何卓昆 （東華大學(xué)）

計量站自動化計量技術(shù)分析評價

何卓昆 （東華大學(xué)）

計量站是油田油氣集輸中匯集采油井油氣、計量單井液量、調(diào)控單井摻水、熱洗的處理中心。針對常規(guī)玻璃管計量方式的不足，研制應(yīng)用了多通閥計量、U型管積算儀計量等新的自動化計量技術(shù)。能夠?qū)崿F(xiàn)自動計量并記錄單井液量等數(shù)據(jù)。針對上述三種計量方式進(jìn)行了分析評價，推薦U型管積算儀計量方式。

計量站；自動化計量；U型管積算儀；多通閥

油田普遍采用油井、計量站、中轉(zhuǎn)站、聯(lián)合站的油氣集輸流程。其中計量站是匯集采油井油氣、計量單井液量、調(diào)控單井摻水、熱洗的處理中心[1]。計量單井液量常采用常規(guī)玻璃管計量方式。為了提高資料準(zhǔn)確率和員工工作效率，針對常規(guī)玻璃管計量方式的不足，研制應(yīng)用了多通閥計量、U型管積算儀計量等新的自動化計量技術(shù)。統(tǒng)計大慶油田第一采油廠第一油礦三種計量方式應(yīng)用數(shù)量為69、6、8座，分別占83.1%、7.3%、9.6%。

1 計量方式工作原理

1.1 常規(guī)玻璃管計量方式

在計量站內(nèi)采用油氣分離器作為主要的計量設(shè)備。油氣分離器頂部與計量站出液匯管通過氣壓平衡閥門連通，在計量過程中保持壓力相同。在油氣分離器側(cè)壁安裝計量玻璃管，玻璃管上下兩端分別和分離器上部和下部相連通，組成連通器。分離器內(nèi)部液柱壓力通過分離器下部水包傳遞到玻璃管內(nèi)，使兩液柱壓力平衡。某井計量時玻璃管內(nèi)水柱隨分離器內(nèi)液柱變化而變化。記錄玻璃管內(nèi)水柱上升高度所需時間，根據(jù)已知的分離器內(nèi)徑就可計算出這段時間內(nèi)液量重量，進(jìn)而折算出該井日產(chǎn)量。計量結(jié)束，人工打開分離器底部與計量站出液匯管連通閥門，人工關(guān)閉氣平衡閥門，分離器內(nèi)氣壓上升壓出分離器內(nèi)液體。重復(fù)上述操作，實(shí)現(xiàn)再次計量。

常規(guī)玻璃管計量方式需人工記錄計量時間，計量后需人工切換控制閥門。如果操作不及時，有油液溢出分離器的可能。整個過程離不開人，員工勞動效率低。

因分離器容積有限，如常規(guī)內(nèi)徑800 mm分離器容積僅為0.25 m3，用分離器進(jìn)液體體積折算全天的產(chǎn)量，計量誤差高。特別是對于高產(chǎn)井、間歇井、措施井等特殊井，相對誤差大于10%[2]。雖然通過連續(xù)多次重復(fù)計量可減少誤差，但反復(fù)操作增加員工勞動強(qiáng)度，計量時人工看表記時、手工換算，存在虛報、篡改數(shù)據(jù)的現(xiàn)象。實(shí)際生產(chǎn)過程中不常用。

1.2 多通閥計量方式

研制思路是應(yīng)用多通閥及控制系統(tǒng)，更新原有計量站工藝，實(shí)現(xiàn)自動選井，多井多次自動計量。

更新原有計量站工藝，新工藝由集油多通閥、摻水多通閥、計量控制系統(tǒng)等組成（圖1）。集油多通道回轉(zhuǎn)閥（多通閥）是一種特殊閥，閥體由計量分配器、備用分配器、集油總管、各井集油分管和中心分管構(gòu)成。與旋流式分離器、質(zhì)量流量計等計量裝置及工控機(jī)等控制系統(tǒng)結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)自動選井和連續(xù)自動計量。正常生產(chǎn)時，計量分配器將各井集油分管來液匯集后從集油總管輸出。當(dāng)開始計量時，根據(jù)事先通過工控機(jī)界面輸入的井號、計量時間，控制系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)中心分管，計量分配器可將中心分管與需計量井的集油分管單獨(dú)導(dǎo)通，形成密閉通道，通過旋流式分離器，實(shí)現(xiàn)氣液兩相高效分離，

液相經(jīng)質(zhì)量流量計完成單井計量工作。未導(dǎo)通的其它各集油分管來液匯集于計量分配器，通過集油總管輸出。當(dāng)計量分配器出現(xiàn)故障，通過閥門切換，啟用備用分配器，不會因?yàn)楣收蠙z修而停止正常生產(chǎn)。達(dá)到事先通過工控機(jī)界面輸入的計量時間后控制系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)中心分管導(dǎo)通下一計量單井。計量數(shù)據(jù)傳輸至工控機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、顯示、存儲、打印。

圖1 多通閥計量方式

1.3 U型管積算儀計量方式

研制思路是依然采用油氣分離器作為主要的計量設(shè)備，研究配備積算儀取代玻璃管，根據(jù)設(shè)定上下液位連鎖控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)多次自動記錄，解決人工記錄問題（圖2）。將分離器出液管線延長，倒U形，與分離器構(gòu)成連通器，使計量過程中分離器液位不高于U形管頂部。配備電動執(zhí)行器替代氣平衡閥門，配備數(shù)傳儀等控制裝置，根據(jù)設(shè)定液位控制電動執(zhí)行器的開啟、關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)自動排液，解決常規(guī)計量需人工切換控制閥門，有效防止油液溢出分離器事故的發(fā)生。

當(dāng)計量操作時，油氣分離器出口閥門、電動執(zhí)行器處于開啟狀態(tài)。分離器、積算儀、倒U形管構(gòu)成了一個連通器。U形管頂端的氣壓和分離器內(nèi)的氣壓相同。單井進(jìn)液時，積算儀及倒U形管內(nèi)液柱的高度隨著分離器內(nèi)的液柱同步上升。積算儀的液位由低到高經(jīng)過設(shè)定好的計量下限時開始計量并自動計時，當(dāng)液位達(dá)到積算儀上限時，一次計量結(jié)束，積算儀將計量時間等信號傳輸至數(shù)傳儀進(jìn)行保存。數(shù)傳儀發(fā)送信號至電動執(zhí)行器執(zhí)行關(guān)閉。電動執(zhí)行器關(guān)閉后，單井來液繼續(xù)進(jìn)入分離器并繼續(xù)進(jìn)行氣液分離，來液在不斷增大的氣體壓力下從U形管排出。當(dāng)液量達(dá)到積算儀下限時，電動執(zhí)行器被控制開啟，再次計量循環(huán)重新開始。連續(xù)自動計量的次數(shù)可在數(shù)傳儀上人工設(shè)定并隨時終止[3]。

圖2 U型管積算儀計量方式

2 計量方式對比評價

從工藝特點(diǎn)（表1）、生產(chǎn)適應(yīng)性（表2）、設(shè)備投資（表3）進(jìn)行了對比評價。

表1 工藝特點(diǎn)對比

表2 生產(chǎn)適應(yīng)性對比

表3 投資對比

通過對比可知，多通閥計量分配器計量通道易刺漏。且設(shè)備零部件均為專用，需生產(chǎn)廠家維修處理；多通閥計量方式需更新原有計量站工藝，投資較高。

3 結(jié)論

1）常規(guī)計量方式計量誤差高，而U型管積算儀計量方式和多通閥計量方式在自動化過程中提高了錄取數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，保證了連續(xù)計量的可實(shí)施性。

2）常規(guī)計量方式員工手工調(diào)控效率低，而U型管積算儀計量方式和多通閥計量方式在計量過程實(shí)現(xiàn)了自動調(diào)控，提高了員工勞動效率。

3）多通閥計量裝置自投用以來，出現(xiàn)問題較多，影響數(shù)據(jù)錄取。而U型管積算儀計量方式投資較少，工藝簡單，可在原有常規(guī)計量方式基礎(chǔ)上改造，且在生產(chǎn)中出現(xiàn)問題少。

4）綜合分析，推薦U型管積算儀計量方式。

[1]劉寶和.中國石油勘探開發(fā)百科全書（工程卷）[M].北京：石油工業(yè)出版社，2008：538-539.

[2]趙晶.玻璃管量油與U型連續(xù)量油電動裝置量油對比[J].油氣田地面工程，2012（7）：66.

[3]張艷娟.大慶油田采油二廠計量站信息化改造[J].油氣田地面工程，2013（3）：31-32.

10.3969/j.issn.2095-1493.2016.11.009

2016-08-06

（編輯 張馨怡）

何卓昆，東華大學(xué)在讀學(xué)生，E-mail：1033719152@qq. com，地址：上海市松江區(qū)人民北路2999號東華大學(xué)理學(xué)院2016物理，201620。