本發(fā)明涉及油田油井氣液計(jì)量技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及到一種管式油井氣液兩相流量計(jì)及其測(cè)量方法。

背景技術(shù)：

油井采出液屬?gòu)?fù)雜流體，不僅含有油、氣、水、砂，而且流體分布特征有斷塞流、氣液混合流且管狀剖面具有不連續(xù)性，因此實(shí)現(xiàn)油井液、氣流量準(zhǔn)確計(jì)量，對(duì)采油地質(zhì)技術(shù)研究單位根據(jù)油井的產(chǎn)液量變化趨勢(shì)，及時(shí)科學(xué)制定開(kāi)發(fā)作業(yè)措施，實(shí)現(xiàn)油井的穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)具有重要意義。

目前國(guó)內(nèi)外各油田油井采出液、氣計(jì)量一般采用立式分離器玻璃管液位計(jì)、旋流分離、稱(chēng)重式翻斗和示功圖油井計(jì)量系統(tǒng)四種計(jì)量方法。其中，立式分離器玻璃管液位計(jì)具有造價(jià)低廉，能準(zhǔn)確計(jì)量油井產(chǎn)液量產(chǎn)氣量的優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)液量波動(dòng)油井計(jì)量誤差較大，不適用于特稠油井；稱(chēng)重式油井計(jì)量器適用于低伴生氣、稠油油井，但稱(chēng)重傳感器不穩(wěn)定且安裝在計(jì)量腔內(nèi)不易更換、維護(hù)、校準(zhǔn)，且不能測(cè)量出油井產(chǎn)氣量；旋流分離多相計(jì)量預(yù)分離技術(shù)結(jié)合高精度儀表，液量計(jì)量準(zhǔn)確度較高，可實(shí)現(xiàn)油井產(chǎn)液量的自動(dòng)控制、連續(xù)計(jì)量，氣液分離效果不好導(dǎo)致流量計(jì)計(jì)量失真，氣體流量計(jì)和液體流量計(jì)受測(cè)量介質(zhì)影響大，周期校準(zhǔn)困難；示功圖油井計(jì)量能連續(xù)計(jì)量油井產(chǎn)液量，能實(shí)時(shí)無(wú)線(xiàn)傳輸數(shù)據(jù)，其存在的不足是受偏磨、電機(jī)效率等因素影響大，計(jì)量油井液量準(zhǔn)確度低，載荷位移傳感器不穩(wěn)定。

通過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，相對(duì)于技術(shù)復(fù)雜的三相計(jì)量裝置，傳統(tǒng)立式分離器玻璃管液位計(jì)是最好的一種油井氣液計(jì)量手段，目前國(guó)內(nèi)油田近90％的計(jì)量站采用立式分離器玻璃管液位計(jì)。立式分離器玻璃管液位計(jì)把分離器的容積作為油井產(chǎn)氣量產(chǎn)液量的計(jì)量器具，其結(jié)構(gòu)特征決定了它具有長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠的優(yōu)點(diǎn)，但立式分離器玻璃管液位計(jì)也有致命的缺陷，存在著低伴生氣量液用時(shí)長(zhǎng)、間歇油井計(jì)量誤差大、不能連續(xù)計(jì)量的缺陷。

從上個(gè)世紀(jì)九十年代起，為解決油井氣、液計(jì)量問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)相繼研制了多種三相(二相)流量計(jì)，有西安交大研制的文丘力管式三相流量計(jì)、蘭州海默研制的放射性相關(guān)系數(shù)法三相流量計(jì)等。這些三相流量計(jì)應(yīng)用到油井計(jì)量上，都存在著適應(yīng)性差、計(jì)量穩(wěn)定性差、故障率高的缺陷，且售價(jià)昂貴(每臺(tái)30萬(wàn)元左右)，很難在油田大規(guī)模推廣應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種采用差壓技術(shù)與流量之間的運(yùn)算關(guān)系，直接測(cè)量出單井的產(chǎn)液量和產(chǎn)氣量的管式油井氣液兩相流量計(jì)，同時(shí)提供該種流量計(jì)所采用的測(cè)量方法。

本發(fā)明的目的可通過(guò)如下技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)：管式油井氣液兩相流量計(jì)，該管式油井氣液兩相流量計(jì)包括第一測(cè)量管，第二測(cè)量管，入口三通閥，出口三通閥，第一連接管線(xiàn)，第二連接管線(xiàn)，第一差壓變送器，第二差壓變送器，第三差壓變送器和第四差壓變送器，該第一測(cè)量管和該第二測(cè)量管通過(guò)該入口三通閥連接于來(lái)液管線(xiàn)，該第一測(cè)量管和該第二測(cè)量管通過(guò)該出口三通閥連接于排液管線(xiàn)，該第一連接線(xiàn)連接在該第一測(cè)量管頂部，該第二連接線(xiàn)連接在該第二測(cè)量管頂部，該第一連接線(xiàn)與該第二連接線(xiàn)連通，該第一差壓變送器和該第二差壓變送器連接于該第一測(cè)量管，第三差壓變送器和第四差壓變送器測(cè)量連接于第二測(cè)量管。

本發(fā)明的目的也可通過(guò)如下技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)：

該管式油井氣液兩相流量計(jì)還包括第一溫度變送器和第二溫度變送器，該第一溫度變送器連接于該第一測(cè)量管，測(cè)量該第一測(cè)量管中井口兩相流的溫度，該第二溫度變送器連接于該第二測(cè)量管，測(cè)量該第二測(cè)量管中井口兩相流的溫度。

該第一差壓變送器測(cè)量端子位于該第一測(cè)量管的頂部，該第二差壓變送器測(cè)量端子位于該第一測(cè)量管的底部，井口兩相流進(jìn)入該第一測(cè)量管，該第一測(cè)量管停止排液，該第二測(cè)量管來(lái)液關(guān)閉，該第二測(cè)量管排液閥打開(kāi)時(shí)，該第一差壓變送器所測(cè)得壓力為p1，該第二差壓變送器所測(cè)得壓力為p0，根據(jù)壓力差與重力之間的關(guān)系得出液體瞬時(shí)流量其中，t為測(cè)量時(shí)間，r為測(cè)量管的半徑，g為重力加速度，根據(jù)瞬時(shí)流量，計(jì)算出單井日產(chǎn)液量

該第三差壓變送器測(cè)量端子位于該第二測(cè)量管的頂部，該第四差壓變送器測(cè)量端子位于該第二測(cè)量管的底部，氣體通過(guò)該第一連接管線(xiàn)和該第二連接管線(xiàn)進(jìn)入該第二測(cè)量管，該第三差壓變送器所測(cè)得壓力為p3，該第二差壓變送器所測(cè)得壓力為p2，隨著管內(nèi)壓力的增大，氣體將該第二測(cè)量管內(nèi)液體壓入排液管線(xiàn)，此時(shí)排液速度v排＝v液+v氣，v氣＝v排-v液，即氣體瞬時(shí)流量其中，t為測(cè)量時(shí)間，r為測(cè)量管的半徑，g為重力加速度，根據(jù)瞬時(shí)流量，計(jì)算日產(chǎn)氣量

該入口三通閥和該出口三通閥在一測(cè)量管內(nèi)的液體排空時(shí)，進(jìn)行換向?qū)崿F(xiàn)該第一測(cè)量管和第二測(cè)量管交替充滿(mǎn)液體。

本發(fā)明的目的也可通過(guò)如下技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)：管式油井氣液兩相流量計(jì)的測(cè)量方法，該管式油井氣液兩相流量計(jì)測(cè)量方法采用了管式油井氣液兩相流量計(jì)，該管式油井氣液兩相流量計(jì)的測(cè)量方法包括：(1)井口兩相流通過(guò)該入口三通閥進(jìn)入該第一測(cè)量管，通過(guò)控制該出口三通閥，該第一測(cè)量管停止排液，此時(shí)該第二測(cè)量管來(lái)液關(guān)閉，該第二測(cè)量管排液閥打開(kāi)；(2)液體進(jìn)入該第一測(cè)量管，根據(jù)該第一差壓變送器所測(cè)得壓力p1，該第二差壓變送器所測(cè)得壓力p0計(jì)算液體瞬時(shí)流量和單井日產(chǎn)液量；(3)氣體則通過(guò)該第一連接管線(xiàn)和該第二連接管線(xiàn)進(jìn)入該第二測(cè)量管，根據(jù)該第三差壓變送器所測(cè)得壓力p3，該第四差壓變送器所測(cè)得壓力p2計(jì)算氣體瞬時(shí)流量和單井日產(chǎn)氣量。

本發(fā)明的目的也可通過(guò)如下技術(shù)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)：

在步驟2中，根據(jù)壓力差與重力之間的關(guān)系得出液體瞬時(shí)流量其中，t為測(cè)量時(shí)間，r為測(cè)量管的半徑，g為重力加速度，根據(jù)瞬時(shí)流量，計(jì)算出單井日產(chǎn)液量

在步驟3中，隨著管內(nèi)壓力的增大，氣體將該第二測(cè)量管內(nèi)液體壓入排液管線(xiàn)，此時(shí)排液速度v排＝v液+v氣，v氣＝v排-v液，即氣體瞬時(shí)流量其中，t為測(cè)量時(shí)間，r為測(cè)量管的半徑，g為重力加速度，根據(jù)瞬時(shí)流量，計(jì)算日產(chǎn)氣量

該管式油井氣液兩相流量計(jì)的測(cè)量方法還包括，在步驟3之后，當(dāng)該第二測(cè)量管內(nèi)液體完全排出后，通過(guò)該入口三通閥和該出口三通閥換向進(jìn)行該第一測(cè)量管和該第二測(cè)量管的交替，該第一測(cè)量管和該第二測(cè)量管交替充滿(mǎn)液體。

在進(jìn)行該第一測(cè)量管和該第二測(cè)量管的交替的步驟中，根據(jù)油井產(chǎn)液量的大小設(shè)定該入口三通閥和該出口三通閥的動(dòng)作時(shí)間。

本發(fā)明的測(cè)量方法采用的管式油井氣液兩相流量計(jì)包括數(shù)根測(cè)量、差壓變送器(每個(gè)測(cè)量管一套)、三通閥、數(shù)段連接管線(xiàn)，其中來(lái)液管線(xiàn)通過(guò)三通閥與測(cè)量管相連，每個(gè)測(cè)量管頂部通過(guò)管線(xiàn)連通，測(cè)量管的底部裝有出口三通閥，以便有選擇性的控制測(cè)量管的排液，在每個(gè)測(cè)量管上安裝有差壓變送器。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，單臺(tái)設(shè)備成本費(fèi)用在2萬(wàn)元以?xún)?nèi)；準(zhǔn)確度較高，單井來(lái)液計(jì)量誤差不大于±3％，氣量計(jì)量誤差不大于±5％；測(cè)量數(shù)據(jù)可實(shí)時(shí)存儲(chǔ)，存儲(chǔ)時(shí)間長(zhǎng)短可調(diào)，便于實(shí)時(shí)查詢(xún)；現(xiàn)場(chǎng)管道無(wú)需拆卸，安裝方便，電潛泵油井工況故障診斷準(zhǔn)確度高于90％，優(yōu)化能效高于85％。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的管式油井氣液兩相流量計(jì)的一具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)圖。

圖2為本發(fā)明的管式油井氣液兩相流量計(jì)的工作流程圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉出較佳實(shí)施例，并配合附圖所示，作詳細(xì)說(shuō)明如下。

如圖1所示，圖1為本發(fā)明的管式油井氣液兩相流量計(jì)的結(jié)構(gòu)圖。該管式油井氣液兩相流量計(jì)由第一差壓變送器測(cè)量端子1，第二差壓變送器測(cè)量端子2，第三差壓變送器測(cè)量端子3，第四差壓變送器測(cè)量端子4，氣液兩相入口5，氣液兩相出口6，入口三通閥7，出口三通閥8，第一測(cè)量管9，第二測(cè)量管10，第一連接管線(xiàn)12和第二連接管線(xiàn)11組成。井口兩相流進(jìn)入氣液兩相入口5，通過(guò)入口三通閥7(兩個(gè)測(cè)量管一個(gè)導(dǎo)通，一個(gè)關(guān)閉)進(jìn)入第一測(cè)量管9，此時(shí)出口三通閥8將第一測(cè)量管9底閥關(guān)閉，第二測(cè)量管10底閥導(dǎo)通，油井伴生氣可通過(guò)連接在第一測(cè)量管9頂部的第一連接管線(xiàn)12和連接在第二測(cè)量管10頂部的第二連接管線(xiàn)11將第二測(cè)量管10內(nèi)液體壓入氣液兩相出口6，整個(gè)計(jì)量過(guò)程中，可通過(guò)差壓變送器測(cè)量的壓力差值計(jì)算來(lái)液流量，進(jìn)而計(jì)算每一天的單井產(chǎn)液量，通過(guò)入口流量與出口流量的關(guān)系可計(jì)算出日產(chǎn)氣量，當(dāng)?shù)谝粶y(cè)量管9內(nèi)壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，入口三通閥7和出口三通閥8同時(shí)動(dòng)作，井口來(lái)液換入第二測(cè)量管10進(jìn)行計(jì)量，這樣往復(fù)交替，實(shí)現(xiàn)了單井產(chǎn)液量、產(chǎn)氣量的實(shí)時(shí)、連續(xù)計(jì)量。數(shù)據(jù)采集與處理由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

在一實(shí)施例中，管式油井氣液兩相流量計(jì)包括數(shù)根測(cè)量管，根據(jù)油井排液量大小確定測(cè)量管數(shù)量，油井排液量越大，需要的測(cè)量管越多，依據(jù)油田目前的情況，多數(shù)油井需要兩根或四根測(cè)量管。在每個(gè)測(cè)量管上還安裝有溫度變送器測(cè)量井排來(lái)液的溫度。

本發(fā)明同時(shí)提供一種上述油井氣液兩相流量計(jì)所采用的測(cè)量方法，如圖2所示，包括下列步驟：

(1)井口兩相流通過(guò)入口管道經(jīng)入口三通閥7進(jìn)入第一測(cè)量管9，通過(guò)控制出口三通閥8，第一測(cè)量管9停止排液，此時(shí)第二測(cè)量管10來(lái)液關(guān)閉，第二測(cè)量管10排液閥打開(kāi)。

(2)液體進(jìn)入第一測(cè)量管9，根據(jù)壓力差與重力之間的關(guān)系可得出液體瞬時(shí)流量(其中，p1、p0為第一差壓變送器測(cè)量端子1，第二差壓變送器測(cè)量端子2所測(cè)壓力，t為測(cè)量時(shí)間，r為測(cè)量管的半徑，g為重力加速度)。

(3)根據(jù)瞬時(shí)流量，可計(jì)算出單井日產(chǎn)液量

(4)氣體則通過(guò)第一連接管線(xiàn)12和第二連接管線(xiàn)11連接管段進(jìn)入第二測(cè)量管10，隨著管內(nèi)壓力的增大，氣體將第二測(cè)量管10內(nèi)液體壓入出口管道，此時(shí)排液速度v排＝v液+v氣，所以v氣＝v排-v液，即氣體瞬時(shí)流量(其中，p3、p2為第三差壓變送器測(cè)量端子3，第四差壓變送器測(cè)量端子4所測(cè)壓力)。

(5)根據(jù)瞬時(shí)流量，可計(jì)算日產(chǎn)氣量

(6)當(dāng)一測(cè)量管內(nèi)液體完全排出后(根據(jù)油井產(chǎn)液量的大小可設(shè)定兩個(gè)三通閥動(dòng)作時(shí)間)，通過(guò)入口三通閥7和出口三通閥8換向進(jìn)行第一測(cè)量管9和第二測(cè)量管10的交替，第一測(cè)量管9和第二測(cè)量管10交替充滿(mǎn)液體。