注聚站注水流量調(diào)節(jié)裝置的節(jié)能應(yīng)用分析

楊有為 劉嵐昊 吳麗穎

（1.大慶油田有限責(zé)任公司第二采油廠；2.大慶油田技術(shù)監(jiān)督中心）

注聚合物是較為成熟的提高采收率的驅(qū)油技術(shù)，在大慶油田部分區(qū)塊已推廣應(yīng)用。在注聚采油系統(tǒng)中，注入單井的聚合物量、清水量要按照配產(chǎn)配注參數(shù)要求施行，為保證配比參數(shù)穩(wěn)定，目前廠注聚站均采用計(jì)量儀表與混合比自動調(diào)節(jié)閥控制器組合來調(diào)節(jié)母液和清水注入量。注聚站主要工藝設(shè)備包括母液罐、輸液機(jī)泵等，計(jì)量與測控儀表包括母液罐液位測控報(bào)警器、母液匯管壓力計(jì)、輸液泵出口壓力計(jì)、母液流量計(jì)，以及清水流量計(jì)顯示、聯(lián)鎖、控制儀器等。

1 注水流量調(diào)節(jié)裝置的現(xiàn)狀

以南二西1#注入站為例，根據(jù)地質(zhì)方案，針對每一口井，調(diào)整其注聚泵變頻器的工作狀態(tài)，來控制母液流量。在混合比控制器上設(shè)定清水與母液的混合比后，用混合比控制器控制清水注入量。全站各井母液注入量為10～50 m3/d，母液計(jì)量采用LDQ-98A電磁流量計(jì)，流量范圍0.1～2 m3/h?；旌媳葹?∶1 或7∶1。清水計(jì)量采用LSU-99A 磁電式流量計(jì)，公稱壓力25 MPa，流量范圍0.5～30 m3/h。

其基本控制流程是：混合比自動調(diào)節(jié)閥控制器采集聚合物母液流量計(jì)及清水流量計(jì)的流量信號后，與設(shè)定值進(jìn)行對比、運(yùn)算，輸出控制信號控制清水調(diào)節(jié)閥，完成聚合物與清水混合稀釋注入井中，見圖1。

圖1 混配比控制器控制過程原理簡圖

由于該站已經(jīng)有12 口頂允壓井，且存在井口壓力和來水壓力不穩(wěn)定的情況，清水注入量波動較大，現(xiàn)用的12 臺混配比控制器均不能滿足工藝上的控制要求，雖經(jīng)廠家多次維修，也不能達(dá)到要求的精度。分析原因有以下幾種因素：

◇流量采集信號和調(diào)節(jié)信號問題；

◇閥門調(diào)節(jié)精度問題；

◇控制器比例參數(shù)設(shè)定問題；

◇調(diào)節(jié)閥流量調(diào)節(jié)范圍問題；

◇調(diào)控系統(tǒng)不完善。

由于設(shè)備使用已有4年的時(shí)間，在高壓狀態(tài)下，閥芯磨損等具體情況的存在，勢必導(dǎo)致閥門調(diào)節(jié)精度的下降。致使全部混配比控制器停用，改為手動控制。人工每兩小時(shí)觀察記錄一次各流量計(jì)的讀數(shù)，根據(jù)情況，隨時(shí)手動調(diào)整閥門開度來控制注入量。

2 解決措施

針對上述在工藝與注入量上存在的實(shí)際問題，在南二西1#注聚站安裝了1臺ZSLT注水流量調(diào)節(jié)裝置用以解決人工調(diào)節(jié)難以滿足工藝參數(shù)要求和勞動強(qiáng)度大的問題。該裝置用于南1-4-P125 注入井調(diào)控，在未安裝前，此井采用手動調(diào)節(jié)，其液量波動較大，不好控制。安裝了該試驗(yàn)裝置后，隨機(jī)選取了一部分生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，可以看出流量調(diào)節(jié)裝置在控制注水量穩(wěn)定性方面有明顯效果，見圖2。

圖2 南1-4-P125井注水量對比

3 ZSLT流量調(diào)節(jié)裝置的特點(diǎn)

ZSLT 流量調(diào)節(jié)裝置與原混配比控制器相比，最為突出的特點(diǎn)是將控制器與控制閥整合為一體，減少了控制信號的傳輸線路。該產(chǎn)品的核心技術(shù)借鑒和吸收了美國梅索尼蘭公司（MASONEILAN）和德國霍拉調(diào)節(jié)閥公司（HORA）的流量控制技術(shù)，以及采用美國Redlion 的智能控制器。由于配置了高精度流量采集儀，使得整機(jī)的智能化程度高、控制精確、壽命長、性能穩(wěn)定、操作方便。

3.1 定值調(diào)節(jié)范圍內(nèi)的隨動特性

調(diào)節(jié)的工作范圍，即控制器能在調(diào)節(jié)參數(shù)從某值到某值的范圍內(nèi)工作。帶有位置功能的控制器能較快地完成過程控制，同時(shí)最小化不必要的閥門動作。需設(shè)置好以下調(diào)整參數(shù)：

◇閥門動作滯后時(shí)間

◇閥門動作更新時(shí)間

◇可變的控制阻尼

◇閥返信號丟失動作

◇可調(diào)整的閥門行程范圍

3.2 參數(shù)設(shè)定(PID)

南二西1#注聚站ZSLT-06注水流量調(diào)節(jié)裝置為不采集母液流量信號的恒流量控制裝置，根據(jù)現(xiàn)場工況，PID參數(shù)需要調(diào)整時(shí)可通過廠家技術(shù)人員設(shè)定。

3.3 流量計(jì)與被調(diào)計(jì)量儀表組合優(yōu)點(diǎn)

流量計(jì)與調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)組合成一體式注水流量調(diào)節(jié)裝置后，整機(jī)具有可靠性高、易維護(hù)、調(diào)試周期短、現(xiàn)場適應(yīng)性好等優(yōu)點(diǎn)。

3.4 應(yīng)用的新技術(shù)

注水流量調(diào)節(jié)裝置整機(jī)由流量采集儀、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制模塊組成。流量采集儀采用渦街流量計(jì)無可動部件，可靠性高，壽命長。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)采用多級節(jié)流閥芯、級進(jìn)節(jié)流閥芯、內(nèi)壓自平衡技術(shù)?？刂颇K采用具有防過沖技術(shù)的PID 控制技術(shù)，控制輸出模塊（如繼電器、固態(tài)繼電器、可控硅等）可在現(xiàn)場更換和替換。

4 經(jīng)濟(jì)效益評估

ZSLT 注水流量調(diào)節(jié)裝置配套1 臺磁電式流量計(jì)，稅后的價(jià)格約為3.1 萬元，是目前同行業(yè)產(chǎn)品中價(jià)格較低的產(chǎn)品。

而若采用原混合比控制器來完成同樣的生產(chǎn)過程時(shí)，除控制器和調(diào)節(jié)閥的投資外，還需另加2臺流量計(jì)的費(fèi)用，以及它們之間的信號連接線路。不僅投資大，施工過程繁瑣，而且出現(xiàn)故障的隱患點(diǎn)多，維護(hù)費(fèi)用也相對較高，對比見表1。

表1 一次投資概算對比

5 結(jié)語

在油田開發(fā)后期，為保證地層壓力、提高采收率，原油開采方式由水驅(qū)、聚驅(qū)逐步發(fā)展到三元驅(qū)。這樣勢必對注入液的配比精度控制的要求更高，從而對注入站混配比控制儀表精度、性能的要求也會更高。為此，建議在今后老區(qū)改造或新建注聚、三元站時(shí)采用新型流量混配比控制器，以達(dá)到降低運(yùn)行成本、企業(yè)效益最大化的目的。