高效油气分离计量装置研究与应用

张峻睿 仲济艳 宋静明 王理

摘要：原油生产过程产量计量是十分重要的一个环节，通过对传统单量工艺进行全面总结，优化研发新型高效油气分离计量装置，提高了计量精准度、拓展了现场适用性，取得了良好的经济效益。

关键词：产量计量;高效油气分离计量装置;适用性;经济效益

一、油田计量工艺发展

环江油田开发时间超过十几年，采出液平均含水约2-99%，平均含气量5-60方/吨，且含有泥砂杂质较多，单井和井组产量计量难度很大。目前油井计产主要依托“井组计量、功图分产”监测体系，单井核产先后应用罐车、单量车、单量装置等，通过逐步优化工艺提高资料录取准确性。

油田开发初期，由于技术工艺尚不完善，采用罐车作为单量手段，针对各类措施等产量异常变化井进行核产。但是使用罐车计量核产，生产组织困难，运行成本较高，受天气道路影响较大，存在综合治理隐患，无法大面积推广应用。

为了提高单量的精准度和工作效率，后期采用单量车进行核产，车内配套简易油气分离装置，采用三罐设计，可同时对多口油井进行单量。单井价格为575元，大规模应用成本较高，且受自然条件影响较大，推廣应用十分困难。

近几年通过设备集成化改造，与相关科研高校合作研发出移动式油井单量装置，油井采出液经过三相分离后，通过流量计进行液体计量。在实际运行过程中，发现以下三个问题：（1）单台设备重180公斤，需4人才能从皮卡车抬卸，现场使用不方便。（2）装置未上线，人工录取数据工作量大，偏远及未住人井场费时费力。（3）管线内残余油放空不方便，易污染井场、车厢等。工艺方向无疑是正确的，但是各环节设计仍存在缺陷。

二、高效油气分离计量装置

根据传统移动单量装置存在问题，通过科研攻关，从便携搬运、分离技术、液位控制、计量传输、防漏防冻等五个方面进行工艺优化，现场试验136井次，设备运行良好、计量数据准确，为实现高效运行管理提供了技术支撑。

1、便携搬运。传统设备重量180kg需4人才能搬运，通过改进设备材质，减轻装置整体重量至80kg，日常搬运仅需2人，在数字化运行条件下，现场人员较少的时候也可以正常开展工作。

2、分离技术。传统装置只是简单依靠扩管、自重、单柱旋流等单一技术进行油气分离，新型设备采用两级分离+预分离技术进行气液分离。

预分离结构原理是通过管道空间直径逐渐加大，使得油液中气相逐渐析出，通过逐步减压、减速，形成初步及部分的气相、液相分离。一级旋流分离机构通过倾斜向下扁管，将油液扁平状输入柱状旋流腔体。在柱状旋流腔体内，沿腔体内壁旋转，形成漩涡。利用离心力作用，将质量较重液体推向外侧周边，并下降。质量轻的气相汇聚在腔体中部，并推向腔体上部。形成强制、高效的气液分离。

二级主分离腔体体积大，气液流速慢，在计量系统范围内的流量下形成气液沉积。腔体内部有我公司设计研制的独特的浮体控制系统，实现高度灵敏、及时的感应及通断控制功能。确保没有微小气液流量泄漏，从而保证了单井计量的综合整体效能，实现10%的计量精度要求。

3、液位控制。独创的无牵引提拉浮体控制技术，实现了小机型、小流量的控制应用。研发应用浮体独立控制、联动控制、浮体组合控制技术。对于泡沫也能做出及时反应。机构全机械自动控制，性能稳定、冗余设计、无故障。

4、计量传输。传统设备采用普通质量流量计，无法测量含水、实现远程数据传输。新型装置采用科里奥利质量流量计对液相精确测量，科里奥利质量流量计具有精度高、量程宽、免维护、流通性强等特点，特别适用于油田在计量站、单井液量普遍偏低，流量和含水率变化大的工况场合。

GPRS远传数字传输系统，可实现多台计量设备状态数据同时无线采集传输监视，也可以实现外地网页访问数据采集画面。包括井口产量和历史产油记录，并保存在系统数据库里，可以随时查询打印输出。导入参数计算含水可直显、连入数控系统可在站控平台随时读取分析数据。

5、防漏防冻。普通设备存在设计缺陷，无法满足油田冬季寒冷气候条件正常工作。新型装置采用自主设计的放喷快速接头，同时在设备进出口流程配套伴热软管，方便日常运行和冬季管理。

三、试验评价及总结建议

根据油井产量差异，研发了不同规格的计量装置，流量范围包括0.04-0.6方/小时、0.4-4方/小时、0.12-6方/小时，可以根据产量匹配选择。同时根据站内井组单量存在问题，从主体工艺、流程连接、单量时间、计量精度、数据采传等方面进行改进，基本可以满足站内井组单量核产需求。

在环江油田累计试验半年，计量油井超过100口，液量平均误差±3%，含水平均误差±5-10%，计量数据满足核产需求。现场测试井组液量52个，液量平均误差±4%，含水平均误差10%以内 ，站内井组单量效果较好。

从现场应用效果来看，该装置共有以下四大特点：

（1）设计灵巧精准。该设备有效整合了气液多级分离、液体体积和质量同时计量、液位高低自动控制、数据实时分析上线传输等多项先进技术，是油田产量计量历史上的一次创新、一大突破。

（2）操作维护便捷。该装置通过优化材质大大减轻了整体重量，具有体积小、重量轻等优点，操作简单、快速，方便移动维护。

（3）现场适用性强。通过气液彻底分离、计量精准有效，保证了油井计量核产工作顺利开展。同时配套防泄漏、防冻堵等措施，保证了装置适应性广，量程比宽，全天候应用能力强。

（4）费用显著降低。传统罐车、单量车核产成本高，单井平均费用约800元。新型高效油气分离计量装置整套价格8万元，年可单量油井700口以上，考虑车辆和人员操作等成本，单井计量平均费用不足200元。