[发明专利]一种稠油单井自动计量系统装置及方法

说明书

本发明公开了一种稠油单井自动计量系统装置及方法，涉及油水两相流体测量技术领域。在主管道上接入差压产生与引出装置，包括密封连接的外管和内管，在所述内管内设置用于产生差压的旋流器，所述旋流器的侧面连接有差压变送器，主管道的下游还安装有电容式电磁流量计。在旋流片产生的旋流作用下，轴对称的相分布不仅有利于电磁流量计的测量，还使分散的油滴集中在管道中心处，增强油粘度的特性，所以即使在高含水率下，被集中的油也可以使旋流器前后的压差产生明显变化，保证测量仍然具有较高的精度。本发明可同时在线、连续测量油井产出液中油水各相流量以及含水率，测量精度高，成本低，可提高稠油油田热采开发的整体经济效益和自动化程度。

技术领域

本发明涉及油水两相流体测量技术领域，尤其涉及一种稠油单井自动计量系统装置及方法。

背景技术

石油开采过程中，实时在线测量产出液中油的流量、水的流量和含水率对于预估油井产量、掌握产出液动态信息、修正油田注采方案以及实现油田的数字化和智能化管理具有重要的实际意义。

稠油热采开发过程中，产出液大多是油水两相流，或油气水三相流，对其测量属于多相流测量范畴。由于多相流各相存在物性差异，导致其流动发生滑脱现象，各相存在流速差异，流型多样、流动机理复杂，所以难以对其进行准确测量。

现有的油水两相流测量方法主要有两大类：一种是分离法，一种是采用多相流量计在线测量法。分离法常见于采用大型分离罐将油气水分离后再分别用单相流量计计量，如专利CN101025080A，但此方法设备庞大，投入成本高，且实时性差。因此，多相流量计由于其具有在线测量、结构紧凑，适用于井口安装等优点而受到广泛关注和研究。但现有的多相流量计普遍存在测量精度低，测量范围小的缺点。专利CN109856175A公开了一种核磁共振油水两相流参数的测量方法，虽然可以获得较高的测量精度，但其成本高昂，难以在油田企业推广。现在陆上油田多处于开发中后期，含水率高达80％以上，传统的电容法和电导法都无法满足如此高的含水率测量。

因此，针对油田中油水两相流流量和含水率测量的现状和难点，本领域的技术人员致力于开发一种测量精度高，成本低，适用于高含水率测量的油水两相流连续在线计量装置及方法，从而提高稠油油田热采开发的整体经济效益和自动化程度。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是开发一种测量精度高，成本低，适用于高含水率测量的油水两相流连续在线计量装置及方法，从而提高稠油油田热采开发的整体经济效益和自动化程度。

为实现上述目的，本发明首先提供了一种稠油单井自动计量系统装置，包括内径相同且依次密封连接的上游主管道、差压产生与引出装置和下游主管道；所述差压产生与引出装置包括外管和内管；所述内管的外表面与所述外管的内表面采用密封连接；所述内管内设有用于产生差压的旋流器；所述旋流器包括一中心取压柱，所述中心取压柱为中空柱状结构，位于所述旋流器的中心；所述中心取压柱的一端连接一尾椎，另一端连接一组径向取压柱，所述径向取压柱包括四根位于同一横截面上的中空柱子，内部与所述中心取压柱内部相连通；所述中心取压柱的侧面，还设有至少一组旋流片；所述差压产生与引出装置上连接有径向差压变送器和轴向差压变送器，分别用于输出同一横截面上中心与壁面所产生的径向压差、及所述旋流器的前后截面处产生的轴向压差；所述下游主管道上安装有电容式电磁流量计。

优选地，所述电容式电磁流量计与所述旋流器末端的轴向距离为2～6倍管径。

优选地，所述内管内包括三处内管取压点集，每处所述内管取压点集包括四个沿所述内管的周向均匀分布的小孔，其中，第一内管取压点集位于所述旋流器的上游，布置在所述内管的壁面处；第二内管取压点集布置在所述中心取压柱上；第三内管取压点集位于所述旋流器的下游，布置在所述内管的壁面处；所述第二内管取压点集与所述第三内管取压点集位于同一流通截面处，所述流通截面在轴向上的位置位于所述旋流片的末端的上游。