一種撬裝式油氣分離單井計量裝置的製作方法

2023-07-29 21:52:06 1

本實用新型涉及油井單井計量，具體涉及一種撬裝式油氣分離單井計量裝置。

背景技術：

隨著長慶油田開發力度的增大，目前的油井單井計量技術已經無法滿足長慶油田發展的要求，主要存在以下一些問題：

1、自動連續計量技術工藝緊湊，操作空間比較狹窄，不利於工人的日常生產和維護；質量流量計精度易受氣泡影響導致誤差大；由於帶慘水、熱洗工藝流程的結垢問題會影響計量的準確度，同時會造成摻水流量計計量的二次誤差。

2、井口功圖量油技術對於連抽帶噴、油管漏失等抽油機井使用效果不理想在技術上有待提高。

3、異性增容翻鬥量油技術，翻鬥長期工作可能導致螺栓鬆動或軸承磨損，出現計量不準、翻鬥不翻的現象；在溫度比較低的冬季，原油在翻鬥邊緣結蠟，改變了翻鬥的容積和重心位置。

4、稱重計量車量油技術僅適用於低產液單井，不能長時間連續量油，且無法計量產氣量。另該裝置採用人工方式控制計量罐與井口壓力的平衡，不能實現精確控制。

綜上所述，亟需一種新的油井單井計量技術來滿足長慶油田發展的要求。

技術實現要素：

本實用新型的目的是克服目前的油井單井計量技術，隨著長慶油田開發力度的增大，已經無法滿足長慶油田發展的要求的問題。

為此，本實用新型提供了一種撬裝式油氣分離單井計量裝置，包括過濾器、氣相液相一級分離裝置、氣相液相二級分離裝置、緩衝罐、氣體質量流量計、液體原油質量流量計、控制裝置和雙容積分離器，油氣進口通過一個第一截止閥連接過濾器，過濾器出口連通至氣相液相一級分離裝置，氣相液相一級分離裝置的出氣口連通緩衝罐，氣相液相一級分離裝置的出液口連通至氣相液相二級分離裝置，氣相液相二級分離裝置的出液口連通至雙容積分離器，雙容積分離器下端設排汙截止閥；

所述的緩衝罐的出口、氣相液相二級分離裝置的出氣口以及雙容積分離器的出氣口均通過控制裝置連通至設有氣體質量流量計的管道；所述的雙容積分離器的出液口通過控制裝置連通至設有液相原油質量流量計的管道；

所述的設有氣體質量流量計的管道和設有液體原油質量流量計的管道在其末端匯合後，依次通過一個單向閥和一個第二截止閥，最終作為油氣出口進入混輸管線。

所述的控制裝置是浮力控制的純機械連動控制系統，包括上部的氣動閥和下部的液動閥，氣動閥和液動閥用浮子連動耦合結構；

所述的緩衝罐的出口、氣相液相二級分離裝置的出氣口以及雙容積分離器的出氣口均通過控制裝置的氣動閥連通至設有氣體質量流量計的管道；所述的雙容積分離器的出液口通過控制裝置的液動閥連通至設有液體原油質量流量計的管道。

所述的油氣進口與第一截止閥之間的管道、油氣出口與第二截止閥之間的管道通過一個支管道連通，該支管道上設置第三截止閥。

所述的油氣進口處管道上配套設置有水套式換熱器。

所述的氣相液相一級分離裝置、氣相液相二級分離裝置均為旋流分流器。

所述的氣體質量流量計和液體原油質量流量計為科裡奧利質量流量計，分別為測量氣相的CMF氣體質量流量計和測量液相的CMF液體質量流量計。

所述的撬裝式油氣分離單井計量裝置整體固定安裝在撬上。

本實用新型的有益效果：本實用新型提供的這種撬裝式油氣分離單井計量裝置，實現了單井連續計量和分隊連續計量，解決了傳統計量方法的間斷性和不準確，彌補了目前多項流計量無法測量小流量的技術空白，達到了單井油氣水計量準確度±10%的要求，完善了油井採出液多項流混相輸送的工藝技術，計量方法簡單、性能可靠，解決了偏遠油井無法計量，實現和吻合了油田發展的需求。

附圖說明

以下將結合附圖對本實用新型做進一步詳細說明。

圖1是本實用新型的結構排布示意圖。

附圖標記說明：1、第一截止閥；2、第三截止閥；3、過濾器；4、氣相液相一級分離裝置；5、氣相液相二級分離裝置；6、緩衝罐；7、氣體質量流量計；8、液體原油質量流量計；9、控制裝置；10、雙容積分離器；11、單向閥；12、第二截止閥；13、排汙截止閥；14、分離截止閥。

具體實施方式

實施例1：

本實施例提供一種撬裝式油氣分離單井計量裝置，如圖1所示，包括過濾器3、氣相液相一級分離裝置4、氣相液相二級分離裝置5、緩衝罐6、氣體質量流量計7、液體原油質量流量計8、控制裝置9和雙容積分離器10，油氣進口通過一個第一截止閥1連接過濾器3，過濾器3出口連通至氣相液相一級分離裝置4，氣相液相一級分離裝置4的出氣口連通緩衝罐6，氣相液相一級分離裝置4的出液口連通至氣相液相二級分離裝置5，氣相液相二級分離裝置5的出液口連通至雙容積分離器10，雙容積分離器10下端設排汙截止閥13；

緩衝罐6的出口、氣相液相二級分離裝置5的出氣口以及雙容積分離器10的出氣口均通過控制裝置9連通至設有氣體質量流量計7的管道；所述的雙容積分離器10的出液口通過控制裝置9連通至設有液體原油質量流量計8的管道；

設有氣體質量流量計7的管道和設有液體原油質量流量計8的管道在其末端匯合後，依次通過一個單向閥11和一個第二截止閥12，最終作為油氣出口進入混輸管線。

單井原油正常計量情況下，關閉第三截止閥2和排汙口截止閥13，打開第一截止閥1、第二截止閥12和分離截止閥14，從單井進來的油氣經過過濾器3後，將原油中的蠟塊和沙粒過濾掉，油氣進入氣相液相一級分離裝置4，在離心力、重力和浮力的作用下形成一個倒圓錐形渦流場，密度大的油水液相沿垂直管管壁流到分離器下部，密度小的氣相沿漩渦的中央上升至分離器頂部，最終氣相從分離器頂部進入緩衝罐6，液相流體從底部排出進入氣相液相二級分離裝置5。氣相在緩衝罐6中經過緩衝後，通過控制裝置9後進入氣體質量流量計7。從氣相液相一級分離裝置4出來液相原油含少量氣體，影響原油計量的準確度，必須進行二次分離。進入氣相液相二級分離裝置5後，進行二次分離，同樣在離心力、重力和浮力的作用下形成一個倒圓錐形渦流場，密度大的油水液相沿垂直管管壁流到分離器下部，密度小的氣相沿漩渦的中央上升至分離器頂部，最終氣相從分離器頂部通過控制裝置9後進入氣體質量流量計7，液相流體從底部進入雙容積分離器10。經過雙容積分離器10上室進一步油氣分離後，氣相通過控制裝置9後進入氣體質量流量計7，液相通過分離截止閥14進入雙容積分離器10下室，經過一定量的儲存通過控制裝置9後進入液體原油質量流量計8。

氣相通過管道進入氣體質量流量計7，利用科裡奧利測量系統推算出原油中伴生氣，液相原油由液體質量流量計8進行計算，利用科利奧多相測量系統實測的油水混合物通過相應的推算得出液體中含水量和含油量。從氣體質量流量計7出來的氣相和從液體質量流量計8測量的原油經過單向閥11混合後進入混合管線，單向閥11的目的是混合後油氣不能反向流入，混合後油氣經過第二截止閥12從出口流出進入混輸管線。

實施例2：

本實施例對控制裝置9進一步進行說明，控制裝置9是浮力控制的純機械連動控制系統，包括上部的氣動閥和下部的液動閥，氣動閥和液動閥用浮子連動耦合結構；

緩衝罐6的出口、氣相液相二級分離裝置5的出氣口以及雙容積分離器10的出氣口均通過控制裝置9的氣動閥連通至設有氣體質量流量計7的管道；所述的雙容積分離器10的出液口通過控制裝置9的液動閥連通至設有液相原油質量流量計8的管道。

所述氣相和液相控制部分的作用是當油氣通過分離器分離後氣液體因其特性氣體向上進入控制裝置9氣控閥部分，液體向下進入控制裝置9液控閥部分。由於氣液閥採用浮子連動耦合設計原理，因此當液量大時液面升高，浮子由於浮力的作用隨之上移，致使液控閥打開氣控閥關閉，原油流出，通過質量流量計進行原油計量。當氣相量增大液量減少時液面下降，隨之浮子浮力減少下降，液控閥關閉，氣體閥打開，氣體排出。

實施例3：

本實施例在實施例1和實施例2的基礎上進一步進行說明，本實施例中，油氣進口與第一截止閥1之間的管道、油氣出口與第二截止閥12之間的管道通過一個支管道連通，該支管道上設置第三截止閥2。

單井原油不計量情況下，關閉截止閥1和截止閥12，打開截止閥2，從井口來的油氣經過單井管線直接進入混輸管線。

撬裝式油氣分離單井計量裝置整體固定安裝在撬上。撬裝式油氣分離計量裝置也可以從截止閥1和截止閥12卸掉後車載可以移動。

撬裝式油氣分離計量裝置既可室內室外安裝，也可以車載移動，要求室內淨高至少達到3米，地面為混凝土結構。裝置安裝到位後用地埋螺栓將其固定牢靠，然後將被測量的油管線正確接入裝置接口：進口總控閥和出口總控閥。同時將氣體和液體質量流量計傳感器準確接入安裝口並與相應的質量流量計變送器進行線路連接，並反覆檢查確保接線無誤，安裝完成後檢查各法蘭連接螺栓保證全部鎖緊。通過質量流量計變送器可實現數據網絡遠傳，便於遠程監控，在遠端主控計算機上，採用計算機對儀表測量參數進行分析處理，自動生成液、氣、水計量曲線及生產報表，為實現油田精細化管理提供科學保證。

進一步地，根據使用環境的不同需要相應的配套設施，在環境溫度低的情況下，在進口處配套水套式換熱器對進油加熱，對設備進行伴熱方式，以防停井後原油在計量腔內凝固造成再次啟動困難，保證設備的正常使用。

如果此設備使用的環境低於5℃，且進入設備的油溫也較低，可在進口處配套水套式換熱器對進油加熱，

如果此設備使用的環境低於0℃，且進入設備的油溫也較低，可在進口處配套水套式換熱器對進油加熱，對設備進行伴熱方式，以防停井後原油在計量腔內凝固造成再次啟動困難，保證設備的正常使用。

在本實用新型中，氣相液相一級分離裝置4、氣相液相二級分離裝置5均為旋流分流器，經過設計，主要作用是油井來油（多相流）進入旋流分流器，在離心力、重力和浮力的作用下形成一個倒圓錐形渦流場，密度大的油水液相沿垂直管管壁流到分離器下部，密度小的氣相沿漩渦的中央上升至分離器頂部，最終氣相和液相流體分別從分離器頂部和底部排出。目的是原油中不含氣體和少含氣體。

實施例4：

本實施例在上述三個實施例的基礎上，對氣體質量流量計7和液體原油質量流量計8進行詳細說明，氣體質量流量計7和液體原油質量流量計8為科裡奧利質量流量計，分別為測量氣相的CMF氣體質量流量計和測量液相的CMF液體質量流量計。

所述氣體質量流量計7和液體原油質量流量計8作用是流體經過分離器後，被分成氣相和液相兩種狀態，氣相由CMF氣體質量流量計進行計量，氣體流量的能否測量取決於是否達到規定的質量流量值，由於氣體的密度低，必須要在很高的壓力和很高的流速下才能達到。液相由CMF液體質量流量計進行計量，CMF由雙管型流量傳感器和轉換器（或流量計算機）兩部分組成，雙管型可降低外界振動幹擾的敏感性和原油中含少量的伴生氣的影響，容易實現相位差的測量，CMF直接測量質量流量，有很高的測量精確度，CMF主測量參量是質量流量，第二測量參量是流體密度，還有附加測量流體溫度。還可由質量流量和流體密度派生出測量雙組分溶液中溶質的濃度。即利用科利奧多相測量系統實測的油水混合物通過相應的準確推算得出液體中含水量和含油量。安裝設計時儘可能使其有長的使用壽命，為除去過早磨損和產生測量誤差的固形物和夾雜氣體，按流體和管道條件在傳感器上遊裝過濾器或氣體分離等保護裝置。

CMF科裡奧利質量流量計的詳細描述：CMF型科氏質量流量計是一種直接精密地測量流體質量流量的新穎儀表，是一種先進的智能精密質量流量測量儀表，它具有其它流量計所沒有的一些優點，測量精度僅與傳感器左右檢測時間差信號有關。結構主體採用兩根並排的U形管，讓兩根管的回彎部分相向微微振動起來，則兩側的直管會跟著振動，即它們會同時靠攏或同時張開，即兩根管的振動是同步的，對稱的。該流量計可直接用來測量管道中介質的質量流量及總量、體積流量及總量、介質的密度、溫度、溶液的濃度以及較均勻混合的兩種液體各自的濃度等參數。即使在惡劣的工作環境下也能表現出優異的性能。其內部沒有活動部件，不需複雜的安裝，對工況條件也沒有苛刻的要求。具有抗幹擾能力強，測量精度高、量程比大、工作穩定可靠、對安裝要求低、對流體狀態要求低，壓力損失小等優點，且易清洗、具備自排空功能；適用於實時在線測量和實時在線監控。其基本技術指標已達到國際先進水平，具有非常廣闊的發展及應用前景。

CMF科裡奧利質量流量計主要性能特點：

1、直接測量管道內流體的質量流量，測量準確度高、重複性好，可在較大量程範圍內，直接測量流體質量流量。

2、計量的精確度高：測量精度為0.15；0.2；0.5；1.0 級。重複性誤差一般為基本誤差的1/4～2/3；流量範圍度大部分在（10：1）～（50：1）之間。

3、工作穩定可靠：流體測量管內部無障礙物和活動部件，因而可靠性高、壽命長。零點不穩定性在±（0.01～0.04）%FS之間。

4、適應的流體介質面寬：除一般粘度的均勻流體外，還可測量高粘度流體；不僅可以測量單一溶液的流體參數，還可以測量多相流；無論介質是層流還是紊流，都不影響其測量精度。

5、液晶顯示：瞬時流量，累積流量，溫度，密度。

6、輸出信號：4-20mA，脈衝輸出,RS485通訊。

7、氣體流量的能否測量取決於是否達到規定的質量流量值，由於氣體的密度低，必須要在很高的壓力和很高的流速下才能達到。在測量低壓氣體時測量誤差小於2%。

8、整機採用防爆、防腐設計，適應各種工況環境，尤其是防爆環境Exd(ia)IICT6Gb。

實施例5：

本實施例提供一種所述的撬裝式油氣分離單井計量裝置的計量方法，包括氣相液相分離、氣相和液相控制和原油計量；

1）、氣相液相分離部分：油井來油由油氣進口依次通過氣相液相一級分離裝置4、氣相液相二級分離裝置5和雙容積分離器10後分成氣相部分和液相部分。

油井來油（多相流）進入氣相液相一級分離裝置4、氣相液相二級分離裝置5和雙容積分離器10，在離心力、重力和浮力的作用下形成一個倒圓錐形渦流場，密度大的油水液相沿垂直管管壁流到分離器下部，密度小的氣相沿漩渦的中央上升至分離器頂部，最終氣相和液相流體分別從分離器頂部和底部排出。分離器液位、氣相和液相流量、壓差有自力式氣液分離器控制器進行精確可靠控制，保證分離器的穩定工作，實現氣液兩項充分分離，分離後的氣相和液相通過單相流質量流量計計量。

2）、氣相和液相控制系統部分：當油氣完全分離後，均進入控制裝置9，氣體向上進入控制裝置9氣控閥部分，液體向下進入控制裝置9液控閥部分；當液量大時液面升高，浮子由於浮力的作用隨之上移，致使液控閥打開氣控閥關閉，液相流出，進入設置有液體原油質量流量計8的管道；當氣量增大液量減少時液面下降，隨之浮子浮力減少下降，液控閥關閉，氣體閥打開，氣體排出，進入設置有氣體質量流量計7的管道。

3）、原油計量部分：氣相由氣體質量流量計7進行計量，液相由液體原油質量流量計8進行計量；計量完成後氣相和液相匯合，依次通過單向閥11和第二截止閥12，進入混輸管線。

本實施例的這種方法，還能在裝置上添加自動控制傳輸的一些設備，將氣體質量流量計7和液體原油質量流量計8通過添加流量變送器與遠程端的計算機相連，實現遠程監控和判斷。

1、計量精度高；

2、量程範圍廣，適應於單井原油的計量，也可以測量其它各種介質下多相流的測量；

3、自動化程度高，無需人工參與；

4、安全可靠，採用管道設計去掉容積式分離器、調節閥等壓力器件；

5、結構合理，佔地面積小；可採用計算機對儀表測量參數進行分析處理，自動生成液、氣、水計量曲線及生產報表，為實現油田精細化管理提供科學保證；

6、安全性高，取代了傳統式容積式分離器，減少站內安全事故隱患；

7、移動式計量裝置適用性廣，對偏遠井的單井計量方便快捷；

8、裝置可實現數據網絡遠傳，便於遠程監控。

綜上所述，本實用新型結構新穎，實現了單井連續計量和分隊連續計量，解決了傳統計量方法的間斷性和不準確，彌補了目前多項流計量無法測量小流量的技術空白，達到了單井油氣水計量準確度±10%的要求，完善了油井採出液多項流混相輸送的工藝技術，計量方法簡單、性能可靠，解決了偏遠油井無法計量，實現和吻合了油田發展的需求。

以上例舉僅僅是對本實用新型的舉例說明，並不構成對本實用新型的保護範圍的限制，凡是與本實用新型相同或相似的設計均屬於本實用新型的保護範圍之內。