稱重式單井產(chǎn)量自動計量裝置

楊顯志（中國石油遼河油田分公司鉆采工藝研究院，遼寧 盤錦 124010）

遼河油田采油后期的地下情況十分復(fù)雜,同一個計量站內(nèi)的油井千差萬別,并且存在產(chǎn)液量低、氣液比低、間歇產(chǎn)液、流速狀態(tài)復(fù)雜、雜質(zhì)含量高等特點,對傳統(tǒng)的氣液兩相分離計量裝置產(chǎn)生不同程度的影響。為了滿足遼河油田油井后期采油現(xiàn)狀的需要,對傳統(tǒng)的氣液兩相分離計量裝置進行了改造研究，并進行了現(xiàn)場應(yīng)用。應(yīng)用結(jié)果表明,該裝置不僅計量精度高,并解決了以前由于密度變化帶來的誤差。

1 技術(shù)現(xiàn)狀

玻璃管量油是國內(nèi)各油田普遍采用的傳統(tǒng)計量方法，裝備簡單，投資少，大約占油井總數(shù)的90%以上，其突出不足是無法實現(xiàn)連續(xù)計量，只能折算油井產(chǎn)量，系統(tǒng)誤差高達10%以上；兩相分離儀表計量除具有玻璃管量油的優(yōu)點外同時也可實現(xiàn)連續(xù)量油，其主要不足是質(zhì)量流量計受安裝、結(jié)蠟和氣體含量等因素的影響較大，計量精度不穩(wěn)定。另外，在高含水期，對于氣液比低的油井計量后的排液十分困難，給計量操作造成很大不便。翻斗式計量裝置可以實現(xiàn)產(chǎn)液量的連續(xù)計量，但不適用于對原有計量裝置的改造，投資成本高，且不易于對產(chǎn)出氣的計量[1-3]。

2 稱重式自動計量裝置工作原理

稱重自動計量裝置的結(jié)構(gòu)與工作原理如圖1所示。該裝置主要由計量分離系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和計算機系統(tǒng)等部分組成。在分離器內(nèi)部安裝稱油罐和稱重傳感器等部件，外部連接信號采集及信號轉(zhuǎn)換裝置，利用RS-232串口數(shù)據(jù)采集技術(shù)把傳感器信號傳送到工控機中，通過編程軟件實現(xiàn)原油產(chǎn)量計量，并對瞬時產(chǎn)油速度進行監(jiān)測。自動排液過程則是利用A/D轉(zhuǎn)換卡和磁力啟動器等裝置對排油泵電機及電磁閥的開關(guān)量進行控制，完成自動排液的功能。

通過加載到傳感器上的應(yīng)力變化，引起應(yīng)變片的變形，通過電阻變化關(guān)系實現(xiàn)稱重測量的。而稱重計量過程是通過記錄傳感器在稱重前后數(shù)模轉(zhuǎn)換的質(zhì)量差進行產(chǎn)量計量，因而不考慮稱重罐內(nèi)原油物性變化過程帶來的稱重影響。原油日產(chǎn)量為

式中，Q為原油日產(chǎn)量，t/d；m1為稱重前稱重傳感器的稱重值，kg；m2為稱重后稱重傳感器的稱重值，kg；t為稱重1次的時間，min。

利用帶壓力、溫度補償?shù)男M旋渦式氣體流量計對產(chǎn)出氣進行計量，該儀表內(nèi)部無旋轉(zhuǎn)部件，計量精度高。產(chǎn)出氣出口管線并聯(lián)安裝兩臺不同量程的流量計，可根據(jù)計量井含氣量的大小選定計量流量計，利用計算機自動控制該計量過程[4]。

圖1 稱重式單井產(chǎn)量自動計量裝置簡圖

2.1 自動排液系統(tǒng)工作原理

自動排液系統(tǒng)主要由輸油泵、電磁閥、電子液位計、磁力啟動器及A/D轉(zhuǎn)換開關(guān)等設(shè)備組成。該系統(tǒng)的工作原理是通過低壓電路（磁力啟動器）來控制高壓電路的連通情況，再利用計算機控制磁力啟動器來實現(xiàn)對電機及電磁閥開關(guān)量控制，實現(xiàn)計算機對單井產(chǎn)量的安全、自動計量[5]。

計量過程中當(dāng)計量罐內(nèi)液量到達一定質(zhì)量，外輸泵自動開啟進行排液，當(dāng)計量罐內(nèi)液量剩余一定質(zhì)量后自動關(guān)閉，完成一個計量周期。針對間歇出液低產(chǎn)油井特點，在一個產(chǎn)液間歇期內(nèi)，油井無產(chǎn)液并且持續(xù)時間較長，即使計量罐內(nèi)液量未達到標(biāo)準(zhǔn)重量，系統(tǒng)通過判斷瞬時產(chǎn)液速度，判斷是否處于產(chǎn)液間歇期，自動記錄數(shù)據(jù)并開啟外輸泵進行排液，為下一次產(chǎn)液期計量作好準(zhǔn)備，系統(tǒng)通過產(chǎn)液間歇期排液的計量方式，從而減小控制系統(tǒng)計量誤差。在系統(tǒng)中采用的外輸泵流量為15m3/h，計量過程（1m3左右的液量）中排液時間為3-5min。

3 現(xiàn)場應(yīng)用效果

計量標(biāo)定結(jié)果如表1所示，可知，單次計量準(zhǔn)確度可達到0.5%，小于油井計量分離器5%的允許誤差。

表1 稱重式單井產(chǎn)量自動計量裝置標(biāo)定結(jié)果

稱重式原油產(chǎn)量自動計量裝置已在遼河油田XX采油廠進行投產(chǎn)應(yīng)用，運行過程穩(wěn)定可靠、應(yīng)用效果良好。由于該裝置在計量過程中直接對原油質(zhì)量進行計量，不受原油密度及含水率等因素影響，因而比較適用于遼河油田間歇出油、氣液比低、產(chǎn)液量低的單井產(chǎn)量計量。

4 結(jié)語

采用高精度稱重傳感器對原油質(zhì)量直接計量，不受原油溫度、壓力、密度、粘度等參數(shù)的影響，提高了測試精度,單次計量準(zhǔn)確度可達到0.5%。計量、排液過程采用遠程自動控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)24h無人值守連續(xù)計量，大大降低了勞動強度，提高了測試效率。

[1]薛國民，沈毅.油井計量方法及關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展方向[J].工業(yè)計量，2006，16（4）：14-16.

[2]張乃祿，張建華，徐竟天等.雙容積油井計量監(jiān)控系統(tǒng)[J].油氣田地面工程，2006，25（5）：30-31.

[3]黃永生，楊輝.高含水油井兩相分離計量系統(tǒng)的技術(shù)[J].石油機械，2004，32（9）：69-70.