[发明专利]一种旋流浮动式油井计量装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于石油油井计量技术领域，具体涉及一种旋流浮动式油井计量装置及方法。

背景技术

原油产出液是一种混合液，除了油，还含水、气以及砂子等混合物。现有油田油井计量主要依赖于气、液两相分离计量。该种计量方法，受内壁易结垢、结蜡以及部分油井流速低、存在间歇出油问题等诸多因素影响，油井井口计量误差较大。现有原油的计量方法：

1是玻璃管液面计量，它是通过高压玻璃管和立式分离器构成的一种连通管液面计，并安装在油气分离器侧壁上，观察玻璃管内水柱上升高度，读取刻度值，再记录液面上升所需时间，进而推算出该时间段产出液量。立式玻璃管液位计量是我国单井计量的常用方法，大约占油井的百分之九十以上。其优点是基础装备简单、耐用。缺点是自动化水平低、人工计量劳动强度大；原油粘在内壁上，使工作人员难于记录；间歇性计量原油误差大；气液比高低影响油井正常计量。

2是玻璃管电极量油，电极量油是在分离器内安装电极，通过电极可以自动记录计量时间，再根据记录的产液量推断出该时段的产液量。计算时也采用定容积计算法，只是计量和记录全部由仪表来代替。这样不仅避免了繁琐的开关操作，而且降低了人为误差的影响，有利于实现远程测量。相对于玻璃管液面计量，电极计量的水位记录和时间记录自动化水平有所提高。但是间歇量油受产气量不稳定影响，误差高，而且高含水和低气液比时该方法存在一定的局限性。

3是翻斗量油，翻斗量油是利用定容积法对油井产量进行计量。翻斗量油对被测液体要求低，允许在被测液体中含有泡沫及杂质，结构比较简单。根据机械结构，计量翻斗由排油状态转为进油状态时，不是顺时完成，而是在一定时间内完成，在这段时间里，有一部分液体未经计量而漏失，产量越高这种误差越大，所以，必须对这种误差进行计算。

4是高架罐量油，单井产出液经分离后，进入到高架油罐，再计量原油；多井计量时，时间间隔很长。该方法的缺点是人员劳动强度大，精度低，计量速度较慢，无法实施连续计量。自动化程度低。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种旋流浮动式油井计量装置及方法，以达到气液快速分离，提高气体纯度、保证液体体积计量的准确度和防止产出液混合物中的砂子进入计量器间隙的目的。

一种旋流浮动式油井计量装置，该装置包括旁通单元、分离器、电动换向阀、计量器、竖管单元和漩涡流量计，其中，所述的分离器与原油混合液入口相连接，分离器的上端通过气体管线连接原油出口，气体管线设置有漩涡流量计；分离器的下端通过液体管线连接电动换向阀一侧的输入端，电动换向阀一侧的输出端通过液体管线连接竖管单元的输入端，竖管单元的输出端连接原油出口；电动换向阀另一侧的两端连接计量器的两端；旁通单元一端连接原油混合液入口，另一端通过气体管线连接原油出口；

所述的分离器，包括气体节流装置、旋流螺旋导叶结构、浮子结构、液体节流装置和缸体；其中，

所述的缸体的顶部设置有气体管线，气体管线与缸体之间设置有气体节流装置；缸体的底部设置有液体管线，液体管线与缸体之间设置有液体节流装置；所述的原油混合液入口设置于缸体上部截面圆周切线方向；缸体内部设置有旋流螺旋导叶结构；

所述的浮子结构包括浮子和中间杆，中间杆通过支架固定于缸体内部中央位置，浮子与中间杆固定连接，并通过浮子的上下漂浮带动中间杆的上下运动，中间杆的上端与气体节流装置的出口相配合，中间杆的下端与液体节流装置的出口相配合。

所述的计量器，包括缸体、活塞、活塞环和位置传感器，其中，位置传感器设置于缸体的顶部和底部；活塞直径与活塞高度比为：2∶1～2.5∶1；活塞槽径向深度与活塞环径向宽度之间的差大于0.3mm。

所述的旋流螺旋导叶结构，其螺旋角度范围为5°～15°。

采用旋流浮动式油井计量装置进行的计量方法，包括以下步骤：

步骤1、产出液经原油入口切向进入分离器，产出液经过分离器内部的旋流螺旋导叶结构分离出气体和液体，其中，气体通过顶部进入漩涡气体流量计，液体经底部进入电动换向阀；

步骤2、气体经过管线进入漩涡流量计获得气体流量；

步骤3、液体经过管线进入电动换向阀，电动换向阀切换液体进入计量器方向，即从计量器底部或顶部进入缸体，液体推动计量缸体内的活塞向上或向下运动，当活塞运动到缸体的顶部或底部时位置传感器发出信号，控制电动换向阀换向，根据柱塞往复运动的次数获得油井体积流量；

步骤4、采用竖管单元对液体进行温度、压力和密度的检测，进而获得油井原油的产液量；