原油多相流自動分離計量裝置的製作方法

2023-05-09 16:15:56

專利名稱：原油多相流自動分離計量裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種原油多相流自動分離計量裝置，尤其是油井油、水、 氣多相流自動分離計量裝置。
背景技術：
在已有的技術中，原油三相分離器是應用最早、最廣泛、也是最基本的 油水氣分離計量裝置，但目前油田所用的三相分離器體積大、結構複雜，且 工作效率低、運行穩定性和安全性差，其主要原因是由於分離器內液位控制 不穩定，尤其是受分離器進口流態的影響比較大，從而導致氣液實際分離效 率大大降低。
中國專利公開了一種"原油多相流量計"(專利號為ZL200720032795. X)， 該裝置己經在陸上油田的生產中得到成功應用，但是，上述裝置對於油田開 發初期高含氣高產油井計量，尤其是對於油氣比大於150的油井計量，測量 誤差受氣液變化影響，因此，其技術有一定的局限性。
發明內容
本實用新型的目的是為了克服現有技術中的缺點和局限性而提供一種油 井多相流自動分離計量裝置。該計量裝置適用於單井、氣液混輸等任何流型 的油、水、氣三相自動分離在線計量，尤其是高含氣、高產油井的油水氣分 相計量。
本實用新型的目的可通過如下措施來實現
一種原油多相流自動分離計量裝置，由氣液分離罐、氣液臥式分離罐、 油氣液位控制罐、氣液緩衝罐、氣體流量計、液體流量計、油水氣組分儀組 成。氣液進口與氣液分離罐內的旋流分離器相連，罐體頂部氣路連接管通過 氣路連接法蘭與氣液臥式分離罐連通，底部通過液路連接法蘭、液路連接管與氣液臥式分離罐底部連通，且其底部接排汙閥；油氣液位控制罐上部設置氣相連通管，通過氣相連接法蘭與氣液臥式分離罐連通；下部設置液相連接管和液相出口連接管和液相連接管通過液相連接法蘭與氣液臥式分離罐連通；頂部通過氣體出口連接管依次與氣體流量計、氣液緩衝罐的頂部相連通；氣液緩衝罐下部通過液相出口連接管與油氣液位控制罐連通，液相出口連接管裝有液流量計和油水氣組分儀；氣液緩衝罐底部設置氣液出口，氣液分離罐底部的分離罐支架、油氣液位控制罐底部的控制罐底座分別座落在撬裝底座上。
上述旋流分離器為矩形螺旋結構，設有矩形螺旋管、旋流內管、旋流外管和導流器；矩形螺旋管螺旋於旋流內管的外壁和旋流外管的內壁，組成套管形，豎直置於氣液分離罐內，且中心對稱。
上述氣液臥式分離罐的左端置有傾斜波紋狀的氣液分離整流板，氣液分離整流板上部設有除霧器，左端還設有來液溢流器和氣液分隔板，氣液分隔板位於來液溢流器上方；氣液臥式分離罐的右端設有擋流板和液堰溢流板；氣液臥式分離罐頂部設有安全閥，底部設有排汙閥。
上述波紋狀的氣液分離整流板右傾角O小於90"，其上端與來液溢流器和液堰溢流板等高，下端離氣液臥式分離罐底部有一定高度。
上述油氣液位控制罐頂部設有頂部端蓋，頂部端蓋的頂部設有氣體出口連接管，罐內，氣體連接管進口處置有氣體導向環.，上閥座連接管兩端分別與氣體出口連接管和上閥座連接；上閥座中心有上閥孔，下部設有下閥座，下閥座中心有下閥孔；上閥體與下閥體為光滑球面形或圓臺形，其最小外徑
大於閥孔的內直徑；上閥芯和下閥芯為圓錐體，上閥芯和下閥芯的底面與上閥體與下閥體光滑過渡連接；浮球為空心球體或空心圓柱體，上閥芯、上閥體和下閥芯、下閥體與浮球聯杆連接，浮球聯杆穿接浮球，浮球連杆為直徑小於閥體的直徑的圓管，浮球聯杆的兩端分別與上閥體與下閥體中心對稱光滑過渡連接，上閥芯和下閥芯分別浮居於上閥孔或下閥孔中，並可上下自由浮動；罐底設置液放空閥。
本實用新型相比現有技術具有如下優點1、 本實用新型適用於任何流型的油、水、氣三相自動分相在線計量，尤其是高含氣來液、間歇來液、及氣液變化比較大的氣液混輸多相流量測量，其分離後液相含氣低於0. 5%，有利於液量儀表的精確測量，液相測量誤差可
達到士O. 5 1%。
2、 本實用新型在氣液分離罐與油氣液位控制罐間設立氣液臥式分離罐，延長了油氣混合液重力分離的時間，大大提高氣液分離效率；
3、 本實用新型長期運行安全、穩定、可靠整個裝置內外部無輔助電控系統(無源控制)和傳動部件，且壓力損失小；
4、 本實用新型的測量量程寬，量程比可達到l: 30以上，且測量線性、重複性好。
5、 本實用新型的結構簡單、體積小、重量輕、拆裝便捷省時、維修簡便，便於車載或撬裝使用。
6、 本實用新型的分相測量平穩，計量精度不受氣液流型和流體狀態影響。

圖1是原油多相流自動分離計量裝置結構示意圖。
圖2是圖1旋流分離器結構示意圖。
圖3是圖1氣液臥式分離罐結構示意圖。
圖4是圖1油氣液位控制罐結構示意圖。
附圖標記說明如下
1-氣液進口 2-氣液分離罐3-旋流分離器4-氣路連接管5-氣路連接法蘭 6-氣液臥式分離罐7-氣相連接法蘭8-安全閥9-氣相連通管IO-油氣液位控制罐11-氣體出口連接管12-氣體流量計13-氣液緩衝罐14-氣液出口 15-油水氣組分儀 16-液體流量計 17-液相出口連接管18-液相連接管19-液相連接法蘭 20-撬裝底座21-排汙閥 22-液路連接管 23液路連接法蘭 24-分離罐支架 25-控制罐底座30-矩形螺旋管31-導流器 32-旋流內管 33-旋流外管34-液溢流器 35-氣液分隔板 36-除霧器 37-分離整流板38_氣液重力分離室39-液相室40-擋流板 41-液堰溢流板
42頂部端蓋43-上閥孔44-上閥座連接管 45-上閥座 46-上閥芯
47-上閥體48-浮球連杆49-浮球 50-下闊體 51下閥芯 52下閥座氣53-液放空閥 54-下閥孔 55-體導向環
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型再作進一步的描述
如圖1所示， 一種原油多相流自動分離計量裝置，由氣液分離罐2 、氣
液臥式分離罐6、油氣液位控制罐IO、氣液緩衝罐13、氣體流量計12、液體流量計16、油水氣組分儀15組成。氣液進口 1與氣液分離罐2內的旋流分離器3相連，罐體頂部氣路連接管4通過氣路連接法蘭5與氣液臥式分離罐6連通，底部通過液路連接管22、液路連接法蘭23與氣液臥式分離罐6底部連通，'且其底部接排汙閥21。油氣液位控制罐10上部設置氣相連通管9，通過氣相連接法蘭7與氣液臥式分離罐6連通；下部設置液相連接管18、液相出口連接管17，液相連接管18通過液相連接法蘭19與氣液臥式分離罐6連通；頂部通過氣體出口連接管11依次與氣體流量計12、氣液緩衝罐13的頂部相連通。氣液緩衝罐13下部通過液相出口連接管17與油氣液位控制罐10連通，液相出口連接管17裝有液流量計16和油水氣組分儀15;氣液緩衝罐13底部設置氣液出口 14，氣液分離罐2底部的分離罐支架24、油氣液位控制罐10底部的控制罐底座25分別座落在撬裝底座20上。
本實用新型採用了三罐氣液分離技術和無源控制技術，用離心旋流分離技術實現對氣液混合液中游離氣的完全分離和部分孵化氣的自動分離，用臥式分離器技術實現氣液再次重力分離，採甩浮球液位控制技術，藉助出口匯管的高度和流阻形成的差壓，通過控制罐內液位高低直接控制氣體、液體出口的流量，從而實現氣液分相精確計量。
參照圖2，旋流分離器3為矩形螺旋結構，設有矩形螺旋管30、旋流內管32、旋流外管33和導流器31;矩形螺旋管30螺旋於旋流內管32的外壁、旋流外管33的內壁，組成套管形，豎直置於氣液分離罐2內，且中心對稱。混合流體通過氣液進口 1切向進入置於氣液分離罐2內的旋流分離器3，通過旋流分離器3的分離初步實現氣液分離；經過旋流離心分離的含氣液體
在慣性——重力和離心力的作用下沿分離器外管33內繼續離心分離，從旋流外管33旋流落下來的液體能順氣液分離罐2內壁流下，使液體內少量餘留氣體進一步析出。液體順著氣液分離罐2內壁流下，而旋流分離器3分離的氣體則上流到氣液分離罐2頂部，並經氣路連接管4進入油水氣臥式分離罐6;由此經旋流分離器3的離心分離，管線來的氣液混合液中的游離氣可達到完全分離以及大部分孵化氣離心分離，保證了氣、液分離效果。
參照圖3，在氣液臥式分離罐6的左端(氣液進口端)依次設有來液溢流器34、氣液分隔板35、除霧器36和2塊傾斜波紋狀的氣液分離整流板37;來液溢流器34為倒喇叭形結構，開口向上，設置的目的是為了分散來液溢流的動能，促進氣液再次分離；氣液分隔板35位於來液溢流器34的上方，其目的是為了避免被分離的氣液二次混合；除霧器36置於分離整流板37上部，除霧器36是由金屬絲網組成，主要功能是將帶液氣體與金屬絲網相撞時，氣體穿網而過，氣中所含液滴與金屬絲相撞，聚集並往下流動，形成較大液滴，克服液滴表面張力和上升氣體速度的限制而降落下來，除霧器36利用碰撞、聚結的分離方法，把氣中所含的較小油滴除去；2塊傾斜波紋狀的氣液分離整流板37右傾角O小於90"，其上端與液堰溢流板41等高，下端離氣液臥式分離罐6底部有一定高度，設置氣液分離整流板37 —方面用來抑制或消除沉降段前部的短路流、溝流、渦流和脈衝流，起整流、穩流作用，避免氣液擾動產生的泡沫，另一方面起到延長氣液分離時間，加快氣液分離速度，提高分離器氣液分離效果，同時波紋狀的氣液分離整流板37能有效阻止液體中沉降泥沙的流動，便於沉積泥沙從排汙口 21排出。氣液臥式分離罐6的右端(氣液出口端)設有擋流板40和液堰溢流板41，擋流板40上端高於液堰溢流板41，下端則低於液堰溢流板41頂部，設置擋流板40是為了迴避含氣液體經氣液重力分離室38直接溢流到液相室39;液堰溢流板41的高度與來液溢流器34等高，其高度設置以氣液分離效果最佳為目的。
經旋流分離器3離心分離的氣液分別通過氣路連接管4和液路連接管22進入氣液臥式分離罐6，從底部進入氣液臥式分離罐6的含氣液體通過來液
溢流器34減能分離、氣液分離整流板37的整流分離、重力分離室38的沉降分離和液堰溢流板41的溢流分離，溢流進入液相室39 (液體中的含氣率低於0. 5%)，通過液相連接管18進入油氣液位控制罐10;從頂部進入氣液臥式分離罐6的含液氣體及從液體中分離出來的氣體通過除霧器36除霧、脫水，通過氣相氣相連接管9流入油氣液位控制罐10。氣液臥式分離罐6頂部設有安全閥8，底部設有排汙閥21，用於排除分離沉積的泥沙。
參照圖4，油氣液位控制罐10頂部設有頂部端蓋42，頂部端蓋42的頂部設有氣體出口連接管11，罐內，氣體連接管9進口處置有氣體導向環55;上閥座連接管44兩端分別與氣體出口連接管11和上閥座45連接；上閥座45中心有上閥孔43，下部設有下閥座52，下閥座52中心有下閥孔54;上閥體47與下閥體50為光滑球面形或圓臺形；其最小外徑大於閥孔的內直徑；上閥芯46和下閥芯51為圓錐體，上閥芯46和下閥芯51的底面與上閥體47與下閥體50光滑過渡連接；浮球49為空心球體或空心圓柱體，上閥芯46、上閥體47和下閥芯51、下閥體50與浮球聯杆48連接，浮球聯杆48穿接浮球49，浮球連杆48為直徑小於閥體的直徑的圓管，浮球聯杆48的兩端分別與上閥體47與下閥體50中心對稱光滑過渡連接，上閥芯46和下閥芯51分別浮居於上閥孔43或下閥孔54中，並可上下自由浮動；罐底設置液放空閥53。
油氣液位控制罐10的上閥座連接管44通過氣體出口連接管11與氣液緩衝罐13相連，在氣體出口連接管11上依次安裝氣體流量計12，氣體流量計12用於被分離的氣體流量的出口計量；油氣液位控制罐10的下閥座52居液相連接管18之下、液相出口連接管17之上，在液相出口連接管17上依次安裝油流量計16和油水氣組分儀15，用於被分離液相流體的出口流量和含水、含氣監測計量；氣液緩衝罐13罐底連通氣液出口管14。氣液緩衝罐13的容積需大於氣體出口管到氣液緩衝罐13上端之間管道內容積的1.5倍，其目的是為了迴避氣液出口 14的壓力波動引起液體反灌到氣體流量計22而影響氣量計量精度。
9在油氣液位控制罐10正常液位沒有建立起來之前，罐內浮球49在重力
的作用小分別處於最底位，液體出口處於完全關閉狀態，而氣體出口處於完
全打開狀態，經分離除霧的氣體經氣相連通管9，通過打開的上閥孔43和上閥芯46之間無阻排出；隨著氣液流體由氣液進口 l進入氣液分離罐2、氣液臥式分離罐6，被分離的液體通過液堰溢流板41溢入液相室，油氣液位控制罐10內的液位逐漸上升到控制範圍下限並繼續上升，浮球49在浮力的作用下向上浮升，通過浮球連杆48帶動上下閥芯在上下閥孔內向上動作，上閥孔43和上閥芯46之間的流通面積減小，氣體排出排出流量減少，控制罐內壓力開始上升，同時下閥孔51隨著下閥芯51的上升而開啟，液體藉助控制罐內壓力經下閥孔54，克服液相出口連接管17的流阻而排出。如來液量或來氣量減小或增加，油氣液位控制罐10的液位會隨之波動，由浮球49通過浮球連杆48帶動上下閥芯在上下閥孔內上下動作，閥芯與閥孔之間的流通面積隨之減小或增加，以調節液流和氣流出口的有效截面，達到自動調節氣液控制罐10內液位與出口流量的大小，實現無源自動控制。
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權利要求1、一種原油多相流自動分離計量裝置，由氣液分離罐(2)、氣液臥式分離罐(6)、油氣液位控制罐(10)、氣液緩衝罐(13)、氣體流量計(12)、液體流量計(16)、油水氣組分儀(15)組成，其特徵是氣液進口(1)與氣液分離罐(2)內的旋流分離器(3)相連，罐體頂部氣路連接管(4)通過氣路連接法蘭(5)與氣液臥式分離罐(6)連通，底部通過液路連接法蘭(23)、液路連接管(22)與氣液臥式分離罐(6)底部連通，且其底部接排汙閥(21)；油氣液位控制罐(10)上部設置氣相連通管(9)，通過氣相連接法蘭(7)與氣液臥式分離罐(6)連通；下部設置液相連接管(18)和液相出口連接管(17)，液相連接管(18)通過液相連接法蘭(19)與氣液臥式分離罐(6)連通；頂部通過氣體出口連接管(11)依次與氣體流量計(12)、氣液緩衝罐(13)的頂部相連通；氣液緩衝罐(13)下部通過液相出口連接管(17)與油氣液位控制罐(10)連通，液相出口連接管(17)裝有液流量計(16)和油水氣組分儀(15)；氣液緩衝罐(13)底部設置氣液出口(14)，氣液分離罐(2)底部的分離罐支架(24)、油氣液位控制罐(10)底部的控制罐底座(25)分別座落在撬裝底座(20)上。
2、 根據權利要求1所述的一種原油多相流自動分離計量裝置，其特徵是 旋流分離器(3)為矩形螺旋結構，設有矩形螺旋管(30)、旋流內管(32)、 旋流外管(33)和導流器(31);矩形螺旋管(30)螺旋於旋流內管(32)的 外壁和旋流外管(33)的內壁，組成套管形，豎直置於氣液分離罐(2)內， 且中心對稱。
3、 根據權利要求l所述的一種原油多相流自動分離計量裝置，其特徵是 氣液臥式分離罐(6)的左端置有傾斜波紋狀的氣液分離整流板.(37)，氣液 分離整流板(37)上部設有除霧器(36)，左端還設有來液溢流器(34)和氣 液分隔板(35)，氣液分隔板(35)位於來液溢流器(34)上方；氣液臥式分 離罐(6)的右端設有擋流板(40)和液堰溢流板(41);氣液臥式分離罐(.6) 頂部設有安全閥(8)，底部設有排汙閥(21)。
4、 根據權利要求3所述的一種原油多相流自動分離計量裝置，其特徵是波紋狀的氣液分離整流板(37)右傾角O小於90°，其上端與來液溢流器(34) 和液堰溢流板(41)等高，下端離氣液臥式分離罐(6)底部有一定高度。
5、根據權利要求l所述的一種原油多相流自動分離計量裝置，其特徵是 油氣液位控制罐(10)頂部設有頂部端蓋(42)，頂部端蓋(42)的頂部設有 氣體出口連接管(11)，罐內，氣體連接管(9)進口處置有氣體導向環(55); 上閥座連接管(44)兩端分別與氣體出口連接管(11)和上閥座(45)連接; 上閥座(45)中心有上閥孔(43)，下部設有下閥座(52)，下閥座(52)中 心有下閥孔(54);上閥體(47)與下閥體(50)為光滑球面形或圓臺形，其 最小外徑大於閥孔的內直徑；上閥芯(46)和下閥芯(51)為圓錐體，上閥 芯(46)和下閥芯(51)的底面與上閥體(47)與下閥體(50)光滑過渡連 接；浮球(49)為空心球體或空心圓柱體，上閥芯(46)、上閥體(47)和下 閥芯(51)、下閥體(50)與浮球聯杆(48)連接，浮球聯杆(48)穿接浮球 (49)，浮球連杆(48)為直徑小於閥體的直徑的圓管，浮球聯杆(48)的兩 端分別與上閥體(47)與下閥體(50)中心對稱光滑過渡連接，上閥芯(46) 和下閥芯(51)分別浮居於上閥孔(43)或下闊孔(54)中，並可上下自由 浮動；罐底設疊液放空閥(53)。
專利摘要本實用新型公開一種原油多相流自動分離計量裝置。其主要結構特徵氣液分離罐頂部通過氣路連接管與氣液臥式分離罐連通，底部通過液路連接管與氣液臥式分離罐連通，油氣液位控制罐上部設置氣相連通管與氣液臥式分離罐連通；下部設置液相連接管、液相出口連接管與氣液臥式分離罐連通；頂部通過氣體出口連接管依次與氣體流量計、氣液緩衝罐的頂部相連通。氣液緩衝罐下部通過液相出口連接管與油氣液位控制罐連通，液相出口連接管裝有液流量計和油水氣組分儀。本實用新型適用於任何流型的油、水、氣三相自動分相在線計量，尤其是高含氣來液、間歇來液、及氣液變化比較大的氣液混輸多相流量測量，其分離後液相含氣低於0.5％，有利於液量儀表的精確測量，液相測量誤差可達到±0.5～1％。
文檔編號G01F15/08GK201429438SQ200920032689
公開日2010年3月24日 申請日期2009年4月1日 優先權日2009年4月1日
發明者壽煥根 申請人:壽煥根