低產(chǎn)油井計(jì)量裝置技術(shù)研究
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1 分離器設(shè)計(jì)方案的形成
在20世紀(jì)70年代初期，有人曾經(jīng)對(duì)法國(guó)臥式三相自動(dòng)計(jì)量分離器進(jìn)行了大量的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。在對(duì)其應(yīng)用條件及我國(guó)油田的實(shí)際情況了解不夠的前提下，對(duì)其進(jìn)行機(jī)械地仿制，如油水界面的控制浮球，最后還是失敗了。失敗的主要原因是分離器內(nèi)油水界面控制不靈，經(jīng)常發(fā)生水中跑油或油中跑水現(xiàn)象。油水界面控制不靈在其它集輸設(shè)備如原油立式或臥式沉降脫水罐、電脫水器等設(shè)備中普遍存在，這個(gè)問題在以后的十多年里一直困攏著油氣集輸工作者，人們?cè)谠O(shè)定的油水界面位置上安裝過各式各樣的儀表，效果都不理想。雖然仿制法國(guó)三相分離器的試驗(yàn)失敗了，但使我們認(rèn)識(shí)到，要想獲得三相分離器的成功，必須攻克界面控制的難關(guān)。為了弄清三相分離器油水界面在工作條件下的實(shí)際狀況，我們進(jìn)行了如下的試驗(yàn)：設(shè)計(jì)了一臺(tái)Φ1000的臥式三相分離器，如圖1所示。在分離器側(cè)面液體部分自上而下等距離設(shè)計(jì)了一列取樣閥。在運(yùn)行時(shí)通過大量取樣分析得知，分離器在運(yùn)行狀態(tài)下液體部分并不總是存在著一個(gè)上面是油，下面是水的清晰的油水界面，而常常是液體部分的頂部為含水率很低的純油層，分離器底部為清水層，在其間是一個(gè)含水率漸變過渡層。多年的大量現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)使我們得到了如下寶貴的經(jīng)驗(yàn)：①界面控制是分離器成敗的關(guān)鍵技術(shù)；②以前用各種各樣的儀表來直接控制油水界面的嘗試是不可取的，在提高儀表控制精度上下功夫是方向性失誤。工藝條件對(duì)儀表的成敗起決定性作用。
鑒于以上認(rèn)識(shí)，我們?cè)趨㈤喠藝?guó)外的一些資料后得到了啟示，擬定了以下三相分離器設(shè)計(jì)方案（見圖2）。
考慮油井計(jì)量中油中雜質(zhì)多，且高含水井含氣量不高，所以選用立式結(jié)構(gòu)。分離器外附有集油桶和集水桶，各桶上下兩端設(shè)有液位控制器，該分離器把通常對(duì)油水界面的直接控制變成了由可調(diào)水堰管調(diào)節(jié)水的出口高度，與固定的油出口高度對(duì)應(yīng)，從而間接控制了油水界面高度，使得分離出的油和水分別進(jìn)入油桶和水桶，如果排出的油或水的指標(biāo)不符合要求，只要調(diào)節(jié)水的出口高度就可方便地達(dá)到要求。油桶與水桶的液面控制是很容易實(shí)現(xiàn)的成熟技術(shù)，能夠可靠地運(yùn)行。
2 油井計(jì)量裝置的構(gòu)成與計(jì)量原理
單井來油經(jīng)三相分離后，原油進(jìn)入油桶，當(dāng)液面達(dá)到上浮球時(shí)，浮球發(fā)出信號(hào)使氣動(dòng)薄膜閥全開排油，原油經(jīng)過在線含水分析儀，刮板流量計(jì)、薄膜閥等排出；分離后的水經(jīng)水堰管口溢出，進(jìn)入集水桶。同樣，當(dāng)水位升到上浮球時(shí)，薄膜閥打開排水，水經(jīng)過流量計(jì)、薄膜閥排出，當(dāng)油或水液位降到下浮球位置，薄膜閥關(guān)閉，進(jìn)行下一桶的油或水的積累。在分離器頂部的氣出口處，設(shè)有溫度、壓力變送器、過濾器、氣體腰輪流量計(jì)、自動(dòng)式調(diào)壓閥、單流閥等。三相分離器的進(jìn)油管線裝有一套加藥裝置，可連續(xù)可控地給來油加破乳劑。
3 三相分離器的主要技術(shù)指標(biāo)
結(jié)構(gòu)尺寸： Φ1600×4300
工作壓力： 0.6MPa
工作溫度： 40℃～47℃
液體處理量： 200m3/d
液體停留時(shí)間： ＞30min
分離后指標(biāo)： 油中含水≤30%
污水含油≤0.4%
4 分離器在計(jì)量方面的優(yōu)點(diǎn)
（1）采用立式分離器，允許油水界面在較大范圍內(nèi)波動(dòng)，有利于分離效果的控制。
（2）采用集油桶、集水桶，可調(diào)水堰結(jié)構(gòu)，把難度大的直接控制油水界面的控制方法變成容易實(shí)施的液面控制和開關(guān)控制。
（3）間斷排液方式使得一塊計(jì)量?jī)x表的量程可以適應(yīng)產(chǎn)量相差懸殊的各口油井，即在分離器處理量范圍內(nèi)，不論哪口油井的產(chǎn)量為多少，只要控制好流量計(jì)前后的壓差，流量計(jì)在計(jì)量時(shí)就不會(huì)超量程。因此在計(jì)量站內(nèi)不必用不同量程的多個(gè)流量計(jì)來適應(yīng)產(chǎn)量參差不齊的各口井的計(jì)量。
（4）分離器內(nèi)部的沉降分離過程不受排流時(shí)液體流動(dòng)的擾動(dòng)，分離效果不受影響。
5 與三相分離器配套的主要儀表
彈性刮板流量計(jì)，用于量油、量水 精度：±1.0%
在線含水分析儀（0%～100%） 精度：±2.0%
氣體腰輪流量計(jì) 精度：±1.0%
單片機(jī)及打印輸出設(shè)備
6 試驗(yàn)效果
①三相分離效果滿足計(jì)量要求。油中含水率＜30%；水中含油＜0.4%；②用可調(diào)水堰管控制油水界面主動(dòng)、靈活，很有效，使最終分離出的油中含水率和水中含油率得以控制，這是技術(shù)上的一個(gè)突破；③單片機(jī)用于油井計(jì)量中，對(duì)油、水液位進(jìn)行控制，自動(dòng)采集油、氣、水流量信號(hào)和溫度、壓力信號(hào)并加以處理、運(yùn)算，可隨時(shí)或定時(shí)打印結(jié)果。
7 誤差分析
由于儀表的直接測(cè)量值x與間接測(cè)量值y之間存在著函數(shù)關(guān)系y=f(x)，則由微分學(xué)可知，直接測(cè)量值的測(cè)量誤差引起的間接測(cè)量值的誤差為函數(shù)的增量，而該增量可用函數(shù)的微分來表示。同樣，有n個(gè)直接測(cè)量值xi(i=1，2，…n)與間接測(cè)量值的函數(shù)關(guān)系為 孔板流量計(jì)相關(guān)文章:孔板流量計(jì)原理 熱式質(zhì)量流量計(jì)相關(guān)文章:熱式質(zhì)量流量計(jì)原理 流量計(jì)相關(guān)文章:流量計(jì)原理
評(píng)論