計量站自動化計量技術分析評價

2016-12-08 01:41:57何卓昆東華大學

石油石化節能 2016年11期

何卓昆（東華大學）

計量站自動化計量技術分析評價

何卓昆（東華大學）

計量站是油田油氣集輸中匯集采油井油氣、計量單井液量、調控單井摻水、熱洗的處理中心。針對常規玻璃管計量方式的不足，研制應用了多通閥計量、U型管積算儀計量等新的自動化計量技術。能夠實現自動計量并記錄單井液量等數據。針對上述三種計量方式進行了分析評價，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、中轉站、聯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、調控單井摻水、熱洗的處理中心[1]。計量單井液量常采用常規玻璃管計量方式。為了提高資料準確率和員工工作效率，針對常規玻璃管計量方式的不足，研制應用了多通閥計量、U型管積算儀計量等新的自動化計量技術。統計大慶油田第一采油廠第一油礦三種計量方式應用數量為69、6、8座，分別占83.1%、7.3%、9.6%。

1 計量方式工作原理

1.1 常規玻璃管計量方式

在計量站內采用油氣分離器作為主要的計量設備。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。分離器內部液柱壓力通過分離器下部水包傳遞到玻璃管內，使兩液柱壓力平衡。某井計量時玻璃管內水柱隨分離器內液柱變化而變化。記錄玻璃管內水柱上升高度所需時間，根據已知的分離器內徑就可計算出這段時間內液量重量，進而折算出該井日產量。計量結束，人工打開分離器底部與計量站出液匯管連通閥門，人工關閉氣平衡閥門，分離器內氣壓上升壓出分離器內液體。重復上述操作，實現再次計量。

常規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，如常規內徑800 mm分離器容積僅為0.25 m3，用分離器進液體體積折算全天的產量，計量誤差高。特別是對于高產井、間歇井、措施井等特殊井，相對誤差大于10%[2]。雖然通過連續多次重復計量可減少誤差，但反復操作增加員工勞動強度，計量時人工看表記時、手工換算，存在虛報、篡改數據的現象。實際生產過程中不常用。

1.2 多通閥計量方式

研制思路是應用多通閥及控制系統，更新原有計量站工藝，實現自動選井，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、計量控制系統等組成（圖1）。集油多通道回轉閥（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成。與旋流式分離器、質量流量計等計量裝置及工控機等控制系統結合，可實現自動選井和連續自動計量。正常生產時，計量分配器將各井集油分管來液匯集后從集油總管輸出。當開始計量時，根據事先通過工控機界面輸入的井號、計量時間，控制系統旋轉中心分管，計量分配器可將中心分管與需計量井的集油分管單獨導通，形成密閉通道，通過旋流式分離器，實現氣液兩相高效分離，

液相經質量流量計完成單井計量工作。未導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。當計量分配器出現故障，通過閥門切換，啟用備用分配器，不會因為故障檢修而停止正常生產。達到事先通過工控機界面輸入的計量時間后控制系統旋轉中心分管導通下一計量單井。計量數據傳輸至工控機進行數據處理、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備，研究配備積算儀取代玻璃管，根據設定上下液位連鎖控制系統實現多次自動記錄，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。配備電動執行器替代氣平衡閥門，配備數傳儀等控制裝置，根據設定液位控制電動執行器的開啟、關閉，實現自動排液，解決常規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生。

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