[發明專利]管道式高含水油井產液三相計量裝置與方法

有效

• 申請號: 201610866426.4
• 申請日: 2016-09-29
• 公開（公告）號: CN107882547B
• 公開（公告）日: 2023-08-04
• 發明（設計）人: 劉明;肖建洪;安申法;王志堅;謝志勤;欒智勇;趙曉;李友平;王超;戴宇婷;姜澤菊
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司石油工程技術研究院
• 主分類號: E21B47/00
• 分類號: E21B47/00;E21B43/34;G01D21/02
• 代理公司: 濟南日新專利代理事務所(普通合伙) 37224
• 代理人: 董慶田

本發明公開了管道式高含水油井產液三相計量裝置與方法，其中裝置包括自下而上依次連接在主管道上的旋流裝置、氣核取樣管、油水均混器、含水測量系統、流量測量系統，所述氣核取樣管中設置氣液旋流分離器。本發明將產出液的氣相和油水液相進行分離，分離出的氣體由專門管道引出，并采用差壓或者熱式質量流量計等進行氣體準確質量計量；經過均混器后的油水混合流體，此時水會成為連續相而油成為分散其中的游離相，采用電容的方式可以實現高含水情況下的含水率的測量，然后以上流體流過后端采用電磁、聲波或射線方式流量測量區域，實現流量測量，結合含水參數和溫度及壓力測量結果，實現產出液的水的質量流量和油的質量流量測量。

技術領域

本發明涉及油田三相流測量技術，具體地說是管道式高含水油井產液三相計量裝置與方法。

背景技術

油田生產過程中，油井采出液主要含有油、伴生氣、水等，產出液在井下油管和地面管道中流動過程中，其流量和相含量的測量都屬于典型多相流計量問題。本發明中的“三相”是指油田伴生氣相、油相、水相。由于多相流動的復雜性，油氣水多相流量計的研制有較大的難度，目前存在多種多相流量計的研制技術路線。

在兩相流測量技術中，分離法仍然是目前最可靠和精度最高的技術。如中國專利ZL200810112558.3,ZL200710046862.8等都是采用大型容器作為油氣水三相分離系統，然后在采用單相計量的方法。因為這種方法是把多相流體中油氣水三相流體分離成單相氣體和油和水后，再分別用單相流量計測量各相流量，因而避免流型變化和流動不穩定等因素對測量的影響。但是實際多相流體測量中，很多流體有時無法做到經濟有效的完全分離，這個多相計量帶來了很多的麻煩?？紤]以上問題，國內外研究人員也采用了部分分離技術，如美國專利US6128962，采用部分分離法，縮小分離器尺寸，但不是將全部三相流徹底分離成單相流，影響了計量精度。中國專利ZL98113068.2也采用了類似的一種分流分相式測量方法，但是當兩相流中的液相或氣相的流量很小(低含氣率或高含水率)時，經過分流，從分離器流出的氣相或油相流量就更小，無法代表整體，導致計量誤差大。美國專利US5390547和US7311001分別公開了一種多相流測量裝置,僅利用多相流體管道本身構成一種分離系統。該系統放棄了傳統的分離器，但采用外置式旋風分離方式，因此實質上它與傳統的分離法并沒有實質的區別。近年來，隨著相關研究工作的進展，多相檢測的新技術不斷出現，這使得未來多相流量計的性能有可能得到很大改善。如采用采用電、磁或放射性的方式進行在線測量油氣水三相的相密度、相含率和相速度方法，從而實現油氣水三相測量，如ZL201410468193.3和200810150257.X等，但針對油井采出液這種流量和相含率波動范圍大和流動復雜的場合，現有技術的應用依然有很大困難。

發明內容

本發明的目的在于提供管道式高含水油井產液三相計量裝置與方法，將產出液的氣相和油水液相進行分離，分離出的氣體由專門管道引出，并采用差壓或者質量流量計等進行氣體準確質量計量；經過均混器后的油水混合流體，此時水會成為連續相而油成為分散其中的游離相，采用電容的方式實現高含水情況下的含水率的測量，然后以上流體流過后端采用電磁、聲波或射線方式流量測量區域，實現流量測量，結合含水參數和溫度及壓力測量結果，實現產出液的水的質量流量和油的質量流量測量。

為了達成上述目的，本發明采用了如下技術方案，管道式高含水油井產液三相計量裝置，包括自下而上依次連接在主管道上的旋流裝置、氣核取樣管、油水均混器、含水測量系統、流量測量系統，所述氣核取樣管中設置氣液旋流分離器。

所述氣液旋流分離器下端連接油水排出管，油水排出管向上連接到油水均混器下方，氣液旋流分離器上端連接氣相排出管，所述氣相排出管穿出主管道后在流量測量系統的上方再連接主管道內部。

所述氣液旋流分離器和油水均混器之間設置阻力件一，所述流量測量系統上方設置阻力件二。

所述氣相排出管上設置氣相流量計；所述含水測量系統設置含水率測量計，所述流量測量系統設置油水流量計；所述主管道末端設置壓力傳感器、溫度傳感器。