海上平臺(tái)稠油液位測(cè)量儀表選型設(shè)計(jì)及應(yīng)用

廖 磊

（中海油能源發(fā)展股份有限公司湛江采油服務(wù)文昌分公司，廣東 湛江 524057）

海上平臺(tái)稠油液位測(cè)量儀表選型設(shè)計(jì)及應(yīng)用

廖 磊

（中海油能源發(fā)展股份有限公司湛江采油服務(wù)文昌分公司，廣東 湛江 524057）

作為海上原油開采工作的重要組成部分，稠油液位的測(cè)量不僅關(guān)系著相關(guān)開采技術(shù)的應(yīng)用效果，而且對(duì)于海上原油開采工作的質(zhì)量也具有較大影響?；诖?，本文以稠油液位的測(cè)量儀表作為研究對(duì)象，提出了稠油液位以及稠油與水的界面液位測(cè)量儀表的選型方法和相關(guān)的應(yīng)用方案，旨在為提高稠油液位的測(cè)量精度提供有價(jià)值的參考意見。

海上平臺(tái)；稠油液位；磁致伸縮液位計(jì)；射頻導(dǎo)納界面儀

0 前言

我國多數(shù)海上油田均具有粘度高、密度大的特點(diǎn)，且膠質(zhì)瀝青含量較高，加之近年來注聚采油技術(shù)的應(yīng)用，海上平臺(tái)所開采出的原油中含有一定含量的聚合物，在與原油混合后使原油呈現(xiàn)出絮狀粘稠狀態(tài)，易導(dǎo)致測(cè)量儀表的工藝接口發(fā)生卡堵。在此背景下，如何加強(qiáng)對(duì)稠油液位測(cè)量儀表的科學(xué)選型和應(yīng)用已成為當(dāng)前海上原油勘測(cè)與開采單位需要著重開展的關(guān)鍵工作。

1 稠油液位測(cè)量儀表的選型與應(yīng)用

1.1 儀表選型

首先，給出幾種常用的稠油液位測(cè)量儀表，并對(duì)其工作原理進(jìn)行分析，具體如下：（1）差壓式液位計(jì)，此種液位計(jì)是通過借助差壓變送器對(duì)取壓位置和液位間的壓差進(jìn)行檢測(cè)，并將密度轉(zhuǎn)換為液位進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)介質(zhì)液位的測(cè)量。差壓式液位計(jì)通常只適用于柴油罐、常壓罐、淡水罐等具有較強(qiáng)穩(wěn)定性的介質(zhì)密度的液位測(cè)量。但對(duì)原油進(jìn)行分析可知，其介質(zhì)為油及其與水和聚合物的混合物，故密度極不穩(wěn)定，因此，差壓式液位計(jì)并不適用于稠油的液位測(cè)量［1］。（2）磁致伸縮液位計(jì)，此種液位計(jì)是以磁致伸縮效應(yīng)為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)稠油液位的測(cè)量的，主要由波導(dǎo)管、磁性浮子以及電脈沖發(fā)生接收器共同構(gòu)成。在測(cè)量過程中，電流脈沖沿波導(dǎo)管進(jìn)行傳輸并形成相應(yīng)的電磁場，在其與浮子磁場相遇后，便形成了螺旋型磁場，導(dǎo)致波導(dǎo)絲發(fā)生扭曲，從而形成對(duì)扭轉(zhuǎn)彈性波的激發(fā)，最后，通過這一彈性波實(shí)現(xiàn)對(duì)浮子實(shí)際位置的計(jì)算并獲得液位的準(zhǔn)確位置。磁致伸縮液位計(jì)價(jià)格相對(duì)較低，且不僅對(duì)于原油液位的測(cè)量具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，而且也被廣泛用于生產(chǎn)稅系統(tǒng)以及化學(xué)藥劑系統(tǒng)等諸多系統(tǒng)［2］。因此，在對(duì)各類液位計(jì)進(jìn)行綜合考量的基礎(chǔ)上，本文選取磁致伸縮液位計(jì)作為稠油液位測(cè)量的主要儀表。

1.2 儀表應(yīng)用

首先，是磁致伸縮液位計(jì)的選型。為了避免儀表工藝連通管發(fā)生堵塞，可選用規(guī)格超出標(biāo)準(zhǔn)管徑1/2-4in的大管徑連通管，綜合以往的磁致伸縮液位計(jì)的海上實(shí)際應(yīng)用情況，可選取管徑至少為2in的連通管避免堵塞問題的發(fā)生。此外，為了避免液位計(jì)浮球發(fā)生卡堵，也應(yīng)選用具有較大通徑的浮球腔體，可選取3in及以上的浮球腔體并輔之以S-Teflon防掛料涂層，降低浮球卡堵問題發(fā)生的幾率［3］。其次，是磁致伸縮液位計(jì)的安裝。液位計(jì)在安裝過程中，一方面應(yīng)做好保溫伴熱工作，可通過充分纏繞伴熱帶從而降低液位計(jì)浮筒腔體與容器內(nèi)原油的溫差，實(shí)現(xiàn)浮筒腔體原油與容器內(nèi)原油的順利交換；另一方面，還應(yīng)適當(dāng)增加擋風(fēng)裝置，因冬季溫度較低，磁致伸縮液位計(jì)存在凍賭的可能，而液位計(jì)的安裝位置相對(duì)較高，故平臺(tái)的擋風(fēng)墻并不能夠?qū)ζ溥M(jìn)行全面保護(hù)，因此，應(yīng)在對(duì)現(xiàn)場空間予以充分考量的基礎(chǔ)上，適當(dāng)增加擋風(fēng)板，從而降低寒風(fēng)對(duì)液位計(jì)的影響，提高稠油液位的檢測(cè)精度。

2 基于稠油與水的界面液位測(cè)量儀表的選型與應(yīng)用

2.1 儀表選型

對(duì)海上平臺(tái)所開采的原油進(jìn)行分析可知，其密度較大，油水密度相差較小，從而導(dǎo)致油水界面的測(cè)量就具有較大難度，即難以利用上述液位計(jì)實(shí)現(xiàn)對(duì)稠油與水界面的測(cè)量，在綜合以往海上平臺(tái)稠油液位測(cè)量經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，筆者總結(jié)出適用于稠油與水界面測(cè)量的儀表主要包括以下兩種：（1）核子界面儀，此種界面儀的工作原理為，利用γ射線穿透相應(yīng)密度介質(zhì)后逐漸衰弱的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)油水界面的測(cè)量，因油水介質(zhì)密度具有一定差異，故射線衰減的程度也不盡相同，即米的度越大，γ射線的衰減程度則越強(qiáng)，基于此，可實(shí)現(xiàn)對(duì)各段密度的測(cè)量并將其轉(zhuǎn)化為各層液位的高度。但需要說明的是，由于核子界面儀具有極為昂貴的價(jià)格，且?guī)в蟹派湓?，在增加成本的同時(shí)，也不利于維護(hù)，故并不選取其最為油水界面的測(cè)量儀器。（2）射頻導(dǎo)納界面儀，此種界面儀是一類電容式界面儀，其工作原理為，利用電容量的變化實(shí)現(xiàn)對(duì)液位的測(cè)量。通常用到的射頻導(dǎo)納界面儀為插入式界面儀，工作過程為，插入的探桿同容器壁的相對(duì)位置恒定，當(dāng)液位發(fā)生變化時(shí)，二者間的組分則會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，從而導(dǎo)致儀器的導(dǎo)納值產(chǎn)生變化，此時(shí)，變送器則通過將所測(cè)量的導(dǎo)納值轉(zhuǎn)換為液位信號(hào)并將其輸出，便能夠完成對(duì)油水液面的測(cè)量。射頻導(dǎo)納界面儀價(jià)格相對(duì)較低，且易于維護(hù)，對(duì)于稠油與水的界面測(cè)量具有良好的適應(yīng)性。因此，應(yīng)選取射頻導(dǎo)納界面儀作為海上平臺(tái)油水界面測(cè)量的主要儀表。

2.2 儀表應(yīng)用

以某一海上平臺(tái)的電脫水撬為例對(duì)射頻導(dǎo)納界面儀的應(yīng)用和改進(jìn)方法進(jìn)行說明，其電脫水內(nèi)安裝了多層網(wǎng)孔電極板，故選用硬質(zhì)探桿作為主要的儀表探桿類型，但因硬質(zhì)探桿的選用又使得頂部安裝的空間需求進(jìn)一步擴(kuò)大，而上部甲板的高度并不能夠較好地滿足射頻導(dǎo)納界面儀頂部安裝的相關(guān)需求，故可選取外護(hù)筒安裝的形式作為界面儀的主要安裝形式，原因是，外護(hù)筒的高度要比容器的高度低，從而降低了對(duì)頂部安裝空間的需求?；诖?，可提出射頻導(dǎo)納界面儀的應(yīng)用改進(jìn)方案，即：（1）在對(duì)平臺(tái)進(jìn)行總體布置時(shí)，應(yīng)在液位計(jì)上方甲板對(duì)應(yīng)處預(yù)先留出開孔、操作以及維護(hù)的空間，從而為液位計(jì)的提出與維護(hù)提供便利。同時(shí)，以合理的工藝流程科學(xué)確定出稠油與水界面的測(cè)量量程，降低探桿的插入深度；（2）在對(duì)射頻導(dǎo)納液位計(jì)進(jìn)行選型時(shí)，應(yīng)盡可能選取表頭可拆卸的產(chǎn)品，從而降低其對(duì)安裝空間的需求，在確保其油水分離器得以正常工作的基礎(chǔ)上，提高液面測(cè)量的精度和實(shí)時(shí)性。

3 結(jié)論

本文通過對(duì)稠油液位測(cè)量儀與油水界面液位測(cè)量儀表的不同類型以及相應(yīng)的工作原理和優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行分析，進(jìn)而選取了以磁致伸縮液位計(jì)為主的稠油液位測(cè)量儀表和以射頻導(dǎo)納界面儀為主的油水界面液位測(cè)量儀表作為海上平臺(tái)稠油液位測(cè)量的主要儀表。研究結(jié)果表明，兩種儀表具有價(jià)格低、便于養(yǎng)護(hù)和測(cè)量精度高等諸多優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于海上平臺(tái)稠油液位的測(cè)量具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，具有良好的使用和推廣價(jià)值。

［1］陳建玲，孫勤江.海洋平臺(tái)黏稠介質(zhì)液位測(cè)量技術(shù)應(yīng)用研究［J］.石油和化工設(shè)備，2014，03（25）：74-76.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.20.238