專利名稱：油田單井日產(chǎn)油量連續(xù)計量裝置的制作方法
技術(shù)領域：
油田單井日產(chǎn)油量連續(xù)計量裝置屬于油井采油計量設備。
目前普遍采用密度法來測定油井油水混合物的純油含量。它是以混合液的體積和密度這二個量為基礎，再通過計算機來實現(xiàn)自動連續(xù)計量的。其體積是用電阻式液位計間接測定的，密度是用密度計測定的，當被測混合液的溫度高于80℃時還要換用高溫型密度計。在測量時，密度計要求被測液體流量均勻，但油水混合液是一種油、氣和水的混合物，因而準確度無法保證，而且為保持測量的精確性，需經(jīng)常維修，另外價格也貴，每臺要八千元。為此，《油田地面工程》雜志VOL.7，NO.1、P.48上登載的“油井油氣水計量方法的研究”一文公開了一種油田單井日產(chǎn)油量的體積一質(zhì)量測定法及相應的自動連續(xù)計量裝置，請見

圖1的原理示意圖。其中，1是分離器的計量室，2是純水包，3是油氣混合液入口管，4是電磁閥，5是氣平衡管線，6是集油支干線，7是混合液出口管線，F(xiàn)1、F2是電阻式液位計的二個針狀電極，H是極間距離，F(xiàn)3是浮子式電極。當混合液進入分離器的計量室后，氣液開始分離。氣體向上，液體向下，此刻電磁閥4處于開啟狀態(tài)，使分離器壓力與支干線的壓力平衡。隨著液位的上升，水位從電極F1處也開始上升，F(xiàn)1同時控制微機開始計時。當水位上升到電極F2時，F(xiàn)2控制微機開始記憶由F1上升至F2的重量計量時間t1。當混合液由于比重輕而領先于水位先期到達F3時，F(xiàn)3就控制微機記憶從F1升至F3的體積計量時間t2。同時，F(xiàn)3通過微機控制電磁閥換向，使其處于關(guān)閉狀態(tài)。此時，分離器計量室內(nèi)的氣體壓力大于支干線壓力，使混合液從出口管流入支干線。液位相應地從F3開始下降，當?shù)竭_F1時，F(xiàn)1就控制微機記下從F3降到F1的測氣(或稱排液)時間。與此同時，F(xiàn)1通過微機再次控制電磁閥換向，使之再度處于開啟狀態(tài)，從而完成了一個計量周期，自動進入下一個周期。這個方案由于存在以下三個問題而無法實用化。首先，它未達到設計的同步計時要求。在設計時，它的本意是想使電極F1同時起到水位和液位下電極的作用，以便使重量計時和體積計時同步進行，以便最大限度地減少由于非同步計時而引起的誤差。但在實際上無法實現(xiàn)這個目的，這是因為每次計量后剩余混合液的液面高度是變化的，水位高度也會由于使用過程中的消耗而在下降，因而二者根本無法處在同一水平面上都從F1的位置開始去計時。因而在生產(chǎn)中未采用這一套技術(shù)思想和裝置，而是每次都必須用超聲波或r射線重新確定混合液下液位的位置以便以此去控制其計時起點，從而就使設備投資也大為增加。第二，由于是用浮子式液位計去判斷混合液液面是否已到達上液位的，因而一旦浮子被液中的原油所玷污，便會使體積計量的準確性受到影響。第三，在該方案中，水位液位計的下部未沒入水中，一旦水平面下降，混合液就會進入水位計中玷污針狀電極，引起水的密度改變，它也會影響重量計時的準確性。因而，與傳統(tǒng)裝置相比，該裝置雖有諸多優(yōu)點，但由于無法保證體積和重量計時的可靠與準確性，至今未付諸實用。
本實用新型的目的就是要解決這種連續(xù)計量裝置目前存在著的這種可靠和準確 計量的問題。
本實用新型是一種油田單井日產(chǎn)油量的連續(xù)計量裝置。它由油氣分離器、水位和液位高度測量裝置和微機共三個部份構(gòu)成，油水混合液從分離器上部的入口管注入，氣平衡管從分離器頂部接出，它通過電磁閥等閥門開關(guān)和由分離器下部引出的出油管相連。它的特征在于這是一種體積一質(zhì)量異步測定式的連續(xù)計量裝置，其水位和液位高度測量裝置都是一種由一根水管(或混合液管)與一對從外部套接于它的附壁電容式液位電極組成，其輸出通過各自的阻容振蕩器、計數(shù)器和一個帶有定時中斷功能的微機相連。這種裝置的液面和水面從下位上升到上位所需要的時間是獨立測定的，換而言之，即各自從下位上升時其計時時標是不同的，即異步計量的因為它們分別配備了一套高度測量計。制作時，先由油水混合液和純水包的重量平衡原理分別定出水、液分別處在其各自的上、下位時的位置，并以此來作為安放其各自上、下二個電極的位置，再根據(jù)分別測定的、從下位到達上位的時間即可求出單位時間內(nèi)油水混合物的質(zhì)量和體積，從而就可根據(jù)上述的程序來求出混合液中的純油含量。另外，在本實用新型中，水管的下端已深入純水包中，從而防止了一旦水面下降而產(chǎn)生的混合液倒灌現(xiàn)象。
實驗結(jié)果表明本實用新型已達到了實用化的要求，可對混合液中的純油含量進行可靠而準確的測量，其測量精度也高于傳統(tǒng)的密度法。相應地，設備得到簡化，投資也相應地減少了。
為了在下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進行詳細敘述，現(xiàn)把本申請文件所使用的附圖名稱及其編號簡述如下圖1已公開的油氣水三相計量分離器示意圖；圖2體積一質(zhì)量異步測定式計量分離器示意圖；圖3附壁電容式液位電極俯視圖4附壁電容式液位電極側(cè)視圖；圖5附壁電容式液位電極組與外電路聯(lián)接圖。
實施例請見圖2。油氣混合液由入口管8注入分離器9，氣液開始分離，氣體向上，液體向下，電磁閥處于開啟狀態(tài)。水(柱)管10中與純水包11的水相通的水面開始從a處上升，到達附壁電容式水位下電極12時12就控制微機開始記憶由12上升到上電極13所需的重量計量時間。由于混合液比水輕，液面巳先于水面上升。當它到達附壁電容式液位下電極14時，14就控制微機記憶由14到達液位上電極15所需的體積計量時間。當液面先期到達其上電極15而水面后續(xù)到達其上電極13時，計算機即求分別求出體積和重量計量時間。同時水位上電極13通過微機使電磁閥換向，使其處于關(guān)閉狀態(tài)，氣體平衡管17內(nèi)的氣體上升受阻，使分離器內(nèi)的氣體壓力大于集油支干線18內(nèi)的壓力。于是，液便從分離器出口管19通過打開的閥門20進入集油支干線。此時，液面開始下降，降到15時，它控制微機記憶從15下降到14的測氣(也稱排液)時間。當液面到達14時，它就通過微機控制電磁閥16換向，使之再次開啟，自動進入下一個計量周期。
關(guān)于附壁電容式液位電極組請見圖3～5。它由一根條形支架21和位于其二端的液位上電極13和下電極12組成，每個電極包含二塊極板，每塊極板由二塊互相對稱的有機玻璃襯底22、23和用熱壓方法附著在襯底上的銅片24、25構(gòu)成，銅片也可用由電鍍成的銅膜代替。圖4中的26、27各是上、下電極中的一個銅片。二塊襯底一端用膠粘接，另一端形成一個開口套在水(柱)管10的管壁外，襯底與支架用膠粘接。28、29是二個引出電極引線的小孔，引線穿過小孔后與粘在支架21上且由芯片LM556構(gòu)成的阻容振蕩器30的輸入端相連，31是CTC計數(shù)器，它與30的輸出端相接。二塊極板就構(gòu)成一個板式電容器。它的電容量與極板間介質(zhì)的介電系數(shù)成正比。當液面未到達電極位置時，介質(zhì)為空氣或天然氣，介電系數(shù)為1～1.2。當?shù)竭_時，介質(zhì)為水或混合液，前者的介電系數(shù)為81，后者為2～80，隨含水量而有所不同。如果把這一組電極電容分別接在二個阻容振蕩器的振蕩回路內(nèi)，由于振蕩脈沖頻率與電容量成反比，由此即可根據(jù)振蕩頻率是否已下降到了所規(guī)定的閥值來判斷水(或液)面是否已經(jīng)到達上、下電極的位置。它與電阻式液位計相比，是一種非接觸式測量元件，因而不存在電極被油玷污的問題，與浮子式液位計相比，其檢測元件與被測對象也不接觸，故也不存在上述問題，因而其測量結(jié)果可靠而且準確。實驗結(jié)果，對于水柱而言，水位到達電極位置時，其振蕩頻率降低20％。對于液柱而言則降低5％，對于計算機而言是足夠判斷的了。
實驗結(jié)果表明用本實用新型提出的體積一質(zhì)量異步測定式連續(xù)計量裝置測定時，混合液液量的誤差小于±1％，產(chǎn)水量的誤差也小于±1％，純油量計量誤差小于1～5％，要視含水量不同而有所差異。對于本實用新型所測量的1?；旌弦憾?，混合液液面誤差為1.0％，產(chǎn)水量誤差為1.0％，純油量計量誤差為2.0％，它解決了油田單井日產(chǎn)油量體積一重量測定法在實用化過程中產(chǎn)生的重大技術(shù)關(guān)鍵問題，滿足了生產(chǎn)的急需。
權(quán)利要求1.油田單井日產(chǎn)油量連續(xù)計量裝置，它由油氣分離器、水位和液位高度測量裝置和微機共三個部份構(gòu)成，油水混合液從分離器上部的入口管注入，氣平衡管從分離器頂部接出并通過電磁閥等閥門開關(guān)和自分離器下部引出的出油管相連，本實用新型的特征是，它是一種體積-質(zhì)量異步測定式的裝置，其水位和液位高度測量裝置都是一種由一根水管(或混合液管)和一對從外部套接于它的附壁電容式液位電極組成，其輸出通過各自的阻容振蕩器、計數(shù)器和帶有定時中斷功能的一個微機相連。
專利摘要油田單井日產(chǎn)油量連續(xù)計量裝置是一種采油計量設備。油井采油量連續(xù)計量裝置一般由油氣分離器、水位和液位高度計和微機組成，本實用新型的特征在于它是一種體積一質(zhì)量異步測定式計量裝置，其水位和液位高度計都是由一對附壁電容式液位電極組成，其輸出通過各自的阻容振蕩器、計數(shù)器與一個具有定時中斷功能的微機相連。它具有電極不受混合液中的油所污染、水位和液位分別計量的特點，因而可靠性和準確度都好。
文檔編號G01F1/74GK2079283SQ9022443
公開日1991年6月19日 申請日期1990年12月3日 優(yōu)先權(quán)日1990年12月3日
發(fā)明者許鴻志, 李繼輝, 史杰, 劉風 申請人:華北石油管理局第五采油廠