三元復合驅注入站計量儀表的優化與實踐

吳桂艷 大慶油田采油六廠

三元復合驅注入站計量儀表的優化與實踐

吳桂艷 大慶油田采油六廠

目前，三元復合驅已成為大慶油田進一步提高采收率、保持高產穩產的一項重要措施。隨著三元復合驅在現場的推廣，喇嘛甸油田以降本增效為目的，對三元復合驅注入系統計量儀表進行了優化。在三元復合驅注入工藝中，增加堿、表活劑單獨計量，保證了三元液注入的準確性，便于生產管理與動態監測；應用電磁流量計對母液進行單獨計量，由原來的三元液合步計量改為分步計量，提高了三元液的計量準確度；去除了泵進口的壓力儀表，降低了聚驅計量儀表的投資，減少了高壓部位的滲漏點；數字壓力表采用直接供電方式，降低了用電成本。

三元復合驅；計量儀表；小流量計量；供電方式

堿、表面活性劑、聚合物三元復合驅體系是20世紀80年代初國外采用的化學采油新技術。大慶油田三元復合驅技術也始于20世紀80年代，經過20多年的科技攻關，大慶油田三元復合驅技術取得了突破性進展，已由室內研究進入到工業性礦場試驗階段。2007年12月，在喇嘛甸油田北東塊二區進行三元復合驅推廣試驗，其中注入井44口，采油井62口。此次試驗成功與否，將為三元復合驅能否在大慶油田大面積推廣提供依據。為了保證試驗動態監測準確，三元站共安裝各類儀表1 237塊。數量巨大，維護量大，檢定校檢工作量也很大，大大增加了工人的工作量，增加了工人錄取數據的難度，同時也造成了一部分儀表投資的浪費。計量儀表在生產中的應用及優化是油田生產工作中的一個重要課題。因此，需在三元復合驅注入系統計量儀表應用方面進行大量的優化與完善。

1 裝置工藝流程

根據油田注聚及三元復合驅系統試驗的特點，目前現場采用目的液配注和點滴配注工藝流程采用組合泵升壓，經混合后采用單泵單井注入工藝，如圖1所示。

圖1 三元注入裝置的工藝流程

在該流程中，各個監測點采用了大量的計量儀表進行現場監測。聚合物、堿液、表活劑分別進入升壓泵，在泵的進、出口均有壓力表進行壓力監測，升壓泵已根據單井配注方案調整到固定流量，加壓后，在靜態混合器中與經過水表計量后的高壓來水（壓力表計量來水壓力）混合稀釋配制成三元液，經流量計計量總液量及壓力表計量閥組的壓力后，再輸往各個單井。

2 計量儀表的優化

2.1 加裝堿、表活劑計量儀表

針對現場出現的問題，在堿、表活劑處增加計量儀表。由于堿、表活劑的平均注入量為0.06 m3、0.01 m3，注入量很小，所以要求計量儀表計量準確度及測量小流量的能力都比較強，因此與廠家合作開發了測量小流量的流量計。

2.1.1 測量小流量的流量計開發

根據現場實際注入需要，經過反復的研究和試驗，與廠家聯合開發出了以升為單位進行準確計量的新型電磁流量計（LDQ98A型智能液體流量計），由計量檢定單位檢定合格。該流量計的最小計量范圍為0.001 m3/h，可以應用于高壓條件下的交聯劑計量，同時也可以應用于普通流體的計量。

電磁流量計的工作原理基于法拉第電磁感應定律。當一個導體在磁場內運動，在與磁場方向、運動方向相互垂直方向的導體兩端，會有感應電動勢產生。電動勢的大小與導體運動速度和磁感應強度大小成正比，其工作原理如圖2所示。

在圖2中，當導電流體以平均流速V（單位為m/s）通過裝有1對測量電極的1根內徑為D（單位為m）的絕緣管子流動時，并且該管子處于一個均勻的磁感應強度為B（單位為T）的磁場中，那么在一對電極上就會感應出垂直于磁場和流動方向的電動勢E。由電磁感應定律，有

圖2 電磁流量計工作原理

式中k為比例系數。

通常，體積流量可以寫為

可見，流量qv與電動勢E成正比。

該流量轉換器一方面向傳感器勵磁線圈提供穩定的勵磁電流，以達到磁感應強度B是個常量；同時把傳感器感應的電動勢放大轉換成標準的電流信號或頻率信號，便于流量的顯示、累計、控制與調節。

2.1.2 測量小流量的流量計現場試驗

北西塊4—8#注入站開展多段塞深度調剖試驗。調剖方案中，調剖井陽離子聚合物和交聯劑的瞬時注入量一般為0.037和0.018 m3/h。

將新開發的測量小流量的流量計應用于現場進行試驗。試驗中將流量計安裝在注入泵的出口管道上，流量在現場進行顯示，并傳送到流量控制器中。根據調剖方案，流量控制器可根據主劑的流量按照調剖劑的配比計算出各組分的流量，通過變頻器控制注入泵的排量，從而實現調剖劑的精確配比。通過兩個月的使用，該智能液體流量計使用效果較好，可準確反映流量變化，精度高，能夠滿足小流量的在線計量要求。

系統投入運行后，對流量控制系統的運行數據進行了跟蹤記錄。通過對數據分析可知，新型超低流速電磁流量計的流量測量準確可靠，響應速度快，流量計的示值能夠準確反映流量的變化；同時儀表具有全漢字菜單，具有自檢、自診斷功能，便于檢測和調整流量計的工作參數，能夠滿足小流量計量要求。

2.1.3 測量小流量的流量計在三元站的現場應用

目前，三元站已安裝了堿液、表活劑單獨流量計量儀表，該流量儀表運行穩定，能夠準確反映流量變化情況，使用效果較好。

2.2 由合步計量轉為分步計量

針對現場情況進行流程改進，增加聚合物母液單獨計量，去除三元液合步計量。經過廠家改造，將用于三元液計量的總流量計直接用于母液計量，可節省投資，且能保證工作需要。由合計轉為分步計量，增加了計量的準確性，流量計可直觀反映出母液與來水的配比，且人員控制操作方便。

2.3 去除泵入口壓力表

針對現場情況，對各個壓力監測點的作用及所錄取數據進行分析，發現各臺泵入口的3塊壓力變送器（分別測量堿、表活劑、聚合物）的壓力值均相同。因為泵進口的壓力儀表是用來測量聚合物母液、堿液、表活劑分別從配制系統輸送后進入泵之前的壓力值，3種液體通過軟連接彎管進入各個單泵時的壓力值均相同；且由于堿、表活劑、聚合物溶液均由三元站供給，來液壓力值較為穩定，在總來液處均設有壓力計量，與各配水裝置單獨測量數據相近，可見泵入口管線壓損很小，建議將其去除。這樣既可節省資金的投入，又減少了工人的工作量及高壓部位滲漏點；拆除的壓力儀表可安裝于其他部位，節省了壓力儀表開支（數字壓力變送器為1 000元/塊，其進口安裝數量為132塊，共節約資金投入13.2萬元）。

泵出口壓力儀表是用來計量3種液體經泵升壓后排出時的壓力值，可以通過觀察其壓力測量值的變化，監控注聚泵的排液是否正常。因為每口井的配注量不同，其注入壓力值也不同，所以現流程中仍保留。

2.4 數字壓力變送器采用直接供電方式

針對現場情況，采用直接供電方式，自制一個直流接線盒（輸入電壓為220 V交流電，輸出電壓為24 V直流電），用一個24 V變壓器，整流二極管整流，及濾波電容濾波，通過7824三端穩壓塊（24 V）穩壓，輸出恒流穩定的24 V直流電壓，供給數字壓力變送器，可同時供多塊壓力儀表使用。

電源取就近220 V電源，無需電池，供電電壓平穩，使用方便，且節省計量儀表費用。三元站共有壓力變送器602塊，可節約資金4.58萬元。

3 流程優化

優化后的三元注入工藝如圖3所示，應用于現場，即能滿足生產計量的需要，又避免了不必要的浪費。

添置母液流量計節約44萬元；去除泵入口壓力表節約13.2萬元；壓力變送器采用直接供電節約4.58萬元。合共節約資金61.78萬元。

圖3 三元站優化后流程示意圖

4 結論

小流量電磁流量計的開發和應用，在小流量計量方面有很高的適應性，具有良好的應用前景；在三元復合驅注入工藝中，增加堿、表活劑單獨計量，保證了三元液注入的準確性，便于生產管理與動態監測；應用電磁流量計對母液進行單獨計量，由原來的三元液合步計量改為分步計量，提高了三元液的計量準確度；去除了泵進口的壓力儀表，降低了聚驅計量儀表的投資，減少了高壓部位的滲漏點；數字壓力表采用直接供電方式，降低了用電成本。

（欄目主持關梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.5.017