一种采油井井口气液两相流量计量装置[实用新型专利]

(10)授权公告号 (45)授权公告日 2013.05.01C N 202914072 U (21)申请号 201220502502.0
(22)申请日 2012.09.27
E21B 47/00(2012.01)
(73)专利权人陆华飞
地址225127 江苏省扬州市开发区开发西路
217号（扬州华业机电科技有限公司）
专利权人杨南起
翁国华
刘松林
(72)发明人陆华飞 杨南起 翁国华 刘松林
(74)专利代理机构扬州市锦江专利事务所
32106
代理人
江平
(54)实用新型名称
一种采油井井口气液两相流量计量装置
(57)摘要
一种采油井井口气液两相流量计量装置，涉
及石油开采设备领域，支架上通过称重传感器连
接计量管，计量管的两端分别各自通过一个万向
密封接头与进、出油管柔性连接；计量管上设置
温度压力传感器和超声波或多普勒探头。

当油井
液体流经计量管时，超声波（多普勒）探头检测流
体速度，称重传感器称出瞬时流体重量，数据处理
模块将各类传感器测得的数据进行计算、拟合，获
得油井日产量。

本装置采用万向节头，实现了装置
与采油井口的柔性连接，消除了金属管线连接对
称重传感器的影响。

(51)Int.Cl.
权利要求书1页 说明书3页 附图1页
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利权利要求书1页 说明书3页 附图1页(10)授权公告号CN 202914072 U
*CN202914072U*
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1.一种采油井井口气液两相流量计量装置，其特征在于包括支架，在所述支架上通过称重传感器连接计量管，所述计量管的两端分别各自通过一个万向密封接头与一根进油管和一根出油管柔性连接；在所述计量管上设置用于测定计量管内油体温度和压力的温度压力传感器和一对用于测定计量管内液速的超声波或多普勒探头；所述温度压力传感器、超声波或多普勒探头和称重传感器的信号输出端分别连接在数据处理模块的信号输入端。

2.根据权利要求1所述采油井井口气液两相流量计量装置，其特征在于所述计量管为一个空心圆柱体，其内孔为倾斜一定角度的圆柱形。

3.根据权利要求1或2所述采油井井口气液两相流量计量装置，其特征在于所述数据处理模块的供电端与设置在机架上的锂电池电源输出连接，在所述机架上还设置太阳能电池板，所述太阳能电池板的输出端与锂电池电源输入端连接。

权 利 要 求 书CN 202914072 U
一种采油井井口气液两相流量计量装置
技术领域
[0001] 本实用新型涉及石油开采设备领域，特别涉及油井单井气液两相流体流量计量技术领域。

背景技术
[0002] 油井在开采过程中，从井口流出的流体大都是气液两相流体。

常规的流量计由于气体的影响，无法进行气液两相计量；利用质量流量计成本较高、含气量较大也无法进行较准确的计量、计量环境要求苛刻，难以较大规模使用。

然而，对于油田开发和采油生产管理而言，了解油井单位时间的产量、跟踪地下油藏区块的动态情况、评价和预测油井区块的开发潜力、总体把握油田的产能情况、调整和优化油井生产参数等，对于每口油井进行单独的流量计量（亦即单井计量）是必不可少的技术手段之一。

[0003] 目前油田油井的流量计量主要由计量站完成。

通常，每个计量站都担负着多口油井的生产计量任务。

通过计量站对油井生产情况的计量，可较及时、准确地了解每口油井的工作情况，同时为油田地质部门提供油藏工程资料。

然而，采用人工计量方式的计量站劳动强度大、效率低，且人工计量次数少、时间短，计量结果代表性差，无法实现单井产量的连续精确计量。

称重式气液两相流量计，虽然做了很大的改进，但是结构相对复杂，成本仍然较高。

发明内容
[0004] 本实用新型的目的是提供一种成本较低、不受油井计量环境影响、流体计量较为精确的采油井井口气液两相流量计量装置。

[0005] 本实用新型包括支架，在所述支架上通过称重传感器连接计量管，所述计量管的两端分别各自通过一个万向密封接头与一根进油管和一根出油管柔性连接；在所述计量管上设置用于测定计量管内油体温度和压力的温度压力传感器和一对用于测定计量管内液速的超声波或多普勒探头；所述温度压力传感器、超声波或多普勒探头和称重传感器的信号输出端分别连接在数据处理模块的信号输入端。

[0006] 本实用新型的计量管两端万向密封接头实现与进、出油管的柔性连接，可消除油管对称重传感器的影响，在称重传感器取得的实时数据减去计量管和万向密封接头的自重，即为流经计量管的瞬时流体重量。

计量管上还安装的一对超声波（或多普勒）探头用于测取液体流经两点的速度，通过数学公式计算出液体体积。

计量管上设置的温度压力测量传感器可对瞬时流体的温度和压力进行测量。

[0007] 本实用新型是利用计量管计量瞬时流经的流体重量，同时利用介电常数和相关法测量流经该计量管的液体瞬时速度或者利用超声波或多普勒等方法测量流经测量管的瞬时流速。

当得知流经计量管的液体重量后，又由于已知流体中原油的密度、水的密度，另外原油中的含水率也是已知的，那么便可以计算出计量管内在此瞬间液体的平均持液面积，该瞬时面积与所测得的瞬时速度相乘便可以得出其瞬时重量流量；对该瞬时流量进行时间
积分，便可以得出单位时间的流量值。

这种装置结构简单，适用于各种不同流量。

[0008] 数据处理模块的工作原理和计算方法：
[0009] 1、利用重量传感器对计量管称重，去除计量设备自重可得瞬时流经的流体重量W
，利用测量流经流体的介电常数通过相关法或者利用超声波或多普勒等方法测得流经测i
量管的瞬时流速V i；
[0010] 2、油田现场已知原油密度ρo，产出水密度ρw，产出液的含水率，假设计量管长L(已知),忽略计量管内气体的重量，那么瞬时的持液面积A i为：
[0011]
[0012] 式中，g—重力加速度
[0013] 3、某一时间段t0的体积流量Q vt则为：
[0014]
[0015] W i与V i均可以处理为时间t的函数，那么，
[0016]
[0017] 如果t0设定为24小时，则结果为一天油井的产液量。

[0018] 通过简单的数学处理，可以得出其质量流量。

[0019] 4、在测量管上加装温度和压力传感器，可以测得测量管内气体的压力P和温度T。

利用理想气体方程式可以计算出测量管内气体在标准状态下的体积Vg，从而可以计算出气液比、气油比等油田现场关心的参数。

[0020] 另，为了防止油井液体中的固体杂质沉积在计量管底部，本实用新型所述计量管为一个空心圆柱体，其内孔为倾斜一定角度的圆柱形。

还可在内孔表面进行防腐、防结垢和防结蜡等特殊处理。

[0021] 本实用新型所述数据处理模块的供电端与设置在机架上的锂电池电源输出连接，在所述机架上还设置太阳能电池板，所述太阳能电池板的输出端与锂电池电源输入端连接。

本实用新型采用微耗电技术，充分利用太阳能电池板及对锂电池进行充电，无需另接电源，具有防爆功能，更适合油井井口使用。

附图说明
[0022] 图1为本实用新型的一种结构示意图。

具体实施方式
[0023] 如图1所示，本实用新型在支架4上通过两只称重传感器3吊接一只计量管6，计量管6为一个空心圆柱体，其内孔为倾斜一定角度的圆柱形。

[0024] 计量管6的两端分别各自通过一个万向密封接头1与一根进油管和一根出油管柔性连接。

[0025] 在计量管6上设置用于测定计量管内油体温度和压力的温度压力传感器9和一对用于测定计量管内液速的超声波或多普勒探头10。

[0026] 温度压力传感器9、超声波或多普勒探头10和称重传感器3的信号输出端分别连接在设置在机架1上的数据处理模块2的信号输入端。

[0027] 数据处理模块2的供电端与设置在机架1上的锂电池7的电源输出连接，在机架1上还设置太阳能电池板8，太阳能电池板8的输出端与锂电池7的电源输入端连接。

图1。