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一种地面试油过程中提高测量精度的装置及其测量方法

阅读：121发布：2024-01-10

专利汇可以提供一种地面试油过程中提高测量精度的装置及其测量方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种地面试油过程中提高测量精度的装置，该装置包括旁通管线，质量流量计的两端均通过法兰与旁通管线相连，质量流量计包括传感机构和变送器，所述传感机构中包括测量管、驱动线圈、两个电子传感器。本发明采用变送器和传感器作为一个整体集成在一个机械单元上，流体通过质量流量计传感器的测量管时产生科里奥利力作用于测量管,产生反相振动，使进出口产生相位差，安装在测量管进出口的电子传感器测得振动相位、振动频率，根据质量流量与测量管振动的相位差成正比关系、流体密度与测量管共振频率是函数关系、质量与体积的关系，直接测量得到质量流量、密度和温度以及可计算得到流体粘度。，下面是一种地面试油过程中提高测量精度的装置及其测量方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种地面试油过程中提高测量精度的装置，其特征在于，该装置包括旁通管线(1)，在所述旁通管线(1)上安装有第一截止阀(2)、第二截止阀(3)和第三截止阀(4)，在所述第一截止阀(2)和第三截止阀(4)之间连接有质量流量计，所述质量流量计的两端均通过法兰(5)与旁通管线(1)相连，所述质量流量计包括传感机构(6)和变送器(7)，所述传感机构(6)中包括测量管(61)、驱动线圈(62)、两个电子传感器(63)，所述测量管(61)的两端分别固定在支架(64)上，所述两个电子传感器(63)分别固定在测量管(61)的两端，驱动线圈(62)设置在测量管(61)上驱动测量管(61)发生振动，两个电子传感器(63)将检测信号送至变送器(7)，经处理转换后变成与质量流量成比例关系的信号，所述变送器(7)上设有用于传输电流信号、频率信号和状态信号的信号接线端(8)，和用于连接24V直流电源或220V交流电源的电源接线端(9)。
2.根据权利要求1所述的地面试油过程中提高测量精度的装置，其特征在于，所述第一截止阀(2)、第二截止阀(3)和第三截止阀(4)均为球阀。
3.根据权利要求1所述的地面试油过程中提高测量精度的装置，其特征在于，所述测量管(61)为U型测量管。
4.根据权利要求1-3任一所述的地面试油过程中提高测量精度的装置，其特征在于，所述测量管(61)的数量为两根，两根测量管平行设置。
5.一种权利要求4所述的地面试油过程中提高测量精度的装置的测量方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤1，通过法兰(5)将所述质量流量计的两端均与旁通管线(1)相连，
步骤2，将质量流量计接入当前试油系统中的缓冲罐(10)的下游，当流体经过试油系统中上游的三相分离器(11)分离后，气体通过第一气体管线(12)流经气体分流管汇(13)，然后经气体总管线(14)流至下游燃烧器(15)，经三相分离器(11)分离后的流体经第一油管线(16)进入缓冲罐(10)进行二次分离，分离后的气体通过缓冲罐气路出口上连接的第二气体管线(17)流经气体分流管汇(13)，然后经气体总管线(14)流至下游燃烧器(15)，分离后的液体经缓冲罐(10)上连接的第二油管线(18)流经质量流量计然后通过第三油管线(19)流至下游燃烧器(15)；
步骤3，若目前流程已导入计量状态，则第一截止阀(2)和第三截止阀(4)均处于打开状态，第二截止阀(3)处于关闭状态，流体流经质量流量计传感器机构(6)中的测量管(61)，变送器(7)激励电压加到测量管(61)的驱动线圈(62)上，测量管(61)做往复周期反相振动，与此同时，在测量管(61)上产生科氏力效应，测量管(61)扭曲振动，测量管(61)两端的电子传感器(63)产生相位不同的两组信号，从而产生进口和出口两组信号的相位差所述相位差与流经电子传感器(63)的液体质量流量mf成正比例关系，测量管(61)的振动频率fR与流体的密度ρf成函数关系，变送器(7)上微型处理芯片将信号转换为质量流量mf和密度ρf，电子传感器(63)上集成的铂电阻直接测量流体的温度t，变送器(7)将液体质量流量mf和密度ρf，温度t上传至数据采集系统；
步骤4，质量流量计在无需计量时则第一截止阀(2)和第三截止阀(4)均处于关闭状态，第二截止阀(3)处于打开状态。

说明书全文

一种地面试油过程中提高测量精度的装置及其测量方法

技术领域

[0001] 本发明属于油田地面测试技术领域，具体涉及一种地面试油过程中提高测量精度的装置及其测量方法。

背景技术

[0002] 在地面测试过程中，地面设备实现对流动的控制和调节，对地层流体进行加热、分离、计量、分析、化验，获得油、气、水产量及流体性质及特殊成分含量(Cl-，含水，含硫化氢及二氧化碳等)，实时准确计量产量对试油(井)解释、油藏评价和PVT分析具有重要意义；现有地面测试系统，分离器内气、液两相分离不完全，会使油中存在夹带气，所以，在多数工况下，由于复杂的流型、流态，分离器油路涡轮流量计(或容积式流量计)对油产量的计量会存在较大误差的；目前地面测试系统中计量罐都配有软起动装置的原有输出泵，实际在现场作业过程中，操作复杂，开关阀操作不及时容易发生原油溢流，硫化氢泄漏，对作业人员及周围环境容易造成威胁和伤害。

发明内容

[0003] 针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种地面试油过程中提高测量精度的装置及其测量方法，能够直接测量管道内流体的质量流量、密度、温度和含水率(根据已测参数)；本发明测量方法测量精确度高，测量流体范围广，安装快捷方便，操作简单。

[0004] 为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

[0005] 一种地面试油过程中提高测量精度的装置及其测量方法，该装置包括旁通管线，在所述旁通管线上安装有第一截止阀、第二截止阀和第三截止阀，在所述第一截止阀和第三截止阀之间连接有质量流量计，所述质量流量计的两端均通过法兰与旁通管线相连，所述质量流量计包括传感机构和变送器，

[0006] 所述传感机构中包括测量管、驱动线圈、两个电子传感器，所述测量管的两端分别固定在支架上，所述两个电子传感器分别固定在测量管的两端，驱动线圈设置(安装)在测量管上驱动测量管发生振动，两个电子传感器将检测信号送至变送器，经处理转换后变成与质量流量成比例关系的信号，

[0007] 所述变送器上设有用于传输电流信号、频率信号和状态信号的信号接线端，和用于连接24V直流电源或220V交流电源的电源接线端。

[0008] 所述第一截止阀、第二截止阀和第三截止阀均为球阀。

[0009] 所述测量管为U型测量管。

[0010] 所述测量管的数量为两根，两根测量管平行设置。

[0011] 一种地面试油过程中提高测量精度的装置的测量方法，该方法包括以下步骤：

[0012] 步骤1，通过法兰将所述质量流量计的两端均与旁通管线相连，

[0013] 步骤2，将质量流量计接入当前试油系统中的缓冲罐的下游，当流体经过试油系统中上游的三相分离器分离后，气体通过第一气体管线流经气体分流管汇，然后经气体总管线流至下游燃烧器，经三相分离器分离后的流体经第一油管线进入缓冲罐进行二次分离，分离后的气体通过缓冲罐气路出口上连接的第二气体管线流经气体分流管汇，然后经气体总管线流至下游燃烧器，分离后的液体经缓冲罐上连接的第二油管线流经质量流量计然后通过第三油管线流至下游燃烧器；

[0014] 步骤3，若目前流程已导入计量状态，则第一截止阀和第三截止阀均处于打开状态，第二截止阀处于关闭状态，液体流经质量流量计传感器机构中的测量管，变送器激励电压加到测量管的驱动线圈上，测量管做往复周期振动，液体流经传感器机构中的测量管，在测量管上产生科氏力效应，测量管扭曲振动，测量管两端的电子传感器产生相位不同的两组信号，从而产生进口和出口两组信号的相位差所述相位差与流经电子传感器的液体质量流量mf成比例关系，变送器上微型处理芯片将信号转换为质量流量mf和密度ρf，密度ρf和质量流量mf在传感器内没有直接关系，互不影响，电子传感器上集成的铂电阻直接测量流体的温度t，变送器将液体质量流量mf和密度ρf，温度t上传至数据采集系统；

[0015] 步骤4，质量流量计在无需计量时则第一截止阀和第三截止阀均处于关闭状态，第二截止阀处于打开状态。

[0016] 本发明的测量原理：

[0017] 根据科氏力(科里奥利力)原理来测量流体的质量流量，即物体在旋转系统中做直线运动受到的力，这个力与运动物体的质量，速度成正比：

[0018] Fc＝2*△mωv

[0019] 式中：△m为移动物体的质量,

[0020] ω为角速度,

[0021] v为旋转或振动时的径向速度。

[0022] 当流体流过两根平行的测量管测量管受科氏力的作用产生反相振动在测量管中产生的科氏力会引起管子变形从而产生进口和出口的相位差。

[0023] 当流量为零时,入口与出口相位差为零；当有流体流过时,入口处管子振动减速,出口处管子振动加速,入口与出口产生相位差；当质量流量增加时,两管的相位差也增加。安装在传感器测量管入口和出口的检波器(即集成于电子传感器)来检测测量管的相位。测量管持续以一定共振频率振动，频率与流体密度成函数关系。

[0024]

[0025] 含水率的测量根据以下原理和操作：

[0026] 质量流量计已测油水两相混合液密度ρf；现场对流体取样，通过离心机分离出油水两相介质，通过手持式密度计分别直接测得油密度ρo,水密度ρw，并且手动输入值质量流量计；关系式如下：

[0027] Water Cut＝(ρf-ρo)/(ρw-ρo)

[0028] Water Cut：含水率；

[0029] ρf：质量流量计已测油、水两相混合液密度；

[0030] ρo、ρw：工况条件下取样化验得到的油、水密度；

[0031] 与现有技术相比，本发明的有益效果为：

[0032] 本发明解决了地面测试过程中分离器在复杂工况下，气液两相分离不彻底油产量计量精度低的问题，替代了计量罐，避免了计量罐和软启动操作复杂，存在一定安全风险的现象；本发明可直接测量质量流量，流体密度，温度及含水率，测量精确度高，测量流体范围广，安装快捷方便，操作简单，测试数据可直接通过4～20mA电流信号装换成对应数字信号接入现有数据采集系统，测量数据可实时监控，可以取代地面测试系统中缓冲罐下游计量罐、软启动。本发明安装方便，一体化设计，体积小、质量流量测量不受流体特性、温度、压力、粘度影响，可省去下游计量罐及软启动输油泵设备，减低成本和操作风险，操控方便。附图说明

[0033] 图1为本发明的结构示意图。

[0034] 图2为本发明中传感机构的结构示意图。

[0035] 图3为本发明在试油测试系统的示意图。

具体实施方式

[0036] 下面将结合附图和具体实施例对本发明的具体方案做进一步说明：

[0037] 如图1、图2和图3所示，本实施例地面试油过程中提高测量精度的装置及其测量方法，该装置包括旁通管线1，在所述旁通管线1上安装有第一截止阀2、第二截止阀3和第三截止阀4，在所述第一截止阀2和第三截止阀4之间连接有质量流量计，所述质量流量计的两端均通过法兰5与旁通管线1相连，所述质量流量计包括传感机构6和变送器7，[0038] 所述传感机构6中包括测量管61、驱动线圈62、两个电子传感器63，所述测量管61的两端分别固定在支架64上，所述两个电子传感器63分别固定在测量管61的两端，驱动线圈62设置在测量管61上驱动测量管61发生振动，两个电子传感器63将检测信号送至变送器7，经处理转换后变成与质量流量成正比的信号，

[0039] 所述变送器7上设有用于传输电流信号、频率信号和状态信号的信号接线端8，和用于连接24V直流电源或220V交流电源的电源接线端9。

[0040] 作为优选，本实施例第一截止阀2、第二截止阀3和第三截止阀4均为球阀。

[0041] 作为进一步优选，本实施例测量管61为U型测量管。

[0042] 作为更进一步优选，本实施例中测量管61的数量为两根，两根测量管平行设置。

[0043] 本实施例地面试油过程中提高测量精度的装置的测量方法，该方法包括以下步骤：

[0044] 步骤1，通过法兰5将所述质量流量计的两端均与旁通管线1相连，步骤2，将质量流量计接入当前试油系统中的缓冲罐10的下游，当流体经过试油系统中上游的三相分离器11分离后，气体通过第一气体管线12流经气体分流管汇13，然后经气体总管线14流至下游燃烧器15，经三相分离器11分离后的流体(此时流体包括原油和少量未分离完全的气体)经第一油管线16进入缓冲罐10进行二次分离，分离后的气体通过缓冲罐气路出口上连接的第二气体管线17流经气体分流管汇13，然后经气体总管线14流至下游燃烧器15，分离后的液体经缓冲罐10上连接的第二油管线18流经质量流量计然后通过第三油管线19流至下游燃烧器15；

[0045] 步骤3，若目前流程已导入计量状态，则第一截止阀2和第三截止阀4均处于打开状态，第二截止阀3处于关闭状态，液体流经质量流量计传感器机构6中的测量管61，变送器7激励电压加到测量管61的驱动线圈62上，测量管61做往复周期振动，液体流经传感器机构6中的测量管61，在测量管61上产生科氏力效应，测量管61扭曲振动，测量管61两端的电子传感器63产生相位不同的两组信号，从而产生进口和出口两组信号的相位差所述相位差与流经电子传感器63的液体质量流量mf成比例关系，变送器7上微型处理芯片将信号转换为质量流量mf和密度ρf，密度ρf和质量流量mf在传感器内没有直接关系，互不影响，电子传感器63上集成的铂电阻直接测量流体的温度t，变送器7将液体质量流量mf和密度ρf，温度t上传至数据采集系统；

[0046] 步骤4，质量流量计在无需计量时则第一截止阀2和第三截止阀4均处于关闭状态，第二截止阀3处于打开状态。

[0047] 尽管上述实施例已对本发明作出具体描述，但是对于本领域的普通技术人员来说，应该理解为可以在不脱离本发明的精神以及范围之内基于本发明公开的内容进行修改或改进，这些修改和改进都在本发明的精神以及范围之内。

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