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麥克案例丨智能壓力變送器在稠油熱采平臺的應用

時間 : 2023-07-25      作者 : 麥克傳感器股份有限公司

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在世界剩余石油資源中,約有70%都是稠油。與常規輕質原油相比,稠油粘度高、密度大、流動性差,并且對溫度敏感,因而采用常規開采方法很難經濟有效地開發。

由于稠油與常規原油的性質存在很大差別,其采油工藝也有很大區別。開采稠油的關鍵在于提高其在油層、井筒及集輸管線中的流動能力。稠油油藏一般采用熱力開采方法,通常使用蒸汽吞吐及蒸汽驅動技術提高底層原油溫度,降低井底高粘原油粘度,從而增加原油采出率。隨著熱力開采技術的發展,開采規模在逐步擴大,產量在不斷增長,稠油熱采在石油工業中已占有較為重要的位置。

應用系統概述

粘度高、比重大的原油稱稠油。稠油流動阻力大,從油層流入井筒,或從井筒舉升到地面都很困難。對于已流到井筒中的稠油,采用降粘法或稀釋法,而對于油層中的稠油采取熱力開采法,對油層加熱的方式可分為兩類。一是把流體注入油層,如注入熱水,蒸汽驅動等;另一類是在油層內燃燒產生熱量,稱就地(層內)燃燒或火燒油層(火驅法),而使用最廣泛的就是蒸汽驅動技術。

工作原理

蒸汽驅動技術是由蒸汽吞吐技術注入油井連續向油層內注入高溫蒸汽,通過周期性地向油井注入蒸汽,將大量熱帶入油層的一種稠油增產措施。注入的熱使原油粘度大大降低,從而提高了油井中原油的流動能力,蒸汽驅替油層持續向附近的生產井移動,這樣就起到了增產作用。蒸汽吞吐過程包含如下三個方面:注汽階段,燜井階段,采油階段。

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注氣與采油同時進行,一方面加熱油層降低了原油的粘度,另一方面補充了地層的能量,驅替原油。兩者共同作用,使采收率最高能達到60%~80%。

麥克解決方案

稠油熱采蒸汽高溫可達400 ℃,壓力可達20MPa,對于高溫、高壓蒸汽計量,需要設置壓力變送器進行壓力計量。由于蒸汽的工作壓力和工作溫度較高,因而壓力變送器選型方案建議采用如下兩種:

1)選用法蘭隔膜式,同時帶有毛細管遠程安裝的壓力變送器

由于稠油粘度大,為防止高粘介質堵塞檢測元件,需要增加檢測元件接觸面積,降低堵塞風險。法蘭隔膜式壓力變送器,可測量具有強腐蝕性、高粘度、易結晶及含有固體顆粒的液體/氣體介質壓力。在連接處安裝沖洗環,當介質黏附在膜片上時,可通過沖洗口,使用淡水對膜片進行沖洗,提高壓力變送器精度及使用壽命。

由于蒸汽設計溫度高達400 ℃,工作溫度可達350 ℃,故毛細管填充硅油需選用耐高溫硅油,以防止高溫蒸汽損壞壓力變送器。

2)選用常規壓力變送器,遠程安裝,同時帶有冷凝罐

對于高溫、高壓蒸汽,為了保障壓力變送器正常工作,壓力變送器一般需要遠程安裝,同時安裝冷凝罐作為保證冷凝液液位平衡和穩定的器件。

冷凝器左側面的接口與管線取壓孔連接,下面接口通過導壓管與變送器連接,右側面的接口為排放口,上面接口為注液口。當冬天不注熱時,需要及時排出液體,以防止冬天凍結。
高溫蒸汽在冷凝罐中因為與環境換熱而不斷冷卻,當蒸汽冷卻后的溫度低于飽和蒸汽壓下的飽和溫度時,就會有一部分蒸汽冷凝成水析出。于是,冷凝罐不斷抬高,一直達到與傳感器連接的水平接口處,繼續冷凝的冷凝水會通過與傳感器連接的水平導壓管返回蒸汽管道,冷凝罐中的冷凝水液位保持穩定不汽計量之前,通過冷凝罐上方的注入孔注入水,并將液位達到與傳感器連接的水平接口處。這樣高溫蒸汽就不會與壓力變送器檢測元件直接接觸,損壞變高溫蒸汽壓力變送器(帶冷凝罐)。

產品推薦

在稠油熱采過程中,麥克公司根據應用工況,可提供多項對應的智能測量儀表,如智能壓力變送器、液位變送器、溫度變送器、流量計等,可在不同監測點、控制點對生產工藝過程中的參數信息進行記錄、監測以及控制。

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MDM7000-LP型智能差壓遠傳變送器

  • 量程:40kPa~3Mpa;

  • 精度 :±0.05%量程上限+隔膜系統的影響

  • 工作溫度:-10℃~70℃;

  • 輸出:4mA~20mA DC+HART;4mA~20mA DC+HART(本安型) Modbus-RTU/RS485;

  • 認證:NEPSI、ATEX、IECEx、CSA、CE、RoHS、IP67、HART;

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MDM7000常規型智能差壓液位變送器

  • 量程:2kPa~40Mpa

  • 精度:±0.075%、±0.1%、±0.2%

  • 年穩定性:±0.1%SPAN/5年

  • 工作溫度:-40°C~85°C 

  • 輸出信號:4mA~20mA DC+HART、Modbus-RTU/RS485

  • 供電電壓:16.5V~55V DC

  • 防護等級:IP67

  • 認證:本安(NEPSI)、隔爆(NEPSI)、隔爆(CSA)、CE(TüV南德)、RoHS、IP67、HART基金會會員

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MTM4831型溫度變送器

  • 量程:-200°C~0℃~500°C;

  • 精度 :±1.0%FS(-200°C...0°C~ 500°C);
    ±0.5°C(-40°C...0°C~ 150°C );
    ±0.25°C(-20°C...0°C~ 105°C )

  • 工作溫度:-25℃ ~70℃;

  • 輸出:4mA~20mA DC;4mA~20mADC+HART;4mA~20mADC+RS485;RS485;熱電阻;

  • 認證 :隔爆、本安、CCS

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MFE600E型電磁流量計 

  • 量程:口徑DN25~DN200;

  • 精度 :±0.2%FS;±0.5%FS;

  • 工作溫度:-40℃~60℃;

  • 輸出:4mA~20mA DC;Hart;頻率、脈沖;RS485 (ModBus 協議)RS232 輸出;

  • 認證 :TS、CNEX、CE、CCS。

麥克方案價值

在稠油熱采中,由于介質粘度>6000 cP,為防止高粘介質堵塞檢測元件,需要增加檢測元件接觸面積,降低堵塞風險。該項目選用法蘭隔膜式壓力變送器,并安裝沖洗附在膜片上時,通過沖洗口,使用淡水對膜片進行沖洗,提高了壓力變送器精度及使用壽命。

當介質操作溫度高于 120 ℃,介質粘度≥ 500 cP,采用法蘭隔膜及毛細管式壓力變送器,同時毛細管中填充硅油需要滿足工藝介質設計溫度需求。

綜上所述,壓力變送器的選型及安裝需要結合實際工藝條件及被測介質的物理特性等多方面因素。雖然壓力變送器結構簡單,技術應用成熟,但只有結合實際工況,優化選型和安裝才能保證儀表的良好使用。

麥克公司擁有專業的售前售后技術團隊,針對稠油熱采平臺工藝流程中高溫高粘工況下的各介質特性,對智能壓力變送器的選型安裝進行詳細分析,確保滿足特殊工況中壓力監測計量的需求,有效提高了壓力變送器的精度及使用壽命,保障客戶現場生產安全順暢。

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