[发明专利]油气分离计量装置及应用方法

权利要求书

1.油气分离计量装置，它包括油井井口(1)、过滤器(2)、进口管(3)、旋流分离器(4)、捕雾器(5)、后处理器(6)、气相管线(7)、气相流量计(8)、液相管线(9)、液相流量计(10)、排污管线(11)、旋流分离器排污阀(12)、后处理器排污阀(13)，其特征是：所述旋流分离器(4)与油井井口(1)由管线(3)连接，在其管线(3)上安装有过滤器(2)；所述旋流分离器(4)的顶端由管线与后处理器(7)连接；所述旋流分离器(4)的底端安装有旋流分离器排污阀(12)；所述后处理器(6)的上端由气相管线(7)、液相管线(9)汇合后与油井井口(1)连接，在气相管线(7)上安装有气相流量计(10)；后处理器(6)的下端液相管线(9)上安装有液相流量计(10)；后处理器6的底部安装有后处理器排污阀(13)；所述旋流分离器(4)的上端内部安装有捕雾器(5)；所述旋流分离器排污阀(12)、后处理器排污阀(13)与排污管线(11)连接。

2.根据权利要求1所述的油气分离计量装置，其特征是：所述后处理器(6)包括浮球(14)、上顶杆(15)、上导管(16)、上凡尔球(17)、上凡尔球座(28)、上底座(19)、上法兰(20)、下拉杆(21)、下导管(22)、下凡尔球(23)、下凡尔球座(24)、下底座(25)、下法兰(26)，所述浮球(14)的上端有上顶杆(15)，两者由螺纹连接，上顶杆(15)的一端连接有上凡尔球(17)，上凡尔球(17)位于上凡尔球座(18)内；所述上凡尔球座(18)与上底座(19)由螺栓连接，上底座(19)由螺栓固定在上法兰(20)上；所述浮球(14)的下端有下拉杆(21)，两者由螺纹连接，下拉杆(21)的下端连接有下凡尔球(23)，下凡尔球(23)位于下凡尔球座(24)内；所述下凡尔球座(24)与下底座(25)由螺栓连接，下底座(25)由螺栓固定在下法兰(26)上。

3.根据权利要求2所述的油气分离计量装置，其特征是：所述浮球(14)的质量为3078.74g,浮力为4489.68g；浮球(14)的直段为300mm,两端的封头长分别为60mm；浮球(14)的壁厚为1.5mm。

4.根据权利要求2所述的油气分离计量装置，其特征是：所述凡尔球设为上下两个，两个凡尔球的质量均为134.62g，浮力均16.89g；其上端的上凡尔球(17)打开后气相最大流量为1695.60m³/d；下端的下凡尔球(23)最大流量为42.39m³/d；所述上凡尔球(17)最大关紧压力为1.99c㎡/kg；其下凡尔球(23)的最大关紧压力为3.98c㎡/kg,其液面高度为600mm；所述两个凡尔球上设置有连接孔，连接孔内有内螺纹。

5.根据权利要求2所述的油气分离计量装置，其特征是：所述凡尔球座设为上下两个，上下两个凡尔球座的内径均为25mm；上凡尔球座(18)流速为10m/s,其压力为0.3MPa；下凡尔球座(24)的流速为1m/s。

6.根据权利要求2所述的油气分离计量装置，其特征是：所述上顶杆(15)的质量为301.95g,浮力为37.89g,L为450mm；所述下拉杆(21)的质量为603.90g,浮力为75.78g；L为450mm。

7.根据权利要求2所述的油气分离计量装置，其特征是：所述上底座(19)、下底座(25)上均设置有内外两圈连接孔，其外圈连接孔与法兰上的连接孔相对应；其内圈连接孔与上凡尔球座(18)、下凡尔球座(24)的连接孔相对应。

8.权利要求1所述油气分离计量装置的应用方法，其特征是：混合液经多相流经垂直立管预分离后，大部分气体进入主分离器上部，含少量气体的混合液再由进口管(3)进入旋流分离器4；由于进口管(3)是按一定倾角向下沿切线方向与旋流分离器(4)相连的，在液体的旋流作用下，在旋流分离器(4)中，离心力、重力和浮力形成一个倒圆锥型涡流面；密度大的液相沿铅垂管道的管壁流到旋流分离器(4)底部，密度小的气相沿涡旋的中央上升至旋流分离器(4)顶部，最终气相和液相分别从旋流分离器(4)的顶部和底部排出；

液体从旋流分离器(4)排出后进入后处理器(6)，经过沉降稳定排出溶解气后从下部进入质量流量计计量；

由于后处理器6内部安装了浮球(14)气、液两相液位控制装置，液位超过一定位置后，气相阀关闭，气相无法排出，加快液相排出速度；液位低到一定位置后，液相阀关闭；通过浮球(14)及配套的双相控制阀保证后处理器(6)液位稳定在一个合适区间；

后处理器(6)的精确设计是保证其整体性能的关键，精确的后处理器(6)设计可以确保即使在发生严重段塞流时，气相出口为饱和气，液相出口含气率在1%以内，从而保证液体测量的精度；根据用户提供的工况、测量精度要求，通过多相流分析软件对用户提供的现场工况进行分析和计算机流体模拟，计算确定分离器的尺寸，配套相应的后处理器、液位控制、计量仪表及数据采集远传系统；

计量系统：分离后的液相（油水混合物）由质量流量计计量，在质量流量计设置界面输入现场纯水和纯油的密度后，可以通过计算得出混合液中的纯水、纯油流量及含水率。气相通过智能旋进旋涡流计计量，自动完成天然气量压力、温度补偿计算，显示标准状态天然气流量。液相、气相计量数据均可通过MODBUS通讯协议上传进入油田数字化管理网络，由计算机对测量数据分析处理，自动生成液、气、水（油）瞬时参数曲线，生产日报等，实现油井计量数据远程监测。