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新型油井计量装置的研制与试验

在多年研究三相分离器计量技术的基础上，并借鉴了国外的分离计量技术，我们研制了三相计量分离器并在现场进行了试验，试验结果证明，该分离器在工艺结构的设计上有所突破，取得了良好的使用效果。

1 分离器设计方案的形成

在20世纪70年代初期，有人曾经对法国卧式三相自动计量分离器进行了大量的现场试验。在对其应用条件及我国油田的实际情况了解不够的前提下，对其进 行机械地仿制，如油水界面的控制浮球，最后还是失败了。失败的主要原因是分离器内油水界面控制不灵，经常发生水中跑油或油中跑水现象。油水界面控制不灵在 其它集输设备如原油立式或卧式沉降脱水罐、电脱水器等设备中普遍存在，这个问题在以后的十多年里一直困拢着油气集输工作者，人们在设定的油水界面位置上安 装过各式各样的仪表，效果都不理想。虽然仿制法国三相分离器的试验失败了，但使我们认识到，要想获得三相分离器的成功，必须攻克界面控制的难关。为了弄清 三相分离器油水界面在工作条件下的实际状况，我们进行了如下的试验：设计了一台Φ1000的卧式三相分离器，如图1所示。在分离器侧面液体部分自上而下等 距离设计了一列取样阀。在运行时通过大量取样分析得知，分离器在运行状态下液体部分并不总是存在着一个上面是油，下面是水的清晰的油水界面，而常常是液体 部分的顶部为含水率很低的纯油层，分离器底部为清水层，在其间是一个含水率渐变过渡层。多年的大量现场实验使我们得到了如下宝贵的经验：①界面控制是分离 器成败的关键技术；②以前用各种各样的仪表来直接控制油水界面的尝试是不可取的，在提高仪表控制精度上下功夫是方向性失误。工艺条件对仪表的成败起决定性 作用。
鉴于以上认识，我们在参阅了国外的一些资料后得到了启示，拟定了以下三相分离器设计方案（见图2）。
考虑油井计量中油中杂质多，且高含水井含气量不高，所以选用立式结构。分离器外附有集油桶和集水桶，各桶上下两端设有液位控制器，该分离器把通常对油 水界面的直接控制变成了由可调水堰管调节水的出口高度，与固定的油出口高度对应，从而间接控制了油水界面高度，使得分离出的油和水分别进入油桶和水桶，如 果排出的油或水的指标不符合要求，只要调节水的出口高度就可方便地达到要求。油桶与水桶的液面控制是很容易实现的成熟技术，能够可靠地运行。

2 油井计量装置的构成与计量原理

单井来油经三相分离后，原油进入油桶，当液面达到上浮球时，浮球发出信号使气动薄膜阀全开排油，原油经过在线含水分析仪，刮板流量计、薄膜阀等排出； 分离后的水经水堰管口溢出，进入集水桶。同样，当水位升到上浮球时，薄膜阀打开排水，水经过流量计、薄膜阀排出，当油或水液位降到下浮球位置，薄膜阀关 闭，进行下一桶的油或水的积累。在分离器顶部的气出口处，设有温度、压力变送器、过滤器、气体腰轮流量计、自动式调压阀、单流阀等。三相分离器的进油管线 装有一套加药装置，可连续可控地给来油加破乳剂。