双腔油井计量分离器

常 峰

中国石化胜利油田分公司工程技术管理中心（山东东营257000）

■计量

双腔油井计量分离器

常 峰

中国石化胜利油田分公司工程技术管理中心（山东东营257000）

油井计量分离器是油田在用的主要单井计量装置，具有流程简单，成本低、使用寿命长的优点。但存在低产液油井量油时间过长，间歇油井计量误差大、低伴生气油井压液面困难的问题。通过对油井计量分离器的内部结构进行改进，控制系统进行升级，实现了单井产量的连续计量，解决了无气、低伴生气油井的计量难题，降低了间歇波动油井的计量误差，缩短了计量时间，提高了计量效率。将稳定油井产量计量误差减小至±3%以内，低产液、间歇油井产量计量误差减小至±5%以内。

双腔油井计量分离器；连续计量；分离伞

为了摸清中国石化胜利油田单井计量的现状,技术检测中心对油田使用的各类单井计量装置进行了调研统计汇总。从调研的情况看，油田主要单井计量方式有4种，其中油井计量分离器是使用最广泛的单井计量装置，全油田87%以上的计量站均采用此种装置，它具有流程简单，成本低、使用寿命长的优点。自2009年起技术检测中心连续4年对油田的各类油井计量装置进行了现场测试，通过现场测试发现，对于产量稳定、有一定气量的油井，油井计量分离器的计量误差基本能控制在±10%以内，但存在低产液油井量油时间过长，间歇油井计量误差大、低伴生气油井压液面困难的问题。

中国石化胜利油田分公司技术检测中心在分析研究油井计量分离器原理的基础上，提出了在不改变现场工艺流程的基础上对油井计量分离器进行技术改进，研发了具有自主知识产权的双腔油井计量分离器。

1 问题提出与解决方法

1.1 分离器内部结构技术改进

双腔油井计量分离器采用双腔体结构，其计量准确度，在很大程度上依赖于分离器的分离效果，只有将油井产出物高效气液分离，计量出的液量、气量才会准确。分离伞的展开面积越大，分离效果越好。通过研究设计使分离伞的表面积获得最大值，提高油气分离效果，进一步提高计量装置的准确度。对一级分离伞进行了改进。

1）原分离伞结构设计。在分离器顶部设计一个圆锥型分离伞，圆锥底圆的圆心位于分离器半圆半径的中心点，圆锥底圆的半径等于分离器半圆半径的二分之一，展开图形为扇形。

2）现分离伞结构设计。从圆锥的顶点向底圆分离器中间隔板斜切，形成一个大半圆锥加三角形的形状，圆锥底圆的圆心位于分离器半圆半径的内三分之一点，圆锥底圆的半径等于分离器半圆半径的三分之二，展开图形为扇形加三角形。

由计算可知,现分离伞的展开面积为0.278 7m2,原分离伞的展开面积为0.197 5m2，现展开面积是原来的1.41倍。通过改进分离伞的结构设计，增加了有效分离面积，提高了分离效果，从而提高了双腔油井计量分离器的计量准确度。

1.2 自动选井计量过程完全自动化

最初设计的双腔油井计量分离器，在油井产出物进入分离器后，液量、气量是自动计量的。但在油井产出物进入分离器的环节，只实现了半自动。分离器的入口和出口分别安装了电动阀，计量过程中，入口阀门和出口阀门是自动打开和关闭的。计量站内有很多口油井，哪一口油井需要测量产量，就需要将这口油井通向分离器的阀门打开，这个阀门是需要人工手动打开的。有多少口井需要计量，就需要手动倒多少次阀门（每次包含打开和关闭）。

为了减轻采油工劳动强度，完全实现计量过程自动化，项目组研究增加了自动选井功能，在井排和分离器之间增加一个电动多通阀，测量哪一口井，多通阀就旋转连接到那口井。

1.3 控制系统升级

研发过程中不断对控制系统升级，智能调整计量起点和终点，避免反复出现液位高报警退出自动计量的情况由于不同油井物性不同，计量过程中，当转换测量不同油井时，有时会出现一边腔体量液完成，另一边腔体测气迟迟达不到量气终点；程序会控制测气端继续排液，量液端继续进液；这时可能出现测气端液位下降还没有到达计量终点，量液端液位上升已经到达液位报警值的情况。对于这种情况，最初的程序设计是停止计量，电动三通阀换向，分离器双腔体内交替进行排液、进液过程，分离器顶部逐渐聚集气体，压力逐渐增加，直到满足量液、测气要求，人工重新启动程序开始计量产量。对于黏度大气量小的油井，需要很长时间才能满足计量要求。

升级后的程序设计是以目前的液位为基础，调整计量起点和终点，保持或缩短计量长度，继续进行计量。程序会以计量终点不超过液位上限（报警值为1cm）为条件，尽量保持计量长度不变；若当前液位加原计量长度超出液位上限，则会以液位上限作为计量终点，缩短计量长度。

软件升级后，有效减少了因液位高报警长时间无法正常计量产量的情况。

2 现场应用

在东辛采油厂的10个计量站，选取不同油品性质（黏度0~10 000mPa·s）的油井进行现场应用，研究双腔计量分离器的适应性。项目组对10台双腔油井计量分离器分别进行了计量性能测试。经测试双腔油井计量分离器液量误差在±5%以内，气量误差在±10%以内。说明双腔油井计量分离器适用于黏度在10 000mPa·s以内的稠油油井。

3 误差分析

移动式三相计量装置作为标准装置，与双腔油井计量分离器串联接入现场流程，同步测量油井产量，计算双腔油井计量分离器的计量误差。以东辛采油厂的辛69-2计量站计量站为例，选取3口油井进行计量误差比对测试，误差测试数据见表1。

从数据表中可以看出，液量计量误差最大为-2.83%，在±5%以内。气量计量误差最大为-9.06%，在±10%以内。技术指标达到设计要求，满足现场生产的需求。

表1 辛69-2计量站现场测试数据表

4 结论

双腔油井计量分离器是对油井计量分离器的一次技术提升，解决了无气油井的计量难题；缩短了计量时间，提高了工作效率（尤其对于低气量井、低产液井效果明显）；实现了计量过程的连续性，提高了计量准确度（对于间歇波动井效果明显）；量油测气自动控制，降低了劳动强度，实现了无人值守。

双腔油井计量分离器，将稳定油井产量计量误差减小至±3%以内，低产液、间歇油井产量计量误差减小至±5%以内。

若该成果在油田推广应用，将会降低油田单井计量误差，提高油井精细化管理水平，实现对低气井、低产液油井及间歇波动油井产量的准确计量。对油田生产有着十分重要的作用。

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本文编辑：尉立岗

Oil well metering separator is the main single well metering device used in oilfield,which has the advantages of simple process,low cost and long service life.But it has also the disadvantages of too long metering time of low yield oil wells,large metering error of intermittent production oil wells,and difficult liquid level stability of the oil wells with associated gas.For this reason,the internal structure and the control system of the oil well metering separator are improved,so all the problems above are solved.The improved oil well metering separator can reduce the metering error of stable production oil wells to less than 3%and the metering error of low yield oil wells and intermittent production oil wells to less than 5%.

double-chamber oil well metering separator;continuous metering;separation umbrella

2015-07-30

常峰(1975-)，男，高级工程师，现主要从事工程技术管理工作。