低產(chǎn)油井計量裝置技術(shù)研究
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1 分離器設(shè)計方案的形成
在20世紀70年代初期，有人曾經(jīng)對法國臥式三相自動計量分離器進行了大量的現(xiàn)場試驗。在對其應(yīng)用條件及我國油田的實際情況了解不夠的前提下，對其進行機械地仿制，如油水界面的控制浮球，最后還是失敗了。失敗的主要原因是分離器內(nèi)油水界面控制不靈，經(jīng)常發(fā)生水中跑油或油中跑水現(xiàn)象。油水界面控制不靈在其它集輸設(shè)備如原油立式或臥式沉降脫水罐、電脫水器等設(shè)備中普遍存在，這個問題在以后的十多年里一直困攏著油氣集輸工作者，人們在設(shè)定的油水界面位置上安裝過各式各樣的儀表，效果都不理想。雖然仿制法國三相分離器的試驗失敗了，但使我們認識到，要想獲得三相分離器的成功，必須攻克界面控制的難關(guān)。為了弄清三相分離器油水界面在工作條件下的實際狀況，我們進行了如下的試驗：設(shè)計了一臺Φ1000的臥式三相分離器，如圖1所示。在分離器側(cè)面液體部分自上而下等距離設(shè)計了一列取樣閥。在運行時通過大量取樣分析得知，分離器在運行狀態(tài)下液體部分并不總是存在著一個上面是油，下面是水的清晰的油水界面，而常常是液體部分的頂部為含水率很低的純油層，分離器底部為清水層，在其間是一個含水率漸變過渡層。多年的大量現(xiàn)場實驗使我們得到了如下寶貴的經(jīng)驗：①界面控制是分離器成敗的關(guān)鍵技術(shù)；②以前用各種各樣的儀表來直接控制油水界面的嘗試是不可取的，在提高儀表控制精度上下功夫是方向性失誤。工藝條件對儀表的成敗起決定性作用。
鑒于以上認識，我們在參閱了國外的一些資料后得到了啟示，擬定了以下三相分離器設(shè)計方案（見圖2）。
考慮油井計量中油中雜質(zhì)多，且高含水井含氣量不高，所以選用立式結(jié)構(gòu)。分離器外附有集油桶和集水桶，各桶上下兩端設(shè)有液位控制器，該分離器把通常對油水界面的直接控制變成了由可調(diào)水堰管調(diào)節(jié)水的出口高度，與固定的油出口高度對應(yīng)，從而間接控制了油水界面高度，使得分離出的油和水分別進入油桶和水桶，如果排出的油或水的指標不符合要求，只要調(diào)節(jié)水的出口高度就可方便地達到要求。油桶與水桶的液面控制是很容易實現(xiàn)的成熟技術(shù)，能夠可靠地運行。
2 油井計量裝置的構(gòu)成與計量原理
單井來油經(jīng)三相分離后，原油進入油桶，當液面達到上浮球時，浮球發(fā)出信號使氣動薄膜閥全開排油，原油經(jīng)過在線含水分析儀，刮板流量計、薄膜閥等排出；分離后的水經(jīng)水堰管口溢出，進入集水桶。同樣，當水位升到上浮球時，薄膜閥打開排水，水經(jīng)過流量計、薄膜閥排出，當油或水液位降到下浮球位置，薄膜閥關(guān)閉，進行下一桶的油或水的積累。在分離器頂部的氣出口處，設(shè)有溫度、壓力變送器、過濾器、氣體腰輪流量計、自動式調(diào)壓閥、單流閥等。三相分離器的進油管線裝有一套加藥裝置，可連續(xù)可控地給來油加破乳劑。
3 三相分離器的主要技術(shù)指標
結(jié)構(gòu)尺寸： Φ1600×4300
工作壓力： 0.6MPa
工作溫度： 40℃～47℃
液體處理量： 200m3/d
液體停留時間： ＞30min
分離后指標： 油中含水≤30%
污水含油≤0.4%
4 分離器在計量方面的優(yōu)點
（1）采用立式分離器，允許油水界面在較大范圍內(nèi)波動，有利于分離效果的控制。
（2）采用集油桶、集水桶，可調(diào)水堰結(jié)構(gòu)，把難度大的直接控制油水界面的控制方法變成容易實施的液面控制和開關(guān)控制。
（3）間斷排液方式使得一塊計量儀表的量程可以適應(yīng)產(chǎn)量相差懸殊的各口油井，即在分離器處理量范圍內(nèi)，不論哪口油井的產(chǎn)量為多少，只要控制好流量計前后的壓差，流量計在計量時就不會超量程。因此在計量站內(nèi)不必用不同量程的多個流量計來適應(yīng)產(chǎn)量參差不齊的各口井的計量。
（4）分離器內(nèi)部的沉降分離過程不受排流時液體流動的擾動，分離效果不受影響。
5 與三相分離器配套的主要儀表
彈性刮板流量計，用于量油、量水 精度：±1.0%
在線含水分析儀（0%～100%） 精度：±2.0%
氣體腰輪流量計 精度：±1.0%
單片機及打印輸出設(shè)備
6 試驗效果
①三相分離效果滿足計量要求。油中含水率＜30%；水中含油＜0.4%；②用可調(diào)水堰管控制油水界面主動、靈活，很有效，使最終分離出的油中含水率和水中含油率得以控制，這是技術(shù)上的一個突破；③單片機用于油井計量中，對油、水液位進行控制，自動采集油、氣、水流量信號和溫度、壓力信號并加以處理、運算，可隨時或定時打印結(jié)果。
7 誤差分析
由于儀表的直接測量值x與間接測量值y之間存在著函數(shù)關(guān)系y=f(x)，則由微分學(xué)可知，直接測量值的測量誤差引起的間接測量值的誤差為函數(shù)的增量，而該增量可用函數(shù)的微分來表示。同樣，有n個直接測量值xi(i=1，2，…n)與間接測量值的函數(shù)關(guān)系為 孔板流量計相關(guān)文章:孔板流量計原理 熱式質(zhì)量流量計相關(guān)文章:熱式質(zhì)量流量計原理 流量計相關(guān)文章:流量計原理
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