胜利油田海洋平台油气计量装置的发展.pdf

2 0 】 0年 第 3 9卷 第 5期 第 8 9页 石 油 矿 场 机 械 0I L FI ELD EQUI P M E NT 文 章 编 号 1 0 0 1 3 4 8 2 2 0 1 0 0 5 0 0 8 9 - 0 4 胜利油 田海洋平台油 气计量装置的发展 卢壮杰 胜利 油田 胜利工程设计 咨询有限责任公司 ， 山东 东营 2 5 7 0 2 6 摘 要 介绍 了胜 利油 田海 洋平 台典型 的 油 气计 量装 置 的结构 、 工作 原理 及发展 历 程 。通 过 对比分析 各 种计 量装 置 的应 用效果 ， 提 出胜利 海 洋平 台计量 装置 的选 取依 据 ， 为 自动化 生产管理 提供 准确 的 计 量数 据奠 定基 础。 关 键词 海 洋平 台； 单 井计 量 装置 ； 流量 计 中图分 类号 T E 9 5 3 文献 标识 码 1 1 De v e l o p m e nt o f Oi l a nd Ga s M e a s ur i ng De v i c e o n S h e n g l i Of f s ho r e Pl a t f o r m L U Z h u a n g j i e S h e n g l i En g i n e e r i n g＆ C o n s u l t i n g C o mp a n y L t d ．， Do n g y i n g 2 5 7 0 2 6， C h i n O Ab s t r a c t S t r u c t u r e， o p e r a t i n g p r i n c i p l e a nd d e v e l o p me n t h i s t o r y o f t y p i c a l o i l a n d g a s me a s u r i n g d e v i c e a r e i n t r o d u c e d．Cho i c e b a s i s o f me a s ur i n g d e v i c e O U S h e n g l i o f f s h o r e p l a t f o r m i s p r o p o s e d b y c o mpa r i n g v a r i o us me a s u r i n g de v i c e s a p p l i c a t i o n e f f e c t t o l a y t h e f o u n d a t i o n f o r a c c u r a t e da t a o f a u t o ma t e d pr o d uc - t i on mana ge m e nt ． Ke y wo r d so f f s h o r e p l a t f o r m ；s i n g l e we l l me a s u r i n g；fl o w r a t e me t e r 单 井计 量是 油 田各 项 计 量 工 作 中工 作 量最 大 、 最 繁琐 的一 项基 础 工作 ， 采 集 的数 据 主 要 用 于 油 田 生产过 程 中油井 产量计 算 、 储量 控制 和生 产管 理 ， 数 据 的准 确性会 影 响到 生 产 决 策 。 。 由于 海 上油 田 开发 的特殊性 ， 对 油井 计量 技术 提 出了更 高 的要求 ， 主要有 4点 ① 故 障率低 ， 计 量精 度 高 ； ②结 构 紧凑 ， 占用空 间小 ； ③ 自动 化 程 度 高 ， 适 应无 人 值 守 要 求 ； ④ 具有 “ 三 防” 功能 防霉 、 防潮 、 防盐 雾 ， 适 应海 洋 恶 劣环境 。 目前 ， 胜 利油 田海 洋 采 油 厂 无人 职守 的 卫 星平 台 已实现 生产数 据 的 自动 采集 、 传输 、 监 测和 油 井安 全生产 自动 控 制 。 由于 油井 产 量 波 动 大 、 产 出物流 态不稳 定 等原 因导 致 了计 量数 据 的不 准 确 。 为 了提 高海上 油 井计 量 的 准 确 性 ， 对 胜 利 海上 平 台 应 用 的油气计 量装 置 展 开 调 研 ， 结 合 其 应 用效 果 进 行评 价 1 胜利油 田海洋平 台单井计量装置的发展 目前 ， 胜利 油 田海上 主体 区域 采用卫 星平 台 、 中 心平 台 和陆上 控制 中心 的三级 布站 、 两级 管理模 式 ， 采用 卫 星 平 台与 中 心 平 台 相 结 合 的 集 输 方 式 。 典型 计量 工艺 流程 如图 1 。 圜 l l兰 】 l 耍 I 三 阀 }一 l 生产 混输均 啧 器I 遥控系统 l 图 1 胜 利 海 洋 平 台油 气 计 量 工 艺 流 程 随着生产管理水平 的提高 ， 胜利海上油气计量 系统 的发展 主要 经历 了 3个 阶段 分 离 器单 独 计 量 收 稿 日期 2 0 0 9 1 1 - 1 6 作者简介 卢 壮杰 1 9 8 4 ． ， 男 ， 山东章 丘人 ， 2 0 0 7年毕业 于中国石油大 学 ， 从 事海洋工程设 计工作 ， E - ma i l l u z h u a n g j i e 9 9 9 s i n a． c o rn 。 9 O 石 油 矿 场 机 械 2 0 1 0年 5月 1 ． 1 手动玻璃管 磁翻转 液位计量油装置 该 系统 由立 式 两 相分 离 器 、 玻 璃 管 液 位 计 或 磁 翻转液 位计 及进 口阀门组成 ， 如 图 2 。 油井产 出 的油 水混合 液及伴生 气流入 计量分 离 器 ， 通过人 工调节进 出 口阀门 ， 调节 分离器 液位上 升 与 下降 ， 记 录测量 的时间 。根据分 离器截 面积 、 测量 高度及 测量 时间 ， 折算 全天产 液量 和产 气量 。 优点 流程 简单 ， 投 资少 ； 对产量稳 定 的油井 ， 计 量准确性 高 。 缺点 对 于 产量 波 动较 大 的 油 井 ， 计 量 准 确 性 低 ； 计量 过程全手 动 ， 劳 动强度大 。 漏 斗 盐水 水 柱 高度 图 2手动玻璃 管液位计量油装置 1 ． 2两相分离 仪表计量 装置 1 ． 2 ． 1 两 相 分 离变 压 控 制 仪 表 计 量装 置 该装 置在 胜 利海 洋平 台上广 泛 应用 ， 主要 由油 气分 离器 、 油 气三 通调 节 阀 、 质量 流 量计 、 旋 进 漩 涡 流量计等组成 ， 如图 3 。 油气分离器将油井采出液进行气液分离， 气体 和液 体分别经 过气 体流 量 计 、 质量 流 量计 计 量后 浮 子液位 油气调 节阀合 流外输 。 a 变 压 控 制 原理 油 气 两 相分 离 器 的液 面 和压力 由 1台浮子液 位油气 调节 阀控 制 。浮 子液位 调节阀主要 由浮子连杆机构和合 流三通调节 阀组 成。阀门内部的组件用来控制液、 气流量。浮子连 杆 机构用来 检测 分离 器 的液 面 ， 并 控 制调 节 阀 阀芯 的位置 。调节 阀的气 、 液 进 口分 别 与 油气 分 离器 的 气 、 液 出口相连 ， 气 液混合 物 出 口与井组 平台 的外输 管 线相连 。 油 来 气 体流量 计 气 输 图 3 两相分离变压控制仪表计量装置 b 质量 流量计 ①直接 式 流量计 的输 出信 号直接反 映质量 流 量 。 ②推导式 也称间接式 分别检测流体体积 流量和 密度 ， 通 过乘 法 器 的运 算得 到 反 映质 量 流量 的信号。 胜利 海洋平 台选用 的质量 流量计 主要为直接 式 质量流量计 ， 例如， 美 国罗斯蒙特、 德国科隆质量流 量计 。 第 3 9卷第 5期 卢壮杰 胜利 油 田海洋平台油气计量装置的发展 9 l 特点 线 性 输 出 ， 不 受 温 度 、 压 力 、 密 度 、 流 速 分 布 、 粘 度 和电导 性变化 影 响 ， 具 有 防爆 、 防尘 的功能 。 c 旋 进 漩 涡 流 量 计 主要 由 旋 进 漩 涡 流 量传感 器 、 流量 积 算 仪 、 温 度 传 感 器 、 压 力 传 感 器 4 大部分 组成 。如 图 4 。 2 4 l 一漩涡发生器； 2 一壳体 ； 3 一积算单兀 ； 4 一 流量传感器 ； 5 一除旋器 图4旋进 漩涡气体流量计 进 入 流 量计 的流 体 ， 通 过旋 涡 发生 器 产 生 旋 涡 流 ， 旋 涡流 在文 丘利 管 中旋 进 ， 到达 收缩 管突 然节 流 使旋 涡流加 速 。在旋 涡流 产生 区域 放置压 电传 感器 以检 测旋 涡流 的频率 ， 此 频率信 号 经放大 器放 大 、 滤 波 、 整 形后 转化 成正 比的 脉冲信 号 ， 送 往 流量 积算仪 进行运 算处 理 。 特 点 无 机 械可动 件 ， 不易腐 蚀 ， 可靠 性好 ； 具有 防爆 功能 。 1 ． 2 ． 2 柱 状旋 流 式 气 一 液分 离 器 计 量 装 置 GL C C G L C C多相 流 计 量 装 置 在 K D 3 4 B 等 平 台上 成 功 应用 ， 主 要 由 G L C C气 液 两 相 分 离 系 统 、 控 制 系 统 、 计 量系统 3大 部分组 成 ， 如 图 5 。 柱 状旋 流式 气 ． 液 分 离 器 是 利 用 重 力 和 旋 流 两 种 方式 进行气 液 分离 ， 利用 P L C软件 通 过 调 节控 制 气 、 液 两路 电动 调节 阀从 而保证 分离 器液 位 的平稳 ， 分 离 出的气与 液分 别 以旋进 漩涡 流量计 和 质量 流量 计 进行 计量 。 优 点 体 积 小 ， 质 量 轻 ， 计 量 精 度 高 ， 占地 面 积 小 。 缺 点 在 产量 变 化较 大 时 ， 旋 流 分 离 效 果 差 ， 液 位 控制 不稳定 。 进 图 5 柱状旋 流式 气一 液分 离器计量装置示意 1 ． 3 三相分 离仪 表计 量装 置 目前 ， 海 洋采 油 厂 已采 用 6套三 相 分 离计 量 装 置 ， 应 用 效果 良好 。该 装 置 由分 离 器 、 测量 仪 表 、 控 制 仪表 、 信号 采集 和控 制单 元等组 成 ， 如 图 6 。 机 一 一 旁路 阀门 一 图 6三 相 分 离 仪 表 计 量 装 置 油 井产 出物 进 入分 离 器 入 口后 ， 液 体 和气 体初 步分 离 。分离 后 的大部 分气体 经 除雾器 后进入 气管 道 ， 通过气 相 流量计 进行 计量 ， 而液 体经 过消能 装置 后 ， 从 容器 底部 进入 水室 ， 在水 室 内油水 在重力 作用 下 自然分层 。 当水 室 液 体 界 面上 升 到 油 室顶 部 时 ， 低含 水液 体逐 渐溢 入油 室 。水 室底 部 的游离水 进入 水管 道通 过水 路流 量 计 进 行计 量 ， 油 室 原 油进 入 油 管道 通过油 路 流量计 进行 计量 。 特点 可 以将 油 、 气 、 水 3相 分开单 独计 量 ， 计 量 数据 准确 ， 使用 效果 良好 。 1 ． 4在线 不分 离 多相流量 计 在线 不 分 离 多相 流 量计 在 国外 已有 应用 的 先 例 ， 但在 国 内受资金 限制 ， 三 相流量 计很 少应用 于 海洋 平 台单 井 的计量 。 伽 马源 吸 收测 量 法利 用 了流体 的物 理特 性 ， 即 在不 同流体 中有不 同的 伽 马源 吸 收 特性 ， 这一 特 性 与混合 物 的密 度有 关 ， 利 用 这种 方 法 可 以确定 气 液 石 油 矿 场 机 械 2 0 1 0年 5月 流体 中的气分率 。该技术 采用文 丘里测 量气液 混合 物 的总流量 ， 单 能 伽 马 流 量 计 测 量 含 气 率 ， 从 而 计 算气 量和 液量 ； 双 能伽 马射 线相 分 率 计 测 定 含 水 率 和 含 气 率 ， 从 而 计 算 出 油 、 气 、 水 各 自的 产 量 ， 流 程 如 图 7。 优点 工艺简化 ， 占用 空间小 。 缺点 油井产 出物成分 不均匀 时 ， 在流 动 中易形 成复 杂流态 ， 造 成计量 的不 准确 。 1 一 进 口； 2 一互相关流量计 ； 3 一文丘里 管； 4 一 差压 变 送 器 ； 5 一 流 型 调 整 器 ； 6 一 双 能 伽 玛 传感 器 7 一数据采集装置； 8 一出 口 图 7 在 线 不 分 离 多 相 流量 计 2 国外海洋平台计量装置的技术现状 国外 油井 计 量仍 以传 统 的油 井计 量模 式 为 主 ， 即分 离器用 以完成油 井产 出物的气 液分离或 油 、 气 、 水分离 ， 由相应 的 流量 仪 表 、 含水 分 析仪 等 完成 油 、 气 、 水 的计 量 ， 如 图 8 。油 井 计 量 系 统 结 构 变 化 不 大 ， 但是 配备 的仪 表和 自动化不 断发展 ， 特别是 计算 机技术 的突飞猛进 ， 为 高 自动化 、 高精度 提供 了技 术 保 障 。 图 8 国外计量装置应用 多相计 量技 术 近 1 0 a才 在 油井 计 量 中发 展 应 用 ， 由于其结构没有分离器等， 使得 占地面积大大减 小， 此技术在国外海洋平台和海底油 田开发得到推 广应用。但至今没有一台仪表可以测量全流型及计 量在 0～1 0 0 ％范 围内任意浓度混合 的油、 气、 水混 合 液 ， 这项 技术仍 处 于飞速发展 阶段 。 3 结 论 手动玻璃管液位计量油装置虽价格低廉 ， 但不 满 足信息化 管理要 求 ， 不 符合 胜 利海 洋 石 油开 发 的 信息化建设 ； 两相分离变压控制仪表计量装置因其 适中的价格且测量数据可及时上传 ， 故在胜利海上 平台应用最为广泛 ； 三相分离计量装置计量数据准 确， 应用效果 良好， 价格适中， 现在被推广使用 ； 柱状 旋 流式气 液分 离器 计量 装置 G L C C 和在 线 不分 离 多相流量计量装置虽然分离效率高、 体积小、 应用情 况 良好 ， 但 因其高 昂 的价格 而未 能广泛应用 。 建议对 国外海 洋平 台多相流量 计应用 进行充分 调研 ， 并积极 开展 实验室模 拟 ， 为胜 利海洋 平 台的油 气计 量技术创 新发展 提供 帮助 。 参 考 文献 [ 1 ] 何红艳 ， 童新华 ， 董守平． 最小二乘加权 法在多相计量 中的应用 [ J ] ． 石油矿场机械 ， 2 0 0 9 ， 3 8 6 4 6 - 4 8 ． [ 2 ] 马强． 称重式油井 自控计量器研制与应用 [ J ] ． 石油 矿 场 机 械 ， 2 01 0， 3 9 2 5 2 - 5 4． [ 3 ] 王绍 忠 ， 孙 陈清． 胜 利 海 上埕 岛油 田油 井 计 量技 术 [ J ] ． 计量与测试技术 ， 2 0 0 4 4 2 7 3 0 ． [ 4 ] 王绍 忠 ， 孙 陈清． 天然气计量 技术 的应用 [ J ] ． 石油矿 场机 械 ， 2 0 0 4， 3 3 3 6 4 - 6 7 ． [ 5 ] 窦剑文． 多相计量技术与产 品的应用前景 [ J ] ． 石油矿 场机械 ， 2 0 0 0 ， 2 9 1 1 4． [ 6 ] 聂炳林 ， 曹德 国． 海洋平 台流量计 的选用 [ J ] ． 计量技 术 ， 2 0 0 2 5 2 3 2 5 ． 一“““ “ ““” 通 知 由于 本 刊 随 主 办单 位 迁 入 兰 州 市 高技 术 产 业 园， 杂志社相应的电话及传真也随之变化， 敬请广大 作 者 、 读 者及关心 我 刊 的人 员尽 量 采用 邮件与 本 刊 联 系 ， 待 电话及传 真确定后 告之 。 本 刊的 2个 邮箱 为 s y k e j x 1 2 6 ． e o m； s y k e j x l p mr i ． e o m。 石 油矿场 机械 杂 志社 2 01 0． 0 5． 】 8