多相计量混输方法及多相计量混输系统与流程

1.本发明涉及油井混输技术领域，尤其是涉及一种多相计量混输方法及多相计量混输系统。


背景技术：

2.油田油气开采过程中，采出液或者是同时含有气态和液态的混合物，或者是同时含有固态、气态和液态的混合物，这种混合物都难以直接泵送。因此，通常会先进行分离处理，以便于分开输送。
3.在气相和液相的分离技术中，现有技术能够实现两者分离，但是对气相和液相在混输装置中计量效果不理想。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种多相计量混输方法及多相计量混输系统，以缓解现有技术中存在的油田油气开采过程中对气相和液相在混输装置中计量效果不理想的技术问题。
5.第一方面，本发明提供一种多相计量混输方法，包括以下步骤：获取待输送多相流体的含水量，并将其送入所述第一分离罐，以使所述第一分离罐内的多相流体中的液体在所述第一分离罐内沉积，所述第一分离罐内的多相流体中的气体与第一液体分离；将所述第一分离罐内分离出的气体转换为高压气体，获取所述高压气体的气量，将所述高压气体送入所述第二分离罐，并使所述高压气体通过所述第二分离罐排出；获取所述第一分离罐内的液体的液量信息，当所述液量信息达到预设值时，切断待输送多相流体送入所述第一分离罐；获取待输送多相流体的含水量，并将其送入所述第二分离罐，以使所述第二分离罐内的多相流体中的液体在所述第二分离罐内沉积，所述第二分离罐内的多相流体中的气体与液体分离；将所述第二分离罐内分离出的气体转换为高压气体，获取所述高压气体的气量，将所述高压气体送入所述第一分离罐，以推动所述第一分离罐内液体的排出；获取所述第二分离罐内的液体的液量信息，当所述液量信息达到预设值时，切断待输送多相流体送入所述第二分离罐。
6.进一步的，在获取所述第一分离罐和所述第二分离罐内的液体的液量信息的步骤中，实时获取所述第一分离罐或所述第二分离罐的液体压差。
7.进一步的，多相流体在所述第一分离罐与所述第二分离罐之间切换时，增加平衡所述第一分离罐与所述第二分离罐之间气压的步骤。
8.第二方面，本发明提供利用前述实施方式所述的多相计量混输方法设计的多相计量混输系统，包括：第一分离罐、第二分离罐、多相流体进入支路、第一气体支路、第二气体支路、采集元件和控制元件；
所述多相流体进入支路连通所述第一分离罐或所述第二分离罐，所述多相流体进入支路包括含水分析仪；所述第一气体支路和所述第二气体支路并联设置，且两者均连接所述第一分离罐与所述第二分离罐；所述第一气体支路或所述第二气体支路上设有气体流量计；所述第一气体支路与所述第二气体支路之间串联有气体输送装置，用于将气体转换为高压气体；所述第一分离罐内分离出的气体能够经所述第一气体支路、所述气体输送装置、所述第二气体支路和所述气体流量计进入所述第二分离罐；同样地，所述第二分离罐内分离出的气体能够经所述第二气体支路、所述气体输送装置、所述第一气体支路和所述气体流量计进入所述第一分离罐；所述采集元件用于采集所述第一分离罐或所述第二分离罐内的液体信息；所述多相流体进入支路、所述第一气体支路和所述第二气体支路均与所述控制元件电连接。
9.进一步的，所述多相计量混输系统还包括平衡支路，所述平衡支路与所述控制元件电连接；所述平衡支路连接在所述第一分离罐与所述第二分离罐之间，用于平衡两者之间的气压；所述平衡支路包括能够打开或关闭的平衡阀。
10.进一步的，所述多相流体进入支路连接所述第一分离罐和所述第二分离罐；所述多相流体进入支路还包括进口三通阀，所述进口三通阀用于控制所述多相流体进入支路与所述第一分离罐和所述第二分离罐的连通或断开。
11.进一步的，所述多相流体进入支路还包括压力传感器和/或温度传感器。
12.进一步的，所述第一气体支路依次包括第一换向阀、第一单向阀、第二单向阀和第二换向阀；所述第二气体支路依次包括第三单向阀、第一气体流量计、第三换向阀、第四换向阀、第二气体流量计、第四单向阀；所述气体输送装置的入口端连接在所述第一单向阀与所述第二单向阀之间，所述气体输送装置的出口端连接在所述第三换向阀与所述第四换向阀之间。
13.进一步的，所述多相计量混输系统还包括第一测量支路和第二测量支路；所述第一测量支路包括第一差压传感器，所述第一测量支路的一端连接所述第一分离罐的罐底部，所述第一测量支路的另一端连接所述第一分离罐的罐顶部；所述第二测量支路包括第二差压传感器，所述第二测量支路的一端连接所述第二分离罐的罐底部，所述第二测量支路的另一端连接所述第二分离罐的罐顶部。
14.进一步的，所述多相计量混输系统还包括多相流体排出支路；所述多相流体排出支路包括出口三通阀，所述出口三通阀连接在所述第一分离罐的罐底与所述第二分离罐的罐底之间；所述出口三通阀的一阀口连接有第五单向阀。
15.本发明提供的多相计量混输方法及多相计量混输系统的有益效果为：多相流体进入支路连通第一分离罐或第二分离罐，多相流体进入支路包括含水分
析仪，该含水分析仪可对送入第一分离罐或第二分离罐内的多相流体中的水分进行测量，以获取多相流体中的水量；由于第一气体支路和第二气体支路并联设置，且两者均连接第一分离罐与第二分离罐；第一气体支路与第二气体支路之间串联有气体输送装置，用于将气体转换为高压气体，因此，当第一分离罐或第二分离罐内的多相流体中的液体与气体分离后，液体可在相应的罐体内沉积，同时，气体可通过气体支路和气体输送装置进入对应的第二分离罐或第一分离罐，并排出；具体的，采集元件用于采集第一分离罐或第二分离罐内的液体信息，平衡支路、多相流体进入支路、第一气体支路和第二气体支路均与控制元件电连接，当第一分离罐（或第二分离罐）内的液体达到预设值时，控制元件可控制多相流体进入支路连通第二分离罐（或第一分离罐），以使第一分离罐（或第二分离罐）内的气体通过气体支路和气体输送装置进入第二分离罐（或第一分离罐），并推动其内液体的排出。其中，通过采集第一分离罐或第二分离罐的液体信息可获取多相流体中的油量；同时，第一气体支路或第二气体支路上设有气体流量计，还可获取多相流体中分离出的气量。
16.另外，在实现液体和气体分离且在线计量的基础上，能够使第一分离罐（或第二分离罐）内沉积液体，第二分离罐（或第一分离罐）内排出气体，或者，第一分离罐（或第二分离罐）内沉积液体，气体进入第二分离罐（或第一分离罐）推动其内液体的排出，以实现气液混输，确保多相流体的不间断地输送。可见，通过前述设置，能够实现多相流体中的水量、油量和气量在混输系统中的在线计量，且计量效果较好。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1为本发明实施例提供的多相计量混输系统的结构示意图；图2为本发明实施例提供的多相计量混输系统向第一分离罐内输入多相流体的结构示意图；图3为本发明实施例提供的多相计量混输系统向第二分离罐内输入多相流体的结构示意图。
19.图标：100
‑
第一分离罐；200
‑
第二分离罐；300
‑
平衡支路；400
‑
多相流体进入支路；500
‑
第一气体支路；600
‑
第二气体支路；700
‑
气体输送装置；800
‑
第一测量支路；900
‑
第二测量支路；1000
‑
多相流体排出支路；310
‑
平衡阀；410
‑
含水分析仪；420
‑
进口三通阀；430
‑
压力传感器；440
‑
温度传感器；510
‑
第一换向阀；520
‑
第一单向阀；530
‑
第二单向阀；540
‑
第二换向阀；610
‑
第三单向阀；620
‑
第一气体流量计；630
‑
第三换向阀；640
‑
第四换向阀；650
‑
第二气体流量计；660
‑
第四单向阀；810
‑
第一差压传感器；820
‑
第二差压传感器；1100
‑
出口三通阀；1200
‑
第五单向阀。
具体实施方式
20.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
21.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
22.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
23.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
24.此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
25.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
26.下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
27.本实施例提供一种多相计量混输方法，包括以下步骤：获取待输送多相流体的含水量，并将其送入第一分离罐100，以使第一分离罐100内的多相流体中的液体在第一分离罐100内沉积，第一分离罐100内的多相流体中的气体与第一液体分离；将第一分离罐100内分离出的气体转换为高压气体，获取高压气体的气量，将高压气体送入第二分离罐200，并使高压气体通过第二分离罐200排出；获取第一分离罐100内的液体的液量信息，当液量信息达到预设值时，切断待输送多相流体送入第一分离罐100；获取待输送多相流体的含水量，并将其送入第二分离罐200，以使第二分离罐200内的多相流体中的液体在第二分离罐200内沉积，第二分离罐200内的多相流体中的气体与液体分离；将第二分离罐200内分离出的气体转换为高压气体，获取高压气体的气量，将高压气体送入第一分离罐100，以推动第一分离罐100内液体的排出；获取第二分离罐200内的液体的液量信息，当液量信息达到预设值时，切断待输送
多相流体送入第二分离罐200。
28.通过上述多相计量混输方法，可实现多相流体中的水量、油量和气量的在线计量；同时，多相流体可在第一分离罐100和第二分离罐200之间混合输送时，通过分离出的气体可推动液体的排出，确保多相流体的不间断地输送。
29.进一步的，在获取第一分离罐100和第二分离罐200内的液体的液量信息的步骤中，实时获取第一分离罐100或第二分离罐200的液体压差。
30.其他实施例中，还可实时获取第一分离罐100或第二分离罐200内的液位信息。
31.更进一步的，多相流体在第一分离罐100与第二分离罐200之间切换时，增加平衡第一分离罐100与第二分离罐200之间气压的步骤，如此设置，可使第一分离罐100与第二分离罐200之间的气压达到平衡，减少换向冲击，使系统平稳地运行。
32.结合上述多相计量混输方法，本实施例还提供一种多相计量混输系统，参照图1至图3，该多相计量混输系统包括第一分离罐100、第二分离罐200、多相流体进入支路400、第一气体支路500、第二气体支路600、采集元件和控制元件；多相流体进入支路400连接第一分离罐100或第二分离罐200，多相流体进入支路400包括含水分析仪410；第一气体支路500和第二气体支路600并联设置，且两者均连接第一分离罐100与第二分离罐200；第一气体支路500或第二气体支路600上设有气体流量计；第一气体支路500与第二气体支路600之间串联有气体输送装置700，用于将气体转换为高压气体；第一分离罐100内分离出的气体能够经第一气体支路500、气体输送装置700和第二气体支路600进入第二分离罐200；同样地，第二分离罐200内分离出的气体能够经第二气体支路600、气体输送装置700和第一气体支路500进入第一分离罐100；采集元件用于采集第一分离罐100或第二分离罐200内的液体信息；平衡支路300、多相流体进入支路400、第一气体支路500和第二气体支路600均与控制元件电连接。
33.多相流体进入支路400连通第一分离罐100或第二分离罐200，多相流体进入支路400包括含水分析仪410，该含水分析仪410可对送入第一分离罐100或第二分离罐200内的多相流体中的水分进行测量，以获取多相流体中的水量；由于第一气体支路500和第二气体支路600并联设置，且两者均连接第一分离罐100与第二分离罐200；第一气体支路500与第二气体支路600之间串联有气体输送装置700，用于将气体转换为高压气体，因此，当第一分离罐100或第二分离罐200内的多相流体中的液体与气体分离后，液体可在相应的罐体内沉积，同时，气体可通过气体支路和气体输送装置700进入对应的第二分离罐200或第一分离罐100，并排出。
34.具体的，采集元件用于采集第一分离罐100或第二分离罐200内的液体信息，平衡支路300、多相流体进入支路400、第一气体支路500和第二气体支路600均与控制元件电连接，当第一分离罐100（或第二分离罐200）内的液体达到预设值时，控制元件可控制多相流体进入支路400连通第二分离罐200（或第一分离罐100），以使第一分离罐100（或第二分离罐200）内的气体通过气体支路和气体输送装置700进入第二分离罐200（或第一分离罐100），并推动其内液体的排出。其中，通过采集第一分离罐100或第二分离罐200的液体信息可获取多相流体中的油量；同时，第一气体支路500或第二气体支路600上设有气体流量计，还可获取多相流体中分离出的气量。
35.另外，在实现液体和气体分离且在线计量的基础上，能够使第一分离罐100（或第
二分离罐200）内沉积液体，第二分离罐200（或第一分离罐100）内排出气体，或者，第一分离罐100（或第二分离罐200）内沉积液体，气体进入第二分离罐200（或第一分离罐100）推动其内液体的排出，以实现气液混输，确保多相流体的不间断地输送。可见，通过前述设置，能够实现多相流体中的水量、油量和气量在混输系统中的在线计量，且计量效果较好。
36.此外，油井产出的混合物（即多相流体）中的泥沙因重力作用会沉降在分离器的下部，不会进入气体支路，进而不会影响气体输送装置700的运行。同时，通过控制元件控制，可实现无人值守。
37.参照图1，多相计量混输系统还包括平衡支路300，平衡支路300与控制元件电连接；平衡支路300连接在第一分离罐100与第二分离罐200之间，用于平衡两者之间的气压；平衡支路300包括能够打开或关闭的平衡阀310。
38.通过控制元件可控制平衡阀310的打开或关闭，如，需要多相流体在第一分离罐100与第二分离罐200之间切换时，可先将平衡阀310打开，使两个罐体内的压力平衡，待平衡后，再将平衡阀310关闭。请继续参照图1，多相流体进入支路400连接第一分离罐100和第二分离罐200；多相流体进入支路400包括含水分析仪410和进口三通阀420，进口三通阀420用于控制多相流体进入支路400与第一分离罐100和第二分离罐200的连通或断开。
39.具体的，参照图2，向第一分离罐100内输入多相液体时，通过控制元件控制进口三通阀420与第一分离罐100连通，此时，与第二分离罐200断开，多相流体将通过水分析仪410检测水分含量后，通过进口三通阀420进入第一分离罐100。
40.同样地，参照图3，向第二分离罐200内送入多相液体时，通过控制元件控制进口三通阀420与第二分离罐200连通，此时，与第一分离罐100断开，多相流体将通过水分析仪410检测水分含量后，通过进口三通阀420进入第二分离罐200。
41.需要说明的是，当第一分离罐100内的液体达到预设值时，需要先将平衡阀310打开，使两个罐体内的压力平衡，然后，再通过控制元件控制进口三通阀420与第二分离罐200连通，并与第一分离罐100断开，再向第二分离罐200内送入多相流体，此时，第二分离罐200内分离处的气体可进入第一分离罐100，并推动第一分离罐100内的液体排出。
42.请继续参照图1，多相流体进入支路400还包括压力传感器430和温度传感器440，用于分别采集多相流体的压力和温度。
43.具体的，参照图1，第一气体支路500由左至右依次包括第一换向阀510、第一单向阀520、第二单向阀530和第二换向阀540；第二气体支路600由左至右依次包括第三单向阀610、第一气体流量计620、第三换向阀630、第四换向阀640、第二气体流量计650、第四单向阀660；气体输送装置700的入口端连接在第一单向阀520与第二单向阀530之间，气体输送装置700的出口端连接在第三换向阀630与第四换向阀640之间。
44.其中，气体输送装置700可采用现有技术，以使低压气体转换为高压气体。
45.需要说明的是，多相流体在第一分离罐100与第二分离罐200之间切换之前的一个时间段内，通过第一气体流量计620或第二气体流量计650可检测出该时间段内的多相流体分离出的气体总和。
46.进一步的，多相计量混输系统还包括第一测量支路800和第二测量支路900；第一测量支路800包括第一差压传感器810，第一测量支路800的一端连接第一分离罐100的罐底部，第一测量支路800的另一端连接第一分离罐100的罐顶部；第二测量支路900包括第二差
压传感器820，第二测量支路900的一端连接第二分离罐200的罐底部，第二测量支路900的另一端连接第二分离罐200的罐顶部。
47.需要说明的是，液体压差实际是分离器内液柱的重量作用在分离器横截面积上产生的压强，依此压强可计算出分离器内液柱的质量，因差压是实时记录所以分离器内的液柱质量实时计算，单位时间内液柱质量的变化既是液体的瞬时流量，并依此计算液体累积产量。
48.更进一步的，多相计量混输系统还包括多相流体排出支路1000；多相流体排出支路1000包括出口三通阀1100，出口三通阀1100连接在第一分离罐100的罐底与第二分离罐200的罐底之间，出口三通阀1100的一阀口连接有第五单向阀1200，以防止回流。
49.具体的，当进口三通阀420与第一分离罐100连通时，出口三通阀1100与第二分离罐200连通，以确保第一分离罐100分离出的气体能够进入第二分离罐200，并通过出口三通阀1100排出；或者，使进入第二分离罐200的气体推动其内的液体通过出口三通阀1100排出。
50.当进口三通阀420与第二分离罐200连通时，出口三通阀1100与第一分离罐100连通，以确保第二分离罐200分离出的气体能够进入第一分离罐100，并推动第一分离罐100内的液体通过出口三通阀1100排出。
51.综合以上，该实施例的多相计量混输系统的一种分离步骤为：参照图2，多相流体经含水分析仪410、进口三通阀420进入第一分离罐100，使多相流体中的液体在第一分离罐100内慢慢沉积，同时，多相流体分离出的气体（低压气体）依次通过第一换向阀510、第一单向阀520、气体输送装置700（气体增压）、第四换向阀640、第二气体流量计650、第四单向阀660进入第二分离罐200，并通过出口三通阀1100排出；或者，随着第二分离罐200内气体的增加，将第二分离罐200内的液体通过出口三通阀1100排出。
52.当控制元件收到第一差压传感器810发来的压差信息达到预设值时，控制元件控制进口三通阀420与第一分离罐100断开，此时，打开平衡阀310平衡气压，然后关闭平衡阀310，并控制进口三通阀420与第二分离罐200连通；参照图3，多相流体经含水分析仪410、进口三通阀420进入第二分离罐200，使多相流体中的液体在第二分离罐200内慢慢沉积，同时，多相流体分离出的气体（低压气体）依次通过第二换向阀540、第二单向阀530、气体输送装置700（气体增压）、第三换向阀630、第一气体流量计620、第三单向阀610进入第一分离罐100，并将第一分离罐100的液体通过出口三通阀1100排出。
53.需要说明的是，第一分离罐100和第二分离罐200的结构可完全相同，同时，压差预设值也相同，这样可以使第一分离罐100内的液体达到预设值的同时，能够使第二分离罐200内的液体排出；或者，第二分离罐200内的液体达到预设值的同时，能够使第一分离罐100内的液体排出。
54.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。