多通閥在油井計量中的應用

王宏春 陳文 朱安江 中國石油新疆油田分公司采油二廠

多通閥在油井計量中的應用

王宏春 陳文 朱安江 中國石油新疆油田分公司采油二廠

目前新疆油田公司所轄油區油井產出液的計量普遍采取立式分離器液位計量法（容積法），配套的工藝流程是計量管匯。多通閥計量將人工切換流程改變為利用多通閥自動切換，通過手動或者自動方式選擇某口油井的來液并送入分離器，在分離器配套裝置上設計自動液位采集系統，利用分離器量油計量原理自動計量單井產液量。該裝置在實現自動計量的同時，大大降低了員工的勞動強度，保證了油井計量的準確性。

多通閥；選通裝置控制箱；分離器；油井計量

1 計量管匯配套立式分離器計量

目前新疆油田公司所轄油區油井產出液的計量普遍采取立式分離器液位計量法（容積法），配套的工藝流程是計量管匯。

（1）分離器結構及工作原理。分離器由殼體、油氣水混合液進口管線、分離傘、隔板、散油帽、油氣水出口管線、量油玻璃管（磁浮子液位計）和底水包組成。油氣混合物沿著切線方向進入分離器后，沿著分離器壁旋轉散開，油的密度大，被甩到分離器壁，氣的密度小則集中上升。液滴落在散油帽上散開，油氣進一步分離，油沿散油帽下滑，氣上升。上升的氣體經下層分離傘收集，從頂部開口處上升進入上層分離傘，經過幾次改向，使初分離出來的氣體中攜帶的小油滴吸附聚集成較大的油滴下滑落入分離器的下部，然后經油水混合液出口排出，天然氣從分離器頂部的氣出口排出。

（2）分離器量油操作。分離器量油操作是利用分離器量油計量工藝設施、設備，依據容積法原理，按照操作流程對油井產液量進行計量的，步驟為：①打開分離器進口閥門（分離器處于運行狀態，直接執行下一步）；②打開計量井進分離器閥門（上排閘門），待壓力平衡后，打開測氣閥門，關閉計量井進集油管線閥門（下排閘門）；③記錄初始液位、開始量油時間和氣表底數（對于非智能氣表同時記錄分離器壓力）；④達到預定液位時記錄液位、量油時間、氣表讀數，打開分離器出口（過油）閥門，關閉測氣閥門，壓油；⑤打開計量井進集油管線閥門（下排閘門），關閉計量井進分離器閥門（上排閘門）；⑥關閉分離器出口（過油）閥門。

（3）分離器量油原理及計算方法。分離器玻璃管量油是根據連通管平衡的原理，采用定容積計量。分離器內液柱壓力與玻璃管內的水壓力相平衡，分離器液柱上升一定高度，玻璃管內水柱也相應上升一定高度。因油水密度不同，上升高度也不同，知道了水柱上升的高度，就可換算出分離器內油注上升高度，記錄水柱上升高度所需時間，計算出分離器單位容積，就可求得日產量，其式為

式中Q為每天的產油量（t）；h為玻璃管內水柱上升高度（m）；ρ為水的密度（t/m3）；t為水柱上升時間（s）；D為分離器的直徑（m）。

2 多通閥自動選井的分離器計量

隨著油田開發模式的不斷改變，開采技術不斷的進步和發展，油井產液量計量規模也要求與之匹配，量大、頻率高成了制約油井計量的重要因素，多通閥技術的引進較好地改變了傳統計量管匯采用人工切換流程計量的諸多不便。

（1）多通閥結構。多通閥主要由閥體、閥蓋、閥芯組件和連接架組成，如圖1所示。閥體上有數個油井來油入口，1個集輸口，1個計量口。閥芯上口與要計量的油井入口相通，下口與計量口相通。閥芯上口與閥體上油井來油入口的密封是借助彈簧預緊力壓緊密封環來實現的。

（2）MCP-IC-A集輸計量選通裝置控制箱（RTU）。多通閥只是一個具有多個孔道的環形組合閥組，要實現自動倒井和自動計量，必須配套使用集輸計量選通裝置控制箱。MCP-IC-A集輸計量選通裝置控制箱是一個控制單個集輸計量選通裝置的智能控制箱，其主要由旋鈕狀態開關、電源模塊、中間繼電器及接線端子排、帶指示燈的按鈕、智能控制箱和箱體等組成。

圖1 多通閥結構

（3）多通閥選通工作原理。多通閥計量時由MCP-IC-A集輸計量選通裝置控制箱編排操作控制程序，電動頭帶動閥芯做圓周運動，當閥芯的主通道旋轉至需計量井進口時，電動頭自動停止，選中計量的單井來液(圖1中綠色流向線)將通過閥芯的主通道從計量口徑輸出，利用分離器量油計量原理計量單井產液量；其余的單井來液均直接進入集輸計量選通裝置的腔體內，從管匯口徑輸出(圖1中紅色流向線)。計量選通裝置實質上起到了替代人工切換流程（上、下排閘門）計量的作用，并且簡化了管匯流程。

（4）多通閥計量操作。利用MCP-IC-A集輸計量選通裝置控制箱可實現計量按照從小到大的順序進行，各個井的計量排序可以重復或者間斷；若不同油井的計量排序被設置為相同的值，則管匯號排在前面的油井首先被計量。多通閥計量工藝技術是在原計量管匯配套立式分離器計量工藝技術的基礎上，將人工切換流程（上、下排閘門）方式轉變為利用多通閥配套技術自動控制切換。按照多通閥計量操作規程，將待計量井按計量要求編制計量程序，輸入MCP-IC-A集輸計量選通裝置控制箱。計量設置分為定時計量或定次計量，使用定時計量方式，當到達計量本參數所設定的時間后，自動停止計量。電動頭帶動閥芯做圓周運動，當閥芯的主通道旋轉至需計量井進口時，電動頭自動停止，計量井來液通過閥芯的主通道從計量口輸入分離器計量，在分離器配套裝置上設計自動液位采集系統，利用分離器量油計量原理自動計量單井產液量，其余的單井來液均直接進入集輸計量選通裝置的腔體內，從管匯口徑輸出。

3 計量方式比較

（1）計量管匯配套立式分離器計量特點。傳統的油井單井產液量計量工藝是利用計量工藝管匯配套立式分離器計量，在油井相對集中區域布設計量站，單井產液通過生產流程進計量站，采用多套上、下排閘門組合管匯，計量時需人工切換流程（上、下排閘門），油井來液進入立式兩相分離器分離，然后利用“U”型管原理進行單井產液量計量。計量管匯配套立式分離器計量是傳統的計量技術，計量設備簡單，員工對計量原理、操作程序較熟悉。但是，其地面配套設施建設規模及投資較大，操作相對較為復雜，1口井的計量需要操作十幾次閥門，操作極為不便，勞動強度大；同時，由于是人工操作，在對1口井計量之后，必須將分離器中的來液排出，而來液排出必須再進行十幾次閥門的操作。計量取值采用計量設置時間段量油的方式來折算產量，對于間歇出油井計量誤差較大，導致原油系統誤差為10%～20%。另外，采用分離器計量技術對處于高含水期特別是特高含水期且氣液比低的油井計量后的排液十分困難。

（2）多通閥計量特點。多通閥計量是在傳統計量工藝管匯配套立式分離器計量的基礎上，將人工切換流程（上、下排閘門）改變為利用多通閥自動切換，通過手動或者自動方式選擇某口油井的來液進入分離器，在分離器配套裝置上設計自動液位采集系統，利用分離器量油計量原理自動計量單井產液量。多通閥計量優點為：第一，操作簡單、方便，勞動強度低。操作中只需輕輕點擊控制箱的按鍵，將計量井基本數據輸入控制箱，計量操作通過集輸計量選通裝置控制箱來控制集輸計量選通裝置的操作，無需進行十幾次閥門的操作；操作程序化、流程化、自動化，大大降低了員工的勞動強度。第二，實現全天候計量，保證油井產量客觀、真實、準確。該自動計量技術可以根據需要設定計量周期，它可以按照設定的時間進行自動計量，微機隨時記錄量油結果；可以每天對油井進行多次計量，跟蹤1口油井任意時間段的出油情況，保證了油井計量的準確性。第三，低成本投入，操作所需空間小。使用集輸計量選通裝置，1個計量站一般只需要使用1套或者2套集輸計量選通裝置，占地面積小，投資僅為傳統計量裝置的40%～60%。多通閥的結構特點，決定了采用多通閥的計量站工藝管匯實際操作所需空間相對較小，配套房間設施或保溫設施規模小，可實現簡易配套防護、保溫。雖然多通閥計量裝置改變了人工切換流程（上、下排閘門）的操作方法，但它的計量基礎仍然是分離器計量原理，所以對處于高含水期特別是特高含水期且氣液比低的油井計量后的排液十分困難。

10.3969/j.issn.1006-6896.2011.5.032

（欄目主持 關梅君）