一种计量控制阀及应用该计量控制阀的油井质量在线计量装置

摘要

一种计量控制阀及应用该计量控制阀的油井质量在线计量装置，涉及石油机械。计量控制阀，包括驱动装置和阀体，阀体包括阀体壳、阀盖、阀芯、驱动轴、压力弹簧和弹簧座，阀体壳内下部设有阀芯座，阀芯痤绕轴心线均布有四个过流孔，阀芯底面开有两个与阀芯座前、后两过流孔分别相对应的直通孔，每个直通孔的两旁各设有一个与其之间的圆心角成45°的换向孔，驱动装置固定在阀体上并通过驱动轴与阀体连接。油井质量在线计量装置，包括计量缸、质量传感器、数据采集控制系统和计量控制阀。它具有结构简单、造价低、计量精度高的优点，便于人工智能控制，可降低因测量误差而造成的产量损失，节省油田投资、运行费用，降低工人的劳动强度。

说明书

技术领域

本发明涉及石油机械，特别是一种油井质量在线计量控制阀及应用该计量控制阀的油井质量在线计量装置。

背景技术

目前，我国各油田油井的原油计量，大多数采用的是分离器式、计量罐式、翻斗式等计量方式。对于高凝油、高粘度油质的计量，上述设备精度等级较低，误差在20％以上。因为原油介质中很多不确定因素，如泡沫油产生的过程中所出现的一段气、一段油和一段水等因素，从而影响在线计量的精度。

发明内容

本发明的目的是：提供一种结构简单、造价低、计量精度高的计量控制阀及应用该计量控制阀的油井质量在线计量装置。

本发明的技术解决方案是：计量控制阀，包括驱动装置和阀体，所述阀体包括阀体壳、阀盖、阀芯、驱动轴、压力弹簧和弹簧座，阀体壳为圆筒状体，阀体壳内下部设有阀芯座，阀芯痤绕轴心线均布有四个过流孔，阀体壳外壁设有四个与过流孔分别相连通的管接，阀芯为圆柱体，阀芯顶面开有中心轴孔，阀芯底面开有两个与阀芯座前、后两过流孔分别相对应的直通孔，每个直通孔的两旁各设有一个与其之间的圆心角成45°的换向孔，两直通孔间及前后对应的两两换向孔间分别设有连通腔连通，阀芯置于阀芯座上，弹簧座开有中心轴孔，压力弹簧通过弹簧座作用于阀芯顶部，阀盖为透盖，阀盖固定在阀体壳的上口，驱动轴下部设有台肩，驱动轴穿过阀盖依次与弹簧座和阀芯的中心孔连接，驱动轴的台肩压卡在弹簧座顶面，驱动装置固定在阀体上并通过驱动轴与阀体连接。油井质量在线计量装置，包括计量缸、质量传感器、数据采集控制系统和计量控制阀，所述计量缸为两端设有两出入管口的管状体，计量缸上、下两端口设有缸盖密封，且两端缸盖上均设有干簧管，计量缸管腔内设有可上下滑动的活塞器，活塞器上、下两端均设有磁性件，所述质量传感器通过吊环与计量缸相连，所述数据采集控制系统与计量缸上的质量传感器、干簧管及计量控制阀的驱动装置分别电器连接，计量缸的两出入管口通过管线与计量控制阀的前、后或左、右相对的两管接相连。

本发明的技术效果是：它具有结构简单、造价低、计量精度高的优点，便于人工智能控制，可降低因测量误差而造成的产量损失，节省油田投资、运行费用，降低工人的劳动强度。

附图说明

图1为本发明计量控制阀的剖视结构图；

图2为本发明阀体壳的剖视结构图；

图3为本发明阀体壳的俯视图；

图4为本发明阀芯的剖视结构图；

图5为本发明阀芯的俯视图；

图6为本发明计量装置的结构示意图。

具体实施方式

如图1至图5所示，本实施方式的计量控制阀包括驱动装置和阀体，所述阀体包括阀体壳1、阀盖2、阀芯3、驱动轴4、压力弹簧5和弹簧座6，阀体壳1为圆筒状体，阀体壳1内下部设有阀芯座7，阀芯痤7绕轴心线均布有四个过流孔8，阀体壳1于阀芯座7之下用隔板分隔成四个液腔9，阀体壳1外壁设有四个通过液腔9与过流孔8分别相连通的管接10，阀芯3为圆柱体，阀芯3顶面开有中心轴孔，阀芯3底面开有两个与阀芯座7前、后两过流孔8分别相对应的直通孔11，每个直通孔11的两旁各设有一个与其之间的圆心角A成45°的换向孔12，两直通孔11间及前后对应的两两换向孔12间分别设有连通腔连通，阀芯3置于阀芯座7上，阀芯3于其顶面中心轴孔的下端口处设有密封压盖13，弹簧座6开有中心轴孔，压力弹簧5通过弹簧座6作用于阀芯3顶部，阀盖2为透盖，阀盖2固定在阀体壳1的上口，驱动轴4下部设有台肩，驱动轴4穿过阀盖2依次与弹簧座6和阀芯3的中心孔连接，驱动轴4的台肩压卡在弹簧座6顶面，驱动轴4与阀盖2间设有密封装置，防止渗漏影响计量精度，驱动装置固定在阀体上并通过驱动轴4与阀体连接。

阀芯3的底面与阀芯座7的顶面分别于其中心处开有轴心孔并设有转轴14相连接，阀芯3的底面与阀座7的顶面是刚性密封、耐磨、耐高温。

阀盖2顶部设有支撑座15，支撑座15中间开有轴孔，轴孔内设有轴承16，轴承16之上设有压盖17，压盖17通过螺栓固定在支撑痤15上，驱动轴4于下部设有外螺纹并旋有调节螺母18，驱动轴4穿过压盖17及轴承16，调节螺母18旋在轴承16之下。

驱动轴4与阀芯3及弹簧座6为花键连接。

驱动装置包括驱动电机19、光电盘20、光电传感器21、刻度盘22及外壳23，驱动电机19通过电机轴与驱动轴4相连并通过电机架24与阀盖2固定，光电盘20和刻度盘22固定在驱动轴4上，光电传感器21通过支架25固定在光电盘20一侧，支架25固定在电机架24或支撑座15上，外壳23固定在阀盖2上，本实施方式的外壳23固定在阀盖2的支撑座15上。

如图6所示，油井质量在线计量装置，包括计量缸26、质量传感器27、数据采集控制系统28，还包括上述的计量控制阀，所述计量缸26为两端设有两出入管口29的管状体，计量缸26上、下两端口设有缸盖30密封，且两端缸盖30上均设有干簧管31，计量缸26管腔内设有可上下滑动的活塞器32，活塞器32上、下两端均设有磁性件33，所述质量传感器27通过吊环34与计量缸26相连，所述数据采集控制系统28与计量缸26上的质量传感器27、干簧管31及计量控制阀的驱动装置分别电器连接，计量缸26的两出入管口29通过管线与计量控制阀的前、后或左、右相对的两管接10相连。

计量缸26外壁可增设用于加热的伴热带，缸体上缠绕拌热带保持缸体的温度使液体在里面流通顺畅。

本发明是一种在线计量设备，使用时，将阀体壳1上的前、后管接10与油井的输油管连接，左、右管接10与计量缸26的两出入管口29分别连接，数据采集控制系统28通过控制驱动电机19旋转带动阀芯3转动换位，当阀芯3的直通孔11与阀芯座7前、后两过流孔8对应时，井液通过阀芯3直通孔11直接流过控制阀，此时不计量，当阀芯3转至与原位成45°角时，阀芯3的换向孔12将阀芯座7的前过流孔8与一侧过流孔8连通，后过流孔8与另一侧的过流孔8连通，井液通过阀芯3的一对换向孔12经阀芯座7一侧过流孔8流入计量缸26进行一次计量。下一次计量时，井液从另一侧过流孔8及另一对换向孔12流流入，利用与前次的质量差即可换算出计量缸26内的井液质量。

以下为日产液量计算公式：

公式中：H_r——日产总量，(吨/日-t/d)

        W——单位时间内液体的质量，(Kg)

        t₁——结束测量的时间，(秒-s)

        t₀——开始测量的时间，(秒-s)

活塞器32的上、下磁性件33与上、下两干簧管31分别接触一次为一个计量周期，即一端磁性件33与一端干簧管31接触时为开始测量的时间t₀，在井液的推动下，另一端磁性件33与另一端干簧管31接触时为结束测量的时间t₁，利用上述公式多次计量取平均值，从而可计算出油井的日产液量。

本发明的在线计量装置可操作性强、使用可靠、维修方便、它可人工智能在线计量、遥控操作控制和无限远传在线采集各种数据信息。其测量精度为±0.5％，达到了国际领先水平，其结构合理、造价低、简单的计量方法等特点可为地面投资节约60％左右。