高凝油自動(dòng)控制計(jì)量系統(tǒng)的試驗(yàn)及應(yīng)用

岳大偉

中國(guó)石油遼河油田分公司 沈陽(yáng)采油廠 （遼寧 新民 110316）

高凝油自動(dòng)控制計(jì)量系統(tǒng)的試驗(yàn)及應(yīng)用

岳大偉

中國(guó)石油遼河油田分公司 沈陽(yáng)采油廠 （遼寧 新民 110316）

沈陽(yáng)油田是全國(guó)最大的高凝油油田，隨著油田含水上升氣量逐漸減少，壓液面越來(lái)越困難，延長(zhǎng)了油井的計(jì)量周期，降低了油井計(jì)量的準(zhǔn)確性、及時(shí)性。另外，還存在分離器常數(shù)標(biāo)定不準(zhǔn)、低產(chǎn)液井計(jì)量間隔周期長(zhǎng)、計(jì)量結(jié)果受人為因素影響較大等問(wèn)題。通過(guò)采油井站自動(dòng)控制計(jì)量系統(tǒng)，提高了量油速度，縮短了量油周期，便于井站員工發(fā)現(xiàn)油井產(chǎn)量變化。

高凝油 自動(dòng)控制 計(jì)量

1 存在的問(wèn)題

目前沈陽(yáng)油田原油計(jì)量普遍采用分離器玻璃管計(jì)量，在實(shí)際工作中存在很多問(wèn)題，隨著油田含水上升氣量逐漸減少，壓液面越來(lái)越困難，延長(zhǎng)了油井的計(jì)量周期，降低了油井計(jì)量的準(zhǔn)確性、及時(shí)性。另外，還存在分離器常數(shù)標(biāo)定不準(zhǔn)、低產(chǎn)液井計(jì)量間隔周期長(zhǎng)、計(jì)量結(jié)果受人為因素影響較大等問(wèn)題。

為此，需要設(shè)計(jì)一種新的計(jì)量方式，使原油計(jì)量既不受人為因素影響，又能有效提高原油計(jì)量的速度、準(zhǔn)確度。科技人員經(jīng)過(guò)調(diào)研分析，認(rèn)為采油井站自動(dòng)控制計(jì)量系統(tǒng)可以滿(mǎn)足這種需求。

2 自動(dòng)控制計(jì)量系統(tǒng)的原理

該系統(tǒng)是針對(duì)油田開(kāi)發(fā)后期，油井進(jìn)入高含水、低油氣比階段開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的。因?yàn)楦吣偷孛鎿剿螅撸a(chǎn)出液流變性接近于單一水，比較適合容積流量計(jì)計(jì)量。該系統(tǒng)還可對(duì)油井回油溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過(guò)設(shè)定壓力范圍來(lái)實(shí)現(xiàn)壓力異常報(bào)警。同時(shí)，可摸索出最佳摻水量。

系統(tǒng)采用1臺(tái)計(jì)算機(jī)、1臺(tái)PLC和溫度傳感器、流量傳感器組成（圖1）。

說(shuō)明：

（1）PLC用來(lái)采集液位信號(hào)，并根據(jù)液位情況控制電動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度。PLC同時(shí)與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，在顯示器上有閥門(mén)開(kāi)度指示和液位高度指示。

（2）PLC配置：CPU為松下電工 FP0-C16T。

（3）直流電源：控制電源為24V、50W即可，為PLC和傳感器提供電源。

（4）傳感器部分：溫度采用本安型總線(xiàn)智能傳感器，流量采用本安型渦輪流量傳感器。液位用防爆磁翻板液位計(jì)4～20mA輸出，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥控制信號(hào)為4～20Ma。

（5）控制室計(jì)算機(jī)：計(jì)算機(jī)需要擴(kuò)展4個(gè)RS485通訊口，計(jì)算機(jī)完成數(shù)據(jù)顯示、記錄、報(bào)表等功能。

3 主要工作量和考核指標(biāo)

3.1 施工改造內(nèi)容

（1）在原有控制閥門(mén)旁邊并列加裝防爆電磁閥，保留原閥門(mén)，實(shí)現(xiàn)相互切換。

（2）在原有流量計(jì)旁邊并列加裝防爆渦輪流量計(jì)，保留原流量計(jì)，實(shí)現(xiàn)相互切換，方便進(jìn)行產(chǎn)量計(jì)量對(duì)比。

（3）在原液位計(jì)旁邊并列加裝防爆磁翻板液位計(jì)，保留原液位計(jì)，方便相互對(duì)比液位的準(zhǔn)確性。

（4）利用原有傳感器測(cè)溫孔，插入溫度傳感器，保留原來(lái)的溫度計(jì)插孔，可以進(jìn)行測(cè)溫結(jié)果對(duì)比。

（5）將各控制線(xiàn)、信號(hào)線(xiàn)等經(jīng)防爆安全處理后傳送到控制室內(nèi)的工控機(jī)內(nèi)。

3.2 技術(shù)考核指標(biāo)

（1）實(shí)現(xiàn)油井自動(dòng)量油，確保油井產(chǎn)量計(jì)量客觀準(zhǔn)確，解決因氣量低量油困難、低產(chǎn)液井計(jì)量間隔周期長(zhǎng)等問(wèn)題。

（2）方便進(jìn)行回油溫度監(jiān)測(cè)，在值班室內(nèi)即可對(duì)回油溫度進(jìn)行檢查，減輕員工的勞動(dòng)強(qiáng)度。

（3）摸索單井最佳摻水量，累計(jì)年節(jié)約摻水量5 400m3。

4 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)情況

經(jīng)過(guò)前期的論證、設(shè)計(jì)，項(xiàng)目組在采油作業(yè)二區(qū)沈5計(jì)進(jìn)行了試驗(yàn)。

采油作業(yè)二區(qū)沈5計(jì)，位于新民市興隆堡鄉(xiāng)沿海營(yíng)子村東南部防洪大堤河套內(nèi)，現(xiàn)有員工13人，其中男員工7人，女員工6人，黨員1名。管理著油水井26口，主要分布在沈84區(qū)塊及安1潛山區(qū)塊，其中油井21口，開(kāi)井14口，日產(chǎn)液 348.1t，日產(chǎn)油量25.4t，綜合含水90%；水井5口，開(kāi)井4口，日注水量190m3；抽油機(jī)井14口，其中冷抽井8口，熱線(xiàn)井4口，電熱管井2口。以注水開(kāi)發(fā)、機(jī)械開(kāi)采為主，全站日耗電量0.8萬(wàn)kW·h，單井輸油管線(xiàn)采用地面伴熱方式輸送，日用軟化水190m3，日耗天然氣250m3。

1#間油井的概況如下：共有9口油井，合計(jì)日產(chǎn)液220t，日產(chǎn)油17.4t；2口井單獨(dú)管線(xiàn)進(jìn)站，3口井合并1條管線(xiàn)進(jìn)站，其余4口井分2條管線(xiàn)進(jìn)站；平均量油時(shí)間為95.8min；平均每次壓液面時(shí)間為25.8min；平均摻水瞬時(shí)流量為1.24m3。如表1所示。

項(xiàng)目組在試驗(yàn)過(guò)程中主要解決了三個(gè)問(wèn)題：

表1 沈五計(jì)1號(hào)間油井概況

一是解決了電磁閥關(guān)閉延遲的問(wèn)題。由于電磁閥只有關(guān)閉兩相位，而氣體憋壓需要一定的延時(shí)過(guò)程，所以把它更換為電動(dòng)調(diào)節(jié)閥。

二是解決了間出油井影響計(jì)量結(jié)果的問(wèn)題。油井間出時(shí)產(chǎn)量瞬間會(huì)突然增高，超過(guò)自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)的量程，通過(guò)自動(dòng)打開(kāi)調(diào)節(jié)閥增高液面來(lái)緩沖瞬間產(chǎn)量的增加，確保對(duì)油井計(jì)量結(jié)果無(wú)影響。

三是解決了分離器液面波動(dòng)影響計(jì)量結(jié)果的問(wèn)題。雖然有調(diào)節(jié)閥對(duì)分離器液位進(jìn)行控制，但是單井計(jì)量結(jié)束時(shí)液位的變化也會(huì)影響計(jì)量結(jié)果，通過(guò)在計(jì)量系統(tǒng)內(nèi)加入計(jì)算分離器內(nèi)產(chǎn)量變化的程序，消除了液位變化對(duì)產(chǎn)量計(jì)量結(jié)果的影響。

5 實(shí)施效果分析

（1）本系統(tǒng)非常適合高含水、低油氣比階段開(kāi)發(fā)的計(jì)量，與玻璃管量油結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)計(jì)量最大誤差不超過(guò)±5%，平均誤差為3.8%，見(jiàn)表2。

（2）量油速度明顯增加。沈5計(jì)1#計(jì)量間的量油井?dāng)?shù)從原來(lái)每天的2口增加到5口，夜間還可以對(duì)重點(diǎn)井進(jìn)行重復(fù)量油。

（3）方便進(jìn)行回油溫度監(jiān)測(cè)。與實(shí)際測(cè)的溫度進(jìn)行對(duì)比，最大誤差不超過(guò)±2%，平均誤差為1.5%，見(jiàn)表3。在值班室內(nèi)即可對(duì)回油溫度進(jìn)行檢查，出現(xiàn)回油溫度異常立即進(jìn)行報(bào)警提示，減輕了員工的勞動(dòng)強(qiáng)度。通過(guò)溫度變化反映了油井生產(chǎn)狀況是否正常，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題井。

（4）摸索出了單井最佳摻水量，累計(jì)日節(jié)約摻水量18m3，年可節(jié)約摻水量6 570m3。

6 結(jié)論及下步建議

（1）采油井站自動(dòng)控制計(jì)量系統(tǒng)非常適合高含水、低油氣比油井計(jì)量，有效提高了量油速度，縮短了量油周期，做到了客觀、準(zhǔn)確、及時(shí)，便于井站員工發(fā)現(xiàn)油井產(chǎn)量變化，在最短的時(shí)間內(nèi)查找出問(wèn)題井，采取相應(yīng)的管理措施，進(jìn)一步提高油井的生產(chǎn)時(shí)率。

表2 自動(dòng)控制系統(tǒng)與玻璃管量油結(jié)果對(duì)比表

表3 自動(dòng)控制系統(tǒng)測(cè)溫與實(shí)際測(cè)溫結(jié)果對(duì)比表

（2）本系統(tǒng)采用的工控器夜間噪聲較大，影響了員工的休息，建議以后要選擇噪聲較小的普通大容量電腦。

（3）鑒于高產(chǎn)液量油井誤差相對(duì)較大，今后在選擇儀表時(shí)，建議量程不得小于油井最大日產(chǎn)液量的130%，預(yù)留出一定的余量。

Shenyang oilfield is the largest one of high pour-point oil reservoir all over the country.With the regular decrease of water-bearing rising gas in oilfield,more and more difficulties appear at the pressure surface,which extends the measuring period of wells and lowers the accuracy and timeliness of oil well measurement.In addition,there are other problems such as the inaccuracy of constant determination for separators,the too long interval period of the measurement for lower-yielding liquid wells,and the great influence of humans on measuring results.The application of automatic controlling measurement system at oil production stations has increased the speed of measuring the oil,shortened the period of measuring oil and been convenient for staffs at the stations to find the changes of well output.

high pour-point oil;automatic control;measurement

岳大偉（1971-），男，高級(jí)工程師，主要從事采油注水管理研究工作。

黃永場(chǎng)

2011-08-26