移動式量油檢定計量裝置的研制與應(yīng)用

苗彥平 朱治國 李棟 王軍 王厚兵 鄧明 許雙龍

華北油田分公司第三采油廠

油井產(chǎn)液的計量是油田生產(chǎn)管理中的一項(xiàng)重要工作，對油井產(chǎn)液進(jìn)行準(zhǔn)確、及時的計量，對掌握油藏狀況、制定生產(chǎn)方案具有重要的指導(dǎo)意義。隨著數(shù)字化油田的建設(shè)及單井集輸方式的調(diào)整，逐漸將采油井過去的三管伴熱集油工藝改為摻水集油工藝[1-2]，集輸工藝的調(diào)整，使得傳統(tǒng)的計量間分離器量油被示功圖量油所取代[3-5]。但是由于油井可能受氣體、結(jié)蠟、漏失等因素影響，計算結(jié)果與實(shí)際產(chǎn)液存在一定的偏差。為解決地面摻水流程改造后單井無法應(yīng)用分離器量油以及示功圖量油可能不準(zhǔn)確的問題，研制了基于稱重式計量原理的移動式量油檢定計量裝置[6-7]。

1 量油誤差分析

華北油田采油三廠有油井1 548口，開井1 077口，其中762口油井采用三管伴熱流程和單管常溫集油，量油方式采用分離器量油和示功圖量油；剩余315口采用摻水流程，選用示功圖量油。經(jīng)過對現(xiàn)場情況進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的示功圖量油在密度、含水等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)均為準(zhǔn)確的情況下產(chǎn)生的誤差存在以下特點(diǎn)：①泵況正常且產(chǎn)液量小于1 t的油井示功圖量油計量誤差偏大，最大誤差達(dá)到427%，平均誤差為116%；②泵況正常且產(chǎn)液量大于5 t的油井示功圖量油誤差較小，平均誤差24%。另外結(jié)蠟油井示功圖油量高于實(shí)際值。分析認(rèn)為，由于管壁結(jié)蠟，造成流體流動時阻力增大，懸點(diǎn)最小載荷減小、最大載荷增大，抽油機(jī)的載荷差增加，示功圖有效沖程增大，導(dǎo)致示功圖計產(chǎn)產(chǎn)量偏高。有氣體影響或連抽帶噴油井示功圖量油偏低，這是因?yàn)闅怏w影響和氣鎖會產(chǎn)生供液不足，連抽帶噴油井由于固定閥和游動閥無法完全閉合，造成抽油機(jī)無法正常加載，載荷差減小，示功圖有效沖程減小，導(dǎo)致示功圖量油偏低。因此研制出了基于稱重式計量原理的移動式量油檢定計量裝置，以解決摻水后無法進(jìn)行分離器量油及示功圖量油不準(zhǔn)確的問題。

2 量油檢定計量裝置改造與研發(fā)

2.1 單罐量油檢定裝置的改造

單罐量油檢定裝置的基本原理是通過井口流程連接使產(chǎn)液流入氣液分離器，分離后通過進(jìn)罐前流量計進(jìn)行計量。但由于其原有工藝及配套電器復(fù)雜，現(xiàn)場操作繁瑣，且不能模擬井口回壓，計量誤差大，流量計受氣體、雜質(zhì)影響較大，不適應(yīng)現(xiàn)場應(yīng)用。本著節(jié)能降耗的原則，對原裝置進(jìn)行改造，達(dá)到簡化工藝，便于實(shí)際操作，可模擬井口回壓，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確計量單井產(chǎn)液量的目的。改造后的計量裝置如圖1所示。

圖1 改造后計量裝置示意圖Fig.1 Schematic diagram of metering device after trans formation

改造步驟：

（1）移動計量裝置外層包覆鐵皮房，不僅設(shè)備質(zhì)量重，重心偏高，而且運(yùn)輸不便，因此首先拆除鐵皮房。

（2）拆除原有復(fù)雜的PLC控制柜、泵等設(shè)備，在相應(yīng)位置焊接防爆控制箱；拆除流量檢測儀，更換防爆金屬軟管。

（3）更換或校驗(yàn)相應(yīng)閥門、儀表、緊固件、墊片、線路等。

（4）在氣路管線增加高密封取樣截止閥和壓力表，用來顯示罐內(nèi)壓力。在空罐開始計量前向罐內(nèi)充入氮?dú)?，通過壓力表顯示值調(diào)整罐內(nèi)壓力達(dá)到外接氣管線壓力，使計量過程中進(jìn)液壓力平衡。滿罐后通過截止閥放空，使計量罐在常壓條件下運(yùn)行。

（5）在氣管線回路加裝熱水沖洗口。卸油時打開沖洗口放空，卸油后用安裝在罐體端部的蒸汽機(jī)對設(shè)備內(nèi)部進(jìn)行熱水沖洗或蒸汽清洗。

（6）設(shè)置兩組氮?dú)馄?，合理放置在端部，同時制作氮?dú)馄繉Ｓ每ň?，一用一備，方便取用?/p>

改造后的工藝流程：

（1）進(jìn)液計量。計量裝置現(xiàn)場管線連接完成后，關(guān)閉排氣閥門，直至罐內(nèi)壓力與回路管線壓力相同，打開調(diào)節(jié)閥維持模擬井口回壓，打開進(jìn)液口閥門，開始進(jìn)液并計量。當(dāng)液量達(dá)到設(shè)定質(zhì)量時關(guān)閉進(jìn)液口閥門，停止進(jìn)液，并按進(jìn)液時間及進(jìn)液質(zhì)量換算單井日產(chǎn)液量。

（2）排液清洗。計量完畢后，打開排液閥門，將罐內(nèi)液體排至油井套管內(nèi)或者容器內(nèi)；打開沖洗口及排液閥，利用蒸汽機(jī)對管內(nèi)進(jìn)行清洗；清洗完成后關(guān)閉沖洗口，罐內(nèi)壓力保持在0.6 MPa，用氮?dú)獯祾邔⒃O(shè)備內(nèi)空氣排盡，關(guān)閉排液閥門，方便二次計量。

2.2 雙罐量油檢定裝置的研發(fā)

單罐稱重計量有效解決了油井計量問題，但是對于產(chǎn)量較高、連抽帶噴的油井，由于單罐容積有限，致使計量時間過短，造成檢定產(chǎn)量存在誤差。為此開發(fā)出雙罐計量檢定裝置，實(shí)現(xiàn)油井產(chǎn)液的連續(xù)計量。

檢定裝置采用雙罐雙泵的工藝流程，進(jìn)口管線與油井管線連接，出口管線與油井套管連接，結(jié)構(gòu)如圖2所示（圖中虛線框內(nèi)部分為量油檢定裝置，均由PLC控制箱自動控制），裝置示意圖如圖3所示。通過電磁閥控制計量液體進(jìn)入1號計量罐，當(dāng)1號計量罐達(dá)到預(yù)定質(zhì)量時，電磁閥自動切換將計量液體導(dǎo)入2號計量罐，同時1號計量罐開始排液。通過周而復(fù)始地進(jìn)液、排液計算出油井的產(chǎn)量，整個過程由PLC控制，從進(jìn)液、排液、稱重、計時到計算產(chǎn)量實(shí)現(xiàn)全部自動化。

圖2 雙罐量油檢定裝置結(jié)構(gòu)Fig.2 Structure of the oil calibration device for double tank

圖3 雙罐量油檢定裝置示意圖Fig.3 Schematic diagram the oil calibration device for of double tank

工藝流程：

（1）進(jìn)液計量。管線連接完成后，通過電磁閥控制計量液體進(jìn)入1號計量罐稱重，當(dāng)1號計量罐達(dá)到預(yù)定質(zhì)量時，電磁閥自動切換將計量液體導(dǎo)入2號計量罐稱重，同時1號計量罐通過排液泵開始排液，將油液排入套管。周而復(fù)始地進(jìn)液、排液，當(dāng)達(dá)到設(shè)定時間時計算出油井的產(chǎn)量。

（2）排液清洗。計量完畢后，將罐內(nèi)油液排至油井套管內(nèi)或者容器內(nèi)，利用蒸汽機(jī)對管內(nèi)進(jìn)行清洗；清洗完成后關(guān)閉沖洗口，用氮?dú)獯祾邔⒃O(shè)備內(nèi)空氣排盡，方便二次計量。

3 井口電子檢定轉(zhuǎn)換器

為了實(shí)現(xiàn)井口快速連接并進(jìn)行量油檢定，研制了油井井口電子檢定轉(zhuǎn)接器，其與移動計量檢定車配套使用，可實(shí)現(xiàn)油井井口取樣、泄壓、檢定、掃線、驗(yàn)封、流向控制等功能，且能進(jìn)行指示和異常報警（圖4）。

圖4 井口電子檢定轉(zhuǎn)換器Fig.4 Wellhead electronic calibration converter

轉(zhuǎn)換器中的獨(dú)立四位密封結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)任意通路與其他通路完全隔離，以及任意通路自由操作；三通球閥可以實(shí)現(xiàn)直通、角通、三通三種工作狀態(tài)（圖5）。

圖5 井口電子檢定轉(zhuǎn)換器工作狀態(tài)示意圖Fig.5 Schematic diagram of the working state of the wellhead electronic calibration converter

4 現(xiàn)場應(yīng)用

為了推廣應(yīng)用移動式量油檢定裝置，需要對該裝置進(jìn)行誤差分析。以分離器量油為基準(zhǔn)，篩選20口正常生產(chǎn)的油井進(jìn)行分離器量油與移動式量油檢定裝置量油數(shù)據(jù)對比（表1）。結(jié)果表明，移動式量油檢定裝置平均計量誤差為1.33%，應(yīng)用效果良好，可以滿足油井計量的要求。

表1 計量數(shù)據(jù)對比Tab.1 Comparison of measurement data

續(xù)表1 計量數(shù)據(jù)對比

5 結(jié)論

（1）移動式量油檢定裝置的應(yīng)用有效解決了油井摻水以后無法應(yīng)用分離器量油以及示功圖量油計算產(chǎn)量不準(zhǔn)確的問題，現(xiàn)場應(yīng)用效果良好，為油田開發(fā)準(zhǔn)確錄取單井資料提供了技術(shù)支撐。

（2）井口電子檢定轉(zhuǎn)接器的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了井口取樣、檢定、防盜一體化，安裝簡單，遙控操作，無需外接電源，不需割接管線，為解決復(fù)雜區(qū)井口取樣、檢定、防盜提供了技術(shù)支持。