新式緩沖罐液位傳感器浮球在小洼油田的應(yīng)用

摘要：采油作業(yè)二區(qū)目前共有油井439口，實(shí)際開井231口，日產(chǎn)油560噸，核實(shí)產(chǎn)液6000余噸。作業(yè)區(qū)管理采油站18座，其中轉(zhuǎn)油站8座，并于2007年10月開始陸續(xù)使用自動(dòng)輸油裝置。該裝置投入使用后降低了員工勞動(dòng)強(qiáng)度，增強(qiáng)了設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性，并為平穩(wěn)輸油提供了保障。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)輸油、浮球裝置、雙液位浮球

1 自動(dòng)輸油浮球裝置常見問題

自動(dòng)輸油裝置使用時(shí)需在緩沖罐內(nèi)安裝液位傳感器及配套液位浮球，由于原有浮球產(chǎn)品類型單一，加之使用時(shí)間較長(zhǎng)，若發(fā)生故障將影響正常輸油，甚至誘發(fā)安全生產(chǎn)事故，具體表現(xiàn)為：

（1）原有設(shè)備僅安裝有一個(gè)液位浮球裝置，當(dāng)其損壞時(shí)整套裝置將不能正常運(yùn)行，無法實(shí)現(xiàn)安全平穩(wěn)輸油。

（2）原有浮球由于配重單一，當(dāng)油質(zhì)發(fā)生變化時(shí)，可能使其移動(dòng)受阻;當(dāng)上層油沫（輕質(zhì)成分）較多時(shí)，浮球無法真實(shí)反映罐內(nèi)液位，如果發(fā)現(xiàn)不及時(shí)可造成罐內(nèi)液體抽空或冒罐事故。

因此，需對(duì)原有自動(dòng)輸油浮球裝置進(jìn)行改進(jìn)。

2 改造內(nèi)容及實(shí)施情況

該系統(tǒng)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(dòng)，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(dòng)控制儀，控制儀根據(jù)變頻曲線控制變頻器的輸出，以調(diào)整輸油泵的轉(zhuǎn)數(shù)，從而使緩沖罐液面保持在設(shè)定高度（一般在0.8m～1.8m）。

2.1 存在問題

據(jù)統(tǒng)計(jì)，近年對(duì)作業(yè)區(qū)自動(dòng)輸油裝置維修累計(jì)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(zhì)較稠，造成浮球移動(dòng)受阻或卡球;

（3）受外輸介質(zhì)溫度、產(chǎn)氣量影響，造成浮球反映液位與實(shí)際液位差距較大。

目前，作業(yè)區(qū)各轉(zhuǎn)油站日外輸液量自400噸至1400噸不等，流體性質(zhì)及溫度等參數(shù)也不盡相同，需對(duì)原有單一液位浮球進(jìn)行多樣性革新。

2.2 實(shí)施情況及應(yīng)用效果

為保證浮球具備良好工作狀態(tài)，先后采取兩項(xiàng)革新措施：

（1）采用雙液位浮球組合配置

經(jīng)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，液位浮球損壞或失靈集中出現(xiàn)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(dǎo)致緩沖罐內(nèi)流體分層明顯，使得液位浮球長(zhǎng)期懸浮在油層中。4個(gè)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(qū)開發(fā)，采出流體粘度較大（20℃，2987～25398mPa·s ），易造成浮球移動(dòng)受阻;加之受固體雜質(zhì)的影響，造成浮球不同程度磨損，影響計(jì)量液位準(zhǔn)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(qū)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(jī)硫化物及含硫礦物逐漸反應(yīng)形成硫化氫，其含量隨著溫度的增加而增加，對(duì)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(qū)影響，平均出井溫度達(dá)53℃，含硫化氫油井占總開井?dāng)?shù)的94.1%，井口測(cè)硫化氫平均濃度1724.4mg/m3。11月6日，該站自動(dòng)輸油裝置出現(xiàn)異常，后經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)緩沖罐內(nèi)液位浮球及外層保護(hù)罩腐蝕嚴(yán)重，造成液位上限報(bào)警、裝置失靈。

經(jīng)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(fā)揮測(cè)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(dāng)下浮球損壞或移動(dòng)受阻時(shí)，液面上升至上浮球處時(shí)輸油系統(tǒng)可強(qiáng)制報(bào)警，確保輸油平穩(wěn)，提高了裝置耐用程度。改造工作于2月23日前陸續(xù)完成。

（2）增加浮球配重多樣性選擇

在對(duì)采用雙液位浮球組合的4座采油站進(jìn)行效果跟蹤時(shí)發(fā)現(xiàn)洼3站、洼6站及洼17站未出現(xiàn)輸油裝置異常，應(yīng)用效果較好，但洼20站輸油裝置于6月25日再次出現(xiàn)異常情況。在對(duì)緩沖罐進(jìn)行脫硫泄壓后打開觀察孔發(fā)現(xiàn)緩沖罐內(nèi)油沫較多。經(jīng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，原有自動(dòng)輸油設(shè)備采用密度為0.6×103kg/m3或0.8×103kg/m3的重質(zhì)液位浮球。當(dāng)罐內(nèi)油沫較多時(shí)，浮球會(huì)懸浮在油沫層下部，造成反映液位低于實(shí)際液位，增加冒罐幾率。

經(jīng)過研究，決定采用特殊組合浮球?qū)υ搯栴}進(jìn)行解決。保留雙液位浮球的上浮球，起強(qiáng)制報(bào)警作用;下浮球改用輕質(zhì)組合式浮球，排除油沫干擾，保證反映液位在設(shè)定范圍內(nèi)。改造工作于6月29日完成，目前運(yùn)行平穩(wěn)。

選用組合式浮球時(shí)考慮到降低浮球密度勢(shì)必會(huì)增大浮球體積、降低浮球壁厚，影響其抗外力強(qiáng)度。因此采用三球組合式設(shè)計(jì)，經(jīng)測(cè)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(huì)效益

通過應(yīng)用新式緩沖罐液位傳感器浮球增強(qiáng)了該裝置不同環(huán)境的適應(yīng)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(fā)生，在一定程度上保證了輸油系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行，促進(jìn)實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn);同時(shí)使用該裝置減少了職工勞動(dòng)強(qiáng)度，降低了其他設(shè)備耗損率;在降低維修次數(shù)的同時(shí)減少因打開緩沖罐時(shí)可能發(fā)生的人員中毒及硫化亞鐵自然等事故概率。

3.2經(jīng)濟(jì)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(fèi)用較低。通過統(tǒng)計(jì)，液位傳感器浮球檢查及維修費(fèi)用為11.563萬元。經(jīng)改造，預(yù)計(jì)可節(jié)約作業(yè)區(qū)該裝置檢查及維修費(fèi)用11.213萬元。隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)節(jié)約效果會(huì)更加顯著。

4 應(yīng)用和推廣

自動(dòng)輸油裝置液位浮球損壞或失效曾給個(gè)別采油站帶來輸油險(xiǎn)情，由于處置得當(dāng)未發(fā)生生產(chǎn)事故，但隱患問題始終存在。根據(jù)各站產(chǎn)液量及產(chǎn)液特點(diǎn)，率先在維護(hù)次數(shù)較多的洼3站、洼6站、洼17站及洼20站應(yīng)用新式緩沖罐液位傳感器浮球，目前設(shè)備均使用正常。由于新式浮球裝置耐用性較強(qiáng)，因此建議可在適當(dāng)時(shí)機(jī)對(duì)其余4座轉(zhuǎn)油站的緩沖罐液位浮球進(jìn)行更換，預(yù)計(jì)改造費(fèi)用1.72萬元。

5 結(jié)論及認(rèn)識(shí)

該新式浮球裝置制作簡(jiǎn)單、實(shí)用性強(qiáng)，在節(jié)約了成本的基礎(chǔ)上給安全生產(chǎn)提供了一定保障。但隨著油田開發(fā)的不斷深入，輸送流體性質(zhì)也隨之變化，可視情況對(duì)浮球裝置進(jìn)行升級(jí)：浮球密度可以更加多樣化，適應(yīng)不同流體介質(zhì)環(huán)境;浮球材質(zhì)可以更加多樣化，增強(qiáng)其耐腐蝕性;浮球數(shù)量可以更加多樣化，提高裝置整體穩(wěn)定性;裝置應(yīng)用范圍可以更加廣泛，可推廣至其他容器。

作者簡(jiǎn)介：張姍姍（1985-），女，遼寧省盤錦市，工程師，現(xiàn)從事油田開發(fā)工作。

中油遼河金海采油廠，遼寧 ?盤錦 124010