多通閥在油井計(jì)量中的應(yīng)用

王宏春 陳文 朱安江 中國石油新疆油田分公司采油二廠

多通閥在油井計(jì)量中的應(yīng)用

王宏春 陳文 朱安江 中國石油新疆油田分公司采油二廠

目前新疆油田公司所轄油區(qū)油井產(chǎn)出液的計(jì)量普遍采取立式分離器液位計(jì)量法（容積法），配套的工藝流程是計(jì)量管匯。多通閥計(jì)量將人工切換流程改變?yōu)槔枚嗤ㄩy自動切換，通過手動或者自動方式選擇某口油井的來液并送入分離器，在分離器配套裝置上設(shè)計(jì)自動液位采集系統(tǒng)，利用分離器量油計(jì)量原理自動計(jì)量單井產(chǎn)液量。該裝置在實(shí)現(xiàn)自動計(jì)量的同時(shí)，大大降低了員工的勞動強(qiáng)度，保證了油井計(jì)量的準(zhǔn)確性。

多通閥；選通裝置控制箱；分離器；油井計(jì)量

1 計(jì)量管匯配套立式分離器計(jì)量

目前新疆油田公司所轄油區(qū)油井產(chǎn)出液的計(jì)量普遍采取立式分離器液位計(jì)量法（容積法），配套的工藝流程是計(jì)量管匯。

（1）分離器結(jié)構(gòu)及工作原理。分離器由殼體、油氣水混合液進(jìn)口管線、分離傘、隔板、散油帽、油氣水出口管線、量油玻璃管（磁浮子液位計(jì)）和底水包組成。油氣混合物沿著切線方向進(jìn)入分離器后，沿著分離器壁旋轉(zhuǎn)散開，油的密度大，被甩到分離器壁，氣的密度小則集中上升。液滴落在散油帽上散開，油氣進(jìn)一步分離，油沿散油帽下滑，氣上升。上升的氣體經(jīng)下層分離傘收集，從頂部開口處上升進(jìn)入上層分離傘，經(jīng)過幾次改向，使初分離出來的氣體中攜帶的小油滴吸附聚集成較大的油滴下滑落入分離器的下部，然后經(jīng)油水混合液出口排出，天然氣從分離器頂部的氣出口排出。

（2）分離器量油操作。分離器量油操作是利用分離器量油計(jì)量工藝設(shè)施、設(shè)備，依據(jù)容積法原理，按照操作流程對油井產(chǎn)液量進(jìn)行計(jì)量的，步驟為：①打開分離器進(jìn)口閥門（分離器處于運(yùn)行狀態(tài)，直接執(zhí)行下一步）；②打開計(jì)量井進(jìn)分離器閥門（上排閘門），待壓力平衡后，打開測氣閥門，關(guān)閉計(jì)量井進(jìn)集油管線閥門（下排閘門）；③記錄初始液位、開始量油時(shí)間和氣表底數(shù)（對于非智能氣表同時(shí)記錄分離器壓力）；④達(dá)到預(yù)定液位時(shí)記錄液位、量油時(shí)間、氣表讀數(shù)，打開分離器出口（過油）閥門，關(guān)閉測氣閥門，壓油；⑤打開計(jì)量井進(jìn)集油管線閥門（下排閘門），關(guān)閉計(jì)量井進(jìn)分離器閥門（上排閘門）；⑥關(guān)閉分離器出口（過油）閥門。

（3）分離器量油原理及計(jì)算方法。分離器玻璃管量油是根據(jù)連通管平衡的原理，采用定容積計(jì)量。分離器內(nèi)液柱壓力與玻璃管內(nèi)的水壓力相平衡，分離器液柱上升一定高度，玻璃管內(nèi)水柱也相應(yīng)上升一定高度。因油水密度不同，上升高度也不同，知道了水柱上升的高度，就可換算出分離器內(nèi)油注上升高度，記錄水柱上升高度所需時(shí)間，計(jì)算出分離器單位容積，就可求得日產(chǎn)量，其式為

式中Q為每天的產(chǎn)油量（t）；h為玻璃管內(nèi)水柱上升高度（m）；ρ為水的密度（t/m3）；t為水柱上升時(shí)間（s）；D為分離器的直徑（m）。

2 多通閥自動選井的分離器計(jì)量

隨著油田開發(fā)模式的不斷改變，開采技術(shù)不斷的進(jìn)步和發(fā)展，油井產(chǎn)液量計(jì)量規(guī)模也要求與之匹配，量大、頻率高成了制約油井計(jì)量的重要因素，多通閥技術(shù)的引進(jìn)較好地改變了傳統(tǒng)計(jì)量管匯采用人工切換流程計(jì)量的諸多不便。

（1）多通閥結(jié)構(gòu)。多通閥主要由閥體、閥蓋、閥芯組件和連接架組成，如圖1所示。閥體上有數(shù)個(gè)油井來油入口，1個(gè)集輸口，1個(gè)計(jì)量口。閥芯上口與要計(jì)量的油井入口相通，下口與計(jì)量口相通。閥芯上口與閥體上油井來油入口的密封是借助彈簧預(yù)緊力壓緊密封環(huán)來實(shí)現(xiàn)的。

（2）MCP-IC-A集輸計(jì)量選通裝置控制箱（RTU）。多通閥只是一個(gè)具有多個(gè)孔道的環(huán)形組合閥組，要實(shí)現(xiàn)自動倒井和自動計(jì)量，必須配套使用集輸計(jì)量選通裝置控制箱。MCP-IC-A集輸計(jì)量選通裝置控制箱是一個(gè)控制單個(gè)集輸計(jì)量選通裝置的智能控制箱，其主要由旋鈕狀態(tài)開關(guān)、電源模塊、中間繼電器及接線端子排、帶指示燈的按鈕、智能控制箱和箱體等組成。

圖1 多通閥結(jié)構(gòu)

（3）多通閥選通工作原理。多通閥計(jì)量時(shí)由MCP-IC-A集輸計(jì)量選通裝置控制箱編排操作控制程序，電動頭帶動閥芯做圓周運(yùn)動，當(dāng)閥芯的主通道旋轉(zhuǎn)至需計(jì)量井進(jìn)口時(shí)，電動頭自動停止，選中計(jì)量的單井來液(圖1中綠色流向線)將通過閥芯的主通道從計(jì)量口徑輸出，利用分離器量油計(jì)量原理計(jì)量單井產(chǎn)液量；其余的單井來液均直接進(jìn)入集輸計(jì)量選通裝置的腔體內(nèi)，從管匯口徑輸出(圖1中紅色流向線)。計(jì)量選通裝置實(shí)質(zhì)上起到了替代人工切換流程（上、下排閘門）計(jì)量的作用，并且簡化了管匯流程。

（4）多通閥計(jì)量操作。利用MCP-IC-A集輸計(jì)量選通裝置控制箱可實(shí)現(xiàn)計(jì)量按照從小到大的順序進(jìn)行，各個(gè)井的計(jì)量排序可以重復(fù)或者間斷；若不同油井的計(jì)量排序被設(shè)置為相同的值，則管匯號排在前面的油井首先被計(jì)量。多通閥計(jì)量工藝技術(shù)是在原計(jì)量管匯配套立式分離器計(jì)量工藝技術(shù)的基礎(chǔ)上，將人工切換流程（上、下排閘門）方式轉(zhuǎn)變?yōu)槔枚嗤ㄩy配套技術(shù)自動控制切換。按照多通閥計(jì)量操作規(guī)程，將待計(jì)量井按計(jì)量要求編制計(jì)量程序，輸入MCP-IC-A集輸計(jì)量選通裝置控制箱。計(jì)量設(shè)置分為定時(shí)計(jì)量或定次計(jì)量，使用定時(shí)計(jì)量方式，當(dāng)?shù)竭_(dá)計(jì)量本參數(shù)所設(shè)定的時(shí)間后，自動停止計(jì)量。電動頭帶動閥芯做圓周運(yùn)動，當(dāng)閥芯的主通道旋轉(zhuǎn)至需計(jì)量井進(jìn)口時(shí)，電動頭自動停止，計(jì)量井來液通過閥芯的主通道從計(jì)量口輸入分離器計(jì)量，在分離器配套裝置上設(shè)計(jì)自動液位采集系統(tǒng)，利用分離器量油計(jì)量原理自動計(jì)量單井產(chǎn)液量，其余的單井來液均直接進(jìn)入集輸計(jì)量選通裝置的腔體內(nèi)，從管匯口徑輸出。

3 計(jì)量方式比較

（1）計(jì)量管匯配套立式分離器計(jì)量特點(diǎn)。傳統(tǒng)的油井單井產(chǎn)液量計(jì)量工藝是利用計(jì)量工藝管匯配套立式分離器計(jì)量，在油井相對集中區(qū)域布設(shè)計(jì)量站，單井產(chǎn)液通過生產(chǎn)流程進(jìn)計(jì)量站，采用多套上、下排閘門組合管匯，計(jì)量時(shí)需人工切換流程（上、下排閘門），油井來液進(jìn)入立式兩相分離器分離，然后利用“U”型管原理進(jìn)行單井產(chǎn)液量計(jì)量。計(jì)量管匯配套立式分離器計(jì)量是傳統(tǒng)的計(jì)量技術(shù)，計(jì)量設(shè)備簡單，員工對計(jì)量原理、操作程序較熟悉。但是，其地面配套設(shè)施建設(shè)規(guī)模及投資較大，操作相對較為復(fù)雜，1口井的計(jì)量需要操作十幾次閥門，操作極為不便，勞動強(qiáng)度大；同時(shí)，由于是人工操作，在對1口井計(jì)量之后，必須將分離器中的來液排出，而來液排出必須再進(jìn)行十幾次閥門的操作。計(jì)量取值采用計(jì)量設(shè)置時(shí)間段量油的方式來折算產(chǎn)量，對于間歇出油井計(jì)量誤差較大，導(dǎo)致原油系統(tǒng)誤差為10%～20%。另外，采用分離器計(jì)量技術(shù)對處于高含水期特別是特高含水期且氣液比低的油井計(jì)量后的排液十分困難。

（2）多通閥計(jì)量特點(diǎn)。多通閥計(jì)量是在傳統(tǒng)計(jì)量工藝管匯配套立式分離器計(jì)量的基礎(chǔ)上，將人工切換流程（上、下排閘門）改變?yōu)槔枚嗤ㄩy自動切換，通過手動或者自動方式選擇某口油井的來液進(jìn)入分離器，在分離器配套裝置上設(shè)計(jì)自動液位采集系統(tǒng)，利用分離器量油計(jì)量原理自動計(jì)量單井產(chǎn)液量。多通閥計(jì)量優(yōu)點(diǎn)為：第一，操作簡單、方便，勞動強(qiáng)度低。操作中只需輕輕點(diǎn)擊控制箱的按鍵，將計(jì)量井基本數(shù)據(jù)輸入控制箱，計(jì)量操作通過集輸計(jì)量選通裝置控制箱來控制集輸計(jì)量選通裝置的操作，無需進(jìn)行十幾次閥門的操作；操作程序化、流程化、自動化，大大降低了員工的勞動強(qiáng)度。第二，實(shí)現(xiàn)全天候計(jì)量，保證油井產(chǎn)量客觀、真實(shí)、準(zhǔn)確。該自動計(jì)量技術(shù)可以根據(jù)需要設(shè)定計(jì)量周期，它可以按照設(shè)定的時(shí)間進(jìn)行自動計(jì)量，微機(jī)隨時(shí)記錄量油結(jié)果；可以每天對油井進(jìn)行多次計(jì)量，跟蹤1口油井任意時(shí)間段的出油情況，保證了油井計(jì)量的準(zhǔn)確性。第三，低成本投入，操作所需空間小。使用集輸計(jì)量選通裝置，1個(gè)計(jì)量站一般只需要使用1套或者2套集輸計(jì)量選通裝置，占地面積小，投資僅為傳統(tǒng)計(jì)量裝置的40%～60%。多通閥的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，決定了采用多通閥的計(jì)量站工藝管匯實(shí)際操作所需空間相對較小，配套房間設(shè)施或保溫設(shè)施規(guī)模小，可實(shí)現(xiàn)簡易配套防護(hù)、保溫。雖然多通閥計(jì)量裝置改變了人工切換流程（上、下排閘門）的操作方法，但它的計(jì)量基礎(chǔ)仍然是分離器計(jì)量原理，所以對處于高含水期特別是特高含水期且氣液比低的油井計(jì)量后的排液十分困難。

10.3969/j.issn.1006-6896.2011.5.032

（欄目主持 關(guān)梅君）