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掺稀流量计故障分析及工艺系统改进

时间:2017/09/01来源:未知

摘要:塔河油田掺稀降黏工艺需通过流量计调整掺稀用油量,由于前后端压差大、稀油含有金属杂质导致流量计使用寿命缩短。为降低压差,减少稀油杂质,设计出篮式高压强磁过滤器和减压阀,应用强磁过滤器过滤金属杂质,应用减压阀降低前后端压差,可有效降低阀芯刺漏频率,提高掺稀稳定性。2015年改造升级掺稀系统 11口井,平均单井月减少油井异常 1井次、节约阀芯 3个。
  塔河油田为非均质性极强的奥陶系缝洞型碳酸盐岩,油藏埋深 5 350~6 600 m,由于热损失及原油脱气影响,原油在 2 500~4 000 m 的井筒内不具有流动性,为此,采用套管掺入稀油降黏的方式进行开采[1- 4]。为保障掺稀用油准确输送至各油井,采用高压自控流量计 (简称流量计) 调整掺稀用油量,其量程规格为 3、6、12 m3/h 3 种类型,生产过程中频繁出现掺稀用油量不准确,表现为稀油利用率下降,油井生产异常。

1、故障原因:
造成流量计故障的原因有:
(1) 流量计前端压力约为 14 MPa,后端压力为 0,前后端压差大,高速液流冲击导致阀芯刺漏;
(2) 稀油中含有金属杂质,主要为管道焊接过程的焊渣、管道腐蚀脱落物及各类泵机械磨损产生的金属杂质,加剧流量计阀芯失效进度;
(3) 流量计阀芯适应性不强,影响使用寿命[5]。
 
2、解决思路及方法:
  在现有流量计应用情况下,***大限度降低流量计故障频率成为解决问题的关键因素,通过流量计故障原因分析可以发现,主要应解决降低前后端压差和消除金属杂质影响 2 个关键问题,为此,在掺稀系统中设计出篮式高压强磁过滤器[6](简称强磁过滤器) 和减压阀,以降低流量计阀芯刺漏频率。

2.1、结构及工作原理:
  强磁过滤器主要工作部分为强磁棒、旋转密封法兰和过滤网,具体结构见参考文献[6],强磁棒均匀分布在旋转密封法兰下端面,外部采用不锈钢金属保护套防护,稀油中含有的金属杂质在流经强磁过滤器时,被强磁棒牢牢吸附,极大减少了稀油中的金属颗粒,避免了金属颗粒在高压、高速流动过程中对流量计阀芯的硬伤害,延长了流量计阀芯的使用寿命。
  减压阀由 8 部分组成,具体结构见图 1,主要工作部分为油嘴、高压微调针型阀、“U”型毛细液体通道。高压计转站输送稀油通过“U”型毛细液体通道实现 1 次降压,流经油嘴实现 2 次降压,再次进入“U”型毛细液体通道实现 3 次降压,***终进入单井注入管线。可根据注入需要更换不同孔径的油嘴来满足生产需要,当油嘴为固定孔径且需要调整流量时,可通过高压微调针型阀来实现,***终达到降压、保量的目的。
图 1 减压阀结构示意图
图 1 减压阀结构示意图
图 2 掺稀系统改造示意图


图 2 掺稀系统改造示意图

(1) 在确保注入量的前提下,流量计前端压力由原来的 14 MPa降至目前的 0,降压达到 14 MPa,降低了稀油在定压下的流速,减少了稀油对流量计阀芯的冲击损伤。减压阀前后压力的对比见表 1。
表 1 减压阀前后压力对比

表 1 减压阀前后压力对比

(2) 通过强磁过滤器吸附稀油中的金属固体颗粒,进一步减少金属杂质对流量计阀芯的损伤。
(3) 强磁过滤器及减压阀的组合使用有效降低了流量计阀芯刺漏速度,延长了流量计使用寿命,平均单井月节约流量计阀芯 3 个。
(4) 掺稀用油量不准确状况得到控制,降低了油井异常率,提高了稀油利用率,平均单井月减少生产异常 1 井次。
 
2.2、掺稀系统改造及效果:
  掺稀系统改造主要是在流量计前端增加强磁过滤器和减压阀 (图 2),实现降压除杂效果。即计转站高压输送稀油经掺稀阀组进入单井强磁过滤器,实现金属杂质的有效过滤,过滤后的高压稀油经减压阀实现有效降压,减压后的稀油进入流量计,避免高压冲击对流量计阀芯伤害的风险,减少流量计阀芯刺漏造成稀油偏流现象的发生。2015 年 在 采 油 厂 TH12XX1、 TH12XX2、TH12XX3 等 11 口井开展掺稀系统改造,主要达到效果如下:


3、结论:
(1) 减 压 阀 通 过 油 嘴 、 高 压 微 调 针 型 阀 、“U”型毛细液体通道实现逐级降压,降低了高压流体刺伤流量计阀芯的风险。
(2) 强磁过滤器通过强磁棒有效过滤稀油中金属杂质,避免杂质对流量计阀芯造成硬伤害。
(3) 掺稀系统改造升级提高了掺稀稳定性,平均单井月减少油井异常 1井次,节约流量计阀芯 3 个。

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