旋进旋涡流量计在埕岛油田的应用

摘要：介招了埕岛油田伴生气体计量现状、旋进旋涡流量计的结构特点及工作原理．对旋进旋涡流量计两种压力损失的计算方法进行了对比．找出了适合于埕岛油田的计算套式针对使用过程中存在的问题，以及几年来为提高计量精度所敢的工作，提出了工作措施和建议。认为．在新建或改造计量暮王时．应敢到完善计量工艺漉程．合理选择流量测量点；改善分离器厦洗漆器的分离敢果；定期进行标定，确保正常运行。 油田伴生气的计量是油田开发过程中一项很重要的基础工作，准确的油田伴生气体计量数据对于我们分析地层动态，合理调控油井产量．实现海上油田的高效开发有着非常重要的作用。 目前，埕岛油田有中心平台2座，移动式开发平台2座，井组平台30座，单井平台19座，安装各式旋进旋涡流量计43台。埕岛油田测气方式主要有两种方法，一是分离器排液法测气．主要用于井组平台单井伴生气的测量；二是旋进旋涡流量计测气法，用于单井伴生气的测量及中心平台气量的测量。目前埕岛油田共有油井190口，其中能用旋进旋涡流量计测气的油井共有172口，是埕岛油田主要的气体计量方式。由于油田伴生气的特殊性，使得对其流量进行准确的计量难度大，已成为油田伴生气计量中有待解决的一大技术难题。为了解决这一难题，我们自1995年开始．不断探索和研究．在油田伴生气计量技术方面积累了一定的经验。 海上油田伴生气的特性以及计量流程 油田伴生气是在油藏开采中伴随原油同时被采出的天然气。目前埕岛油田伴生气的计量工艺流程有两种，一是油井生产的油气通过气液两相分离器气液分离后，气液分别进行计量，其工艺流程框图如图1。 另一种是单井平台或中心平台的油气通过气液两相分离后，气体进人洗涤器后再进行计量，其工艺流程框图如图2。 由于气液两相分离器与洗涤器的使用效果直接影响进入计量管线的天然气的气流条件，经对进入旋进旋涡流量计的计量调查发现，其气流条件具有以下几个特点； (1)气体流量不稳定．并随时间作周期性的大幅度变化。 (2)气质中夹带原油及微量颗粒杂质。 (3)同一口油井不同生产阶段气量变化大。 (4)在同一井组平台上，不同井的温度、压力及气量变化大。 旋进旋涡流量计的结构特点与工作原理 1结构特点 测量天然气时．由于天然气密度受温度、压力的影响较大，为了能准确测量气体介质的体积流量，必须同时跟踪检测介质的温度和压力，并将不同工况条件下的气体流量转换成标准状态下的(-p；101．325kPa，T=293．15K)体积流量。随着科学技术的不断发展，旋进旋涡气体流量计也在不断发展和完善．由非智能型发展到智能型，功能也进一步完善，稳定性进一步加强。下面简单介绍一下Luxz系列智能旋进旋涡气体流量计的结构特点。 (1)流量计的结构 旋进旋涡流量计主要由四大部件(见图3)组成：D：旋进旋涡流量传感器，又由D1旋涡发生体、D2壳体、D3旋涡检测组件、D4除旋整流器组成；B：流量积算仪，又由B1外壳、温度接口、B3压力接口、B：．显示窗口、85输出窗口组成；12：温度传感器；A：压力传感器。 (2)主要特点 ●集温度、压力、流量传感器和智能流量积算仪于一体，可检测工作状态下天然气的温度、压力和流量，并进行流量自动补偿压缩因子修正运算。 ●无机械可动件．不易腐蚀．可靠性好。 ●温度、压力以及流量等参数可显示于LCD屏上，又可用4—20mA标准模拟信号输出，与海上自动化系统连接。 ●机内可凭内置电池工作，又可由外接电源供电工作。 ●具有防爆功能，可用于有爆炸性危险的场所。 2工作原理 (1)流量传感器工作原理 旋进旋涡流量计属于速度式测量仪表。它通过测量与流量成正比的频率信号，来测量流体的体积流量。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，此频率信号经前置放大器放大、滤波、整形后转化成与流量成正比的脉冲信号，送往流量积算仪进行运算处理。 (2)流量积算仪工作原理 流量积算仪由温度和压力检测模拟通道以及徽处理单元组成，并配有外输信号接口．输出各种信号。流量计主要用于气体的测量，积算仪中的微处理器按照气态方程进行温压补偿，并自动进行压缩因子修正。气态方程如下： (3)流量计的压力损失 由于旋进旋涡流量计通过节流段使旋涡流加速，因此必然存在着压力损失问题。目前有两种计算压力损失的方法，现分别讨论： 公式①：△p=ρ/1．205�△p。 式中，△p——实际的压力损失，Pa； ρ——工况下介质密度，kg/m3； △p0——标准状态下，千空气的压力损失，查表可得； Q——介质流量，／Sl D——管线的公称直径，m。 以中心二号平台为倒，我们计算旋进旋涡流量计的压力损失情况。已知中心二号平台天然气组分摩尔百分比为：甲烷86．4％、乙烷5．88％、丙烷2．43％、丁烷2．67％、二氧化碳1．28％、氮气1．34％。工作压力为O．4MPa，温度为50℃，日产气量为25万N／d，分别用上述两种方法计算流量计的压力损失。 标准状态下天然气的密度为 而实际中心二号为150mm的旋进旋涡流量计．目前的实际压降为100kPa左右，由此可见，利用公式②进行压力损失的计算，进行仪表选型能够与实际相符台。 使用过程中存在的问题 1气质中夹带原油夏微量颗粒杂质的影响 旋进旋涡气体流量计适用于纯气相的流量测量，而海上工艺流程中分离器及洗涤器的使用效果，对气体的计量精度影响较大，气体中央带原油及微量颗粒杂质会造成计量的数据偏大。中心平台卧式分离器处理能力大、分压低，分离出的天然气经洗涤器后，再进入旋进旋涡气体流量计，计量的效果要明显好于单井平台；单井平台油气进入ф100Omm立式分离器，再进入洗涤器后计量，计量效果要好于井组平台；井组平台油气进入分离器后，直接进入旋进旋涡流量计，计量效果最差。 2分离器分离出的液体中含有气体。使气体计量数据偏低 在井组平台上，油井生产的油气进入立式分离器后，液体进入质量流量计进行计量。质量流量计显示的密度在0．65—0．85异／cm3之间，说明液相中含有气体。在CB22C平台质量流量计前安装了一个RGH一1型原油舍气、含水率自动监测仪，从监测情况来看，一般含气率在10％-20％。最低时为2％．最高时达到50％以上。 3计量工艺流程存在的问题 部分投产较早的井组平台。套管故气流程只能进入生产流程，而不能进入计量流程。这部分气体未计量导致计量出的气体量偏低。另外，部分井 组分离器管线直径为50mm，而气体流量计直径为32mm。该气体流量计安装要求前有大于5D、后有大于lD的直管段，有少数井组平台不符合上述安装要求。 4程范围不适台引起的误差 一般计量仪器流量在量程的1／3—2／3之间计量精度最高。若超出此范围计量误差会偏大，旋进旋涡气体流量计，它的最低标定流量为工作状况下的3．5m3/11，按干压1．0MPa，温度50℃考虑。折算成标准状况下气量为84．0Nm3／d，而目前部分油井的产气量低于84．0Nm3／d。 5压力传感器选择不合适引起的误差 由于旋进旋涡气体流量计安装位置不同，使用时的工作压力也不相同，到目前为止，最大不超过2．0MPa，最低时为0．3MPa，而目前使用的旋进旋涡气体流量计耐压皆为2．5MPa。因此，在压力相对较低时，压力传感器测到的压力值会偏离真实值，使智能流量计计量出的气量误差较大。 6温度、压力传照器零点漂移引起的误差 智能旋进旋涡流量计中有随时检测介质工作状态的温度、压力传感器，随着工作环境的变化及使用时间的延长。温度、压力传感器有时会发生零点漂移现象，导致检测的温度、压力数据发生偏差，从而引起显示的数据发生偏差。 7环境温度的影响 在秋冬季节，外界环境温度较低，由于气质中原油及颗粒杂质易在水平安装的旋进旋涡流量计中产生积液。造成显示的结果不准确。为提高计量精度采取的措施和建议通过上述分析我们可知，要想获得可靠的测量值，必须抑制气流的波动，提高分离器及洗涤器的使用效果，使气流条件达到规定的要求，并尽可能减少环境和人为因素对测量的影响。通过近几年的不断探索与实践，证明以下几种方法可以提高油田伴生气的准确度。 1完善计量工艺流程，合理选择流量测量点 在新建或改造计量装置时，应尽可能做到以下几点： (1)套管气既能进入生产流程，也能进入计量流程，能够来回切换，以保证油井产出的油气全部能够计量。 (2)严格按照流量计安装要求进行安装。 (3)在气质中含有原油和微量颗粒杂质的情况下．力争垂直安装，防止原油颗粒杂质淤积在旋涡发生体内，引起计量误差。 (4)旋进旋涡流量计的壳体在秋冬季节，尤其是冬季，要进行保温，以免环境温度太低引起流量计内积液。 2改善分离器及洗涤器的分离效果 (1)1998年我们对7座井组平台进行了改造，将600mm的计量分离器改造为1000mm分离器：为提高加热效果，将50kW的计量加热器改造为100kW的电加热器，提高了油气分离的效果，改善了气流条件。同时加大对平台人员的培训力度，维护保养好气液三通阀，保证灵活好用，使气液分离效果达到最佳。 (2)中心平台、座底式移动平台的天然气洗涤器处理能力较大．处理效果较好，而单井平台上洗涤器处理能力相对不足，处理效果较差。在条件允许的情况下．应加大洗涤器的处理能力，同时要及时排污，以便使天然气洗涤器处理效果达到最佳状态。 3选择合适的流量计以保证计量精度 目前埕岛油田所用的旋进旋涡气体流量计，在井组平台上量程较大，1999年新投产平台选用了旋进旋涡流量计，使最低标定流量在油井的伴生气范围以内．对老平台32mm直径的流程在生产中逐渐进行改造，同时应根据不同平台的压力选择合适范围的流量计，使计量精度进一步提高。 4定期进行标定，确保正常运行 根据海上的实际情况，初步考虑海上平台使用的旋进旋涡流量计检定周期为一年，对怀疑有问题的流量计要及时进行标定，以保证温度、压力传感器及其它零部件正常工作。 5加强海上油田伴生气计量仪表的日常管理工作所有仪表及仪器都有一定的使用范围及缺点，除应力争使进人流量计的气流和工艺流程达到该流量计规定的条件外，还必须做好以下几方面的工作。 (1)定期检查计量工艺流程状态，发现阃题及时整改。 (2)加强油田伴生气计量数据的管理，为研究油井生产情况及开发动态提供准确的数据。 (3)进一步加强对旋进旋涡流量计应用方面的研究，从中总结变化规律，为正确使用提供理论依据。