论化工仪表在海洋石油调整井中应用

许庆陆

（中海油能源发展装备技术有限公司，天津300459）

0 引言

随着海洋石油业的不断发展，海洋石油的调整井生产规模也在不断扩大，对化工仪表的需求量也不断增加，同时对仪表的安全性能和稳定性能要求日益严格。其中双流程调整井（兼具注水井和生产井的功能）是所有调整井中使用的化工仪表数量及种类最多最全的井型。

1 调整井常用化工仪表

序号调整井类型流程管线使用数量注水井生产双流程备注1 2 3 4 5 6压力表温度计压力变送器温度变送器高低压开关流量计1 1 1井1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1可用压力变送器替代

依表可以看出，双流程调整井主要使用了以下几种仪表：压力表、温度计、温度变送器、压力变送器、高低压开关、流量计。

2 调整井常用化工仪表的特点及功用

2.1 压力表

调整井常用压力表依据接触介质，类型有2 种：通用型压力表和隔膜压力表。前者用于测试常温、低黏度、无浮游物、无腐蚀性、可直接接触的介质的压力，后者适用于测试有腐蚀性、高温、高黏度、易结晶、易凝固、有固体浮游物的介质的压力以及必须需要所测量介质间接进入通用型压力仪表并需要防止沉淀物积聚且易清洗的场合。其共性要求为：壳体材质316SS，防震（即壳体填充硅油）。其在调整井流程所使用的压力范围为：0～10MPa（用于生产流程）及0～25MPa（用于注水流程及压井流程），起就地显示及观察流程压力的作用。

2.2 温度计

调整井常用温度计为双金属温度计，根据指针盘与保护管的连接方向可以把双金属温度计分成轴向型、径向型、135°向型和万向型四种，参见图1。

图1 1350向型（左）与万向型(右)双金属温度计

其在使用过程中一般需配备保护套管及温井，因为使用过程中保护套管需以焊接或螺纹连接的方式安装管道上，不方便后续的检查，其螺纹连接方式存在泄露的可能性，故已逐渐被温井替代。调整井常用温井依照安装尺寸分为：1 1/2寸和2寸温井2 种，材质多为316SS，其以法兰连接的方式安装在管道上，其与温度计连接口尺寸为1/2寸NPTF螺纹。

在使用中须注意的是：测量调整井管道流体温度时，一般都应将其测量端插入到管道中心处(垂直安装或倾斜安装都可)为最佳位置，但现场实际应用中，控制范围为管道内径的1/3至2/3之间。调整井一般使用的温度计量程范围为：0-100℃和0-150℃，其作用为就地测量和观察管道内流体的温度。

2.3 压力变送器

调整井常用压力变送器为智能型压力变送器，是在普通压力传感器的基础上增加微处理器电路而组合成的智能检测仪表。参见图2。

图2 压力变送器

其和传统压力变送器相比较，有以下几方面优点：

（1）性能稳定,可靠性好,测量精度高,基本误差可达到±0.1%或更低；

（2）有数字/模拟两种输出方式,有HART 和FIELD BUS 两种通讯协议，可实现数据双向通讯,可与现场总线网络和上位计算机相连以进行远程通讯；

（3）可以通过现场通讯器,激活及调用变送器的自修正、自补偿、自诊断及错误方式告警等多种功能,从而简化变送器调整、校准与维护的过程。

（4）量程范围可达100∶1,时间常数可在0～36s 内调整,有较宽的零点迁移范围；

（5）具有温度、静压的自动补偿功能,在检测时,可对非线性进行自动校正；

现经过海上多年应用，具有较好口碑的有三家品牌：罗斯蒙特、霍尼韦尔和横河。调整井中该仪表常用规格为：数字显示，工作电压24VDC，输出信号4～20mA，防爆防护等级EXI⁃IBT4 IP56,壳体材质：铸铝镀塑或316SS；接口1/2NPTF，量程0～10MPa（用于生产流程）及0～25MPa（用于注水流程及压井流程）且可调，具备HART和FF协议。

其在调整井上所起作用为：检测流程管线的压力，并转换成信号通过电缆或其他途径远传至中控进行实时显示，如有异常，则在中控进行报警或逻辑关断。如调整井生产管线使用1台，则其信号进入中控PCS 系统进行显示及预警，如使用2 台，则另外1台代替高低压开关的功用，其信号进行中控ESD 系统进行显示，并在预警同时执行逻辑关断功能。

2.4 温度变送器

调整井现常用温度变送器为智能型一体式温度变送器，其通用性强，具有各种补偿功能，具有控制、通信和自诊断功能，精度高、功耗低，抗干扰能力强，使用环境温度范围宽，工作稳定可靠；可以与各类热电阻和热电偶进行配合使用。

现经过海上多年应用，具有较好口碑的有三家品牌：罗斯蒙特、霍尼韦尔和横河。调整井中该仪表常用规格为：数字显示，工作电压24VDC，输出信号4～20mA，防爆防护等级EXI⁃IBT4 IP56,壳体材质：铸铝镀塑或316SS；电气接口1/2NPTF，具备HART 协议，接线方式有二线制、三线制、四线制，量程范围为：0～100℃和0～150℃，需与温井配套使用，其作用为测量和观察管道内流体的温度，并通过电缆或其他途径远传至中控PCS进行实时监测并在异常时预警。

2.5 高低压开关

高低压开关又称高低压导阀，包括：共用底座，高压导阀和低压导阀。在调整井系统中是服务与井口控制盘的。通过共用底座从管道上取压，然后传导给高压导阀和低压导阀，高/低压导阀在感应到动作压力后，进行动作，然后其导阀上气路开始以仪表气的能量形式传递压力信号进入井口控制盘，从而实现后续的信号传递和逻辑功能。

其作用可用压力变送器代替，信号可直接进入中控ESD系统实现报警及逻辑关断。现部分平台已经采用了此种方式。一方面节省了设备费用（相对于高低压开关而言，压力变送器费用较低）和仪表管的费用，另一方面减少了施工难度，节省了人工。个人比较支持此种方式。

2.6 流量计

对于调整井而言，流量计只在注水流程中使用，且常用类型为电磁流量计、和靶式流量计，前者能够测量酸、碱、盐溶液以及含有固体颗粒（例如泥浆）或纤维液体的流量，后者便于某些黏度较高或含有悬浮物介质的流量检测。

3 结语

随着化工仪表中在海上平台的的应用范围不断扩大，在使仪表的安全性能和稳定性能得到有效提高的同时也使海洋石油化工产业的生产成本得到很大程度的降低，使海洋石油化工企业的经济利益有所提高。将来，随着我国自化工仪表智能性和专业性的功能的提高，会进一步使我国的海洋石油化工企业的生产效率得到快速提高，同时也会使企业的生产成本降低，进而提高我国整个海洋石油化工产业的经济利益。