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摘 要：針對埕島西平臺無法進行分區(qū)油量計量的問題，引進具有水平的廈門宏控公司（HOMKOM）的質(zhì)量流量計，通過流程技術(shù)改造實現(xiàn)了在線實時質(zhì)量流量、體積流量、密度、溫度、含水等生產(chǎn)參數(shù)的精確計量。

關(guān)鍵字：質(zhì)量流量計 流程改造 測量 精度對比 應(yīng)用

    0 引言

    隨著埕島西石油生產(chǎn)平臺生產(chǎn)系統(tǒng)的發(fā)展和深入，生產(chǎn)管理也逐步發(fā)展，實現(xiàn)了自動化和精細管理。管理者可以實時掌握生產(chǎn)狀況，通過最直觀的數(shù)據(jù)顯示來指導(dǎo)生產(chǎn)。質(zhì)量流量計的應(yīng)用為生產(chǎn)管理和經(jīng)營者提供了在線、實時、連續(xù)的數(shù)據(jù)監(jiān)控和傳輸。管理人員可以通過計算機網(wǎng)絡(luò)隨時查看各區(qū)塊的產(chǎn)液量和產(chǎn)油量，并為各區(qū)塊產(chǎn)量變化做出相應(yīng)的對策。質(zhì)量流量計是依據(jù)“科里奧利”原理直接進行質(zhì)量計量，因為溫度和壓力改變不會影響質(zhì)量，所以在石油產(chǎn)品的計量交接中，該測量儀表能直接測量產(chǎn)油井純油和含水量，無論是測量含砂的原油還是經(jīng)提煉的汽油，操作人員通過監(jiān)視流量測量儀表的讀數(shù)，就能確定石油產(chǎn)品和原油之間的分界面。這種計量儀表精度高，工作穩(wěn)定，在原油生產(chǎn)中發(fā)揮了重要作用。

    1 質(zhì)量流量計原理簡介

    質(zhì)量流量計是根據(jù)哥里奧利（Coriolis）原理制成的。廈門宏控（HOMKOM）生產(chǎn)的在線質(zhì)量流量計，是采用安裝于測量管兩側(cè)的電磁信號檢測器來檢測振動管的振動，質(zhì)量流量的大小由這兩個信號的相位差來決定。

    M=Ksθ/4ωrL    （1-1）

    式中：M—質(zhì)量流量

    K_S—U形管系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)彈性系數(shù)

    θ—扭轉(zhuǎn)角

    ω—角速度

    r—U形管左右臂到O-O軸線的垂直距離L—測量管（U 形管）長度

    此式為科里奧利力—振動管式流量計的基本方程式。被測流體的質(zhì)量流量M與扭轉(zhuǎn)角θ成正比，與角速度ω成反比。如果U形管振動頻率一定，則ω也是恒定的。利用圖1所示的檢測器來檢測U形管的扭曲變形，即扭轉(zhuǎn)角θ的變化可得：

    θ＝LωΔt/2r     （1-2）

    Δt—兩個檢測器脈沖之間的時間間隔。

    將此式（1-2）代入（1-1）中得

    M=（Ks/8r²）Δt＝KΔt       其中K＝Ks/8r²

    測得電脈沖時間間隔Δt，則可得被測流體的質(zhì)量流量。

    質(zhì)量流量計的密度測量精度為0.1%。質(zhì)量流量計測得的信號，經(jīng)過變送器應(yīng)用平臺轉(zhuǎn)化成操作人員可以看見的儀表信號，可以得到質(zhì)量流量、密度、含水率、純油流量、純油累計量等重要參數(shù)，達到精確計量的目的。

圖1

    2 生產(chǎn)狀況分析及問題的提出

    隨著管理的進一步深入和細化，對計量儀表的要求變得越來越高，能實時監(jiān)控區(qū)塊產(chǎn)量變化的要求變得越來越強烈 。項目組針對各區(qū)塊來液量混進，無法實現(xiàn)對各平臺來液量及產(chǎn)油量的分區(qū)計量，無法掌握各采油區(qū)塊的實際生產(chǎn)情況，不利于生產(chǎn)管理這一現(xiàn)狀，對現(xiàn)場情況進行綜合分析和論證后，進行工藝流程改造，逐步摸索出區(qū)塊來油計量問題的解決辦法。先后安裝了羅茨流量計、電子水表以及LSZ-100雙轉(zhuǎn)子流量計，實施了污水系統(tǒng)和密閉原油處理工藝改造，實現(xiàn)了各區(qū)塊來油的分區(qū)計量和密閉集輸。

    3 質(zhì)量流量計在分區(qū)計量流程中的應(yīng)用

    1）流量計的選擇

    通過幾年中對各型流量計的對比，羅斯蒙特公司生產(chǎn)的 CMF200型流量計4臺和上海一諾儀表有限公司生產(chǎn)的MAGYN型智能電磁流量計5臺，分別對原油和污水進行計量。

    2）工藝流程改造

    （1）流程改造前狀況

    如圖2所示，19井來油加熱分別進緩沖罐后經(jīng)上海一諾儀表有限公司生產(chǎn)的LSZ100型流量計對來液量進行計量。DPB、金北區(qū)塊來油加熱后經(jīng)哈爾濱龍江儀表有限公司生產(chǎn)的LL-150型羅茨流量計進行計量。 計量后的各區(qū)塊來液混進一臺三相分離器實現(xiàn)油、氣、水三相分離，在污水外輸泵后裝一電子水表實現(xiàn)污水外輸計量 。若要知道某一區(qū)塊的純油量，需提前一天將一座400m³油罐抽空，然后將這一區(qū)塊的來液直接進該油罐，進液時間按罐容和區(qū)塊的總液量來確定，一般情況下，按4小時的油罐進液量，經(jīng)油罐取三級樣化驗含水后來折算全天的產(chǎn)液量和純油量。此時各區(qū)塊的流量計只能計量區(qū)塊的總液量，油量多少無法計量。老流程，原油在三相分離器內(nèi)停留時間短，（近期 11分鐘，遠期 8分鐘），油氣水不能進行有效分離，計量不準確。

圖2 改造前流程簡圖

注：圖中1、4 雙轉(zhuǎn)子流量計；2、3 羅茨流量計

    （2）流程改造后狀況：

    改造后，DPC 區(qū)塊來油先單獨經(jīng)一臺美國羅斯蒙特公司生產(chǎn)的CMF200型質(zhì)量流量計計量后與19區(qū)來油合進一臺三相分離器；DPB區(qū)塊、DPA區(qū)塊分別進新建三相分離器進行油、氣、水三相分離。在這三臺分離器油出口處分別安裝有CMF200型質(zhì)量流量計進行油量計量。在污水出口處裝有上海一諾有限公司生產(chǎn)的MAGYN型智能電磁流量計實現(xiàn)污水計量。改造后混合液在三相分離器中近期停留時間為34、54、65分鐘，遠期停留時間分別為 32、35、44分鐘。與老流程相比，大大提高了分水能力。見圖3。

圖3  改造后流程簡圖

注：圖中1、2、3 CMF200型質(zhì)量流量計；4、5、6MAGYN型智能電磁流量計

    3）三相分離器各出口流量計的現(xiàn)場應(yīng)用

    （1）區(qū)塊來油流量計

    通過對流量計的選型，選用了 CMF200型質(zhì)量流量計作為區(qū)塊來液的計量器具。傳感器不需要任何特殊的支架只需簡單地將傳感器固定在管道上并遵循管道標準即可。該流量計沒有可運動部件，無需維修。質(zhì)量流量計測得的信號，經(jīng)過MVD變送器應(yīng)用平臺轉(zhuǎn)化成4-20Ma儀表信號，每 5秒鐘刷新一次測量參數(shù)，可以得到質(zhì)量流量、密度、含水率、純油流量、純油累計量等重要參數(shù)。

表1 四種流量計精度表

    （2）改造后污水流量計

    上海一諾有限公司生產(chǎn)的MAGYN智能電磁流量計，它的測量原理是基于法拉第電磁感應(yīng)定律。具有一定電導(dǎo)率的流體流經(jīng)測量管，將切割磁力線感應(yīng)出電動勢E，流速感應(yīng)的信號電壓E與體積流量Q成線性關(guān)系。

    （3）改造前后四種流量計對比

    如表1所示，改造后所選流量計精度明顯高于改造前流量計。

    4 實施效果及努力方向

    1）質(zhì)量流量計在分區(qū)計量流程上應(yīng)用后 ，有效實現(xiàn)了對DPB、DPA、19井、DPC四個區(qū)塊的原油計量，為產(chǎn)量自動監(jiān)控提供了相對可靠的依據(jù)。

    2）配套軟件開發(fā)后可進行數(shù)據(jù)采集、匯總、報表打印，實現(xiàn)了辦公自動化。

    3）提高了沉降站自動監(jiān)控水平，為核實區(qū)塊液量、油量提供了技術(shù)上的條件。為油田區(qū)塊分產(chǎn)、細化成本考核提供了有力的依據(jù)。

    4）現(xiàn)場用油罐標定質(zhì)量流量計情況看，質(zhì)量流量計在高含水區(qū)（85%以上）計量誤差較大應(yīng)回避。