中國(guó)石油新疆油田分公司彩南油田作業(yè)區(qū)

兩種常見的三相計(jì)量裝置

葉康林中國(guó)石油新疆油田分公司彩南油田作業(yè)區(qū)

對(duì)于罐式分離計(jì)量裝置，其主要誤差為隨機(jī)誤差，其次為粗大誤差，影響最小的是裝置的系統(tǒng)誤差。對(duì)于質(zhì)量流量式計(jì)量裝置，其主要誤差除了隨機(jī)誤差之外，其固有的系統(tǒng)誤差也對(duì)最終的計(jì)量結(jié)果造成很大的影響。從結(jié)構(gòu)上來看，罐式分離計(jì)量裝置比非罐式質(zhì)量流量計(jì)量裝置簡(jiǎn)單，制造相對(duì)方便，成本低廉，特別是其多次計(jì)量的均值更趨于產(chǎn)量真值。

罐式分離計(jì)量裝置；質(zhì)量流量計(jì)量裝置；氣液分離；計(jì)量；誤差

在油田生產(chǎn)中，油井的油氣水產(chǎn)量既是重要的油藏分析參數(shù)，又是掌握油井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)和分析儲(chǔ)油層變化的重要依據(jù)。目前已建計(jì)量站基本模式為通過多通閥(三通閥)選井，經(jīng)分離器氣液分離，然后對(duì)分離后的氣液進(jìn)行各自測(cè)量，最后通過含水儀再對(duì)液量中的水量和油量進(jìn)行換算。在此模式下應(yīng)用最廣泛的兩種計(jì)量裝置是罐式分離計(jì)量裝置和非罐式質(zhì)量流量計(jì)量裝置。

1 計(jì)量裝置

1.1計(jì)量原理

對(duì)于罐式分離計(jì)量裝置，油井來的混合液進(jìn)入分離器的上部分離腔內(nèi)，氣液依靠自身重力不同進(jìn)行分離。分離后的氣體從上排氣口排出，經(jīng)氣體流量計(jì)計(jì)量氣量；液體落入分離器的計(jì)量腔內(nèi)進(jìn)行液量計(jì)量，計(jì)量完畢的液體通過排液口排至集油管匯，在排液的過程中測(cè)算含水率。

對(duì)于質(zhì)量流量式計(jì)量裝置，油井來的混合液經(jīng)過一級(jí)管式旋流分離器后，進(jìn)入二級(jí)沉降分離罐，分離后的氣體從氣相出口排出，經(jīng)氣體流量計(jì)計(jì)量氣量；液體流過下部質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)行液量計(jì)量并同時(shí)測(cè)算含水率。

1.2氣液分離

罐式分離計(jì)量裝置由分離傘、隔板以及散油帽組成，油井混合來液向分離傘噴灑，液體散落到分離腔，氣體向上通過隔板，再被散油帽除去夾帶的油滴。

質(zhì)量流量式計(jì)量裝置一級(jí)分離部分由一個(gè)傾角向下的管道（預(yù)分離入口段）從切線方向與一個(gè)垂直的管道（旋流段）相連，氣液兩相混合物依靠旋流轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的離心力以及氣液自身重力實(shí)現(xiàn)氣液兩相的高效分離。液體沿著直管的管壁下端進(jìn)入沉降罐，氣體到了漩渦的中央形成一個(gè)倒圓錐型的渦流面，從頂部分離出來。二級(jí)沉降罐在沉降液體的同時(shí)還通過氣液流量同步調(diào)節(jié)來保證管式旋流分離器的液位始終處于最佳位置，避免了管式旋流分離器內(nèi)壓力和液位的異常波動(dòng)干擾氣體和液體分離的純凈度。

1.3計(jì)量

1.3.1 氣體計(jì)量

分離后的氣體一般通過渦輪流量計(jì)或者旋進(jìn)漩渦流量計(jì)進(jìn)行累積計(jì)量并換算日產(chǎn)量Gn

式中Tp為日計(jì)量時(shí)間（s）；Δt為氣體累積計(jì)量時(shí)間（s）；ft為氣體標(biāo)況瞬時(shí)流量（m3/s）。

1.3.2 液體計(jì)量

罐式分離計(jì)量裝置與質(zhì)量流量式計(jì)量裝置都是在自動(dòng)計(jì)量程序的控制下對(duì)單井進(jìn)行的取樣式計(jì)量（計(jì)量單井某一時(shí)間段內(nèi)的采油量來計(jì)算此井一天的采油量）。罐式分離計(jì)量裝置對(duì)上滿固定容積腔內(nèi)液體日產(chǎn)量Qn進(jìn)行換算

式中Tn為日計(jì)量時(shí)間（s）；Δh為液體高度差（m）；Δt為液體上滿Δh高度的時(shí)間（s）；D為計(jì)量容積腔直徑（m）；Cw為含水系數(shù)。

質(zhì)量流量式計(jì)量裝置對(duì)特定時(shí)間流過的液量Mn進(jìn)行換算

式中Vt為流量計(jì)累計(jì)體積值（m3）；ρ20為原油的標(biāo)準(zhǔn)密度（%）；(MFCpiCtiFaCw)為聯(lián)合修正系數(shù)，其中MF為流量計(jì)系數(shù)，Cpi為原油體積壓力修正系數(shù)，Cti為原油體積溫度修正系數(shù)，F(xiàn)a為空氣浮力修正系數(shù)，Cw為含水系數(shù)。

2 計(jì)量效果

雖然都是取樣式計(jì)量，但依然可以通過對(duì)單井多次計(jì)量取平均值的方法來對(duì)兩種裝置的計(jì)量準(zhǔn)確性進(jìn)行對(duì)比分析。為了排除復(fù)雜工況條件下的干擾，兩種裝置的計(jì)量站都選擇出油量相對(duì)穩(wěn)定的單井進(jìn)行計(jì)量，并與每次計(jì)量進(jìn)大罐的實(shí)測(cè)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)，兩種計(jì)量裝置都能將單次計(jì)量誤差控制在±10%以內(nèi)。但是經(jīng)過多次計(jì)量換算均值后罐式分離計(jì)量裝置的平均誤差明顯減小，而非罐式流量計(jì)量裝置的平均誤差減小卻不明顯。

3 誤差分析及對(duì)策

對(duì)于罐式分離計(jì)量裝置，其主要誤差為隨機(jī)誤差，即單次計(jì)量過程中井口來液不均衡造成換算日產(chǎn)量誤差率較大。其次為粗大誤差，由于單井的工況各不相同，實(shí)際計(jì)量過程中有些井間歇出油，有些井氣量大、壓力變化劇烈對(duì)計(jì)量過程中浮子液位計(jì)造成沖擊等，都對(duì)計(jì)量的準(zhǔn)確性造成影響。影響最小的是裝置的系統(tǒng)誤差，包括罐體計(jì)量腔的絕對(duì)容積、底水包內(nèi)水的絕對(duì)密度等。

對(duì)于質(zhì)量流量式計(jì)量裝置，其主要誤差除了隨機(jī)誤差之外，其固有的系統(tǒng)誤差也對(duì)最終的計(jì)量結(jié)果造成很大的影響。在實(shí)際流量計(jì)量過程中，由于受流量計(jì)系數(shù)、體積、密度、壓力、溫度等聯(lián)合動(dòng)態(tài)因素的影響，造成多次計(jì)量平均值偏高或偏低于其真值。

誤差消除對(duì)策：首先要定期對(duì)各計(jì)量裝置的流量計(jì)、壓力變送器、溫度變送器、液位計(jì)等進(jìn)行檢定，消除儀表測(cè)量誤差。其次，不僅在管理上要定期對(duì)分離罐計(jì)量腔體進(jìn)行容積標(biāo)定，底水包進(jìn)行換水，液位計(jì)浮球進(jìn)行清洗，流量計(jì)量裝置進(jìn)行內(nèi)部清洗，而且在技術(shù)上還要經(jīng)常對(duì)質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)行系數(shù)和聯(lián)合參數(shù)的標(biāo)定，消除系統(tǒng)誤差。最后，在計(jì)量數(shù)據(jù)使用過程中，盡量使用多次計(jì)量的平均值，以抵償一些隨機(jī)誤差和粗大誤差產(chǎn)生的不利影響。

4 結(jié)語

從結(jié)構(gòu)上來看，罐式分離計(jì)量裝置比非罐式質(zhì)量流量計(jì)量裝置簡(jiǎn)單、制造相對(duì)方便、成本低廉，特別是其多次計(jì)量的均值更趨于產(chǎn)量真值。理論上非罐式質(zhì)量流量計(jì)量裝置旋流分離效果要優(yōu)于罐式分離計(jì)量裝置，其計(jì)量結(jié)果也更精密，但由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，流量計(jì)量過程中動(dòng)態(tài)影響因素較多，日常維護(hù)頻繁，在采油中的應(yīng)用和普及方面不如罐式分離計(jì)量裝置。

（欄目主持 樊韶華）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.1.059