注聚站注水流量調節裝置的節能應用分析

楊有為 劉嵐昊 吳麗穎

（1.大慶油田有限責任公司第二采油廠；2.大慶油田技術監督中心）

注聚合物是較為成熟的提高采收率的驅油技術，在大慶油田部分區塊已推廣應用。在注聚采油系統中，注入單井的聚合物量、清水量要按照配產配注參數要求施行，為保證配比參數穩定，目前廠注聚站均采用計量儀表與混合比自動調節閥控制器組合來調節母液和清水注入量。注聚站主要工藝設備包括母液罐、輸液機泵等，計量與測控儀表包括母液罐液位測控報警器、母液匯管壓力計、輸液泵出口壓力計、母液流量計，以及清水流量計顯示、聯鎖、控制儀器等。

1 注水流量調節裝置的現狀

以南二西1#注入站為例，根據地質方案，針對每一口井，調整其注聚泵變頻器的工作狀態，來控制母液流量。在混合比控制器上設定清水與母液的混合比后，用混合比控制器控制清水注入量。全站各井母液注入量為10～50 m3/d，母液計量采用LDQ-98A電磁流量計，流量范圍0.1～2 m3/h。混合比為4∶1 或7∶1。清水計量采用LSU-99A 磁電式流量計，公稱壓力25 MPa，流量范圍0.5～30 m3/h。

其基本控制流程是：混合比自動調節閥控制器采集聚合物母液流量計及清水流量計的流量信號后，與設定值進行對比、運算，輸出控制信號控制清水調節閥，完成聚合物與清水混合稀釋注入井中，見圖1。

圖1 混配比控制器控制過程原理簡圖

由于該站已經有12 口頂允壓井，且存在井口壓力和來水壓力不穩定的情況，清水注入量波動較大，現用的12 臺混配比控制器均不能滿足工藝上的控制要求，雖經廠家多次維修，也不能達到要求的精度。分析原因有以下幾種因素：

◇流量采集信號和調節信號問題；

◇閥門調節精度問題；

◇控制器比例參數設定問題；

◇調節閥流量調節范圍問題；

◇調控系統不完善。

由于設備使用已有4年的時間，在高壓狀態下，閥芯磨損等具體情況的存在，勢必導致閥門調節精度的下降。致使全部混配比控制器停用，改為手動控制。人工每兩小時觀察記錄一次各流量計的讀數，根據情況，隨時手動調整閥門開度來控制注入量。

2 解決措施

針對上述在工藝與注入量上存在的實際問題，在南二西1#注聚站安裝了1臺ZSLT注水流量調節裝置用以解決人工調節難以滿足工藝參數要求和勞動強度大的問題。該裝置用于南1-4-P125 注入井調控，在未安裝前，此井采用手動調節，其液量波動較大，不好控制。安裝了該試驗裝置后，隨機選取了一部分生產數據進行對比，可以看出流量調節裝置在控制注水量穩定性方面有明顯效果，見圖2。

圖2 南1-4-P125井注水量對比

3 ZSLT流量調節裝置的特點

ZSLT 流量調節裝置與原混配比控制器相比，最為突出的特點是將控制器與控制閥整合為一體，減少了控制信號的傳輸線路。該產品的核心技術借鑒和吸收了美國梅索尼蘭公司（MASONEILAN）和德國霍拉調節閥公司（HORA）的流量控制技術，以及采用美國Redlion 的智能控制器。由于配置了高精度流量采集儀，使得整機的智能化程度高、控制精確、壽命長、性能穩定、操作方便。

3.1 定值調節范圍內的隨動特性

調節的工作范圍，即控制器能在調節參數從某值到某值的范圍內工作。帶有位置功能的控制器能較快地完成過程控制，同時最小化不必要的閥門動作。需設置好以下調整參數：

◇閥門動作滯后時間

◇閥門動作更新時間

◇可變的控制阻尼

◇閥返信號丟失動作

◇可調整的閥門行程范圍

3.2 參數設定(PID)

南二西1#注聚站ZSLT-06注水流量調節裝置為不采集母液流量信號的恒流量控制裝置，根據現場工況，PID參數需要調整時可通過廠家技術人員設定。

3.3 流量計與被調計量儀表組合優點

流量計與調節機構組合成一體式注水流量調節裝置后，整機具有可靠性高、易維護、調試周期短、現場適應性好等優點。

3.4 應用的新技術

注水流量調節裝置整機由流量采集儀、調節機構、執行機構和控制模塊組成。流量采集儀采用渦街流量計無可動部件，可靠性高，壽命長。調節機構采用多級節流閥芯、級進節流閥芯、內壓自平衡技術。控制模塊采用具有防過沖技術的PID 控制技術，控制輸出模塊（如繼電器、固態繼電器、可控硅等）可在現場更換和替換。

4 經濟效益評估

ZSLT 注水流量調節裝置配套1 臺磁電式流量計，稅后的價格約為3.1 萬元，是目前同行業產品中價格較低的產品。

而若采用原混合比控制器來完成同樣的生產過程時，除控制器和調節閥的投資外，還需另加2臺流量計的費用，以及它們之間的信號連接線路。不僅投資大，施工過程繁瑣，而且出現故障的隱患點多，維護費用也相對較高，對比見表1。

表1 一次投資概算對比

5 結語

在油田開發后期，為保證地層壓力、提高采收率，原油開采方式由水驅、聚驅逐步發展到三元驅。這樣勢必對注入液的配比精度控制的要求更高，從而對注入站混配比控制儀表精度、性能的要求也會更高。為此，建議在今后老區改造或新建注聚、三元站時采用新型流量混配比控制器，以達到降低運行成本、企業效益最大化的目的。