論化工儀表在海洋石油調整井中應用

許慶陸

（中海油能源發展裝備技術有限公司，天津300459）

0 引言

隨著海洋石油業的不斷發展，海洋石油的調整井生產規模也在不斷擴大，對化工儀表的需求量也不斷增加，同時對儀表的安全性能和穩定性能要求日益嚴格。其中雙流程調整井（兼具注水井和生產井的功能）是所有調整井中使用的化工儀表數量及種類最多最全的井型。

1 調整井常用化工儀表

序號調整井類型流程管線使用數量注水井生產雙流程備注1 2 3 4 5 6壓力表溫度計壓力變送器溫度變送器高低壓開關流量計1 1 1井1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1可用壓力變送器替代

依表可以看出，雙流程調整井主要使用了以下幾種儀表：壓力表、溫度計、溫度變送器、壓力變送器、高低壓開關、流量計。

2 調整井常用化工儀表的特點及功用

2.1 壓力表

調整井常用壓力表依據接觸介質，類型有2 種：通用型壓力表和隔膜壓力表。前者用于測試常溫、低黏度、無浮游物、無腐蝕性、可直接接觸的介質的壓力，后者適用于測試有腐蝕性、高溫、高黏度、易結晶、易凝固、有固體浮游物的介質的壓力以及必須需要所測量介質間接進入通用型壓力儀表并需要防止沉淀物積聚且易清洗的場合。其共性要求為：殼體材質316SS，防震（即殼體填充硅油）。其在調整井流程所使用的壓力范圍為：0～10MPa（用于生產流程）及0～25MPa（用于注水流程及壓井流程），起就地顯示及觀察流程壓力的作用。

2.2 溫度計

調整井常用溫度計為雙金屬溫度計，根據指針盤與保護管的連接方向可以把雙金屬溫度計分成軸向型、徑向型、135°向型和萬向型四種，參見圖1。

圖1 1350向型（左）與萬向型(右)雙金屬溫度計

其在使用過程中一般需配備保護套管及溫井，因為使用過程中保護套管需以焊接或螺紋連接的方式安裝管道上，不方便后續的檢查，其螺紋連接方式存在泄露的可能性，故已逐漸被溫井替代。調整井常用溫井依照安裝尺寸分為：1 1/2寸和2寸溫井2 種，材質多為316SS，其以法蘭連接的方式安裝在管道上，其與溫度計連接口尺寸為1/2寸NPTF螺紋。

在使用中須注意的是：測量調整井管道流體溫度時，一般都應將其測量端插入到管道中心處(垂直安裝或傾斜安裝都可)為最佳位置，但現場實際應用中，控制范圍為管道內徑的1/3至2/3之間。調整井一般使用的溫度計量程范圍為：0-100℃和0-150℃，其作用為就地測量和觀察管道內流體的溫度。

2.3 壓力變送器

調整井常用壓力變送器為智能型壓力變送器，是在普通壓力傳感器的基礎上增加微處理器電路而組合成的智能檢測儀表。參見圖2。

圖2 壓力變送器

其和傳統壓力變送器相比較，有以下幾方面優點：

（1）性能穩定,可靠性好,測量精度高,基本誤差可達到±0.1%或更低；

（2）有數字/模擬兩種輸出方式,有HART 和FIELD BUS 兩種通訊協議，可實現數據雙向通訊,可與現場總線網絡和上位計算機相連以進行遠程通訊；

（3）可以通過現場通訊器,激活及調用變送器的自修正、自補償、自診斷及錯誤方式告警等多種功能,從而簡化變送器調整、校準與維護的過程。

（4）量程范圍可達100∶1,時間常數可在0～36s 內調整,有較寬的零點遷移范圍；

（5）具有溫度、靜壓的自動補償功能,在檢測時,可對非線性進行自動校正；

現經過海上多年應用，具有較好口碑的有三家品牌：羅斯蒙特、霍尼韋爾和橫河。調整井中該儀表常用規格為：數字顯示，工作電壓24VDC，輸出信號4～20mA，防爆防護等級EXI?IBT4 IP56,殼體材質：鑄鋁鍍塑或316SS；接口1/2NPTF，量程0～10MPa（用于生產流程）及0～25MPa（用于注水流程及壓井流程）且可調，具備HART和FF協議。

其在調整井上所起作用為：檢測流程管線的壓力，并轉換成信號通過電纜或其他途徑遠傳至中控進行實時顯示，如有異常，則在中控進行報警或邏輯關斷。如調整井生產管線使用1臺，則其信號進入中控PCS 系統進行顯示及預警，如使用2 臺，則另外1臺代替高低壓開關的功用，其信號進行中控ESD 系統進行顯示，并在預警同時執行邏輯關斷功能。

2.4 溫度變送器

調整井現常用溫度變送器為智能型一體式溫度變送器，其通用性強，具有各種補償功能，具有控制、通信和自診斷功能，精度高、功耗低，抗干擾能力強，使用環境溫度范圍寬，工作穩定可靠；可以與各類熱電阻和熱電偶進行配合使用。

現經過海上多年應用，具有較好口碑的有三家品牌：羅斯蒙特、霍尼韋爾和橫河。調整井中該儀表常用規格為：數字顯示，工作電壓24VDC，輸出信號4～20mA，防爆防護等級EXI?IBT4 IP56,殼體材質：鑄鋁鍍塑或316SS；電氣接口1/2NPTF，具備HART 協議，接線方式有二線制、三線制、四線制，量程范圍為：0～100℃和0～150℃，需與溫井配套使用，其作用為測量和觀察管道內流體的溫度，并通過電纜或其他途徑遠傳至中控PCS進行實時監測并在異常時預警。

2.5 高低壓開關

高低壓開關又稱高低壓導閥，包括：共用底座，高壓導閥和低壓導閥。在調整井系統中是服務與井口控制盤的。通過共用底座從管道上取壓，然后傳導給高壓導閥和低壓導閥，高/低壓導閥在感應到動作壓力后，進行動作，然后其導閥上氣路開始以儀表氣的能量形式傳遞壓力信號進入井口控制盤，從而實現后續的信號傳遞和邏輯功能。

其作用可用壓力變送器代替，信號可直接進入中控ESD系統實現報警及邏輯關斷。現部分平臺已經采用了此種方式。一方面節省了設備費用（相對于高低壓開關而言，壓力變送器費用較低）和儀表管的費用，另一方面減少了施工難度，節省了人工。個人比較支持此種方式。

2.6 流量計

對于調整井而言，流量計只在注水流程中使用，且常用類型為電磁流量計、和靶式流量計，前者能夠測量酸、堿、鹽溶液以及含有固體顆粒（例如泥漿）或纖維液體的流量，后者便于某些黏度較高或含有懸浮物介質的流量檢測。

3 結語

隨著化工儀表中在海上平臺的的應用范圍不斷擴大，在使儀表的安全性能和穩定性能得到有效提高的同時也使海洋石油化工產業的生產成本得到很大程度的降低，使海洋石油化工企業的經濟利益有所提高。將來，隨著我國自化工儀表智能性和專業性的功能的提高，會進一步使我國的海洋石油化工企業的生產效率得到快速提高，同時也會使企業的生產成本降低，進而提高我國整個海洋石油化工產業的經濟利益。