油井計量站信息化建設方案優選

大慶油田工程建設公司天宇設計院

油井計量站是油田地面工程的重要組成部分，是連接多口油井、集中按序計量各單井油氣產量的樞紐。油井計量站擔負著站內各油井的油、氣、液計量任務，需及時準確地為上級部門提供可靠的計量參數。目前油田計量站大部分仍然采用勞動強度大、效率低的人工計量方式，由于人工計量間歇不連續，時間短，計量次數少，且大部分油井都處于油井間出，原油含水量高，所以計量結果代表性差，不能為油田提供真實可靠的計量參數[1]。油井計量站信息化建設為實現計量站自動化計量提供了技術支持，可實現對計量參數進行自動采集、遠傳、分析和處理，將計量站人工計量方式改為自動連續計量，可提供更準確的計量參數。在當前“互聯網+”信息時代[2]，信息化技術在計量站管理應用方面還處于比較落后的階段，結合實踐經驗，以計量信息系統在實際工作中的應用為例，對當前信息化技術在計量站管理工作中的應用進行探討，闡述當前計量站信息化管理思路，提出信息化技術在計量管理工作中的設計構思，簡化計量工作流程，對計量站信息化設計方案進行優化對比，選出最佳計量方案，對油田已建油井計量站不滿足信息化要求的計量系統進行改造，提高信息化技術在計量管理工作中的應用，提升計量管理能力和工作效率，促進油田小型站場計量管理工作方式的轉變。

1 油井計量站信息化建設方案

油井計量站是一個量多面廣、遍布油田各個角落的工程[3]，在油田地面工程建設中起著舉足輕重的作用。從設計方面看[4]，每個計量站從外觀看雖然大同小異，但從各個計量站采用的計量方法考慮，可劃分為五種類型:旋流計量裝置計量站、油氣積算儀量油裝置計量站、單井自動分測計量裝置計量站、橇裝化標準計量站和玻璃管量油計量站。

結合目前已建油井計量站的計量現狀，油田要實現信息化管理，需對大部分不能滿足信息化要求的已建計量站進行改造。對于已經安裝自動計量裝置，能夠檢測生產數據，但不能實現遠傳功能的油井計量站進行完善，滿足信息化管理的要求；對于沒有安裝自動計量裝置的油井計量站，通過計量方案優化對比，選用技術成熟、精確度高的計量裝置進行改造，達到信息化管理的要求。

1.1 方案一：旋流計量裝置

氣液混合物經氣液離心旋流分離實現對游離氣、乳化氣的分離，然后切向進入氣液分離緩沖罐和控制罐進一步分離，通過控制罐內液位高低直接控制氣體或液體流量的排出，達到控制罐內液位自動平衡的目的。氣、液流量計和組分儀完成對管道多相流的在線計量，同時PLC系統采集計量數據實現遠傳[5]。

裝置特點：

（1）該計量裝置自投產運行以來，能夠保證生產正常平穩運行，具有流程簡化、操作簡單等特點，提高了工作效率，減輕了員工的勞動強度。

（2）該裝置量油通過旋流式分離器實現氣、液兩相高效分離，出口在正下方，液體中雜質不易沉積。

（3）該裝置可實現手動或自動選井、自動連續量油和信號遠傳功能，結構緊湊，體積小，節省建筑面積，適用于多井式計量站，解決了目前28 井式以上計量站需要配置2臺計量分離器、占地多的問題。

1.2 方案二：油氣積算儀量油裝置

油氣積算儀量油裝置主要由油氣積算儀計量控制裝置（包括磁翻轉液位計、積算儀二次儀表、電動執行器、U形管）和數傳儀RTU組成。在量油過程中，油氣積算儀檢測分離器內液位的高低，并實時傳送給數傳儀，數傳儀根據液位指示控制電動執行器的開啟與關閉，連續自動量油的次數或時間可在數傳儀上人工設定，并可隨時停止。數傳儀對計量數據，集油摻水匯管的溫度、壓力及回油溫度進行數據檢測，實現信號遠傳。

裝置特點：

（1）手動選井，自動量油，節省人工量油記時和計算的同時，減輕了員工的勞動強度，減少了人為因素的影響，提高了采集數據的準確性。

（2）該裝置只考慮了單井產液量的連續自動計量，如要采集單井產氣量的連續自動計量，需要配備具有遠傳功能的智能氣表。

（3）在已建計量分離器工藝上，該裝置增加了U形管、電動執行器和旁路等設計，施工時可能會遇到安裝位置受限的問題，適宜應用在選用立式計量分離器的磚混計量站。

（4）28井式以上計量站按要求需采用2臺計量分離器進行計量，如果采用此方案則需配備2套計量裝置及配套設施。

1.3 方案三：單井自動分測計量裝置

單井來液首先通過旋流式分離器進行氣液兩相高效分離，由無源分離控制器對液位、氣液壓差進行自動控制，分離后的氣液分別通過氣、液、含水儀表實現氣、液、水的三相計量。信號采集系統采集計量數據傳輸至控制中心計算機進行數據處理，實現油、氣、水三相計量數據瞬時值、累積值等參數，以及相關曲線的遠傳、顯示、存儲和打印[6]。

裝置特點：

（1）對含氣量低、間歇出油等分離器量油誤差大，甚至無法量油的井，實現自動連續準確數據采集和油井生產狀況全自動連續跟蹤描述。

（2）該裝置適用于多井式計量站，解決了目前28井式以上計量站需采用2臺計量分離器計量和多占地的問題。其與多通道組合閥組配套使用，可實現手動或自動選井、自動連續量油和信號遠傳功能，現場應用效果良好，能夠保證正常平穩生產。

（3）如果獨立應用該裝置，不與多通道組合閥組配套使用，其原有功能與已建集油閥組的適應性還需要進一步摸索。

1.4 方案四：橇裝化標準計量站

油氣積算儀檢測分離器內液位的高低實時傳送給RTU，RTU根據液位指示控制電動執行器的開啟與關閉。連續自動量油的次數和時間可在RTU 上人工設定，并可隨時停止。RTU對計量數據，集油摻水匯管的溫度、壓力及回油溫度進行數據檢測，實現信號遠傳。

特點：

（1）橇裝化標準計量站房屋采用輕鋼彩板結構設計，站型可采用標準型號組合而成，該組合方式結構牢靠，外型美觀，方便值班巡檢。

（2）該站型采用工廠化預制模式。模塊化組裝、模塊化施工，可保證土建、結構、管段預制同步開展，有效縮短了建設周期，同時在工廠化預制過程中其焊接質量與工作環境均有明顯提高和改善，且不受天氣因素制約。因采用模塊化設計而增加的鋼材費用，將在時間成本和社會效益方面得到有效的彌補，比常規磚混結構計量站投資降低至少10%左右。

（3）結構緊湊，節省空間；拆卸方便，易于流動；室內作業，節約成本。

（4）批量生產可優化工期，提高建設工程質量水平。

（5）過程變更、運行后期工藝檢修及升級改造的難度較大。

1.5 方案五：玻璃管量油

單井來液進入計量分離器后，人為觀察玻璃管液位變化，記錄液位的起點上升至指定液位所用時間和相應高度；人為量油記時和計算、化驗測量含水率，氣計量儀表和摻水流量計均為就地顯示設計，無信號遠傳功能。要達到信息化計量站的要求，站內計量設備必須進行更新改造。

特點：

（1）該站型工藝流程最簡，計量儀表設備投入少，節省建設投資。

（2）玻璃管量油操作繁瑣，量油費時費力，量油及計算數據可靠與否與員工的責任心和量油規范操作直接相關，由于員工勞動強度大，計量數據準確度受人為因素影響較大。

2 計量方案對比

從目前計量現狀看，以上各方案的計量精度均達到了國家標準計量準確度±10%以內的要求，能夠滿足信息化要求的計量站已實現手動或自動選井、自動連續量油和信號遠傳功能，不需要改造。自動分測計量裝置計量站能夠實現單井計量的手動或自動選井和產液量的連續自動計量，但要達到信息化計量站的要求還需要增加無線傳輸信號發射裝置來實現信號遠傳功能。對于玻璃管量油計量站，要達到信息化計量站的要求，需要對已建的計量方案進行改造。為了優選最佳的計量方案，對上述五種計量方案進行優化對比：

方案一：經過多廠實踐，與已建集油、摻水閥組配套應用的技術比較成熟，計量準確度高，現場運行情況較好。

方案二：投資費用少，但需在分離器出口管線增加U型管配套設計，因現場布局較緊湊，使該方案應用范圍受限，且對于28 井式以上計量站需要配備2套計量裝置，投資費用高。

方案三：計量裝置自投用以來，一直與多通道組合閥組配套使用，如果獨立應用該裝置，其原有功能與已建集油閥組的適應性還需要進一步摸索。

方案四：該橇裝化站型采取工廠化預制、模塊化組裝、模塊化施工；結構緊湊，節省空間；拆卸方便，易于流動；室內作業，節約成本；批量生產可優化工期，大幅提高建設工程質量水平；節省施工費用，比常規磚混結構計量站投資降低大約10%左右。

方案五：量油設備人為操作，儀表設備均無信號遠傳功能，投資費用最少，要達到信息化計量站的要求，計量設備必須進行更新改造。

大慶油田地處高塞地區，有利的油田基本建設工程施工作業時間短，各類方案編制難度大、周期長，施工圖設計嚴重滯后，施工單位為保障生產，搶進度、趕工期現象普遍存在，特別是在雨季、冬季施工作業工程質量和進度難以保證，窩工、返工問題嚴重。同時受季節性影響，施工企業經常處于等停狀態，人力資源、設備資源嚴重浪費，既影響了油田生產，又影響了施工企業的效率和效益。計量站橇裝標準化可解決這個問題，滿足油田開發建設迫切需求。

綜合對比，采用自動選井工藝投資相對較大，同時考慮改造投資費用，結合采油廠意見，信息化計量站的計量方案建議優選方案四作為計量站（采用手動選井、自動計量且信號遠傳）的計量技術方案。該方案計量站沿用“計量分離器+U 型管積算儀+摻水（熱洗）”的功能進行設計，RTU 根據積算儀檢測的液位指示來控制電動執行器的開啟與關閉，并對計量數據，集油摻水匯管的溫度、壓力及回油溫度進行數據檢測，可實現手動選井、自動計量和信號遠傳功能。該站型通過簡化工藝流程，取消測氣裝置和儀器，取消摻水（熱洗）流量計，預留流量計短接，并嚴格按工廠化預制、模塊化組裝、模塊化施工。批量生產可優化工期，大幅降低施工費用，提高建設工程質量。該方案即能滿足信息化油井計量站計量方案優化簡化的要求，又能為地面工程投資與管理節約大量資金，還能實現油田油井計量站計量參數的自動采集、處理、遠傳，以及一體化管理目標，可提高油田計量參數采集的自動化程度和準確度，滿足油田油井計量站信息化建設的目標[7]。

3 結論

橇裝化標準計量站信息化建設可實現計量站無人值守，改變計量站原有的生產作業制度；信息化系統的可靠運行，可實現計量站自動量油，實時監測計量動態，及時發現生產故障和事故隱患，從而使油田小型站場計量管理制度發生根本性轉變，由昔日常規的以站設班、井站值守、步行巡檢制變為井站無人值守、故障巡檢制[8]；由以調度為中心指揮生產變為以信息化中心控制室為中心指揮生產。由于信息化油井計量站可實現計量參數的自動采集、處理、遠傳，以及一體化管理的功能，提高了計量參數處理的質量和速度，對助力油田生產、減員增效、提高員工勞動生產率和單位工作效率具有重要意義。