油井計(jì)量站信息化建設(shè)方案優(yōu)選

大慶油田工程建設(shè)公司天宇設(shè)計(jì)院

油井計(jì)量站是油田地面工程的重要組成部分，是連接多口油井、集中按序計(jì)量各單井油氣產(chǎn)量的樞紐。油井計(jì)量站擔(dān)負(fù)著站內(nèi)各油井的油、氣、液計(jì)量任務(wù)，需及時(shí)準(zhǔn)確地為上級(jí)部門提供可靠的計(jì)量參數(shù)。目前油田計(jì)量站大部分仍然采用勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低的人工計(jì)量方式，由于人工計(jì)量間歇不連續(xù)，時(shí)間短，計(jì)量次數(shù)少，且大部分油井都處于油井間出，原油含水量高，所以計(jì)量結(jié)果代表性差，不能為油田提供真實(shí)可靠的計(jì)量參數(shù)[1]。油井計(jì)量站信息化建設(shè)為實(shí)現(xiàn)計(jì)量站自動(dòng)化計(jì)量提供了技術(shù)支持，可實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)量參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)采集、遠(yuǎn)傳、分析和處理，將計(jì)量站人工計(jì)量方式改為自動(dòng)連續(xù)計(jì)量，可提供更準(zhǔn)確的計(jì)量參數(shù)。在當(dāng)前“互聯(lián)網(wǎng)+”信息時(shí)代[2]，信息化技術(shù)在計(jì)量站管理應(yīng)用方面還處于比較落后的階段，結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，以計(jì)量信息系統(tǒng)在實(shí)際工作中的應(yīng)用為例，對(duì)當(dāng)前信息化技術(shù)在計(jì)量站管理工作中的應(yīng)用進(jìn)行探討，闡述當(dāng)前計(jì)量站信息化管理思路，提出信息化技術(shù)在計(jì)量管理工作中的設(shè)計(jì)構(gòu)思，簡化計(jì)量工作流程，對(duì)計(jì)量站信息化設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化對(duì)比，選出最佳計(jì)量方案，對(duì)油田已建油井計(jì)量站不滿足信息化要求的計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行改造，提高信息化技術(shù)在計(jì)量管理工作中的應(yīng)用，提升計(jì)量管理能力和工作效率，促進(jìn)油田小型站場計(jì)量管理工作方式的轉(zhuǎn)變。

1 油井計(jì)量站信息化建設(shè)方案

油井計(jì)量站是一個(gè)量多面廣、遍布油田各個(gè)角落的工程[3]，在油田地面工程建設(shè)中起著舉足輕重的作用。從設(shè)計(jì)方面看[4]，每個(gè)計(jì)量站從外觀看雖然大同小異，但從各個(gè)計(jì)量站采用的計(jì)量方法考慮，可劃分為五種類型:旋流計(jì)量裝置計(jì)量站、油氣積算儀量油裝置計(jì)量站、單井自動(dòng)分測(cè)計(jì)量裝置計(jì)量站、橇裝化標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量站和玻璃管量油計(jì)量站。

結(jié)合目前已建油井計(jì)量站的計(jì)量現(xiàn)狀，油田要實(shí)現(xiàn)信息化管理，需對(duì)大部分不能滿足信息化要求的已建計(jì)量站進(jìn)行改造。對(duì)于已經(jīng)安裝自動(dòng)計(jì)量裝置，能夠檢測(cè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，但不能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)傳功能的油井計(jì)量站進(jìn)行完善，滿足信息化管理的要求；對(duì)于沒有安裝自動(dòng)計(jì)量裝置的油井計(jì)量站，通過計(jì)量方案優(yōu)化對(duì)比，選用技術(shù)成熟、精確度高的計(jì)量裝置進(jìn)行改造，達(dá)到信息化管理的要求。

1.1 方案一：旋流計(jì)量裝置

氣液混合物經(jīng)氣液離心旋流分離實(shí)現(xiàn)對(duì)游離氣、乳化氣的分離，然后切向進(jìn)入氣液分離緩沖罐和控制罐進(jìn)一步分離，通過控制罐內(nèi)液位高低直接控制氣體或液體流量的排出，達(dá)到控制罐內(nèi)液位自動(dòng)平衡的目的。氣、液流量計(jì)和組分儀完成對(duì)管道多相流的在線計(jì)量，同時(shí)PLC系統(tǒng)采集計(jì)量數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)傳[5]。

裝置特點(diǎn)：

（1）該計(jì)量裝置自投產(chǎn)運(yùn)行以來，能夠保證生產(chǎn)正常平穩(wěn)運(yùn)行，具有流程簡化、操作簡單等特點(diǎn)，提高了工作效率，減輕了員工的勞動(dòng)強(qiáng)度。

（2）該裝置量油通過旋流式分離器實(shí)現(xiàn)氣、液兩相高效分離，出口在正下方，液體中雜質(zhì)不易沉積。

（3）該裝置可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)或自動(dòng)選井、自動(dòng)連續(xù)量油和信號(hào)遠(yuǎn)傳功能，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，節(jié)省建筑面積，適用于多井式計(jì)量站，解決了目前28 井式以上計(jì)量站需要配置2臺(tái)計(jì)量分離器、占地多的問題。

1.2 方案二：油氣積算儀量油裝置

油氣積算儀量油裝置主要由油氣積算儀計(jì)量控制裝置（包括磁翻轉(zhuǎn)液位計(jì)、積算儀二次儀表、電動(dòng)執(zhí)行器、U形管）和數(shù)傳儀RTU組成。在量油過程中，油氣積算儀檢測(cè)分離器內(nèi)液位的高低，并實(shí)時(shí)傳送給數(shù)傳儀，數(shù)傳儀根據(jù)液位指示控制電動(dòng)執(zhí)行器的開啟與關(guān)閉，連續(xù)自動(dòng)量油的次數(shù)或時(shí)間可在數(shù)傳儀上人工設(shè)定，并可隨時(shí)停止。數(shù)傳儀對(duì)計(jì)量數(shù)據(jù)，集油摻水匯管的溫度、壓力及回油溫度進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)遠(yuǎn)傳。

裝置特點(diǎn)：

（1）手動(dòng)選井，自動(dòng)量油，節(jié)省人工量油記時(shí)和計(jì)算的同時(shí)，減輕了員工的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了人為因素的影響，提高了采集數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

（2）該裝置只考慮了單井產(chǎn)液量的連續(xù)自動(dòng)計(jì)量，如要采集單井產(chǎn)氣量的連續(xù)自動(dòng)計(jì)量，需要配備具有遠(yuǎn)傳功能的智能氣表。

（3）在已建計(jì)量分離器工藝上，該裝置增加了U形管、電動(dòng)執(zhí)行器和旁路等設(shè)計(jì)，施工時(shí)可能會(huì)遇到安裝位置受限的問題，適宜應(yīng)用在選用立式計(jì)量分離器的磚混計(jì)量站。

（4）28井式以上計(jì)量站按要求需采用2臺(tái)計(jì)量分離器進(jìn)行計(jì)量，如果采用此方案則需配備2套計(jì)量裝置及配套設(shè)施。

1.3 方案三：單井自動(dòng)分測(cè)計(jì)量裝置

單井來液首先通過旋流式分離器進(jìn)行氣液兩相高效分離，由無源分離控制器對(duì)液位、氣液壓差進(jìn)行自動(dòng)控制，分離后的氣液分別通過氣、液、含水儀表實(shí)現(xiàn)氣、液、水的三相計(jì)量。信號(hào)采集系統(tǒng)采集計(jì)量數(shù)據(jù)傳輸至控制中心計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)油、氣、水三相計(jì)量數(shù)據(jù)瞬時(shí)值、累積值等參數(shù)，以及相關(guān)曲線的遠(yuǎn)傳、顯示、存儲(chǔ)和打印[6]。

裝置特點(diǎn)：

（1）對(duì)含氣量低、間歇出油等分離器量油誤差大，甚至無法量油的井，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)連續(xù)準(zhǔn)確數(shù)據(jù)采集和油井生產(chǎn)狀況全自動(dòng)連續(xù)跟蹤描述。

（2）該裝置適用于多井式計(jì)量站，解決了目前28井式以上計(jì)量站需采用2臺(tái)計(jì)量分離器計(jì)量和多占地的問題。其與多通道組合閥組配套使用，可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)或自動(dòng)選井、自動(dòng)連續(xù)量油和信號(hào)遠(yuǎn)傳功能，現(xiàn)場應(yīng)用效果良好，能夠保證正常平穩(wěn)生產(chǎn)。

（3）如果獨(dú)立應(yīng)用該裝置，不與多通道組合閥組配套使用，其原有功能與已建集油閥組的適應(yīng)性還需要進(jìn)一步摸索。

1.4 方案四：橇裝化標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量站

油氣積算儀檢測(cè)分離器內(nèi)液位的高低實(shí)時(shí)傳送給RTU，RTU根據(jù)液位指示控制電動(dòng)執(zhí)行器的開啟與關(guān)閉。連續(xù)自動(dòng)量油的次數(shù)和時(shí)間可在RTU 上人工設(shè)定，并可隨時(shí)停止。RTU對(duì)計(jì)量數(shù)據(jù)，集油摻水匯管的溫度、壓力及回油溫度進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)遠(yuǎn)傳。

特點(diǎn)：

（1）橇裝化標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量站房屋采用輕鋼彩板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，站型可采用標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)組合而成，該組合方式結(jié)構(gòu)牢靠，外型美觀，方便值班巡檢。

（2）該站型采用工廠化預(yù)制模式。模塊化組裝、模塊化施工，可保證土建、結(jié)構(gòu)、管段預(yù)制同步開展，有效縮短了建設(shè)周期，同時(shí)在工廠化預(yù)制過程中其焊接質(zhì)量與工作環(huán)境均有明顯提高和改善，且不受天氣因素制約。因采用模塊化設(shè)計(jì)而增加的鋼材費(fèi)用，將在時(shí)間成本和社會(huì)效益方面得到有效的彌補(bǔ)，比常規(guī)磚混結(jié)構(gòu)計(jì)量站投資降低至少10%左右。

（3）結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)省空間；拆卸方便，易于流動(dòng)；室內(nèi)作業(yè)，節(jié)約成本。

（4）批量生產(chǎn)可優(yōu)化工期，提高建設(shè)工程質(zhì)量水平。

（5）過程變更、運(yùn)行后期工藝檢修及升級(jí)改造的難度較大。

1.5 方案五：玻璃管量油

單井來液進(jìn)入計(jì)量分離器后，人為觀察玻璃管液位變化，記錄液位的起點(diǎn)上升至指定液位所用時(shí)間和相應(yīng)高度；人為量油記時(shí)和計(jì)算、化驗(yàn)測(cè)量含水率，氣計(jì)量儀表和摻水流量計(jì)均為就地顯示設(shè)計(jì)，無信號(hào)遠(yuǎn)傳功能。要達(dá)到信息化計(jì)量站的要求，站內(nèi)計(jì)量設(shè)備必須進(jìn)行更新改造。

特點(diǎn)：

（1）該站型工藝流程最簡，計(jì)量儀表設(shè)備投入少，節(jié)省建設(shè)投資。

（2）玻璃管量油操作繁瑣，量油費(fèi)時(shí)費(fèi)力，量油及計(jì)算數(shù)據(jù)可靠與否與員工的責(zé)任心和量油規(guī)范操作直接相關(guān)，由于員工勞動(dòng)強(qiáng)度大，計(jì)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度受人為因素影響較大。

2 計(jì)量方案對(duì)比

從目前計(jì)量現(xiàn)狀看，以上各方案的計(jì)量精度均達(dá)到了國家標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量準(zhǔn)確度±10%以內(nèi)的要求，能夠滿足信息化要求的計(jì)量站已實(shí)現(xiàn)手動(dòng)或自動(dòng)選井、自動(dòng)連續(xù)量油和信號(hào)遠(yuǎn)傳功能，不需要改造。自動(dòng)分測(cè)計(jì)量裝置計(jì)量站能夠?qū)崿F(xiàn)單井計(jì)量的手動(dòng)或自動(dòng)選井和產(chǎn)液量的連續(xù)自動(dòng)計(jì)量，但要達(dá)到信息化計(jì)量站的要求還需要增加無線傳輸信號(hào)發(fā)射裝置來實(shí)現(xiàn)信號(hào)遠(yuǎn)傳功能。對(duì)于玻璃管量油計(jì)量站，要達(dá)到信息化計(jì)量站的要求，需要對(duì)已建的計(jì)量方案進(jìn)行改造。為了優(yōu)選最佳的計(jì)量方案，對(duì)上述五種計(jì)量方案進(jìn)行優(yōu)化對(duì)比：

方案一：經(jīng)過多廠實(shí)踐，與已建集油、摻水閥組配套應(yīng)用的技術(shù)比較成熟，計(jì)量準(zhǔn)確度高，現(xiàn)場運(yùn)行情況較好。

方案二：投資費(fèi)用少，但需在分離器出口管線增加U型管配套設(shè)計(jì)，因現(xiàn)場布局較緊湊，使該方案應(yīng)用范圍受限，且對(duì)于28 井式以上計(jì)量站需要配備2套計(jì)量裝置，投資費(fèi)用高。

方案三：計(jì)量裝置自投用以來，一直與多通道組合閥組配套使用，如果獨(dú)立應(yīng)用該裝置，其原有功能與已建集油閥組的適應(yīng)性還需要進(jìn)一步摸索。

方案四：該橇裝化站型采取工廠化預(yù)制、模塊化組裝、模塊化施工；結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)省空間；拆卸方便，易于流動(dòng)；室內(nèi)作業(yè)，節(jié)約成本；批量生產(chǎn)可優(yōu)化工期，大幅提高建設(shè)工程質(zhì)量水平；節(jié)省施工費(fèi)用，比常規(guī)磚混結(jié)構(gòu)計(jì)量站投資降低大約10%左右。

方案五：量油設(shè)備人為操作，儀表設(shè)備均無信號(hào)遠(yuǎn)傳功能，投資費(fèi)用最少，要達(dá)到信息化計(jì)量站的要求，計(jì)量設(shè)備必須進(jìn)行更新改造。

大慶油田地處高塞地區(qū)，有利的油田基本建設(shè)工程施工作業(yè)時(shí)間短，各類方案編制難度大、周期長，施工圖設(shè)計(jì)嚴(yán)重滯后，施工單位為保障生產(chǎn)，搶進(jìn)度、趕工期現(xiàn)象普遍存在，特別是在雨季、冬季施工作業(yè)工程質(zhì)量和進(jìn)度難以保證，窩工、返工問題嚴(yán)重。同時(shí)受季節(jié)性影響，施工企業(yè)經(jīng)常處于等停狀態(tài)，人力資源、設(shè)備資源嚴(yán)重浪費(fèi)，既影響了油田生產(chǎn)，又影響了施工企業(yè)的效率和效益。計(jì)量站橇裝標(biāo)準(zhǔn)化可解決這個(gè)問題，滿足油田開發(fā)建設(shè)迫切需求。

綜合對(duì)比，采用自動(dòng)選井工藝投資相對(duì)較大，同時(shí)考慮改造投資費(fèi)用，結(jié)合采油廠意見，信息化計(jì)量站的計(jì)量方案建議優(yōu)選方案四作為計(jì)量站（采用手動(dòng)選井、自動(dòng)計(jì)量且信號(hào)遠(yuǎn)傳）的計(jì)量技術(shù)方案。該方案計(jì)量站沿用“計(jì)量分離器+U 型管積算儀+摻水（熱洗）”的功能進(jìn)行設(shè)計(jì)，RTU 根據(jù)積算儀檢測(cè)的液位指示來控制電動(dòng)執(zhí)行器的開啟與關(guān)閉，并對(duì)計(jì)量數(shù)據(jù)，集油摻水匯管的溫度、壓力及回油溫度進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測(cè)，可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)選井、自動(dòng)計(jì)量和信號(hào)遠(yuǎn)傳功能。該站型通過簡化工藝流程，取消測(cè)氣裝置和儀器，取消摻水（熱洗）流量計(jì)，預(yù)留流量計(jì)短接，并嚴(yán)格按工廠化預(yù)制、模塊化組裝、模塊化施工。批量生產(chǎn)可優(yōu)化工期，大幅降低施工費(fèi)用，提高建設(shè)工程質(zhì)量。該方案即能滿足信息化油井計(jì)量站計(jì)量方案優(yōu)化簡化的要求，又能為地面工程投資與管理節(jié)約大量資金，還能實(shí)現(xiàn)油田油井計(jì)量站計(jì)量參數(shù)的自動(dòng)采集、處理、遠(yuǎn)傳，以及一體化管理目標(biāo)，可提高油田計(jì)量參數(shù)采集的自動(dòng)化程度和準(zhǔn)確度，滿足油田油井計(jì)量站信息化建設(shè)的目標(biāo)[7]。

3 結(jié)論

橇裝化標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量站信息化建設(shè)可實(shí)現(xiàn)計(jì)量站無人值守，改變計(jì)量站原有的生產(chǎn)作業(yè)制度；信息化系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，可實(shí)現(xiàn)計(jì)量站自動(dòng)量油，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)計(jì)量動(dòng)態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)故障和事故隱患，從而使油田小型站場計(jì)量管理制度發(fā)生根本性轉(zhuǎn)變，由昔日常規(guī)的以站設(shè)班、井站值守、步行巡檢制變?yōu)榫緹o人值守、故障巡檢制[8]；由以調(diào)度為中心指揮生產(chǎn)變?yōu)橐孕畔⒒行目刂剖覟橹行闹笓]生產(chǎn)。由于信息化油井計(jì)量站可實(shí)現(xiàn)計(jì)量參數(shù)的自動(dòng)采集、處理、遠(yuǎn)傳，以及一體化管理的功能，提高了計(jì)量參數(shù)處理的質(zhì)量和速度，對(duì)助力油田生產(chǎn)、減員增效、提高員工勞動(dòng)生產(chǎn)率和單位工作效率具有重要意義。