详情

原文传递一种井口油气水三相流静态含水率测量系统及其控制方法

专利名称：	一种井口油气水三相流静态含水率测量系统及其控制方法
摘要：	本发明公开了一种井口油气水三相流静态含水率测量系统及其控制方法，涉及石油生产测井技术领域，主要包括井口油气水三相流静态含水率测量装置和信号处理子系统；井口油气水三相流静态含水率测量装置通过通断控制阀门组实现装置内流体的流动和静止，通过气液分离罐进行气液分离，通过电容液位计计算流体含水率，通过电动阀门和压力计进行压力监测和预警泄压；信号处理子系统包括井口信号处理电路、基站和计算机，用于采集、传输、分析含水率信号和远程调控。该系统具有结构简单、测量精确度高、制造和维护成本低、可大规模装备等优点。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	河北;13
申请人：	燕山大学
发明人：	孔德明;郝虎;吴伟超;何大川;陈基亮;李军;孔维航;袁丽;田小强;谢贝贝;崔耀耀;孔令富
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-11T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-05T00:00:00+0800
申请号：	CN201910304055.4
公开号：	CN109975526A
代理机构：	北京高沃律师事务所
代理人：	程华
分类号：	G01N33/28(2006.01);G;G01;G01N;G01N33
申请人地址：	066000 河北省秦皇岛市河北大街西段438号
主权项：	1.一种井口油气水三相流静态含水率测量系统，其特征在于，包括井口油气水三相流静态含水率测量装置和信号处理子系统；所述井口油气水三相流静态含水率测量装置用于气液分离以及含水率和管道压力测量；所述信号处理子系统用于获取、传输、处理所述井口油气水三相流静态含水率测量装置采集的测量数据，并输出循环测量控制指令以及人工控制指令，以控制所述井口油气水三相流静态含水率测量装置的工作状态；所述井口油气水三相流静态含水率测量装置包括气液分离模块、含水率测量模块、通断控制阀门组和报警处理模块；所述气液分离模块包括气液分离罐和排气阀；所述含水率测量模块包括介质仓和电容液位计；所述通断控制阀门组包括1号电磁阀、2号电磁阀和3号电磁阀；所述报警处理模块包括压力计和电动阀门；所述排气阀安装在所述气液分离罐的顶部，所述介质仓插入在所述气液分离罐内部，所述电容液位计安装在所述介质仓的出液口上；所述气液分离罐的出液口通过管道与所述1号电磁阀的一端连接，所述气液分离罐的进液口通过管道与所述2号电磁阀的一端连接；所述1号电磁阀的另一端通过管道与所述电动阀门的一端连接，所述电动阀门的另一端通过管道与所述2号电磁阀的另一端连接，所述3号电磁阀的出液口通过管道与所述1号电磁阀的另一端连接，所述3号电磁阀的进液口通过管道与所述2号电磁阀的另一端连接；所述压力计安装在所述电动阀门与所述2号电磁阀连接的管道上；所述信号处理子系统包括井口信号处理电路、基站和计算机；所述井口信号处理电路与所述压力计、所述电容液位计、所述1号电磁阀、所述2号电磁阀、所述3号电磁阀、所述电动阀门均电连接；所述井口信号处理电路通过所述基站与所述计算机双向无线通信。 2.根据权利要求1所述的井口油气水三相流静态含水率测量系统，其特征在于，所述气液分离模块还包括气液分离罐底座、气液分离罐进液口管道、气液分离罐进液口法兰、气液分离罐顶部1号法兰、气液分离罐顶部2号法兰、气体单向阀、排气管道、气液分离罐出液口三通管、气液分离罐出液口管道、电容液位计安装法兰、液体单向阀和气液分离罐出液口法兰；所述气液分离罐的底端焊接在所述气液分离罐底座上；所述气液分离罐进液口管道的一端焊接在所述气液分离罐的进液口上；所述气液分离罐进液口管道的另一端与所述气液分离罐进液口法兰的一端焊接；所述气液分离罐顶部1号法兰的一端焊接在所述气液分离罐的顶端上，所述气液分离罐顶部1号法兰的另一端通过螺栓与所述气液分离罐顶部2号法兰固定在一起；所述排气阀的进气口通过螺纹密封安装在所述气液分离罐顶部2号法兰上，所述排气阀的排气口通过螺纹与所述气体单向阀的进气口密封连接，所述气体单向阀的出气口通过螺纹与所述排气管道的一端密封连接，所述排气管道的另一端焊接在所述气液分离罐出液口管道的侧壁上；所述气液分离罐出液口三通管的一端焊接固定在所述气液分离罐顶部2号法兰上，所述气液分离罐出液口三通管的另一端与所述电容液位计安装法兰焊接在一起，所述气液分离罐出液口三通管的中间端通过螺纹密封连接所述液体单向阀的进液口，所述液体单向阀的出液口通过螺纹密封连接所述气液分离罐出液口管道的一端，所述气液分离罐出液口管道的另一端与所述气液分离罐出液口法兰的一端焊接在一起。 3.根据权利要求2所述的井口油气水三相流静态含水率测量系统，其特征在于，所述含水率测量模块还包括电容液位计法兰；所述介质仓伸入到所述气液分离罐内并与所述气液分离罐顶部2号法兰焊接在一起，所述介质仓的进液口位于所述气液分离罐的内部；所述介质仓的出液口位于所述气液分离罐出液口三通管内；所述电容液位计伸入到所述介质仓内部并通过所述电容液位计法兰密封安装在所述电容液位计安装法兰上。 4.根据权利要求2所述的井口油气水三相流静态含水率测量系统，其特征在于，所述通断控制阀门组还包括出液口管道、进液口管道、进液口法兰以及出液口法兰；所述1号电磁阀的进液口通过法兰与所述气液分离罐出液口法兰的另一端密封连接，所述1号电磁阀的出液口通过法兰与所述出液口管道的一端密封连接，所述2号电磁阀的出液口通过法兰与所述气液分离罐进液口法兰的另一端密封连接，所述2号电磁阀的进液口通过法兰与所述进液口管道的一端密封连接，所述3号电磁阀的进液口通过法兰与所述进液口管道的侧壁密封连接，所述3号电磁阀的出液口通过法兰与所述出液口管道的侧壁密封连接；所述进液口管道的另一端与所述进液口法兰焊接在一起，所述出液口管道的另一端与所述出液口法兰焊接在一起。 5.根据权利要求4所述的井口油气水三相流静态含水率测量系统，其特征在于，所述预警处理模块还包括进液口旁通管道和出液口旁通管道；所述进液口旁通管道的一端焊接在所述进液口管道的侧壁上，所述进液口旁通管道的另一端通过法兰与所述电动阀门的进液口密封连接，所述电动阀门的出液口通过法兰与所述出液口旁通管道的一端密封连接，所述出液口旁通管道的另一端焊接在所述出液口管道的侧壁上；所述压力计通过螺纹密封安装在所述进液口旁通管道上。 6.根据权利要求4所述的井口油气水三相流静态含水率测量系统，其特征在于，所述井口油气水三相流静态含水率测量系统还包括多孔板；所述多孔板通过焊接安装在所述进液口法兰上。 7.根据权利要求1所述的井口油气水三相流静态含水率测量系统，其特征在于，所述井口信号处理电路包括控制器与所述控制器均连接的电源单元、第一计时单元、信号处理单元、数据采集单元、指令生成与发送单元和第一无线收发单元；所述电源单元为所述压力计、所述电容液位计以及所述井口信号处理电路供电；所述第一计时单元用于计算初始状态的等待时间和测量状态的等待时间；所述数据采集单元用于采集所述压力计测量的压力信号和所述电容液位计测量的电容信号；所述信号处理单元用于将所述数据采集单元采集到信号转化为电压信号；所述指令生成与发送单元用于生成初始状态、测量状态和预警状态时的阀门控制指令以及生成预警信号；所述第一无线收发单元用于将所述电压信号、所述预警信号无线发送至所述基站以及接收所述基站发送的控制指令；所述基站包括第二计时单元以及与所述第二计时单元均连接的信号采集单元和第二无线收发单元；所述信号采集单元还与所述第二无线收发单元连接；所述第二计时单元用于提供信号编码和打包所需时序时间控制信号；所述信号采集单元对多个所述井口信号处理电路发送的信号进行采集、打包；所述第二无线收发单元对打包后的信号进行编码并发送至所述计算机以及接收所述计算机发送的控制指令；所述计算机包括结果显示单元、信号分析与处理单元、人工控制端以及第三无线收发单元；所述人工控制端为人工控制指令发出端口；所述信号分析与处理单元对所述基站发送的信号进行分析与处理，所述信号分析与处理单元上集成有含水率计算程序和压力计信号判断程序；所述结果显示单元用于可视化显示和存储所述信号分析与处理单元处理的结果数据，所述结果显示单元集成有各个井口的含水率测量结果显示程序、含水率变化曲线显示程序、压力计实时监测曲线显示程序以及预警显示程序；所述第三无线收发单元用于接收所述基站发送的信号以及将人工控制指令发送至所述基站。 8.根据权利要求1所述的井口油气水三相流静态含水率测量系统，其特征在于，所述井口信号处理电路与所述井口油气水三相流静态含水率测量装置装配比例为1：1；所述基站与所述井口信号处理电路的装配比例为1：m；所述计算机与所述基站的装配比例为1：n；其中，m，n均为大于或等于1的正整数。 9.一种权利要求1-8任意一项所述的井口油气水三相流静态含水率测量系统的控制方法，其特征在于，井口油气水三相流静态含水率测量装置包括三种工作状态，分别为初始状态、测量状态和预警状态；其中，所述预警状态的级别均优先于所述初始状态和所述测量状态；其中，所述初始状态和所述测量状态自动周期性转换；压力计在所述初始状态、所述测量状态和所述预警状态均为开启状态；所述控制方法包括：当井口信号处理电路输出3号电磁阀开启、1号电磁阀关闭、2号电磁阀关闭、电动阀门关闭的控制指令时，所述井口油气水三相流静态含水率测量装置处于所述初始状态；所述初始状态为流体流经3号电磁阀，并由出液口管道流出的状态，所述初始状态不对流体进行含水率测量；当所述井口油气水三相流静态含水率测量装置处于所述初始状态且所述井口信号处理电路接收到由计算机传输的测量指令时或者到达测量等待时间后，所述井口信号处理电路输出1号电磁阀开启、2号电磁阀开启、3号电磁阀关闭的控制指令并开始计时，所述井口油气水三相流静态含水率测量装置处于所述测量状态，经过第一设定时间后，所述井口信号处理电路输出3号电磁阀开启、1号电磁阀关闭、2号电磁阀关闭的控制指令，经过第二设定时间后，所述井口信号处理电路输出电容液位计开启的控制指令；所述测量状态为流体流经2号电磁阀进入气液分离罐内部，在重力作用下，流体在气液分离罐内部进行气液分离后，气体经气液分离罐顶部安装的排气阀和排气单向阀排出，油和水经介质仓进液口进入介质仓内部，从介质仓出液口流出，进入气液分离罐出液口三通管，然后经液体单向阀、1号电磁阀和出液口管道后排出，经过第一设定时间后，开启3号电磁阀，关闭1号电磁阀和2号电磁阀，使气液分离罐和介质仓内部流体静止，经过第二设定时间后，在重力作用下，油和水在介质仓内部形成油水界面，然后通过电容液位计采集电容信号的状态；所述测量状态对流体进行含水率测量；当所述压力计采集到的压力值大于设定阈值时，所述井口油气水三相流静态含水率测量装置处于所述预警状态，所述井口信号处理电路输出1号电磁阀、2号电磁阀、3号电磁阀、电动阀门均开启的控制指令以及生成报警信号，并将所述报警信号发送至计算机。
所属类别：	发明专利