张重德

中海石油（中国）有限公司垦利油田群区域开发项目组

多相流计量系统的橇装化设计

张重德

中海石油（中国）有限公司垦利油田群区域开发项目组

多相流计量系统橇装化设计是基于工业产品模块化的先进设计理念产生的，是将多相流分离元件、计量仪表、测控元件等集中在一个单元内，组成一个橇装设备，完成多相流计量功能。在多相流计量系统橇内的计量数据既可以在现场处理和存储，也可以远传到控制中心进行集中数据处理和存储。根据用户个性化要求也将橇块设计成可移动式、车载式等，扩大了多相流计量系统的适用范围。

多相流计量系统；气液旋流分离器；模块化；橇装化

在石油、天然气开发过程中其设备非常复杂，过去各个功能的设备均是现场安装，建造周期非常长，并且由于需协调的接口很多，经常出现不同设备之间不匹配的情况。多相流计量系统橇装化设计是基于工业产品模块化的先进设计理念产生的，是将多相流分离元件、计量仪表、测控元件等集中在一个单元内，组成一个橇装设备，完成多相流计量功能。

1 GLCC气液旋流分离器

GLCC气液旋流分离器利用斜向下入口加速流体，流体沿分离器主筒体切向进入分离器内，并沿主筒体内壁高速旋转，由于流体中气液密度不同，在离心力的作用下使气、液分离。气体聚集在筒体中心位置，因密度轻向上流动进入到分离器上部的气相出口管道；液体沿分离器内壁旋转向下流动，最后聚集在分离器底部，从分离器底部液相出口进入液相管道。

2 橇体

根据GLCC气液分离器尺寸、工艺配管和操作空间的要求确定橇体的外形尺寸，再根据重量确定橇体材料的型号、规格及吊耳的安装位置。特别关注GLCC气液分离器安装处的强度及支撑固定位置。为了操作人员的方便和安全，设置了上平台及带有护笼的直爬梯和安全链结构。海洋平台有集中排放和环保要求，还需设置底部收油盘和开排装置。

3 测控仪表

测控仪表有测量液位的压力变送器；测量气体和液体流量的质量流量计、体积流量计；测量油中含水的含水分析仪；控制GLCC气液分离液位高度的气相控制阀和液相控制阀等。

4 工艺管道

根据PID图及测控仪表安装要求，在橇内进行工艺管道布置，确保实现工艺目的和测控仪表的正常使用。特别关注测控仪表的安装要求，如水平安装或垂直安装，安装时必须保证直管段长度。同时还需考虑设置放空口、取样口和排污口，以满足使用时放空、取样和排污要求。

5 控制单元

将测控元件的信号通过防爆电缆集中传到设备中防爆控制箱内控制单元，控制单元可满足多相流计量系统橇内的计量数据现场处理和存储，也可远传到油气田控制中心进行集中数据处理和存储。

6 其他特殊要求

（1）热处理。GLCC气液旋流分离器厚度达到标准要求的，需在分离器橇内安装定位前进行整体热处理；在高含硫酸性腐蚀环境中使用时也需要进行整体热处理，同时工艺管线也按相同工艺进行热处理。

（2）喷涂要求。喷涂要求（主要包括涂层类别、厚度、喷涂工艺及检验方法和要求）一般按用户的技术规格书进行，需特别关注特殊涂层（环氧富锌涂层、环氧无锌涂层、金属陶瓷涂层、环氧玻璃鳞片涂层和耐高温涂层等）要求。

（3）材料在高含硫酸性腐蚀环境下的使用要求。由于目前许多国家和地区的油气田均处于高压、高含硫酸性腐蚀环境，所以要求GLCC气液旋流分离器、工艺管道、测控仪表接触介质部分的材料必须能满足此环境的使用要求。碳钢或低合金钢必须进行HIC和SSC试验以证明满足要求；高合金钢选用超级奥氏体不锈钢、哈氏合金、镍基合金纯材或合金的复合材料。

（4）可移动。有少量客户需要多相流计量系统具有可移动性，以用于测井或多相流量计标定计量。将多相流计量系统设计成2个橇，GLCC气液分离器设计成1个橇，工艺管道及测控系统设计成1个橇。2个橇体在现场用金属软管连接，来完成单个橇块多相流计量系统的功能，而且方便运输和吊装。

（5）车载式。用户对设备小型化和车载快捷性的要求，给多相流计量系统橇装化设计提出了更高的要求。除了满足上述要求外，需增加液压控制系统，以满足GLCC气液分离器倾倒要求，同时也更加关注支撑和固定性能。

7 结语

在多相流计量系统橇内的计量数据既可以在现场处理和存储，也可以远传到控制中心进行集中数据处理和存储。根据用户个性化要求也将橇块设计成可移动式、车载式等，扩大了多相流计量系统的适用范围。

（栏目主持杨军）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.6.015