称重式油井自控计量器研究与应用

1、称重式油井自控计量器研究与应用马强作者简介：马强（1980-今），男，辽宁阜新人，工程师，2003年毕业于大庆石油学院石油工程系，现在辽河金马油田开发公司生产技术科，从事采油管理工作。大庆石油学院工程硕士在读。电话E-mail：starmq。（1.中油辽河油田公司 金马油田开发公司，辽宁 盘锦 124010；2.大庆石油学院，黑龙江 大庆 163318）摘要：油井的单井计量是采油生产中的重要工作，是影响整个油田产量的重要因素。传统的立式计量分离器的计量方式具有占地面积大、投资高、计量精度低、人工计量难度大、劳动强度大、存在安全隐患等特点。称重式油井计量器是一种集分离

2、与计量功能于一身的装置，具有占地面积小、投资省、计量精度高、操作简便、能耗小、劳动强度低等特点，其在金马油田的实验与应用说明，称重式油井计量器能够替代传统立式油井计量分离器量油，适合于金马油田计量站油井计量使用。关键词：称重式油井计量器 计量 单井 金马油田 应用Weighing type well automatic control meter research and applicationMa Qiang（Exploration Company of Jinma Oilfield，Liaohe Oilfield，PetroChina，Panjin 124010Daqing Petrole

3、um Institute ，Daqing 163318）Abstract: Single well meter is the important work in the well production, is the important influence factor in the oil field production. Traditional stand meter separator cover huge area, high cost, low meter precision, high difficulty in artificial meter, high work stren

4、gth, existing safety potential. Weighing type well meter is one kind of equipment combined the meter with the separator, cover small area, low investment, high meter precision, operation simple, low energy consumption, low work strength. The test and application in jinma oil field imply the weighing

5、 type meter can replace the traditional stand well metering separator, fitting to the jinma oil field measuring station. Key words: weighing type well meter ,meter, single well, jinma oil field, application前 言油井的单井计量一直是采油生产中的重要工作，其工作精度、工作效率直接影响油井的油气产量，是影响整个油田产量的重要因素。如何能够准确、及时地对油井的单井产量进行计量，不仅需要健全管理组织

6、、完善生产管理制度、提高员工的素质，还必须通过采用新技术、新材料等先进工艺，实现油井的单井油气产量的有效管理。1 传统计量器的量油特点辽河油田采油站的油井计量普遍采用的是传统立式计量分离器（1200mm，H=4300mm）单井量油。采用连通器原理，即分离器内的原油重力与相连玻璃管内的水重力相平衡，通过测量一定标高的上油时间来计算油井的单井产量1。采用该方法量油需要倒运计量间内的工艺安装流程来完成油井的单井计量工作。使用这种计量方式存在一定问题。1.1 占地面积大以辽河油田海2站的10井式的计量间（8.5mm3.116mm撬装房）为例，该计量操作间可以为10口油井进行计量。根据石油天然气工程设计

7、防火规范GB50183-2004的规定，阀组间与站内水套炉的安全距离为15米，再加上计量间本身的结构长度，要求小站必须有较大的占地面积；计量间本身包括房壳和底盘，同时包括计量分离器、单井油气进站阀组及单井气计量工艺安装，同时配套采暖、电气、仪表等功能的房间采暖和机械通风、防爆照明、可燃气体报警等辅助生产设施，这些设施又是必不可少的安全要素。21.2 计量精度低单井进站原油虽经计量分离器进行分离，但分离后的原油仍含气不易排出，油中含气造成的假体积带来测量误差，而且分离器系数标定时存在容积误差和测量误差，量油时间记录时误差等原因导致计量不准确，精度差。1.3 劳动强度大计量站的一个计量间一般要计量

8、10口油井，在计量时，需要将每口井逐一倒入计量分离器流程，记录量油时间，计量结束时倒入混输流程，泵油后倒流程计量下一口井。现场操作时，频繁流程切换，抄送单井油产量、产量，还要经过复杂的计算转换，费时、费力。1.4 能耗大由于站内安全距离的影响，使得各操作单元之间的距离比较远，这样工艺管线距离长，热量损失大，井口回压大，能耗大。1.5 存在安全隐患由于计量间是室内的，相对通风效果差，容易产生油气聚积。虽然，计量间内有机械通风和可燃气体报警装置，但是，不能排除这些设施出现故障的可能性；同时，计量间室内外高差一般在1.2-1.6m之间，底盘与场区间的空间一旦油气聚积，既无法及时发现，又不能彻底排除干

9、净，若达到爆炸极限，后果不堪设想。2 称重式油井计量器计量原理2.1 工作原理称重式油井计量器是一种集分离与计量功能于一身的装置，该装置能消除由于油中含气造成的假体积而带来的测量误差。采用称重的方式对流经计量罐的原油进行称重，通过累计一定时间内经过罐中的原油重量，计算出油井的产液量3。其基本原理（图1）是：通过进油口的原油经分离器装入料斗，特制的两个独立的料斗交替接到、排出原油，称重传感器便会从料斗上检测到重量随时间变化的曲线（图2），利用积分计算及特殊的修正方法，即可得到累计流量，经过换算级为油井的日产量。图1 称重式油井计量器工作原理图如图3所示为翻斗工作原理示意图。当液体进入到其中一个计

10、量翻斗时，随着工作斗的液面逐渐升高，整个翻斗系统重心也逐渐偏移，而进入流体的不断增加，则这个翻斗的力矩不断的增加，当达到了翻斗翻转的条件是，工作斗的力矩大于闲置斗的力矩时，原有平衡将被打破，计量斗自动翻倒，将斗内液体倾倒在罐内，同时另一个斗开始工作。翻斗翻转条件为4： （M1+m1）gd1 (M2+m2)gd2 （1）式中：M1翻斗1质量，mg； M2翻斗2质量，mg； m1翻斗1内流入流体质量，mg； m2翻斗2内流入流体质量，mg； d1翻斗1距轴中心距离，m； d2翻斗2距轴中心距离，m；g 重力加速度，9.8m/s2。 图2 单井产量趋势变化页面 图3 翻斗示意图2.2 结构称重式油井

11、计量器的硬件由罐体、多通阀、浮子调节器、出油口、分离器、称重装置等部分组成。11路单井原油同时进入多路阀，根据设定将其中一口单井的原油送到罐体的顶部，进入分离器并经过翻斗称重，计算出该口井的产液量。单井的产液设有单独的单井出口，其余油井的液量不真正进入罐体，而是通过多路阀体直接走汇流出口，这样就避免了单井的产气与多井混合。浮子调节器的作用是控制液位始终高于出口，避免气体从底部排出。气体经由分离器进一步将气体中的油分离出来，避免了流量计的污染。气体流量计装在气体的出口，达到了在计量单井生产液量的同时，计量了产气量。称重传感器与变送器为自行设计，以满足高温、高压、高湿特殊工况的使用要求。计量器与其

12、软件构成了一套完整的称重式油井计量监控系统，具有实时状态显示，油井流程的切换、启动和停止测量、历史记录等功能。3 称重式油井计量器的实验与应用油井计量器是集机、电一身的机电一体化产品，该装置首先选择安装在辽河金马油田计量站海14站实验使用，通过跟踪实际运行，该装置具有以下特点：3.1 节省占地面积称重式油井计量器最多可使11路单井原油同时进入，可以为11口单井进行计量，露天安装。按照石油天然气工程设计防火规范GB50183-2004的规定，露天油气密闭设备与站内水套炉的安全距离为5m，使得相对计量间安装来说，小站占地面积小；同时，它不需要计量间必须配套的房间采暖和机械通风、防爆照明、可燃气体报

13、警等辅助生产设施，投资省。3.2 计量精度高采用称重的方法对原油进行称重，精度偏差不超过5%，计量精度高。由于自身设有多路阀的计量器，实现了远程自动量油，操作简便。3.3 减少热量损失应用称重式自控计量装置节省了大量工艺管线，减少了热量损失，从而减少了井口的回压，由于其密闭性，节省了大量热能和管道压力，能耗小。3.4 降低劳动强度应用称重式自控计量装置实现自动计量的同时，由于其强大的远程控制功能，可以实现小站的无人职守功能，降低了劳动强度，节省了人力资源。4 结 论根据现场试验和实际运行情况，称重式自控计量装置完全能够适应辽河油田油井的单井计量精度要求。克服了占地面积大、投资高、计量不准确、精度低、人工计量难度大、劳动强度大、存在安全隐患等弊端。目前，辽河金马油田对传统的单井计量方式进行了大范围改造，在海1