流體計量撬及其計量方法
2023-05-15 18:09:37 2
流體計量撬及其計量方法
【專利摘要】一種流體計量撬及其計量方法，涉及流量測量【技術領域】，所解決的是氣液混合計量和提高計量精度的技術方法問題。該計量撬包括底座、計量缸、四通換向閥；所述計量缸為柱狀缸體，計量缸內腔中設有活塞，計量缸內腔的兩端各開設有一介質出入口，該兩個介質出入口經耐壓軟管分別接到四通換向閥的A口、B口；計量缸的兩端各裝有一個用於觸發四通換向閥換向的換向開關，活塞上裝有用於觸動換向開關閉合的換向觸發部件；計量缸通過稱重傳感器擱放在底座上，底座上設有用於採集稱重傳感器感應數據的稱重計量模塊，該稱重計量模塊的控制端接到兩個換向開關。本發明提供的計量撬，特別適用於油田油井產液計量，可同時計量油水氣的混合流體。
【專利說明】流體計量撬及其計量方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及流量測量技術，特別是涉及一種流體計量撬及其計量方法的技術。
【背景技術】
[0002]現有的油田油井都採用翻鬥計量裝置來計量產液量的，這種翻鬥計量裝置的基本原理是在密閉的計量腔內設置一轉軸，在轉軸上對稱安裝兩個翻鬥，在轉軸上安裝有連接到電子計數器的霍爾傳感器，裝置工作時，第一個翻鬥朝上，第二個翻鬥朝下，單井來油從進口進入計量腔上室，然後溢流至下室的第一個翻鬥，油量達到翻鬥標定重量時，第一個翻鬥朝下翻轉卸油，同時第二個翻鬥朝上翻轉開始進油，油量達到翻鬥標定重量時，第二個翻鬥朝下翻轉卸油，同時第一個翻鬥朝上翻轉再次開始進油，如此重複工作，通過電子計數器記錄翻鬥翻轉次數，即可折算出單位時間內單井產量。這種翻鬥計量裝置的缺陷在於:在計量含氣較少的介質時，介質排出速度相對較慢，使得計量腔內的液體積存過多，從而容易產生淹鬥，導致翻鬥無法翻轉，無法確保計量作業正常進行。同時由於翻鬥結構的原理問題，流體中的脈動流量會影響到測量結果，其計量誤差也相對較大，計量誤差通常在15%-25%，而且翻鬥罐的體積也較大,製作成本相對較高，佔用空間也較大,計量流量範圍也相對較小。
【發明內容】
[0003]針對上述現有技術中存在的缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種能確保計量作業正常進行，且計量精度高，製造成本低，佔用空間小的流體計量撬及其計量方法。
[0004]為了解決上述技術問題，本發明所提供的一種流體計量撬，其特徵在於:包括底座、計量缸、四通換向閥；
所述計量缸為柱狀缸體，其內腔整體封閉，計量缸的內腔中設有一與其同軸的柱形活塞，該活塞與計量缸內壁滑動配合，活塞周面與計量缸內壁面之間氣密封，計量缸內腔的兩端各開設有一個供介質出入其內腔的介質出入口，其中的一個介質出入口經一軟管接到四通換向閥的A 口，另一介質出入口經另一軟管接到四通換向閥的B 口 ；
所述計量缸的兩端各裝有一個用於觸發四通換向閥換向的換向開關，活塞上裝有用於觸動換向開關閉合的換向觸發部件，使得活塞移動至計量缸端部時，該換向觸發部件能觸動該端的換向開關閉合；
所述計量缸的底端裝有用於監測計量缸重量的稱重傳感器，計量缸通過稱重傳感器擱放在底座上，底座上設有用於採集稱重傳感器感應數據的稱重計量模塊，該稱重計量模塊的控制端接到兩個換向開關。
[0005]進一步的，所述計量缸是一平置的柱狀缸體，所述兩個介質出入口分別設置在計量缸的兩端端蓋上。
[0006]進一步的，所述計量缸是一豎置的柱狀缸體，計量缸內固定有一豎直的導流管，該導流管的管身以滑動配合方式穿過活塞，且導流管管身與活塞之間的結合部氣密封，導流管的上端管口向上延伸至計量缸內腔的頂部，且與計量缸內腔頂端之間留有供流體通過的間隙；
所述兩個介質出入口中，其中的一個介質出入口設置在計量缸的下端端蓋上，導流管的上端管口構成另一個介質出入口。
[0007]進一步的，所述換向開關為霍爾開關，所述換向觸發部件為磁體。
[0008]本發明所提供的流體計量撬的計量方法，其特徵在於:
在待測流體的輸送管道上接入四通換向閥，並利用換向開關控制四通換向閥反覆的間歇性換向，使得來向流體通過四通換向閥交替的從計量缸內腔兩端進入計量缸內腔，使得來向流體推動內置於計量缸內的活塞在計量缸內腔中作往復的雙向完整行程，活塞在計量缸內腔中每完成一次單向的完整行程，即對計量缸稱取一次重量，並將測得值減去計量缸及其附件的自重，從而計算出計量缸內流體的重量，再結合活塞完成該單向行程的時長，推算出流體的流量；
其中，來向流體從計量缸內腔的一端進入計量缸內腔時，活塞推動計量缸內腔中原先留存的流體從計量缸內腔的另一端排出，並通過四通換向閥排入流體的後續輸送管道；其中，新注入計量缸內腔中的流體通過活塞與計量缸內腔中原先留存的流體相互隔絕。
[0009]本發明提供的流體計量撬及其計量方法，根據流體的重量特徵來檢測流量，能有效避免流體含氣量因素對測量結果的幹擾，能確保計量作業正常進行，而且流體中的脈動流量也不會影響到測量結果，具有計量精度高的特點，特別適合測量氣液混合的流體，計量缸的體積也可以設計的較小，具有製造成本低，佔用空間小的特點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1是本發明第一實施例的流體計量撬的俯視圖；
圖2是本發明第一實施例的流體計量撬中的計量缸的主視剖切圖；
圖3是本發明第二實施例的流體計量撬的主視圖；
圖4是本發明第二實施例的流體計量撬中的計量缸的主視剖切圖。
【具體實施方式】
[0011]以下結合【專利附圖】
【附圖說明】對本發明的實施例作進一步詳細描述，但本實施例並不用於限制本發明，凡是採用本發明的相似結構及其相似變化，均應列入本發明的保護範圍。
[0012]如圖1-圖2所示，本發明第一實施例所提供的一種流體計量撬，其特徵在於:包括底座(圖中未示)、計量缸U、四通換向閥12 ；
所述計量缸11是一平置的柱狀缸體，其內腔整體封閉，計量缸11的內腔中設有一與其同軸的柱形活塞13，該活塞13與計量缸內壁滑動配合，活塞周面與計量缸內壁面之間氣密封，計量缸11的左右兩端端蓋上各開設有一個供介質出入其內腔的介質出入口，其中的左介質出入口經一軟管14接到四通換向閥12的A 口，右介質出入口經另一軟管14接到四通換向閥12的B 口；
所述四通換向閥12為電動閥，計量缸11的左右兩端各裝有一個用於觸發四通換向閥12換向的換向開關15，活塞13上裝有用於觸動換向開關15閉合的換向觸發部件17，活塞13移動至計量缸內腔左端時，該換向觸發部件17觸動左換向開關15閉合，活塞13移動至計量缸內腔右端時，該換向觸發部件17觸動右換向開關15閉合；
所述計量缸11的底端裝有用於監測計量缸重量的稱重傳感器16，計量缸11通過稱重傳感器16擱放在底座上，底座上設有用於採集稱重傳感器感應數據的稱重計量模塊(圖中未示)，該稱重計量模塊的控制端接到兩個換向開關15。
[0013]本發明第一實施例中，所述換向開關為霍爾開關，所述換向觸發部件為磁體，所述稱重計量模塊為現有技術。
[0014]本發明第一實施例中，所述四通換向閥也可以採用氣動閥。
[0015]本發明第一實施例中，所述換向觸發部件是一柱體，換向觸發部件以滑動配合方式安裝在活塞上，且換向觸發部件與活塞的結合部氣密封，活塞運動至計量缸內腔左端時，計量缸的左端端蓋推頂換向觸發部件，使之相對活塞向右滑動至右部伸至活塞右方，使得活塞能移動至與計量缸左端端蓋貼合，以保證計量缸內原有介質全部排出，活塞運動至計量缸內腔右端時，計量缸的右端端蓋推頂換向觸發部件，使之相對活塞向左滑動至左部伸至活塞左方，使得活塞能移動至與計量缸右端端蓋貼合，以保證計量缸內原有介質全部排出，本發明其它實施例中，換向觸發部件也可以固定在活塞上，這種情況下換向觸發部件應當整體位於活塞內，或左右兩端與活塞齊平，使得活塞能移動至與計量缸兩端端蓋貼合。
[0016]本發明第一實施例的工作原理如下:
將四通換向閥接入待測流體的輸送管道，四通換向閥的P 口、T 口分別與流體輸送管道對接；
設四通換向閥的兩個工作狀態分別為第一工作狀態、第二工作狀態，四通換向閥處於第一工作狀態時，其P 口與A 口連通，T 口則與B 口連通，四通換向閥處於第二工作狀態時，其P 口與B 口連通，T 口則與A 口連通；
初始狀態下，活塞位於計量缸內腔左端，此時四通換向閥處於第一工作狀態，此時流體從四通換向閥的P 口流入，再從四通換向閥的A 口流出，再經軟管及左介質出入口流入計量缸內腔，從而推動活塞向右移動，與此同時，計量缸內腔中原有的流體從右介質出入口流出，再經軟管流入四通換向閥的B 口，再從四通換向閥的T 口流出，進入流體的後續輸送管道，當活塞移動至計量缸內腔右端時，活塞上的換向觸發部件觸動計量缸右端的換向開關，該換向開關隨即觸發四通換向閥換向，使得四通換向閥從第一工作狀態切換至第二工作狀態，與此同時，該換向開關觸發稱重計量模塊採集稱重傳感器的感應數據，稱取計量缸的當前重量，至此完成一個從左至右的計量周期，四通換向閥切換至第二工作狀態後，流體從四通換向閥的P 口流入，再從四通換向閥的B 口流出，再經軟管及右介質出入口流入計量缸內腔，從而推動活塞向左移動，當活塞移動至計量缸內腔左端時，活塞上的換向觸發部件觸動計量缸左端的換向開關，該換向開關隨即觸發四通換向閥換向，使得四通換向閥從第二工作狀態切換回第一工作狀態，與此同時，該換向開關觸發稱重計量模塊採集稱重傳感器的感應數據，稱取計量缸的當前重量，至此完成一個從右至左的計量周期，隨後即開始下一個從左至右的計量周期；
稱重計量模塊每次稱取計量缸重量時，活塞剛好完成一個計量周期，稱重計量模塊將測得值減去計量缸及其附件的自重，即可獲知計量缸內流體的重量，再結合活塞完成該計量周期的時長，即可推算出流體的流量。
[0017]如圖3-圖4所示，本發明第二實施例所提供的一種流體計量撬，其特徵在於:包括底座20、計量缸21、四通換向閥22 ；
所述計量缸21是一豎置的柱狀缸體，其內腔整體封閉，計量缸21的內腔中設有一與其同軸的柱形活塞23，該活塞23與計量缸內壁滑動配合，活塞周面與計量缸內壁面之間氣密封，計量缸內腔的兩端各開設有一個供介質出入其內腔的介質出入口，其中的一個介質出入口經一軟管24接到四通換向閥22的A 口，另一介質出入口經另一軟管24接到四通換向閥22的B 口；
所述計量缸21內固定有一豎直的導流管29，該導流管29的管身以滑動配合方式穿過活塞23，且導流管管身與活塞之間的結合部氣密封，導流管29的上端管口向上延伸至計量缸內腔的頂部，且與計量缸內腔頂端之間留有供流體通過的間隙；
所述兩個介質出入口中，其中的一個介質出入口設置在計量缸21的下端端蓋上，導流管29的上端管口構成另一個介質出入口 ；
所述四通換向閥22為電動閥，計量缸21的上下兩端各裝有一個用於觸發四通換向閥22換向的換向開關25，活塞23上裝有用於觸動換向開關25閉合的換向觸發部件27，活塞23移動至計量缸內腔下端時，該換向觸發部件27觸動下換向開關25閉合，活塞23移動至計量缸內腔上端時，該換向觸發部件27觸動上換向開關25閉合；
所述計量缸21的底端裝有用於監測計量缸重量的稱重傳感器(圖中未示)，計量缸21通過稱重傳感器擱放在底座上，底座20上設有用於採集稱重傳感器感應數據的稱重計量模塊(圖中未示)，該稱重計量模塊的控制端接到兩個換向開關25。
[0018]本發明第二實施例中，所述換向開關為霍爾開關，所述換向觸發部件為磁體，所述稱重計量模塊為現有技術。
[0019]本發明第二實施例中，所述四通換向閥也可以採用氣動閥。
[0020]本發明第二實施例中，所述換向觸發部件是一柱體，換向觸發部件以滑動配合方式安裝在活塞上，且換向觸發部件與活塞的結合部氣密封，活塞運動至計量缸內腔下端時，計量缸的下端端蓋推頂換向觸發部件，使之相對活塞向上滑動至頂部伸至活塞上方，使得活塞能移動至與計量缸下端端蓋貼合，以保證計量缸內原有介質全部排出，活塞運動至計量缸內腔上端時，計量缸的上端端蓋推頂換向觸發部件，使之相對活塞向下滑動至底部伸至活塞上方，使得活塞能移動至與計量缸上端端蓋貼合，以保證計量缸內原有介質全部排出，本發明其它實施例中，換向觸發部件也可以固定在活塞上，這種情況下換向觸發部件應當整體位於活塞內，或上下兩端與活塞齊平，使得活塞能移動至與計量缸兩端端蓋貼合。
[0021]本發明第二實施例的工作原理如下:
將四通換向閥接入待測流體的輸送管道，四通換向閥的P 口、T 口分別與流體輸送管道對接；
設四通換向閥的兩個工作狀態分別為第一工作狀態、第二工作狀態，四通換向閥處於第一工作狀態時，其P 口與A 口連通，T 口則與B 口連通，四通換向閥處於第二工作狀態時，其P 口與B 口連通，T 口則與A 口連通；
初始狀態下，活塞位於計量缸內腔下端，此時四通換向閥處於第一工作狀態，此時流體從四通換向閥的P 口流入，再從四通換向閥的A 口流出，再經軟管流入計量缸內腔，從而推動活塞向上移動，與此同時，計量缸內腔中原有的流體依次經導流管、軟管流入四通換向閥的B 口，再從四通換向閥的T 口流出，進入流體的後續輸送管道，當活塞移動至計量缸內腔上端時，活塞上的換向觸發部件觸動計量缸上端的換向開關，該換向開關隨即觸發四通換向閥換向，使得四通換向閥從第一工作狀態切換至第二工作狀態，與此同時，該換向開關觸發稱重計量模塊採集稱重傳感器的感應數據，稱取計量缸的當前重量，至此完成一個從下至上的計量周期，四通換向閥切換至第二工作狀態後，流體從四通換向閥的P 口流入，再從四通換向閥的B 口流出，再依次經軟管、導流管流入計量缸內腔，從而推動活塞向下移動，當活塞移動至計量缸內腔下端時，活塞上的換向觸發部件觸動計量缸下端的換向開關，該換向開關隨即觸發四通換向閥換向，使得四通換向閥從第二工作狀態切換回第一工作狀態，與此同時，該換向開關觸發稱重計量模塊採集稱重傳感器的感應數據，稱取計量缸的當前重量，至此完成一個從上至下的計量周期，隨後即開始下一個從下至上的計量周期；
稱重計量模塊每次稱取計量缸重量時，活塞剛好完成一個計量周期，稱重計量模塊將測得值減去計量缸及其附件的自重，即可獲知計量缸內流體的重量，再結合活塞完成該計量周期的時長，即可推算出流體的流量。
[0022]本發明各實施例特別適用於油田油井產液計量，可同時計量油水氣的混合流體，對於產液量大幅波動情況具有很好適應性，並可計量摻雜一定泥沙的流體。
【權利要求】
1.一種流體計量撬，其特徵在於:包括底座、計量缸、四通換向閥； 所述計量缸為柱狀缸體，其內腔整體封閉，計量缸的內腔中設有一與其同軸的柱形活塞，該活塞與計量缸內壁滑動配合，活塞周面與計量缸內壁面之間氣密封，計量缸內腔的兩端各開設有一個供介質出入其內腔的介質出入口，其中的一個介質出入口經一軟管接到四通換向閥的A 口，另一介質出入口經另一軟管接到四通換向閥的B 口 ； 所述計量缸的兩端各裝有一個用於觸發四通換向閥換向的換向開關，活塞上裝有用於觸動換向開關閉合的換向觸發部件，使得活塞移動至計量缸端部時，該換向觸發部件能觸動該端的換向開關閉合； 所述計量缸的底端裝有用於監測計量缸重量的稱重傳感器，計量缸通過稱重傳感器擱放在底座上，底座上設有用於採集稱重傳感器感應數據的稱重計量模塊，該稱重計量模塊的控制端接到兩個換向開關。
2.根據權利要求1所述的流體計量撬，其特徵在於:所述計量缸是一平置的柱狀缸體，所述兩個介質出入口分別設置在計量缸的兩端端蓋上。
3.根據權利要求1所述的流體計量撬，其特徵在於:所述計量缸是一豎置的柱狀缸體，計量缸內固定有一豎直的導流管，該導流管的管身以滑動配合方式穿過活塞，且導流管管身與活塞之間的結合部氣密封，導流管的上端管口向上延伸至計量缸內腔的頂部，且與計量缸內腔頂端之間留有供流體通過的間隙； 所述兩個介質出入口中，其中的一個介質出入口設置在計量缸的下端端蓋上，導流管的上端管口構成另一個介質出入口。
4.根據權利要求1或2或3所述的流體計量撬，其特徵在於:所述換向開關為霍爾開關，所述換向觸發部件為磁體。
5.根據權利要求1所述的流體計量撬的計量方法，其特徵在於: 在待測流體的輸送管道上接入四通換向閥，並利用換向開關控制四通換向閥反覆的間歇性換向，使得來向流體通過四通換向閥交替的從計量缸內腔兩端進入計量缸內腔，使得來向流體推動內置於計量缸內的活塞在計量缸內腔中作往復的雙向完整行程，活塞在計量缸內腔中每完成一次單向的完整行程，即對計量缸稱取一次重量，並將測得值減去計量缸及其附件的自重，從而計算出計量缸內流體的重量，再結合活塞完成該單向行程的時長，推算出流體的流量； 其中，來向流體從計量缸內腔的一端進入計量缸內腔時，活塞推動計量缸內腔中原先留存的流體從計量缸內腔的另一端排出，並通過四通換向閥排入流體的後續輸送管道； 其中，新注入計量缸內腔中的流體通過活塞與計量缸內腔中原先留存的流體相互隔絕。
【文檔編號】G01F11/04GK104213902SQ201410442111
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年9月2日 優先權日:2014年9月2日
【發明者】夏海波 申請人:夏海波