计量站自动化计量技术分析评价

2016-12-08何卓昆东华大学

石油石化节能 2016年11期

何卓昆（东华大学）

计量站自动化计量技术分析评价

何卓昆（东华大学）

计量站是油田油气集输中汇集采油井油气、计量单井液量、调控单井掺水、热洗的处理中心。针对常规玻璃管计量方式的不足，研制应用了多通阀计量、U型管积算仪计量等新的自动化计量技术。能够实现自动计量并记录单井液量等数据。针对上述三种计量方式进行了分析评价，推荐U型管积算仪计量方式。

计量站；自动化计量；U型管积算仪；多通阀

油田普遍采用油井、计量站、中转站、联合站的油气集输流程。其中计量站是汇集采油井油气、计量单井液量、调控单井掺水、热洗的处理中心[1]。计量单井液量常采用常规玻璃管计量方式。为了提高资料准确率和员工工作效率，针对常规玻璃管计量方式的不足，研制应用了多通阀计量、U型管积算仪计量等新的自动化计量技术。统计大庆油田第一采油厂第一油矿三种计量方式应用数量为69、6、8座，分别占83.1%、7.3%、9.6%。

1 计量方式工作原理

1.1 常规玻璃管计量方式

在计量站内采用油气分离器作为主要的计量设备。油气分离器顶部与计量站出液汇管通过气压平衡阀门连通，在计量过程中保持压力相同。在油气分离器侧壁安装计量玻璃管，玻璃管上下两端分别和分离器上部和下部相连通，组成连通器。分离器内部液柱压力通过分离器下部水包传递到玻璃管内，使两液柱压力平衡。某井计量时玻璃管内水柱随分离器内液柱变化而变化。记录玻璃管内水柱上升高度所需时间，根据已知的分离器内径就可计算出这段时间内液量重量，进而折算出该井日产量。计量结束，人工打开分离器底部与计量站出液汇管连通阀门，人工关闭气平衡阀门，分离器内气压上升压出分离器内液体。重复上述操作，实现再次计量。

常规玻璃管计量方式需人工记录计量时间，计量后需人工切换控制阀门。如果操作不及时，有油液溢出分离器的可能。整个过程离不开人，员工劳动效率低。

因分离器容积有限，如常规内径800 mm分离器容积仅为0.25 m3，用分离器进液体体积折算全天的产量，计量误差高。特别是对于高产井、间歇井、措施井等特殊井，相对误差大于10%[2]。虽然通过连续多次重复计量可减少误差，但反复操作增加员工劳动强度，计量时人工看表记时、手工换算，存在虚报、篡改数据的现象。实际生产过程中不常用。

1.2 多通阀计量方式

研制思路是应用多通阀及控制系统，更新原有计量站工艺，实现自动选井，多井多次自动计量。

更新原有计量站工艺，新工艺由集油多通阀、掺水多通阀、计量控制系统等组成（图1）。集油多通道回转阀（多通阀）是一种特殊阀，阀体由计量分配器、备用分配器、集油总管、各井集油分管和中心分管构成。与旋流式分离器、质量流量计等计量装置及工控机等控制系统结合，可实现自动选井和连续自动计量。正常生产时，计量分配器将各井集油分管来液汇集后从集油总管输出。当开始计量时，根据事先通过工控机界面输入的井号、计量时间，控制系统旋转中心分管，计量分配器可将中心分管与需计量井的集油分管单独导通，形成密闭通道，通过旋流式分离器，实现气液两相高效分离，

液相经质量流量计完成单井计量工作。未导通的其它各集油分管来液汇集于计量分配器，通过集油总管输出。当计量分配器出现故障，通过阀门切换，启用备用分配器，不会因为故障检修而停止正常生产。达到事先通过工控机界面输入的计量时间后控制系统旋转中心分管导通下一计量单井。计量数据传输至工控机进行数据处理、显示、存储、打印。

图1 多通阀计量方式

1.3 U型管积算仪计量方式

研制思路是依然采用油气分离器作为主要的计量设备，研究配备积算仪取代玻璃管，根据设定上下液位连锁控制系统实现多次自动记录，解决人工记录问题（图2）。将分离器出液管线延长，倒U形，与分离器构成连通器，使计量过程中分离器液位不高于U形管顶部。配备电动执行器替代气平衡阀门，配备数传仪等控制装置，根据设定液位控制电动执行器的开启、关闭，实现自动排液，解决常规计量需人工切换控制阀门，有效防止油液溢出分离器事故的发生。

当计量操作时，油气分离器出口阀门、电动执行器处于开启状态。分离器、积算仪、倒U形管构成了一个连通器。U形管顶端的气压和分离器内的气压相同。单井进液时，积算仪及倒U形管内液柱的高度随着分离器内的液柱同步上升。积算仪的液位由低到高经过设定好的计量下限时开始计量并自动计时，当液位达到积算仪上限时，一次计量结束，积算仪将计量时间等信号传输至数传仪进行保存。数传仪发送信号至电动执行器执行关闭。电动执行器关闭后，单井来液继续进入分离器并继续进行气液分离，来液在不断增大的气体压力下从U形管排出。当液量达到积算仪下限时，电动执行器被控制开启，再次计量循环重新开始。连续自动计量的次数可在数传仪上人工设定并随时终止[3]。