一种油田多相计量混输装置及方法.pdf

本发明涉及一种油田多相计量混输装置及方法，一种油田多相计量混输装置，包括离心式分离器、拆流式分离器和缓冲控制器，所述离心式分离器上部出气口连接有拆流式分离器上部进气口，离心式分离器下部出液口连通拆流式分离器下部出液口；拆流式分离器上部出气口连接缓冲控制器上部进气口，拆流式分离器下部出液口连接缓冲控制器下部进液口；缓冲控制器上部出气口通过管线连接有气液混合器，该管线上设置有第一调节阀，缓冲控制器下部出液口与气液混合器下部的进液口连通，所述气液混合器连接有混输泵。通过管道将其依次连接，配套仪表控制，实现油、气、水三相精准计量和气液高效混输，减少工艺程序，便于生产管理。

1.  一种油田多相计量混输装置，其特征在于：包括离心式分离器（2）、拆流式分离器（3）和缓冲控制器（4），所述离心式分离器（2）上部出气口连接有拆流式分离器（3）上部进气口，离心式分离器（2）下部出液口连通拆流式分离器（3）下部出液口；拆流式分离器（3）上部出气口连接缓冲控制器（4）上部进气口，拆流式分离器（3）下部出液口连接缓冲控制器（4）下部进液口；缓冲控制器（4）上部出气口通过管线连接有气液混合器（7），该管线上设置有第一调节阀（12），缓冲控制器（4）下部出液口与气液混合器（7）下部的进液口连通，所述气液混合器（7）连接有混输泵（8）。

2.  根据权利要求1所述的一种油田多相计量混输装置，其特征在于：所述缓冲控制器（4）的上出气口的管线上还设置有第二调节阀（13），第二调节阀（13）电连接有第二压力变送器（14）。

3.  根据权利要求1所述的一种油田多相计量混输装置，其特征在于：所述缓冲控制器（4）的上出气口的管线上还设置有有控制气体放空的电磁阀（10），电磁阀（10）与缓冲控制器（4）之间电连接有第一压力变送器（9），所述压力变送器（9）还与第一调节阀（12）电连接。

4.  根据权利要求1所述的一种油田多相计量混输装置，其特征在于：所述缓冲控制器（4）下部出液口与气液混合器（7）之间设置有液体流量计（6）；第一调节阀（12）与气液混合器（7）之间设置有气体流量计（5）；液体流量计（6）与气体流量计（5）之间设置有PLC（16），所述PLC（16）与液体流量计（6）、气体流量计（5）和第一调节阀（12）分别电连接。

5.  根据权利要求4所述的一种油田多相计量混输装置，其特征在于：所述缓冲控制器（4）的下方设置有变频器（15），所述的变频器（15）分别与混输泵（8）、压力变送器（9）和PLC（16）电连接，所述缓冲控制器（4）的一侧电连接有压差变送器（11）。

6.  根据权利要求4所述的一种油田多相计量混输装置，其特征在于：所述的液体流量计（6）是质量和密度流量计，所述的气体流量计（5）是涡街流量计。

7.  根据权利要求1—6所述的任意一种油田多相计量混输装置提供的一种油田多相计量混输方法，其特征在于：
    其具体步骤为：
1）初步分离、混合介质（1）通过管路连接进入离心式分离器（2），油、气、水混合物依靠旋流产生的离心力实现气液的初步分离；
2）进一步分离、气相从上侧管路进入拆流式分离器（3），液相从下侧进入拆流式分离器（3），拆流式分离器（3）中设置阻挡折流设施，液体与气体混合流动时，遇到阻挡，气体会折流而走，而液体附着在阻挡壁面上由于重力的作用向下汇集到一起，使气液的进一步分离；
3）三次分离、经拆流式分离器（3）二次分离后气液两相基本分离，气相中仅存部分小液滴，由于压力作用溶解在液相中的气泡仍然存在，拆流式分离器（3）二次分离后气液两相通过管路连接至缓冲控制器（4），通过缓冲控制器（4）液相与气相得到缓冲进行重力沉降分离，气相经过捕物器进一步脱离小液滴后从缓冲控制器（4）上侧管路输出；
4）气体排量走向、气相从缓冲控制器（4）中分离后有三路出口，第一路由第二调节阀（13）、第二压力变送器（14）控制流量压力输至加热炉，用于加热炉燃料使用；第二路由第一调节阀（12）控制在经过气体流量计（5）检测、进行气体计量后进入气液混合器（7）；第三路是当第一压力变送器（9）检测到缓冲控制器（4）压力高于0.6—1MPa，通过控制电磁阀（10）开启气体放空通道，进行气体放空，保护装置平稳运行；
5）气液计量混合、气体流量计（5）和液体流量计（6）检测缓冲控制器（4）分离后的气体流量和液体流量信号送到PLC（16），通过质量和密度积算，得出油和水流量数据，同时控制第一调节阀（12）和变频器（15），油、气、水计量后的气液两相在气液混合器（7）中进行混合；
6）外输、经过气液混合器（7）充分混合后的流体进混输泵（8）混输至下级站场。

一种油田多相计量混输装置及方法
技术领域
本发明涉及一种油田多相计量混输装置及方法。
背景技术
对于油田开发来说，在生产集输流程的前端环节，油、气、水产量计量是掌握油井生产动态，为进一步科学制定开发方案提供依据。目前较为成熟的是三相分离计量技术，是通过三相分离器把油井产出物分离成油、气、水三相后分别进入相应仪表，该分离技术测量误差较低，工艺技术复杂，投资大，管理操作难度大，不适合在井场、增压点等集输流程前端环节应用。近年来多相不分离计量技术发展迅速，它是在油、气、水三相不分离状态下实现油井产物中油量、气量、水量、含水率以及温度、压力的在线测量。目前开发的多相流量计技术各有特点，总的来说，主要包括测混合流流量（如文丘里管法、相关法等）、测量相分率（如电容法、微波法、γ射线法等）和微机数据处理技术。由于油井采出液中的油、气、水一般不是均匀混合的，它们相互作用以不同的速度流动形成复杂的流态，多相流量计对复杂流态的适应性不强，计量精度不高，并且仪表价格昂贵，使得多相流量计的使用范围受到了很大的限制。同时采出液中油、气、水混合不均匀，流态变化多样，使得混输泵效率较低，不利于油田生产需求。
发明内容
为了克服现有费用高、工艺复杂的问题，本发明的目的是提供一种油田多相计量混输装置及方法，以便减少工艺、降低费用，提高混输效率便于油田生产管理。
本发明采用的技术方案为：
一种油田多相计量混输装置，包括离心式分离器、拆流式分离器和缓冲控制器，所述离心式分离器上部出气口连接有拆流式分离器上部进气口，离心式分离器下部出液口连通拆流式分离器下部出液口；拆流式分离器上部出气口连接缓冲控制器上部进气口，拆流式分离器下部出液口连接缓冲控制器下部进液口；缓冲控制器上部出气口通过管线连接有气液混合器，该管线上设置有第一调节阀，缓冲控制器下部出液口与气液混合器下部的进液口连通，所述气液混合器连接有混输泵。
所述缓冲控制器的上出气口的管线上还设置有第二调节阀，第二调节阀电连接有第二压力变送器。
所述缓冲控制器的上出气口的管线上还设置有有控制气体放空的电磁阀，电磁阀与缓冲控制器之间电连接有第一压力变送器，所述压力变送器还与第一调节阀电连接。
所述缓冲控制器下部出液口与气液混合器之间设置有液体流量计；第一调节阀与气液混合器之间设置有气体流量计；液体流量计与气体流量计之间设置有PLC，所述PLC与液体流量计、气体流量计和第一调节阀分别电连接。
所述缓冲控制器的下方设置有变频器，所述的变频器分别与混输泵、压力变送器和PLC电连接，所述缓冲控制器的一侧电连接有压差变送器。
所述的液体流量计是质量和密度流量计，所述的气体流量计是涡街流量计。
一种油田多相计量混输方法，其特征在于：
其具体步骤为：
1）初步分离、混合介质通过管路连接进入离心式分离器，油、气、水混合物依靠旋流产生的离心力实现气液的初步分离；
2）进一步分离、气相从上侧管路进入拆流式分离器，液相从下侧进入拆流式分离器，拆流式分离器中设置阻挡折流设施，液体与气体混合流动时，遇到阻挡，气体会折流而走，而液体附着在阻挡壁面上由于重力的作用向下汇集到一起，使气液的进一步分离；
3）三次分离、经拆流式分离器二次分离后气液两相基本分离，气相中仅存部分小液滴，由于压力作用溶解在液相中的气泡仍然存在，拆流式分离器二次分离后气液两相通过管路连接至缓冲控制器，通过缓冲控制器液相与气相得到缓冲进行重力沉降分离，气相经过捕物器进一步脱离小液滴后从缓冲控制器上侧管路输出；
4）气体排量、气相从缓冲控制器中分离后有三路出口，第一路由第二调节阀、第二压力变送器控制流量压力输至加热炉，用于加热炉燃料使用；第二路由第一调节阀控制在经过气体流量计检测、进行气体计量后进入气液混合器；第三路是当第一压力变送器检测到缓冲控制器压力高于0.6—1MPa，通过控制电磁阀开启气体放空通道，进行气体放空，保护装置平稳运行；
5）气液计量混合、气体流量计和液体流量计检测缓冲控制器分离后的气体流量和液体流量信号送到PLC，通过质量和密度积算，得出油和水流量数据，同时控制第一调节阀和变频器，油、气、水计量后的气液两相在气液混合器中进行混合；
6）外输、经过气液混合器充分混合后的流体进混输泵混输至下级站场。
本发明的有益效果是：
用于单井（油井采出液不分离）、油气汇管（气、液混输）等任何流型或流态的油、水、气三相在线实时计量，尤其适用于间歇来液、气液变化比较大的油井计量；计量精确度高、重复性好，且不受油气流型和流态影响；在线实时测量，线性好、量程宽；压力损失小, 整个系统最大压损小于0.04MPa；无传动件和辅助电控系统，运行管理费用低；结构紧凑，体积小、重量轻，移动拆卸方便；模块化组合，可根据测量要求选择配套液、气流量计和组分仪。
下面结合实施例附图对本发明作进一步说明。
附图说明
图1是工艺方法流程图。
图2是控制工作原理图。
图中：1、混合介质；2、离心式分离器；3、拆流式分离器；4、缓冲控制器；5、气体流量计；6、液体流量计；7、气液混合器；8、混输泵；9、第一压力变送器；10、电磁阀；11、差压变送器；12、第一调节阀；13、第二调节阀；14、第二压力变送器；15、变频器；16、PLC。
具体实施方式
实施例1：
为了克服现有费用高、工艺复杂的问题，本发明的目的是提供如图1所示的一种油田多相计量混输装置及方法，以便减少工艺、降低费用，提高混输效率便于油田生产管理。
一种油田多相计量混输装置，包括离心式分离器2、拆流式分离器3和缓冲控制器4，所述离心式分离器2上部出气口连接有拆流式分离器3上部进气口，离心式分离器2下部出液口连通拆流式分离器3下部出液口；拆流式分离器3上部出气口连接缓冲控制器4上部进气口，拆流式分离器3下部出液口连接缓冲控制器4下部进液口；缓冲控制器4上部出气口通过管线连接有气液混合器7，该管线上设置有第一调节阀12，缓冲控制器4下部出液口与气液混合器7下部的进液口连通，所述气液混合器7连接有混输泵8。
混合介质1通过管路连接进入离心式分离器2，油、气、水混合物依靠旋流产生的离心力实现气液的初步分离，气相从上侧管路进入拆流式分离器3，液相从下侧进入拆流式分离器3，拆流式分离器3中设置阻挡折流设施，液体与气体混合流动时，遇到阻挡，气体会折流而走，而液体附着在阻挡壁面上由于重力的作用向下汇集到一起，使气液的进一步分离。
经拆流式分离器3二次分离后气液两相基本分离，气相中仅存部分小液滴，由于压力作用溶解在液相中的气泡仍然存在，拆流式分离器3二次分离后气液两相通过管路连接至缓冲控制器4，通过缓冲控制器4液相与气相得到缓冲进行重力沉降分离，气相经过捕物器进一步脱离小液滴后从缓冲控制器4上侧管路输出。液相经过短暂沉降，释放溶解气泡，通过差压变送器11控制液面高度，当液面高度位于上液位线时，液相阀门开度放大，缓冲控制器4中液面迅速下降致工作液面，当液面高度位于下液位线时，液相阀门开度放小，经过短暂时间液面恢复至工作液面。
气相从缓冲控制器4中分离后有三路出口，第一路由第二调节阀13、第二压力变送器14控制流量压力输至加热炉，用于加热炉燃料使用；
第二路由第一调节阀12控制在经过气体流量计5进行气体计量后进入气液混合器7；
第三路是当第一压力变送器9检测到缓冲控制器4超压后，通过控制电磁阀10开启气体放空通道，进行气体放空，保护装置平稳运行。
缓冲控制器4中分离后的液相经过液体流量计6进行计量进入气液混合器7底部管路；
所述的离心式分离器2是依靠旋流产生的离心力实现气液的高效分离。
所述的拆流式分离器3是利用气体与液体的密度不同，液体与气体混合一起流动时，如果遇到阻挡，气体会折流而走，而液体由于惯性，继续有一个向前的速度，向前的液体附着在阻挡壁面上由于重力的作用向下汇集到一起，实现气液的进一步高效分离。
所述的缓冲控制器4是对气液介质进行缓冲，使系统工作更平稳；具有重力沉降功能；增加系统储存量；各控制模块与之相连，通过控制模块调节系统流量。
所述的气液混合器7通过固定在管内的混合单元内件，使气体与液体产生流体的切割、剪切、旋转和重新混合，达到二者良好分散和充分混合的目的。同时防止气液路反串。
为了适应复杂多变的生产前端流体，气液混合器7中设置防止气液反串装置，有效避免了气相、液相压力过高反串影响计量精度。经过气液混合器7充分混合后的流体进混输泵8混输至下级站场。变频器15通过获取油、气、水三相流量和压力，变频控制混输泵8排量，达到混输泵高效运行，油气混输减少了气管线敷设工程量，降低建设投资。
实施例2：
基于实施例1的基础上，如图2中所示，本实施例中所述缓冲控制器4的上出气口的管线上还设置有第二调节阀13，第二调节阀13电连接有第二压力变送器14。
所述缓冲控制器4的上出气口的管线上还设置有有控制气体放空的电磁阀10，电磁阀10与缓冲控制器4之间电连接有第一压力变送器9，所述压力变送器9还与第一调节阀12电连接。
所述缓冲控制器4下部出液口与气液混合器7之间设置有液体流量计6；第一调节阀12与气液混合器7之间设置有气体流量计5；液体流量计6与气体流量计5之间设置有PLC16，所述PLC16与液体流量计6、气体流量计5和第一调节阀12分别电连接。
所述缓冲控制器4的下方设置有变频器15，所述的变频器15分别与混输泵8、压力变送器9和PLC16电连接，所述缓冲控制器4的一侧电连接有压差变送器11。
气体流量计5和液体流量计6检测缓冲控制器4分离后的气体流量和液体流量信号送到PLC16，通过质量和密度积算，得出油和水流量数据，同时控制第一调节阀12和变频器15，油、气、水计量后的气液两相在气液混合器7中进行混合，通过固定在管内的混合单元内件，使气体与液体产生流体的切割、剪切、旋转和重新混合，达到二者良好分散和充分混合。
所述的液体流量计6是质量和密度流量计，所述的气体流量计5是涡街流量计。
所述的液体流量计6是质量和密度流量计，为流体提供精确的测量，所述的气体流量计5是涡街流量计，为气体提供精确的测量。
实施例3：
基于上述两个实施例的基础上，本实施例中提供一种油田多相计量混输方法，其特征在于：
    其具体步骤为：
1）初步分离、混合介质1通过管路连接进入离心式分离器2，油、气、水混合物依靠旋流产生的离心力实现气液的初步分离；
2）进一步分离、气相从上侧管路进入拆流式分离器3，液相从下侧进入拆流式分离器3，拆流式分离器3中设置阻挡折流设施，液体与气体混合流动时，遇到阻挡，气体会折流而走，而液体附着在阻挡壁面上由于重力的作用向下汇集到一起，使气液的进一步分离；
3）三次分离、经拆流式分离器3二次分离后气液两相基本分离，气相中仅存部分小液滴，由于压力作用溶解在液相中的气泡仍然存在，拆流式分离器3二次分离后气液两相通过管路连接至缓冲控制器4，通过缓冲控制器4液相与气相得到缓冲进行重力沉降分离，气相经过捕物器进一步脱离小液滴后从缓冲控制器4上侧管路输出；
4）气体排量走向、气相从缓冲控制器4中分离后有三路出口，第一路由第二调节阀13、第二压力变送器14控制流量压力输至加热炉，用于加热炉燃料使用；第二路由第一调节阀12控制在经过气体流量计5检测、进行气体计量后进入气液混合器7；第三路是当第一压力变送器9检测到缓冲控制器4压力高于1MPa，通过控制电磁阀10开启气体放空通道，进行气体放空，保护装置平稳运行；
5）气液计量混合、气体流量计5和液体流量计6检测缓冲控制器4分离后的气体流量和液体流量信号送到PLC16，通过质量和密度积算，得出油和水流量数据，同时控制第一调节阀12和变频器15，油、气、水计量后的气液两相在气液混合器7中进行混合；
6）外输、经过气液混合器7充分混合后的流体进混输泵8混输至下级站场。
本实施例中步骤4）中，第三路是当第一压力变送器检测到缓冲控制器压力范围值为0.6—1MPa，通过控制电磁阀开启气体放空通道，进行气体放空，保护装置平稳运行。