海上平臺稠油液位測量儀表選型設計及應用

廖 磊

（中海油能源發展股份有限公司湛江采油服務文昌分公司，廣東 湛江 524057）

海上平臺稠油液位測量儀表選型設計及應用

廖 磊

（中海油能源發展股份有限公司湛江采油服務文昌分公司，廣東 湛江 524057）

作為海上原油開采工作的重要組成部分，稠油液位的測量不僅關系著相關開采技術的應用效果，而且對于海上原油開采工作的質量也具有較大影響?；诖?，本文以稠油液位的測量儀表作為研究對象，提出了稠油液位以及稠油與水的界面液位測量儀表的選型方法和相關的應用方案，旨在為提高稠油液位的測量精度提供有價值的參考意見。

海上平臺；稠油液位；磁致伸縮液位計；射頻導納界面儀

0 前言

我國多數海上油田均具有粘度高、密度大的特點，且膠質瀝青含量較高，加之近年來注聚采油技術的應用，海上平臺所開采出的原油中含有一定含量的聚合物，在與原油混合后使原油呈現出絮狀粘稠狀態，易導致測量儀表的工藝接口發生卡堵。在此背景下，如何加強對稠油液位測量儀表的科學選型和應用已成為當前海上原油勘測與開采單位需要著重開展的關鍵工作。

1 稠油液位測量儀表的選型與應用

1.1 儀表選型

首先，給出幾種常用的稠油液位測量儀表，并對其工作原理進行分析，具體如下：（1）差壓式液位計，此種液位計是通過借助差壓變送器對取壓位置和液位間的壓差進行檢測，并將密度轉換為液位進而實現對介質液位的測量。差壓式液位計通常只適用于柴油罐、常壓罐、淡水罐等具有較強穩定性的介質密度的液位測量。但對原油進行分析可知，其介質為油及其與水和聚合物的混合物，故密度極不穩定，因此，差壓式液位計并不適用于稠油的液位測量［1］。（2）磁致伸縮液位計，此種液位計是以磁致伸縮效應為基礎實現稠油液位的測量的，主要由波導管、磁性浮子以及電脈沖發生接收器共同構成。在測量過程中，電流脈沖沿波導管進行傳輸并形成相應的電磁場，在其與浮子磁場相遇后，便形成了螺旋型磁場，導致波導絲發生扭曲，從而形成對扭轉彈性波的激發，最后，通過這一彈性波實現對浮子實際位置的計算并獲得液位的準確位置。磁致伸縮液位計價格相對較低，且不僅對于原油液位的測量具有較強的適應性，而且也被廣泛用于生產稅系統以及化學藥劑系統等諸多系統［2］。因此，在對各類液位計進行綜合考量的基礎上，本文選取磁致伸縮液位計作為稠油液位測量的主要儀表。

1.2 儀表應用

首先，是磁致伸縮液位計的選型。為了避免儀表工藝連通管發生堵塞，可選用規格超出標準管徑1/2-4in的大管徑連通管，綜合以往的磁致伸縮液位計的海上實際應用情況，可選取管徑至少為2in的連通管避免堵塞問題的發生。此外，為了避免液位計浮球發生卡堵，也應選用具有較大通徑的浮球腔體，可選取3in及以上的浮球腔體并輔之以S-Teflon防掛料涂層，降低浮球卡堵問題發生的幾率［3］。其次，是磁致伸縮液位計的安裝。液位計在安裝過程中，一方面應做好保溫伴熱工作，可通過充分纏繞伴熱帶從而降低液位計浮筒腔體與容器內原油的溫差，實現浮筒腔體原油與容器內原油的順利交換；另一方面，還應適當增加擋風裝置，因冬季溫度較低，磁致伸縮液位計存在凍賭的可能，而液位計的安裝位置相對較高，故平臺的擋風墻并不能夠對其進行全面保護，因此，應在對現場空間予以充分考量的基礎上，適當增加擋風板，從而降低寒風對液位計的影響，提高稠油液位的檢測精度。

2 基于稠油與水的界面液位測量儀表的選型與應用

2.1 儀表選型

對海上平臺所開采的原油進行分析可知，其密度較大，油水密度相差較小，從而導致油水界面的測量就具有較大難度，即難以利用上述液位計實現對稠油與水界面的測量，在綜合以往海上平臺稠油液位測量經驗的基礎上，筆者總結出適用于稠油與水界面測量的儀表主要包括以下兩種：（1）核子界面儀，此種界面儀的工作原理為，利用γ射線穿透相應密度介質后逐漸衰弱的特點實現對油水界面的測量，因油水介質密度具有一定差異，故射線衰減的程度也不盡相同，即米的度越大，γ射線的衰減程度則越強，基于此，可實現對各段密度的測量并將其轉化為各層液位的高度。但需要說明的是，由于核子界面儀具有極為昂貴的價格，且帶有放射源，在增加成本的同時，也不利于維護，故并不選取其最為油水界面的測量儀器。（2）射頻導納界面儀，此種界面儀是一類電容式界面儀，其工作原理為，利用電容量的變化實現對液位的測量。通常用到的射頻導納界面儀為插入式界面儀，工作過程為，插入的探桿同容器壁的相對位置恒定，當液位發生變化時，二者間的組分則會發生相應的變化，從而導致儀器的導納值產生變化，此時，變送器則通過將所測量的導納值轉換為液位信號并將其輸出，便能夠完成對油水液面的測量。射頻導納界面儀價格相對較低，且易于維護，對于稠油與水的界面測量具有良好的適應性。因此，應選取射頻導納界面儀作為海上平臺油水界面測量的主要儀表。

2.2 儀表應用

以某一海上平臺的電脫水撬為例對射頻導納界面儀的應用和改進方法進行說明，其電脫水內安裝了多層網孔電極板，故選用硬質探桿作為主要的儀表探桿類型，但因硬質探桿的選用又使得頂部安裝的空間需求進一步擴大，而上部甲板的高度并不能夠較好地滿足射頻導納界面儀頂部安裝的相關需求，故可選取外護筒安裝的形式作為界面儀的主要安裝形式，原因是，外護筒的高度要比容器的高度低，從而降低了對頂部安裝空間的需求?；诖耍商岢錾漕l導納界面儀的應用改進方案，即：（1）在對平臺進行總體布置時，應在液位計上方甲板對應處預先留出開孔、操作以及維護的空間，從而為液位計的提出與維護提供便利。同時，以合理的工藝流程科學確定出稠油與水界面的測量量程，降低探桿的插入深度；（2）在對射頻導納液位計進行選型時，應盡可能選取表頭可拆卸的產品，從而降低其對安裝空間的需求，在確保其油水分離器得以正常工作的基礎上，提高液面測量的精度和實時性。

3 結論

本文通過對稠油液位測量儀與油水界面液位測量儀表的不同類型以及相應的工作原理和優缺點進行分析，進而選取了以磁致伸縮液位計為主的稠油液位測量儀表和以射頻導納界面儀為主的油水界面液位測量儀表作為海上平臺稠油液位測量的主要儀表。研究結果表明，兩種儀表具有價格低、便于養護和測量精度高等諸多優點，對于海上平臺稠油液位的測量具有較強的適應性，具有良好的使用和推廣價值。

［1］陳建玲，孫勤江.海洋平臺黏稠介質液位測量技術應用研究［J］.石油和化工設備，2014，03（25）：74-76.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.20.238