一种就地校准调整加药量的加药系统及其方法技术方案

本发明专利技术公开了一种就地校准调整加药量的加药系统，包括滴注罐、引压口、气体连通管、液位计、出药三通、流量计、调节阀、标定开关阀、出药管；所述滴注罐顶部设置引压口；所述滴注罐底部与出药管一端连接相通；所述出药管上设置标定开关阀，所述出药管另一端与出药三通侧面接口连接相通；所述出药三通上部接口与液位计底部接口连接相通；所述液位计顶部接口与气体连通管一端连接相通，所述气体连通管另一端与滴注罐顶部连接相通；所述出药三通下部接口与流量计进口连接相通；所述流量计出口与调节阀连接相通。本发明专利技术能够有效解决加药系统的加药流量计量、调整、控制、偏流难题，能够节省加药量；具有实施容易，安全可靠，应用广泛，推广容易等优特点。

A kind of dosing system and its method for on-site calibration and adjustment of dosing amount

【技术实现步骤摘要】
一种就地校准调整加药量的加药系统及其方法
本专利技术涉及油气田加药领域，尤其是涉及一种就地校准调整加药量的加药系统及其方法。可以适用于需要加入药剂的油气井、油气管线。
技术介绍
为了保障油气井、油气管线及其管件仪表等油气通道(统称油气流道)的正常生产运行，通常需要将常温常压下呈液态的功能性化学剂(又称药剂)加入油气流道中，统称加药。加药时，一般需要对药剂的加药量(即药剂加入量)或加药流量(即药剂加入流量)进行控制、调整、计量。目前国内主要利用计量泵对药剂的加药量或加药流量进行控制、调整、计量，该方法存在以下缺陷：1、该方法不能对加药流量进行准确控制、调整、计量，只能对加药流量进行粗略控制、调整、计量。由本领域公知常识可知：计量泵是利用凸轮机构控制柱塞的行程长短以控制计量泵的额定排量(或理论排量)百分比，进而达到控制计量泵排量的目的；如计量泵的额定排量为60升/时，利用其凸轮机构将其柱塞行程控制在最大行程的50％时，即可使该计量泵的排量调整至额定排量的50％，从而将该计量泵的排量调整至30升/时；由于计量泵本身没有流量计，其柱塞存在漏失量且该漏失量随着柱塞密封函的不断磨损、排液凡尔与进液凡尔的不断磨损会越来越大，因此用计量泵无法准确控制、调整、计量加药流量。2、该方法不能对1泵多管加药系统的加药流量进行有效控制、调整、计量，无法解决1泵多管加药系统的加药流量偏流问题，无法满足该类加药系统的加药流量控制、调整、计量要求。以青海气田为例。该气田应用高压气举生产工艺，一般在1个配气阀组设置2～50条高压天然气注气管线，将10MPa的高压天然气分别配送至2～50口气井套管内进行气举生产。以该气田1个设置了2条高压天然气注气管线的配气阀组为例，如图1所示，其工艺可简述为：该配气阀组设置了注气管线106、注气管线109，将10MPa的天然气分别配送至2口气井；为了防止天然气在注气管线106、注气管线109内形成水合物堵塞，用1台计量泵102分别向注气管线106、注气管线109内加注甲醇以防冻解堵，并根据注气管线106、注气管线109不断变化的注气量和不同的防冻解堵要求随时调整、控制、计量加注甲醇的流量；其加注甲醇的工艺可进一步简述为：通过进泵管线101将30～60升/日(或1.25～2.5升/时)的甲醇量吸入计量泵102内，然后通过汇管103将30～60升/日(或1.25～2.5升/时)的甲醇量分配给加药管105、加药管108，并根据注气管线106、注气管线109冻堵情况用阀门104控制调整加药管105的甲醇加注流量、用阀门107控制调整加药管108的甲醇加注流量；由此可知，该配气阀组的加药系统尽管能够通过计量泵102的排量确定汇管103的甲醇总流量为30～60升/日(或1.25～2.5升/时)，但却无法据此确定加药管105、加药管108各自的甲醇流量，因此无法利用阀门104、阀门107将加药管105、加药管108的甲醇流量控制调整到注气管线106、注气管线109防冻解堵所需的甲醇流量；该配气阀组的生产运行情况表明：在12月～3月冬季期间，操作工只能凭借个人感觉调整阀门104、阀门107的开度以控制调整进入注气管线106、注气管线109的甲醇流量，根本无法判断确认注气管线106、注气管线109内的具体甲醇流量值及其偏流程度，更无法调整解决其存在的甲醇偏流问题，从而导致其中的1条注气管线经常冻堵，严重影响了气井生产；因此，目前的1泵多管加药系统无法满足青海气田的生产要求。目前国内一般利用流量计计量的方法对液体流量进行计量，如利用齿轮流量计对水管内的瞬时水流量、累计水流量进行计量；将该方法用于药剂的加药量或加药流量计量，存在以下缺陷：1、齿轮流量计存在漏失量；当加药流量较小、药剂粘度较低时，由漏失量导致的计量误差可达57％，是齿轮流量计出厂标定计量误差的上百倍，从而难以有效计量加药流量，无法满足实际生产要求。由本领域公知常识可知：不同药剂的粘度差异巨大，如作为天然气水合物抑制剂使用的乙二醇粘度是清水的数倍，作为天然气水合物抑制剂使用的聚丙烯酰胺水溶液、聚乙烯吡咯烷酮水溶液的粘度是清水的几百倍，但同样作为天然气水合物抑制剂使用的甲醇粘度则比清水更低；药剂粘度越低，齿轮流量计的漏失量越大，其计量误差也越大。由本领域公知常识可知：齿轮流量计出厂时一般用图2所示的标定装置和清水标定其计量误差。试验表明：用图2所示的标定装置和甲醇进行齿轮流量计标定试验，结果表明：当压力表202(精度1.6级)读数为0.03MPa时，用DN15截止阀204调整DN15出口206的甲醇流出量后保持不变，如果齿轮流量计203(精度0.5级，量程0.3～60升/时)用时10分钟的累计流量为0.2升，则同时用玻璃量筒207从出口206接取的甲醇流出量为0.46升，据此可知齿轮流量计203的漏失量为1.56升/时；进一步计算可知：当该齿轮流量计203计量出的甲醇流量为1.2升/时，则用标定获得的甲醇平均流量为2.76升/时；由此可知，该齿轮流量计203在计量小流量甲醇时，其计量误差可达57％，是其出厂标定计量误差的114倍。由本领域公知常识可知：国家标准要求工业用仪表的最大误差为4％，现有工业用流量计出厂或在权威计量机构标定时，其计量误差最大允许值为±4％；使用者使用工业用流量计时，在室内标定的计量误差最大允许值同样为±4％；油气井、油气管线的加药流量普遍很小，以青海气田设有2条注气管线的配气阀组为例，其2条注气管线的甲醇加注总量为30～60升/日(或1.25～2.5升/时)，单条注气管线的平均甲醇加注量只有15～30升/日(或0.625～1.25升/时)；因此，当流量计的误差达到57％时，无法依据该流量计获得真实有效的加药量(或加药流量)，无法满足油气井、油气管线的生产要求。2、齿轮流量计的漏失属于机械间隙泄漏，其漏失量必然伴随流量计前后压差的变化而变化；由于实际生产工况中流体必然存在的复杂性、波动性和偶然性，齿轮流量计在实际生产应用中的前后压差必然千差万别且随时随机的发生变化，因此其实际漏失量也千差万别、随时随机变化；因此，齿轮流量计在出厂前或其他室内条件下标定的计量误差，与其在实际生产应用中的计量误差存在巨大的差异，由此导致难以准确计量加药流量，无法满足实际生产要求。由本领域公知常识、流体力学可知：当空隙几何尺寸一定时，流体通过空隙的流量随空隙前后的压差变化而变化；流体通过孔径1mm小孔和孔径10mm大孔的流阻不同；当流体同时通过孔径1mm小孔和孔径10mm大孔时，如果改变流体通过孔径10mm大孔的流量，则通过孔径1mm小孔的流量必然改变；由此可知，即使齿轮流量计的前后压差恒定不变，齿轮流量计在瞬时流量为10升/时、1升/时的漏失量也不相同；亦即，即使同一台齿轮流量计的前后压差恒定不变，该齿轮流量计在计量不同瞬时流量时的漏失量也不相同。总之，上述控制、调整、计量加药量(或加药流量)的方法，在针对小流量加药时，不能有效地计量、控制调整加药量、加药流量。...

【技术保护点】
1.一种就地校准调整加药量的加药系统，其特征在于：包括滴注罐、引压口、气体连通管、液位计、出药三通、流量计、调节阀、标定开关阀、出药管；/n所述滴注罐顶部设置引压口；/n所述滴注罐底部与出药管一端连接相通；/n所述出药管上设置标定开关阀，所述出药管另一端与出药三通侧面接口连接相通；/n所述出药三通上部接口与液位计底部接口连接相通；/n所述液位计顶部接口与气体连通管一端连接相通，所述气体连通管另一端与滴注罐顶部连接相通；/n所述出药三通下部接口与流量计进口连接相通；/n所述流量计出口与调节阀连接相通；/n所述液位计顶部标高等于或高于所述滴注罐顶部标高，所述液位计底部标高等于或低于所述滴注罐底部标高。/n

【技术特征摘要】
1.一种就地校准调整加药量的加药系统，其特征在于：包括滴注罐、引压口、气体连通管、液位计、出药三通、流量计、调节阀、标定开关阀、出药管；
所述滴注罐顶部设置引压口；
所述滴注罐底部与出药管一端连接相通；
所述出药管上设置标定开关阀，所述出药管另一端与出药三通侧面接口连接相通；
所述出药三通上部接口与液位计底部接口连接相通；
所述液位计顶部接口与气体连通管一端连接相通，所述气体连通管另一端与滴注罐顶部连接相通；
所述出药三通下部接口与流量计进口连接相通；
所述流量计出口与调节阀连接相通；
所述液位计顶部标高等于或高于所述滴注罐顶部标高，所述液位计底部标高等于或低于所述滴注罐底部标高。


2.根据权利要求1所述的一种就地校准调整加药量的加药系统，其特征在于：所述出药三通下部接口与调节阀连接相通；所述调节阀与流量计进口连接相通。


3.一种就地校准调整加药量的加药系统，包括滴注罐、引压口、气体连通管、液位计、连接管件、流量计、调节阀、标定开关阀、出药管；
所述滴注罐下部侧面与出药管一端连接相通；
所述出药管另一端与液位计下部侧面接口连接相通；
所述液位计上部侧面接口与气体连通管一端连接相通，所述气体连通管另一端与滴注罐上部侧面连接相通；
所述液位计底部接口与连接管件一端连接相通；
所述连接管件另一端与流量计进口连接相通；
所述液位计顶部标高等于或高于所述滴注罐顶部标高，所述液位计底部标高等于或低于所述滴注罐底部标高。


4.根据权利要求3所述的一种就地校准调整加药量的加药系统，其特征在于：所述出药三通下部接口与调节阀连接相通；所述调节阀与流量计进口连接相通。


5.根据权利要求1所述的一种就地校准调整加药量的加药系统，其特征在于：所述滴注罐下部侧面与出药管一端连接相通；所述气体连通管另一端与滴注罐上部侧面连接相通；所述液位计顶部标高比所述滴注罐顶部标高低，底部标高比所述滴注罐底部标高高。


6.根据权利要求4所述的一种就地校准调整加药量的加药系统，其特征在于：所述出药三通下部接口与调节阀连接相通；所述调节阀与流量计进口连接相通。


7.根据权利要求4所述的一种就地校准调整加药量的加药系统，其特征在于：所述滴注罐底部与出药管一端连接相通。


8.根据权利要求6所述的一种就地校准调整加药量的加药系统，其特征在于：所述出药三通下部接口与调节阀连接相通，所述调节阀与流量计进口连接相通。


9.一种就地校准调整加药量的加药系统，包括滴注罐、引压口、气体连通管、液位计、连接管件、流量计、调节阀、标定开关阀、出药管、补药口、备用口、放空口、安全阀、压力表；
所述引压口带法兰；
所述滴注罐顶部设置放空口、安全阀、压力表；
所述带法兰放空口在滴注罐顶部连接相通，所述安全阀与滴注罐连接相通，所述压力表与滴注罐顶部连接相通；
所述滴注罐底部与出药管一端连接相通，所述出药管另一端与液位计下部侧面接口连接相通；
所述液位计底部接口与连接管件连接相通；
所述连接管件与流量计进口连接相通；
所述流量计进口与调节阀连接相通；
所述气体连通管另一端与滴注罐顶部连接相通；
所述补药口与滴注罐底部连接相通，所述备用口与滴注罐底部连接相通；
所述液位计顶部标高等于或高于所述滴注罐顶部标高，所述液位计底部标高等于或低于所述滴注罐底部标高。


10.根据权利要求9所述的一种就地校准调整加药量的加药系统，其特征在于：所述连接管件与调节阀连接相通；所述调节阀与流量计进口连接相通。


11.根据权利要求1-4、6、8-9所述的任一种就地校准调整加药量的加药系统，其特征在于：所述流量计是齿轮流量计、转子流量计、超声波流量计、外夹式超声波流量计、便携式超声波流量计、电磁流量计、浮子流量计、水表、阿牛巴流量计、弯管流量计、平衡流量计、楔形流量计、靶式流量计、涡街流量计、涡轮流量计、孔板流量计、旋涡流量计、差压式流量计的任意一种。


12.根据权利要求1、3、5、9所述的任一种就地校准调整加药量的加药系统，其特征在于：所述液位计是磁翻板液位计、磁性浮子式液位计、磁敏电子双色液位计、玻璃管液位计、玻璃板式液位计、彩色石英管式液位计、视镜式液位计、超声波液位计的任意一种。


13.根据权利要求1、3、5、9所述的任一种就地校准调整加药量的加药系统，其特征在于：所述液位计为利用浮力原理、磁力耦合作用和传感器、变送器、显示仪制成的远传型磁性浮子式液位计。


14.根据权利要求1、3、5、9所述的任一种就地校准调整加药量的加药系统，其特征在于：所述液位计包括带法兰的壳体、带法兰的磁性浮球液位变送器、上部接口和底部接口；所述磁性浮球液位变送器下端延伸到所述壳体内下部，磁性浮球液位变送器上端和所述壳体顶部法兰连接；所述磁性浮球液位变送器能够将液位转换为标准电信号并远传。


15.根据权利要求1、3、5、9所述的任一种就地校准调整加药量的加药系统，其特征在于：所述液位计包括带螺纹的壳体、带螺纹的静压式液位变送器、上部接口和底部接口，所述静压式液位变送器下端延伸到所述壳体内下部，静压式液位变送器上部与所述壳体顶部之间螺纹连接；所述静压式液位变送器是磁致伸缩液位变送器；所述静压式液位变送器能够将液位转换为标准电信号并远传。


16.根据权利要求1、3、5、9所述的任一种就地校准调整加药量的加药系统，其特征在于：所述液位计包括壳体、压力变送器、上部接口和底部接口，所述压力变送器设置在壳体的下部；所述压力变送器能够将液位转换为标准电信号并远传。


17.根据权利要求1、3、5、9所述的任一种就地校准调整加药量的加药系统，其特征在于：所述液位计包括壳体、压力表、顶部接口和底部接口，所述压力表设置在壳体的下部；所述压力表为0.1级精度的精密压力表。


18.根据权利要求1、3、5、9所述的任一种就地校准调整加药量的加药系统，其特征在于：所述液位计包括壳体、磁浮子、顶部接口、有色铁粉和底部接口，所述磁浮子设置在壳体内，有色铁粉设置在壳体外与磁浮子相应位置。


19.根据权利要求1、3、5、9所述的任一种就地校准调整加药量的加药系统，其特征在于：所述滴注罐是密闭容器或/和压力容器。


20.一种根据权利要求1、3、9加药系统就地校准调整加药量的方法，包括如下步骤：
1)架高滴注罐：
将滴注罐置于支架上，使滴注罐底部的标高比天然气管线顶部的标高高；
所述支架由金属材料、非金属材料的任意一种制成；
2)连线、平衡压力：
在天然气管线上部或顶部，用引压管将引压口与天然气管线连接相通，使滴注罐、液位计内的压力与天然气管线内的压力自动平衡；
在天然气管线上部或顶部，用输药管将调节阀与然气管线连接相通；
3)平衡液位：
打开标定开关阀，使滴注罐、液位计内的液面自动平衡；
4)滴注液位计内的药剂：
关闭标定开关阀，打开调节阀，液位计内的药剂在重力作用下依次经过出药三通、流量计、调节阀、输药管进入天然气管线内；
5)计时读取数据
用秒表计时，读取计时开始、计时结束时液位计的液位刻度值；与此同时读取计时开始、计时结束时流量计的瞬时流量值；
6)计算平均值
根据计时开始、计时结束的液位计液位刻度值及其已知内径，计算出计时时间内液位计的出药体积，并进一步计算出单位时间内的液位计出药流量；根据计时开始、计时结束的流量计瞬时流量值，计算出计时时间内的流量计平均瞬时流量；
7)计算流量计的就地标定计量误差
按照“流量计就地标定计量误差＝【步骤6)中的液位计出药流量-步骤6)中的流量计平均瞬时流量】÷步骤6)中的液位计出药流量×100％”公式，计算出流量计的就地标定计量误差；
8)调整、校准加药流量
打开标定开关阀，滴注罐、液位计内的液面自动平衡，同时滴注罐内的药剂在重力作用下依次经过出药管、标定开关阀、出药三通、流量计、调节阀、输药管进入天然气管线内；
调整调节阀的开度，并依据步骤7)中的就地标定计量误差校准、修正流量计的瞬时流量读数，将加药流量调整至所需的加药流量。


21.根据权利要求20所述的加药系统就地校准调整加药量的方法，其特征在于：步骤2)中：先用阀门与天然气管线上部或顶部垂直连接相通，然后再用引压管将引压口与阀门连接相通；打开阀门，使滴注罐、液位计内的压力与天然气管线内的压力自动平衡；
先用阀门与天然气管线上部或顶部垂直连接相通，然后再用输药管将调节阀与阀门901连接相通；打开阀门，使调节阀与天然气管线连接相通。


22.一种根据权利要求1、3、9加药系统就地校准调整加药量的方法，包括如下步骤：
1)架高滴注罐：
将滴注罐置于支架上，使滴注罐底部的标高比套管阀门中心线的标高高；
所述支架由金属材料、非金属材料的任意一种制成；
2)连线、平...

【专利技术属性】
技术研发人员：李金朴，
申请(专利权)人：李金朴，
类型：发明
国别省市：山东;37