圍，其他運(yùn)用本實(shí)用新型的專利精神的等效變化，均應(yīng)俱屬本實(shí)用新型的專利范圍。