【摘要】 采油廠是油田開發(fā)及原油生產(chǎn)的主體單位，其生產(chǎn)經(jīng)營等環(huán)節(jié)的計量器具型號種類較多，計量數(shù)據(jù)的準確與否對采油廠生產(chǎn)經(jīng)營工作及經(jīng)濟效益產(chǎn)生直接影響。文章就采油廠日常使用的計量器具選型維護及檢定中出現(xiàn)的問題和解決辦法進行了介紹。
【關鍵詞】 計量器具 原油生產(chǎn) 儀表選型 現(xiàn)場應用
1 前言
油田采油廠是承擔油田開發(fā)方案及措施的實施單位，也是勘探開發(fā)產(chǎn)生效益的專業(yè)經(jīng)濟實體，貫穿采油廠整個生產(chǎn)經(jīng)營銷售過程，均離不開計量這一基礎工作。采油廠計量工作對安全生產(chǎn)、質(zhì)量控制、節(jié)能降耗提高企業(yè)管理水平具有重要的技術保證作用，計量器具則是開展和增強計量工作的物質(zhì)基礎。
在油水井動態(tài)測試過程中，需進行地層溫度、
壓力及飽和液體流量等參數(shù)計量；在計量站、中轉(zhuǎn)站需進行單井液氣計量和分區(qū)塊分隊油氣計量；在儲油站、集輸站需進行原油和天然氣外銷計量，其他還涉及油田開發(fā)過程中的油田注水、注CO2計量；生產(chǎn)經(jīng)營中的水、電、天然氣能源消耗計量以及液化氣 、穩(wěn)定輕烴等生產(chǎn)工藝過程控制計量 。上述計量器具按學科分類有力學計量，如容積式流量計、質(zhì)量流量計、密度計等；溫度計量，如溫度計、
熱電偶、熱電阻等；電磁計量，如電度表、接地電阻儀、頻率計數(shù)器等，此外還包括聲學計量、幾何計量、光學計量等。按管理等級分類有強檢計量器具：如外輸流量計、鍋爐壓力表、可燃氣體報警器等；普通計量器具：如油井壓力表、質(zhì)量流量計、注水流量計等，工藝控制計量器具：如浮子流量計、油井玻璃溫度計、油罐液位計等，此外還有井下壓力計、示功儀、油井分離器等石油專用計量器具，是一個多門類多學科工藝技術應用組合。目前江蘇油田試采一廠共有14類52種2800多臺（件）計量器具，要使上述計量器具為全廠生產(chǎn)經(jīng)營管理工作提供準確可靠的數(shù)據(jù)，就必須掌握了解各種計量器具的性能、原理，進行科學的選型論證，使安裝條件、使用環(huán)境與所選用的計量器具工藝要求相匹配，定期進行維護保養(yǎng)和檢定（校對），才能發(fā)揮計量器具最佳工作效率，延長使用壽命，產(chǎn)生很高的性價比，保持計量準確度。
2 單井計量器具工作情況
目前全廠共有抽油井413口，單井仍沿用油田開發(fā)初期以分離器間隔時間產(chǎn)量來推算24h油氣產(chǎn)量的計量方式，這種計量方式樣品代表性差、精度低。最近幾年有所改變的是用旋進旋渦氣體流量計來取代以往單孔板配CW-430型雙波紋管差壓計來測取伴生氣產(chǎn)量。上述計量方式在油田開發(fā)后期因綜合含水上升，油井無伴生氣或減少時遇到麻煩，解決辦法是用彈性刮板流量計取代上述裝置。但油井產(chǎn)出的液、氣大都屬于間隔流、波浪流等呈非均流狀態(tài)和多相流特性，流量經(jīng)常超出或低于上下限量程而增大計量
誤差，同時國內(nèi)彈性刮板流量計材料及制造上存在缺陷，很難滿足連續(xù)計量工藝要求，故障率較高，準確度≥5%，近年來配合已有分離器采用了在線含水儀測量含水率，電磁閥控制液面，微機自動控制采集數(shù)據(jù)以及引進質(zhì)量流量計等方式進行單井連續(xù)計量試驗，取得了一些試驗數(shù)據(jù)，但投資成本大，操作復雜，部分配套儀表量程未能覆蓋現(xiàn)場工作參數(shù)取值范圍，因而有一定的推廣難度。同時分離器液面控制技術和低產(chǎn)井氣液驅(qū)動能量不足也是制約上述試驗的技術瓶頸。因此投資少、準確度和自動化程度高的單井計量方式仍是今后計量攻關的重點。
3 分區(qū)分隊計量器具采用國內(nèi)先進工藝技術
分隊計量數(shù)據(jù)是各基層隊完成任務指標的依據(jù)，也是反映一個區(qū)塊生產(chǎn)動態(tài)，判斷開發(fā)方案措施是否收到效果的重要參數(shù)。一廠目前共有6個基層單位采用分片計量和汽車拉油方式獲得原油產(chǎn)量，計量器具是國內(nèi)較為領先的EXAC8300純油質(zhì)量流量計和托利多SCS-50型50t電子汽車衡。質(zhì)量流量計能直接測量混合液質(zhì)量流量和密度，通過設定的純油、純水密度值可派生出純油體積、含水率等11個參數(shù)[1]；汽車拉油則用混合液凈重乘以人工化驗含水率得出純油量。上述儀表精度<0.5%，現(xiàn)場造成分隊計量誤差增大的主要原因是人工取樣化驗數(shù)據(jù)不具有代表性，使設定的基本參數(shù)與真實值存在
系統(tǒng)誤差，同時流經(jīng)質(zhì)量流量計振動管的混合液要使含氣量<15%，控制含砂量并防止內(nèi)壁結(jié)垢，否則會使振動管諧振頻率偏離正常值，導致混合液密度發(fā)生變化，產(chǎn)生氣體增油、砂垢減油現(xiàn)象，如果流經(jīng)振動管的測量介質(zhì)溫度低、流速慢、蠟和膠質(zhì)含量大，那么不僅使計量精度降低，長時間運行會在雙環(huán)管內(nèi)壁附結(jié)一層硬垢，此時流量計就不能使用了，垢的成份是油、膠質(zhì)、砂粒及Ca2+、Mg2+等金屬離子聚集的混合體[2]，一般化學藥劑與之反應速率較慢且受到油膜阻隔，對此生產(chǎn)廠家和知名清洗公司都無能為力。一廠技監(jiān)中心有關人員試驗摸索出一種切實可行的機械、化學清洗方法，對6臺結(jié)垢嚴重的質(zhì)量流量計成功進行了清洗并檢定合格。
4 經(jīng)營管理、能源消耗計量器具
采油廠要維持生產(chǎn)正常運行，每日需消耗許多水、電、天然氣資源，對消耗的資源量必須進行準確計量才能合理使用，提高資源利用率。目前用于水、電計量器具均是國內(nèi)成熟產(chǎn)品，如水廠使用的時差式超聲波流量計利用聲波在單相介質(zhì)中順流逆流時間差與流速對應關系求得瞬時流量，如果水的流速和安裝條件符合要求，能獲得和其他速度式流量計相同的計量精度[3]，造成水量誤差增大的原因是需定期檢定。
天然氣消耗計量器具采用和單井計量一樣的旋進旋渦流量計，其原理是氣體沿軸向流經(jīng)旋渦發(fā)生體時，氣流被強迫做旋轉(zhuǎn)運動并逐漸收縮，在測量段產(chǎn)生渦旋由壓電傳感器檢測到渦旋頻率并經(jīng)放大整形，得到與流量的對應關系，其缺點是對雷諾數(shù)要求高，壓力損失占實際工作壓力的25%并隨口徑縮小而增大。
燃油流量計目前主要使用腰輪和橢圓齒輪流量計，按要求使用能滿足計量要求，產(chǎn)生故障的主要原因是1、燃油加熱過高(>80℃)易造成密封件老化和傳動齒輪熱膨脹，增大磨損或卡死，2、季節(jié)性變換燃油、燃氣方式時對停用流量計未能及時掃線或用高溫蒸汽掃線時使流量計轉(zhuǎn)速過快造成傳動部件損壞。
蒸汽產(chǎn)出量是評價鍋爐熱效率的重要指標，但現(xiàn)場安裝的大部分分流旋翼式蒸汽流量計投運后很難保持較長的使用時間，主要原因是阻尼室必須保持正常水位，以利于連桿計數(shù)器部件散熱和旋翼轉(zhuǎn)動阻尼，同時在流量計進口必須安裝過濾器，防止管道內(nèi)機械雜質(zhì)堵塞分流孔，使計數(shù)器傳動受阻，維護保養(yǎng)工作量較大，同時蒸汽飽和度與壓力成函數(shù)關系，壓力波動也直接影響計量準確度。目前部分供熱站使用的壓電式渦街流量計能彌補上述不足，正常使用不受流體溫度、壓力、密度影響，但對流速分布和安裝直管段有較高要求。
5 原油外輸計量器具
采油廠的最終產(chǎn)品是原油、輕烴和天然氣，也是石化工業(yè)的初級產(chǎn)品，根據(jù)國家標準規(guī)范，上述產(chǎn)品的貿(mào)易交接不僅有數(shù)量上的要求，而且也有品質(zhì)上的指標，必須依靠容積式流量計、石油密度計、壓力表、溫度計等計量器具進行規(guī)范的計量化驗操作，才能使上述石油產(chǎn)品符合商品化要求。因此外銷計量器具的質(zhì)量性能以及使用、操作環(huán)境對實現(xiàn)石油產(chǎn)品公正準確計量顯得非常重要。
目前一廠聯(lián)盟莊、劉陸、沙埝等五個正規(guī)外輸站的計量器具配備均符合《SY/T5417-91》標準要求，選用產(chǎn)品達到國內(nèi)同期水平且每年都有較大的經(jīng)費投入。所有外輸流量計實行實液檢定，99年以來開始試驗并引進五臺UF-2螺旋轉(zhuǎn)子流量計分別安裝于五個外輸站，承擔全廠95%原油外輸任務，兩年多來的使用檢定證明UF-2具有較高的精度穩(wěn)定性和重復性，性能質(zhì)量優(yōu)于油田使用的其他容積式流量計。
密度和含水率是原油質(zhì)量的重要指標，尤其密度測量誤差受測試溫度影響較大，油樣的流動性、揮發(fā)性、蠟晶的熔化程度及粘溫性能均因因溫度的變化而改變，溫度相差1℃引起的質(zhì)量誤差0.059%，目前全廠外輸站配備了溫度穩(wěn)定性較好的SYP1026型恒溫水浴，溫度控制精度0.5℃。
外銷天然氣則根據(jù)流量范圍選用標準孔板組件進行法蘭取壓方式測取差壓，并配備溫度、
壓力變送器，計算機取值計算，安裝和取值符合《SY/T6143-96》標準。穩(wěn)定輕烴則采用0.2級50t電子汽車衡測取凈重。
6 計量器具的檢定
計量器具使用一段時間后，其準確度會發(fā)生變化，必須用高一級標準器進行檢定（校驗），使其誤差控制在允許范圍，對計量器具的檢定（校驗）需建立相應等級的標準裝置并經(jīng)有關機構考核驗收合格才能開展工作。有些檢定裝置投入成本低，單臺計量器具檢定工作量小，如壓力表、架盤天平、單相電能表等；有些檢定（校驗）裝置投入和檢定成本較高，如原油流量計、氣體流量計、井下壓力計等，同時計量器具不同的使用環(huán)境、工作條件和準確度要求也需選擇制定不同的檢定（校驗）裝置和檢定周期。因此企業(yè)不能面面俱到，對所有不同類型計量器具都建立相應的檢定（校驗）裝置，必須在配套完善已有檢定裝置基礎上依靠其他二級單位的企業(yè)最高計量標準和地方政府部門社會公用計量標準對全廠計量器具進行檢定（校驗），才能提高計量器具檢測率，確保各種計量數(shù)據(jù)準確可靠。
九五以來，一廠已陸續(xù)建立了原油流量計、注水流量計、質(zhì)量流量計和壓力表、井下壓力計、油井示功儀六個檢定（校驗）裝置，其中包括流量、壓力兩個企業(yè)最高標準，目前正在籌建天然氣、水表兩套檢定裝置。體積管流量檢定裝置承擔全油田外輸流量計檢定和加密測試任務，運行十多年來，多次發(fā)現(xiàn)流量計檢定周期內(nèi)精度超差等質(zhì)量問題并及時采取調(diào)整措施，為企業(yè)避免了近500多萬元經(jīng)濟損失，有效地維護了企業(yè)的信譽和用戶的利益。2000年又投資25萬元進行技術改造，引進了先進的自控裝置和電動四通閥，使控制外輸原油輸差有了物質(zhì)保證。
7 結(jié)束語
采油廠是油田勘探開發(fā)產(chǎn)業(yè)鏈中的重要環(huán)節(jié)，是多學科多專業(yè)的工藝技術組合部門，各生產(chǎn)要素的掌握和控制均離不開計量這一基礎工作，可以說沒有計量工作企業(yè)就無法運行和發(fā)展，計量器具是開展計量工作的物質(zhì)基礎，必須加強配備、檢定、維護工作，同時要加大資金投入，引進推廣智能化、技術含量高的新型計量器具，不斷完善檢定檢測工藝，提高各種基礎數(shù)據(jù)錄取的準確度。要貫徹以人為本的方針，培養(yǎng)鍛練一支高素質(zhì)的計量技術人才隊伍，結(jié)合礦場實際開展計量技術攻關和科技創(chuàng)新活動，實施計量檢測手段和改進計量方案研究，計量器具是一種特殊物資，要在企業(yè)內(nèi)部開展 計量器具的保養(yǎng)維修和調(diào)濟余缺工作，合理配置計量資源，節(jié)省資金，提高計量器具利用率，為企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營和科技進步服務。
參考文獻：
[1] 蘇彥勛. 流量計量與測試. 中國計量出版社 1992年8月
[2] 李民倫等. 質(zhì)量式流量計清洗工藝. 中國石化青年科技成果匯編 2000年11月
[3] 潘光坦. 超聲波流量計準確度和重復性試驗. 國外油田工程 1997年10月
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