一种溢气控制型油井在线计量装置、方法、设备以及介质

本发明涉及原油生产，具体而言，尤其涉及一种溢气控制型油井在线计量装置、方法、设备以及介质。

背景技术：

1、油井产量的计量是油田生产管理中的一项重要工作，油井产量进行准确、及时的计量，对于掌握油藏状况，制定生产方案，具有重要的指导意义。油井产量的计量按计量设备的位置分为计量间计量和井口计量。在计量间计量主要是测量油水气的产量，含水率还是要在井口取样化验来完成。国内各油田普遍还是采用传统的计量间量油方法，其约占油井总数的90％以上。计量间量油常用的方法主要是分离器量油孔板测气、翻斗量油孔板测气。分离器量油是根据液面平衡的原理，采用定容器计量的方法，既容器内液面上升到一定的高度，玻璃管液面计量油或翻板量油。在高含水期，特别是特高含水期，对于气液比低的油井计量后的排液十分困难，给计量操作造成很大不便。翻斗量油装置主要由量油、计数器等组成，一个斗装满时翻倒排油另一个斗装油，这样反复循环来累积量油。该技术装备简单、投资少，但由于采用间隙量油的方式来折算产量，导致系统误差约为10％-20％。井口计量一般采用体积流量计计量、称重式流量计计量、质量流量计计量等。另外，还有软件量油，例如示功图量油。该方法依据抽油机深井泵工况与油井产液量的变化关系，建立抽油杆、油管和液柱三维振动数学模型，通过计算柱塞有效冲程，结合油层物性和生产数据得到油井产量。但该方法的测量精度受计算模型、井筒结蜡等因素的影响较大。

2、上述分析发现，目前油田采用的油井计量方法各有优缺点，均无法对各种工况下的井口产液量实现方便快捷且直接准确的在线计量。此外，目前的油井计量方法需要取样化验测量含水率，这种方式测量时间较长，并且人工取样存在较大误差。而原油含水率也是油井的重要参数，能够反映油井的具体情况。因此对于原油含水率的计量，需要提高其自动化水平及测量精度。

3、同轴线相位法含水率计是一种测量原油含水率的测井仪器，能够实现含水率从0到100％的动态连续测量，且具有一致性和较高的测量精度。其工作原理主要以同轴线作为传感器，仪器外壳为外导体。油水混合介质在同轴线传感器的内导体和外导体之间流过时，将作为电磁波传播的载体，不同油水比例的混合介质会使得电磁波的相位发生变化。通过测量传感器内电磁波传播的相位特性，得到油水混合物的介电特性，再通过含水率的测量模型可以得到油水混合介质的含水率。该仪器经大量模拟井实验，其性能稳定，具有灵敏度高，分辨特性强的优点，并且在油井现场得到广泛应用。

4、随着技术的进步，油田越来越需要功能强、测量准确的油井计量设备以提高生产效率和油田的管理水平。将同轴线相位法含水率计应用在油井计量设备上，可以更好地解决目前在油井计量方面出现的问题。

技术实现思路

1、根据上述背景技术中提到的技术问题，而提供一种溢气控制型油井在线计量装置，通过同轴线相位法含水率计组成相关流量计测量流量，流体进入本装置中，会先后流经两支同轴线相位法含水率计，产生两路含水率信号，这两路信号的变化具有相似性，并且存在一定的时延，通过计算两路含水率信号的时延值，再结合管道的尺寸以及两支含水率计的间距，就可以计算出流量，从而实现了含水率与流量一体化在线实时测量，提高了测量可靠性。同时，本发明通过调节溢气控制阀实现气液分离，减小了气体对测量的影响。

2、本发明采用的技术手段如下：

3、一种溢气控制型油井在线计量装置，包括：气液分离单元和流量-含水率测量单元；所述气液分离单元通过多相流缓冲室和溢气控制阀进行气液分离；所述流量-含水率测量单元包括：上游同轴线相位法含水率计及下游同轴线相位法含水率计；所述同轴线相位法含水率计直接测量油井产出液含水率；在线计量装置包括组合后的上游同轴线相位法含水率计及下游同轴线相位法含水率计。

4、进一步地，所述装置包括：装置进液口、上游管路、与所述上游管路连通的且结构与所述上游管路相同的下游管路以及装置出液口；所述上游管路包括：上游油水气多相流缓冲室、上游流量-含水率测量室以及上游汇合室；所述上游油水气多相流缓冲室与所述上游汇合室通过上游挡板分隔；

5、所述上游油水气多相流缓冲室的顶端还设置有上游溢气控制阀；所述上游挡板与所述上游溢气控制阀同轴设置，且所述上游挡板中心设置有开孔；上游同轴线相位法含水率计水平穿过所述上游挡板上设置的中心开孔；所述上游同轴线相位法含水率计的内部设置有所述上游流量-含水率测量室；所述上游油水气多相流缓冲室内设置有所述上游同轴线相位法含水率计的上游流量-含水率测量室进液口；所述上游流量-含水率测量室上还设置有上游流量-含水率测量室出液口，所述上游流量-含水率测量室出液口设置在所述上游汇合室内；所述上游汇合室通过连接管道与下游管路连通；所述计量装置还具有设置在所述上游油水气多相流缓冲室内，且设置在所述装置进液口处的上游斜挡板。

6、进一步地，所述上游同轴线相位法含水率计通过法兰固定在上游管路的尾端，同时所述上游同轴线相位法含水率计内部有弹簧穿过，弹簧受力压缩固定盘根，实现密封。

7、进一步地，当所述上游溢气控制阀打开时，气相从所述上游溢气控制阀流入所述上游汇合室；液相经所述上游流量-含水率测量室进液口进入所述上游流量-含水率测量室进行含水率的测量，测量后的液相经所述上游流量-含水率测量室出液口进入上游汇合室，与气相汇合；当所述上游溢气控制阀关闭时，气相与液相一同进入上游流量-含水率测量室，经上游同轴线相位法含水率计测量后流入上游汇合室。

8、本发明还提供了一种溢气控制型油井在线计量方法，通过同轴线相位法含水率计实现油井产出液含水率和流量一体化测量，包括以下步骤：

9、将待测流体通过气液分离单元实现气液分离，并通过溢气控制单元控制气相不进入流量-含水率测量单元，液相依次分别进入具有一定距离的多个流量-含水率测量单元中，再由所述流量-含水率测量单元分别测量多支路的含水率信号；由数据采集单元采集所述多支路的含水率信号并将采集到的信号传送到计算机单元中；进而，通过运算单元获取所述多支路的含水率信号的互相关运算，得到多支路信号的互相关函数；根据所述互相关函数、管道信息以及上、下游传感器的距离获得油井产出液的流量信息。

10、进一步地，所述溢气控制单元通过溢气控制阀实现气相的流体通道的控制；当所述溢气控制阀打开时，气相不通过所述流量-含水率测量单元；当所述溢气控制阀关闭时，气相同液相一起进入所述流量-含水率测量单元。

11、进一步地，在所述气液分离单元中，通过重力进行气液分离；其中，气相在上层，液相在下层。

12、进一步地，所述流量-含水率测量单元采用同轴线相位法含水率计测量含水率，通过检测电磁波在同轴线内传播的相位的变化进而获取所述待测流体的含水率。

13、本发明还提供了一种溢气控制型油井在线计量的设备，所述设备包括：至少一个处理器；以及，与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够：向溢气控制单元输出实现溢气阀开启的启动信号；接收数据采集单元获取的多支路的含水率信号；根据所获取的多支路的含水率信号，在第一内置程序的控制下进行互相关运算，得到互相关函数；在第二内置程序的控制下，根据所述互相关函数、管道信息以及所属上下游传感器的距离获得油井产出液的流量信息。

14、本发明还提供了一种溢气控制型油井在线计量的介质，存储有计算机可执行指令，其特征在于，所述计算机可执行指令设置为：向溢气控制单元输出实现溢气阀开启的启动信号；接收数据采集单元获取的多支路的含水率信号；根据所获取的多支路的含水率信号，在第一内置程序的控制下进行互相关运算，得到互相关函数；在第二内置程序的控制下，根据所述互相关函数、管道信息以及所述上下游传感器的距离获得油井产出液的流量信息。

15、较现有技术相比，本发明具有以下优点：

16、本发明通过同轴线相位法含水率计测量含水率，无需人工取样测量，减少了含水率的测量误差，能够实现连续实时准确的测量。并且利用同轴线相位法含水率计组成相关流量计，实现了含水率与流量的一体化测量，流量信号与含水率信号同步测量传输，为动态变化的流量和含水率同步解释提供了有力保证。此外，因同轴线相位法含水率计内部无可动部件，避免了涡轮流量计测量流量时的沙卡现象，提高了流量测量的成功率和稳定性。本发明还通过溢气控制阀控制气相流体通道，可以解决低产油井计量中气相对于计量的影响。