原油產(chǎn)量分隊(duì)自動(dòng)計(jì)量技術(shù)研究及應(yīng)用
| [摘 要]文章介紹了樁西采油廠接轉(zhuǎn)站原油計(jì)量系統(tǒng)，從影響原油動(dòng)態(tài)計(jì)量精度的兩類儀表出發(fā)，在含水測(cè)量及流量測(cè)量方面，通過采用新工藝、完善計(jì)量流程及應(yīng)用高含水原油分水技術(shù)，提高了接轉(zhuǎn)站計(jì)量精度，取得了良好的效果。 [關(guān)鍵詞]自動(dòng)計(jì)量；流量；含水 原油計(jì)量主要是指混合液中油、氣、水的計(jì)量，在我廠分為三級(jí)：計(jì)量站（分井）生產(chǎn)計(jì)量、接轉(zhuǎn)站（分隊(duì)）原油計(jì)量、聯(lián)合站（分廠）外輸原油計(jì)量。接轉(zhuǎn)站原油計(jì)量作為原油計(jì)量的中間環(huán)節(jié)，主要用于生產(chǎn)過程的產(chǎn)量計(jì)算、儲(chǔ)量控制和生產(chǎn)管理。我廠分隊(duì)原油自動(dòng)計(jì)量技術(shù)起步較早。1989年采用自主研制的BH-88計(jì)量微機(jī)系統(tǒng)，完成了采油廠的原油產(chǎn)量交接和廠內(nèi)各隊(duì)的產(chǎn)量分配，實(shí)現(xiàn)了按微機(jī)報(bào)表來進(jìn)行正算，在采油廠產(chǎn)量計(jì)量中發(fā)揮了重要的作用。直到1995年前后，由于含水的不斷升高，在相變區(qū)出現(xiàn)了較大的含水測(cè)量誤差。于是通過對(duì)多種類型含水儀表的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的分析對(duì)比，從1996年開始在我廠推廣應(yīng)用了射線型原油含水率自動(dòng)監(jiān)測(cè)傳感器及配套的微機(jī)系統(tǒng)，使我廠的中、高含水原油分隊(duì)產(chǎn)量計(jì)量繼續(xù)保持了較好的應(yīng)用效果。但是受當(dāng)時(shí)技術(shù)限制及長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，故障率相對(duì)提高，出現(xiàn)了較大的誤差，計(jì)量精度得不到有效保障，制約了生產(chǎn)管理水平的進(jìn)一步提高。于是在2004年，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)使用經(jīng)驗(yàn)，對(duì)我廠接轉(zhuǎn)站原油產(chǎn)量計(jì)量系統(tǒng)再次進(jìn)行了技術(shù)改造。 1 技術(shù)改進(jìn) 1．1技術(shù)現(xiàn)狀 接轉(zhuǎn)站原油計(jì)量采用動(dòng)態(tài)計(jì)量方式，在原油動(dòng)態(tài)計(jì)量方式下，影響原油計(jì)量精度也就是：在原油動(dòng)態(tài)計(jì)量工況條件下，影響用于計(jì)量原油的儀表的精度，主要是含水測(cè)量?jī)x表與流量測(cè)量?jī)x表。針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)使用中出現(xiàn)的問題，我們從影響這兩類儀表精度的因素方面對(duì)我廠計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行了分析： （1）我們?cè)瓉硭褂玫纳渚€型含水儀表采用的是單探測(cè)器，當(dāng)被測(cè)介質(zhì)中存在極少量氣體時(shí)，對(duì)含水測(cè)量的誤差可忽略不計(jì)；但當(dāng)氣體達(dá)到一定程度時(shí)，就會(huì)對(duì)含水測(cè)量帶來較大的誤差。 （2）溫度對(duì)含水存在一定的影響。使用中發(fā)現(xiàn)樁89接轉(zhuǎn)站對(duì)含水跟蹤效果不好。主要由于該站液量低且油粘度較大，因而其外輸流程中存在摻水工藝，由于來液量和摻水量的不斷變化，造成溫度變化較大，正常情況下輸油溫度在50％～70℃之間變化，變化率也較大（>2℃／min）。我們根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出，含水率不變的情況下，溫度每變化1℃，引起含水率的變化在±0.1％～0.6％。 （3）密度的變化會(huì)對(duì)含水測(cè)量帶來較大的誤差。樁52接轉(zhuǎn)站就是一個(gè)例子，其站內(nèi)外輸原油不僅有井排來油，還包括單井拉油及大明公司交油，因而造成其外輸油品物性變化較大，使用過程中對(duì)含水跟蹤效果也不理想。 （4）流量測(cè)量是接轉(zhuǎn)站原油計(jì)量中另一項(xiàng)重要的參數(shù)。改造前外輸流程不盡完善，8座接轉(zhuǎn)站中有3座接轉(zhuǎn)站沒有備用流程，當(dāng)流量計(jì)發(fā)生故障時(shí)，只能走旁通，中斷了接轉(zhuǎn)站的連續(xù)計(jì)量系統(tǒng)；即使有備用流程的接轉(zhuǎn)站也沒有完全按照要求來進(jìn)行安裝，不能保證流量?jī)x表在精度范圍內(nèi)運(yùn)行。 1．2方案確定 我們根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工況要求及使用經(jīng)驗(yàn)，采用了以下方案：含水測(cè)量采用同位素法含水測(cè)量?jī)x表，并輔以相應(yīng)的導(dǎo)流技術(shù)、含氣修正、溫度修正等改進(jìn)措施；流量測(cè)量采用0.2級(jí)羅茨流量計(jì)，對(duì)流程中存在的不規(guī)范處進(jìn)行改造，并利用刮板流量計(jì)進(jìn)行了含砂油計(jì)量的試驗(yàn)；針對(duì)液量大含水高的情況，采用高含水原油分水技術(shù)，降低外輸油含水，減小原油計(jì)量的相對(duì)誤差。外輸流程簡(jiǎn)圖如下。 1．3技術(shù)應(yīng)用 （1）含水測(cè)量 影響原油動(dòng)態(tài)計(jì)量精度的一個(gè)關(guān)鍵問題是原油中的水分測(cè)定，改造中含水測(cè)量采用射線型測(cè)量?jī)x表，它是射線與物質(zhì)的原子直接發(fā)生作用，與被測(cè)物質(zhì)狀態(tài)無關(guān)，具有良好的零點(diǎn)穩(wěn)定性。但射線型含水儀表在實(shí)際應(yīng)用過程中受許多客觀因素（介質(zhì)流態(tài)、溫度、介質(zhì)流速、介質(zhì)物性等）的影響，因此該類型儀表應(yīng)用的好壞與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際密切相關(guān)。在改造過程中，針對(duì)這些問題，在數(shù)據(jù)采集、處理方式上采取了一些有效措施，消除了現(xiàn)場(chǎng)的許多不穩(wěn)定因素，提高了儀表的性能。 ①應(yīng)用導(dǎo)流技術(shù) 被測(cè)介質(zhì)的流態(tài)對(duì)于含水測(cè)量精確度存在一定的影響，本次更換一次儀表中全部加入了導(dǎo)流器，對(duì)于解決流態(tài)、流速有較大變化的管線含水率的準(zhǔn)確測(cè)量到了關(guān)鍵作用。 ②采用溫度修正 從測(cè)量原理上來講，溫度對(duì)原油含水率變化的影響不是十分敏感，但是溫度的變化會(huì)引起原油密度的變化，所以當(dāng)溫度變化率較大時(shí)，對(duì)原油含水的影響就不可忽略。通過增加溫度變送器，實(shí)時(shí)采集溫度，進(jìn)行溫度修正，基本消除了溫度變化對(duì)原油含水率的影響。 ③采用含氣修正 針對(duì)被測(cè)介質(zhì)中含氣的影響，采用一個(gè)與出射方向成θ角的散射探測(cè)器，與透射探測(cè)器共同組成一套探測(cè)器系統(tǒng)，對(duì)介質(zhì)進(jìn)行含水率和含氣率的測(cè)量。含水測(cè)量為定量測(cè)量，含氣測(cè)量為定性測(cè)量，在線修正因含氣引起的含水率測(cè)量誤差，提高含水的測(cè)量精度。 ④雙參數(shù)系統(tǒng)運(yùn)行 主要是針對(duì)樁52接轉(zhuǎn)站原油物性復(fù)雜，對(duì)含水測(cè)量影響較大而提出的。改造中針對(duì)該站的實(shí)際情況，采用雙參數(shù)運(yùn)行系統(tǒng)。由于52站大明輸油采用定時(shí)輸油方式，系統(tǒng)自動(dòng)切換運(yùn)行參數(shù)，基本消除了原油物性變化而引起的含水測(cè)量誤差，保證了儀表的測(cè)量精度。 （2）流量測(cè)量 ①流程的改造 改造中增加備用流程，流量計(jì)全部采用高精度等級(jí)儀表（0．2級(jí)流量計(jì)），安裝嚴(yán)格按照規(guī)程進(jìn)行，每臺(tái)流量計(jì)信號(hào)并聯(lián)進(jìn)入該站的計(jì)量微機(jī)系統(tǒng)，確保流量信號(hào)不會(huì)因流量計(jì)的故障而丟失。 ②刮板流量計(jì) 樁106接轉(zhuǎn)站含砂嚴(yán)重，采用羅茨流量計(jì)進(jìn)行計(jì)量時(shí)，經(jīng)常因轉(zhuǎn)子磨損嚴(yán)重而影響正常計(jì)量，平均維修時(shí)間為40～50天，因此，我們進(jìn)行了刮板流量計(jì)計(jì)量含砂油試驗(yàn)。刮板流量計(jì)是彈性密封，防砂卡性能好，刮板與殼體和端蓋之間有微小過盈配合，檢定合格的流量計(jì)更換轉(zhuǎn)子后可以不用復(fù)檢，有利于方便生產(chǎn)，由于其運(yùn)行平穩(wěn)，不易磨損，使用后平均故障周期延長(zhǎng)到4個(gè)月。 ③高含水油分水技術(shù) 含水對(duì)原油流量的計(jì)量也存在較大的影響。當(dāng)原油含水較高時(shí)，流體的粘度降低，在流體流速較小的情況下，會(huì)造成流量計(jì)的漏失量增大，有時(shí)流量計(jì)不工作。對(duì)于含水原油來說，隨著含水率的升高、含水油的粘度降低，則流量計(jì)的漏失量也就加大。油田開發(fā)進(jìn)入高含水期后，油井含水普遍達(dá)到甚至超過90％，進(jìn)入接轉(zhuǎn)站外輸時(shí)，不僅會(huì)造成很大的資源浪費(fèi)，同時(shí)還會(huì)帶來計(jì)量誤差。據(jù)資料表明，當(dāng)用羅茨流量計(jì)計(jì)量含水原油時(shí)，隨著含水率的升高、原油粘度的降低，流量計(jì)的漏失量也會(huì)加大。為此，我們對(duì)4座進(jìn)液量較大且含水很高的接轉(zhuǎn)站采用了分水自動(dòng)控制系統(tǒng)，根據(jù)隨時(shí)監(jiān)控含水取得的數(shù)據(jù)，設(shè)定外輸含水高、低限值，當(dāng)外輸含水高于或低于報(bào)警線時(shí)，控制分水閘門排量的大小，保持外輸原油含水在一定的范圍內(nèi)運(yùn)行，降低了外輸油的含水，提高了原油含水計(jì)量精度，延長(zhǎng)了流量計(jì)的使用壽命，減小了原油計(jì)量的相對(duì)誤差。 2應(yīng)用效果 該系統(tǒng)自2004年9月投運(yùn)以來，運(yùn)行一直穩(wěn)定。在含水測(cè)量上通過開展含氣、溫度對(duì)含水的在線修正及導(dǎo)流技術(shù)，提高了高含水原油在線計(jì)量精度，含水綜合誤差優(yōu)于1％；在原油流量計(jì)量上，通過對(duì)原油計(jì)量?jī)x表的優(yōu)化選型及配套應(yīng)用的高含水原油分水技術(shù)，提高了原油流量計(jì)量精度，延長(zhǎng)了流量計(jì)的使用壽命，減小了原油外輸誤差，保證了流量計(jì)的準(zhǔn)確度等級(jí)達(dá)到0．2級(jí)。 3認(rèn)識(shí)與體會(huì) 3．1含水測(cè)量 采用同位素法測(cè)量含水雖然不受油水狀態(tài)及相變的影響，但它是把油、水吸收系數(shù)作為已知參數(shù)參與運(yùn)算，因此任何影響油水吸收系統(tǒng)的因素都將引起含水測(cè)量誤差。為了減少誤差應(yīng)注意以下幾個(gè)問題： （1）定期標(biāo)定含水分析儀。在標(biāo)定時(shí)應(yīng)盡量拉大含水范圍，取全該站含水正常工作范圍。 （2）流程對(duì)含水監(jiān)測(cè)的影響也較大。即開放流程較好，密閉流程問題較多。主要表現(xiàn)在開放式流程的情況下，外輸油中不含氣，對(duì)含水監(jiān)測(cè)儀表的精度沒有影響；而在密閉時(shí)的油氣混輸狀態(tài)下，管道中含有游離氣，而當(dāng)外輸流程的自動(dòng)控制不太合理時(shí)，造成1min內(nèi)流量變化較大，管道內(nèi)有可能出現(xiàn)凝析氣，給含水測(cè)量帶來誤差。雖然儀表測(cè)量中已有含氣測(cè)量，但含氣為定性測(cè)量，只能進(jìn)行定性修正。因此要求各接轉(zhuǎn)站要平衡輸油，盡量減少管道中含氣對(duì)含水監(jiān)測(cè)的影響。 （3）由于射線型含水儀表與被測(cè)介質(zhì)密度有關(guān)，實(shí)液標(biāo)定是十分重要的。標(biāo)定好一個(gè)區(qū)塊的原油含水吸收系數(shù)后，不能將其應(yīng)用于其它區(qū)塊，而且當(dāng)該區(qū)塊原油物性發(fā)生變化時(shí)，會(huì)引起較大的含水誤差，應(yīng)及時(shí)對(duì)儀表進(jìn)行重新標(biāo)定，以減少儀表的測(cè)量誤差。 3．2流量測(cè)量 （1）要做好流量計(jì)的周期檢定工作。由于原油物性（原油粘度、原油溫度、原油壓力）對(duì)流量測(cè)量會(huì)造成誤差，因此，流量計(jì)標(biāo)定時(shí)采用的原油的物性最好與實(shí)液的物性相近，必要時(shí)還要進(jìn)行參數(shù)修正，最好具備實(shí)液標(biāo)定條件。 （2）在原油計(jì)量過程中，由于流程、技術(shù)、管理方面的原因，不可避免會(huì)出現(xiàn)流量的波動(dòng)，造成轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中忽快、忽慢，同時(shí)，流量的波動(dòng)還會(huì)使進(jìn)出口壓力差發(fā)生變化，此時(shí)，流過流量計(jì)間隙滲漏的液體量也就跟著發(fā)生變化，從而影響到流量計(jì)計(jì)量精度。因此，在生產(chǎn)過程中應(yīng)將外輸原油溫度、壓力、流量等變化控制在精度要求的范圍內(nèi)，以降低由此引起的誤差。 4結(jié)束語 原油計(jì)量本身就是一項(xiàng)復(fù)雜的技術(shù)，其計(jì)量精度受各方面影響因素很多。我們根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工作經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合新型儀表計(jì)量技術(shù)，對(duì)接轉(zhuǎn)站原油計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行了技術(shù)改造，取得了良好的使用效果，證明接轉(zhuǎn)站原油計(jì)量技術(shù)的改進(jìn)是成功的，為我們今后探索先進(jìn)的原油計(jì)量技術(shù)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 |
