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流量計在高含水后期轉(zhuǎn)油站外輸油應(yīng)用介紹
摘要：目前，杏北油田正處于高含水開發(fā)后期，并且，隨著聚合物驅(qū)、三元復(fù)合驅(qū)等開采方式的應(yīng)用，采出液含水、含砂、含聚逐年增多，造成了流量計測量元件磨損和腐蝕，轉(zhuǎn)子卡堵現(xiàn)象時有發(fā)生，影響轉(zhuǎn)油站外輸計量工作的正常運行。通過對杏北油田轉(zhuǎn)油站在用外輸油流量計應(yīng)用情況、故障部位分析，得出結(jié)論：速度式螺旋流量計安裝維修方便，運行穩(wěn)定，故障率低，適用于油田高含水后期轉(zhuǎn)油站外輸液計量。

油田轉(zhuǎn)油站在用外輸油流量計共計61臺，其中，容積式流量計44臺（腰輪流量計31臺、刮板流量計13臺），速度式流量計17臺（螺旋流量計13臺、渦輪流量計4臺）。容積式流量計適用于高黏度、高純度的液體測量［1］。但是，目前各轉(zhuǎn)油站外輸油流量計測量介質(zhì)絕大部分為含水85%～98%的油水混合物，并且，隨著聚合物驅(qū)、三元復(fù)合驅(qū)等開采方式的應(yīng)用，采出液中含水率、含聚濃度及砂含量逐年增多，造成容積式流量計測量元件磨損和腐蝕嚴重，影響了轉(zhuǎn)油站的正常生產(chǎn)運行。因此，開展了轉(zhuǎn)油站外輸油流量計適應(yīng)性調(diào)查。

1常用流量計工作原理

1.1腰輪流量計

腰輪流量計為容積式計量儀表，用以連續(xù)測量封閉管道中流體的體積流量。腰輪流量計由殼體、腰輪、驅(qū)動齒輪、出軸密封、精度修正器、計數(shù)器等組成。其結(jié)構(gòu)及工作原理見圖1。

當(dāng)被測流體流經(jīng)計量腔時，流體的流動壓力使進出口之間形成壓差，腰輪在此壓力差作用下旋轉(zhuǎn)，隨著腰輪的轉(zhuǎn)動，不斷地將流體排向出口。由于計量腔的容積是固定的，因此，腰輪每轉(zhuǎn)動一圈排出的流體體積是恒定的，即，被測流體的體積與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)數(shù)成正比。通過腰輪軸連接的變速機構(gòu)、密封機構(gòu)和精度修正機構(gòu)，將腰輪的轉(zhuǎn)動次數(shù)傳遞至計數(shù)器，便可累積流體體積總量，屬于機械傳動。

1.2刮板流量計

刮板流量計為容積式計量儀表，由殼體、轉(zhuǎn)子、刮板、凸輪、齒輪減速機構(gòu)、精度修正器、計數(shù)器等組成，轉(zhuǎn)子、刮板、內(nèi)殼體、上下蓋板組成計量腔。當(dāng)被測液體進入流量計后，流體推動刮板轉(zhuǎn)動，并由刮板帶動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。計量腔中有一個固定的軸，軸上安裝有凸輪，刮板上的滾子與凸輪保持接觸，因此，在刮板和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，刮板在凸輪作用下產(chǎn)生伸出和縮進的動作。計數(shù)部分采用聯(lián)軸器將轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動次數(shù)傳遞至計數(shù)器，便可累積流體體積總量，屬于機械傳動。具體結(jié)構(gòu)及工作原理見圖2。

1.3螺旋流量計

螺旋流量計為速度式計量儀表，由殼體、整流件、前后導(dǎo)向架、轉(zhuǎn)子、顯示器等組成。其結(jié)構(gòu)原理見圖3。轉(zhuǎn)子兩端鑲有硬質(zhì)合金軸承，由前后兩個導(dǎo)向架固定在殼體中。螺旋流量計的轉(zhuǎn)子葉片為兩片螺旋式的葉片。當(dāng)流體通過管道時，沖擊螺旋轉(zhuǎn)子的葉片，對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生驅(qū)動力矩，使轉(zhuǎn)子克服摩擦力矩和流體阻力矩而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)［2］。對于一定的流體介質(zhì)黏度，轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度與流體流速成正比，從而可以計算得到管道的流體流量。計數(shù)部分采用導(dǎo)線將信號傳遞至計數(shù)器，便可讀取流體瞬時和累計流量，屬于磁感應(yīng)。

2對比分析

被測液體的純凈度是影響流量計計量準確度的重要指標之一。實際生產(chǎn)中，產(chǎn)出井產(chǎn)液的同時，會從地層中攜帶出泥沙和雜質(zhì)；采出液在運輸過程中，管道堵漏、機泵維修、清罐產(chǎn)生的焊渣、盤根、碎石等異物，也會影響流量計的正常計量。

杏北油田在轉(zhuǎn)油站外輸油流量計前和外輸油泵前均安裝有過濾器，且根據(jù)不同開采方式與實際情況設(shè)定了不同的過濾器清洗周期。每臺過濾器平均清洗周期為15d，基本可以過濾掉介質(zhì)中的雜質(zhì)和異物，保證流量計正常運轉(zhuǎn)。

因此，以下對比分析中排除大顆粒雜質(zhì)對流量計使用的影響。

2.1技術(shù)參數(shù)對比

杏北油田轉(zhuǎn)油站在用外輸油流量計中，腰輪、刮板、螺旋三種流量計應(yīng)用較多，占在用流量計總數(shù)的93.4%。對這三種流量計的技術(shù)參數(shù)進行對比，具體見表1。表1中流量計的長、寬、高尺寸以公稱通徑200mm為例。

由表1可以看出，腰輪流量計和刮板流量計體積及質(zhì)量較大，而螺旋流量計體積及質(zhì)量較小。由于流量計結(jié)構(gòu)與質(zhì)量的不同，腰輪流量計和刮板流量計采用立式安裝，需要設(shè)置水泥底座，螺旋流量計采用水平配管安裝，便于流量計的安裝、維修與更換。

2.2應(yīng)用情況分析

杏北油田轉(zhuǎn)油站在用的外輸油流量計中，速度式流量計全部投產(chǎn)于2010年之后。因此，對2010年后投產(chǎn)的34臺容積式及速度式流量計進行對比，運行及維修數(shù)據(jù)對比見表2。其中，平均運行時間為2010年至2016年的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，維修次數(shù)為2014年至2016年的數(shù)據(jù)。

由表2可以看出，與容積式腰輪、刮板流量計相比，速度式螺旋流量計平均運行時間最長，且統(tǒng)計時間內(nèi)維修次數(shù)為0，運行狀態(tài)遠優(yōu)于其他類型流量計。

2.3故障部位分析

2014年至2016年，杏北油田轉(zhuǎn)油站外輸油流量計的損壞維修全部為容積式流量計，主要是由于容積式流量計結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，轉(zhuǎn)動、傳動部件較多，易損部件多于速度式流量計。轉(zhuǎn)油站在用外輸油流量計2014年至2016年故障部位統(tǒng)計見表3。

由表3可以看出，容積式流量計內(nèi)部轉(zhuǎn)子軸承、驅(qū)動齒輪及齒輪箱損壞次數(shù)較多，占總數(shù)的78.4%。主要是由于杏北油田處于高含水開發(fā)后期，轉(zhuǎn)油站油水混合物含水率普遍升高，平均為89%。同時，伴隨著三次采油的推廣應(yīng)用，導(dǎo)致采出液含聚濃度、含砂、含水及各項離子含量均呈上升趨勢，轉(zhuǎn)油站外輸液成分復(fù)雜，轉(zhuǎn)動部件長期得不到有效潤滑，加劇了機械磨損，轉(zhuǎn)動部件存在結(jié)垢現(xiàn)象，使流量計故障時有發(fā)生。

3結(jié)論

杏北油田轉(zhuǎn)油站在用外輸油流量計基本滿足轉(zhuǎn)油站外輸油計量需求，但是，隨著油田步入高含水開發(fā)后期，采出液含水普遍升高，三次采油采出液成分復(fù)雜。由于容積式流量計結(jié)構(gòu)復(fù)雜，轉(zhuǎn)動部位較多，其重要測量部位（轉(zhuǎn)子）均與被測流體直接接觸，受被測介質(zhì)影響較大，因此，腰輪和刮板流量計故障時有發(fā)生。

速度式螺旋流量計結(jié)構(gòu)簡單，旋轉(zhuǎn)部件較少，安裝維修方便，運行穩(wěn)定，故障率低，適用于油田高含水后期轉(zhuǎn)油站外輸液計量。因此，處于高含水開發(fā)后期的油田在新建轉(zhuǎn)油站或已建轉(zhuǎn)油站外輸油流量計更換時，建議使用速度式螺旋流量計計量外輸液體。