金屬管浮子流量計(jì)在大牛地氣田的污水計(jì)量方法探討

大牛地氣田通過(guò)低溫分離工藝進(jìn)行氣液分離，上海上自儀公司將分理出的污水通過(guò)罐車(chē)?yán)\(yùn)至凈化廠，回收污水中的甲醇及凝析油，并將處理合格后的污水回注地層。在氣液分離一儲(chǔ)存一處理過(guò)程中，用到了石英玻璃管液位計(jì)、金屬管浮子流量計(jì)、磁致伸縮液位計(jì)等3種計(jì)量方式。本文對(duì)3種計(jì)量方式的原理特點(diǎn)進(jìn)行了闡述，并對(duì)3種計(jì)量方式的精確度進(jìn)行了對(duì)比分析，對(duì)氣井污水計(jì)量方式提出了建議。

大牛地氣田位于陜西榆林市與內(nèi)蒙古鄂爾多斯市交界地區(qū)。目前氣田有生產(chǎn)氣井1200口，日外輸天然氣1060 x104m3/d，日產(chǎn)污水.1200余方。氣田產(chǎn)出污水中含有地層水、鉆井、壓裂施工殘余水，預(yù)防堵塞所注甲醇，以及采氣過(guò)程中注人的起泡劑、緩蝕劑、阻垢劑等各種藥劑。氣田氣井產(chǎn)出的污水水質(zhì)具有“四高一低”(一是礦化度高;二是Ca2+、Mg2+等高價(jià)金屬陽(yáng)離子含量高;三是水中游離C02及 HCO3一含量較高;四是水中機(jī)雜和乳化油含量很高;一低是污水PH值較低)的特點(diǎn)。氣田污水在集氣站分離后通過(guò)罐車(chē)?yán)\(yùn)至凈化廠，回收凝析油及甲醇后將處理后的水回注地層。

1、氣田油水計(jì)量方式

大牛地氣田氣井污水計(jì)量流程是:氣井產(chǎn)液在分離器中分離后通過(guò)石英玻璃管液位計(jì)計(jì)量產(chǎn)液量，再將污水排人油水緩沖罐儲(chǔ)存。油水緩沖罐液位通過(guò)磁致伸縮液位計(jì)測(cè)量。油水緩沖罐污水通過(guò)拉運(yùn)污水罐車(chē)?yán)\(yùn)至凈化廠進(jìn)行處理，污水裝車(chē)時(shí)通過(guò)金屬管浮子流量計(jì)計(jì)量液體體積。大牛地氣田氣井使用的污水計(jì)量方式有3種:石英玻璃管液位計(jì)、金屬管浮子流量計(jì)、磁致伸縮液位計(jì)。3種計(jì)量方式在污水處理的各個(gè)流程階段中起不同作用，組成了大牛地氣田氣井污水的計(jì)量模式。

2、不同污水計(jì)量方式原理及特點(diǎn)

2.1、石英玻璃管液位計(jì)

大牛地氣田分離器廣泛使用了UGS( UNS)系列彩色石英管液位計(jì)。將讀出的液位高度查詢液位對(duì)照表即可換算為體積。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，直觀可靠，經(jīng)久耐用等優(yōu)點(diǎn)。存在不足是油、水無(wú)法分開(kāi)計(jì)量，容器液位對(duì)照表與容器實(shí)際容積之間存在誤差。

2.2、金屬管浮子流量計(jì)

大牛地氣田污水裝車(chē)時(shí)使用金屬管浮子流量計(jì)測(cè)量污水體積。金屬管浮子流量計(jì)是基于定壓降、變面積測(cè)量流量的原理。存在不足是油、水無(wú)法分開(kāi)計(jì)量，流量計(jì)密度參數(shù)設(shè)定為清水密度，測(cè)得體積存在誤差，流量計(jì)受雜質(zhì)的影響較大。

2.3、磁致伸縮液位計(jì)

大牛地氣田在集氣站油水緩沖罐中安裝了磁致伸縮液位計(jì)測(cè)量油水液位。測(cè)量原理是通過(guò)兩個(gè)密度不同的液位計(jì)浮子來(lái)測(cè)量液面。優(yōu)點(diǎn)是測(cè)量精度高，可以同時(shí)測(cè)量油、水液位。存在不足是:

(1)浮子本身有長(zhǎng)度，測(cè)量到的水液位和總液位的非常小差值為10cm。當(dāng)罐內(nèi)油的液位高度低于10cm時(shí)，單桿磁致伸縮液位計(jì)測(cè)量的液位高度不準(zhǔn)確;

(2)氣田污水含雜質(zhì)較多，雜質(zhì)會(huì)影響浮子運(yùn)動(dòng)的靈活性，甚至卡死浮子，影響測(cè)量。

(3)磁致伸縮液位計(jì)測(cè)出液位后需要通過(guò)液位對(duì)照表計(jì)算容器內(nèi)液位體積，因此測(cè)量精度受到液位對(duì)照表的影響使誤差增大。

3、不同污水計(jì)量方式計(jì)量效果對(duì)比

石英玻璃管液位計(jì)是大牛地氣田應(yīng)用非常廣的污水計(jì)量方式。試驗(yàn)通過(guò)錄取xx集氣站某一時(shí)間段內(nèi)各種計(jì)量方法的污水計(jì)量數(shù)據(jù)，同玻璃管液位計(jì)計(jì)量數(shù)據(jù)對(duì)比，得出3種計(jì)量方式的計(jì)量誤差，并從中優(yōu)選出合理的計(jì)量方式。

3.1、金屬管浮子流量計(jì)

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)得知，金屬管浮子流量計(jì)與玻璃管液位計(jì)測(cè)得的污水量數(shù)據(jù)基本一致，兩者之間的誤差平均為0.56m3，占總裝液量的比例為8.63%。從誤差分布趨勢(shì)上看，大部分計(jì)量污水量誤差分布在0.2-0.8m3之間，占總裝液量的比例在5%-10%之間，誤差的變化無(wú)明顯趨勢(shì)，存在隨機(jī)性。這說(shuō)明金屬管浮子流量計(jì)和玻璃管液位計(jì)之間的誤差較小。在某一天裝液時(shí)裝車(chē)流量計(jì)浮子出現(xiàn)卡死導(dǎo)致誤差較大，說(shuō)明金屬管浮子流量計(jì)會(huì)受到雜質(zhì)影響導(dǎo)致流量計(jì)故障。

3.2、單桿磁致伸縮液位計(jì)

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)得知，單桿磁致伸縮液位計(jì)與油水緩沖罐液位計(jì)測(cè)量的液位高度誤差在一20-24cm之間，平均為5cm，并且沒(méi)有增大的趨勢(shì)。4月25-29日、5月2-5日單桿磁致伸縮液位計(jì)測(cè)得數(shù)據(jù)保持不變，玻璃管液位計(jì)測(cè)得數(shù)據(jù)在不斷變化，說(shuō)明單桿磁致伸縮液位計(jì)浮子被卡死，導(dǎo)致數(shù)據(jù)測(cè)量出現(xiàn)誤差。因此單桿油水界位計(jì)形成測(cè)量誤差的主要原因是浮球卡死，因此油水界位計(jì)需要重點(diǎn)解決浮球易卡死的問(wèn)題。

3.3、雙桿磁致伸縮液位計(jì)

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)得知，雙桿磁致伸縮液位計(jì)與玻璃管液位計(jì)液位測(cè)量誤差較小，其中液位高度誤差在0-10cm之間，平均為7.06cm，液量誤差在0-1.56m3之間，平均為0.80m3 0 3月25日至3月31日測(cè)得數(shù)據(jù)不一致是由于磁致伸縮液位計(jì)浮子卡住所致，因此浮子受雜質(zhì)影響是導(dǎo)致雙桿磁致伸縮液位計(jì)存在測(cè)量誤差的主要原因。

4、結(jié)論及建議

通過(guò)大牛地氣田現(xiàn)用的3種污水計(jì)量方式對(duì)比可知:

(1)金屬管浮子流量計(jì)精度較高，計(jì)量精度容易受到雜質(zhì)的影響，使用時(shí)會(huì)出現(xiàn)故障，對(duì)污水的適應(yīng)性需要加強(qiáng)。

(2)UGS(UNS)系列彩色石英玻璃管液位計(jì)應(yīng)用范圍較廣，應(yīng)用效果較好。

(3)磁致伸縮液位計(jì)可以對(duì)水量和油量分別進(jìn)行計(jì)量，測(cè)量數(shù)據(jù)可以遠(yuǎn)傳，自動(dòng)化程度較高，但是浮子容易受雜質(zhì)影響卡死，測(cè)量精度受雜質(zhì)影響較大。

(4)綜合各計(jì)量方式特點(diǎn)，建議集氣站油水緩沖罐計(jì)量使用油水界位計(jì)和石英玻璃管液位計(jì)共同計(jì)量方式，污水拉運(yùn)計(jì)量采取金屬管浮子流量計(jì)的計(jì)量方式，以油水界位計(jì)和金屬管浮子流量計(jì)計(jì)量為主，提高站場(chǎng)油水計(jì)量的自動(dòng)化程度。上海上自儀公司以石英玻璃管液位計(jì)計(jì)量為輔助，對(duì)油水界位計(jì)和金屬管浮子流量計(jì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和校正。