油井双腔分离器设计与计量性能评价

本文通过研究油井计量分离器原理与机构, 在不改变计量间工艺流程的基础上, 对油井计量分离器进行技术改进, 研制了一种内部两腔体结构的双腔油井计量分离器, 并对分离器的计量性能进行了测试评价。

油井计量分离器的计量准确度, 在很大程度上依赖于分离器的分离效果。从结构上来说, 分离伞的展开面积越大, 分离效果越好。

原有分离器在顶部设计一个圆锥形分离伞, 圆锥底圆的圆心位于分离器半圆半径的中心点, 圆锥底圆的半径等于分离器半圆半径的1/2, 展开图形为扇形, 分离伞展开面积如图1所示。经计算分离器展开面积S1为0.1975m2。

为增大分离伞展开面积, 对现有分离伞结构进行了改进。从圆锥的顶点向底圆分离器中间隔板斜切, 形成一个大半圆锥加三角形的形状, 圆锥底圆的圆心位于分离器半圆半径的内1/3点, 圆锥底圆的半径等于分离器半圆半径的2/3, 展开图形为扇形加三角形。分离伞改进后展开面积如图2所示。

通过计算, 原分离伞的展开面积为0.1975m2, 改进后分离伞的展开面积为0.2787m2, 面积增加了0.0812m2, 改进后分离伞面积是原分离伞展开面积的1.41倍。

为评价双腔计量分离器的计量性能, 选取不同油品性质 (黏度为0~10000m Pa·s) 的油井进行现场计量性能测试。

移动式三相计量装置作为标准装置, 与双腔油井计量分离器串联接入现场流程, 同步测量油井产量, 计算双腔油井计量分离器的计量误差。

双腔油井计量分离器测试数据汇总如表1所示。从表中数据可看出, 液量计量误差最大为-4.87%, 在±5%以内。气量计量误差最大为-9.06%, 在±10%以内。

为测试双腔油井计量分离器的重复性, 每个计量站选择一口产量比较稳定的油井, 进行了为期1天的计量误差重复性测试。双腔油井计量分离器测量的产量与标准装置移动式三相计量装置测量的数值进行比对, 每次测试2个小时, 共测试6次, 得出6组计量误差数据, 通过这6组数据分析计量误差的重复性。测试数据如表2所示。

从测试数据可看出, 双腔油井计量分离器的液量误差重复性为0.47%, 气量误差重复性为0.86%。根据国家计量检定规程的要求, 装置的重复性不得大于计量误差的一半, 双腔油井计量分离器的技术指标为液量误差5%, 气量误差10%, 测试重复性小于误差的一半, 符合国家计量检定规程的要求。

由于双腔油井计量分离器能够储存气量, 保证压液面和量油操作同步进行, 缩短了整个计量过程所用的时间, 提高了工作效率。为验证双腔油井计量分离器提高效率的使用效果, 选取3个计量站的数据进行了统计分析, 如表3所示。

从统计表中可看出, 传统的油井计量分离器单次计量时间是双腔油井计量分离器的1.6~10.6倍。计量效率提高的程度主要取决于油井气量、液量的大小。气量小、液量大的油井计量效率提高幅度大。

双腔油井计量分离器改进分离伞之后, 使分离器的计量效率进一步提升。经过油田现场对比测试, 双腔油井计量分离器的液量计量误差在±5%以内, 气量计量误差在±10%以内, 能够满足单井计量要求。双腔油井计量分离器重复性较好, 实现了计量过程的连续性, 量油测气自动控制, 降低了劳动强度, 实现了无人值守;双腔油井计量分离器能够储存气量, 有效缩短了准备时间, 提高了工作效率, 尤其对于低气量井、低产液井效果明显。