计量间智能掺输调节技术

计量间智能掺输调节技术

王明刚

大庆油田有限责任公司第三采油厂第五油矿采油十六队黑龙江大庆163000

摘要：目前，我国是科技发展的新时期，以ＰＬＣ为控制核心，设计了一套计量间水油掺输调节系统。依据掺输条件来选配阀体及电动执行机构，可以实时监测各条环路的生产工况。

关键词：计量间；掺输；ＰＬＣ

引言

某油田地质条件复杂，边缘低渗透复杂断块油田多采用小环状掺输集油流程。油井产液计量主要采用翻斗分离器+电子水表的计量方式，这种计量方式影响因素较多，计量误差一般较大。通过现场试验，验证了水表与翻斗分离器之间存在系统误差，确定了合理的计量掺水量及完善的掺输计量方法，使计量结果控制在误差允许范围之内。

1概述

某油田单井流程经历了三管伴热流程和两管掺输流程两个阶段。采取两管掺输流程，单井计量不但受掺输介质的影响越来越严重，而且计量时采取停掺输水的方法，这种计量方式受停掺输水时间长短的限制，计量结果很难应用。究其原因：一是停掺输水时间长，受流速、温度影响大，计量时间和结果很难正确把握；二是停掺输水时间短，管路中的掺输水不能彻底排空，造成计量偏高，给动态分析带来了非常大的困难。为了解决计量难的问题，使计量结果准确且贴近实际，有利于动态分析和及时调整注采关系，某油田自2007年10月开始研究新的计量方法，即如何在不停掺输水的情况下使计量数据的精密度和准确度都得到提高。经过两年多的实践证明，不停掺输水的计量方法适用且经济实惠，并为开发调整和提高注水开发效果提供了摄取数据的好方法。

2阀体与执行机构设计

目前，计量间掺输阀门一般采用常规法兰连接截止阀，该类型阀门存在开关不灵活、维修保养工作量大等缺点。计量间智能掺输调节系统设计了新的调节阀，根据环状集油流程特点，使用油气水三相混输管路的方式来处理管路的参数计算。式中：Ｑ———流经阀的流量，ｍ３／ｈ；ΔＰ———阀前、后的压差，Ｐａ；Ｋｖ———阀门的流通能力。阀门全开时的流通能力最大为Ｋｖｓ，全关时为０，其它开度位置的流通能力用Ｋｖ表示，与阀门的开度相对应。已知经过阀门的流量和阀门的Ｋｖｓ值，根据式可算出阀门的压降，为阀门选型提供依据。在ＤＮ４０单管环状掺水集油混输管路中，运行温差小，其相对流量与相对热交换量关系呈上抛型曲线。阀门流量特性所反映的是相对流量与阀门开度之间的关系，为了实现开度控制与热交换量成线性关系，结合压力差与调节特性设计了双通阀。阀体的电控执行机构采用了液压传动的西门子ＳＫＤ６０驱动器，接收来自ＰＬＣ的４～２０ｍＡ控制信号，并以０～１０Ｖ的状态信号作为反馈；驱动器具有极限位置力敏开关，对电机起过载保护作用，能够有效地防止烧坏驱动器；有信号灯对驱动器的状态进行显示，如出现异常，可通过信号灯显示的状态判断出来。

3停井时间长短对产液量的影响

分量环中各单井产液量时，对停井时间的长短没有影响，但恢复液面时间的长短对计量结果有一定影响。一般情况下，停井15min，在计量下一口井时，上一口井要开15min以后或更长时间再进行计量，这样计量的结果会更准确。也就是说，恢复液面时间不能少于停井计量时间。1）计量单环混合液（环产液和掺输水）量一般情况下，通过计量程序看，是在计量掺输水前计量单环混合液量，这时，停井时间长短对计量混合液的结果不产生影响；但如果计量掺输水量在前，计量混合液量在后，那么停井时间的长短对计量结果就会产生很大的影响，会导致计量结果偏高。因此，计量混合液量要在单井动液面恢复正常后进行，这样计量的结果偏差较小。2）压力变化对计量的影响1、停井后压力变化对计算产液量的影响在计量掺输水时，压力通常在停掺输水时、根据环产液量的不同而有所变化。计量中发现，环产量超过10t以上，在停掉生产井后，其压力通常会有一定幅度的下降，一般在0.01～0.05MPa，这个数据对计算产液量有非常重要的影响。反之，环产液量小于10t，一般情况下，其压力变化非常微小，可以忽略不计。2、压力变化对计量混合液的影响在计量混合液过程中，观察去水压力和回压的变化趋势是非常关键的。压力在计量过程中总是在变化的，所以要及时记录压力变化值，这个值对计算有一定的影响。在记录多值的情况下，要选择有代表性的数值或平均值来计算产液量，这主要是由于目前使用的压力表精度不够、估计值较多，计算时有很大的灵活性，特别是对间歇出油井的计量，这一压力选择不当，往往会出现负值的情况或误差很大。所以，计算压差时需选择有代表性的压力值或压力的平均值。

4控制中心设计

计量间智能掺输调节系统在掺输管线上安装了压力变送器、温度变送器、阀体和电动执行器后，以台达ＤＶＰ１２ＳＥ１１Ｒ型号ＰＬＣ为控制核心，通过ＤＶＰ０６ＡＤ－Ｓ模拟量输入模块和ＤＶＰ１６ＳＰ１１Ｒ数字量输入输出模块实现对掺输环路中管线压力和回油温度的实时测量，并驱动执行器行程动作。人机交互系统以昆仑通态ＴＰＣ７０６２Ｔｉ型号分辨率８００×４８０触控屏为载体，提供良好的人机交互界面，系统可完成掺输环路的温度上限、下限设定，实现手动／自动调控阀门动作，具有权限分级功能、历史数据记录和查询功能、具有超限报警功能等。中控系统布置于１８００ｍｍ＊７００ｍｍ＊６００ｍｍ机柜内，柜内布线安装了继电器ＭＹ２ＮＪＤＣ２４Ｖ、变压器和ＤＲＰ０２４Ｖ１２０Ｗ１Ａ电源保护装置等。

5分析验证

计量间掺输调节过程是伴随石油开采一同进行的，生产状况随时变化，不可重复，因此，智能掺输调节系统投入使用后．无法对比同时刻该环路的人工调节与智能调节效果。一组数据来自某条环路的历史记录，另一组来自该环路智能掺输调节的运行记录。人工调节具有一定的周期性，即工人总是每隔４ｈ左右调节一次，管线温度变化较为剧烈，调节也不够及时，并且多处相同数值也体现出人工记录的精度比较低。智能调节曲线维持在设定的３８℃左右，变化平缓，曲线中的下凹处是由于原油间歇性出液所造成的温度突变，智能调节系统及时快速地做出了反应，随后维持在设定值附近。

结语

通过对误差率的各种影响因素的分析，确定环状掺输流程翻斗分离器＋水表计量方式的合理计量制度：翻斗、水表一个季度校正一次，如果计量间所计量液量与上次计量结果相比普遍波动较大，应及时校正；每月校定翻斗与掺输水表之间的误差一次，校正误差时，单环所有生产油井停井60min后，再开始校误差，用此数据来修正误差；计量车在井口标定产液量时，标定时间应为60min；单井计量时间为60min，单井计量周期为10d，若计量间所辖油井较多，单井计量周期为12～15d；计量单井产液时，掺水量应控制在0.7～1.2m³/h，所计得的液量应用系统误差值进行修正；对于多口油井串联的环路，应先计量环路所有油井的总产液量，然后对环路油井采用依次停井的方法分别计量环路各单井的产液量，停井后应稳定30min以后再进行计量，单井计量时间为60min。

参考文献：

［１］李栋，吴国忠，齐晗兵．利用短路效应减低环状掺水集输流程能耗方法［Ｊ］．大庆石油学院学报，２０１１，３５（５）：６５－６９．

［２］王皓．计量间掺水及热洗阀门的改进［Ｊ］．油气田地面工程，２０１４，３３（６）：１１０．

［３］田东富．流程洗井方法创新技术研究与应用［Ｊ］．化工管理，２０１７，２３：２０３．

［４］许万丰．黑４７接转站调改分析及掺输能力论证［Ｊ］．科技创新与应用，２０１５，２０：３９．

［５］付泽志．温度控制报警器在油田掺输系统的应用［Ｊ］．化工管理，２０１５（７）：１４７．