多相流計(jì)量系統(tǒng)的橇裝化設(shè)計(jì)

張重德

中海石油（中國(guó)）有限公司墾利油田群區(qū)域開(kāi)發(fā)項(xiàng)目組

多相流計(jì)量系統(tǒng)的橇裝化設(shè)計(jì)

張重德

中海石油（中國(guó)）有限公司墾利油田群區(qū)域開(kāi)發(fā)項(xiàng)目組

多相流計(jì)量系統(tǒng)橇裝化設(shè)計(jì)是基于工業(yè)產(chǎn)品模塊化的先進(jìn)設(shè)計(jì)理念產(chǎn)生的，是將多相流分離元件、計(jì)量?jī)x表、測(cè)控元件等集中在一個(gè)單元內(nèi)，組成一個(gè)橇裝設(shè)備，完成多相流計(jì)量功能。在多相流計(jì)量系統(tǒng)橇內(nèi)的計(jì)量數(shù)據(jù)既可以在現(xiàn)場(chǎng)處理和存儲(chǔ)，也可以遠(yuǎn)傳到控制中心進(jìn)行集中數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)。根據(jù)用戶個(gè)性化要求也將橇塊設(shè)計(jì)成可移動(dòng)式、車載式等，擴(kuò)大了多相流計(jì)量系統(tǒng)的適用范圍。

多相流計(jì)量系統(tǒng)；氣液旋流分離器；模塊化；橇裝化

在石油、天然氣開(kāi)發(fā)過(guò)程中其設(shè)備非常復(fù)雜，過(guò)去各個(gè)功能的設(shè)備均是現(xiàn)場(chǎng)安裝，建造周期非常長(zhǎng)，并且由于需協(xié)調(diào)的接口很多，經(jīng)常出現(xiàn)不同設(shè)備之間不匹配的情況。多相流計(jì)量系統(tǒng)橇裝化設(shè)計(jì)是基于工業(yè)產(chǎn)品模塊化的先進(jìn)設(shè)計(jì)理念產(chǎn)生的，是將多相流分離元件、計(jì)量?jī)x表、測(cè)控元件等集中在一個(gè)單元內(nèi)，組成一個(gè)橇裝設(shè)備，完成多相流計(jì)量功能。

1 GLCC氣液旋流分離器

GLCC氣液旋流分離器利用斜向下入口加速流體，流體沿分離器主筒體切向進(jìn)入分離器內(nèi)，并沿主筒體內(nèi)壁高速旋轉(zhuǎn)，由于流體中氣液密度不同，在離心力的作用下使氣、液分離。氣體聚集在筒體中心位置，因密度輕向上流動(dòng)進(jìn)入到分離器上部的氣相出口管道；液體沿分離器內(nèi)壁旋轉(zhuǎn)向下流動(dòng)，最后聚集在分離器底部，從分離器底部液相出口進(jìn)入液相管道。

2 橇體

根據(jù)GLCC氣液分離器尺寸、工藝配管和操作空間的要求確定橇體的外形尺寸，再根據(jù)重量確定橇體材料的型號(hào)、規(guī)格及吊耳的安裝位置。特別關(guān)注GLCC氣液分離器安裝處的強(qiáng)度及支撐固定位置。為了操作人員的方便和安全，設(shè)置了上平臺(tái)及帶有護(hù)籠的直爬梯和安全鏈結(jié)構(gòu)。海洋平臺(tái)有集中排放和環(huán)保要求，還需設(shè)置底部收油盤和開(kāi)排裝置。

3 測(cè)控儀表

測(cè)控儀表有測(cè)量液位的壓力變送器；測(cè)量氣體和液體流量的質(zhì)量流量計(jì)、體積流量計(jì)；測(cè)量油中含水的含水分析儀；控制GLCC氣液分離液位高度的氣相控制閥和液相控制閥等。

4 工藝管道

根據(jù)PID圖及測(cè)控儀表安裝要求，在橇內(nèi)進(jìn)行工藝管道布置，確保實(shí)現(xiàn)工藝目的和測(cè)控儀表的正常使用。特別關(guān)注測(cè)控儀表的安裝要求，如水平安裝或垂直安裝，安裝時(shí)必須保證直管段長(zhǎng)度。同時(shí)還需考慮設(shè)置放空口、取樣口和排污口，以滿足使用時(shí)放空、取樣和排污要求。

5 控制單元

將測(cè)控元件的信號(hào)通過(guò)防爆電纜集中傳到設(shè)備中防爆控制箱內(nèi)控制單元，控制單元可滿足多相流計(jì)量系統(tǒng)橇內(nèi)的計(jì)量數(shù)據(jù)現(xiàn)場(chǎng)處理和存儲(chǔ)，也可遠(yuǎn)傳到油氣田控制中心進(jìn)行集中數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)。

6 其他特殊要求

（1）熱處理。GLCC氣液旋流分離器厚度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求的，需在分離器橇內(nèi)安裝定位前進(jìn)行整體熱處理；在高含硫酸性腐蝕環(huán)境中使用時(shí)也需要進(jìn)行整體熱處理，同時(shí)工藝管線也按相同工藝進(jìn)行熱處理。

（2）噴涂要求。噴涂要求（主要包括涂層類別、厚度、噴涂工藝及檢驗(yàn)方法和要求）一般按用戶的技術(shù)規(guī)格書進(jìn)行，需特別關(guān)注特殊涂層（環(huán)氧富鋅涂層、環(huán)氧無(wú)鋅涂層、金屬陶瓷涂層、環(huán)氧玻璃鱗片涂層和耐高溫涂層等）要求。

（3）材料在高含硫酸性腐蝕環(huán)境下的使用要求。由于目前許多國(guó)家和地區(qū)的油氣田均處于高壓、高含硫酸性腐蝕環(huán)境，所以要求GLCC氣液旋流分離器、工藝管道、測(cè)控儀表接觸介質(zhì)部分的材料必須能滿足此環(huán)境的使用要求。碳鋼或低合金鋼必須進(jìn)行HIC和SSC試驗(yàn)以證明滿足要求；高合金鋼選用超級(jí)奧氏體不銹鋼、哈氏合金、鎳基合金純材或合金的復(fù)合材料。

（4）可移動(dòng)。有少量客戶需要多相流計(jì)量系統(tǒng)具有可移動(dòng)性，以用于測(cè)井或多相流量計(jì)標(biāo)定計(jì)量。將多相流計(jì)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)成2個(gè)橇，GLCC氣液分離器設(shè)計(jì)成1個(gè)橇，工藝管道及測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)成1個(gè)橇。2個(gè)橇體在現(xiàn)場(chǎng)用金屬軟管連接，來(lái)完成單個(gè)橇塊多相流計(jì)量系統(tǒng)的功能，而且方便運(yùn)輸和吊裝。

（5）車載式。用戶對(duì)設(shè)備小型化和車載快捷性的要求，給多相流計(jì)量系統(tǒng)橇裝化設(shè)計(jì)提出了更高的要求。除了滿足上述要求外，需增加液壓控制系統(tǒng)，以滿足GLCC氣液分離器傾倒要求，同時(shí)也更加關(guān)注支撐和固定性能。

7 結(jié)語(yǔ)

在多相流計(jì)量系統(tǒng)橇內(nèi)的計(jì)量數(shù)據(jù)既可以在現(xiàn)場(chǎng)處理和存儲(chǔ)，也可以遠(yuǎn)傳到控制中心進(jìn)行集中數(shù)據(jù)處理和存儲(chǔ)。根據(jù)用戶個(gè)性化要求也將橇塊設(shè)計(jì)成可移動(dòng)式、車載式等，擴(kuò)大了多相流計(jì)量系統(tǒng)的適用范圍。

（欄目主持楊軍）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.6.015