油气田自动化水平及仪表选用

《油气田自动化水平及仪表选用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《油气田自动化水平及仪表选用（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、 油气田自动化水平及仪表选用纪红仪表自动化技术作为信息化技术的一部分，也是当代高新技术中发展最快的领域之一，几十年来随着世界自动化技术的飞速发展，我国油气田自动化技术也得到了快速提高。为油气田开发生产过程自动化系统提供准确的数据，就需根据油气田生产工艺及介质的特点合理的选用自动化仪表。如对原油、天然气、水和蒸汽的流量测量，对计量分离器、地下水池、污油池、污水池、缓冲罐、原油罐、轻质油罐、液化气罐的液位测量等。61，基本原则（1） 自控仪表选型应符合国家及行业有关标准、规范和有关技术规定。（2） 选用的仪表应满足技术先进、性能可靠、操作维护方便、经济合理等原则；应采用满足所处工艺条件和在工业应用

2、中被证明的成熟产品。（3） 选用仪表的精确度等级应按工艺过程的要求和变量的重要程度选择；计量仪表的精确度等级应符合国家和行业现行标准规范的要求。（4） 应根据国家和行业现行标准规范的有关要求，按照工艺场所的爆炸危险类别和范围以及爆炸混合物的级别、组别，确定爆炸和火灾危险区内安装的各类电动仪表设备的防爆类型；所选用的仪表设备必须具有公认的权威机构颁发的符合有关标准的防爆合格证书。（5） 选用的仪表设备应根据所处环境条件确定相应的防护等级。（6） 现场仪表的接液部分温度范围必须满足仪表使用部位的工艺介质的温度范围；现场仪表的环境温度范围必须满足仪表使用地区的极端环境温度,当不能满足要求时,应采取措

3、施。（7） 现场仪表的耐压等级应高于或等于仪表使用部位的设备、工艺部件的压力等级，同类仪表的压力等级应尽可能统一。（8） 现场仪表应根据介质物性选用合适的材质。接液部分的材质，在制造厂标准中选择高于或等同于仪表安装部位的工艺管线或设备的材质；非接液部分的材质， 在满足当地气候和环境条件下，可采用制造厂标准材质。（9） 同一工程中，所选用的仪表类型、规格应尽可能统一。（10） 为了防止感应雷对现场重要仪表设备的损害，现场重要仪表设备应具有防雷保护功能。62， 温度测量仪表（1） 一般情况下，就地指示的温度仪表宜选用双金属温度计，其温度测量范围为-80500，精确度为 1.0 级或 1.5 级；刻

4、度盘直径一般选用 100mm，安装位置较高或观察距离较远时，选用 150mm。（2） -80以下的低温介质、无法近距离读数、有振动、精确度要求不高的就地温度指示，可采用低温压力式温度计，但毛细管敷设距离小于 20m，超过 20m 时，应按显示仪表进行选型。（3） 要求以标准信号输出的温度测量仪表，应采用温度变送器，测温元件选用热电阻或热电偶。一般情况选用一体化温度变送器；烟道气等变温介质的温度测量，不宜采用一体化温度变送器，可选用测温元件或分体式温度变送器。测温元件的选择一般根据工艺要求的测温范围确定。热电阻测温范围为-200650，热电偶测温范围为-2692800；通常，测温范围小于 350

5、时，建议采用热电阻；测温范围大于 350时，建议采用热电偶。 有振动的场合，宜选用热电偶测温元件；精确度要求较高、无剧烈振动、测量温差等场合，宜选用热电阻。 测量设备或管道外壁温度时，选用表面热电偶或热电阻。一个测温点需要在两个地方显示或要求备用时，选用双支式测温元件。测温元件有弯曲安装要求、需快速响应工况及设计认为必要的场合，可选用铠装热电偶、热电阻。（4） 温度测量仪表一般采用 M272 螺纹连接形式。63, 压力测量仪表63.1 就地指示压力表的选用（1） 压力在 40kPa 以上的一般介质，一般选用弹簧管压力表，精确度等级为 1.5 级或 2.5 级，压力表接头螺纹为 M201.5，刻

6、度盘直径一般选用 100mm 或 150mm。（2） 压力在-400kPa+40kPa 的一般介质，宜选用膜盒压力表，表壳可为圆形或矩形，精确度等级为 2.5 级，压力表接头螺纹为 M201.5。（3） 压力在-0.10MPa02.4MPa 的一般介质，应选用压力真空表，精确度等级为 1.5 级或 2.5 级，压力表接头螺纹为 M201.5，刻度盘直径一般选用 100mm 或150mm。（4） 压力在-0.1MPa0MPa 的一般介质，应选用真空表，精确度等级为 1.5 级或2.5 级，压力表接头螺纹为 M201.5，刻度盘直径一般选用 100mm 或 150mm。（5） 对于粘度较高原油的测

7、量，选用隔膜式压力表、膜片式压力表或采用灌隔离液措施的弹簧管压力表，精确度等级为 1.5 级或 2.5 级，压力表接头螺纹为 M201.5，刻度盘直径一般选用 100mm 或 150mm。（6） 对于炔、烯、氨及含氨介质的压力测量，应选用乙炔压力表和氨用压力表。（7） 对硫化氢及含硫化氢介质的压力测量，应选用抗硫压力表。（8） 对于有剧烈振动场合介质的压力测量，选用耐震压力表或数字式压力表。（9） 对强腐蚀性且高粘稠、易结晶、含有固体颗粒状介质的压力测量，宜选用膜片式压力表（防腐型），或采用吹气、冲液法进行测量。（10） 对于温度高于或等于 300油品的压力测量，须设置隔离器（或弯管），必要时

8、，可选用耐酸压力表。63.2 远传压力仪表的选用（1） 要求以标准信号输出的压力测量仪表，应采用压力变送器。（2） 对于高粘度、含有固体颗粒、易堵、易结晶、腐蚀性强介质的压力测量，可选用法兰膜片式压力变送器（温度不高于 200），如采取隔离措施，亦可选用一般压力变送器。（3） 对于有剧烈振动场合介质的压力测量，可选用数字压力变送器。（4） 工艺管线内介质的压力测量，宜选择短连接式压力变送器；当介质温度大于120时，应设置隔离容器或适当延长引压管长度。64, 计量及流量测量仪表64.1 油井单井计量方式的选用（1） 分离器自动玻璃管计量分离器自动玻璃管计量是采用玻璃管液位计测量油气分离器的液位，

9、通过小型可编程序控制器（PLC）进行计时和计算，实现单井产液量的自动计量。采用这种计量方式，取消了以往油井计量系统中，管理难度较大的单片机、电控气动阀和密度计，通过人工取样化验原油的含水率，可实现自动连续量油。优点是：设备少，可动部件少，运行稳定、可靠，对油气分离要求低，计量参数具有较高的代表性。玻璃管计量方式适用于含一定油气比油品的计量，不适用于油气比过高或太低油品的计量。采用这种计量方式的主要有大庆油田采油二厂。（2） 人工玻璃管计量该方法是采用自力式差压调节阀来控制分离器与集油汇管之间的压差，手动控制液面，通过秒表计时，计量油井的产液量，实现间歇计量。采液量中的含水率通过人工取样化验分析

10、获得。该方式适用于含一定油气比油品的计量，不适用于油气比过高或太低油品的计量。该方法是目前大庆油田采油一厂采油七厂广泛采用的方法，约占油田油井总数的 90%以上。该方法的优点是装备简单、投资少，维修方便，经久耐用。通常每口井计量4h8h，15d 为一个计量周期。但是，由于油井产液量普遍呈现脉动现象，采用短时间间歇量油的方式来折算全天的产量，难以反映油井的真实产量。(3） 油井计量车油井计量车方式主要有以下几种方式：采用敞口罐接油，气体放空。这种计量车对油井伴生气不能计量，采取气体直接放空排放的方法存在一定的安全隐患，对油井周围的环境会造成不利的影响。这种计量方式于 90 年代末在大庆油田的一些

11、外围油田使用。采用油气两相分离器配套测重电子衡进行液量测量，气体放空，用空气压缩机将计量后的产出液压回到井口管线。这种计量方式对油井伴生气不能计量，采取直接放空排放的方法，存在一定的安全隐患，对油井周围的环境会造成不利的影响。采用空气压缩机加压，把计量后的产出液打回到集油汇管的方法，也存在一定的安全问题，易将空气压入集油汇管，空气与油气混合会导致严重的后果。这种计量方式在大庆油田的一些外围油田使用。 采用油气两相分离器分离油气，液路采用可以变频调速的滑片泵打回到井口管线，通过计量滑片泵的转数计算出产液量。由分离器分离出的气体经智能旋进旋涡流量计计量后，靠自身压力返回到井口管线。采用这种容积泵的

12、计量方式，由于井口原油物性较差，易造成泵的磨损，计量精度难以保证。目前，这种计量车在大庆油田只有一辆。在计量车箱内配备加热器，为容器、管路、仪表和设备进行保温，采用全封闭结构，工艺布局紧凑，自身重量轻，能满足野外油井计量的气候、道路条件。进行计量时，采用工业 PC 机和笔记本电脑进行控制和计算，并将计量结果进行保存。车上采用车载式分离器，通过微差压变送器和电动球阀控制液位，分离出的气采用旋涡流量计进行计量，分离出的液采用刮板流量计进行计量。在大庆油田有十几辆这种计量车，按油田区块进行分配。油井计量车适用于低产、外围油田油井采出液的单井计量。翻斗计量装置翻斗量油方法可以实现连续自动计量。但是，要

13、使翻斗计量装置正常工作，必须满足一定的工况。气量太大，翻斗的稳定性不好，严重时会将翻斗推翻；气量太小，则排液困难，液体会将翻斗淹没，对于间歇出油的井，很容易出现这种情况。这种计量方式主要在吉林油田及大庆油田采油九厂采用。翻斗计量装置不适用油气比过高或太低油品的计量，同时也不适用于高粘稠油的计量。双容积计量装置单井来油计量采用双容积分离器，通过浮球液位开关及多功能组合控制柜对液位进行控制，实现自动排液计量。多功能组合控制柜通过记录高、低液位的切换次数来计算单井来油的产量。双容积计量装置适应于中、低产油井的计量，这种计量方式在长庆油田广泛采用。 油井三相计量装置三相分离计量装置主要由电动三通自动选

14、井阀组、三相分离器、计量仪表、检测控制系统、微机测控系统等组成。由油井井口采出的油气水三相混合液通过电动三通选井阀组，将需要计量的油井采出液送入三相分离器内进行分离。经三相分离器分离出的乳状油、游离水和天然气经各自的管路，由计量检测仪表计量后，再汇集一起，与其它未计量的油井采出液一起进入外输管线。分离出的天然气采用气体计量仪表进行计量，并进行温度和压力补偿。含水油和游离水计量采用液体计量仪表进行计量。在三相分离器计量装置的油出口安装在线含水分析仪，与流量计配合，通过控制器计算出总液量、纯油量、纯水量及含水率，为合理开发油气资源提供准确的数据。该计量方式在大庆油田 100 多座计量站采用，适用于

15、产液量 3450t/d 的油井，其中油的计量精度为5，水的计量精度为5，气的计量精度在10以内。不分离计量技术近年来中石油的发展重点集中到海上。在海上由于受到面积及重量的限制，分离计量方式失去了自身的优势，需要开发一种新的计量装置，不需分流的分离器及其配套的控制设备和管线，以满足海上及恶劣条件下油田开发的要求。油井采出液油气水不分离计量分为取样计量和直接在线计量两种方式。取样计量方法一方面是测量管道内混合液的体积流量和密度，另一方面是由一个微型分离器从主管道上取样并进行气相和液相分离，然后由密度测量仪表测量出油水各自的密度。根据测量的结果，结合温度和压力的测量，间接计算出油、气、水各相的体积流

16、量。在线计量法是依据流体力学和传热学原理， 采用静态混合器、文丘里管测量出总液量，应用倒 U 型管测量气液比，应用温差变送器测量油水比。计算机根据所有测量的结果，计算出油、气、水各相的体积流量。不分离计量方式主要用于滩海油田。 软件量油软件量油是利用由井口测量得到的数据，经过分析计算，得出油井产量的方法。主要包括液面恢复法和功图法。（a） 液面恢复法计量液面恢复法的原理是，从地层中流入井筒的流体体积（换算成地面体积）与地面采出液的体积是相等的。油井在正常生产情况下，抽油机井的动液面在某段时间里应保持相对稳定。对正常生产的抽油机井进行关井，在单位时间内，从地层中流入井筒的流体体积等于油井套管空间的动液面增高所增加的体积。这种方法适用于地层条件渗透率较低（约低于 10010-3m2）、生产压差为68MPa、保证关井时与正常生产压差不大、液面恢复高度一般控制在 60m 以下、压差变化控制在 10%以