三元復(fù)合驅(qū)注入站計量儀表的優(yōu)化與實踐

吳桂艷 大慶油田采油六廠

三元復(fù)合驅(qū)注入站計量儀表的優(yōu)化與實踐

吳桂艷 大慶油田采油六廠

目前，三元復(fù)合驅(qū)已成為大慶油田進(jìn)一步提高采收率、保持高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的一項重要措施。隨著三元復(fù)合驅(qū)在現(xiàn)場的推廣，喇嘛甸油田以降本增效為目的，對三元復(fù)合驅(qū)注入系統(tǒng)計量儀表進(jìn)行了優(yōu)化。在三元復(fù)合驅(qū)注入工藝中，增加堿、表活劑單獨計量，保證了三元液注入的準(zhǔn)確性，便于生產(chǎn)管理與動態(tài)監(jiān)測；應(yīng)用電磁流量計對母液進(jìn)行單獨計量，由原來的三元液合步計量改為分步計量，提高了三元液的計量準(zhǔn)確度；去除了泵進(jìn)口的壓力儀表，降低了聚驅(qū)計量儀表的投資，減少了高壓部位的滲漏點；數(shù)字壓力表采用直接供電方式，降低了用電成本。

三元復(fù)合驅(qū)；計量儀表；小流量計量；供電方式

堿、表面活性劑、聚合物三元復(fù)合驅(qū)體系是20世紀(jì)80年代初國外采用的化學(xué)采油新技術(shù)。大慶油田三元復(fù)合驅(qū)技術(shù)也始于20世紀(jì)80年代，經(jīng)過20多年的科技攻關(guān)，大慶油田三元復(fù)合驅(qū)技術(shù)取得了突破性進(jìn)展，已由室內(nèi)研究進(jìn)入到工業(yè)性礦場試驗階段。2007年12月，在喇嘛甸油田北東塊二區(qū)進(jìn)行三元復(fù)合驅(qū)推廣試驗，其中注入井44口，采油井62口。此次試驗成功與否，將為三元復(fù)合驅(qū)能否在大慶油田大面積推廣提供依據(jù)。為了保證試驗動態(tài)監(jiān)測準(zhǔn)確，三元站共安裝各類儀表1 237塊。數(shù)量巨大，維護(hù)量大，檢定校檢工作量也很大，大大增加了工人的工作量，增加了工人錄取數(shù)據(jù)的難度，同時也造成了一部分儀表投資的浪費。計量儀表在生產(chǎn)中的應(yīng)用及優(yōu)化是油田生產(chǎn)工作中的一個重要課題。因此，需在三元復(fù)合驅(qū)注入系統(tǒng)計量儀表應(yīng)用方面進(jìn)行大量的優(yōu)化與完善。

1 裝置工藝流程

根據(jù)油田注聚及三元復(fù)合驅(qū)系統(tǒng)試驗的特點，目前現(xiàn)場采用目的液配注和點滴配注工藝流程采用組合泵升壓，經(jīng)混合后采用單泵單井注入工藝，如圖1所示。

圖1 三元注入裝置的工藝流程

在該流程中，各個監(jiān)測點采用了大量的計量儀表進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)測。聚合物、堿液、表活劑分別進(jìn)入升壓泵，在泵的進(jìn)、出口均有壓力表進(jìn)行壓力監(jiān)測，升壓泵已根據(jù)單井配注方案調(diào)整到固定流量，加壓后，在靜態(tài)混合器中與經(jīng)過水表計量后的高壓來水（壓力表計量來水壓力）混合稀釋配制成三元液，經(jīng)流量計計量總液量及壓力表計量閥組的壓力后，再輸往各個單井。

2 計量儀表的優(yōu)化

2.1 加裝堿、表活劑計量儀表

針對現(xiàn)場出現(xiàn)的問題，在堿、表活劑處增加計量儀表。由于堿、表活劑的平均注入量為0.06 m3、0.01 m3，注入量很小，所以要求計量儀表計量準(zhǔn)確度及測量小流量的能力都比較強，因此與廠家合作開發(fā)了測量小流量的流量計。

2.1.1 測量小流量的流量計開發(fā)

根據(jù)現(xiàn)場實際注入需要，經(jīng)過反復(fù)的研究和試驗，與廠家聯(lián)合開發(fā)出了以升為單位進(jìn)行準(zhǔn)確計量的新型電磁流量計（LDQ98A型智能液體流量計），由計量檢定單位檢定合格。該流量計的最小計量范圍為0.001 m3/h，可以應(yīng)用于高壓條件下的交聯(lián)劑計量，同時也可以應(yīng)用于普通流體的計量。

電磁流量計的工作原理基于法拉第電磁感應(yīng)定律。當(dāng)一個導(dǎo)體在磁場內(nèi)運動，在與磁場方向、運動方向相互垂直方向的導(dǎo)體兩端，會有感應(yīng)電動勢產(chǎn)生。電動勢的大小與導(dǎo)體運動速度和磁感應(yīng)強度大小成正比，其工作原理如圖2所示。

在圖2中，當(dāng)導(dǎo)電流體以平均流速V（單位為m/s）通過裝有1對測量電極的1根內(nèi)徑為D（單位為m）的絕緣管子流動時，并且該管子處于一個均勻的磁感應(yīng)強度為B（單位為T）的磁場中，那么在一對電極上就會感應(yīng)出垂直于磁場和流動方向的電動勢E。由電磁感應(yīng)定律，有

圖2 電磁流量計工作原理

式中k為比例系數(shù)。

通常，體積流量可以寫為

可見，流量qv與電動勢E成正比。

該流量轉(zhuǎn)換器一方面向傳感器勵磁線圈提供穩(wěn)定的勵磁電流，以達(dá)到磁感應(yīng)強度B是個常量；同時把傳感器感應(yīng)的電動勢放大轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電流信號或頻率信號，便于流量的顯示、累計、控制與調(diào)節(jié)。

2.1.2 測量小流量的流量計現(xiàn)場試驗

北西塊4—8#注入站開展多段塞深度調(diào)剖試驗。調(diào)剖方案中，調(diào)剖井陽離子聚合物和交聯(lián)劑的瞬時注入量一般為0.037和0.018 m3/h。

將新開發(fā)的測量小流量的流量計應(yīng)用于現(xiàn)場進(jìn)行試驗。試驗中將流量計安裝在注入泵的出口管道上，流量在現(xiàn)場進(jìn)行顯示，并傳送到流量控制器中。根據(jù)調(diào)剖方案，流量控制器可根據(jù)主劑的流量按照調(diào)剖劑的配比計算出各組分的流量，通過變頻器控制注入泵的排量，從而實現(xiàn)調(diào)剖劑的精確配比。通過兩個月的使用，該智能液體流量計使用效果較好，可準(zhǔn)確反映流量變化，精度高，能夠滿足小流量的在線計量要求。

系統(tǒng)投入運行后，對流量控制系統(tǒng)的運行數(shù)據(jù)進(jìn)行了跟蹤記錄。通過對數(shù)據(jù)分析可知，新型超低流速電磁流量計的流量測量準(zhǔn)確可靠，響應(yīng)速度快，流量計的示值能夠準(zhǔn)確反映流量的變化；同時儀表具有全漢字菜單，具有自檢、自診斷功能，便于檢測和調(diào)整流量計的工作參數(shù)，能夠滿足小流量計量要求。

2.1.3 測量小流量的流量計在三元站的現(xiàn)場應(yīng)用

目前，三元站已安裝了堿液、表活劑單獨流量計量儀表，該流量儀表運行穩(wěn)定，能夠準(zhǔn)確反映流量變化情況，使用效果較好。

2.2 由合步計量轉(zhuǎn)為分步計量

針對現(xiàn)場情況進(jìn)行流程改進(jìn)，增加聚合物母液單獨計量，去除三元液合步計量。經(jīng)過廠家改造，將用于三元液計量的總流量計直接用于母液計量，可節(jié)省投資，且能保證工作需要。由合計轉(zhuǎn)為分步計量，增加了計量的準(zhǔn)確性，流量計可直觀反映出母液與來水的配比，且人員控制操作方便。

2.3 去除泵入口壓力表

針對現(xiàn)場情況，對各個壓力監(jiān)測點的作用及所錄取數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)各臺泵入口的3塊壓力變送器（分別測量堿、表活劑、聚合物）的壓力值均相同。因為泵進(jìn)口的壓力儀表是用來測量聚合物母液、堿液、表活劑分別從配制系統(tǒng)輸送后進(jìn)入泵之前的壓力值，3種液體通過軟連接彎管進(jìn)入各個單泵時的壓力值均相同；且由于堿、表活劑、聚合物溶液均由三元站供給，來液壓力值較為穩(wěn)定，在總來液處均設(shè)有壓力計量，與各配水裝置單獨測量數(shù)據(jù)相近，可見泵入口管線壓損很小，建議將其去除。這樣既可節(jié)省資金的投入，又減少了工人的工作量及高壓部位滲漏點；拆除的壓力儀表可安裝于其他部位，節(jié)省了壓力儀表開支（數(shù)字壓力變送器為1 000元/塊，其進(jìn)口安裝數(shù)量為132塊，共節(jié)約資金投入13.2萬元）。

泵出口壓力儀表是用來計量3種液體經(jīng)泵升壓后排出時的壓力值，可以通過觀察其壓力測量值的變化，監(jiān)控注聚泵的排液是否正常。因為每口井的配注量不同，其注入壓力值也不同，所以現(xiàn)流程中仍保留。

2.4 數(shù)字壓力變送器采用直接供電方式

針對現(xiàn)場情況，采用直接供電方式，自制一個直流接線盒（輸入電壓為220 V交流電，輸出電壓為24 V直流電），用一個24 V變壓器，整流二極管整流，及濾波電容濾波，通過7824三端穩(wěn)壓塊（24 V）穩(wěn)壓，輸出恒流穩(wěn)定的24 V直流電壓，供給數(shù)字壓力變送器，可同時供多塊壓力儀表使用。

電源取就近220 V電源，無需電池，供電電壓平穩(wěn)，使用方便，且節(jié)省計量儀表費用。三元站共有壓力變送器602塊，可節(jié)約資金4.58萬元。

3 流程優(yōu)化

優(yōu)化后的三元注入工藝如圖3所示，應(yīng)用于現(xiàn)場，即能滿足生產(chǎn)計量的需要，又避免了不必要的浪費。

添置母液流量計節(jié)約44萬元；去除泵入口壓力表節(jié)約13.2萬元；壓力變送器采用直接供電節(jié)約4.58萬元。合共節(jié)約資金61.78萬元。

圖3 三元站優(yōu)化后流程示意圖

4 結(jié)論

小流量電磁流量計的開發(fā)和應(yīng)用，在小流量計量方面有很高的適應(yīng)性，具有良好的應(yīng)用前景；在三元復(fù)合驅(qū)注入工藝中，增加堿、表活劑單獨計量，保證了三元液注入的準(zhǔn)確性，便于生產(chǎn)管理與動態(tài)監(jiān)測；應(yīng)用電磁流量計對母液進(jìn)行單獨計量，由原來的三元液合步計量改為分步計量，提高了三元液的計量準(zhǔn)確度；去除了泵進(jìn)口的壓力儀表，降低了聚驅(qū)計量儀表的投資，減少了高壓部位的滲漏點；數(shù)字壓力表采用直接供電方式，降低了用電成本。

（欄目主持關(guān)梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.5.017