适用于高气油比的简易段塞流控制技术

改造者：纪永波 寇志军 纪翊杰

适用于高气油比的简易段塞流控制技术

改造者：纪永波 寇志军 纪翊杰

本文简要说明了常规指状段塞流捕集器、容积式段塞流捕集器的使用条件，详细阐述了高含气油比油田简易的段塞流控制技术的原理、孔板流量计的计量原理，以及高气油比管道储液能力的计算等内容。

段塞流是油气混输管道中经常出现的一种流态，其流动特征表现为站内设备间歇出现流量和压力大幅度变化。当严重段塞发生时，设备内瞬时液体流量能增大到平均流量的 3～10倍，而气体流量则迅速降低；当段塞通过后，设备内瞬时气体流量会激增。流量和压力的剧烈波动，往往使液量瞬间超过设备的处理能力，迫使下游设备关闭，造成停产，甚至会产生强烈振动，疲劳损坏管道和设备。

常规段塞流捕集器

段塞流捕集器是油气混输管道末端常用的一种气液分离缓冲设备，可以有效的分离和缓冲液体，确保下游设备平稳运行。常规使用的段塞流捕集器可分为指状段塞流补集器、长管式段塞流补集器、容器式段塞流补集器等。

指状段塞流捕集器和长管式段塞流补集器由于管束多、尺寸长、容积大，因此能够容纳较多的液体，通常超过100m3的段塞流宜采用上述两种段塞流补集器，

但是由于尺寸长、体积庞大，一般用在陆上油田。

容器式段塞流捕集器一般体积较小，有效段塞流缓冲容积一般在100m3以下， 由于体积较小，既可以在海洋平台上使用，又可在陆地上使用，缺点是由于体积较小，遇到大规模油田时需要多台使用才能满足要求，油气物流的均匀分配成为了难点。

简易段塞流控制技术

下图为简易的段塞流控制方案，在生产分离器前增加孔板流量计和调节阀，同时将分离器器的液位控制信号连接到调节阀，通过高位控制器来控制调节阀的开度，当段塞流抵达分离器入口时，孔板流量计首先检测到管道内液量增加，会自动调低调节阀的开度，减小进入生产分离器的液量，当段塞流过去，流量恢复正常，孔板流量计会将流量信号传导到调节阀，将调节阀的开度恢复到正常。在生产操作过程中，如果生产分离器液位达到高液位报警，液位信号会起主导作用，覆盖掉流量信号，并触发分离器前的调节阀临时关闭，当生产分离器液位下降到正常液位时，液位信号临时失去作用。

原理分析

OLGA段塞流计算结果

两相混输管线流动特性较为复杂，加之地形的多变性，很难手动计算出管线段塞流情况，因此我们采用OLGA多相流瞬态模拟软件对混输管线进行段塞跟踪模拟。

伊朗南阿油田地面工程站外集输系统采用油气混输方案，管线从单井由不同的计量站混输进入接转站，油田设计处理能力为3200万t/年，进站压力0.55MPag，井口回压小于2.0MPag。计算结果表1。

表1 OLGA主要输入参数及动态模拟结果

原理分析

孔板流量计的计量

油气混输管道油气介质共存，在油气不分离的情况下，流量计很难精确对油和气分别进行计量。

孔板流量计对油气混合物的计量主要是利用液体通过孔板的压差远远大于气体通过同一孔板的压差，从而忽略掉气体通过孔板产生的压差，反映到仪表的压差主要是液体产生的。

油气集输管线液体储存能力的计算

以表1计量站1为例计算计量站到接转站管道的段塞流储存能力。

管线正常操作压力为1.5MPa，管线设计压力100MPa。根据理想状态方程计算管道的段塞流储存能力。

从表2可以看出，当管线操作压力从1.5MPa增加到100MPa时，管线由于气相空间被压缩，储存能力会由116m3增加到483m3，管道液体储存能力增加367m3，大于段塞流的液量333m3。

表2 管道储存段塞流的能力计算

应用实例

该段塞流控制技术在伊朗南阿油田、拉利油田等多个油田使用，取消了常规的指状段塞流捕集器和容器式段塞流捕集器，应用效果良好，有效解决了段塞流对下游管线和设备的冲击，保证了设备的平稳运行。

纪永波1寇志军1纪翊杰2

1.中国石油集团工程设计有限责任公司北京分公司；2.四川大学

纪永波，出生年月：1967年8月，性别，男，学士学位，高级工程师，研究领域为：油气集输处理。

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.16.039