一种油田单井容积式称重计量装置的开发与应用

一种油田单井容积式称重计量装置的开发与应用

沈东

淄博市周村区计量测试所 山东淄博

摘要：介绍了一种油田单井容积式称重计量装置，解决了油田现行使用的单井计量方法存在的不足和弊端，为油田产量计量提供了一种全新的计量方式，将有助于为油田管理提供准确可靠的计量数据资料，为数字化油田建设提供最基础的技术保障。

关键词：油田单井产量计量 称重装置 开发与应用

0. 引言

保证油田单井产量计量的准确性一直是一个难题，尽管现在有一些计量方法如：功图法、翻斗计量法、涡轮流量计计量法、质量流量计计量法等，通过使用发现，都存在一些不尽人意的问题，如功图式、翻斗流量计式都存在计量误差比较大的问题，而涡轮流量计容易因石油含沙、结腊等造成阻塞，且成本高、寿命短。所以开发一种高准确度、耐用、成本低的单井产量计量装置十分必要。

1 开发思路

油田单井产量计量的是产出原油的重量，原有的一些检测方法，如功图法、翻斗流量计式、涡轮流量计等，其计量的方式只所以存在较大的计量误差，是因为：一是没有直接对计量参数进行检测，如功图法，是通过多参数折算的方式，因计算程序复杂，影响因素较多，造成准确度很低，一般误差在20%以上；二是单次计量的量小，造成多次计量的累积误差大，如翻斗流量计式；三是准确度受计量介质的影响较大，如涡轮流量计因原油含沙、结垢等，造成阻塞，从而造成计量失准，因其造价较高，所以使用成本较大，且不容易维修保养。

因此本产品开发要解决的重点问题有二个：一是提高计量准确度；二是降低使用维护成本，提高使用寿命，以满足油田对单井产量计量的准确性和适用性的要求。

2 产品实现方案：

2.1 本开发设计了一种油田单井产量容积式称重计量装置，下面参照附图进行说明。

本产品包括计量罐9、计量控制器11、原油输入管12、气体输出管13、预收集装置、计量装置和排出装置；所述的计量罐9顶端侧壁上安装有向其内腔中输入原油的原油输入管12，顶端上设置有供气体排出的气体输出管13，计量罐9内在原油输入管12的下方依次设置有预收集装置、设定有计量条件的计量装置和设定有排出条件的排出装置，计量控制器11设置在计量罐9的侧壁，计量控制器11通过信号线分别与预收集装置、计量装置和排出装置相连，并受其程序控制。需要说明的是，原油输入管12可以是螺旋分布、平行分布等形式。

所述的预收集装置包括伞形气液分离罩1、预收集缓冲桶2和缓冲桶排液阀10；计量罐9腔体内在原油输入管12的下方设置有伞形气液分离罩1，伞形气液分离罩1下方设置有预收集缓冲桶2，预收集缓冲桶2的输出端设置有缓冲桶排液阀10，计量控制器11与缓冲桶排液阀10通过控制信号线相连。

所述的计量装置包括计量桶3、计量排液阀4和称重传感器8，三者共同组合成为一台电子称重衡器；所述的计量桶3设置在计量罐9内缓冲桶排液阀10的下方，多个称重传感器8一端固定在计量罐壁上，计量桶3浮动在称重传感器上，计量桶3的输出端设置有计量排液阀4，计量控制器11分别与计量排液阀4和称重传感器8通过信号线相连，计量桶3设定有计量条件。

所述的计量桶3设定的计量条件为设定液位值或设定重量值。

所述的排出装置包括输出排液阀5、液体输出管6和液位计7；计量桶3下方的计量罐9内设置有液位计7，计量罐9的底部侧壁上设置有液体输出管6，液体输出管6上设置有输出排液阀5，计量控制器11分别与液位计7和输出排液阀5通过信号线相连。

2.2 本装置的设计原理：原油经油井提出后，首先进行气液分离，再统一集中到计量桶，累积到一定量后，再进行称重计量，减少了累计误差。同时每一次的计量前，由电脑程序控制进行皮重检测，并去除皮重。所以不管是桶内结垢结蜡还是没有排完，都在对原油称重前去除了皮重。每一次的结果都是称量的净重，这样每计量一次就重新去皮一次，所以它的计量准确度是有保障的。

2.3 本装置的工作原理如下：

单井采出的原油，经过原油输入管进入计量罐的腔体内，通过伞形气液分离罩进行气液分离。分离开的液体进入预收集缓冲桶，油气上升进入气体输出管中，排入到油气收集装置中。在计量桶达到设定的计量条件时，其设定的计量条件为设定液位值或者设定重量值，缓冲桶排液阀打开，液体直接流入计量桶。此时计量排液阀是关闭的。计量桶是一个浮动在称重传感器上的一个桶。称重传感器的一端固定在计量罐壁上。当达到计量要求时，缓冲排液阀关闭，静止设定时间后开始进行称量计量，通过去皮程序，得到本次称重的净重，并将数据进行存储和远传。然后计量排液阀打开，液体排出。待排出结束后关闭计量排出阀，确定新的一次的皮重。然后打开缓冲桶排液阀。待进入计量罐底部的液体达到设定液位或重量后，输出排液阀打开，液体排出。一个工作循环结束。进入下一个工作程序后，由程序控制对称重的净重进行累加，并进行数据保存，保证数据随时调用。

所有控制动作程序及数据存储分析远传均由计量控制器来完成。

3．计量的准确度的论证

因油田具体油井的日产量差异较大，高产井可达10t/d以上，而低产井不足1t/d的也较常见，因此本产品根据单井日产量进行配置，一方面可以保证计量的准确度，另一方面可以降低使用成本。根据单井日产量和计量准确度要求，可以设计出多种规格型号，下面就以单井产量最大为10t/d为例，测算一下其计量的准确度。

原油日产10t，单次最大称重500kg，设计除皮重量小于100kg，单次原油称重约400kg，全天称重约25次，若设计此计量秤的准确度等级为三级，最大称重为500kg，分度值为100g，则根据JJG539-2016《数字指示秤》检定规程要求，其单次称重过程的最大允许误差及除皮误差合计不大于175g，则全天累积误差不会超过5kg，全天产量若按10t计，则全天产量的计量误差约为0.05%，完全可以满足原油产量计量的要求。

4．有益效果：

本设计提供的油田单井产量称重计量装置，其设计适应油田作业的工作环境，计量方式采用最传统最可靠的称重计量，误差可控，应用网络数字技术控制，使得单井产量计量更准确，更方便油田进行数字化统计管理，便于生产调度、业务考核、成本核算等。产品结构简单、耐用、制造、使用和维护成本低。

除以上优点外，还具备以下有益效果：

（1）原油通过气液分离罩进行汽液分离后，通过缓冲桶再进入到计量桶的液体，能够保证静止稳定后，才开始称重计量，所以具有相对稳定的计量环境。

（2）每一次计量都要对计量桶的皮重进行标定，并进行去皮程序处理，避免了因为桶结垢、结蜡或桶壁残油的影响，从而保证了计量准确度。

（3）数倍于翻斗容积的大容积计量桶设置，避免了多次小桶计量所带来的累积计量误差。

（4）对于同属于容积式计量范围的涡轮流量计，一是大大消除累计误差，二是杜绝了在因为磨损结垢等造成的标准计量容积数值变化（流量系数变化）所造成的误差。

5.结语

随着我国石油产量的不断提高，油田数字技术的全面应用，对最基础的原油产量的计量的准确性，将有更高的要求。油井产量的准确计量和数据自动化处理，在准确快捷的基础上，将大幅度提高油田的经济效益。

本装置的开发与应用，为油田取得准确可靠的原油产量基础数据提供了保障，也将为数据化油田的建设，提供强有力的支持，因此本装置将具有非常大的应用前景。

附图：

［参考文献］

1. 姜兴伟.功图量油计量误差关键影响因素研究 计量技术 2018(11)

2. JJG539-2016 数字指示秤检定规程