浮筒自闭式测试分离计量装置的研发--第一稿修改

科技成果鉴定材料项目名称：浮筒自闭式测试分离计量装置的研发完成单位：山东科瑞油气工艺设备有限公司组织鉴定单位：山东省科技厅鉴定形式：会议鉴定2014年02月目录鉴定大纲........................................................................................................2工作报告........................................................................................................3一、项目立题背景、目的及意义...........................................................3二、主要做法及项目完成情况...............................................................5三、成果推广应用情况及前景...............................................................9四、主要体会与建议.............................................................................10五、主要完成人员.................................................................................12技术研究报告...............................................................................................13一、研究背景、目的及意义.................................................................13二、研究内容、方法及结论分析.........................................................16三、技术关键与创新点.........................................................................25四、项目整体特点及与国内外同类技术综合比较..............................26五、推广应用前景.................................................................................27六、存在的主要问题及今后的研究方向..............................................29经济和社会效益分析报告...........................................................................30鉴定大纲一、项目名称：浮筒自闭式测试分离计量装置的研发二、完成单位：山东科瑞油气工艺设备有限公司三、任务来源：自选四、组织鉴定单位：东营市科技局五、鉴定形成：会议鉴定六、鉴定内容：（一）技术资料是否齐全完整、属实，符合要求（二）评价研究成果的试验方案、工艺路线、研究方法的科学性及合理性（三）对成果的技术水平和经济社会效益、推广应用前景做出评价（四）指出存在的问题及改进意见七、提供鉴定的材料：（一）鉴定大纲（二）研制工作报告（三）技术研究报告（四）经济效益和社会效益分析报告（五）科技查新报告（六）产品检测报告（七）产品质量标准（八）应用证明八、鉴定程序：（一）成立鉴定委员会（二）讨论通过鉴定大纲（三）课题组汇报工作报告、技术研究报告等（四）专家质疑、课题组答辩（五）讨论、提出鉴定意见（六）通过鉴定意见工作报告一、项目立题背景、目的及意义（一）测试分离设备在地面测试任务重的重要作用以及现状测试是石油勘探开发的一个重要组成部分，是认识油田，验证地震、测井、录井等资料准确性的最直接、有效的手段。通过测试可以得到油、气层的压力、温度等动态数据，据此进行试井分析；同时可以计量出产层的油、气、水产量；测取流体粘度、成份等各项资料；了解油、气层的产能，采油指数等数据；为油田开发提供可靠的依据。地面测试是整个测试过程中的一个重要部分，通过地面测试设备，可以记录井口压力、温度，测量油气比重及油、气、水产量数据，对流体性质做出分析。因此搞好地面测试，取全取准测试资料，对油田的勘探开发有着重要的意义。测试分离器在地面测试所有设备中起到核心的作用，它把经过减压后的井口产出物分离成油、气、水三相，分离后的油、气、水经各自的计量仪表计量产量。分离器自身的结构直接影响到分离效果的好坏以及对油气水计量的准确度、精确度。因此，分离器的分离效果、计量准确度会对测试产量数据产生直接的影响。目前，立式分离器、玻璃管式量油、人工井口取样化验等传统原油计量方法仍占相当的比例，这些方法对于产量稳定、含水率低的油井，计量的准确性可以满足要求，但随着进入油田生产后期，综合含水率逐年上升，对水每1%的计量误差就会造成对油几倍、甚至十几倍的计量误差，而且天然气的产量无法计量。对于具有间歇出油特点的油井，用测量时间段内的液量推算全天的液量，不具有代表性，造成较大的计量误差。在气田，传统的分离计量设备只能在井口对气相、液相进行初步的分离计量，不但计量精度低，分离效果差，分离后杂质多，而且对产出液中含有的油无法进行计量，特别是随着环保意识的加强，对液相的质量要求更高，液相为了达到标准进行排放或者地下回注甚至还需增加后续的分离过滤设备。传统的分离计量设备有很大的局限性，既不利于生产管理部门制定有效的油井管理措施，难以对油井措施效果进行正确评价，又不利于设备的可重复利用性，甚至影响到了油、气田的生产效率。因此，现在油气田生产中对新型高效的测试分离计量设备的有迫切的需求。（二）测试分离设备在LNG产业链中的重要作用LNG被公认是地球上最干净的能源，无色、无味、无毒且无腐蚀性，其体积约为同量气态天然气体积的1/600，液化天然气的重量仅为同体积水的45%左右。近几年来，世界液化天然气产量和贸易量迅速增加，LNG国际贸易量达1888.1亿立方米，最大出口国是印度尼西亚，出口314.6亿立方米；最大进口国是日本763.2亿立方米。据国际能源机构趋势预测，到2020年国际市场上LNG的贸易量将占到天然气总贸易量的40%，占天然气消费量的15%。图1LNG产业链测试分离计量设备处于上述LNG产业链中将井口采出物进行三相分离计量的装置，一般井口采出物为油、水、天然气的混合物，该设备的主要作用是将采出物中的油、气、水三相分离，并对气体、油和水分别计量。分离出的气相进入天然气预处理系统；分离出的油相进入原油储罐或者进入输油管网；分离出的水相进入含油污水储罐，由联合站集中处理或进入输油管网混输进联合大站处理。它是LNG产业链中不可缺少的重要设备，为下一步进行的天然气预处理以及液化铺平了道路。本设备在LNG产业链中起到至关重要的作用，是直接与井口管汇连接的首要设备单元，是LNG系统中不可缺少的单元。本设备采用撬装集成的工艺方式，便于现场系统的搭建、组合。二、主要做法及项目完成情况（一）研究措施和方法公司立足自主开发模式，形成以技术中心总体负责，各部门分工协作的项目管理体系。在资源配备上，借助公司强大的压力容器以及橇装设备设计、生产能力，借鉴油气田测试生产经验，对此类现有设备进行技术优化、改进，对罐体及内阻流和分流元件进行了添加改性研究、研究了聚结分离填料结构、开发了浮筒自闭式内循环控制系统以及数据采集系统，下面分别介绍如下：1、组织保障公司1998年通过质量管理体系认证，后经过多年的持续改进，建立了完善的质量保证体系。在研发管理上，按项目成立项目小组，实行矩阵式项目管理模式，由项目组长具体负责项目的协调，综合分析项目的可行性，制订完整的研发计划；项目组长对技术中心经理负责，项目组成员不论其职位高低，进入项目组后必须服从项目组安排；公司调度部、综合管理部、财务部配合技术中心做好研发经费预算和仪器调度，确保专款专用，研发优先进行。2、人员调度公司拥有撬装及工艺管线设计人员、各类工程技术人员100余人，员工队伍业务素质较高、技术过硬，具有良好的专业结构和梯次结构。项目组在选择项目组成员时会充分考虑成员的专业背景、知识结构，一旦人员确定将由项目组统一调度，保证人员及时到位并投入工作。3、项目资金浮筒自闭式测试分离计量装置的研发项目是在公司现有生产设备的基础上展开的，项目资金以自筹方式解决。4、公司资质公司拥有压力容器设计资质（A1、A2）、压力容器制造资质（A1、A2）、ASME压力容器证（U钢印）、ASME压力容器证（S钢印）、美国NB注册证、ISO9001质量体系认证。5、技术合作公司与美国卡麦龙、CPE新疆设计院、西南院、北京分公司已建立良好的合作伙伴关系，可为该项目的研发提供一定的技术支持。6、设计软件公司拥有SW6、ASMEPVELITE、SolidWorks、ASPEN等设计、计算软件；综上所述，整个项目基本按照原定工作计划进行，各阶段工作达到了预期目标。（二）主要研究内容及研究方法1、主要研究内容本测试分离器的研究开发内容包括：（1）罐体及内阻流和分流元件的研究由于进入罐体的介质为混合相，且压力大，进入罐体的介质如何实现阻流，实现合理的流道走向改变，且让介质在容器的横截面上均匀分布是保证气液分离的关键，也是研究重点内容之一。（2）罐体聚结分离填料结构形式聚结分离填料是保证其分离精度的关键。目前现有的分的方法有折流板、波纹板等，其分离精度较低，只能达到50um，要寻求更高的分离精度，使其气相出口流滴控制在10um，研究一种更高效、更精细的分离元件也是本项目研究的重点内容之一。（3）气液调节控制回路设计调节液面就要用到调节阀，常用的调节阀为气动、电动、液动等，需要外界提供动力源，但设备使用环境提供动力源不便或者爆炸性气体环境不适合提供动力源，寻求一种整体无源、完全自立式的控制回路设计也是本项目的研究内容之一。（4）多相管路的工艺设计设备管线较多，特别是设备进口、出口要考虑相互连以满足现场各种工艺设计，如何在狭窄的撬座上合理布置管汇，实现众多阀门手动有足够的操作空间的方式方法也是本项目的研究内容之一。（5）制造工艺研究设备压力大，对材料的选择、焊接工艺的制定、探伤等制造工艺的研究也是本项目的研究内容之一。（6）数采系统设计由于设备压力高且处在爆炸性气体环境中，设备周围区域属于危险区域，而设备整体采用无源设计，对设备运行过程中的生产数据采集、设备运行状态监控的方式方法，特别是在爆炸性气体环境中多对模拟量信号的传输设计也是本项目的研究内容之一。2、研究方法该项目的开展前期主要是以各种市场调研及翻阅各种国内外文献的方法进行，后期，根据自己多年的行业经验，通过多次的实验，丛各个方面论证项目的可行性。具体方法：（1）强度计算采用SW6和ASMEPVELITE设计计算方法；（2）撬装设计、管路布置采用SolidWorks3D建模方法；（3）选用先进的波纹孔板和高效的捕雾装置高效除去天然气中的液滴；（4）对油回路采用双路计量设计，能满足对油大范围的计量，使设备可以适用性更强；（5）通过配置减压装置，设备自身可提供所需的仪表气；通过气动浮球液面控制器可实现对容器内液面的调节，可实现完全自力式，并最终实现设备无源；（6）数据采集系统采用组态软件监控设备运行，可实现对采集数据的高效存储，并可实现对历史数据多样化读取，报表打印；（7）一体化孔板流量计可实现对天然气整流后的精确计量，配备FB103流量计算机可实现对处理后天然气的直接贸易计量；（三）研发进度及完成期限该项目策划时制订了明确