原油－天然氣－水三相流量儀的含水取樣裝置的製作方法
2023-06-12 13:17:01
專利名稱：原油－天然氣－水三相流量儀的含水取樣裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種原油-天然氣-水三相流量儀，專指一種原油-天然氣-水三相流量儀的含水取樣裝置。
二背景技術：
隨著油田開採，集輸技術的發展，特別是上世紀九十年代末開始，油田對原油-天然氣-水三相流量儀的需求日益迫切，特別是在海洋油田的開發上對三相流量儀有更加急迫的需求。目前三相流量儀主要使用文丘裡管測三相總流量，γ射線測相比率(氣、液比和油、水比)。此方法由於採用了γ射線，對安全防護有較高要求，較大地限制了此類產品的使用範圍，且γ射線測含水率(油水比)時，把油水的密度作為特徵量，依據油、水密度的不同來計量含水率，由於油、水密度較接近(其密度比在0.83∶1到0.93∶1)，精度受到限制，特別是在稠油(其密度為水的90％以上)狀態時，很難精確測定含水率。另外還有用介電常數作為特徵量，用電容法測量含水率，此方法雖然避免了γ射線帶來的安全問題，且油、水介電常數相差非常大，可以較容易的區分油、水，但水的介電常數受礦化度影響非常大，極大的影響了測量精度。依據傳熱學原理，把油、水的導熱係數作為特徵量來測量含水率，但此方法由於受油的粘度變化影響(油的粘度隨溫度變化很大)，且由於流動和傳熱過程的複雜性(目前都依賴經驗公式計算傳熱過程)，其量程範圍受到局限，且調試過程複雜限制了應用，同時根據流體力學理論，用倒U型管測量氣、液比的方法，此方法由於受流型影響嚴重，特別是當流型為環狀流時很難準確測定氣、液比，且調試較為複雜。國家知識產權局於1998年10月07日公告了一種「油氣水三相流量儀」，申請號是96236320，結構是包括文丘裡管、傳感器、信號採集處理器。垂直設置的取樣管道通過倒U型管與主管道相連，U型管測量段兩側、取樣管道、文丘裡管分別裝有非接觸式壓力差傳感器，各傳感器均經A/D轉換器接計算機。雙文丘管水平放置。溫度傳感器、壓力傳感器分別裝於水平主管道內，主管道內設有閥門。
三
發明內容
本實用新型的目的是為了克服上述背景技術中不足之處，提供一種新型原油-天然氣-水三相流量儀的含水取樣裝置，在油田開採，特別是在海洋油田的開發上擴大使用範圍，提高測量精度和使用性能。本實用新型是專利申請人投資進行了大量研究和實驗發展而來的，其原理和方法是把比熱作為特徵量(油、水的比熱比約為1∶3)，從來流中取出部分被測液體以固定流量流過一個加熱器，由於油、水比熱不同，不同含水率的液體經過加熱器所達到的溫差不同，通過計算即可得出含水率及原油-天然氣-水三相流量。
本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是所述的原油-天然氣-水三相流量儀，其特徵是在含水取樣裝置12中，含水取樣管道10進口至迴路依次是，進口經取樣器27、裝有左右壓差變送器3的「U」形管11、齒輪泵2、溫度、溫差複合變送器4、帶有左右加熱棒9的倒「U」形管24和取樣迴路8，其中帶有加熱棒9的倒「U」形管24後段與前面的溫度、溫差複合變送器4之間組成複合變送器測溫迴路5。
本實用新型解決其技術問題還採用的技術方案是所述的原油-天然氣-水三相流量儀，其特徵是在帶有左右加熱棒9的倒「U」形管24上部或者含水取樣管道10上連接安裝有溫度傳感器6。
所述的原油-天然氣-水三相流量儀，其特徵是在含水取樣管道10進口處連接球閥1，在取樣迴路8上或者含水取樣管道10上連接連接油流量開關7。
本實用新型的有益效果是此結構依賴理論計算方法，避免了傳熱計算中的經驗成分，因而量程範圍和精度極大提高，調試過程極大簡化，同時避免了粘度帶來的影響，氣、液比測量方面在U型管前加上了一個流型整理器(或叫做部分分離裝置)，分掉大部分氣體用旋進旋渦流量計計量，使經過倒U型管的流體始終維持在低氣、液比的狀態，避免了流型帶來的影響，擴大了量程範圍和測量精度，簡化了調試過程，本發明兩種結構裝置適用不同範圍，這種工作原理及測量方法無γ射線的安全隱患，可測量稠油，不受礦化度影響。具有測量精度高、適用範圍廣、測量可靠、穩定的特點。
四
圖1是本實用新型第一種三相流量儀結構和工作示意圖，圖2是第二種三相流量儀結構和工作示意圖。
上述圖中標號說明1.球閥，2.齒輪泵，3.壓差變送器，4.溫度、溫差複合變送器，5.複合變送器測溫迴路，6.溫度傳感器，7.油流量開關，8.取樣液路迴路，9.加熱棒，10.含水取樣管道，11.「U」形管，12.含水取樣裝置，13.設備進口，14.流型整理器，15.壓力變送器，16.旋進漩渦流量儀，17.溫度變送器，18.氣路管，19.三通，20.氣液助力平衡閥，21.排液出口，22.文丘利管，23.靜態混合器，24.倒「U」形管，25.水油路管，26.過濾器，27.取樣器。
五具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明，在圖1中，從設備進口13到排液出口21是一個完整的三相流量儀結構和工作示意圖。設備進口13經過流型整理器14分作上下兩路，上邊一路氣管路18，下邊一路為水油管路25。其中在上邊一路氣管路18行程中，浮動式球閥1經壓力變送器15、旋進漩渦流量儀16、溫度變送器17、三通19、兩個並聯氣液阻力平衡閥20、三通19和排液出口21組成迴路，這一路主要是通過測壓力、流量和溫度，換算成標準狀況下的氣體流量。在下邊一路為水油管路25行程中，浮動式球閥1經過帶有壓差變送器3的倒「U」形管24、浮動式球閥1、靜態混合器23、文丘利管22和排液出口21組成迴路；同時在倒「U」形管24下降管段連接一個含水取樣分析裝置12小迴路，在含水取樣分析裝置12中，含水取樣管道10進口至迴路依次是，進口經取樣器27、浮動式球閥1、裝有左右壓差變送器3的「U」形管11、齒輪泵2、溫度、溫差複合變送器4、帶有左右加熱棒9的倒「U」形管24、溫度傳感器6、油流量開關7和取樣迴路8組成迴路；其中帶有加熱棒9的倒「U」形管24後段與前面的溫度、溫差複合變送器4之間組成複合變送器測溫迴路5，在帶有左右加熱棒9的倒「U」形管24上安裝有溫度傳感器6。
在圖2中，對照圖1，基本結構上是一樣的，不同的是含水取樣分析裝置12放在流型整理器14的前面，在設備進口13和含水取樣分析裝置12整體之間多了一個過濾器26，過濾器26根據含沙量可裝可不裝；取樣器27下面主管道經過球閥1連接流型整理器14。
在使用中，圖1所示的整個裝置由於含水取樣裝置12在流型整理器14的後面，適用於對含水率測量的響應速度不高的地方，油田生產的特點決定其時間尺度很長，對響應速度一般要求不高，如果在對響應速度要求高的場合可採用圖2所示的結構，把含水取樣裝置12放在流型整理器14的前面。
權利要求1.原油-天然氣-水三相流量儀的含水取樣裝置，基本由泵、變送器、加熱器組成，其特徵是在含水取樣裝置(12)中，含水取樣管道(10)進口至迴路依次是，進口經取樣器(27)、裝有左右壓差變送(3)的「U」形管(11)、齒輪泵(2)、溫度、溫差複合變送器(4)、帶有左右加熱棒(9)的倒「U」形管(24)和取樣迴路(8)，其中帶有加熱棒(9)的倒「U」形管(24)後段與前面的溫度、溫差複合變送器(4)之間組成複合變送器測溫迴路(5)。
2.根據權利要求1所述的原油-天然氣-水三相流量儀，其特徵是在帶有左右加熱棒(9)的倒「U」形管(24)上部或者含水取樣管道(10)上連接安裝有溫度傳感器(6)。
3.根據權利要求1所述的原油-天然氣-水三相流量儀，其特徵是在含水取樣管道(10)進口處連接球閥(1)，在取樣迴路(8)上或者含水取樣管道(10)上連接連接油流量開關(7)。
專利摘要本實用新型涉及一種原油－天然氣－水三相流量儀的含水取樣裝置。目前三相流量儀主要使用文丘裡管三相總流量，γ射線測相比率，此方法較大地限制了此類產品的使用範圍，特別是在稠油時很難精確測定含水率。本實用新型的目的是為了提供一種新型原油－天然氣－水三相流量儀的含水取樣裝置，擴大使用範圍，提高測量精度和使用性能。結構是含水取樣裝置中，進口至迴路依次是，取樣器、裝有左右壓差變送器3的「U」形管、齒輪泵2、複合變送器4、帶有左右加熱棒9的倒「U」形管和取樣液路迴路8組成迴路。效果是此結構完全依賴理論計算方法，提高了量程範圍和精度，極大簡化了調試過程。
文檔編號G01N1/10GK2881590SQ20052010602
公開日2007年3月21日 申請日期2005年12月31日 優先權日2005年12月31日
發明者易楠, 周芳德, 郭輝, 劉彬, 王濤 申請人:西安開爾能源工程有限責任公司