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侧装磁翻板液位计在储油罐等存储容器中的应用

发布时间:2021-01-22   点击次数:

摘要:侧装磁翻板液位计广泛应用于塔河油田托甫台区储油罐、分离器、水套炉等各类液体存储容器中,液位计的精度不仅关系到提取的生产数据的准确性,而且直接影响着压力容器能否安全运行。目前塔河油田托甫台区主要使用的液位计为侧装磁翻板液位计,本文根据托甫台区的应用实践,分析侧装磁翻板液位计在使用过程中出现的问题,并提出了相应的解决方案,达到了较好的效果,保障了生产安全平稳运行。
引言
侧装磁翻板液位计是一类专用于指示容器液位的仪器,广泛应用于各行各业中。塔河油田托甫台区块在单井、计转站的各个环节中均大量应用了磁翻版液位计,通常需要安装液位计的设备包括水套炉、分离器、储油罐等。。对于水套炉,液量在总容量的1/3^-1/2为宜,低于这个水位,对原油的加热效果变差,而高于这个水位,高温蒸汽超过水套炉的承压后可能会引发爆炸;对于储油罐,侧装磁翻板液位计主要起到定量监测油气产量的作用,液位计读值的准确性直接影响着录取生产数据的准确性;此外,对于涉及高压生产的流程,容器内液位指示是否准确对生产安全与效率具有重大意义。总之,液位计的性能至关重要,若液位指示不准确,很可能导致设备损坏、甚至人员伤亡等安全事故,并严重影响油田生产。本文广泛调研了侧装磁翻板液位计在实际生产中遇到的故障、分析了其形成原因,并据此给出了相应的解决方案,有效提高了液位计的准确度、可靠度,形成了快速排故能力。
1、侧装磁翻板液位计工作原理
侧装磁翻板液位计是根据国内外同类产品加以消化提高且按照原化工部颁布的磁浮子液位计标准HG/T21584-95研制生产的产品。按照其安装位置,侧装磁翻板液位计可以分为顶装型和侧装型两类。目前,托甫台区块密闭流程采用的是无护管顶装型液位计(U11Z221/D-2400),23口单井密闭流程中共一计使用87个。侧装磁翻板液位计主要利用阿基米德浮力原理和磁耦合原理设计而成,它的主要组成部分包括磁浮子、连杆、磁性头、磁柱以及面板标尺等(图1),磁柱正反两面分别为红色和白色,主要用于指示液面位置。液位计正常工作时,磁浮子一半体积浸没在液体中,呈漂浮状态,并且随着液面的升降而同时升降。当液面上升时,磁浮子带动连杆上的磁性头向上运动,磁性头与面板内的磁柱发生物理反应,产生扭矩,促使磁柱发生180°的翻转,即由白色转变为红色;当液面下降时,根据相同的原理,磁柱由红色翻转为白色。因此,显示面板上磁柱红色和白色的分界线就指示了容器内待测液体的液面位置。
2、常见问题
侧装磁翻板液位计在托甫台区块应用的过程当中,主要遇到连杆断折、扶正套堵塞、磁柱断续翻转、磁性头磁性减弱或消磁以及原油密度与预设密度有偏差等问题。
2.1连杆断折
在使用过程中由于没有护管等原因,连杆易造成弯曲断折(图2),由于没有多余连杆,现场只能连同液位计一并更换,因此造成了不必要的浪费。
2.2浮球桶变形
在液体中浮球桶由于没有护管保护,在使用过程中由于液体在罐内不断波动,浮球桶在罐内属于无固定装置,导致一浮球于连杆左右漂浮,碰撞拉筋易造成连杆弯曲(不锈钢材质),浮球桶变形,变形后无法还原,连杆浮球桶损坏,测量液位不准。
2.3扶正套堵塞
扶正套的材料为塑料,在连杆的上下反复运动过程中,易将砂粒及稠油带至扶正套处,造成孔眼堵塞(图3),进而阻碍了连杆的上下活动,导致液位计无法根据现场实际液位变化瞬时复原,形成假液位,测量不准确。
2.4磁柱断续翻转以及磁性头磁性减弱或消磁
在现场使用中,经常遇到磁柱断断续续翻转的情况,即实际液位之下磁柱并不全为红色,液位之上磁柱也并不全为一白色,形成多个红、白磁柱的交界线,不能正确显示液面高一度,影响读数。发生这种情况的原因可能是磁柱上沾了油污或杂质,使磁柱不能翻转灵活;另外一种原因可能是磁柱消磁,磁性头位于连杆的上端,浮球运动带动磁性头运动,当磁性头磁性减弱,致使它与磁柱之间的作用力减小,影响磁柱的正常翻转。
2.5原油密度与预设密度有偏差
由于不同区块原油密度存在差异,即使同一口单井,不同时期原油密度也不尽相同,因此,现场使用的液位计的设计密度不可避免地会与待测液体密度存在一定的偏差,造成磁浮子沉没度不同,最终影响测量结果。例如,跃进1集中拉油流程,侧装磁翻板液位计设计密度为0.85g/cm3,而跃进区块平均原油密度为0.87g/cm3,混合液密度更高。
根据浮子受力分析可知,在浮子重力G恒定的前提下,待测原油密度P油增大,磁浮子在待测原油中的排液量v浮减小,测量的液面位置比实际位置偏高,形成相对稳定的系统误差。同时,磁浮子随液面变化产生的横向浮动频率和幅度升高,带动连杆左右摆动,由于没有护管保护,极易造成连杆碰撞弯曲断折以及浮球桶变形,这些问题同样会引起测量不准。浮球筒和连杆的损伤一般无法还原,使生产设备成本升高。
3、技术改良
3.1对于浮球桶变形,变形后无法还原问题,木文考虑更换浮球桶的材质,以尼龙材质代替原本不锈钢材料。(图4)PA66分子式H一(NH-(CH2)6-NH-CO-(CH2) 4-CO) n-OH,枯性较低,因此流动性很好,这个性质可以用来加工很薄的元件,它的粘度对温度变化很敏感。PA66的收缩率在1%--2%之间,加入玻璃纤维添加.剂可以将收缩率降低到0.2%一1%0收缩率在流程方向和与流程方向相垂直方向上的相异是较大的。PA66对许多溶剂具有抗溶性,但对酸和其它一些氯化剂的抵抗力较弱。
浮子加上部连杆重量为1.25kg,试用井站原油密度为0.92g/cm',根据阿基米德公式(本文采用g=9.8kg/s2):
通过上式可以看出,浮球桶进入液体体积约为1/2左右,说明其对于密度为0.92g/c3的中到重质油测量液位非常合适,避免了人工测量产生的人为误差,更对于测量人员靠近罐口可能产生的危险进行了有效的规避。
3.2对于连杆容易折断的问题,本文提出了采用加装连杆保护器的做法,加装的圆柱形连杆保护套由4根金属杆组成,直径为15mm,环绕连杆的环状保护套直径200mm,金属保护套的加装使连杆在上下移动过程中减少摆动和碰撞,大大降低了连杆所承受应力,减少了材质自身应力改变而造成的变形或错断,在储集罐中的应用可以看出,大大避免了连杆的断裂形变等情况发生。
3.3对于磁柱断续翻转问题,主要是因为磁柱上沾了油污或杂质,使磁柱不能翻转灵活;另一个原因是磁柱消磁,磁性头位于连杆的上端,浮球运动带动磁性头运动,当磁性头磁性减弱,致使它与磁柱之间的作用力减小,影响磁柱的正常翻转,从而不能准确确认液位高度。对于该缺点本文提到采用滑轮方式进行改良和替代,使液位有了一定的准确显示,改良后液位计显示和检尺测量值进行对比,误差±1%,该项改进具有较高的应用价值。
4、结论
侧装磁翻板液位计因成本低、指示清晰、使用简便、可靠性高而广泛应用于各行各业中。在采油工作中,由于原油的密度的多变和粘度大等原因,故障较多,个给生产安全带来隐患。本文总结了磁翻版液位计常出现的故障,并提出了相应的改良方法。通过以上改良,保证了生产安全,提高了设备运行效率,减少了设备损耗,取得了较好的经济效益。

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