双体式油井三相自动计量器制造技术

一种双体式油井三相自动计量器，包括第一罐体、第二罐体、两个电动三通阀和自动控制器；第一罐体上设置有第一差压变送器和第三差压变送器，第二罐体上设置有第二差压变送器和第四差压变送器；第三差压变送器和第四差压变送器分别设置在第一差压变送器和第二差压变送器之间；两个罐体尺寸完全相同，两个罐体的进口和出口分别与两个电动三通阀连接，两个罐体的上部连接有用于气体交换的连通管；罐体的顶部装有压力变送器和温度变送器；各电动部件器均与自动控制器连接。该计量器结构简单，只通过四个差压变送器的数据组合即可计量出产液量、油水比例、油量、水量和产气量，实现了油井油、水、气三相流量的连续实时计量，直观性强，计量准确。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于对油井的产液量、产气量、油井的混合液密度、油井产液的含油量及含水量进行自动计量的设备，属于油井产出物油、水、气三相自动计量

技术介绍
油井生产的井流物包含油、水、气和颗粒性固体，油、水、气的三相准确计量非常困难，目前的三相计量方法为质量流量计法及液位法,都存在不同程度的缺点。中国专利文献CN103835697A公开的《单井三相计量装置》，包括一次扩张管与二次扩张管，一次扩张管与锥型旋流分离器连通，一次扩张管顶端与二次扩张管连通；二次扩张管与气相管道连通，气相管道通过气体双转子流量计连通混合液出口管，二次扩张管侧部与一次扩张管连通，锥型旋流分离器固定于储油罐内腔上部，与一次扩张管连通；在储油罐的外侧壁上设置有上、下两个液位开关；在储油罐的底部，通过液相管道依次连通泵、控制阀、质量流量计及混合液出口管；两个液位开关、气体双转子流量计、质量流量计、控制阀、泵分别通过线缆连接控制器。CN101241121公开的《计时法三相计量分离器》，在计量过程中只记取三个液位计所显示的三个时间参数，就可完成油气水三相的计量，而无需再配套其它专门仪表。通过对混合液液位计和对应的水柱液位计的等高度的时间计量，同步求取出了混合液的重量(吨)和体积量(方)，并导出了密度法测含水的参数ρ混＝t1/t2*ρ水，由此计算出含水率；排放室的零位计计时实现了对产气量的计量，从而实现了油气水三相的计时法求取。CN103982170A公开的《一种中小液量、大气量油井三相计量装置》，主要包括气液旋流分离器、稳流器、气路缓冲罐、气路计量流量计、翻斗流量计和差压变送器。气液旋流分离器的主要功能是完成油井来液的气液分离工作；稳流器的主要功能是实现气液缓冲稳流、分离油水中残余气体；气路缓冲罐的主要功能是实现将气中的油水进行二次分离；气路计量流量计、翻斗流量计的主要功能是对气路、液路介质进行流量实时在线计量。上述装置或技术方案，都需要采用分离器进行气液分离，一是采用用大型分离装置将产出物分离为单独的油相、水相、气相后，用两组液体流量计分别计量油相、水相流量，用一组气相流量计计量气相流量。这类技术结构复杂，体积庞大，不适合现场油井的单井三相计量应用。再者就是采用质量流量计进行液量及混合密度测量，该方法不适于产气量较大的油井及稠油井，三相计量误差很大。另外，也有通过其它技术方式进行油井的水、油、气三相计量：CN102322908B公开的《差压式油气水三相计量装置》，包括恒温箱、气液分离器、油水分离器和计算机采集控制处理系统，所说的气液分离器上连有回压阀、气体流量计和差压传感器，油水分离器上连有差压传感器、电磁阀和天平，气液分离器与油水分离器相连。该项专利技术为静态油、水、气的化验测量，无法应用在油井自动计量上。CN103046919A公开的《用液位和差压计量油井产出物的方法》，是在油井产出管路中串接一个圆筒装置，装置内有滞液腔、计量腔、排液腔、滞液阀、排液阀、液位传感器、差压传感器及配套的控制电路、压力传感器、温度传感器等；油井产出物流经圆筒装置过程中，需经过装置内的计量腔。差压传感器、液位传感器对油井产出物进行不间断的测量，随时获取计量腔内油井产出物的差压、液位及配套的温度、压力等参数；控制电路通过已知条件油的密度ρ油、水的密度ρ水、计量腔的底面积S，结合液位传感器测量到的液位参数和差压传感器测量到的该液位下的重力参数，得到计量腔内油井产出物的体积V测、油的体积V油、水的体积V水、油的质量、水的质量及含水率。该项专利技术属于对油井的间断计量，无法实现连续测量。同时，该技术无法精确测得油水混合液的液位，也就无法进行油井三相计量。CN201025024公开的《油井差压法计量装置》，罐体内由上至下顺序固定有液位上限开关、双法兰差压变送器以及液位下限开关，由数据采集控制器输出的排气、进液、排液控制信号作为相应电磁阀的控制信号，由高液位限位开关、液位上限开关、双法兰差压变送器以及液位下限开关输出的信号分别输入到数据采集控制器的相应数据采集端。该专利技术采用液位开关及差压变送器配合测量油井产出液的混合密度，由于液位开关有机械间隙，同时液位浮球在不同油密度中的浸入深渡不同，实际上是无法准确测定混合液位高度的，因而测量出的结果误差很大。上述专利技术，在现场油井三相自动在线连续计量应用中，存在相应的缺陷，应用效果不理想。
技术实现思路
本专利技术针对现有油井的油、水、气三相在线计量技术存在的不足，提供一种结构简单、能够自动在线计量、计量精确度高、适用性强、实时性强的双体式油井三相自动计量器。本专利技术的双体式油井三相自动计量器，采用下述技术方案：该计量器包括第一罐体、第二罐体；第一电动三通阀、第二电动三通阀；自动控制器；第一罐体上设置有第一差压变送器和第三差压变送器，第二罐体上设置有第二差压变送器和第四差压变送器；第三差压变送器和第四差压变送器的上压力接口分别低于第一差压变送器和第二差压变送器的上压力接口；第三差压变送器和第四差压变送器的下压力接口分别高于第一差压变送器和第二差压变送器的下压力接口；两个罐体的进口分别与第一电动三通阀的两个输出接口连接，两个罐体的出口分别与第二电动三通阀的两个输出接口连接，两个罐体的上部连接有用于气体交换的连通管；罐体的顶部装有压力变送器和温度变送器(一个罐体的顶部装有压力变送器而另一个罐体的顶部装温度变送器)；四个差压变送器、两个电动三通阀、压力变送器和温度变送器均与自动控制器连接。控制器控制两个电动三通阀，使原油进入一个罐体成为进液罐体，而另一个罐体则排出原油成为排空罐体；当进液罐体的差压值(第一差压变送器或者是第二差压变送器的输出值)超过设定值后，控制两个电动三通阀使两个罐体的进液与排空状态互换；两个罐体交替进入原油和排空，两个罐体完全对称并且通过连通管进行气体交换。将第三差压变送器和第四差压变送器的上压力接口位置定义为密度测量位置；当液位超过密度测量位置后，第一差压变送器或第二差压变送器的差压值继续增加，第三差压变送器或第四差压变送器的差压值不变；根据第一差压变送器和第三差压变送器的差压值变化或者是第二差压变送器和第四差压变送器的差压值变化，判断出液位是否高于密度测量位置；当液位超过密度测量位置时，根据第三差压变送器或第四差压变送器的上压力接口和下压力接口的高度及差压值计量出液密度。根据第一差压变送器和第二差压变送器的差压值分别计量出两个罐体内的液量重量；根据液密度计量出两个罐体内的液量体积和气体空间体积；根据进罐体的液量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双体式油井三相自动计量器，包括两个罐体尺寸完全相同第一罐体、第二罐体；第一电动三通阀、第二电动三通阀和自动控制器。其特征是：第一罐体上设置有第一差压变送器和第三差压变送器，第二罐体上设置有第二差压变送器和第四差压变送器；第三差压变送器和第四差压变送器的上压力接口分别低于第一差压变送器和第二差压变送器的上压力接口；第三差压变送器和第四差压变送器的下压力接口分别高于第一差压变送器和第二差压变送器的下压力接口；两个罐体的进口分别与第一电动三通阀的两个输出接口连接，两个罐体的出口分别与第二电动三通阀的两个输出接口连接，两个罐体的上部连接有用于气体交换的连通管；罐体的顶部装有压力变送器和温度变送器；四个差压变送器、两个电动三通阀、压力变送器和温度变送器均与自动控制器连接；自动控制器控制两个电动三通阀，使原油进入一个罐体成为进液罐体，而另一个罐体则排出原油成为排空罐体；当进液罐体差压值超过设定值后，控制两个电动三通阀使两个罐体的进液与排空状态互换；两个罐体交替进入原油和排空，两个罐体通过连通管进行气体交换；将第三差压变送器和第四差压变送器的上压力接口位置定义为密度测量位置；当液位超过密度测量位置后，第一差压变送器或第二差压变送器的差压值继续增加，第三差压变送器或第四差压变送器的差压值不变；根据第一差压变送器和第三差压变送器的差压值变化或者是第二差压变送器和第四差压变送器的差压值变化，判断出液位是否高于密度测量位置；当液位超过密度测量位置时，根据第三差压变送器或第四差压变送器的上压力接口和下压力接口的高度及差压值计量出液密度；根据第一差压变送器和第二差压变送器的差压值分别计量出两个罐体内的液量重量；根据液密度计量出两个罐体内的液量体积和气体空间体积；根据进液罐体的液量变化计量出产液量的重量和体积；根据气体空间体积的变化计量出工况下的产气量；根据工况下的产气量、压力和温度数据计量出标况下的产气量；根据液密度、油密度和水密度计算出液体的油水比例，进而计量出油重量、油体积、水重量和水体积；实现油井三相自动连续计量。...

【技术特征摘要】
1.一种双体式油井三相自动计量器，包括两个罐体尺寸完全相同第一罐体、第二罐体；
第一电动三通阀、第二电动三通阀和自动控制器。其特征是：第一罐体上设置有第一差压变
送器和第三差压变送器，第二罐体上设置有第二差压变送器和第四差压变送器；第三差压变
送器和第四差压变送器的上压力接口分别低于第一差压变送器和第二差压变送器的上压力
接口；第三差压变送器和第四差压变送器的下压力接口分别高于第一差压变送器和第二差压
变送器的下压力接口；两个罐体的进口分别与第一电动三通阀的两个输出接口连接，两个罐
体的出口分别与第二电动三通阀的两个输出接口连接，两个罐体的上部连接有用于气体交换
的连通管；罐体的顶部装有压力变送器和温度变送器；四个差压变送器、两个电动三通阀、
压力变送器和温度变送器均与自动控制器连接；
自动控制器控制两个电动三通阀，使原油进入一个罐体成为进液罐体，而另一个罐体则
排出原油成为排空罐体；当进液罐体差压值超过设定值后，控制两个电动三通阀使两个罐体
的进液与排空状态互换；两个罐体交替进入原油和排空，两个罐体通过连通管进行气体交换；
将第三差压变送器和第四差压变送器的上压力接口位置定义为密度测量位置；当液位超
过密度测量位置后，第一差压变送器或第二差压变送器的差压值继续增加，第三差压变送器
或第四差压变送器的差压值不变；根据第一差压变送器和第三差压变送器的差压值变化或者
是第二差压变送器和第四差压变送器的差压值变化，判断出液位是否高于密度测量位置；当
液位超过密度测量位置时，根据第三差压变送器或第四差压变送器的上压力接口和下压力接
口的高度及差压值计量出液密度；
根据第一差压变送器和第二差压变送器的差压值分别计量出两个罐体内的液量重量；根
据液密度计量出两个罐体内的液量体积和气体空间体积；根据进液罐体的液量变化计量出产
液量的重量和体积；根据气体空间体积的变化计量出工况下的产气量；根据工况下的产气量、
压力和温度数据计量出标况下的产气量；根据液密度、油密度和水密度计算出液体的油水比
例，进而计量出油重量、油体积、水重量和水体积；实现油井三相自动连续计量。
2.根据权利要求1所述的双体式油井三相自动计量器，其特征是：所述液密度的计算公
式是：
ρ = P 3 × S h × S = P 3 h , ]]>其中：ρ是液密度；P3是当液位超过密度测量位置时由第三差压变送器或第四差压变送
器的输出值；h是第三差压变送器的上压力接口与下压力接口的间距或第四差压变送器的上
压力接口与下压力接口的间距；S是单个罐体的截面积。
3.根据权利要求1所述的双体式油井三相自动计量器，其特征是：所述产液量的计算公
式是：
M1＝∑ΔP1XS。
其中：M1为产液量；P1是进液罐体的差压值；S是单个罐体的截面积。
4.根据权利要求1所述的双体式油井三相自动计量器，其特征是：所述工况下的产气量

\t的体积计算公式为：
Q 1 = - Σ ( Δ P 1 + Δ P 2 ) S ρ , ]]>其中：P1：进液罐体的差压值；P2：排空罐体的差压值；S：单个罐体的截面积；ρ是液
密度。
5.根据权利要求1所述的双体式油井三相自动计量器，其特征是：所述标况下的产气量
计算公式为：...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘仲锋，申法举，
申请(专利权)人：山东方锐智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37