高效油氣分離計量裝置研究與應用

張峻睿 仲濟艷 宋靜明 王理

摘要：原油生產過程產量計量是十分重要的一個環節，通過對傳統單量工藝進行全面總結，優化研發新型高效油氣分離計量裝置，提高了計量精準度、拓展了現場適用性，取得了良好的經濟效益。

關鍵詞：產量計量;高效油氣分離計量裝置;適用性;經濟效益

一、油田計量工藝發展

環江油田開發時間超過十幾年，采出液平均含水約2-99%，平均含氣量5-60方/噸，且含有泥砂雜質較多，單井和井組產量計量難度很大。目前油井計產主要依托“井組計量、功圖分產”監測體系，單井核產先后應用罐車、單量車、單量裝置等，通過逐步優化工藝提高資料錄取準確性。

油田開發初期，由于技術工藝尚不完善，采用罐車作為單量手段，針對各類措施等產量異常變化井進行核產。但是使用罐車計量核產，生產組織困難，運行成本較高，受天氣道路影響較大，存在綜合治理隱患，無法大面積推廣應用。

為了提高單量的精準度和工作效率，后期采用單量車進行核產，車內配套簡易油氣分離裝置，采用三罐設計，可同時對多口油井進行單量。單井價格為575元，大規模應用成本較高，且受自然條件影響較大，推廣應用十分困難。

近幾年通過設備集成化改造，與相關科研高校合作研發出移動式油井單量裝置，油井采出液經過三相分離后，通過流量計進行液體計量。在實際運行過程中，發現以下三個問題：（1）單臺設備重180公斤，需4人才能從皮卡車抬卸，現場使用不方便。（2）裝置未上線，人工錄取數據工作量大，偏遠及未住人井場費時費力。（3）管線內殘余油放空不方便，易污染井場、車廂等。工藝方向無疑是正確的，但是各環節設計仍存在缺陷。

二、高效油氣分離計量裝置

根據傳統移動單量裝置存在問題，通過科研攻關，從便攜搬運、分離技術、液位控制、計量傳輸、防漏防凍等五個方面進行工藝優化，現場試驗136井次，設備運行良好、計量數據準確，為實現高效運行管理提供了技術支撐。

1、便攜搬運。傳統設備重量180kg需4人才能搬運，通過改進設備材質，減輕裝置整體重量至80kg，日常搬運僅需2人，在數字化運行條件下，現場人員較少的時候也可以正常開展工作。

2、分離技術。傳統裝置只是簡單依靠擴管、自重、單柱旋流等單一技術進行油氣分離，新型設備采用兩級分離+預分離技術進行氣液分離。

預分離結構原理是通過管道空間直徑逐漸加大，使得油液中氣相逐漸析出，通過逐步減壓、減速，形成初步及部分的氣相、液相分離。一級旋流分離機構通過傾斜向下扁管，將油液扁平狀輸入柱狀旋流腔體。在柱狀旋流腔體內，沿腔體內壁旋轉，形成漩渦。利用離心力作用，將質量較重液體推向外側周邊，并下降。質量輕的氣相匯聚在腔體中部，并推向腔體上部。形成強制、高效的氣液分離。

二級主分離腔體體積大，氣液流速慢，在計量系統范圍內的流量下形成氣液沉積。腔體內部有我公司設計研制的獨特的浮體控制系統，實現高度靈敏、及時的感應及通斷控制功能。確保沒有微小氣液流量泄漏，從而保證了單井計量的綜合整體效能，實現10%的計量精度要求。

3、液位控制。獨創的無牽引提拉浮體控制技術，實現了小機型、小流量的控制應用。研發應用浮體獨立控制、聯動控制、浮體組合控制技術。對于泡沫也能做出及時反應。機構全機械自動控制，性能穩定、冗余設計、無故障。

4、計量傳輸。傳統設備采用普通質量流量計，無法測量含水、實現遠程數據傳輸。新型裝置采用科里奧利質量流量計對液相精確測量，科里奧利質量流量計具有精度高、量程寬、免維護、流通性強等特點，特別適用于油田在計量站、單井液量普遍偏低，流量和含水率變化大的工況場合。

GPRS遠傳數字傳輸系統，可實現多臺計量設備狀態數據同時無線采集傳輸監視，也可以實現外地網頁訪問數據采集畫面。包括井口產量和歷史產油記錄，并保存在系統數據庫里，可以隨時查詢打印輸出。導入參數計算含水可直顯、連入數控系統可在站控平臺隨時讀取分析數據。

5、防漏防凍。普通設備存在設計缺陷，無法滿足油田冬季寒冷氣候條件正常工作。新型裝置采用自主設計的放噴快速接頭，同時在設備進出口流程配套伴熱軟管，方便日常運行和冬季管理。

三、試驗評價及總結建議

根據油井產量差異，研發了不同規格的計量裝置，流量范圍包括0.04-0.6方/小時、0.4-4方/小時、0.12-6方/小時，可以根據產量匹配選擇。同時根據站內井組單量存在問題，從主體工藝、流程連接、單量時間、計量精度、數據采傳等方面進行改進，基本可以滿足站內井組單量核產需求。

在環江油田累計試驗半年，計量油井超過100口，液量平均誤差±3%，含水平均誤差±5-10%，計量數據滿足核產需求。現場測試井組液量52個，液量平均誤差±4%，含水平均誤差10%以內 ，站內井組單量效果較好。

從現場應用效果來看，該裝置共有以下四大特點：

（1）設計靈巧精準。該設備有效整合了氣液多級分離、液體體積和質量同時計量、液位高低自動控制、數據實時分析上線傳輸等多項先進技術，是油田產量計量歷史上的一次創新、一大突破。

（2）操作維護便捷。該裝置通過優化材質大大減輕了整體重量，具有體積小、重量輕等優點，操作簡單、快速，方便移動維護。

（3）現場適用性強。通過氣液徹底分離、計量精準有效，保證了油井計量核產工作順利開展。同時配套防泄漏、防凍堵等措施，保證了裝置適應性廣，量程比寬，全天候應用能力強。

（4）費用顯著降低。傳統罐車、單量車核產成本高，單井平均費用約800元。新型高效油氣分離計量裝置整套價格8萬元，年可單量油井700口以上，考慮車輛和人員操作等成本，單井計量平均費用不足200元。