新式緩沖罐液位傳感器浮球在小洼油田的應用

摘要：采油作業二區目前共有油井439口，實際開井231口，日產油560噸，核實產液6000余噸。作業區管理采油站18座，其中轉油站8座，并于2007年10月開始陸續使用自動輸油裝置。該裝置投入使用后降低了員工勞動強度，增強了設備運轉可靠性，并為平穩輸油提供了保障。

關鍵詞：自動輸油、浮球裝置、雙液位浮球

1 自動輸油浮球裝置常見問題

自動輸油裝置使用時需在緩沖罐內安裝液位傳感器及配套液位浮球，由于原有浮球產品類型單一，加之使用時間較長，若發生故障將影響正常輸油，甚至誘發安全生產事故，具體表現為：

（1）原有設備僅安裝有一個液位浮球裝置，當其損壞時整套裝置將不能正常運行，無法實現安全平穩輸油。

（2）原有浮球由于配重單一，當油質發生變化時，可能使其移動受阻;當上層油沫（輕質成分）較多時，浮球無法真實反映罐內液位，如果發現不及時可造成罐內液體抽空或冒罐事故。

因此，需對原有自動輸油浮球裝置進行改進。

2 改造內容及實施情況

該系統選用液位浮球密度稍低于液體密度，在理想條件下浮球隨緩沖罐液面高低而上下移動，液位傳感器干簧管元件不斷采集浮球高度信息并送至油罐液位變頻自動控制儀，控制儀根據變頻曲線控制變頻器的輸出，以調整輸油泵的轉數，從而使緩沖罐液面保持在設定高度（一般在0.8m～1.8m）。

2.1 存在問題

據統計，近年對作業區自動輸油裝置維修累計36次，其中由于液位浮球損壞或失靈造成維修21次，占維修總量的58.3%。通過分析得出液位浮球損壞或失靈主要原因有：

（1）開采原油中含有硫化氫氣體，造成浮球腐蝕損壞;

（2）開采原油油質較稠，造成浮球移動受阻或卡球;

（3）受外輸介質溫度、產氣量影響，造成浮球反映液位與實際液位差距較大。

目前，作業區各轉油站日外輸液量自400噸至1400噸不等，流體性質及溫度等參數也不盡相同，需對原有單一液位浮球進行多樣性革新。

2.2 實施情況及應用效果

為保證浮球具備良好工作狀態，先后采取兩項革新措施：

（1）采用雙液位浮球組合配置

經統計發現，液位浮球損壞或失靈集中出現在洼3站、洼6站、洼17站、洼20站，由于采出原油密度小于采出水密度，導致緩沖罐內流體分層明顯，使得液位浮球長期懸浮在油層中。4個站外輸原油多采自東三（7478～12016mPa·s）、沙三（12615～19000mPa·s）段油層，未采取蒸汽驅開發，采出流體粘度較大（20℃，2987～25398mPa·s ），易造成浮球移動受阻;加之受固體雜質的影響，造成浮球不同程度磨損，影響計量液位準確性。

通過原油粘溫曲線可以看出隨溫度不斷上升，地層流體粘度急劇下降。洼38塊東三段油層受蒸汽驅影響，地層原油粘度降低，在一定程度上提高了緩沖罐液位浮球靈活性。但由于受高溫高壓蒸汽作用，地層原油中硫醇、硫醚等有機硫化物及含硫礦物逐漸反應形成硫化氫，其含量隨著溫度的增加而增加，對金屬及非金屬造成氫脆破壞。洼20站油井開采目的層為東三段，油井受蒸汽驅影響，平均出井溫度達53℃，含硫化氫油井占總開井數的94.1%，井口測硫化氫平均濃度1724.4mg/m3。11月6日，該站自動輸油裝置出現異常，后經現場檢查發現緩沖罐內液位浮球及外層保護罩腐蝕嚴重，造成液位上限報警、裝置失靈。

經過研究，決定將4座采油站原單液位浮球裝置改造為雙液位浮球裝置其中下浮球發揮測試作用，上浮球通過限位器被限定在某一高度段（一般在2.3m～2.6m）。當下浮球損壞或移動受阻時，液面上升至上浮球處時輸油系統可強制報警，確保輸油平穩，提高了裝置耐用程度。改造工作于2月23日前陸續完成。

（2）增加浮球配重多樣性選擇

在對采用雙液位浮球組合的4座采油站進行效果跟蹤時發現洼3站、洼6站及洼17站未出現輸油裝置異常，應用效果較好，但洼20站輸油裝置于6月25日再次出現異常情況。在對緩沖罐進行脫硫泄壓后打開觀察孔發現緩沖罐內油沫較多。經調查發現，原有自動輸油設備采用密度為0.6×103kg/m3或0.8×103kg/m3的重質液位浮球。當罐內油沫較多時，浮球會懸浮在油沫層下部，造成反映液位低于實際液位，增加冒罐幾率。

經過研究，決定采用特殊組合浮球對該問題進行解決。保留雙液位浮球的上浮球，起強制報警作用;下浮球改用輕質組合式浮球，排除油沫干擾，保證反映液位在設定范圍內。改造工作于6月29日完成，目前運行平穩。

選用組合式浮球時考慮到降低浮球密度勢必會增大浮球體積、降低浮球壁厚，影響其抗外力強度。因此采用三球組合式設計，經測算其綜合密度為0.25×103kg/m3。上部小球外壁較厚，承受主要載荷;下部大球密度較小，起到降低組合密度作用。

3 效益分析

3.1社會效益

通過應用新式緩沖罐液位傳感器浮球增強了該裝置不同環境的適應性，有效避免了因浮球故障造成的冒罐或罐位抽空情況的發生，在一定程度上保證了輸油系統的平穩運行，促進實現安全生產;同時使用該裝置減少了職工勞動強度，降低了其他設備耗損率;在降低維修次數的同時減少因打開緩沖罐時可能發生的人員中毒及硫化亞鐵自然等事故概率。

3.2經濟效益

由于新式浮球組合是將單一浮球通過焊接得到的，未增加浮球制作成本，因此革新費用較低。通過統計，液位傳感器浮球檢查及維修費用為11.563萬元。經改造，預計可節約作業區該裝置檢查及維修費用11.213萬元。隨著使用時間的延長節約效果會更加顯著。

4 應用和推廣

自動輸油裝置液位浮球損壞或失效曾給個別采油站帶來輸油險情，由于處置得當未發生生產事故，但隱患問題始終存在。根據各站產液量及產液特點，率先在維護次數較多的洼3站、洼6站、洼17站及洼20站應用新式緩沖罐液位傳感器浮球，目前設備均使用正常。由于新式浮球裝置耐用性較強，因此建議可在適當時機對其余4座轉油站的緩沖罐液位浮球進行更換，預計改造費用1.72萬元。

5 結論及認識

該新式浮球裝置制作簡單、實用性強，在節約了成本的基礎上給安全生產提供了一定保障。但隨著油田開發的不斷深入，輸送流體性質也隨之變化，可視情況對浮球裝置進行升級：浮球密度可以更加多樣化，適應不同流體介質環境;浮球材質可以更加多樣化，增強其耐腐蝕性;浮球數量可以更加多樣化，提高裝置整體穩定性;裝置應用范圍可以更加廣泛，可推廣至其他容器。

作者簡介：張姍姍（1985-），女，遼寧省盤錦市，工程師，現從事油田開發工作。

中油遼河金海采油廠，遼寧 ?盤錦 124010