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

背景技術(shù)：

油井采出液屬復(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，因此實現(xiàn)油井液、氣流量準確計量，對采油地質(zhì)技術(shù)研究單位根據(jù)油井的產(chǎn)液量變化趨勢，及時科學(xué)制定開發(fā)作業(yè)措施，實現(xiàn)油井的穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)具有重要意義。

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

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

從上個世紀九十年代起，為解決油井氣、液計量問題，國內(nèi)外研究機構(gòu)相繼研制了多種三相(二相)流量計，有西安交大研制的文丘力管式三相流量計、蘭州海默研制的放射性相關(guān)系數(shù)法三相流量計等。這些三相流量計應(yīng)用到油井計量上，都存在著適應(yīng)性差、計量穩(wěn)定性差、故障率高的缺陷，且售價昂貴(每臺30萬元左右)，很難在油田大規(guī)模推廣應(yīng)用。

技術(shù)實現(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)與流量之間的運算關(guān)系，直接測量出單井的產(chǎn)液量和產(chǎn)氣量的管式油井氣液兩相流量計，同時提供該種流量計所采用的測量方法。

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

本發(fā)明的目的也可通過如下技術(shù)措施來實現(xiàn)：

該管式油井氣液兩相流量計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量管，測量該第一測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量管，測量該第二測量管中井口兩相流的溫度。

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

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

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

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

本發(fā)明的目的也可通過如下技術(shù)措施來實現(xiàn)：

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

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

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

在進行該第一測量管和該第二測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作時間。

本發(fā)明的測量方法采用的管式油井氣液兩相流量計包括數(shù)根測量、差壓變送器(每個測量管一套)、三通閥、數(shù)段連接管線，其中來液管線通過三通閥與測量管相連，每個測量管頂部通過管線連通，測量管的底部裝有出口三通閥，以便有選擇性的控制測量管的排液，在每個測量管上安裝有差壓變送器。其結(jié)構(gòu)簡單、成本低，單臺設(shè)備成本費用在2萬元以內(nèi)；準確度較高，單井來液計量誤差不大于±3％，氣量計量誤差不大于±5％；測量數(shù)據(jù)可實時存儲，存儲時間長短可調(diào)，便于實時查詢；現(xiàn)場管道無需拆卸，安裝方便，電潛泵油井工況故障診斷準確度高于90％，優(yōu)化能效高于85％。

附圖說明

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

圖2為本發(fā)明的管式油井氣液兩相流量計的工作流程圖。

具體實施方式

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

如圖1所示，圖1為本發(fā)明的管式油井氣液兩相流量計的結(jié)構(gòu)圖。該管式油井氣液兩相流量計由第一差壓變送器測量端子1，第二差壓變送器測量端子2，第三差壓變送器測量端子3，第四差壓變送器測量端子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，第一測量管9，第二測量管10，第一連接管線12和第二連接管線11組成。井口兩相流進入氣液兩相入口5，通過入口三通閥7(兩個測量管一個導(dǎo)通，一個關(guān)閉)進入第一測量管9，此時出口三通閥8將第一測量管9底閥關(guān)閉，第二測量管10底閥導(dǎo)通，油井伴生氣可通過連接在第一測量管9頂部的第一連接管線12和連接在第二測量管10頂部的第二連接管線11將第二測量管10內(nèi)液體壓入氣液兩相出口6，整個計量過程中，可通過差壓變送器測量的壓力差值計算來液流量，進而計算每一天的單井產(chǎn)液量，通過入口流量與出口流量的關(guān)系可計算出日產(chǎn)氣量，當?shù)谝粶y量管9內(nèi)壓力達到設(shè)定值時，入口三通閥7和出口三通閥8同時動作，井口來液換入第二測量管10進行計量，這樣往復(fù)交替，實現(xiàn)了單井產(chǎn)液量、產(chǎn)氣量的實時、連續(xù)計量。數(shù)據(jù)采集與處理由計算機系統(tǒng)來實現(xiàn)。

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

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

(1)井口兩相流通過入口管道經(jīng)入口三通閥7進入第一測量管9，通過控制出口三通閥8，第一測量管9停止排液，此時第二測量管10來液關(guān)閉，第二測量管10排液閥打開。

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

(3)根據(jù)瞬時流量，可計算出單井日產(chǎn)液量

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

(5)根據(jù)瞬時流量，可計算日產(chǎn)氣量

(6)當一測量管內(nèi)液體完全排出后(根據(jù)油井產(chǎn)液量的大小可設(shè)定兩個三通閥動作時間)，通過入口三通閥7和出口三通閥8換向進行第一測量管9和第二測量管10的交替，第一測量管9和第二測量管10交替充滿液體。