常溫集油工藝下計量及自控配套措施

李曉暉（大慶油田有限責任公司第三采油廠）

常溫集油工藝下計量及自控配套措施

李曉暉（大慶油田有限責任公司第三采油廠）

油田開發(fā)進入特高含水期，隨著挖潛余地變小，原油生產(chǎn)的成本不斷上升，為了節(jié)能降耗，降低開發(fā)成本，在集輸油系統(tǒng)推廣常溫集輸，控制摻水溫度和摻水量，因現(xiàn)場沒有摻水計量設施，單井摻水量調整后，其余油井的摻水量將隨之發(fā)生變化，系統(tǒng)壓力較難調整;轉油站冬夏季用氣量變化幅度大，現(xiàn)有天然氣計量工藝復雜、流量計數(shù)量多且維護工作量大；加熱爐更換火嘴及加裝加熱爐防爐管超溫防爆安全檢測保護裝置分步改造難度大；外輸油計量不夠準確。分別采取有針對性措施解決上述問題，保證年節(jié)氣規(guī)模880×104m3/a，節(jié)電規(guī)模600× 104kWh的目標。

常溫集油；計量；自控；探討

隨著全廠常溫集輸工作不斷深入開展，摻水溫度由60℃控制到夏季常溫，冬季純油區(qū)45℃、過渡帶50℃；全廠摻水泵夏季停運27臺，冬季停運21臺，總摻水量由3 018.7×104m3/a降低到1 933.2× 104m3/a，已經(jīng)形成年節(jié)氣規(guī)模880×104m3/a，節(jié)電規(guī)模600×104kWh。但在生產(chǎn)運行中，常溫集輸工藝在計量及自控方面還存在較多問題。

1 存在問題

1.1 天然氣儀表工藝流程復雜、氣表數(shù)量多且維護工作量大

在常溫集輸技術的推廣應用過程中，轉油站耗氣量明顯減少，且冬夏季用氣量變化幅度大，現(xiàn)有自耗氣流量儀表的流量范圍在選型時只考慮到站內(nèi)所有加熱爐同時運行時所需用氣的最大量，而沒有考慮到因工藝運行方式調整，夏季運行時站內(nèi)只運行1臺或2臺爐子的最小氣量等情況（氣表最大量程比為16∶1），造成現(xiàn)有氣表無法顯示真實流量等問題。

在對氣量變化大、無氣計量儀表及損壞氣表進行完善后，基本滿足生產(chǎn)要求，但存在工藝流程復雜、氣表數(shù)量多且維護工作量大的問題。

1.2 系統(tǒng)壓力調整難度大

目前薩北油田主要采用雙管摻水集油工藝，實施常溫集輸后摻水量明顯減少，因現(xiàn)場沒有摻水計量設施，單井摻水量調整后，其余油井的摻水量將隨之發(fā)生變化，系統(tǒng)壓力較難調整。

目前，大慶油田普遍采用摻水集油工藝，所有摻水工藝均采用由轉油站摻出熱水分流至多個計量間、再由計量間分配至多口油井的多分支并聯(lián)摻水流程，去各油井的摻水量由調節(jié)分支摻水管路上的閥門的開度來控制。這一工藝主要有以下缺點：當轉油站系統(tǒng)中的任一口井的摻水量發(fā)生變化時，其余油井的摻水量將隨之發(fā)生變化；當井口回壓發(fā)生變化引起摻水閥后壓力改變時，油井的摻水量亦隨之改變。

隨著常溫集輸技術的不斷推廣，對計量的要求不斷提高，一部分計量間未安裝總摻水流量計，無法準確計量摻水水量。

1.3 加熱爐更換火嘴及加裝防爐管超溫防爆安全檢測保護裝置分步改造難度大

薩北油田現(xiàn)投入使用燃燒器共234套，其中SR系列的燃燒器數(shù)量最多，為184套，占全部的78.6%，其他廠商生產(chǎn)的燃燒器占21.4%。

加熱爐火嘴控制系統(tǒng)在保證加熱爐平穩(wěn)安全運行的同時，減少了工人勞動強度。

近3年，加熱爐損壞處于高峰期，相繼有81臺加熱爐損壞，其中大多數(shù)是加熱爐火管發(fā)生鼓包問題。加熱爐防爐管超溫防爆安全檢測保護裝置對爐管的表面溫度實時檢測與顯示。一旦爐管溫度達到最高允許值（20R鋼）475℃時，檢測裝置發(fā)出聲光預報警，當溫度繼續(xù)升高到485℃，檢測裝置進一步發(fā)出聲光高溫報警并自動減負荷運行。如果爐管溫度還繼續(xù)升高，控制系統(tǒng)自動停爐，從而杜絕爐管超溫——鼓包事故的發(fā)生。更換火嘴、加裝加熱爐防爐管超溫防爆安全檢測保護裝置及配套電纜費用較高。

1.4 外輸油流量計計量不準確

實施常溫集輸后，轉油站由于溫度低，自壓集氣造成氣液分離不徹底，脫水加熱后，電脫水器放氣頻繁，給生產(chǎn)管理和外輸油計量帶來影響。

由于在用外輸油流量計采用的是金屬刮板流量計和（圖1）腰輪流量計，其計量方式均采用容積式計量，當外輸油含一定量的天然氣時，計量的準確度受一定影響。

圖1 金屬刮板流量計計量原理

在用含水分析儀采用射線式、短波式等測量原理，當外輸油中含有天然氣時，含水分析儀所接受的γ射線或短波就會受到氣泡的影響，從而導致含水率檢測的偏差。

2 解決對策

2.1 天然氣計量

2.1.1 旋進旋渦流量計

優(yōu)點：無機械可動部件，耐腐蝕，穩(wěn)定可靠；采用16位電腦芯片，集成度高，體積小，整機功能強；可實現(xiàn)自動實時跟蹤補償和壓縮因子修正；采用雙檢測技術，抑制由管線振動引起的干擾；信號傳輸距離較長，可達1.2 km。

缺點：該流量計計量程范圍較小且有下限要求。以公稱通徑DN150為例，其流量范圍為60～900 m3/h。另外，該流量計計量準確度與孔板流量計相比稍差。

2.1.2 一體化孔板流量計

優(yōu)點：計量準確度較高，適用較大口徑管道計量，結構簡單，容易安裝，性能可靠耐用，且按標準制造的孔板流量計可以不用檢定，但是需要對其幾何尺寸進行周期測量，亦稱為“干標”，價格相對便宜（圖2）。

圖2 孔板流量計

缺點：壓損大時不適宜長輸管線計量，量程范圍較小，前后直管段要求較長，占地面積大，輸出信號為模擬信號，其孔板在運行過程中易被雜質堵塞。

2.1.3 智能式全量程燃氣流量計

優(yōu)點：測量范圍寬，理論上可從“零”流量計量；儀表具有故障自動診斷和記錄功能；具有脈沖輸出，或4～20 mA電流輸出；儀表結構采用一體化設計，無可移動部件，壓力損失小，安裝方便。

缺點：該流量計安裝時要求直管段較長，容易受雜質結垢影響。

從現(xiàn)場運行數(shù)據(jù)可知，原有旋進漩渦氣體流量計由于受測量下限的影響，當啟動一臺熱洗爐時，計量儀表日累計讀數(shù)遠遠低于熱洗爐理論消耗量，誤差較大。智能式全量程燃氣流量計日運行數(shù)據(jù)近似于天然氣實際消耗量，應用效果較好，經(jīng)技術權威部門檢定后可在氣表更換項目中使用，既可優(yōu)化工藝流程、減少氣表數(shù)量，又可減少設備維護工作量。

2.2 摻水量計量

現(xiàn)有計量間工藝摻水量需要人工來開啟閥門的大小去調節(jié)摻水量，具有操作頻繁、費時費力，給操作管理和安全生產(chǎn)帶來很大不便。定量摻水閥安裝使用后，可直接按油井所需摻水量進行準確摻水。可實現(xiàn)在摻水壓力為1.2～2.0 MPa、閥后壓力(接近井口回壓)為0.3～1.0 MPa的變化范圍內(nèi)，定量摻水閥的流量變化率控制在±20%以內(nèi)，當閥后壓力不超過0.6 MPa時，摻水流量變化率可控制在±10%以內(nèi)，從而更加準確、合理地分配油井摻水流量，并有效地降低總摻水量，提高摻水壓力，進而減少摻水耗電量。當摻水波動較大時，采用摻水閥控制摻水量也會隨之變大，宜采用帶自動調節(jié)作用的流量計調節(jié)摻水量。在計量間安裝總摻水流量計。

2.3 加熱爐更換火嘴及加裝加熱爐防爐管超溫防爆安全檢測保護裝置

在用加熱爐大部分都已安裝火嘴自動控制系統(tǒng)，且占78.6%的火嘴控制系統(tǒng)與加熱爐防爐管超溫防爆安全檢測保護裝置為同一廠家，更換火嘴時可考慮將加熱爐防爐管超溫防爆安全檢測保護裝置同時安裝（或建議廠家將兩套裝置整合），這樣不僅減少對現(xiàn)場的破壞，降低投資，還節(jié)省了控制柜所占空間。

2.4 外輸油計量

含氣含水油計量及含水率檢測一直沒有特別成熟的技術，在油田常溫集輸生產(chǎn)工程中，只有在計量前將含水油中游離的天然氣分離出去，含水油的計量才會準確。

3 天然氣計量及外輸油計量準確度要求

3.1 天然氣計量準確度

1）根據(jù)油氣集輸設計規(guī)范天然氣輸量計量分為三級：一級計量，油氣田外輸氣的貿(mào)易交接計量；二級計量，油氣田內(nèi)部集氣過程的生產(chǎn)計量；三級計量，油氣田內(nèi)部生活計量。

2）所涉及的天然氣輸氣量計量為二級、三級計量，其準確度要求是：

二級計量：系統(tǒng)的最大允許誤差應在±5.0%以內(nèi)；流量計的準確度為1.0級。

三級計量：系統(tǒng)的最大允許誤差應在±7.0%以內(nèi)；流量計的準確度為1.5級。

3.2 外輸油計量準確度

1）根據(jù)油氣集輸設計規(guī)范原油輸量計量分為三級：一級計量，油田外輸原油的貿(mào)易交接計量；二級計量，油田內(nèi)部凈化原油或穩(wěn)定原油的生產(chǎn)計量；三級計量，油田內(nèi)部含水原油的計量。

2）所涉及的油計量為二級、三級計量，其準確度要求是：二級計量，系統(tǒng)的最大允許誤差應在±1.0%以內(nèi)，流量計的準確度為0.5級；三級計量，系統(tǒng)的最大允許誤差應在±5.0%以內(nèi)，流量計的準確度為1.0級。

4 建議及認識

1）為了滿足常溫集輸工藝對燃氣計量要求，并聯(lián)一臺小流量的流量計，但存在工藝復雜、儀表數(shù)量多及管理工作量大等問題，在今后的改造中可選擇技術成熟的全量程燃氣流量計。

2）摻水壓力的平穩(wěn)對摻水量的準確調節(jié)控制影響很大，也是控制油田生產(chǎn)成本、方便常溫集輸工作的順利開展及日常管理工作的重要方面。

3）完善天然氣輸氣管網(wǎng)，降低轉油站油氣分離壓力，解決脫水站放氣問題，進一步提高外輸原油的計量準確度。

4）常溫集輸技術的推廣涉及計量間到轉油站，再到脫水站相關的各個專業(yè)，各專業(yè)保障措施要到位，從而實現(xiàn)節(jié)氣、節(jié)電目標。

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10.3969/j.issn.2095-1493.2017.08.013

2017-04-20

（編輯 張興平）

李曉暉，工程師，1999年畢業(yè)于大慶廣播電視大學（應用電子技術），從事自控儀表檢定工作，E-mail：xzhhim@163.com，地址：黑龍江省大慶市大慶油田有限責任公司第三采油廠規(guī)劃設計研究所儀表室，163113。