远程自动化控制及数据采集测试分离器系统.pdf

本实用新型涉及一种应用于石油及天然气储量、产量计量及求产过程中的远程自动化控制及数据采集测试分离器系统，该系统包括：测试分离器撬和中控设备，测试分离器撬配备有智能仪表，安装在现场危险区需要进行计量的井口附近，中控设备安装在安全区的中控室内，与测试分离器撬上的仪表通过多芯电缆盘及航空插头连接；测试分离器撬包括分离器设备、气路管线设备、油路管线设备和水路管线设备；中控设备包括信号及供电电缆盘组、控制柜、UPS不间断电源及电池组、工作站、自控及数采软件。通过本实用新型能够实现远程自动化控制及现场数据的实时在线获取、实时监测并能够连续分析记录，可以保证现场工作人员的安全并使检测数据更精确。

1.  一种远程自动化控制及数据采集测试分离器系统，其特征在于该系统包括：
测试分离器撬(101)和中控设备(202)，所述测试分离器撬配备有智能仪表，前者安装在现场危险区需要进行计量的井口附近，所述中控设备安装在安全区的中控室内，所述中控设备与所述测试分离器撬上的仪表通过多芯电缆盘及航空插头连接。

2.  如权利要求1所述的远程自动化控制及数据采集测试分离器系统，其特征在于所述测试分离器撬包括分离器设备(1011)、气路管线设备(1012)、油路管线设备(1013)和水路管线设备(1014)，所述气路管线设备(1012)、油路管线设备(1013)和水路管线设备(1014)分别通过管线及阀门连接到分离器设备(1011)的出气口(1001)、出油口(1002)和出水口(1003)。

3.  如权利要求2所述的远程自动化控制及数据采集测试分离器系统，其特征在于所述中控设备包括信号及供电电缆盘组、UPS不间断电源及电池组(21)、工作站(22)、自控及数采装置。

4.  如权利要求2或3所述的远程自动化控制及数据采集测试分离器系统，其特征在于所述分离器设备包括压力变送器(4)、温度变送器(5)、油液位计(6)、水液位计(7)、硫化氢监测器(14)和可燃气体监测器(15)，它们分别用法兰连接在所述分离器设备上。

5.  如权利要求2或3所述的远程自动化控制及数据采集测试分离器系统，其特征在于所述气路管线设备包括孔板流量计(9)、压力补偿装置、温度补偿装置和气调节阀(1)，它们分别用法兰连接在所述气路管线设备上。

6.  如权利要求2或3所述的远程自动化控制及数据采集测试分离器系统，其特征在于所述油路管线设备包括主管线2”涡轮油量计(11)、旁通管线1”涡轮油量计(10)、含水分析仪(8)和油调节阀(2)，它们分别用法兰连接在所述油路管线设备上。

7.  如权利要求2或3所述的远程自动化控制及数据采集测试分离器系统，其特征在于所述水路管线设备包括主管线2”涡轮水量计(13)、旁通管线1”涡轮水量计(12)和水调节阀(3)，它们分别用法兰连接在所述水路管线设备上。

8.  如权利要求2或3所述的远程自动化控制及数据采集测试分离器系统，其特征在于所述分离器撬中的所有设备均为智能变送型。

远程自动化控制及数据采集测试分离器系统
技术领域
本实用新型涉及应用于石油及天然气储量、产量计量及求产过程中的远程自动化控制及数据采集测试分离器系统。
背景技术
在石油及天然气勘探阶段，必须对探井所在多个地层的油、气及水的产量进行求产，以确定相应地质构造是否具有开采价值；在生产阶段，必须连续的对生产井油、气及水的产量进行跟踪测试，不断监视相应构造的产量变化，为日常生产提供数据指导。
测试分离器的主要任务是将油井或气井中的油气水混合介质进行分离，分别用孔板流量计及体积流量计(如涡轮)对气及油和水的产量进行计量，对油中含水量进行化验分析，同时还要取得介质温度及压力等相关数据。采集的数据越多，数据精度越高，则越有利于地质师对相应井及地层进行分析，从而做出的结论越可靠，才能更加有效的为油田的生产调度提供指导基础。
上述目标的实现取决于下列几个因素：
一、混合介质的分离效果及效率；
二、控制及数据采集的实时性、连续性及准确性；
三、计量仪表的性能。
混合介质的分离效果及效率取决于油、气、水三路的调节阀，其中，气调节阀通过获得分离器的实时压力，连续不断的调节阀门的开度，从而实现压力的控制。压力调节的越稳定，波动越小，则可有效的保证气/液(油水)的分离，同时避免因压力不稳定导致气体窜入油路和水路，不仅会使油、水的计量不准，而且还有可能损坏相应的流量计，从而造成巨大的损失。因此，实现压力变送器到气调节阀的
PID(比例、积分及微分)调节是获得稳定压力的保证。
油和水的分离取决于油、水的液位与相应调节阀的PID(比例、积分及微分)调节，液位控制的越稳定，则油和水的分离效果越好，从而使仪表计量的数据更可靠更准确。
控制及数据采集的实时性、连续性及准确性需要有一套完整的自动化控制系统作保证，不同于传统的人工现场控制及定期抄表，先进的自控系统通过PLC模块，能每秒对现场进行实时控制及监测，同时每秒对现场数据进行采集，而传统的工人每小时到现场抄取一个数据的模式根本无法与之相比。
为保证计量的准确性，则必须采用精度更高、更稳定的设备，同时要具备智能变送的功能，才能更有效的完成整个系统的计量任务。
目前国内测试分离器的现状为：
一、调节阀只能实现就地气信号P(比例)调节；
二、无自动化控制及数据采集，全部工作要靠人工完成；
三、所使用的仪表为机械式，不具备智能变送的功能，测量精度低；
四、无法远程判断现场是否含有有毒有害气体；
五、人工化验油中含水率，不能保证实时分析。
本实用新型就是为解决上述问题而提出的。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种远程自动化控制及数据采集测试分离器系统，通过本实用新型能够实现远程自动化控制及现场数据的实时在线获取、实时监测并能够连续分析记录，可以保证现场工作人员的安全并使检测数据更精确，更有效的完成整个测试分离系统的计量任务。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种远程自动化控制及数据采集测试分离器系统，该系统包括：测试分离器撬和中控设备，所述测试分离器撬配备有智能仪表，前者安装在现场危险区需要进行计量的井口附近，所述中控设备安装在安全区的中控室内，所述中控设备与所述测试分离器撬上的仪表通过多芯电缆盘及航空插头连接。
其中测试分离器撬包括分离器设备、气路管线设备、油路管线设备和水路管线设备，气路管线设备、油路管线设备和水路管线设备分别通过管线及阀门连接到分离器设备的出气口、出油口和出水口。
其中分离器设备包括压力变送器、温度变送器、油液位计、水液位计、硫化氢监测器和可燃气体监测器，它们分别用法兰连接在所述分离器设备上；气路管线设备包括孔板流量计、压力补偿装置、温度补偿装置和气调节阀，它们分别用法兰连接在所述气路管线设备上；油路管线设备包括主管线2”涡轮油量计、旁通管线1”涡轮油量计、含水分析仪和油调节阀，它们分别用法兰连接在所述油路管线设备上；水路管线设备包括主管线2”涡轮水量计、旁通管线1”涡轮水量计和水调节阀，它们分别用法兰连接在所述水路管线设备上。
中控设备包括信号及供电电缆盘组、控制柜、UPS不间断电源及电池组、工作站、自控及数采软件。
通过本实用新型，能够实现远程自动化控制及数据采集测试分离器系统，与传统工艺相比具有下列优势：
1、远程监控，实时在线获取所有数据；
2、油中含水率实时检测，连续分析记录；
3、气体流量计量程宽，无须更换孔板；
4、防腐防硫，符合美国NACE标准；
5、H2S及可燃气体实时监控，保证现场工作人员的安全；
6、PID调节阀实现闭环自反馈，提高分离效果；
7、报表自动生成，采样时间间隔可调；
8、仪表精度高，数据更可靠准确。
附图说明
图1为本实用新型整体结构图；
图2为本实用新型中TS-300现场仪表管路配置图；
图2A为本实用新型中TS-300现场仪表管路配置图左半部分局部放大图；
图2B为本实用新型中TS-300现场仪表管路配置图右半部分局部放大图；
图3为TS-300现场仪表管路的结构图；
图4为本实用新型中ACDA2000控制系统配置图；
图5为ACDA2000控制系统的结构图；
图6为本实用新型三相分离器工艺流程图；
图中：101、测试分离器撬；202、中控设备；1011、分离器设备；1012、气路管线设备；1013、油路管线设备；1014、水路管线设备；1001、出气口；1002、出油口；1003、出水口；1、气调解阀；2、油调解阀；3、水调解阀；4、压力变送器；5、温度变送器；6、油液位变送器；7、水液位变送器；8、油中含水分析仪；9、孔板流量计；10、1”涡轮油流量计；11、2”涡轮油流量计；12、1”涡轮水流量计；13、2”涡轮水流量计；14、硫化氢监测器；15、可燃气体监测器；16、进线端子排；17、保险端子排；18、交直流变压器；19、PLC CPU；20、PLC IO；21、UPS不间断电源；22、工作站；23、ACDA2000控制中心。
具体实施方式
以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
如图1所示，本实用新型所述的远程自动化控制及数据采集测试分离器系统由两部分组成：配备智能仪表的测试分离器撬(TS-300)及PLC自动化控制及数据采集系统(ACDA2000)。前者安装在现场需要进行计量的井口附近(危险区)，后者安装在中控室内(安全区)，均为活动式，可用拖车拖至相应的井场，中控室与撬上仪表的连接使用多芯信号电缆盘、供电电缆及航空插头，可方便的进行电气连接及拆卸。
其中测试分离器撬(TS-300)包括分离器设备1011、气路管线设备1012、油路管线设备1013和水路管线设备1014，气路管线设备1012、油路管线设备1013和水路管线设备1014分别通过管线及阀门连接到分离器设备1011的出气口1011、出油口1012和出水口1013。
分离器设备1011配备压力变送器4、温度变送器5、油液位计6、水液位计7、硫化氢监测14和可燃气体监测15；压力变送器、温度变送器、油液位计、水液位计分别用1/2”600磅法兰连接在分离器设备上。
气路管线设备配备孔板流量计9、压力补偿(图中未示出)、温度补偿(图中未示出)和气调节阀1，其中孔板流量计9为6”600磅法兰连接，气调节阀1为4”600磅法兰连接。
油路管线设备配备主管线2”涡轮油流量计11、旁通管线1”涡轮油流量计10、油中含水分析仪8、油调节阀2，其中2”涡轮油量计11为2”600磅法兰连接、旁通管线1”涡轮油量计10为1”600磅法兰连接、含水分析仪8为2”600磅法兰连接、油调节阀2为2”600磅法兰连接。
水路管线设备配备主管线2”涡轮水流量计13、旁通管线1”涡轮水流量计12和水调节阀3，其中2”涡轮水量计13为2”600磅法兰连接、旁通管线1”涡轮水量计12为1”600磅法兰连接、水调节阀3为2”600磅法兰连接。
图2和图3分别为本实施例中TS-300现场仪表管路的配置图和结构框图，图2A为本实用新型中TS-300现场仪表管路配置图左半部分局部放大图；图2B为本实用新型中TS-300现场仪表管路配置图右半部分局部放大图。如图2、图3所示，TS-300的主要构成如下表所示：