摘 要：研制一種以質量流量計在線計量為主，兼容進罐檢尺與地衡稱重，且互相標定的新型多功能魯克沁稠油在線單量技術模式。研究通過流程改造在計量流程上加裝氣液分離裝置，使液體中的含氣量達到其工作標準，滿足計量的要求。

關鍵字：稠油 消氣器 分離 質量流量計

    吐哈油田魯克沁采油廠現有各類站點19個，大部分站點都已經安裝質量流量計來完成對摻稀總量、單井摻稀量的計量，而混合液計量仍采用40m³油罐進行檢尺計量，計量完成后通過裝車泵輸送到生產匯管進入后續流程，經由管道輸送到聯合站和集中站。采油站點的自動化程度低，主要以40m³油罐檢尺來完成對站點單井混合油日產量以及站點混合油總量的計量。傳統的人工檢尺量罐計量方式，不僅勞動強度大，而且無法保證計量的準確性。

    一、目前單量技術缺點

    通過對現場的19個采油站點的計量設備及計量方法的摸排、調查，總結出了影響計量精度的幾條因素。

    1.檢尺測液位誤差較大

    為了解決檢尺產生計量誤差較大的問題，主要從以下幾個方面進行了調查分析。

    （1）含水測量時的誤差。測試中隨機因素（讀數差、試管壁存水、水分蒸發等）會造成一定的誤差。

    （2）視密度系統換算表的誤差。依換算所得結果與實際相比約有±0.005kg/cm³的誤差。

    （3）儲液后罐壁變化造成誤差。由于液體靜壓力作用，使罐直徑增大，高度縮小，因這種原因造成的檢尺誤差約在0.03%～0.05%之間。

    （4）罐底或罐底檢尺臺的彈性應變的影響。油罐充液前后引起的彈性變形，使用后罐底的基礎的下沉，檢尺臺上有沉積物，尺錘尖端磨鈍，下尺時尺錘傾斜等都將引起較大的計量誤差。

    （5）油罐容積誤差。根據JJGI68-76《立式金屬罐容積鑒定規程》 油罐鑒定結果，容積誤差在±0.2%以內。

    （6）油罐檢尺誤差。由量尺的器差和檢尺時的隨機誤差組成。

    （7）油罐內測平均值誤差。國標規定，當油高超過5m時，就應分上、中、下三層取平均溫度，即便這樣，也會有一定的誤差，況且目前連這點也做不到。

    （8）測密度誤差。由測試儀表和測試精度引起的誤差在±0.128%左右。

    由于檢尺精確度的理論與實際的偏差較大，因此需要對現場進一步調查研究。綜上所述，檢尺測量的局限性主要表現在：誤差大、精確度無法保證、無可比性、工人勞動強度大、受人為因素干擾大。

    2.檢尺計量存在缺點

    （1）開式流程有油氣損耗。

    （2）人工檢尺不準確。

    （3）改單量需頻繁量油，進罐液體需泵打裝車或進生產流程，操作工作量大、勞動強度高、效率低下。

    （4）大罐結垢、腐蝕較嚴重，需頻繁檢修。

    （5）安全風險高，對環境有污染。

    3.地衡稱重存在缺點

    （1）每次單量需裝車。空實車都需稱重上封，十分繁瑣，工作量大，單量效率極低。

    （2）如果全面采用地衡稱重方法，裝、卸車工作量十分巨大，安全風險徒增。

    （3）增加短倒油費用。

    4.其他廠采用稠油單量裝置（帶分離器、自動）

    （1）計量單元流程多，設備儀表多，投資大。

    （2）稠油氣油比低，分離器工作需補氣運行，難度大。

    （3）裝置儀表檢修，檢定工作量相比較大。

    通過對國內外先進的計量系統的了解，在加強對現場員工勞動紀律、操作規程，以及改善作業環境等措施后，選取了幾種不同型號的流量計，選擇幾個站作為試驗點，對現場的計量數據進行理論對比后，產生誤差的因素依然存在。主要表現在儀表自身結構及制造精度、環境溫度變化、介質溫度變化及黏度對計量精度的影響。但流量計與檢尺相比較又具有測量精度高、實時性強、統計管理方便等優點。根據稠油計量有關要求以及現有計量系統的現狀，以流量計逐步替代檢尺計量很有必要。

    二、技術思路

    魯克沁采油廠從成立至今無法對混合油用儀表正常計量，不同廠家技術人員數次帶儀表到現場進行安裝調試未能解決，原因是混合液含氣超過其測量上限無法準確測量，或計量儀表容易損壞無法正常計量，必須在計量流程上加裝氣液分離裝置，使液體中的含氣量達到儀表工作標準。

    1.稠油特性

    原油中烴含量較低，僅占60%，而膠質、瀝青質含量高，膠質含量20%～30%，瀝青質含量8%～22%，表現出典型的高黏油特點。原油瀝青質含量相對較高，達到20%。由于原油中膠質瀝青質含量高，因此原油具有高黏度、高密度的特點。地面（50℃、脫氣）原油黏度9600～36500mPa·s，原油密度0.96～0.98g/cm³。原油中含蠟量5%～11%，原油的凝固點較高，為24～42℃。高壓物性取樣分析，原油溶解氣油比10～12，地層原油密度0.95g/cm3。

    稠油的特性：稠油黏度高、密度大、含蠟量中等、凝固點較高、含氣量少。

    稠油特性是氣油比低。稠油含氣少，使用分離器分離出來的氣體太少，壓力太小無法將油壓出去。采用質量流量計來計量混合油比較準確，但是需加裝氣體分離裝置并對流程進行改造。

    2.過濾消氣器工作原理

    當流體從過濾消氣器進口端流入時，通過安裝在殼體內的過濾網，可以把流體攜帶來的固體異物留在殼體內。同時流體在流動時與殼體及過濾網的撞擊，可以使含裹在流體中的氣體分離出來，同時引導流體上升一定高度，轉彎后流出過濾消氣器。

    由于氣體的惰性性質決定不容易轉彎，氣體上升到上蓋的頂部（自動消氣器殼體內）。隨著消氣器殼體內氣體積累而形成一個氣體空間（氣液界面交換場）。

    當氣液界面降低到一定的高度時，消氣器開始自動排除過濾消氣器內的氣體。

    自動消氣器內的浮球受到消氣器殼體內氣液界面高度的控制，當自動消氣器內的氣體存量增加，迫使液面下降，浮球跟隨液面下降并拉動排氣閥閥芯向下移動，消氣器自動排氣。隨著氣體的排出，液面逐漸上升并托起浮球，將閥芯頂起而關閉排氣閥。

    根據此原理用消氣器代替分離器，既可使油氣分離又可將油壓出去。由此形成用消氣器代替分離器，用質量流量計代替油氣雙路“調節閥+變送器”（圖1）的新型儀表在線單量裝置。

圖1 質量流量計代替油氣雙路“調節閥+變送器”

    三、取得的成果

    1.技術成果

    由此研制成功用消氣器代替分離器，用質量流量計代替油氣雙路“調節閥+變送器”的新型儀表在線單量裝置見圖2。

圖2 新型儀表在線單量裝置

    （1）新裝置技術特性：

    ①全程密閉，沒有機械轉動或強電部件。

    ②不用上罐檢尺，不存在高處作業風險。

    ③加裝安全溢流閥，有效解決憋壓風險。

    ④檢修維護不需要動焊、用車、加溫。

    （2）新裝置優點：

    ①可靠性高。新裝置結構簡單，計量高效、準確。

    ②可維護性好。非常簡便實用，基本實現免維護。

    ③兼容性好。現場集輸流程改造簡單。

    ④安全、環保、節能。

    2.技術創新

    第一，形成了魯克沁稠油在線單量技術模式。

    第二，改造形成了以質量流量計在線計量為主，兼容進罐檢尺與地衡稱重，且互相標定的新型多功能流程。

    第三，自動生成單量報表。計量數據都是采用RS485通信，直接通過Prosoft卡從質量流量計提取數據，可讀取瞬時量、密度、累積量和溫度等，而不是采用傳統的方式只讀取瞬時量、在PLC編程實現累加功能。

    四、現場應用

    采油廠二工區未安裝單量流量計時，使用6具單量罐，每天必須把單量罐110m3油打到集中站，每天204站打油3h，玉東4站打油5h，202站打油4h，泵效都比較差，打油耗時較長。尤其冬天暖氣盤管加熱效果不好，打油非常困難，有時儲罐凍堵，還需解凍，工作量比較大，費用高。玉東4單獨燒鍋爐加熱供暖，每年冬季用煤200t，每班需專人看管鍋爐的安全運行。安裝單量流量計后，各站單量罐不再使用，崗位員工也不用每天每時段去上下罐量油計算液量，降低了安全風險。冬天供暖由集中站集中供暖已滿足工區生產需求，大大節約了能耗，降低了生產運行成本。使用單量流量計更加方便簡潔，數據實時顯示明了，程序少，同時減輕了員工的勞動強度。在生產中對異常油井的液量可隨時記入單量，能及時判斷和解決油井故障。

    儀表單量倒井需2個步驟，用時5min。上罐檢尺需8個步驟，用時115min，功效對比115：5，提高效率23倍。

    五、改進后效益

    1.經濟效益

    （1）與上罐檢尺對比：

    ①站內伴熱鍋爐徹底停用。節約了鍋爐燃燒的運行費。

    ②6個站打油泵停止輸油，節省電耗。

    ③節約了建罐費用、清罐費和維護、檢修費用。

    （2）與常規分離器+儀表計量方式對比，節省了分離器的投資和分離器檢修費。

    2.社會效益

    （1）形成一種稠油在線單量技術模式，極具推廣應用價值。

    （2）告別人工上罐量油，減輕了員工勞動強度，提高了工作效率和計量結果的準確度。