稱重式單井產量自動計量裝置

楊顯志（中國石油遼河油田分公司鉆采工藝研究院，遼寧 盤錦 124010）

遼河油田采油后期的地下情況十分復雜,同一個計量站內的油井千差萬別,并且存在產液量低、氣液比低、間歇產液、流速狀態復雜、雜質含量高等特點,對傳統的氣液兩相分離計量裝置產生不同程度的影響。為了滿足遼河油田油井后期采油現狀的需要,對傳統的氣液兩相分離計量裝置進行了改造研究，并進行了現場應用。應用結果表明,該裝置不僅計量精度高,并解決了以前由于密度變化帶來的誤差。

1 技術現狀

玻璃管量油是國內各油田普遍采用的傳統計量方法，裝備簡單，投資少，大約占油井總數的90%以上，其突出不足是無法實現連續計量，只能折算油井產量，系統誤差高達10%以上；兩相分離儀表計量除具有玻璃管量油的優點外同時也可實現連續量油，其主要不足是質量流量計受安裝、結蠟和氣體含量等因素的影響較大，計量精度不穩定。另外，在高含水期，對于氣液比低的油井計量后的排液十分困難，給計量操作造成很大不便。翻斗式計量裝置可以實現產液量的連續計量，但不適用于對原有計量裝置的改造，投資成本高，且不易于對產出氣的計量[1-3]。

2 稱重式自動計量裝置工作原理

稱重自動計量裝置的結構與工作原理如圖1所示。該裝置主要由計量分離系統、數據采集系統和計算機系統等部分組成。在分離器內部安裝稱油罐和稱重傳感器等部件，外部連接信號采集及信號轉換裝置，利用RS-232串口數據采集技術把傳感器信號傳送到工控機中，通過編程軟件實現原油產量計量，并對瞬時產油速度進行監測。自動排液過程則是利用A/D轉換卡和磁力啟動器等裝置對排油泵電機及電磁閥的開關量進行控制，完成自動排液的功能。

通過加載到傳感器上的應力變化，引起應變片的變形，通過電阻變化關系實現稱重測量的。而稱重計量過程是通過記錄傳感器在稱重前后數模轉換的質量差進行產量計量，因而不考慮稱重罐內原油物性變化過程帶來的稱重影響。原油日產量為

式中，Q為原油日產量，t/d；m1為稱重前稱重傳感器的稱重值，kg；m2為稱重后稱重傳感器的稱重值，kg；t為稱重1次的時間，min。

利用帶壓力、溫度補償的旋進旋渦式氣體流量計對產出氣進行計量，該儀表內部無旋轉部件，計量精度高。產出氣出口管線并聯安裝兩臺不同量程的流量計，可根據計量井含氣量的大小選定計量流量計，利用計算機自動控制該計量過程[4]。

圖1 稱重式單井產量自動計量裝置簡圖

2.1 自動排液系統工作原理

自動排液系統主要由輸油泵、電磁閥、電子液位計、磁力啟動器及A/D轉換開關等設備組成。該系統的工作原理是通過低壓電路（磁力啟動器）來控制高壓電路的連通情況，再利用計算機控制磁力啟動器來實現對電機及電磁閥開關量控制，實現計算機對單井產量的安全、自動計量[5]。

計量過程中當計量罐內液量到達一定質量，外輸泵自動開啟進行排液，當計量罐內液量剩余一定質量后自動關閉，完成一個計量周期。針對間歇出液低產油井特點，在一個產液間歇期內，油井無產液并且持續時間較長，即使計量罐內液量未達到標準重量，系統通過判斷瞬時產液速度，判斷是否處于產液間歇期，自動記錄數據并開啟外輸泵進行排液，為下一次產液期計量作好準備，系統通過產液間歇期排液的計量方式，從而減小控制系統計量誤差。在系統中采用的外輸泵流量為15m3/h，計量過程（1m3左右的液量）中排液時間為3-5min。

3 現場應用效果

計量標定結果如表1所示，可知，單次計量準確度可達到0.5%，小于油井計量分離器5%的允許誤差。

表1 稱重式單井產量自動計量裝置標定結果

稱重式原油產量自動計量裝置已在遼河油田XX采油廠進行投產應用，運行過程穩定可靠、應用效果良好。由于該裝置在計量過程中直接對原油質量進行計量，不受原油密度及含水率等因素影響，因而比較適用于遼河油田間歇出油、氣液比低、產液量低的單井產量計量。

4 結語

采用高精度稱重傳感器對原油質量直接計量，不受原油溫度、壓力、密度、粘度等參數的影響，提高了測試精度,單次計量準確度可達到0.5%。計量、排液過程采用遠程自動控制系統，可實現24h無人值守連續計量，大大降低了勞動強度，提高了測試效率。

[1]薛國民，沈毅.油井計量方法及關鍵技術發展方向[J].工業計量，2006，16（4）：14-16.

[2]張乃祿，張建華，徐竟天等.雙容積油井計量監控系統[J].油氣田地面工程，2006，25（5）：30-31.

[3]黃永生，楊輝.高含水油井兩相分離計量系統的技術[J].石油機械，2004，32（9）：69-70.