計量摻液一體化撬裝集成裝置在標準化設計中應用

許俊巖（中國石油遼河油田分公司鉆采工藝研究院 遼寧 盤錦 124010）

一、概述

曙光油田普通稠油開發始于1979年，1983年普通稠油隨之開始規模開發，曙光采油廠目前部站仍采用“油井-計量接轉站-聯合站”的大二級部站方式，地面集輸工藝仍沿用普通稠油的配套技術即傳統計量間負責產出液及摻液計量。油井產量的計量是油田生產管理中的一項重要工作，對油井產量進行準確及時計量，對于掌握油田開發狀況，為了給地質上措施提供準確的基礎數據，制定油井生產措施方案，具有重要的指導意義。目前國內各油田采用的油井產量計量方法主要有高架罐計量、玻璃管量油孔板測氣（氣計量儀表測氣）、翻斗量油孔板測氣（氣計量儀表測氣）等。隨著油田勘探開發進入中后期，油井單井產量越來越低，油田越來越需要計量準確、自動化程度高、適用范圍廣、工藝簡單、易于搬遷、可重復使用的油井計量設備，以實現集輸工藝的優化、簡化，降低投資，提高勞動生產率和油田生產管理水平。

曙光采油廠認真貫徹集團公司提出的關于“做好‘新油田優化’和‘老油田簡化’兩篇文章”的要求，工作重心由“關、停、并、轉、減”工作向集輸系統優化簡化方面轉變，根據中油遼字（2008）271號文件“關于油田地面工程標準化設計工作的安排意見”指示精神，按照集團公司標準化設計工作的總體部署，推行“標準化設計、模塊化建設、市場化運作、數字化管理”的運行模式，提高了生產效率和建設質量，降低安全風險和綜合成本，促進了均衡組織施工生產、以人為本的理念。在這樣大背景下曙光采油廠集成創新、整體優化簡化，集輸系統以單井產量及摻液遠傳在線計量技術為突破口開展地面系統優化簡化研究工作，最終建成“計量摻液一體化撬裝集成裝置”開發效果，改變以往稱重計量器及多井集成自動摻液裝置能局部替代原有計量間的問題，現場研究應用了計量摻液撬裝一體化集成裝置，從真正意義上代替了計量間，達到了優化簡化流程工藝管網布局。

二、工作原理

計量摻液一體撬裝集成裝置是在初期單井產量及摻液遠傳在線計量技術試驗成功基礎上，按照“標準化設計、模塊化建設”的工作要求，創新研制應用自動計量及控制技術，為適應稠油后期開發需要研制成功了計量摻液一體化撬裝集成裝置，該裝置集成了摻液、計量、含水分析、放噴井增壓四大功能，具有功能集成、結構撬裝、遠程控制等特點。

1.稱重計量器工作原理

稱重計量器主要由罐體、分離器、翻斗、稱重傳感器、組成，并與計算機組成計量系統。原油進入罐體時首先沿閃狀分離器鋪開流入翻斗，翻斗是由兩個獨立的料斗組成，翻斗上安裝了稱重傳感器用來檢測翻斗和油的重量。

位置傳感器檢測翻斗的狀態，即哪一個翻斗在接油時，何時它們翻轉，在翻轉的一瞬間，稱重傳感器將翻轉的重量信號傳入計算機，根據這一數值，就可知道翻斗接油量與殘液量，再與流量系數配合即可算出產液量。

動態下計量原油重量是一個相當復雜的問題，其中的算法是解決問題的關鍵。算法要解決翻斗翻轉交替時造成的誤差以及稠油摻留的不確定造成的誤差問題，我們根據翻斗形狀等自身的規律，利用流體力學、機械原理知識確定流量系數K、補償函數f（x）

算法的表達式Qt＝K（G+F（Qt－1））

其中：G——利用杠桿定律得到的重量；

Qt——為t時刻的流量

經積分計算即可換算成一天的產量。

由于采用了稱重法，使用了特殊的機構配合補償算法，使得測量精度控制在5%以內，很好的滿足了單井計量的要求。

2.多井集成自動摻液裝置工作原理

該裝置具有進水管、進油管流程，分別將要摻入的油和水接入兩個分配器。依靠手閥開關，選擇摻油還是摻水，水或油會經過流量計檢測其流量，控制器通過與設定值比較采用PID算法對調節閥進行實時控制，使流經流量計的流量恒定。

利用三通閥使單井管線與調節閥連通或者與另外一個分配器連通。當正常使用的時候，三通閥將調節閥與單井管線選通，通過流量計與調節閥控制進入單井的摻液流量。當需要檢修調節閥或標定流量計時，利用三通閥將分配器與單井管線選通，通過開啟不同的閥門開關，對這一口井進行臨時性的摻油或摻水。這時通過閥門的開度控制流量，不做精確控制。

為了保溫，整個裝置利用鐵皮外殼進行封閉。該外殼由旋轉殼、轉門、軌道組成，旋轉殼開口角度大約為90度，外殼可進行360度無障礙旋轉，該摻水裝置由一個控制器完成設定、顯示與控制。控制器以可偏程序控制器（PLC）為核心，采入各流量計信號，比較設定值并采用PID控制算法控制調節閥的開度控制流量恒定。每一路摻水的量均可以單獨設定，并能夠顯示瞬時流量與累積量。

3.主要技術指標

稱重計量器設計指標：壓力1.0MPa，流量5-50t/d,計量誤差≤2%

摻液計量范圍：壓力1.0MPa，流量0.17-1.5m3/h,計量誤差≤2%，油水兩用雙摻

三、現場應用及效果分析

從2010年現場試驗應用6套計量摻液一體化撬裝集成裝置，節約各類系統管線25km，節約占地面積近1000畝，預制化程度提高建設周期縮短30%，新井產能當年貢獻率提高5%，油井系統回壓降低5%，取得了較好的社會及經濟效益，下步曙光采油廠將加大該撬裝設備應用力度。

結論

計量摻液一體化撬裝集成裝置能夠滿足稠油后期邊遠部滾動布井開發需要，節約建設投資、征地面積、降低回壓、降低環保隱患點等方面具有較好作用，經濟社會效益明顯，在稠油開發中具有較好的應用前景。

[1]周衛紅，滿文華，劉俊霞．濱南油田計量站自動計量標準化設計．內蒙古石油化工,2011（14）．

[2]完新生．多井集成自動摻液系統．自動化技術與應用,2011,（08）．