多相流計量系統的橇裝化設計

張重德

中海石油（中國）有限公司墾利油田群區域開發項目組

多相流計量系統的橇裝化設計

張重德

中海石油（中國）有限公司墾利油田群區域開發項目組

多相流計量系統橇裝化設計是基于工業產品模塊化的先進設計理念產生的，是將多相流分離元件、計量儀表、測控元件等集中在一個單元內，組成一個橇裝設備，完成多相流計量功能。在多相流計量系統橇內的計量數據既可以在現場處理和存儲，也可以遠傳到控制中心進行集中數據處理和存儲。根據用戶個性化要求也將橇塊設計成可移動式、車載式等，擴大了多相流計量系統的適用范圍。

多相流計量系統；氣液旋流分離器；模塊化；橇裝化

在石油、天然氣開發過程中其設備非常復雜，過去各個功能的設備均是現場安裝，建造周期非常長，并且由于需協調的接口很多，經常出現不同設備之間不匹配的情況。多相流計量系統橇裝化設計是基于工業產品模塊化的先進設計理念產生的，是將多相流分離元件、計量儀表、測控元件等集中在一個單元內，組成一個橇裝設備，完成多相流計量功能。

1 GLCC氣液旋流分離器

GLCC氣液旋流分離器利用斜向下入口加速流體，流體沿分離器主筒體切向進入分離器內，并沿主筒體內壁高速旋轉，由于流體中氣液密度不同，在離心力的作用下使氣、液分離。氣體聚集在筒體中心位置，因密度輕向上流動進入到分離器上部的氣相出口管道；液體沿分離器內壁旋轉向下流動，最后聚集在分離器底部，從分離器底部液相出口進入液相管道。

2 橇體

根據GLCC氣液分離器尺寸、工藝配管和操作空間的要求確定橇體的外形尺寸，再根據重量確定橇體材料的型號、規格及吊耳的安裝位置。特別關注GLCC氣液分離器安裝處的強度及支撐固定位置。為了操作人員的方便和安全，設置了上平臺及帶有護籠的直爬梯和安全鏈結構。海洋平臺有集中排放和環保要求，還需設置底部收油盤和開排裝置。

3 測控儀表

測控儀表有測量液位的壓力變送器；測量氣體和液體流量的質量流量計、體積流量計；測量油中含水的含水分析儀；控制GLCC氣液分離液位高度的氣相控制閥和液相控制閥等。

4 工藝管道

根據PID圖及測控儀表安裝要求，在橇內進行工藝管道布置，確保實現工藝目的和測控儀表的正常使用。特別關注測控儀表的安裝要求，如水平安裝或垂直安裝，安裝時必須保證直管段長度。同時還需考慮設置放空口、取樣口和排污口，以滿足使用時放空、取樣和排污要求。

5 控制單元

將測控元件的信號通過防爆電纜集中傳到設備中防爆控制箱內控制單元，控制單元可滿足多相流計量系統橇內的計量數據現場處理和存儲，也可遠傳到油氣田控制中心進行集中數據處理和存儲。

6 其他特殊要求

（1）熱處理。GLCC氣液旋流分離器厚度達到標準要求的，需在分離器橇內安裝定位前進行整體熱處理；在高含硫酸性腐蝕環境中使用時也需要進行整體熱處理，同時工藝管線也按相同工藝進行熱處理。

（2）噴涂要求。噴涂要求（主要包括涂層類別、厚度、噴涂工藝及檢驗方法和要求）一般按用戶的技術規格書進行，需特別關注特殊涂層（環氧富鋅涂層、環氧無鋅涂層、金屬陶瓷涂層、環氧玻璃鱗片涂層和耐高溫涂層等）要求。

（3）材料在高含硫酸性腐蝕環境下的使用要求。由于目前許多國家和地區的油氣田均處于高壓、高含硫酸性腐蝕環境，所以要求GLCC氣液旋流分離器、工藝管道、測控儀表接觸介質部分的材料必須能滿足此環境的使用要求。碳鋼或低合金鋼必須進行HIC和SSC試驗以證明滿足要求；高合金鋼選用超級奧氏體不銹鋼、哈氏合金、鎳基合金純材或合金的復合材料。

（4）可移動。有少量客戶需要多相流計量系統具有可移動性，以用于測井或多相流量計標定計量。將多相流計量系統設計成2個橇，GLCC氣液分離器設計成1個橇，工藝管道及測控系統設計成1個橇。2個橇體在現場用金屬軟管連接，來完成單個橇塊多相流計量系統的功能，而且方便運輸和吊裝。

（5）車載式。用戶對設備小型化和車載快捷性的要求，給多相流計量系統橇裝化設計提出了更高的要求。除了滿足上述要求外，需增加液壓控制系統，以滿足GLCC氣液分離器傾倒要求，同時也更加關注支撐和固定性能。

7 結語

在多相流計量系統橇內的計量數據既可以在現場處理和存儲，也可以遠傳到控制中心進行集中數據處理和存儲。根據用戶個性化要求也將橇塊設計成可移動式、車載式等，擴大了多相流計量系統的適用范圍。

（欄目主持楊軍）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.6.015