注聚站注水流量调节装置的节能应用分析

杨有为 刘岚昊 吴丽颖

（1.大庆油田有限责任公司第二采油厂；2.大庆油田技术监督中心）

注聚合物是较为成熟的提高采收率的驱油技术，在大庆油田部分区块已推广应用。在注聚采油系统中，注入单井的聚合物量、清水量要按照配产配注参数要求施行，为保证配比参数稳定，目前厂注聚站均采用计量仪表与混合比自动调节阀控制器组合来调节母液和清水注入量。注聚站主要工艺设备包括母液罐、输液机泵等，计量与测控仪表包括母液罐液位测控报警器、母液汇管压力计、输液泵出口压力计、母液流量计，以及清水流量计显示、联锁、控制仪器等。

1 注水流量调节装置的现状

以南二西1#注入站为例，根据地质方案，针对每一口井，调整其注聚泵变频器的工作状态，来控制母液流量。在混合比控制器上设定清水与母液的混合比后，用混合比控制器控制清水注入量。全站各井母液注入量为10～50 m3/d，母液计量采用LDQ-98A电磁流量计，流量范围0.1～2 m3/h。混合比为4∶1 或7∶1。清水计量采用LSU-99A 磁电式流量计，公称压力25 MPa，流量范围0.5～30 m3/h。

其基本控制流程是：混合比自动调节阀控制器采集聚合物母液流量计及清水流量计的流量信号后，与设定值进行对比、运算，输出控制信号控制清水调节阀，完成聚合物与清水混合稀释注入井中，见图1。

图1 混配比控制器控制过程原理简图

由于该站已经有12 口顶允压井，且存在井口压力和来水压力不稳定的情况，清水注入量波动较大，现用的12 台混配比控制器均不能满足工艺上的控制要求，虽经厂家多次维修，也不能达到要求的精度。分析原因有以下几种因素：

◇流量采集信号和调节信号问题；

◇阀门调节精度问题；

◇控制器比例参数设定问题；

◇调节阀流量调节范围问题；

◇调控系统不完善。

由于设备使用已有4年的时间，在高压状态下，阀芯磨损等具体情况的存在，势必导致阀门调节精度的下降。致使全部混配比控制器停用，改为手动控制。人工每两小时观察记录一次各流量计的读数，根据情况，随时手动调整阀门开度来控制注入量。

2 解决措施

针对上述在工艺与注入量上存在的实际问题，在南二西1#注聚站安装了1台ZSLT注水流量调节装置用以解决人工调节难以满足工艺参数要求和劳动强度大的问题。该装置用于南1-4-P125 注入井调控，在未安装前，此井采用手动调节，其液量波动较大，不好控制。安装了该试验装置后，随机选取了一部分生产数据进行对比，可以看出流量调节装置在控制注水量稳定性方面有明显效果，见图2。

图2 南1-4-P125井注水量对比

3 ZSLT流量调节装置的特点

ZSLT 流量调节装置与原混配比控制器相比，最为突出的特点是将控制器与控制阀整合为一体，减少了控制信号的传输线路。该产品的核心技术借鉴和吸收了美国梅索尼兰公司（MASONEILAN）和德国霍拉调节阀公司（HORA）的流量控制技术，以及采用美国Redlion 的智能控制器。由于配置了高精度流量采集仪，使得整机的智能化程度高、控制精确、寿命长、性能稳定、操作方便。

3.1 定值调节范围内的随动特性

调节的工作范围，即控制器能在调节参数从某值到某值的范围内工作。带有位置功能的控制器能较快地完成过程控制，同时最小化不必要的阀门动作。需设置好以下调整参数：

◇阀门动作滞后时间

◇阀门动作更新时间

◇可变的控制阻尼

◇阀返信号丢失动作

◇可调整的阀门行程范围

3.2 参数设定(PID)

南二西1#注聚站ZSLT-06注水流量调节装置为不采集母液流量信号的恒流量控制装置，根据现场工况，PID参数需要调整时可通过厂家技术人员设定。

3.3 流量计与被调计量仪表组合优点

流量计与调节机构组合成一体式注水流量调节装置后，整机具有可靠性高、易维护、调试周期短、现场适应性好等优点。

3.4 应用的新技术

注水流量调节装置整机由流量采集仪、调节机构、执行机构和控制模块组成。流量采集仪采用涡街流量计无可动部件，可靠性高，寿命长。调节机构采用多级节流阀芯、级进节流阀芯、内压自平衡技术。控制模块采用具有防过冲技术的PID 控制技术，控制输出模块（如继电器、固态继电器、可控硅等）可在现场更换和替换。

4 经济效益评估

ZSLT 注水流量调节装置配套1 台磁电式流量计，税后的价格约为3.1 万元，是目前同行业产品中价格较低的产品。

而若采用原混合比控制器来完成同样的生产过程时，除控制器和调节阀的投资外，还需另加2台流量计的费用，以及它们之间的信号连接线路。不仅投资大，施工过程繁琐，而且出现故障的隐患点多，维护费用也相对较高，对比见表1。

表1 一次投资概算对比

5 结语

在油田开发后期，为保证地层压力、提高采收率，原油开采方式由水驱、聚驱逐步发展到三元驱。这样势必对注入液的配比精度控制的要求更高，从而对注入站混配比控制仪表精度、性能的要求也会更高。为此，建议在今后老区改造或新建注聚、三元站时采用新型流量混配比控制器，以达到降低运行成本、企业效益最大化的目的。