油氣分離計量系統(tǒng)

GS-GLCC系列油氣分離計量系統(tǒng)是我公司與西安交大、西安科技大學(xué)等研究機構(gòu)聯(lián)合，采用國際最新技術(shù)，研制開發(fā)的一款新型多相流測量系統(tǒng)。它采用了現(xiàn)今世界上最先進的柱狀旋流式氣-液分離技術(shù)，對氣液進行分離，利用科里奧利質(zhì)量流量計對液相精確測量。由于科里奧利質(zhì)量流量計具有精度高、量程寬、免維護和流通性強等特點，因此特別適用于油田在計量站單井液量普遍偏低，流量變化大和含水率較高的工況場合。 GS-GLCC系列油氣分離計量系統(tǒng)在測量顯示油水混合液的總質(zhì)量、流量、密度的同時，能推算出含水比、產(chǎn)油量，其精度完全滿足《油田油氣集輸設(shè)計規(guī)范(SY/T0004-98)》規(guī)定的單井油氣水計量準(zhǔn)確度±10%的要求，完善了油井采出液多相流混相輸送的工藝技術(shù)。

系統(tǒng)特點

◇ 計量精度高、實時在線測量;

◇ 操作簡單、方便移動，易安裝、易維護;

◇ 占地體積小、重量輕;

◇ 可靠性高，維護量少;

◇ 適用性廣，量程比寬;

2.1、尺寸規(guī)格

設(shè)備外形尺寸:車載:120cm(長)×100cm(寬)×158cm(高)

固定:140cm(長)×100cm(寬)×180cm(高)

整機重量:320Kg

2.2、主要技術(shù)參數(shù)

GS-GLCC油氣分離計量系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)如下:

l 流量范圍: l~80 m³/d

l 測量誤差: <±3%(液相)

l <±5%(氣相)(選用)

l 額定壓力: 4.0 Mpa

l 耐壓試驗壓力: 6.0 MPa

l 介質(zhì)粘度:0~12000 MPa.S

2.3、規(guī)格型

2.4、遠(yuǎn)傳系統(tǒng)配置表

2.5、氣液兩相分離工作原理

GS-GLCC系列油氣分離計量系統(tǒng)工作原理如上圖所示，進口由雙傾角向下的管道與鉛垂管道相連，多相流經(jīng)進液管進入主分離器。由于旋流作用，在主分離器中，離心力、重力和浮力形成一個倒圓錐型的渦流面。密度大的液相沿鉛垂管道的管壁流到分離器底部，密度小的氣相沿渦旋的中央上升至分離器頂部，最終氣相和液相分別從分離器的頂部和底部排出。并通過自力式控制系統(tǒng)調(diào)整液位和壓力，實現(xiàn)兩相充分分離，分離后的液相通過單相流量表單獨計量。分離器的精確設(shè)計是保證系統(tǒng)整體性能的關(guān)鍵。精確的分離器設(shè)計可以確保在復(fù)雜的工況下，氣液兩項良好分離，以保證儀表的計量精度。根據(jù)用戶提供的工況、測量精度要求，我公司計算確定GS-GLCC系列油氣分離計量系統(tǒng)的尺寸，并設(shè)計、制造及配套的儀表控制系統(tǒng)。GS-GLCC系列油氣分離計量系統(tǒng)適應(yīng)面廣,可涵蓋現(xiàn)今大多數(shù)的油井。

2.6、GS-GLCC系列油氣分離控制原理

GS-GLCC油氣分離計量系統(tǒng)采用自力式控制原理，根據(jù)現(xiàn)場工況的流型模擬，充分考慮了液位、壓力、氣液流量和閥位之間的相互關(guān)聯(lián)，組成了完善的復(fù)合調(diào)節(jié)系統(tǒng)。通過建立正確的氣液分離模型和采用完善的控制系統(tǒng)使分離器實現(xiàn)良好的氣液平衡，達(dá)到理想的分離效果，從而保證計量的準(zhǔn)確性。

2.7、計量原

流體經(jīng)過分離后，被分離成氣相和液相兩種狀態(tài)，氣相可通過氣體流量計進行計量,液相由質(zhì)量流量計進行計量。而質(zhì)量流量計又以其特殊的原理可通過輸入現(xiàn)場純水和純油的密度由微機系統(tǒng)來進行計算得出流過的純水量和純油量，實現(xiàn)對油井產(chǎn)油的單量功能。

另外該裝置還可由計算機對測量參數(shù)進行分析處理，自動生成液、氣、水(油)瞬時參數(shù)曲線，生產(chǎn)日報等，也可根據(jù)用戶需要實現(xiàn)計量參數(shù)的遠(yuǎn)程監(jiān)測。

2.8、 使用流程

本設(shè)備既可固定使用也可車載使用。

以下為設(shè)備正常工作時液體在設(shè)備中的流向示意圖:

3.氣體回流腔 8.出油口

1.進油口 2.一級分離器腔 4.二級回流腔 5.科里奧利傳感器

6. 數(shù)據(jù)變送器 7.單 向 閥 8.出油口

此設(shè)備根據(jù)使用環(huán)境的不同可能需要相應(yīng)的配套設(shè)施。如果此設(shè)備所使用的環(huán)境每年中最低氣溫低于15℃，且進入設(shè)備的油溫也較低，則需要相應(yīng)的伴熱設(shè)施，以防停井后原油在計量腔內(nèi)凝固造成再次啟動困難，保證設(shè)備的正常使用。

單井采出液量是油田開發(fā)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，是地質(zhì)分析、開發(fā)方案設(shè)計的重要依據(jù)。隨著油田進入高含水開發(fā)期，油井計量的難度越來越大，加之生產(chǎn)的精細(xì)分析及降低成本增加效益的需求，對單井計量技術(shù)的要求也在提高，因此單井計量技術(shù)的準(zhǔn)確性、可靠性已成為重點關(guān)注的問題。

隨著油田開采力度的增大，目前的單井計量技術(shù)已經(jīng)無法滿足油田發(fā)展要求。

1.自動連續(xù)計量技術(shù)工藝安裝過于緊湊，操作空間比較狹窄，不利于工人的日常生產(chǎn)和維護;質(zhì)量流量計精度易受氣泡影響導(dǎo)致誤差大;由于帶摻水、熱洗工藝流程的結(jié)垢問題會影響計量的準(zhǔn)確度，同時會造成摻水流量計計量二次誤差。

2.井口功圖量油技術(shù)對于連抽帶噴、油管漏失等抽油機井使用效果不理想在技術(shù)上有待提高。

3.異性增容翻斗量油技術(shù)翻斗長期工作可能導(dǎo)致螺栓松動或軸承磨損，出現(xiàn)計量不準(zhǔn)、翻斗不翻的現(xiàn)象;在溫度低得冬季，原油在翻斗邊緣結(jié)蠟，改變了翻斗的容積和重心位置。

4.稱重計量車量油技術(shù)僅適用于低產(chǎn)液單井，不能長時間連續(xù)量油，且無法計量產(chǎn)氣量。令該裝置采用人工方式控制計量罐與井口壓力的平衡，不能實現(xiàn)精確控制。

以長慶油田為例，它的工作區(qū)域位于鄂爾多斯盆地，橫跨陜、甘、寧、內(nèi)蒙古、晉五省(區(qū))，勘探總面積37萬平方公里，經(jīng)歷了40年的開發(fā)歷程，先后成功開發(fā)了36個低滲、特低滲油氣田。

工作環(huán)境和特點如下:

1.工作區(qū)域分散，生產(chǎn)環(huán)境艱苦，社會依托條件差。

長慶油田工作區(qū)域點多、線長、面廣，油氣井分布在荒原大漠和黃土高原的邊緣地區(qū)，員工所處的自然環(huán)境很差。

2.油氣生產(chǎn)安全環(huán)保風(fēng)險高。

長慶油田石油、天然氣生產(chǎn)安全責(zé)任大，生產(chǎn)區(qū)域大部分分布在生態(tài)脆弱區(qū)環(huán)境和敏感區(qū)，那么生產(chǎn)難度大，安全環(huán)境風(fēng)險大。

3.多井低產(chǎn)的現(xiàn)狀導(dǎo)致生產(chǎn)運行成本和建設(shè)投資控制壓力大。

長慶屬于典型的低滲、低壓、低豐度的"三低"油氣藏，隱蔽性、非均質(zhì)性強，地質(zhì)條件復(fù)雜，單井產(chǎn)量低。面對三低油氣多井低產(chǎn)的現(xiàn)實，生產(chǎn)運行成本和建設(shè)投資控制壓力大。

4.生產(chǎn)設(shè)施分散，用工總量控制難度大。

長慶油田公司工作區(qū)域分布廣泛，生產(chǎn)設(shè)施分散，按照原有的人工巡井、井站駐守，用工控制難度大。為了適應(yīng)長慶油田低成本發(fā)展以及提高企業(yè)現(xiàn)代化管理水平的要求，保持油田持續(xù)、有效、協(xié)調(diào)的發(fā)展，將員工從分散的駐地向生產(chǎn)基地相對集中，改善一線員工生產(chǎn)、生活和條件的條件，開創(chuàng)了生產(chǎn)新局面。長慶油田引進了數(shù)字化管理。

為滿足油田推廣應(yīng)用數(shù)字化智能管理的需求，在此現(xiàn)狀下我們需要一款新式計量技術(shù)來代替這些計量技術(shù)。

GS-GLCC油氣分離計量系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用，實現(xiàn)了單井連續(xù)計量和分隊連續(xù)計量，解決了傳統(tǒng)計量方法的間斷性和不準(zhǔn)確，彌補了目前多相流計量無法測量小流量的技術(shù)空白，達(dá)到了《油田油氣集輸設(shè)計規(guī)范(SY/T0004-98)》規(guī)定的單井油氣水計量準(zhǔn)確度±10%的要求，完善了油井采出液多相流混相輸送的工藝技術(shù)，實現(xiàn)和吻合了油田數(shù)字化改革的需求。

1、計量精度高，混液計量精度達(dá)到3%;

2、量程范圍寬，實用量程比可達(dá)50:1;

3、適用范圍廣，適用于不同工況、各種介質(zhì)流型條件下的多相流測量;

4、自動化程度高，裝置運行無需人工參與;

5、安全可靠，采用管道設(shè)計，去掉了分離器、安全閥等壓力器件;

6、體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)合理，占地面積小，可實現(xiàn)連續(xù)計量;

7、操作簡單，運行可靠，使用壽命長，維修、維護工作量小;

8、性價比高，使用成本低;

9、測量液量的同時，可測量密度、溫度、含水率，一表多用;

10、采用計算機對計量儀表測量參數(shù)進行分析處理，自動生成液、氣、水(油)計量曲線和生產(chǎn)報表，為實現(xiàn)油井精細(xì)化管理提供科學(xué)保障。

長慶油田部分采油廠，將優(yōu)化生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)將數(shù)字化與勞動組織架構(gòu)相結(jié)合，利用GS-GLCC油氣分離計量系統(tǒng)，實現(xiàn)生產(chǎn)組織方式和勞動組織架構(gòu)的深刻變革最大限度減輕崗位員工的勞動強度，提高工作效率和安全生產(chǎn)管理水平。優(yōu)化地面供應(yīng)模式，通過數(shù)字化的管理優(yōu)化地面供應(yīng)模式，創(chuàng)造條件使組織設(shè)置與生產(chǎn)布局相統(tǒng)一，做到需要指揮的地方有控制。

1.我們在前端生產(chǎn)管理和一些設(shè)備，通過一些設(shè)備對我們生產(chǎn)過程進行控制。

2.終端以公司層面生產(chǎn)指揮調(diào)度，安全環(huán)保監(jiān)控、應(yīng)急搶險為核心功能的生產(chǎn)運營指揮系統(tǒng)。用遠(yuǎn)傳技術(shù)實現(xiàn)了實時計量運行和產(chǎn)量的狀況，這樣可以對全部的生產(chǎn)設(shè)施進行一個監(jiān)控，實時計量實時查詢，還可看以往的計量數(shù)據(jù)，打印存檔。

3計算便捷了我們的安全和生產(chǎn)。以前的人工現(xiàn)場計量到現(xiàn)在的電子遠(yuǎn)傳計量。因為油田的地理環(huán)境比較的復(fù)雜，我們的生產(chǎn)場地比較多，按照傳統(tǒng)的管理的方式每天由人從現(xiàn)場或者是從基地出發(fā)到每一個井廠進行一些管理和作業(yè)相當(dāng)艱苦。而通過數(shù)字化管理以后，通過引進GS-GLCC油氣分離計量系統(tǒng)，可遠(yuǎn)傳系統(tǒng)控制傳輸，及時在線的將信號傳輸?shù)缴a(chǎn)計量產(chǎn)量的科室，可同時打開5臺電腦同時查看并輸出打印，純數(shù)據(jù)在線詳實的記錄，可以將以前的比較煩瑣的人工勞動變成遠(yuǎn)程的監(jiān)控。避免了以往人工大量的勞動，主要以油、水兩大系統(tǒng)為主線，分離后計量。

綜上所述，經(jīng)過我們的效果分析，通過數(shù)字化的管理，引進GS-GLCC油氣分離計量系統(tǒng)，

1. 有利于優(yōu)化工藝流程、減少管理環(huán)節(jié)。

2. 有利于勞動組織的模式，可以有效的控制用工總數(shù)。

3. 有利于提高勞動效率、降低勞動強度。

4. 有利于控制生產(chǎn)運行成本，井站和，無人值守減少了看護設(shè)施等等措施降低了運行成本。

5. 有利于減少布站，節(jié)約投資。

6. 有利于提高生產(chǎn)管理效率和安全環(huán)保監(jiān)管水平。

GS-GLCC油氣分離計量系統(tǒng)最終實現(xiàn)了生產(chǎn)組織方式的變革，提升了監(jiān)控的安全的能力，降低了一線勞動工作的強度。

單井采出液量是油田開發(fā)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，是地質(zhì)分析、開發(fā)方案設(shè)計的重要依據(jù)。隨著油田進入高含水開發(fā)期，油井計量的難度越來越大，加之生產(chǎn)的精細(xì)分析及降本增效的需求，對單井計量技術(shù)的要求也在提高，因此單井計量技術(shù)的準(zhǔn)確性、可靠性已成為重點關(guān)注的問題。

4.1 自動連續(xù)計量技術(shù)

1計量原理:

采用垂直分布設(shè)計模式，取代了傳統(tǒng)計量間內(nèi)水平分布設(shè)計模式，將自動選井閥組與油氣水自動計量裝置結(jié)合起來，以旋流分離技術(shù)為基礎(chǔ)，配套計量儀表，進行計量數(shù)據(jù)的自動采集、處理和傳輸;同時以電動多通閥為手段，實現(xiàn)計量選井的自動控制。

2優(yōu)點:

自動化水平高，計量精度高，測量范圍寬，現(xiàn)場工況適應(yīng)性強，可用于實時測量和實時在線監(jiān)控。

3缺點:

工藝安裝過于緊湊，操作空間比較狹窄，不利于工人的日常生產(chǎn)和維護;質(zhì)量流量計精度易受氣泡影響導(dǎo)致誤差大;由于帶摻水、熱洗工藝流程的結(jié)垢問題會影響計量的準(zhǔn)確度，同時會造成摻水流量計計量二次誤差。

4.2 井口功圖量油技術(shù)

1計量原理:

抽油機在線計量:通過傳感器采集油井載荷與位移數(shù)據(jù)，將地面示功圖應(yīng)用桿柱、液柱和油管三維振動數(shù)學(xué)模型，同時考慮泵掛深度、桿柱組合、油氣比、出砂情況、油品性質(zhì)等邊界條件求解，得到井下泵功圖，然后應(yīng)用泵功圖識別技術(shù)來計算油井產(chǎn)油量。

電泵井在線計量:通過傳感器測試油嘴前后壓差，應(yīng)用混相流節(jié)流公式，建立相應(yīng)數(shù)學(xué)模型，再用電流數(shù)值經(jīng)行修正，計算出產(chǎn)液量。

螺桿泵在線計量:通過測量螺桿泵電機轉(zhuǎn)速，建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，配合電流數(shù)值修正，計算出產(chǎn)液量。

2優(yōu)點:

在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的情況下不受單井產(chǎn)液量高低的限制，可實現(xiàn)在線連續(xù)計量，解決了地面系統(tǒng)簡化優(yōu)化過程中"串、環(huán)、樹"流程單井計量問題。

3缺點:

對于連抽帶噴、油管漏失等抽油機井使用效果不理想在技術(shù)上有待提高。

4.3 異性增容翻斗量油技術(shù)

1計量原理:

常規(guī)翻斗量油裝置的密閉容器內(nèi)安裝有兩個對稱的翻斗，工作時，單井來油從進口進入容器上室，然后溢流至下室翻斗，油量達(dá)到翻斗標(biāo)定重量時，翻斗翻轉(zhuǎn)卸油;同時另一個翻斗再進油，油量達(dá)到翻斗標(biāo)定重量時，翻斗翻轉(zhuǎn)卸油，第一個翻斗再進油，在翻轉(zhuǎn)，如此反復(fù)工作。通過電子計數(shù)器記錄翻斗翻轉(zhuǎn)次數(shù)，即可折算出單位時間內(nèi)單井產(chǎn)量。

常規(guī)翻斗盛液量較少，使用時翻轉(zhuǎn)頻率高，撞擊次數(shù)多，長期使用磨損嚴(yán)重，且不適應(yīng)產(chǎn)量較高的油井使用，為此采油三廠研制了異性增容翻斗量油裝置，它通過采用異性設(shè)計增加了翻斗容量，減少了可動件的磨損程度;借鑒旋流原理，提高了氣液分離效果;采用減震設(shè)計提高了翻斗使用壽命;應(yīng)用磁傳導(dǎo)設(shè)計思路為翻斗翻轉(zhuǎn)計數(shù)，解決了翻斗一般性卡翻問題。

2優(yōu)點:

體積小，流程簡單，方便管理，投資少，可實現(xiàn)在線連續(xù)計量，能夠很好地解決泵況不正常、氣液比高的油井計量困難問題。

3缺點:

翻斗長期工作可能導(dǎo)致螺栓松動或軸承磨損，出現(xiàn)計量不準(zhǔn)、翻斗不翻的現(xiàn)象;在溫度低得冬季，原油在翻斗邊緣結(jié)蠟，改變了翻斗的容積和重心位置。

4.4 稱重計量車量油技術(shù)

1計量原理:

用計量車將稱重罐串入生產(chǎn)管線中，先利用套管氣對稱重罐充壓，當(dāng)壓力與生產(chǎn)管線壓力平衡后，油井的氣液進入容器罐，液體滯留于容器下部，天然氣則通過罐出口管線進入生產(chǎn)管線，實現(xiàn)了氣體無外排。電子地秤時時顯示稱重罐的進液量，通過計量單位時間段的稱重差，即可折算出油井的日產(chǎn)液量。計量結(jié)束，通過管套氣對計量裝置的流程掃線，將容器罐和連接管線的液體壓入生產(chǎn)管線。該計量流程是在不改變油井生產(chǎn)狀態(tài)下進行油井產(chǎn)液的稱重計量，液內(nèi)含氣不影響稱重結(jié)果，容器內(nèi)壁沾油也不影響稱重計量準(zhǔn)確度。

2優(yōu)點:

應(yīng)用靈活，適合于單井產(chǎn)量較低、油井分散及距離較遠(yuǎn)的油井使用;

產(chǎn)液量計量精度相對較高，流程簡單，環(huán)境適應(yīng)能力強，長期工作溫度性好;

采用快拔式接頭，計量結(jié)束后將原油再打回到管匯流程中，操作過程無油污泄露，不污染井廠。

3缺點:

僅適用于低產(chǎn)液單井，不能長時間連續(xù)量油，且無法計量產(chǎn)氣量。令該裝置采用人工方式控制計量罐與井口壓力的平衡，不能實現(xiàn)精確控制。

4.5 GS-GLCC油氣分離計量系統(tǒng)

1計量原理:

該系統(tǒng)由柱狀旋流分離器，自力式氣液分離控制器，液、氣、水單相計量儀表等部分等構(gòu)成。

分離:油井來液(多相流)進入旋流分離器，在離心力、重力和浮力的作用下，形成一個倒圓錐形渦流場，密度大的液相沿垂直管管壁流到分離器下部，密度小的氣相沿漩渦的中央上升至分離器頂部，最終氣相和液相流體分別從分離器頂部和底部排出。分離后的液相和氣相由自力式氣液分離控制器根據(jù)流量、壓力等參數(shù)進行控制，保證分離器的穩(wěn)定工作，實現(xiàn)氣液兩相充分分離且不會出現(xiàn)二次混合。

計量:分離后的氣相和液相通過單相流計量儀表計量，其中液相的油水混合物經(jīng)由質(zhì)量流量計進行計量，而質(zhì)量流量計又以其特殊的原理可通過輸入現(xiàn)場純水和純油的密度來進行計算得出流過的純水量和純油量，實現(xiàn)對油井產(chǎn)油的單量功能。另外該裝置還可根據(jù)由計算機對測量參數(shù)進行分析處理，自動生成液、氣、水(油)瞬時參數(shù)曲線，生產(chǎn)日報等，也可根據(jù)用戶需要實現(xiàn)計量參數(shù)的遠(yuǎn)程監(jiān)測。

2優(yōu)點:

計量精度高，混液計量精度達(dá)到3%;量程范圍寬，實用量程比可達(dá)50:1;適用范圍廣，適用于不同工況、各種介質(zhì)流型條件下無需人工參與;安全可靠，采用管道設(shè)計，去掉了分離器、安全閥等壓力器件;體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)合理，占地面積小，可實現(xiàn)連續(xù)計量;操作簡單，運行可靠，使用壽命長，維修、維護工作量小;性價比高，使用成本低;測量液量的同時，可測量密度、溫度、含水率，一表多用;采用計算機對計量儀表測量參數(shù)進行分析處理，自動生成液、氣、水(油)計量曲線和生產(chǎn)報表，為實現(xiàn)油井精細(xì)化管理提供科學(xué)保障。