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流量計在高含水后期轉油站外輸油應用介紹
摘要：目前，杏北油田正處于高含水開(kāi)發(fā)后期，并且，隨著(zhù)聚合物驅、三元復合驅等開(kāi)采方式的應用，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，轉子卡堵現象時(shí)有發(fā)生，影響轉油站外輸計量工作的正常運行。通過(guò)對杏北油田轉油站在用外輸油流量計應用情況、故障部位分析，得出結論：速度式螺旋流量計安裝維修方便，運行穩定，故障率低，適用于油田高含水后期轉油站外輸液計量。

油田轉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(zhù)聚合物驅、三元復合驅等開(kāi)采方式的應用，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，影響了轉油站的正常生產(chǎn)運行。因此，開(kāi)展了轉油站外輸油流量計適應性調查。

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?jì)x表，用以連續測量封閉管道中流體的體積流量。腰輪流量計由殼體、腰輪、驅動(dòng)齒輪、出軸密封、精度修正器、計數器等組成。其結構及工作原理見(jiàn)圖1。

當被測流體流經(jīng)計量腔時(shí)，流體的流動(dòng)壓力使進(jìn)出口之間形成壓差，腰輪在此壓力差作用下旋轉，隨著(zhù)腰輪的轉動(dòng)，不斷地將流體排向出口。由于計量腔的容積是固定的，因此，腰輪每轉動(dòng)一圈排出的流體體積是恒定的，即，被測流體的體積與轉子轉數成正比。通過(guò)腰輪軸連接的變速機構、密封機構和精度修正機構，將腰輪的轉動(dòng)次數傳遞至計數器，便可累積流體體積總量，屬于機械傳動(dòng)。

1.2刮板流量計

刮板流量計為容積式計量?jì)x表，由殼體、轉子、刮板、凸輪、齒輪減速機構、精度修正器、計數器等組成，轉子、刮板、內殼體、上下蓋板組成計量腔。當被測液體進(jìn)入流量計后，流體推動(dòng)刮板轉動(dòng)，并由刮板帶動(dòng)轉子轉動(dòng)。計量腔中有一個(gè)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，在刮板和轉子轉動(dòng)時(shí)，刮板在凸輪作用下產(chǎn)生伸出和縮進(jìn)的動(dòng)作。計數部分采用聯(lián)軸器將轉子的轉動(dòng)次數傳遞至計數器，便可累積流體體積總量，屬于機械傳動(dòng)。具體結構及工作原理見(jiàn)圖2。

1.3螺旋流量計

螺旋流量計為速度式計量?jì)x表，由殼體、整流件、前后導向架、轉子、顯示器等組成。其結構原理見(jiàn)圖3。轉子兩端鑲有硬質(zhì)合金軸承，由前后兩個(gè)導向架固定在殼體中。螺旋流量計的轉子葉片為兩片螺旋式的葉片。當流體通過(guò)管道時(shí)，沖擊螺旋轉子的葉片，對轉子產(chǎn)生驅動(dòng)力矩，使轉子克服摩擦力矩和流體阻力矩而產(chǎn)生旋轉［2］。對于一定的流體介質(zhì)黏度，轉子的旋轉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。計數部分采用導線(xiàn)將信號傳遞至計數器，便可讀取流體瞬時(shí)和累計流量，屬于磁感應。

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(shí)際生產(chǎn)中，產(chǎn)出井產(chǎn)液的同時(shí)，會(huì )從地層中攜帶出泥沙和雜質(zhì)；采出液在運輸過(guò)程中，管道堵漏、機泵維修、清罐產(chǎn)生的焊渣、盤(pán)根、碎石等異物，也會(huì )影響流量計的正常計量。

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

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)參數對比

杏北油田轉油站在用外輸油流量計中，腰輪、刮板、螺旋三種流量計應用較多，占在用流量計總數的93.4%。對這三種流量計的技術(shù)參數進(jìn)行對比，具體見(jiàn)表1。表1中流量計的長(cháng)、寬、高尺寸以公稱(chēng)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。由于流量計結構與質(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應用情況分析

杏北油田轉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(jìn)行對比，運行及維修數據對比見(jiàn)表2。其中，平均運行時(shí)間為2010年至2016年的統計數據，維修次數為2014年至2016年的數據。

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(shí)間最長(cháng)，且統計時(shí)間內維修次數為0，運行狀態(tài)遠優(yōu)于其他類(lèi)型流量計。

2.3故障部位分析

2014年至2016年，杏北油田轉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構相對復雜，轉動(dòng)、傳動(dòng)部件較多，易損部件多于速度式流量計。轉油站在用外輸油流量計2014年至2016年故障部位統計見(jiàn)表3。

由表3可以看出，容積式流量計內部轉子軸承、驅動(dòng)齒輪及齒輪箱損壞次數較多，占總數的78.4%。主要是由于杏北油田處于高含水開(kāi)發(fā)后期，轉油站油水混合物含水率普遍升高，平均為89%。同時(shí)，伴隨著(zhù)三次采油的推廣應用，導致采出液含聚濃度、含砂、含水及各項離子含量均呈上升趨勢，轉油站外輸液成分復雜，轉動(dòng)部件長(cháng)期得不到有效潤滑，加劇了機械磨損，轉動(dòng)部件存在結垢現象，使流量計故障時(shí)有發(fā)生。

3結論

杏北油田轉油站在用外輸油流量計基本滿(mǎn)足轉油站外輸油計量需求，但是，隨著(zhù)油田步入高含水開(kāi)發(fā)后期，采出液含水普遍升高，三次采油采出液成分復雜。由于容積式流量計結構復雜，轉動(dòng)部位較多，其重要測量部位（轉子）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(shí)有發(fā)生。

速度式螺旋流量計結構簡(jiǎn)單，旋轉部件較少，安裝維修方便，運行穩定，故障率低，適用于油田高含水后期轉油站外輸液計量。因此，處于高含水開(kāi)發(fā)后期的油田在新建轉油站或已建轉油站外輸油流量計更換時(shí)，建議使用速度式螺旋流量計計量外輸液體。