海洋石油無人駐守平臺計量技術(shù)研究

賈玉光 楊風艷 崔鵬 郭雪豐 程兆欣

（海洋石油工程（青島）有限公司， 山東青島 266520)

1 引言

當前，我國油氣生產(chǎn)與消費間缺口持續(xù)擴大、油氣對外依存度持續(xù)攀高,為了實現(xiàn)國內(nèi)增儲上產(chǎn)的目標，黨中央國務院提出了“七年行動計劃”，海洋油氣開采是國內(nèi)增儲上產(chǎn)的主要方向。目前固定式海洋石油平臺仍然是國內(nèi)海洋油氣資源開采的主要形式，絕大多數(shù)海洋石油平臺都長期派人駐守，但國內(nèi)近海海域仍然存在渤中29-4油田WHPB平臺,渤中油田WHPB平臺，曹妃甸11-6油田WHPE平臺等無人駐守平臺，而采收油氣的自動化集輸和計量技術(shù)是無人平臺得以實現(xiàn)的關(guān)鍵。

2 計量技術(shù)介紹

海洋石油無人駐守平臺（以下簡稱“無人駐守平臺”或“無人平臺”）由于空間緊湊，開發(fā)成本控制嚴格，為了實現(xiàn)低成本計量，通常采用將多路閥裝置和多相流量計組合使用的方式，由中心平臺工作人員通過中控系統(tǒng)遠程切換多路閥的通路，實現(xiàn)倒井操作，從而實現(xiàn)生產(chǎn)井的單井產(chǎn)量計量。

圖1為恩平油田群10-2無人平臺典型的自動化油氣集輸和計量工藝流程，各油井開采出的油氣通過6”管路進入12通路多路閥裝置內(nèi)進行集輸和計量，通過多路閥閥芯旋轉(zhuǎn)裝置選擇需要計量的油井，從而將油井采收油氣導入到6”計量管口，加熱后輸送至多相流量計內(nèi)，完成計量后的油氣與其他經(jīng)多路閥集輸?shù)挠蜌庖黄?，?jīng)一條12”集輸管道輸送至恩平油田群15-1 CEP中心平臺進行處理。

圖1

3 多路閥裝置介紹

數(shù)控多路閥（簡稱多路閥，圖2）是油氣集輸和計量自動化的主要裝置，其主要由機械部分和電動執(zhí)行機構(gòu)兩大部分組成。它可代替?zhèn)鹘y(tǒng)集輸管匯和工藝管網(wǎng)，實現(xiàn)遠程自動倒井和自動計量、現(xiàn)場自動倒井和自動計量，還可以通過手動控制實現(xiàn)手動倒井。

多路閥在結(jié)構(gòu)上采用了金屬對金屬的密封方式—平面硬密封結(jié)構(gòu)，上閥體與閥座環(huán)堆焊或和堆焊硬質(zhì)合金，密封可靠，閥座泄漏量安全達到了 ANSI Ⅵ級要求。多路閥的優(yōu)勢在于密封可靠，結(jié)構(gòu)簡單，便于操作，電動控制精度高，定位準確，抗腐蝕，耐沖蝕，使用壽命長。

恩平油田10-2無人平臺采用有12個單井6”進油管道的多路閥，配備兩個出油管道，其中一個是6”計量輸出管道，一個是12”匯集輸出管道。當多路閥正常工作時，閥門驅(qū)動裝置帶動旋轉(zhuǎn)閥芯做圓周運動，多個進油管道中有一個單井進油管道的油氣，通過旋轉(zhuǎn)閥芯連通并從計量口輸出，其他油井管線的采集油氣匯集閥體腔體，從集油口管線輸出。閥門驅(qū)動裝置的作用就是通過自動控制的方式，選擇某一口油井的采集油氣進入旋轉(zhuǎn)閥芯，并從計量口輸出,用于實現(xiàn)計量單井產(chǎn)量和取樣的功能。也可以通過手動旋轉(zhuǎn)閥門驅(qū)動裝置上的手輪，選擇某一口油井管路采集的油氣，用于實現(xiàn)計量單井產(chǎn)量和進行取樣的的功能。

4 多相流量計介紹

多相流量計是無人值守數(shù)字化多井自動計量技術(shù)的關(guān)鍵設備，在線多相流量計依據(jù)對流體特性的一些測量,得到油、氣、水三相的各自流量。有許多這樣的計量技術(shù),可大致分為兩大類:速度或總流量測量和相分率測量。速度或流量測量通常是通過壓差計量或一個特殊信號的互相關(guān),即壓力或?qū)щ娐蕘慝@得。許多流量計也采用滑動模塊,這說明了氣體通常比液體流速快的事實。在垂直管道上安裝的一些在線多相流量計,一般通過在其上游裝一個盲三通來減少水的紊動,以此最大限度地減少滑動。相分率可以通過測量三相混合物的物性來獲得,據(jù)此推算出三相各自的流量。伽馬射線能量衰減法是一種常用的方法,它的原理是油、氣、水不等同地削弱伽馬射線的能量。伽馬射線能量在兩個能量級放射,高能量級對氣/液比更敏感,而低能量級對液相中的水/油比較敏感?？梢杂眠@兩個能量衰減量來確定三相混合液的相分率。第三個能量級也可以用來確定水相的含鹽量。

恩平油田10-2無人平臺采用海默科技（集團）股份有限公司的HM-2137多相流量計（圖3），該型號多相流量計采用低能伽瑪射線吸收技術(shù)測量相分率，不受油水相轉(zhuǎn)化的影響；文丘里與單能伽瑪組合形成一個獨立的測量單元，測量氣液流體總流量；利用專利的流體取樣頭與流型調(diào)整器相結(jié)合，可以獲取有代表性的液體樣品，確保了相分率測量精度；結(jié)構(gòu)簡單且無可動部件、壓損小，可以滿足無人平臺大流量的油氣水混輸測量。

圖3

5 結(jié)語

由多路閥和多相流量計組成的無人值守數(shù)字化多井自動計量技術(shù)，非常適合海洋石油無人駐守平臺空間小、開采成本低、遠程操控、無人駐守等特點。多路閥操作簡單，與傳統(tǒng)生產(chǎn)管匯相比，節(jié)省了大量的操作空間和安裝空間，與多相流量計結(jié)合使用的計量技術(shù)方案，減少了施工工作量，節(jié)約了施工和生產(chǎn)成本，具有極高的經(jīng)濟效益，在中美貿(mào)易戰(zhàn)的大背景下，多路閥和多相流量計均實現(xiàn)了國產(chǎn)化替代，推進了我國石油裝備制造的現(xiàn)代化，降低了使用過程中的維護成本，為海洋石油無人駐守平臺的發(fā)展提供了廣闊的前景。