两种常见的三相计量装置

中国石油新疆油田分公司彩南油田作业区

两种常见的三相计量装置

叶康林中国石油新疆油田分公司彩南油田作业区

对于罐式分离计量装置，其主要误差为随机误差，其次为粗大误差，影响最小的是装置的系统误差。对于质量流量式计量装置，其主要误差除了随机误差之外，其固有的系统误差也对最终的计量结果造成很大的影响。从结构上来看，罐式分离计量装置比非罐式质量流量计量装置简单，制造相对方便，成本低廉，特别是其多次计量的均值更趋于产量真值。

罐式分离计量装置；质量流量计量装置；气液分离；计量；误差

在油田生产中，油井的油气水产量既是重要的油藏分析参数，又是掌握油井生产动态和分析储油层变化的重要依据。目前已建计量站基本模式为通过多通阀(三通阀)选井，经分离器气液分离，然后对分离后的气液进行各自测量，最后通过含水仪再对液量中的水量和油量进行换算。在此模式下应用最广泛的两种计量装置是罐式分离计量装置和非罐式质量流量计量装置。

1 计量装置

1.1计量原理

对于罐式分离计量装置，油井来的混合液进入分离器的上部分离腔内，气液依靠自身重力不同进行分离。分离后的气体从上排气口排出，经气体流量计计量气量；液体落入分离器的计量腔内进行液量计量，计量完毕的液体通过排液口排至集油管汇，在排液的过程中测算含水率。

对于质量流量式计量装置，油井来的混合液经过一级管式旋流分离器后，进入二级沉降分离罐，分离后的气体从气相出口排出，经气体流量计计量气量；液体流过下部质量流量计进行液量计量并同时测算含水率。

1.2气液分离

罐式分离计量装置由分离伞、隔板以及散油帽组成，油井混合来液向分离伞喷洒，液体散落到分离腔，气体向上通过隔板，再被散油帽除去夹带的油滴。

质量流量式计量装置一级分离部分由一个倾角向下的管道（预分离入口段）从切线方向与一个垂直的管道（旋流段）相连，气液两相混合物依靠旋流转动产生的离心力以及气液自身重力实现气液两相的高效分离。液体沿着直管的管壁下端进入沉降罐，气体到了漩涡的中央形成一个倒圆锥型的涡流面，从顶部分离出来。二级沉降罐在沉降液体的同时还通过气液流量同步调节来保证管式旋流分离器的液位始终处于最佳位置，避免了管式旋流分离器内压力和液位的异常波动干扰气体和液体分离的纯净度。

1.3计量

1.3.1 气体计量

分离后的气体一般通过涡轮流量计或者旋进漩涡流量计进行累积计量并换算日产量Gn

式中Tp为日计量时间（s）；Δt为气体累积计量时间（s）；ft为气体标况瞬时流量（m3/s）。

1.3.2 液体计量

罐式分离计量装置与质量流量式计量装置都是在自动计量程序的控制下对单井进行的取样式计量（计量单井某一时间段内的采油量来计算此井一天的采油量）。罐式分离计量装置对上满固定容积腔内液体日产量Qn进行换算

式中Tn为日计量时间（s）；Δh为液体高度差（m）；Δt为液体上满Δh高度的时间（s）；D为计量容积腔直径（m）；Cw为含水系数。

质量流量式计量装置对特定时间流过的液量Mn进行换算

式中Vt为流量计累计体积值（m3）；ρ20为原油的标准密度（%）；(MFCpiCtiFaCw)为联合修正系数，其中MF为流量计系数，Cpi为原油体积压力修正系数，Cti为原油体积温度修正系数，Fa为空气浮力修正系数，Cw为含水系数。

2 计量效果

虽然都是取样式计量，但依然可以通过对单井多次计量取平均值的方法来对两种装置的计量准确性进行对比分析。为了排除复杂工况条件下的干扰，两种装置的计量站都选择出油量相对稳定的单井进行计量，并与每次计量进大罐的实测结果进行对比。通过对比发现，两种计量装置都能将单次计量误差控制在±10%以内。但是经过多次计量换算均值后罐式分离计量装置的平均误差明显减小，而非罐式流量计量装置的平均误差减小却不明显。

3 误差分析及对策

对于罐式分离计量装置，其主要误差为随机误差，即单次计量过程中井口来液不均衡造成换算日产量误差率较大。其次为粗大误差，由于单井的工况各不相同，实际计量过程中有些井间歇出油，有些井气量大、压力变化剧烈对计量过程中浮子液位计造成冲击等，都对计量的准确性造成影响。影响最小的是装置的系统误差，包括罐体计量腔的绝对容积、底水包内水的绝对密度等。

对于质量流量式计量装置，其主要误差除了随机误差之外，其固有的系统误差也对最终的计量结果造成很大的影响。在实际流量计量过程中，由于受流量计系数、体积、密度、压力、温度等联合动态因素的影响，造成多次计量平均值偏高或偏低于其真值。

误差消除对策：首先要定期对各计量装置的流量计、压力变送器、温度变送器、液位计等进行检定，消除仪表测量误差。其次，不仅在管理上要定期对分离罐计量腔体进行容积标定，底水包进行换水，液位计浮球进行清洗，流量计量装置进行内部清洗，而且在技术上还要经常对质量流量计进行系数和联合参数的标定，消除系统误差。最后，在计量数据使用过程中，尽量使用多次计量的平均值，以抵偿一些随机误差和粗大误差产生的不利影响。

4 结语

从结构上来看，罐式分离计量装置比非罐式质量流量计量装置简单、制造相对方便、成本低廉，特别是其多次计量的均值更趋于产量真值。理论上非罐式质量流量计量装置旋流分离效果要优于罐式分离计量装置，其计量结果也更精密，但由于其结构复杂，流量计量过程中动态影响因素较多，日常维护频繁，在采油中的应用和普及方面不如罐式分离计量装置。

（栏目主持 樊韶华）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.1.059