辽河油田采油后期的地下情况十分复杂, 同一个计量站内的油井千差万别, 并且存在产液量低、气液比低、间歇产液、流速状态复杂、杂质含量高等特点, 对传统的气液两相分离计量装置产生不同程度的影响。为了满足辽河油田油井后期采油现状的需要, 对传统的气液两相分离计量装置进行了改造研究, 并进行了现场应用。应用结果表明, 该装置不仅计量精度高, 并解决了以前由于密度变化带来的误差。
1 技术现状
玻璃管量油是国内各油田普遍采用的传统计量方法, 装备简单, 投资少, 大约占油井总数的90%以上, 其突出不足是无法实现连续计量, 只能折算油井产量, 系统误差高达10%以上;两相分离仪表计量除具有玻璃管量油的优点外同时也可实现连续量油, 其主要不足是质量流量计受安装、结蜡和气体含量等因素的影响较大, 计量精度不稳定。另外, 在高含水期, 对于气液比低的油井计量后的排液十分困难, 给计量操作造成很大不便。翻斗式计量装置可以实现产液量的连续计量, 但不适用于对原有计量装置的改造, 投资成本高, 且不易于对产出气的计量[1,2,3]。
2 称重式自动计量装置工作原理
称重自动计量装置的结构与工作原理如图1所示。该装置主要由计量分离系统、数据采集系统和计算机系统等部分组成。在分离器内部安装称油罐和称重传感器等部件, 外部连接信号采集及信号转换装置, 利用RS-232串口数据采集技术把传感器信号传送到工控机中, 通过编程软件实现原油产量计量, 并对瞬时产油速度进行监测。自动排液过程则是利用A/D转换卡和磁力启动器等装置对排油泵电机及电磁阀的开关量进行控制, 完成自动排液的功能。
通过加载到传感器上的应力变化, 引起应变片的变形, 通过电阻变化关系实现称重测量的。而称重计量过程是通过记录传感器在称重前后数模转换的质量差进行产量计量, 因而不考虑称重罐内原油物性变化过程带来的称重影响。原油日产量为
式中, Q为原油日产量, t/d;m1为称重前称重传感器的称重值, kg;m2为称重后称重传感器的称重值, kg;t为称重1次的时间, min。
利用带压力、温度补偿的旋进旋涡式气体流量计对产出气进行计量, 该仪表内部无旋转部件, 计量精度高。产出气出口管线并联安装两台不同量程的流量计, 可根据计量井含气量的大小选定计量流量计, 利用计算机自动控制该计量过程[4]。
2.1自动排液系统工作原理
自动排液系统主要由输油泵、电磁阀、电子液位计、磁力启动器及A/D转换开关等设备组成。该系统的工作原理是通过低压电路 (磁力启动器) 来控制高压电路的连通情况, 再利用计算机控制磁力启动器来实现对电机及电磁阀开关量控制, 实现计算机对单井产量的安全、自动计量[5]。
计量过程中当计量罐内液量到达一定质量, 外输泵自动开启进行排液, 当计量罐内液量剩余一定质量后自动关闭, 完成一个计量周期。针对间歇出液低产油井特点, 在一个产液间歇期内, 油井无产液并且持续时间较长, 即使计量罐内液量未达到标准重量, 系统通过判断瞬时产液速度, 判断是否处于产液间歇期, 自动记录数据并开启外输泵进行排液, 为下一次产液期计量作好准备, 系统通过产液间歇期排液的计量方式, 从而减小控制系统计量误差。在系统中采用的外输泵流量为15 m3/h, 计量过程 (1 m3左右的液量) 中排液时间为3-5min。
3 现场应用效果
计量标定结果如表1所示, 可知, 单次计量准确度可达到0.5%, 小于油井计量分离器5%的允许误差。
称重式原油产量自动计量装置已在辽河油田XX采油厂进行投产应用, 运行过程稳定可靠、应用效果良好。由于该装置在计量过程中直接对原油质量进行计量, 不受原油密度及含水率等因素影响, 因而比较适用于辽河油田间歇出油、气液比低、产液量低的单井产量计量。
4 结语
采用高精度称重传感器对原油质量直接计量, 不受原油温度、压力、密度、粘度等参数的影响, 提高了测试精度, 单次计量准确度可达到0.5%。计量、排液过程采用远程自动控制系统, 可实现24 h无人值守连续计量, 大大降低了劳动强度, 提高了测试效率。
摘要：结合辽河油田油井计量现场实际, 本文研制了称重式单井产量自动计量装置, 介绍了该装置的结构、原理、系统组成以及主要计算公式。现场应用表明, 该装置在规定的量程内有较高的计量精度, 运行安全、可靠性, 消除了液量低、气液比低、间歇产液等因素对油井计量的影响, 实现了在线监测与连续计量, 具有广阔的推广应用前景。
关键词：称重,单井产量,自动计量,在线监测
参考文献
[1] 薛国民, 沈毅.油井计量方法及关键技术发展方向[J].工业计量, 2006, 16 (4) :14-16.
[2] 张乃禄, 张建华, 徐竟天等.双容积油井计量监控系统[J].油气田地面工程, 2006, 25 (5) :30-31.
[3] 黄永生, 杨辉.高含水油井两相分离计量系统的技术[J].石油机械, 2004, 32 (9) :69-70.