一种井丛式自选井及气液两相计量装置

技术领域

本发明涉及一种井丛式自选井及气液两相计量装置，尤其是油气田生产丛式井地面生产流程中，自动选取单井并实现气液两相在线不分离计量，已获得天然气井动态生产数据的装置，属于石油、化工等油气集输计量系统领域。

背景技术

随着油气开采钻井技术的发展，丛式井被广泛应用与油气田开采，丛式井是指在一个井场或平台上钻出若干口油气井进行集中开发，其优势为节约井场占用土地资源、便于完井后油井的集中管理，减少集输流程，节省人、财、物的投资。在气田生产管理过程中，为监测气井生产流量实施动态变化情况，需要在生产管线上安装在线流量计，用于实时计量天然气的产量，获得气井连续生产的实时数据，用于动态监控气井生产、优化生产工艺。随着油气田开采数字化发展需求，多路阀取代传统手动阀门、管汇等，在油田现场推广使用，其优势节约固定投入成本、节省整体撬装空间、节省操作人力成本、节省后期维护成本、节省安装时间、施工费用、实现自动化控制。

一种用于湿气流量计量的湿气孔板流量计（专利号：ZL 201720724330.4），通过实时测量气体与液体的混合比例，以及孔板流量计实时测量的数值，并通过专用数学模型对孔板流量计测量的数值进行修正，补偿由于液体导致孔板流量计的测量误差，最终可以获得天然气单井的天然气和液体的实时产量。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种井丛式自选井及气液两相计量装置。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种井丛式自选井及气液两相计量装置，包括撬架、自选井切换模块和气液两相计量模块，所述自选井倒井切换模块由多路阀及工艺管线组成，所述气液两相流量计量模块由气液比传感器、孔板、压力变送器、温度变送器、差压变送器、计算机控制单元和工艺管线组成。

优选的，所述撬架内安装有多路阀、计量出口管线、管汇出口管线、气液两相计量模块、计算机控制单元和截止阀。

优选的，所述多路阀上设有若干入口，且若干入库分别连接有丛式井场单井生产计量管线，所述多路阀设有两个出口，两个出口分别为汇管出口管线和计量出口管线，所述管汇出口管线连接有下游集输管线，计量出口管线通过工艺管线连接至气液两相计量模块上。

优选的，所述温度变送器、压力变送器、差压变送器、孔板和气液比传感器依次安装在工艺管线上，工艺管线水平放置，且工艺管线通过上下游连接法兰与天然气井生产管线直接连接，所述气液比传感器安装在孔板上游的管线上。

优选的，所述计算机控制单元配制有外置天线。

优选的，所述撬架内固定安装有防爆盒，所述计算机控制单元固定安装在防爆盒内。

优选的，所述气液两相计量模块上的孔板的另外两种结构为经典文丘里管和文丘里喷嘴。

优选的，所述截止阀门安装在管汇出口管线、气液两相计量模块之间。

本发明中，所述一种井丛式自选井及气液两相计量装置，安装在井丛式天然气井场的生产管线上，实现远程自动选井轮流测量，实时监测单井的纯天然气生产计量，以及湿气条件下天然气井产量的计量，天然气计量精度不受液体的影响；既不需要在井丛式井场每口单井都安装气液两相流量计，为生产管理节约投资，又有效解决井丛式井场的单井在气液两相工况下，单井产量测量的及时性和准确性问题；

本发明具有设计新颖、结构简单、尺寸紧凑、安全可靠、安装方便、成本低廉，能够有效的扩展现有单相气体流量计使用范围，而又不会大幅度增加其尺寸、重量和成本。

附图说明

图1为井丛式自选井及气液两相计量装置示意图；

图2为图1所示气液两相计量示意图。

图中：1撬架、2多路阀、3计量出口管线、4管汇出口管线、5气液两相计量模块、6计算机控制单元、7截止阀、a1工艺管线、a2温度变送器、a3压力变送器、a4差压变送器、a5孔板、a6气液比传感器。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例一

参照图1-2，一种井丛式自选井及气液两相计量装置，包括撬架1、自选井切换模块和气液两相计量模块，自选井倒井切换模块由多路阀及工艺管线组成，气液两相流量计量模块由气液比传感器a6、孔板a5、压力变送器a3、温度变送器a2、差压变送器a4、计算机控制单元6和工艺管线a1组成。

本发明中，撬架1内安装有多路阀2、计量出口管线3、管汇出口管线4、气液两相计量模块5、计算机控制单元6和截止阀7。

本发明中，多路阀2上设有若干入口，且若干入库分别连接有丛式井场单井生产计量管线，多路阀2设有两个出口，两个出口分别为汇管出口管线4和计量出口管线3，管汇出口管线4连接有下游集输管线，计量出口管线3通过工艺管线连接至气液两相计量模块5上。

本发明中，温度变送器a2、压力变送器a3、差压变送器a4、孔板a5和气液比传感器a6依次安装在工艺管线a1上，工艺管线a1水平放置，且工艺管线a1通过上下游连接法兰与天然气井生产管线直接连接，气液比传感器a6安装在孔板a5上游的管线上，工艺管线a1通过上下游连接法兰与天然气井生产管线直接连接，导入生产流体，气液比传感器安装在孔板上游的管线上，是利用不同物质对伽马射线吸收率不同，来测量气液混合流体中气体和液体的比例；孔板a5为标准差压式流量计的节流原件，安装在测量管线上，被测流体通过孔板a5时会在孔板a5的上下游产生一定的压力差，该压力差与孔板a5的参数合流量相关；压力变送器a3用于测量孔板a5上游的管线上，用于测量管线内部流体的实时压力；温度变送器a2安装在孔板a5下游的管线上，用于测量管线内部流体的实时温度；差压变送器a4的高低压取压口安装在孔板a5的上下游，用于测量流体通过孔板时产生的上下游压力差。

本发明中，计算机控制单元6配制有外置天线，与远程控制系统进行无线通讯，接受远程控制系统下发的指令及上传实时测量结果。

本发明中，撬架1内固定安装有防爆盒，计算机控制单元6固定安装在防爆盒内，用于存储参数并给多路阀下发选井指令，以及采集气液比传感器、压力变送器、温度变送器、差压变送器的信号、多路阀位置反馈信号，经由内置专用数学模型计算后，对外输出被测天然气井的实时气体流量、液体流量及温度和压力，计算机控制单元6存储多路阀2的每一入口连接单井的井号及对应的阀位，以及没每口单井计量所需的参数，计算机控制单元6接受远程控制系统下发的指令后，给多路阀2下发相应阀位参数，多路阀2接受到相应的指令信息后自动切换阀位，多路阀2切换到位后发出位置反馈信息，计算机控制单元6接受多路阀2发出位置反馈信息并与下发指令比较确认一致后，调用相应的单井参数并开始产量计量。

本发明中，气液两相计量模块5上的孔板a5的另外两种结构为经典文丘里管和文丘里喷嘴，被测流体通过经典文丘里管或文丘里喷嘴后，产生的压力差由差压变送器a4测量，并上传至计算机控制单元6用于流量计算。

本发明中，截止阀门7安装在管汇出口管线4、气液两相计量模块5之间，正常生产计量时截止阀7处于开启位置，当计量模块需要维护时，先将多路阀2的阀位切换至检修通道后，再关闭截止阀7可将计量模块5隔离，可以实现不影响单井正常生产的前提下维护计量模块5。

实施例二

参照图1-2，一种井丛式自选井及气液两相计量装置，包括撬架1、自选井切换模块和气液两相计量模块，自选井倒井切换模块由多路阀及工艺管线组成，气液两相流量计量模块由气液比传感器a6、孔板a5、压力变送器a3、温度变送器a2、差压变送器a4、计算机控制单元6和工艺管线a1组成。

本发明中，撬架1内安装有多路阀2、计量出口管线3、管汇出口管线4、气液两相计量模块5、计算机控制单元6和截止阀7，多路阀2上设有若干入口，且若干入库分别连接有丛式井场单井生产计量管线，多路阀2设有两个出口，两个出口分别为汇管出口管线4和计量出口管线3，管汇出口管线4连接有下游集输管线，计量出口管线3通过工艺管线连接至气液两相计量模块5上，温度变送器a2、压力变送器a3、差压变送器a4、孔板a5和气液比传感器a6依次安装在工艺管线a1上，工艺管线a1水平放置，且工艺管线a1通过上下游连接法兰与天然气井生产管线直接连接，气液比传感器a6安装在孔板a5上游的管线上，工艺管线a1通过上下游连接法兰与天然气井生产管线直接连接，导入生产流体，计算机控制单元6配制有外置天线，撬架1内固定安装有防爆盒，计算机控制单元6固定安装在防爆盒内，，气液两相计量模块5上的孔板a5的另外两种结构为经典文丘里管和文丘里喷嘴；安装在井丛式天然气井场的生产管线上，实现远程自动选井轮流测量，实时监测单井的纯天然气生产计量，以及湿气条件下天然气井产量的计量，天然气计量精度不受液体的影响；既不需要在井丛式井场每口单井都安装气液两相流量计，为生产管理节约投资，又有效解决井丛式井场的单井在气液两相工况下，单井产量测量的及时性和准确性问题。

本发明中，计量模块5的工作过程如下：

工艺管线a1的入口与多路阀2的计量出口管线相连接，工艺管线a1上依次安装有温度变送器a2、压力变送器a3、差压变送器a4、孔板a5和气液比传感器a6。

多路阀2接受计算机控制单元6的信息并把需要计量的单井阀位切换并与计量出口管线3接通，单井产出流体进入工艺管线a1，依次由温度变送器a2测量流体的温度、由压力变送器a3测量工艺管线a1内的压力、由差压变送器a4测量流体通过孔板a5时产生的压力差，最后通过气液比传感器a6，由气液比传感器a6利用天然和液体对伽马射线的吸收率不同，实现天然气与液体比例的测量，之后流体经截止阀门7后汇入管汇出口管线4的工艺管线内，与其它单井产出流体汇合后并经装置的出口进入下游集输管线。

计量模块5上所用板a5的另外两种结构为经典文丘里管和文丘里喷嘴代替，被测流体通过经典文丘里管或文丘里喷嘴后，产生的压力差由差压变送器a4测量，并上传至计算机控制单元6用于流量计算。

计算机控制单元6配制有外置天线，与远程控制系统进行无线通讯，由远程控制系统确认测量单井井号并发指令信息给计算机控制单元6。

计算机控制单元6存储多路阀2的每一入口连接单井的井号及对应的阀位，以及没每口单井计量所需的参数，计算机控制单元6接受远程控制系统下发的指令后，给多路阀2下发相应阀位参数，多路阀2接受到相应的指令信息后自动切换阀位，多路阀2切换到位后发出位置反馈信息，计算机控制单元6接受多路阀2发出位置反馈信息并与下发指令比较确认一致后，调用相应的单井参数并开始产量计量。

计算机控制单元6实时采集温度变送器a2、压力变送器a3、差压变送器a4、孔板a5和气液比传感器a6的信号，利用专用数学模型计算后，得到天然气生产流体中天然气、液体的流量及压力和温度数据，并将数据通过无线传输系统上传给远程控制系统，用做最终的生产管理评价。

截止阀门7安装在计量模块5出口管汇4之间，正常生产计量时截止阀7处于开启位置，当计量模块需要维护时，先将多路阀2的阀位切换至检修通道后，再关闭截止阀7可将计量模块5隔离，可以实现不影响单井正常生产的前提下维护计量模块5。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。