兩種常見的三相計量裝置

中國石油新疆油田分公司彩南油田作業(yè)區(qū)

兩種常見的三相計量裝置

葉康林中國石油新疆油田分公司彩南油田作業(yè)區(qū)

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

罐式分離計量裝置；質(zhì)量流量計量裝置；氣液分離；計量；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)動態(tài)和分析儲油層變化的重要依據(jù)。目前已建計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，然后對分離后的氣液進行各自測量，最后通過含水儀再對液量中的水量和油量進行換算。在此模式下應用最廣泛的兩種計量裝置是罐式分離計量裝置和非罐式質(zhì)量流量計量裝置。

1 計量裝置

1.1計量原理

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

對于質(zhì)量流量式計量裝置，油井來的混合液經(jīng)過一級管式旋流分離器后，進入二級沉降分離罐，分離后的氣體從氣相出口排出，經(jīng)氣體流量計計量氣量；液體流過下部質(zhì)量流量計進行液量計量并同時測算含水率。

1.2氣液分離

罐式分離計量裝置由分離傘、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)量流量式計量裝置一級分離部分由一個傾角向下的管道（預分離入口段）從切線方向與一個垂直的管道（旋流段）相連，氣液兩相混合物依靠旋流轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的離心力以及氣液自身重力實現(xiàn)氣液兩相的高效分離。液體沿著直管的管壁下端進入沉降罐，氣體到了漩渦的中央形成一個倒圓錐型的渦流面，從頂部分離出來。二級沉降罐在沉降液體的同時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干擾氣體和液體分離的純凈度。

1.3計量

1.3.1 氣體計量

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

式中Tp為日計量時間（s）；Δt為氣體累積計量時間（s）；ft為氣體標況瞬時流量（m3/s）。

1.3.2 液體計量

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

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

質(zhì)量流量式計量裝置對特定時間流過的液量Mn進行換算

式中Vt為流量計累計體積值（m3）；ρ20為原油的標準密度（%）；(MFCpiCtiFaCw)為聯(lián)合修正系數(shù)，其中MF為流量計系數(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 計量效果

雖然都是取樣式計量，但依然可以通過對單井多次計量取平均值的方法來對兩種裝置的計量準確性進行對比分析。為了排除復雜工況條件下的干擾，兩種裝置的計量站都選擇出油量相對穩(wěn)定的單井進行計量，并與每次計量進大罐的實測結果進行對比。通過對比發(fā)現(xiàn)，兩種計量裝置都能將單次計量誤差控制在±10%以內(nèi)。但是經(jīng)過多次計量換算均值后罐式分離計量裝置的平均誤差明顯減小，而非罐式流量計量裝置的平均誤差減小卻不明顯。

3 誤差分析及對策

對于罐式分離計量裝置，其主要誤差為隨機誤差，即單次計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，實際計量過程中有些井間歇出油，有些井氣量大、壓力變化劇烈對計量過程中浮子液位計造成沖擊等，都對計量的準確性造成影響。影響最小的是裝置的系統(tǒng)誤差，包括罐體計量腔的絕對容積、底水包內(nèi)水的絕對密度等。

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

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

4 結語

從結構上來看，罐式分離計量裝置比非罐式質(zhì)量流量計量裝置簡單、制造相對方便、成本低廉，特別是其多次計量的均值更趨于產(chǎn)量真值。理論上非罐式質(zhì)量流量計量裝置旋流分離效果要優(yōu)于罐式分離計量裝置，其計量結果也更精密，但由于其結構復雜，流量計量過程中動態(tài)影響因素較多，日常維護頻繁，在采油中的應用和普及方面不如罐式分離計量裝置。

（欄目主持 樊韶華）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.1.059