專利名稱：油井差壓法計(jì)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及油田上應(yīng)用的一種計(jì)量裝置，尤其是涉及一種利 用差壓法完成油井采出液中油、氣、水三相計(jì)量的裝置。
技術(shù)背景油井采出液是由油、氣、水三相組成的混合流體，這種混合流體， 對(duì)于不同的油田、不同的區(qū)塊、不同的油井來說，各相所占的比例是 不同的，各相所占的比例會(huì)隨井下情況、采油參數(shù)、輸油參數(shù)的變化 而不停地發(fā)生變化。因此，對(duì)于這種油井采出液的準(zhǔn)確計(jì)量一直是油 田計(jì)量工作的難題?，F(xiàn)在各油田普便使用的計(jì)量方法主要有1、分 離器玻璃管計(jì)量；2、三相流量計(jì)計(jì)量；3、翻斗式計(jì)量等三種計(jì)量方 式，這些計(jì)量裝置都比較古老，技術(shù)上比較陳舊。目前隨著油田已經(jīng) 進(jìn)入高含水開發(fā)后期，使用上述計(jì)量方法以及裝置進(jìn)行油氣水三相計(jì) 量主要存在以下問題1、油井產(chǎn)液量普遍波動(dòng)較大，低產(chǎn)油井存在 產(chǎn)液間歇現(xiàn)象，靠人工短時(shí)計(jì)量很難得出真實(shí)的產(chǎn)量。2、油井產(chǎn)量 波動(dòng)大，導(dǎo)致伴生氣產(chǎn)量波動(dòng)也較大，孔板配雙波紋管差壓計(jì)等測(cè)氣 方法已不能適用。3、由于油井產(chǎn)液中的砂和雜質(zhì)增加，含水率高又 使儀表易結(jié)垢，齒輪流量計(jì)、腰輪流量計(jì)已不適用。4、由于產(chǎn)液含 水率高，有大量游離水存在，因此，人工取樣隨機(jī)性較高，很難取得 真實(shí)、穩(wěn)定、準(zhǔn)確的含水率值。 實(shí)用新型內(nèi)容為了解決油田現(xiàn)有計(jì)量裝置難以實(shí)現(xiàn)對(duì)油井采出液中油、氣、水 三相含量精確計(jì)量的問題，本實(shí)用新型提供一種油井差壓法計(jì)量裝 置，該種油井差壓法計(jì)量裝置利用差壓法原理能夠精確測(cè)量出油井采 出液中油、氣、水三相的含量，并且釆用可編程序控制器可實(shí)現(xiàn)對(duì)油 井采出液的實(shí)時(shí)監(jiān)控測(cè)量以及遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是該種油井差壓法計(jì)量裝置，首先包括 一個(gè)由連通的上罐體和下罐體形成的圓柱形封閉罐體，以及一個(gè)數(shù)據(jù) 采集控制器和一個(gè)可編程序控制器。所述數(shù)據(jù)采集控制器與可編程序
控制器之間采用雙向數(shù)據(jù)流聯(lián)結(jié)，所述上罐體內(nèi)腔的中部安裝有一個(gè) 除沫器，該除沬器將上罐體分隔成上、下兩部分，其中上部分開有一 個(gè)排氣管道接口，下部分開有一個(gè)進(jìn)液管道接口，所述上罐體和下罐 體的連接處固定有一個(gè)高液位限位開關(guān)，下罐體內(nèi)由上至下順序固定 有液位上限開關(guān)、雙法蘭差壓變送器以及液位下限開關(guān)，所述下罐體 的底部開有排液管道接口。所述排氣管道接口、進(jìn)液管道接口、排液管道接口分別通過連接 管與排氣控制電磁閥、進(jìn)液控制電磁閥、排液控制電磁閥相連接，由 所述數(shù)據(jù)采集控制器輸出的排氣、進(jìn)液、排液控制信號(hào)分別作為上述 相應(yīng)電磁閥的電氣控制信號(hào)連接至控制信號(hào)輸入端，由所述高液位限 位開關(guān)、液位上限開關(guān)、雙法蘭差壓變送器以及液位下限開關(guān)輸出的 高限信號(hào)、液位上限信號(hào)、差壓信號(hào)、液位下限信號(hào)分別輸入到所述 數(shù)據(jù)采集控制器的相應(yīng)數(shù)據(jù)采集端。本實(shí)用新型具有如下有益效果由于采取上述方案進(jìn)行油、氣、 水三相流的計(jì)量，是通過雙法蘭差壓變送器檢測(cè)出確定高度的液柱所 產(chǎn)生的靜壓差，該信號(hào)經(jīng)數(shù)據(jù)采集器送至可編程序控制器處理，此時(shí) 便可根據(jù)所測(cè)單位時(shí)間進(jìn)入計(jì)量裝置中液體量的多少計(jì)算出混合液 的日產(chǎn)液量、同時(shí)按照差壓法根據(jù)所測(cè)出的液柱靜壓差計(jì)算出含水 率、產(chǎn)油量、產(chǎn)水量，由此實(shí)現(xiàn)對(duì)油、氣、水三相流的精確計(jì)量。此 外，整個(gè)計(jì)量過程由可編程序控制器在預(yù)先輸入程序的控制下不間斷 的循環(huán)掃描進(jìn)行，因此可以實(shí)現(xiàn)對(duì)油井釆出液的實(shí)時(shí)監(jiān)控測(cè)量，克服 了油井產(chǎn)液量波動(dòng)而帶來的難以實(shí)時(shí)測(cè)量的問題。應(yīng)用本裝置，整個(gè) 計(jì)量過程的控制和結(jié)果計(jì)算都可以由數(shù)據(jù)采集控制器和可編程序控 制器協(xié)同作用實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳送，提高了崗位員工的工作效率。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1-排氣管道接口， 2-進(jìn)液管道接口， 3-除沫器，4-下罐體，5-高液位限位開關(guān)，6-液位上限開關(guān)，7-雙法蘭差壓變送器，8-液位 下限開關(guān)，9-排污口， 10-排液管道接口， 11-生產(chǎn)匯管，12-上罐體， Sl-進(jìn)液控制信號(hào)，S2-壓力信號(hào)，S3-高限信號(hào)，S4-液位上限信號(hào)， S5-差壓信號(hào)，S6-液位下限信號(hào)，S7-排氣控制信號(hào)，S8-排液控制信
號(hào)，F(xiàn)l-進(jìn)液控制電磁閥，F(xiàn)2-排氣控制電磁閥，F(xiàn)3-排液控制電磁閥。
具體實(shí)施方式
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以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明-由圖l所示，該種油井差壓法計(jì)量裝置，包括一個(gè)由連通的上罐 體12和下罐體4形成的圓柱形封閉罐體，以及一個(gè)數(shù)據(jù)采集控制器 和一個(gè)可編程序控制器，所述數(shù)據(jù)采集控制器與可編程序控制器之間 采用雙向數(shù)據(jù)流聯(lián)結(jié)。對(duì)于數(shù)據(jù)采集控制器，可以采用HYHL0NW0RKS 型智能控制器，對(duì)于可編程序控制器，可以采用德國(guó)西門子生產(chǎn)的 S7系列可編程序控制器。罐體的具體結(jié)構(gòu)如下在所述上罐體12內(nèi)腔的中部安裝有一個(gè) 除沫器3，該除沬器將上罐體12分隔成上、下兩部分，其中上部分 開有一個(gè)排氣管道接口 1，下部分開有一個(gè)進(jìn)液管道接口 2，所述上 罐體12和下罐體4的連接處固定有一個(gè)高液位限位開關(guān)5，下罐體4 內(nèi)由上至下順序固定有液位上限開關(guān)6、雙法蘭差壓變送器7以及液 位下限開關(guān)8，所述下罐體4的底部開有排液管道接口 10。所述排氣 管道接口 1、進(jìn)液管道接口 2、排液管道接口 IO分別通過連接管與排 氣控制電磁閥F2、進(jìn)液控制電磁閥F1、排液控制電磁閥F3相連接， 由所述數(shù)據(jù)采集控制器輸出的排氣信號(hào)S7、進(jìn)液信號(hào)S1、排液控制 信號(hào)S8分別作為上述相應(yīng)電磁閥的電氣控制信號(hào)連接至控制信號(hào)輸 入端，由所述高液位限位開關(guān)5、液位上限開關(guān)6、雙法蘭差壓變送 器7以及液位下限開關(guān)8輸出的高限信號(hào)S3、液位上限信號(hào)S4、差 壓信號(hào)S5、液位下限信號(hào)S6分別輸入到所述數(shù)據(jù)采集控制器的相應(yīng)數(shù)據(jù)采集端。在這里我們實(shí)際完成時(shí)，可以考慮將所述進(jìn)液控制電磁閥Fl采 用三通閥，而高液位限位開關(guān)5采用浮球開關(guān)，液位上限開關(guān)6和液 位下限開關(guān)8均采用可發(fā)出計(jì)時(shí)脈沖信號(hào)的紅外傳感器。使用本裝置時(shí)，首先將該井倒入計(jì)量流程，啟動(dòng)計(jì)量程序，此時(shí) 進(jìn)液控制電磁閥F1開向本計(jì)量裝置，根據(jù)其功能，我們也可以將其 稱為分離器，此時(shí)，排液控制電磁閥F3關(guān)閉，排氣控制電磁閥F2 打開。液體開始進(jìn)入分離器，在除沬器的作用下，按照韋勃效應(yīng)原理 氣液開始分離。由于液體沉降，氣體上升，液位由分離器底部開始上
升。當(dāng)液位升至液位下限開關(guān)8所在的位置點(diǎn)時(shí)，紅外傳感器發(fā)出啟 動(dòng)計(jì)時(shí)脈沖信號(hào)，開始計(jì)時(shí)。當(dāng)液位升至液位上限開關(guān)6所在的位置 點(diǎn)時(shí)，紅外傳感器發(fā)出停止計(jì)時(shí)脈沖，計(jì)時(shí)結(jié)束，同時(shí)進(jìn)液控制電磁 閥F1開向生產(chǎn)匯管，停止進(jìn)液。5 — 7秒后，待液位穩(wěn)定下來，雙法 蘭差壓變送器7檢測(cè)出確定高度的液柱靜壓差后送出高精度的差壓 數(shù)據(jù)，這一數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)采集器送至可編程序控制器進(jìn)行處理，此時(shí)便 可根據(jù)所測(cè)單位時(shí)間進(jìn)入分離器的液體計(jì)算出混合液的日產(chǎn)液量、同 時(shí)根據(jù)所測(cè)出的液柱靜壓差計(jì)算出含水率、產(chǎn)油量、產(chǎn)水量。 具體計(jì)算原理如下為測(cè)量0~3m,實(shí)際測(cè)量范圍1.5 2.0m，差壓變送器應(yīng)選用0~30kPa量程。V (m3) =1M3iD2H=jiI12H (1)At(秒)二t2-1, (2)F液(m3 ) =86400/A tXV (3)Pfh!Xd P2=h2XdAP二P2-P產(chǎn)d(h廠ht)=dXh (4)d二(山XV,+d2XV2)/(V,+V2) (5)a二山XVy(山XV,+d2XV2) (6)由(5):(山XV,+d2XV2)二dX (V,+V2) 山XV,+d2XV2:dXV,+dXV2 V"d「d) =V2(d-d2)V!/V2二 (d-d2) / (d「d) V2/%= (d「d) / (d-d2) 由(6) : a:chXV,/dX (VA) =dt/dX (1+載) 二d,/dX[l+(d!-d)/(d-cy] =d!/[dX (d-d2+d「c3) / (d-d2)]二dy[dx(d「d2)/(d-d2)]二山X (d-d2)/dX (d「d2) =(山X d-d, X 4) / (d X d「d X d2) a:山X (d-d2)/dX (d「d2) (7) 由(4): d=AP/h
代入(7) : a:d, X ( A P/h_d2) / [ A P/h X (d廣d2)]二dA (1—hXd2/AP)/(d「d2) 設(shè)k:dy(d「d2)貝U: P=kX (l-hXd2/AP) (8) F油=P XF液 (9) F水二F液一F油二F液(1—a) (10)公式中V—混合液體計(jì)量體積(m3) H—計(jì)量體高度(m) At —計(jì)量累計(jì)時(shí)間(秒) 仁一液位下限開關(guān)閉合時(shí)(計(jì)量起始時(shí)間) t2—液位上限開關(guān)閉合時(shí)(計(jì)量結(jié)束時(shí)間) F液一日產(chǎn)液計(jì)算量(m3) d—混合液體比重(kg/m3)山一水比重(kg/m3)d2 —原油比重(kg/m3)Vi —水體積(m3)V2—原油體積(m3)^一差壓變送器低端安裝位置(m)h2—差壓變送器高端安裝位置(m)h—被測(cè)混合液體高度(m)△ P—差壓值(kPa) p -含水率(％)F油一日產(chǎn)油計(jì)算量(m3) F水—日產(chǎn)水計(jì)算量(m3)液體計(jì)量結(jié)束后，關(guān)閉排氣控制電磁閥F2，打開排液控制電磁 閥F3排液，此時(shí)可進(jìn)行產(chǎn)氣量的計(jì)量。
權(quán)利要求1、一種油井差壓法計(jì)量裝置，包括一個(gè)由連通的上罐體(12)和下罐體(4)形成的圓柱形封閉罐體，其特征在于所述計(jì)量裝置還包括一個(gè)數(shù)據(jù)采集控制器和一個(gè)可編程序控制器，所述數(shù)據(jù)采集控制器與可編程序控制器之間采用雙向信號(hào)流聯(lián)結(jié)；所述上罐體(12)內(nèi)腔的中部安裝有一個(gè)除沫器(3)，該除沫器將上罐體(12)分隔成上、下兩部分，其中上部分開有一個(gè)排氣管道接口(1)，下部分開有一個(gè)進(jìn)液管道接口(2)，所述上罐體(12)和下罐體(4)的連接處固定有一個(gè)高液位限位開關(guān)(5)，下罐體(4)內(nèi)由上至下順序固定有液位上限開關(guān)(6)、雙法蘭差壓變送器(7)以及液位下限開關(guān)(8)，所述下罐體(4)的底部開有排液管道接口(10)；所述排氣管道接口(1)、進(jìn)液管道接口(2)、排液管道接口(10)分別通過連接管與排氣控制電磁閥(F2)、進(jìn)液控制電磁閥(F1)、排液控制電磁閥(F3)相連接，由所述數(shù)據(jù)采集控制器輸出的排氣、進(jìn)液、排液控制信號(hào)(S7，S1，S8)分別作為上述相應(yīng)電磁閥的電氣控制信號(hào)連接至控制信號(hào)輸入端，由所述高液位限位開關(guān)(5)、液位上限開關(guān)(6)、雙法蘭差壓變送器(7)以及液位下限開關(guān)(8)輸出的高限信號(hào)、液位上限信號(hào)、差壓信號(hào)、液位下限信號(hào)(S3，S4，S5，S6)分別輸入到所述數(shù)據(jù)采集控制器的相應(yīng)數(shù)據(jù)采集端。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的油井差壓法計(jì)量裝置，其特征在于-所述進(jìn)液控制電磁閥(Fl)為三通閥。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的油井差壓法計(jì)量裝置，其特征在于 所述高液位限位開關(guān)(5)為浮球開關(guān)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的油井差壓法計(jì)量裝置，其特征在于 所述液位上限開關(guān)(6)和液位下限開關(guān)(8)均采用可發(fā)出計(jì)時(shí)脈沖 信號(hào)的紅外傳感器。
專利摘要一種完成油井采出液中油、氣、水三相計(jì)量的油井差壓法計(jì)量裝置。主要解決油田現(xiàn)有計(jì)量裝置難以實(shí)現(xiàn)對(duì)油井采出液中油、氣、水三相含量精確計(jì)量的問題。其特征在于所述計(jì)量裝置還包括一個(gè)數(shù)據(jù)采集控制器和一個(gè)可編程序控制器，所述數(shù)據(jù)采集控制器與可編程序控制器之間采用雙向信號(hào)流聯(lián)結(jié)；下罐體內(nèi)由上至下順序固定有液位上限開關(guān)、雙法蘭差壓變送器以及液位下限開關(guān)，由所述數(shù)據(jù)采集控制器輸出的排氣、進(jìn)液、排液控制信號(hào)作為相應(yīng)電磁閥的控制信號(hào)，由所述高液位限位開關(guān)、液位上限開關(guān)、雙法蘭差壓變送器以及液位下限開關(guān)輸出的信號(hào)分別輸入到所述數(shù)據(jù)采集控制器的相應(yīng)數(shù)據(jù)采集端。具有可精確測(cè)量出油井采出液中油、氣、水三相含量的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01N33/26GK201025024SQ20072014297
公開日2008年2月20日 申請(qǐng)日期2007年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月20日
發(fā)明者劉興煜, 楊喜坤, 楊樹祥, 蘇貽新, 蘇韶輝, 袁曲訓(xùn) 申請(qǐng)人:大慶市中格油田科技開發(fā)有限公司