1 引言
油井产量的计量是油田生产管理中的一项重要工作,对油井产量进行准确、及时的计量,对掌握油藏状况,制定生产方案,具有重要的指导意义。 目前我国多数油田已经进入开发后期,需要准确及时的了解油井的生产状况,为生产管理提供真实可信的数据,对油井计量精度的要求必然越来越高。
国内常见的原油计量方法:1、玻璃管量油;2、电极液位量油;3、翻斗量油;4、液面恢复法;5、功图法。目前采油厂多为计量间计量,由专职的计量人员每天计量各采油井的产液量,不仅浪费人力与时间,而且每口油井的计量时间短,次数少,因而存在较大的人为因素引起的误差。由传统的计量方法所得到的产液量,无论是使用分离器常数换算还是差压液位换算,始终还是由测量液体体积,通过密度折算出来的产液量,由于其密度的差异性,因而所得到的产液量必然存在一定的误差。
称重式油井计量器解决了原油含气不易排出,人工计量难度大、费时费力的现状,该计量器能消除由于油中含气造成的假体积而带来的测量误差,采用称重的方式对流经计量器的原油进行称重,通过累计一定时间内流过计量器中的原油重量,计算出油井的产液量。该计量器集机、电于一身,操作简便[1]。
目前使用的称重式油井计量器,通过两个翻斗轮流翻转称重的方式实时在线计量原油产量,消除了油中含气、稠油沾粘带来的计量误差[2]。但是其翻斗轮流翻转过程中存在冲击力,容易造成器件损坏和影响计量准确度。有的采用液压原理解决翻斗翻转过程中的冲击力问题,但是难以实施[3]。本文针对其在翻转计量时经常产生冲击力,影响计量准确度的问题,提出电磁缓冲称重式油井计量技术,采用缓冲翻转的方式减小这个冲击力,以提高其计量准确性和减少维修次数,提高自动计量油井产量的效率。
2 称重式油井计量技术原理
如图所示称重式油井计量器主要由罐体、选井阀、计量翻斗、各种传感设备、PLC以及微机等控制系统组成。通过多通阀将被测油井的原油经分离器装入称重装置,利用产量算法即可得到累计流量,再换算成产量。电气系统是以S7200为核心,采入称重传感器、位置传感器、液位计、温度传感器等过程量。
在计量罐侧下部安装一多通阀,各路油井原油通过油井接口同时进入多通阀。通过计算机输入油井号,控制单相电机启、停,单相电机带动阀芯旋转,光电编码器安装在多通阀中作为位置检测,实现多通阀单路导通,从而实现单井产量的自动选井计量。
选定的单井原油送到罐体的顶部,进入分离器并经过翻斗称重,算出该口油井的产液量。其余油井的原油经罐体底部的管道流出直接进入出口汇管。
在计量罐顶部安装一分离伞,用来导出气体以便进行产气量的计量。计量罐底部装有液位自动控制调节器,以保证液面高于单井原油出口,实现单井产液量和产气量同时计量。
3 电磁缓冲翻斗翻转原理
如图2所示为翻斗翻转示意图。当液体进入到其中一个计量翻斗时,随着工作斗的液面逐渐升高,整个翻斗系统重心也逐渐偏移,而进入流体的不断增加,则这个翻斗的力矩不断的增加,当达到了翻斗翻转的条件是,工作斗的力矩大于闲置斗的力矩时,原有平衡将被打破,计量斗自动翻倒,将斗内液体倾倒在罐内,同时另一个斗开始工作。翻斗翻转条件为:
电磁缓冲器利用计量器翻斗翻转产生的动力,带动永磁旋转式电磁制动装置转动,发出电能。由此产生与翻斗翻转方向相反的反转制动力矩,该制动力矩起到阻止翻斗翻转的作用,其输出的电能通过外接电阻转化为热能,达到缓冲的目的。
由于电阻消耗的热能与翻斗翻转速度成正比,翻斗翻转速度直接决定电阻能耗大小。翻斗静止时,不产生能耗。在翻斗和电磁制动装置之间配合增速齿轮组,并调整能耗电阻的阻值,可以调节缓冲效果,实现缓冲效果的最佳化。
如图3所示,电磁缓冲器由永磁旋转式电磁制动装置、增速齿轮组、设备法兰、拨叉等组成,翻斗上增加了机构引轴。计量过程中,翻斗引轴随翻斗作90度摆动,经过拨叉将运动传给增速齿轮组,带动永磁旋转式电磁制动装置转动,发出电能通过三个电阻消耗,达到能耗制动,实现缓冲效果的最佳化。
拨叉实现了翻斗与永磁旋转式电磁制动装置的连接,可以保证翻斗翻转初期为自由状态,不会影响计量的精度,翻转的后程才起到电磁制动缓冲的效果。
同时电器部分对电阻能耗进行检测,判断缓冲效果的好坏,以此监测电磁缓冲器的运行状况。图4所示为现场安装运行的缓冲器外观。
4 结束语
称重式油井计量器通过两个翻斗轮流翻转称重的方式实时在线计量原油产量,消除了油中含气、稠油沾粘带来的计量误差。采用缓冲翻转的方式减小了翻斗翻转时的冲击力,提了计量准确性,减少了维修次数。电磁缓冲称重式油井计量技术,解决了称重过程中内部机构机械冲击较大的问题,提高了设备的使用和维护周期。
参考文献:
[1] 孙兴革等.全自动称重式气液两相油井计量装置[P].发明专利:200510045861.2,2008年.
[2] 丁亚军等.称重式油井计量器[P].实用新型专利:03211957.7,2005年.
[3] 张义顺等.称重式油井计量器翻斗翻转缓冲机构[P].实用新型专利:200920013206.2,2010年.
作者简介:范世通(1979-),男,工程师, 研究方向:采油技术研究。