金屬管浮子流量計在大牛地氣田的污水計量方法探討

大牛地氣田通過低溫分離工藝進行氣液分離，上海上自儀公司將分理出的污水通過罐車?yán)\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。在氣液分離一儲存一處理過程中，用到了石英玻璃管液位計、金屬管浮子流量計、磁致伸縮液位計等3種計量方式。本文對3種計量方式的原理特點進行了闡述，并對3種計量方式的精確度進行了對比分析，對氣井污水計量方式提出了建議。

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+等高價金屬陽離子含量高;三是水中游離C02及 HCO3一含量較高;四是水中機雜和乳化油含量很高;一低是污水PH值較低)的特點。氣田污水在集氣站分離后通過罐車?yán)\至凈化廠，回收凝析油及甲醇后將處理后的水回注地層。

1、氣田油水計量方式

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

2、不同污水計量方式原理及特點

2.1、石英玻璃管液位計

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。將讀出的液位高度查詢液位對照表即可換算為體積。具有結(jié)構(gòu)簡單，直觀可靠，經(jīng)久耐用等優(yōu)點。存在不足是油、水無法分開計量，容器液位對照表與容器實際容積之間存在誤差。

2.2、金屬管浮子流量計

大牛地氣田污水裝車時使用金屬管浮子流量計測量污水體積。金屬管浮子流量計是基于定壓降、變面積測量流量的原理。存在不足是油、水無法分開計量，流量計密度參數(shù)設(shè)定為清水密度，測得體積存在誤差，流量計受雜質(zhì)的影響較大。

2.3、磁致伸縮液位計

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測量油水液位。測量原理是通過兩個密度不同的液位計浮子來測量液面。優(yōu)點是測量精度高，可以同時測量油、水液位。存在不足是:

(1)浮子本身有長度，測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，單桿磁致伸縮液位計測量的液位高度不準(zhǔn)確;

(2)氣田污水含雜質(zhì)較多，雜質(zhì)會影響浮子運動的靈活性，甚至卡死浮子，影響測量。

(3)磁致伸縮液位計測出液位后需要通過液位對照表計算容器內(nèi)液位體積，因此測量精度受到液位對照表的影響使誤差增大。

3、不同污水計量方式計量效果對比

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

3.1、金屬管浮子流量計

通過現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)得知，金屬管浮子流量計與玻璃管液位計測得的污水量數(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%。從誤差分布趨勢上看，大部分計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，誤差的變化無明顯趨勢，存在隨機性。這說明金屬管浮子流量計和玻璃管液位計之間的誤差較小。在某一天裝液時裝車流量計浮子出現(xiàn)卡死導(dǎo)致誤差較大，說明金屬管浮子流量計會受到雜質(zhì)影響導(dǎo)致流量計故障。

3.2、單桿磁致伸縮液位計

通過現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)得知，單桿磁致伸縮液位計與油水緩沖罐液位計測量的液位高度誤差在一20-24cm之間，平均為5cm，并且沒有增大的趨勢。4月25-29日、5月2-5日單桿磁致伸縮液位計測得數(shù)據(jù)保持不變，玻璃管液位計測得數(shù)據(jù)在不斷變化，說明單桿磁致伸縮液位計浮子被卡死，導(dǎo)致數(shù)據(jù)測量出現(xiàn)誤差。因此單桿油水界位計形成測量誤差的主要原因是浮球卡死，因此油水界位計需要重點解決浮球易卡死的問題。

3.3、雙桿磁致伸縮液位計

通過現(xiàn)場試驗數(shù)據(jù)得知，雙桿磁致伸縮液位計與玻璃管液位計液位測量誤差較小，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日測得數(shù)據(jù)不一致是由于磁致伸縮液位計浮子卡住所致，因此浮子受雜質(zhì)影響是導(dǎo)致雙桿磁致伸縮液位計存在測量誤差的主要原因。

4、結(jié)論及建議

通過大牛地氣田現(xiàn)用的3種污水計量方式對比可知:

(1)金屬管浮子流量計精度較高，計量精度容易受到雜質(zhì)的影響，使用時會出現(xiàn)故障，對污水的適應(yīng)性需要加強。

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

(3)磁致伸縮液位計可以對水量和油量分別進行計量，測量數(shù)據(jù)可以遠(yuǎn)傳，自動化程度較高，但是浮子容易受雜質(zhì)影響卡死，測量精度受雜質(zhì)影響較大。

(4)綜合各計量方式特點，建議集氣站油水緩沖罐計量使用油水界位計和石英玻璃管液位計共同計量方式，污水拉運計量采取金屬管浮子流量計的計量方式，以油水界位計和金屬管浮子流量計計量為主，提高站場油水計量的自動化程度。上海上自儀公司以石英玻璃管液位計計量為輔助，對油水界位計和金屬管浮子流量計進行監(jiān)測和校正。