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集油工艺条件下计量及自控对策探讨

发表时间：2021/3/26 来源：《中国科技信息》2021年3月作者：范江玮王洪云耿海岩

[导读] 目前油田采用集油工艺常温集输后掺水量明显减少，因现场没有掺水计量设施，单井掺水量调整后，其余油井的掺水量将随之发生变化，系统压力较难调整目前，油田普遍采用掺水集油工艺，所有掺水工艺均采用由转油站掺出热水分流至多个计量间、再由计量间分配至多口油井的多分支并联掺水流程，去各油井的掺水量由调节分支掺水管路上的阀门的开度来控制。

油气集输总厂山东东营范江玮王洪云耿海岩 257000

摘要：目前油田采用集油工艺常温集输后掺水量明显减少，因现场没有掺水计量设施，单井掺水量调整后，其余油井的掺水量将随之发生变化，系统压力较难调整目前，油田普遍采用掺水集油工艺，所有掺水工艺均采用由转油站掺出热水分流至多个计量间、再由计量间分配至多口油井的多分支并联掺水流程，去各油井的掺水量由调节分支掺水管路上的阀门的开度来控制。在集输油系统推广常温集输，控制掺水温度和掺水量，实现准确计量和节能降耗的目标。
关键词：集输系统；工艺流程；自控系统；计量模式
        1 存在问题
        1.1 仪表工艺流程复杂、气表数量多且维护工作量大
        在常温集输技术的推广应用过程中，转油站耗气量明显减少，且冬夏季用气量变化幅度大，现有自耗气流量仪表的流量范围在选型时只考虑到站内所有加热炉同时运行时所需用气的最大量，而没有考虑到因工艺运行方式调整，夏季运行时站内只运行 1 台或 2 台炉子的最小气量等情况（气表最大量程比为 16∶1），造成现有气表无法显示真实流量等问题。
        在对气量变化大、无气计量仪表及损坏气表进行完善后，基本满足生产要求，但存在工艺流程复杂、气表数量多且维护工作量大的问题。
        1.2 系统压力调整难度大
        目前，油田普遍采用所有掺水工艺均采用由转油站掺出热水分流至多个计量间、再由计量间分配至多口油井的多分支并联掺水流程，去各油井的掺水量由调节分支掺水管路上的阀门的开度来控制。这一工艺主要有以下缺点：当转油站系统中的任一口井的掺水量发生变化时，其余油井的掺水量将随之发生变化；当井口回压发生变化引起掺水阀后压力改变时，油井的掺水量亦随之改变。随着常温集输技术的不断推广，对计量的要求不断提高，一部分计量间未安装总掺水流量计，无法准确计量掺水水量。
        1.3 加热炉更换火嘴及加装防炉管超温防爆安全检测保护装置分步改造难度大
        油田现投入使用燃烧器，其中SR系列的燃烧器数量最多，为184套，占全部的78.6%，其他厂商生产的燃烧器占 21.4%。加热炉火嘴控制系统在保证加热炉平稳安全运行的同时，减少了工人劳动强度。近 3 年，加热炉损坏处于高峰期，相继有 81 台加热炉损坏，其中大多数是加热炉火管发生鼓包问题。加热炉防炉管超温防爆安全检测保护装置对炉管的表面温度实时检测与显示。一旦炉管温度达到最高允许值（20R 钢） 475 ℃时，检测装置发出声光预报警，当温度继续升高到 485 ℃，检测装置进一步发出声光高温报警并自动减负荷运行。如果炉管温度还继续升高，控制系统自动停炉，从而杜绝炉管超温——鼓包事故的发生。更换火嘴、加装加热炉防炉管超温防爆安全检测保护装置及配套电缆费用较高。
        2 解决对策
        2.1 天然气计量
        2.1.1 旋进旋涡流量计
        优点：无机械可动部件，耐腐蚀，稳定可靠；采用16位电脑芯片，集成度高，体积小，整机功能强；可实现自动实时跟踪补偿和压缩因子修正；采用双检测技术，抑制由管线振动引起的干扰；信号传输距离较长，可达 1.2 km。
        缺点：该流量计计量程范围较小且有下限要求。以公称通径DN150为例，其流量范围为60～900 m3/h。另外，该流量计计量准确度与孔板流量计相比稍差。
        2.1.2 一体化孔板流量计
        优点：计量准确度较高，适用较大口径管道计量，结构简单，容易安装，性能可靠耐用，且按标准制造的孔板流量计可以不用检定，但是需要对其几何尺寸进行周期测量，亦称为“干标”，价格相对便宜（图 2）。

        缺点：压损大时不适宜长输管线计量，量程范围较小，前后直管段要求较长，占地面积大，输出信号为模拟信号，其孔板在运行过程中易被杂质堵塞。
        2.1.3 智能式全量程燃气流量计
        优点：测量范围宽，理论上可从“零”流量计量；仪表具有故障自动诊断和记录功能；具有脉冲输出，或 4～20 mA 电流输出；仪表结构采用一体化设计，无可移动部件，压力损失小，安装方便。
        缺点：该流量计安装时要求直管段较长，容易受杂质结垢影响。
        从现场运行数据可知，原有旋进漩涡气体流量计由于受测量下限的影响，当启动一台热洗炉时，计量仪表日累计读数远远低于热洗炉理论消耗量，误差较大。智能式全量程燃气流量计日运行数据近似于天然气实际消耗量，应用效果较好，经技术权威部门检定后可在气表更换项目中使用，既可优化工艺流程、减少气表数量，又可减少设备维护工作量。
        2.2 掺水量计量
        现有计量间工艺掺水量需要人工来开启阀门的大小去调节掺水量，具有操作频繁、费时费力，给操作管理和安全生产带来很大不便。定量掺水阀安装使用后，可直接按油井所需掺水量进行准确掺水。可实现在掺水压力为 1.2～2.0 MPa、阀后压力(接近井口回压)为0.3～1.0 MPa的变化范围内，定量掺水阀的流量变化率控制在±20%以内，当阀后压力不超过0.6 MPa时，掺水流量变化率可控制在±10%以内，从而更加准确、合理地分配油井掺水流量，并有效地降低总掺水量，提高掺水压力，进而减少掺水耗电量。当掺水波动较大时，采用掺水阀控制掺水量也会随之变大，宜采用带自动调节作用的流量计调节掺水量。在计量间安装总掺水流量计。
        3 外输油计量准确度要求
        3.1 计量准确度
        1）根据油气集输设计规范输量计量分为三级：一级计量，油气田外输气的贸易交接计量；二级计量，油气田内部集气过程的生产计量；三级计量，油气田内部生活计量。2）所涉及的计量为二级、三级计量，其准确度要求是：二级计量：系统的最大允许误差应在±5.0 %以内；流量计的准确度为 1.0 级。三级计量：系统的最大允许误差应在±7.0%以内；流量计的准确度为 1.5 级。
        3.2 外输油计量准确度
        1）根据油气集输设计规范原油输量计量分为三级：一级计量，油田外输原油的贸易交接计量；二级计量，油田内部净化原油或稳定原油的生产计量；三级计量，油田内部含水原油的计量。2）所涉及的油计量为二级、三级计量，其准确度要求是：二级计量，系统的最大允许误差应在±1.0%以内，流量计的准确度为 0.5 级；三级计量，系统的最大允许误差应在±5.0%以内，流量计的准确度为 1.0 级。
        4 建议及认识
        1）为了满足常温集输工艺对燃气计量要求，并联一台小流量的流量计，但存在工艺复杂、仪表数量多及管理工作量大等问题，在今后的改造中可选择技术成熟的全量程燃气流量计。2）掺水压力的平稳对掺水量的准确调节控制影响很大，也是控制油田生产成本、方便常温集输工作的顺利开展及日常管理工作的重要方面。3）完善输气管网，降低转油站油气分离压力，解决脱水站放气问题，进一步提高外输原油的计量准确度。4）常温集输技术的推广涉及计量间到转油站，再到脱水站相关的各个专业，各专业保障措施要到位，从而实现节气、节电目标。
参考文献：
[1] 宋承毅. 自力式定量掺水工艺技术研究与应用[J]. 油气田地面工程，2018，29（4）：1-4.