專利名稱：一種機(jī)電一體化油氣水計(jì)量分離器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種機(jī)電一體化油氣水計(jì)量分離器，它適用于做油田油井產(chǎn)油計(jì)量測(cè)試以及油井生產(chǎn)的管理。
現(xiàn)在油田推廣使用的油、氣、水分離裝置多采用隔板式分離方法，使用人工監(jiān)測(cè)控制或采用一些機(jī)電式儀表進(jìn)行監(jiān)測(cè)。但由于油氣水計(jì)量分離器都工作在油田現(xiàn)場(chǎng)，工作環(huán)境惡劣，維護(hù)管理?xiàng)l件很差。另一方面，用于采集數(shù)據(jù)的各種機(jī)電式儀表都是由各種物理傳感器加上放大以及顯示電路組成，因各種傳感器存在非線性、漂移以及靈敏度變化等，需要增加修正補(bǔ)償電路，并要增加大量的調(diào)校標(biāo)定工作，使整個(gè)裝置的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本增加。對(duì)于油氣水分離的速度以及分分離后這三者的比例，取決于油井抽液的組分比例、粘度、液滴直徑等，因此，可以通過(guò)在單位時(shí)間中得到油、氣、水的比例來(lái)得到這些油井生產(chǎn)參數(shù)。在人工分離器中，是通過(guò)工人人工監(jiān)測(cè)油氣介面以及油水介面的高度來(lái)分別控制三個(gè)出液口(油、氣、水)的開(kāi)度，保證分離的正常進(jìn)行。采用專門(mén)的計(jì)量裝置進(jìn)行計(jì)量，一方面計(jì)量精度不高，另一方面也增加操作者的難度。而采用自動(dòng)化儀表測(cè)量油氣介面和油水介面參數(shù)，雖然可以減輕操作者的難度，但自動(dòng)化儀表與控制設(shè)備的互連和控制也比較復(fù)雜，不適于分離器的工作環(huán)境。
本實(shí)用新型的目的是發(fā)明一種機(jī)電一體化的油氣水計(jì)量分離器，使用機(jī)電一體化技術(shù)，把測(cè)量與控制結(jié)合為一體，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，有很好的環(huán)境適應(yīng)性。
本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)如附
圖1所示，它有分離器容器1、隔板2、出水口閥門(mén)3、出油口閥門(mén)4、出氣口閥門(mén)5、氣體濾網(wǎng)6、在出氣管路中有氣體排量壓差計(jì)量閥7、氣體壓力傳感器8、壓差傳感器9、溫度傳感器10，在分離器容器1近旁有標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面13，中央控制計(jì)算機(jī)14，在油水介面處裝油水介面?zhèn)鞲衅?1，在容器1中還裝有液面?zhèn)鞲衅?2，其特征在于標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面13通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)串行通訊接口與中央控制計(jì)算機(jī)14相連，中央控制計(jì)算機(jī)14可以和其它控制及測(cè)量設(shè)備共有，在標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面13中，插有分別與傳感器8、9、10、11和12相連的測(cè)量適配模塊和與閥門(mén)3、4和5相連的控制適配模塊，出水口閥門(mén)3和出油口閥門(mén)4為數(shù)控計(jì)量閥。
附圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
本實(shí)用新型的油氣水分離原理與普通分離器的分離原理一樣，由分離器容器1的一端進(jìn)液，利用它們之間比重的差異進(jìn)行分離。隔板2的作用是保持已分離的油水不再混合和到達(dá)出液、氣口的油水有足夠的停留時(shí)間。在分離器容器中，油氣介面要求有比較精確的高度，控制在比隔板稍高一點(diǎn)的高度，以得到最佳的分離效果。本實(shí)用新型中，所有的傳感器都只是一個(gè)簡(jiǎn)單的測(cè)量元件，如溫度傳感器10只是一個(gè)熱敏元件，壓力或壓差傳感器8或9只是一個(gè)壓敏元件等。所有的物理量信號(hào)處理都由插于標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面(簡(jiǎn)稱RTU)13中的適配模塊和中央控制計(jì)算機(jī)14完成。采用了標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)電一體化結(jié)構(gòu)，在中央控制計(jì)算機(jī)14的控制下，在需要檢測(cè)排氣溫度時(shí)，先通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)串行通訊接口給RTU13發(fā)出地址選通信號(hào)，RTU13選通相應(yīng)的溫度傳感器10適配模塊，通過(guò)溫度傳感器10的適配模塊把溫度傳感器10測(cè)得的值經(jīng)A／D變換后送回到中央控制計(jì)算機(jī)14，其它測(cè)量值也用相同方法進(jìn)行采集。在對(duì)各個(gè)閥門(mén)，如對(duì)出氣口閥門(mén)5的開(kāi)度進(jìn)行調(diào)整時(shí)，中央控制計(jì)算機(jī)14通過(guò)串口輸出地址選通信號(hào)，通過(guò)RTU13選通出氣口閥門(mén)5的適配模塊，然后再經(jīng)過(guò)串行口發(fā)出開(kāi)口數(shù)據(jù)，經(jīng)適配模塊的D／A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換為模擬量信號(hào)后驅(qū)動(dòng)閥門(mén)5動(dòng)作。氣體排出流量的測(cè)量，通過(guò)中央控制計(jì)算機(jī)14分別選通壓力及壓差傳感器和溫度傳感器，得到它們的值，通過(guò)計(jì)算機(jī)處理得到出氣口流量。中央控制計(jì)算機(jī)14對(duì)所有系統(tǒng)參數(shù)的測(cè)量可以使用掃描的方式，不斷輪流進(jìn)行，以得到實(shí)時(shí)系統(tǒng)參數(shù)，對(duì)各個(gè)閥門(mén)進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)量與控制。
在本實(shí)用新型中，各種傳感器通過(guò)電線與相應(yīng)的適配模塊相連，沒(méi)有使用傳統(tǒng)的自動(dòng)化儀表的形式，由傳感器直接得到的電信號(hào)被適配模塊直接數(shù)字化送入計(jì)算機(jī)，而各種傳感器的非線性、靈敏度以及漂移誤差由計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算校正，不使用校正控制電路，且各傳感器的調(diào)校標(biāo)定也由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成，并把各種修正數(shù)據(jù)存入計(jì)算機(jī)。這既簡(jiǎn)化了電路結(jié)構(gòu)，降低成本，也減少了人工調(diào)校的工作量，提高了計(jì)量精度。同時(shí)，只有傳感器裝于分離器容器1上，而其它的電路都裝于RTU箱內(nèi)，不受環(huán)境影響，適應(yīng)于各種惡劣環(huán)境。
本實(shí)用新型中，RTU13可以使用美國(guó)OPTO22公司的LC4控制器。本實(shí)用新型的RTU13可以采用裝入如專利號(hào)為CN89214959的“密閉型標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面箱體結(jié)構(gòu)”形式的箱體中，完全隔絕外界環(huán)境對(duì)RTU以及各適配模塊的影響。在本實(shí)用新型中，出水口閥門(mén)3、出油口閥門(mén)4可以是如專利號(hào)為CN91218716的“一種機(jī)電一體化數(shù)控計(jì)量閥裝置”中所設(shè)計(jì)的計(jì)量閥，也可以使用普通可控閥門(mén)加流量測(cè)量裝置。本實(shí)用新型中，液面?zhèn)鞲衅?2可以使用如專利號(hào)為CN90200023的“一種液體比重液位測(cè)量單元”的測(cè)量傳感器，它由兩根有一定長(zhǎng)度差的管子和壓力、壓差傳感器組成，該傳感器測(cè)量精度高，適應(yīng)于機(jī)電一體化的要求。也可以用其它的如光電、浮子液位傳感器。本實(shí)用新型中的油水介面?zhèn)鞲衅?1，可以使用光電傳感器，利用油和水的透光率不同，通過(guò)不同位置上的光敏元件的不同輸出值來(lái)測(cè)量位置，也可以使用電容傳感器。由于油和水的介電常數(shù)差別很大，因而不同的介面位置有不同電容量。由于油水介面位置不影響油氣水的分離性能，測(cè)量精度可以不用很高。
本實(shí)用新型中的中央控制計(jì)算機(jī)14，可以使用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，也可以使用PC機(jī)，還可以使用如美國(guó)ME(MECHATRONIC EQUIPMENT INC.)公司的PCS－1通用過(guò)程控制工作站。在這種工作站中裝有功能很強(qiáng)的PARAGON500通用過(guò)程控制軟件，可以不用編程而使用交互輸入方式輸入控制要求與策略，自動(dòng)生成運(yùn)行程序。
在本實(shí)用新型中，標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面13也可以選用美國(guó)ME公司(MECHATRONIC EQUIPMENT INC.)的I／O32，或是美國(guó)OPTO22公司的PB16AH。測(cè)量適配模塊可以采用OPTO22公司的AD3或類似的A／D轉(zhuǎn)換模塊?？刂七m配模塊可選用OPTO22公司的DF3或類似的D／A轉(zhuǎn)換模塊。
權(quán)利要求1.一種機(jī)電一體化油氣水計(jì)量分離器，它有分離器容器(1)、隔板(2)、出水口閥門(mén)(3)、出油口閥門(mén)(4)、出氣口閥門(mén)(5)、氣體濾網(wǎng)(6)、在出氣管路中有氣體排量壓差計(jì)量閥(7)、氣體壓力傳感器(8)、壓差傳感器(9)、溫度傳感器(10)，在分離器容器(1)近旁有標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面(13)，中央控制計(jì)算機(jī)(14)，在油水介面處裝油水介面?zhèn)鞲衅?11)，在容器(1)中還裝有液面?zhèn)鞲衅?12)，其特征在于標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面(13)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)串行通訊接口與中央控制計(jì)算機(jī)(14)相連，中央控制計(jì)算機(jī)(14)可以和其它控制及測(cè)量設(shè)備共有，在標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面(13)中，插有分別與傳感器(8)、(9)、(10)、(11)和(12)相連的測(cè)量適配模塊和與閥門(mén)(3)、(4)和(5)相連的控制適配模塊，出水口閥門(mén)(3)和出油口閥門(mén)(4)為數(shù)控計(jì)量閥。
專利摘要一種機(jī)電一體化油氣水計(jì)量分離器，它適用于做油田油井產(chǎn)油計(jì)量測(cè)試以及油井生產(chǎn)的管理。它有標(biāo)準(zhǔn)分離器、氣壓和壓差傳感器、溫度傳感器、油水介面和油氣介面?zhèn)鞲衅?，其特征在于有?biāo)準(zhǔn)工業(yè)控制介面及中央控制計(jì)算機(jī)，在控制介面內(nèi)插有各傳感器的適配模塊和排氣、油、水計(jì)量閥控制適配模塊。由于使用了機(jī)電一體化的形式，使用中央控制計(jì)算機(jī)直接控制獲得測(cè)量數(shù)據(jù)，并用軟件的方法對(duì)各傳感器的各項(xiàng)誤差進(jìn)行校正，簡(jiǎn)化了電路結(jié)構(gòu)，提高了測(cè)量精度。
文檔編號(hào)G01F1/34GK2159552SQ9122840
公開(kāi)日1994年3月23日 申請(qǐng)日期1991年11月16日 優(yōu)先權(quán)日1991年11月16日
發(fā)明者石行 申請(qǐng)人:北京市西城區(qū)新開(kāi)通用試驗(yàn)廠