淺析刮板流量計在高含水含砂原油計量中的應用
隨著我國石油的不斷開采,目前我國國內油田的開采已經進入到了開采后期,原油中含水量高和含砂量高的現象逐漸被凸顯了出來。例如,勝利油田的某采油廠,開采的原油中含水量已經達到百分之六十到九十之間,以往使用的流量計,因為其介質的逐漸改變,出現了在實際使用過程中流量計使用故障。例如,堵塞、軸承磨損流、量計卡住不工作等故障。這種問題的實際出現就致使原油生產的計量工作不能正常進行。所以在實際的原油生產中,選擇合適的流量計變得直觀中要。
現階段油田的含水量和含砂量隨著油田開采而增加,這樣的情況就會造成流量計使用過程中故障的出現。所以選擇合適的流量計對開采的原油進行計量就變的非常重要。文章通過分析現階段計量儀表在原油開采過程中的實際應用情況,選取合適的類型在進行細致的分析。
一、各種類型的原油計量儀在實際應用中的現狀
現階段,原油計量中通常會用到五種計量儀器。如,排量,腰輪、渦輪、彈性刮板、金屬刮板流量計等。其中腰輪流量計,在原油開采后的轉油站的使用相對較多,而在礦場的實際計量中,則是腰輪流量計、刮板流量計以及渦輪流量計使用的相對較多,具體選擇什么樣的流量計,還要看其介質條件進行決定。
1.排量流量計和腰輪流量計。
二者都具有容積式流量計的特點,相對的質量性能好、計量的準確程度高。
腰輪流量在含水量較低的原油開采計量過程中,曾經被國內大范圍的使用在原油開采的計量中,但是隨著原油量的減少,含水量的升高,致使腰輪流量計的缺點被凸顯了出來。究其根本原因是因為,腰輪流量計是靠所計量的流動體進行對自身的潤滑,因為含水量低的原油是一種特別好的潤滑劑。但是這種流量計在高含水高含砂的原油中,流量計在運行過程中,沒有進行很好的潤滑,進一步加大了流量計構件之間的磨損程度。因為我國目前已經處在原油開采的后期,原油中的含水量逐漸增高,砂化率越來越嚴重,致使了流量計磨損速度的逐漸加快,導致使用故障頻頻發生,從而增加了流量計的維護費用,直接影響了計量的準確度。
2.彈性刮板流量計。
這種流量計是在上個世界八十年代,由外國引進的計量技術。這種彈性刮板流量計具有三方面的優點。其一,因為刮板的材質是橡膠材料,與流量計的外部殼體之間沒有空隙,并且具有很好的彈性密封特性,計量的介質中所含有的砂粒和污物就會被刮板刮走,不會進一步對流量計中的轉子產生影響,防砂性能也是相當不錯的。其二,其中所使用的橡膠刮板是通過模具鑄造而成的,一旦出現問題可以進行更換。其三,橡膠材料在高含水的原油并不容易在刮板上結垢。雖然這種流量計具有很多優點,但是缺點也是不容忽視地。例如,在正常工作狀態下產生的壓力較大,而在一些相對產量較低的油田就會導致分離器排液不順利,嚴重的可能會對原油的實際質量造成影響。
3.渦輪流量計。
因為渦輪流量計具有很好的耐磨性能、耐腐蝕性、良好的抗砂等眾多優點。近些年來,部分油田開始引進渦輪流量計在原油的計量上,而相對國產的流量計則沒有在這一領域上得到認可。
4.金屬刮板流量計。
這種流量計可以長時間的測量在其管道內流經的液體流量,并且還具有計量精準度高、運行過程中平穩、產生的噪音量低、無脈動、液體流量大、使用年限長、能夠很好的適用各種粘度的流動體,并且還能夠在高含水量和高含砂量的原油中長時間正常運行,而避免發生因為結垢過多而產生的故障。
通過各類型流量計的對比,我們從中不難發現,金屬刮板流量計能夠更好的使用高含水高含砂區域原油的開采計量。
二、金屬刮板流量計簡介
1.工作原理。
金屬材質的刮板流量計,也是容積式流量計所包含的眾多流量計中的一種。流量計的計量室則是由殼體、內部的轉子、金屬板,三個組成部分所組成,而我們已經知道的容積空腔則作為實際的計量單位。其工作原理是通過刮板流量計內部被測原油從流量計的入口流入到流量計內部時,在其入口和出口之間的區域產生壓差,然后由壓差推動刮板和轉子轉動。轉子每轉一圈就會排出一定量的原油流體,***后通過計算轉子的轉動次數,進一步得到原油的瞬間流量和***終累計流量。并且這種流量計好帶有脈沖發生器,然后通過計算機對其進行相應的處理,進一步實現各種裝置進行自動控制。
2.組成結構。
金屬刮板流量計是有五個部分組成的,這五個組成部分包括變送器、調整器、脈沖信號發生器、散熱管道、流量計數器組成。根據不同的計量需求可以組成一下幾種形式。(如圖1所示)。
3.技術指標。
流量計的精準度是:±0.5、±0.2、±0.1。流量的范圍:通常情況下是其介質的粘度是在0.3-100mPs時每小時流過6-1000m3,一旦介質的粘度超過了100mPs的時候,***大流向就要乘以相應的系數。100-200mPs時所乘以的系數是0.9,200-400mPs時系數是0.8,而400mPs以上時系數是0.7。工程的直徑范圍是5-30cm,壓力值是1.6-6.4MPa,其工作周圍的溫度應該小于或者等于80℃,直接的壓力損失也應該改小于0.08MPa。其特性曲線(見圖2所示)。
4.技術特點
4.1防砂、防堵塞。
在實際的運行過程中,刮板想要進入到計量腔內部以前,就要通過刮砂裝置,使用離心力去除刮板前段的砂結垢,確保在計量工作正常進行中不會出現因為夾砂而堵塞流量計的現象,進一步提升計量的可靠程度。因為在流量計的殼體內部裝置了皮托管,能夠有效的使用旋轉時慣性力形成迎背面之間的壓力差,從而把在客體內部沉積的砂吸出計量的腔體,從而實現自身清洗的目的,從而提升流量計的可靠運行。
4.2穩定性好。
金屬刮板流量計量腔使用的不銹鋼并且是全封閉的滾動軸承,這種軸承不需要使用原油介質進行潤滑,相對轉動的阻力就會減小,能夠讓流量計在精度水平高、噪音量低、高含水、高含砂量的狀態下,持續穩定的運行。并且這種流量計內的計量腔體是一個非常規則、完整的環形體積,能夠保證在計量過程中保持穩定狀態,確保工作運行時輸出的流量穩定,被測介質不會因為通過流量計而受到影響,保證輸出后呈現流線型的流態。
流量計的鋁合金刮板通過有效的處理手段,使其具有的氧化膜的厚度可以達到60-250微米,其維氏硬度也可達到400-1500。因為其質地密實、緊密,硬度性能好也增強了流量計的抗腐蝕性,從而增加了流量計的使用年限。
4.3優點。
通過大量的實驗數據和實際應用情況證明,金屬刮板流量計具有以下多個方面的優點。
首先,其結構具有一定的先進性,并且結構設計的合理科學,進一步加強了防砂的性能,尤其是在高含水、高含砂的原油計量中,優質的表現就被凸顯了出來。其次,在計量運行過程中,運行狀態保持平穩、產生的噪音小、運行可靠度高,有效的降低了因為故障維修所產生的經濟支出。再次,金屬流量計計量的精準度高、產生的誤差小,具有非常良好的穩定性能,所以是目前階段比較適合高含水、高含砂量的原油計量的流量計。
三、結語
總而言之,金屬刮板流量計以其獨特的設計、優越的性能、良好的使用情況,可以使用的范圍非常大等諸多優點,使其在高含水、高含砂的原油計量中被凸顯出來,有效的解決了其他流量計可能會出現的故障,大大的減少了因為故障而產生的維修費用,也使計量工作的效率有效的提升,對我國處在油田開發后期的計量使用有一定的推廣價值。