本發(fā)明涉及一種采油井口生產(chǎn)參數(shù)檢測設(shè)備，尤其涉及一種基于音叉式傳感器的采油井口油液流量在線測量裝置。

背景技術(shù)：

目前我國抽油機(jī)的井口油液流量，大都不能準(zhǔn)確測量，造成井口的生產(chǎn)狀況無法監(jiān)測，也無法根據(jù)井口的實(shí)際出油多少，自動(dòng)控制生產(chǎn)，減小能耗。因此，如何對(duì)井口油液流量進(jìn)行在線監(jiān)測，成為國內(nèi)工程研究開發(fā)的重要方向。

目前國內(nèi)提出的井口油液流量獲取方案是：流量傳感器直接測量、由示功圖推算、基于稱重法的測量裝置。

常用的流量傳感器無法準(zhǔn)確測量油液的流量，因?yàn)榫诹黧w為多相流流體，有氣、油、水及顆粒等，通常的流量傳感器無法精確測量多相流介質(zhì)的流量，因此導(dǎo)致無法實(shí)際應(yīng)用；示功圖推算，由于受到不同抽油機(jī)型號(hào)、不同井下參數(shù)的影響等，計(jì)算得出的結(jié)果往往誤差很大；基于稱重法的測量裝置，由于稱重傳感器受到現(xiàn)場振動(dòng)、溫度的影響，誤差較大；現(xiàn)有方案存在如下缺點(diǎn)：1、常用流量傳感器無法測量多相流流量；2、由示功圖推算結(jié)果誤差大；3、基于稱重法的測量裝置，由于稱重傳感器受現(xiàn)場環(huán)境干擾，誤差大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的是提供一種可實(shí)現(xiàn)高精度、高效率油液流量在線測量的基于音叉式液位開關(guān)傳感器的采油井口油液流量在線測量裝置。

技術(shù)方案：本發(fā)明所述的一種基于音叉式傳感器的采油井口油液流量在線測量裝置，包括測量罐、設(shè)置于測量罐內(nèi)并向下延伸至測量灌底部的油氣分離旋轉(zhuǎn)葉片、與測量罐連通的進(jìn)油管、出油管、油氣排出管和設(shè)于測量罐一側(cè)的音叉式液位開關(guān)傳感器，所述油氣分離旋轉(zhuǎn)葉片繞過出油管；所述出油管上設(shè)有常開出油口電磁閥，油氣排出管上設(shè)有常閉油氣排出口電磁閥；所述進(jìn)油管、測量罐和出油管依次連接形成第一支路，所述測量裝置還包括與該第一支路并聯(lián)的旁路管道，在所述旁路管道上設(shè)有常開旁路電磁閥；其中，進(jìn)油管的一端與測量罐上部連通，另一端與旁路管道的始端連通；出油管的一端穿入測量罐的罐體內(nèi)并向下延伸至測量罐的底部，另一端串聯(lián)常開出油口電磁閥后連通至旁路管道的末端；油氣排出管的一端與測量罐的頂部連通，另一端串聯(lián)常閉油氣排出口電磁閥后也連通至旁路管道的末端；音叉式液位開關(guān)傳感器一端安裝在測量罐底部，另一端安裝在出油管4下方的測量罐1上。

所述油氣分離旋轉(zhuǎn)葉片上的兩片葉片傾斜設(shè)置，并且做打孔處理，方便液體油液下落至罐體底部，葉片靠近進(jìn)油管一端高度低于靠近出油管的一端，并均用軸承固定，在旋轉(zhuǎn)過程中更有利于氣液分離。

裝置還包括plc控制器，所述plc控制器分別與常開出油口電磁閥、常閉油氣排出口電磁閥、常開旁路電磁閥和音叉式液位開關(guān)傳感器電連接。

根據(jù)所述采油井口油液流量在線測量裝置進(jìn)行油液流量測量的方法，包括以下步驟：

(a)plc控制器發(fā)出指令，關(guān)閉常開旁路電磁閥和常開出油口電磁閥，開啟常閉油氣排出口電磁閥，并讀取此時(shí)的音叉式液位開關(guān)傳感器的液位值h0，同時(shí)測出油罐橫截面積a；

(b)經(jīng)過δt時(shí)間后，讀取此時(shí)的音叉式液位開關(guān)的液位值h1；

(c)plc控制器發(fā)出指令，打開常開旁路電磁閥和常開出油口電磁閥，關(guān)閉常閉油氣排出口電磁閥；

(d)計(jì)算流量q＝(h1-h0)*a/δt。

有益效果：本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下顯著優(yōu)勢：1、裝置結(jié)構(gòu)簡潔，便于安裝和維護(hù)；2、基于音叉液位法的測量油液流量，精度和效率都得到了保證；3、設(shè)備通過plc控制器高度集成，便于控制。

附圖說明

圖1為本發(fā)明采油井口油液流量在線測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的油氣分離旋轉(zhuǎn)葉片示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

圖1是本發(fā)明采油井口數(shù)字化數(shù)據(jù)采集裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖；如圖1所示，本發(fā)明的裝置包括：測量罐1、進(jìn)油管3、出油管4、旁路管道8和音叉式液位開關(guān)傳感器10構(gòu)成，出油管4上設(shè)有常開出油口電磁閥5，旁路管道8上設(shè)有常開旁路電磁閥9，所述進(jìn)油管3、測量罐1和出油管4依次連接形成第一支路l，旁路管道8與該第一支路l并聯(lián)。進(jìn)油管3的一端與測量罐1上部連通，另一端與旁路管道8的始端連通；出油管4的一端穿入測量罐1的罐體內(nèi)并向下延伸至測量罐1的底部，另一端串聯(lián)常開出油口電磁閥5后連通至旁路管道8的末端；測量罐1的上部開孔，接有油氣排出管6，再與一常閉油氣排出口電磁閥7相連，油氣排出管6的另一端與出油管4交匯連通至旁路管道8的末端。音叉式液位開關(guān)傳感器10一端安裝在測量罐1底部，另一端安裝在出油管4下方的測量罐1上。在通常情況下，油氣混合物從旁路管道8流走，不影響油氣的正常輸送。

在測量罐1內(nèi)設(shè)有油氣分離旋轉(zhuǎn)葉片2，其向下延伸至測量灌1底部并繞過出油管4；油氣分離旋轉(zhuǎn)葉片2的結(jié)構(gòu)如圖2所示，其共兩個(gè)傾斜設(shè)置的旋轉(zhuǎn)葉片，靠近進(jìn)油管3一端的高度低于靠近出油管4一端的高度，兩片葉片均用軸承固定，使得在旋轉(zhuǎn)過程中更有利于氣液分離。葉片上布置有均勻密布的氣孔，方便液體油液下落至罐體底部，氣孔直徑為10-20mm。

工作過程如下：

(a)正常運(yùn)行情況下，常開旁路電磁閥9和出油口電磁閥5處于常開狀態(tài)，氣路電磁閥7處于常閉狀態(tài)，油氣混合物從旁路管道8走，油氣正常輸送；

(b)測量狀態(tài)

(b1)關(guān)閉常開旁路電磁閥9，油氣混合物從進(jìn)油管3進(jìn)入測量罐1，噴到油氣分離板2上，油液向下流，氣體向上走，實(shí)現(xiàn)油液與氣的分離；打開常閉油氣排出口電磁閥7，同時(shí)關(guān)閉常開出油口電磁閥5，記錄音叉液位開關(guān)傳感器10的數(shù)值h0，間隔δt(時(shí)間)后，記錄差壓h1，打開常開出油口電磁閥5，同時(shí)關(guān)閉常閉油氣排出口電磁閥7，打開常開旁路電磁閥9(恢復(fù)正常運(yùn)行狀態(tài))；

(b2)計(jì)算流量q＝(h1-h0)*a/δt；

(b3)若需測量，則重新從(b1)開始。

所有采集、控制和計(jì)算、傳輸由井口的智能控制柜自動(dòng)完成，控制系統(tǒng)采用工業(yè)級(jí)的plc控制器完成控制、計(jì)算和傳輸。

本項(xiàng)發(fā)明實(shí)現(xiàn)了井口的油氣分離和油液流量的精確測量，可依據(jù)井口油液流量大小，即時(shí)改變抽油機(jī)工作狀態(tài)，產(chǎn)生節(jié)能效果。

如上所述，盡管參照特定的優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)表述和闡明了本發(fā)明，但其不得解釋為對(duì)本發(fā)明自身的限制。在不脫離所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明的精神和范圍前提下，可對(duì)其在形式上和細(xì)節(jié)上作出各種變化。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于音叉式傳感器的采油井口油液流量在線測量裝置，包括測量罐、油氣分離旋轉(zhuǎn)葉片、進(jìn)油管、出油管、油氣排出管、電磁閥和音叉式液位開關(guān)傳感器；所述裝置還包括與依次連接的進(jìn)油管、測量罐、出油管并聯(lián)的旁路管道，在旁路管道上設(shè)有常開旁路電磁閥；其中，進(jìn)油管的一端與測量罐上部連通，另一端與旁路管道的始端連通；出油管的一端穿入測量罐的罐體內(nèi)，另一端串聯(lián)常開出油口電磁閥后連通至旁路管道的末端；油氣排出管的一端與測量罐的頂部連通，另一端串聯(lián)常閉油氣排出口電磁閥后連通至旁路管道的末端；音叉式液位開關(guān)傳感器安裝在測量罐一側(cè)；本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡潔，便于安裝維護(hù)，測量精度高，運(yùn)行過程穩(wěn)定高效，便于控制。

技術(shù)研發(fā)人員：朱曉東;付翰升
受保護(hù)的技術(shù)使用者：東南大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.12
技術(shù)公布日：2017.09.29