李曉暉（大慶油田有限責(zé)任公司第三采油廠）

常溫集油工藝下計(jì)量及自控配套措施

李曉暉（大慶油田有限責(zé)任公司第三采油廠）

油田開發(fā)進(jìn)入特高含水期，隨著挖潛余地變小，原油生產(chǎn)的成本不斷上升，為了節(jié)能降耗，降低開發(fā)成本，在集輸油系統(tǒng)推廣常溫集輸，控制摻水溫度和摻水量，因現(xiàn)場(chǎng)沒有摻水計(jì)量設(shè)施，單井摻水量調(diào)整后，其余油井的摻水量將隨之發(fā)生變化，系統(tǒng)壓力較難調(diào)整;轉(zhuǎn)油站冬夏季用氣量變化幅度大，現(xiàn)有天然氣計(jì)量工藝復(fù)雜、流量計(jì)數(shù)量多且維護(hù)工作量大；加熱爐更換火嘴及加裝加熱爐防爐管超溫防爆安全檢測(cè)保護(hù)裝置分步改造難度大；外輸油計(jì)量不夠準(zhǔn)確。分別采取有針對(duì)性措施解決上述問題，保證年節(jié)氣規(guī)模880×104m3/a，節(jié)電規(guī)模600× 104kWh的目標(biāo)。

常溫集油；計(jì)量；自控；探討

隨著全廠常溫集輸工作不斷深入開展，摻水溫度由60℃控制到夏季常溫，冬季純油區(qū)45℃、過渡帶50℃；全廠摻水泵夏季停運(yùn)27臺(tái)，冬季停運(yùn)21臺(tái)，總摻水量由3 018.7×104m3/a降低到1 933.2× 104m3/a，已經(jīng)形成年節(jié)氣規(guī)模880×104m3/a，節(jié)電規(guī)模600×104kWh。但在生產(chǎn)運(yùn)行中，常溫集輸工藝在計(jì)量及自控方面還存在較多問題。

1 存在問題

1.1 天然氣儀表工藝流程復(fù)雜、氣表數(shù)量多且維護(hù)工作量大

在常溫集輸技術(shù)的推廣應(yīng)用過程中，轉(zhuǎn)油站耗氣量明顯減少，且冬夏季用氣量變化幅度大，現(xiàn)有自耗氣流量?jī)x表的流量范圍在選型時(shí)只考慮到站內(nèi)所有加熱爐同時(shí)運(yùn)行時(shí)所需用氣的最大量，而沒有考慮到因工藝運(yùn)行方式調(diào)整，夏季運(yùn)行時(shí)站內(nèi)只運(yùn)行1臺(tái)或2臺(tái)爐子的最小氣量等情況（氣表最大量程比為16∶1），造成現(xiàn)有氣表無法顯示真實(shí)流量等問題。

在對(duì)氣量變化大、無氣計(jì)量?jī)x表及損壞氣表進(jìn)行完善后，基本滿足生產(chǎn)要求，但存在工藝流程復(fù)雜、氣表數(shù)量多且維護(hù)工作量大的問題。

1.2 系統(tǒng)壓力調(diào)整難度大

目前薩北油田主要采用雙管摻水集油工藝，實(shí)施常溫集輸后摻水量明顯減少，因現(xiàn)場(chǎng)沒有摻水計(jì)量設(shè)施，單井摻水量調(diào)整后，其余油井的摻水量將隨之發(fā)生變化，系統(tǒng)壓力較難調(diào)整。

目前，大慶油田普遍采用摻水集油工藝，所有摻水工藝均采用由轉(zhuǎn)油站摻出熱水分流至多個(gè)計(jì)量間、再由計(jì)量間分配至多口油井的多分支并聯(lián)摻水流程，去各油井的摻水量由調(diào)節(jié)分支摻水管路上的閥門的開度來控制。這一工藝主要有以下缺點(diǎn)：當(dāng)轉(zhuǎn)油站系統(tǒng)中的任一口井的摻水量發(fā)生變化時(shí)，其余油井的摻水量將隨之發(fā)生變化；當(dāng)井口回壓發(fā)生變化引起摻水閥后壓力改變時(shí)，油井的摻水量亦隨之改變。

隨著常溫集輸技術(shù)的不斷推廣，對(duì)計(jì)量的要求不斷提高，一部分計(jì)量間未安裝總摻水流量計(jì)，無法準(zhǔn)確計(jì)量摻水水量。

1.3 加熱爐更換火嘴及加裝防爐管超溫防爆安全檢測(cè)保護(hù)裝置分步改造難度大

薩北油田現(xiàn)投入使用燃燒器共234套，其中SR系列的燃燒器數(shù)量最多，為184套，占全部的78.6%，其他廠商生產(chǎn)的燃燒器占21.4%。

加熱爐火嘴控制系統(tǒng)在保證加熱爐平穩(wěn)安全運(yùn)行的同時(shí)，減少了工人勞動(dòng)強(qiáng)度。

近3年，加熱爐損壞處于高峰期，相繼有81臺(tái)加熱爐損壞，其中大多數(shù)是加熱爐火管發(fā)生鼓包問題。加熱爐防爐管超溫防爆安全檢測(cè)保護(hù)裝置對(duì)爐管的表面溫度實(shí)時(shí)檢測(cè)與顯示。一旦爐管溫度達(dá)到最高允許值（20R鋼）475℃時(shí)，檢測(cè)裝置發(fā)出聲光預(yù)報(bào)警，當(dāng)溫度繼續(xù)升高到485℃，檢測(cè)裝置進(jìn)一步發(fā)出聲光高溫報(bào)警并自動(dòng)減負(fù)荷運(yùn)行。如果爐管溫度還繼續(xù)升高，控制系統(tǒng)自動(dòng)停爐，從而杜絕爐管超溫——鼓包事故的發(fā)生。更換火嘴、加裝加熱爐防爐管超溫防爆安全檢測(cè)保護(hù)裝置及配套電纜費(fèi)用較高。

1.4 外輸油流量計(jì)計(jì)量不準(zhǔn)確

實(shí)施常溫集輸后，轉(zhuǎn)油站由于溫度低，自壓集氣造成氣液分離不徹底，脫水加熱后，電脫水器放氣頻繁，給生產(chǎn)管理和外輸油計(jì)量帶來影響。

由于在用外輸油流量計(jì)采用的是金屬刮板流量計(jì)和（圖1）腰輪流量計(jì)，其計(jì)量方式均采用容積式計(jì)量，當(dāng)外輸油含一定量的天然氣時(shí)，計(jì)量的準(zhǔn)確度受一定影響。

圖1 金屬刮板流量計(jì)計(jì)量原理

在用含水分析儀采用射線式、短波式等測(cè)量原理，當(dāng)外輸油中含有天然氣時(shí)，含水分析儀所接受的γ射線或短波就會(huì)受到氣泡的影響，從而導(dǎo)致含水率檢測(cè)的偏差。

2 解決對(duì)策

2.1 天然氣計(jì)量

2.1.1 旋進(jìn)旋渦流量計(jì)

優(yōu)點(diǎn)：無機(jī)械可動(dòng)部件，耐腐蝕，穩(wěn)定可靠；采用16位電腦芯片，集成度高，體積小，整機(jī)功能強(qiáng)；可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)實(shí)時(shí)跟蹤補(bǔ)償和壓縮因子修正；采用雙檢測(cè)技術(shù)，抑制由管線振動(dòng)引起的干擾；信號(hào)傳輸距離較長(zhǎng)，可達(dá)1.2 km。

缺點(diǎn)：該流量計(jì)計(jì)量程范圍較小且有下限要求。以公稱通徑DN150為例，其流量范圍為60～900 m3/h。另外，該流量計(jì)計(jì)量準(zhǔn)確度與孔板流量計(jì)相比稍差。

2.1.2 一體化孔板流量計(jì)

優(yōu)點(diǎn)：計(jì)量準(zhǔn)確度較高，適用較大口徑管道計(jì)量，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易安裝，性能可靠耐用，且按標(biāo)準(zhǔn)制造的孔板流量計(jì)可以不用檢定，但是需要對(duì)其幾何尺寸進(jìn)行周期測(cè)量，亦稱為“干標(biāo)”，價(jià)格相對(duì)便宜（圖2）。

圖2 孔板流量計(jì)

缺點(diǎn)：壓損大時(shí)不適宜長(zhǎng)輸管線計(jì)量，量程范圍較小，前后直管段要求較長(zhǎng)，占地面積大，輸出信號(hào)為模擬信號(hào)，其孔板在運(yùn)行過程中易被雜質(zhì)堵塞。

2.1.3 智能式全量程燃?xì)饬髁坑?jì)

優(yōu)點(diǎn)：測(cè)量范圍寬，理論上可從“零”流量計(jì)量；儀表具有故障自動(dòng)診斷和記錄功能；具有脈沖輸出，或4～20 mA電流輸出；儀表結(jié)構(gòu)采用一體化設(shè)計(jì)，無可移動(dòng)部件，壓力損失小，安裝方便。

缺點(diǎn)：該流量計(jì)安裝時(shí)要求直管段較長(zhǎng)，容易受雜質(zhì)結(jié)垢影響。

從現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行數(shù)據(jù)可知，原有旋進(jìn)漩渦氣體流量計(jì)由于受測(cè)量下限的影響，當(dāng)啟動(dòng)一臺(tái)熱洗爐時(shí)，計(jì)量?jī)x表日累計(jì)讀數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于熱洗爐理論消耗量，誤差較大。智能式全量程燃?xì)饬髁坑?jì)日運(yùn)行數(shù)據(jù)近似于天然氣實(shí)際消耗量，應(yīng)用效果較好，經(jīng)技術(shù)權(quán)威部門檢定后可在氣表更換項(xiàng)目中使用，既可優(yōu)化工藝流程、減少氣表數(shù)量，又可減少設(shè)備維護(hù)工作量。

2.2 摻水量計(jì)量

現(xiàn)有計(jì)量間工藝摻水量需要人工來開啟閥門的大小去調(diào)節(jié)摻水量，具有操作頻繁、費(fèi)時(shí)費(fèi)力，給操作管理和安全生產(chǎn)帶來很大不便。定量摻水閥安裝使用后，可直接按油井所需摻水量進(jìn)行準(zhǔn)確摻水。可實(shí)現(xiàn)在摻水壓力為1.2～2.0 MPa、閥后壓力(接近井口回壓)為0.3～1.0 MPa的變化范圍內(nèi)，定量摻水閥的流量變化率控制在±20%以內(nèi)，當(dāng)閥后壓力不超過0.6 MPa時(shí)，摻水流量變化率可控制在±10%以內(nèi)，從而更加準(zhǔn)確、合理地分配油井摻水流量，并有效地降低總摻水量，提高摻水壓力，進(jìn)而減少摻水耗電量。當(dāng)摻水波動(dòng)較大時(shí)，采用摻水閥控制摻水量也會(huì)隨之變大，宜采用帶自動(dòng)調(diào)節(jié)作用的流量計(jì)調(diào)節(jié)摻水量。在計(jì)量間安裝總摻水流量計(jì)。

2.3 加熱爐更換火嘴及加裝加熱爐防爐管超溫防爆安全檢測(cè)保護(hù)裝置

在用加熱爐大部分都已安裝火嘴自動(dòng)控制系統(tǒng)，且占78.6%的火嘴控制系統(tǒng)與加熱爐防爐管超溫防爆安全檢測(cè)保護(hù)裝置為同一廠家，更換火嘴時(shí)可考慮將加熱爐防爐管超溫防爆安全檢測(cè)保護(hù)裝置同時(shí)安裝（或建議廠家將兩套裝置整合），這樣不僅減少對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的破壞，降低投資，還節(jié)省了控制柜所占空間。

2.4 外輸油計(jì)量

含氣含水油計(jì)量及含水率檢測(cè)一直沒有特別成熟的技術(shù)，在油田常溫集輸生產(chǎn)工程中，只有在計(jì)量前將含水油中游離的天然氣分離出去，含水油的計(jì)量才會(huì)準(zhǔn)確。

3 天然氣計(jì)量及外輸油計(jì)量準(zhǔn)確度要求

3.1 天然氣計(jì)量準(zhǔn)確度

1）根據(jù)油氣集輸設(shè)計(jì)規(guī)范天然氣輸量計(jì)量分為三級(jí)：一級(jí)計(jì)量，油氣田外輸氣的貿(mào)易交接計(jì)量；二級(jí)計(jì)量，油氣田內(nèi)部集氣過程的生產(chǎn)計(jì)量；三級(jí)計(jì)量，油氣田內(nèi)部生活計(jì)量。

2）所涉及的天然氣輸氣量計(jì)量為二級(jí)、三級(jí)計(jì)量，其準(zhǔn)確度要求是：

二級(jí)計(jì)量：系統(tǒng)的最大允許誤差應(yīng)在±5.0%以內(nèi)；流量計(jì)的準(zhǔn)確度為1.0級(jí)。

三級(jí)計(jì)量：系統(tǒng)的最大允許誤差應(yīng)在±7.0%以內(nèi)；流量計(jì)的準(zhǔn)確度為1.5級(jí)。

3.2 外輸油計(jì)量準(zhǔn)確度

1）根據(jù)油氣集輸設(shè)計(jì)規(guī)范原油輸量計(jì)量分為三級(jí)：一級(jí)計(jì)量，油田外輸原油的貿(mào)易交接計(jì)量；二級(jí)計(jì)量，油田內(nèi)部?jī)艋突蚍€(wěn)定原油的生產(chǎn)計(jì)量；三級(jí)計(jì)量，油田內(nèi)部含水原油的計(jì)量。

2）所涉及的油計(jì)量為二級(jí)、三級(jí)計(jì)量，其準(zhǔn)確度要求是：二級(jí)計(jì)量，系統(tǒng)的最大允許誤差應(yīng)在±1.0%以內(nèi)，流量計(jì)的準(zhǔn)確度為0.5級(jí)；三級(jí)計(jì)量，系統(tǒng)的最大允許誤差應(yīng)在±5.0%以內(nèi)，流量計(jì)的準(zhǔn)確度為1.0級(jí)。

4 建議及認(rèn)識(shí)

1）為了滿足常溫集輸工藝對(duì)燃?xì)庥?jì)量要求，并聯(lián)一臺(tái)小流量的流量計(jì)，但存在工藝復(fù)雜、儀表數(shù)量多及管理工作量大等問題，在今后的改造中可選擇技術(shù)成熟的全量程燃?xì)饬髁坑?jì)。

2）摻水壓力的平穩(wěn)對(duì)摻水量的準(zhǔn)確調(diào)節(jié)控制影響很大，也是控制油田生產(chǎn)成本、方便常溫集輸工作的順利開展及日常管理工作的重要方面。

3）完善天然氣輸氣管網(wǎng)，降低轉(zhuǎn)油站油氣分離壓力，解決脫水站放氣問題，進(jìn)一步提高外輸原油的計(jì)量準(zhǔn)確度。

4）常溫集輸技術(shù)的推廣涉及計(jì)量間到轉(zhuǎn)油站，再到脫水站相關(guān)的各個(gè)專業(yè)，各專業(yè)保障措施要到位，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)氣、節(jié)電目標(biāo)。

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10.3969/j.issn.2095-1493.2017.08.013

2017-04-20

（編輯 張興平）

李曉暉，工程師，1999年畢業(yè)于大慶廣播電視大學(xué)（應(yīng)用電子技術(shù)），從事自控儀表檢定工作，E-mail：xzhhim@163.com，地址：黑龍江省大慶市大慶油田有限責(zé)任公司第三采油廠規(guī)劃設(shè)計(jì)研究所儀表室，163113。