摘 要：针对埕岛西平台无法进行分区油量计量的问题，引进具有世界先进水平的厦门宏控公司（HOMKOM）的质量流量计，通过流程技术改造实现了在线实时质量流量、体积流量、密度、温度、含水等生产参数的精确计量。

关键字：质量流量计 流程改造 测量 精度对比 应用

    0 引言

    随着埕岛西石油生产平台生产系统的发展和深入，生产管理也逐步发展，实现了自动化和精细管理。管理者可以实时掌握生产状况，通过最直观的数据显示来指导生产。质量流量计的应用为生产管理和经营者提供了在线、实时、连续的数据监控和传输。管理人员可以通过计算机网络随时查看各区块的产液量和产油量，并为各区块产量变化做出相应的对策。质量流量计是依据“科里奥利”原理直接进行质量计量，因为温度和压力改变不会影响质量，所以在石油产品的计量交接中，该测量仪表能直接测量产油井纯油和含水量，无论是测量含砂的原油还是经提炼的汽油，操作人员通过监视流量测量仪表的读数，就能确定石油产品和原油之间的分界面。这种计量仪表精度高，工作稳定，在原油生产中发挥了重要作用。

    1 质量流量计原理简介

    质量流量计是根据哥里奥利（Coriolis）原理制成的。厦门宏控（HOMKOM）生产的在线质量流量计，是采用安装于测量管两侧的电磁信号检测器来检测振动管的振动，质量流量的大小由这两个信号的相位差来决定。

    M=Ksθ/4ωrL    （1-1）

    式中：M—质量流量

    K_S—U形管系统的扭转弹性系数

    θ—扭转角

    ω—角速度

    r—U形管左右臂到O-O轴线的垂直距离L—测量管（U 形管）长度

    此式为科里奥利力—振动管式流量计的基本方程式。被测流体的质量流量M与扭转角θ成正比，与角速度ω成反比。如果U形管振动频率一定，则ω也是恒定的。利用图1所示的检测器来检测U形管的扭曲变形，即扭转角θ的变化可得：

    θ＝LωΔt/2r     （1-2）

    Δt—两个检测器脉冲之间的时间间隔。

    将此式（1-2）代入（1-1）中得

    M=（Ks/8r²）Δt＝KΔt       其中K＝Ks/8r²

    测得电脉冲时间间隔Δt，则可得被测流体的质量流量。

    质量流量计的密度测量精度为0.1%。质量流量计测得的信号，经过变送器应用平台转化成操作人员可以看见的仪表信号，可以得到质量流量、密度、含水率、纯油流量、纯油累计量等重要参数，达到精确计量的目的。

图1

    2 生产状况分析及问题的提出

    随着管理的进一步深入和细化，对计量仪表的要求变得越来越高，能实时监控区块产量变化的要求变得越来越强烈 。项目组针对各区块来液量混进，无法实现对各平台来液量及产油量的分区计量，无法掌握各采油区块的实际生产情况，不利于生产管理这一现状，对现场情况进行综合分析和论证后，进行工艺流程改造，逐步摸索出区块来油计量问题的解决办法。先后安装了罗茨流量计、电子水表以及LSZ-100双转子流量计，实施了污水系统和密闭原油处理工艺改造，实现了各区块来油的分区计量和密闭集输。

    3 质量流量计在分区计量流程中的应用

    1）流量计的选择

    通过几年中对各型流量计的对比，罗斯蒙特公司生产的 CMF200型流量计4台和上海一诺仪表有限公司生产的MAGYN型智能电磁流量计5台，分别对原油和污水进行计量。

    2）工艺流程改造

    （1）流程改造前状况

    如图2所示，19井来油加热分别进缓冲罐后经上海一诺仪表有限公司生产的LSZ100型流量计对来液量进行计量。DPB、金北区块来油加热后经哈尔滨龙江仪表有限公司生产的LL-150型罗茨流量计进行计量。 计量后的各区块来液混进一台三相分离器实现油、气、水三相分离，在污水外输泵后装一电子水表实现污水外输计量 。若要知道某一区块的纯油量，需提前一天将一座400m³油罐抽空，然后将这一区块的来液直接进该油罐，进液时间按罐容和区块的总液量来确定，一般情况下，按4小时的油罐进液量，经油罐取三级样化验含水后来折算全天的产液量和纯油量。此时各区块的流量计只能计量区块的总液量，油量多少无法计量。老流程，原油在三相分离器内停留时间短，（近期 11分钟，远期 8分钟），油气水不能进行有效分离，计量不准确。

图2 改造前流程简图

注：图中1、4 双转子流量计；2、3 罗茨流量计

    （2）流程改造后状况：

    改造后，DPC 区块来油先单独经一台美国罗斯蒙特公司生产的CMF200型质量流量计计量后与19区来油合进一台三相分离器；DPB区块、DPA区块分别进新建三相分离器进行油、气、水三相分离。在这三台分离器油出口处分别安装有CMF200型质量流量计进行油量计量。在污水出口处装有上海一诺有限公司生产的MAGYN型智能电磁流量计实现污水计量。改造后混合液在三相分离器中近期停留时间为34、54、65分钟，远期停留时间分别为 32、35、44分钟。与老流程相比，大大提高了分水能力。见图3。

图3  改造后流程简图

注：图中1、2、3 CMF200型质量流量计；4、5、6MAGYN型智能电磁流量计

    3）三相分离器各出口流量计的现场应用

    （1）区块来油流量计

    通过对流量计的选型，选用了 CMF200型质量流量计作为区块来液的计量器具。传感器不需要任何特殊的支架只需简单地将传感器固定在管道上并遵循管道标准即可。该流量计没有可运动部件，无需维修。质量流量计测得的信号，经过MVD变送器应用平台转化成4-20Ma仪表信号，每 5秒钟刷新一次测量参数，可以得到质量流量、密度、含水率、纯油流量、纯油累计量等重要参数。

表1 四种流量计精度表

    （2）改造后污水流量计

    上海一诺有限公司生产的MAGYN智能电磁流量计，它的测量原理是基于法拉第电磁感应定律。具有一定电导率的流体流经测量管，将切割磁力线感应出电动势E，流速感应的信号电压E与体积流量Q成线性关系。

    （3）改造前后四种流量计对比

    如表1所示，改造后所选流量计精度明显高于改造前流量计。

    4 实施效果及努力方向

    1）质量流量计在分区计量流程上应用后 ，有效实现了对DPB、DPA、19井、DPC四个区块的原油计量，为产量自动监控提供了相对可靠的依据。

    2）配套软件开发后可进行数据采集、汇总、报表打印，实现了办公自动化。

    3）提高了沉降站自动监控水平，为核实区块液量、油量提供了技术上的条件。为油田区块分产、细化成本考核提供了有力的依据。

    4）现场用油罐标定质量流量计情况看，质量流量计在高含水区（85%以上）计量误差较大应回避。