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1、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26六、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
2、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
3、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
4、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
5、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
6、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1 LNG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
7、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
8、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
9、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
10、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
11、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
12、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
13、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
14、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的工作计划，明确了项目研发的阶段划分，因此该项目基本能够按照预定计划开展工作，主要工作完成时间如下：时间进度安排备注2013年2月5日2013年2月15日测试分离器市场调研2013年2月16日2013年3月15日分析调研结果，确定参数以及管口尺寸，完成关键部件的选型某些进口部件采购时间长2013年3月16日2013年3月31日完成工艺计算及结构设计，确定设计方案，并开会评定2013年4月1日2013年4月15日绘制完图纸，下材料采购单2013年4月16日2013年4月27日采购周期2013年4月28日2013年5月31日车间生产，关键部
15、件到货安装2013年6月1日2013年6月30日完成调试等收尾工作三、成果推广应用情况及前景测试分离计量类设备是用于油气集输系统中对井口产出物进行油、气、水分别计量的关键设备，特别是在目前国内外油气田产出液含水率高的情况下，对油、气产量进行准确、及时的计量，对掌握矿藏状况，弄清楚油、气井的产能动态，制定生产方案，具有重要的指导意义。本设备的主要作用是气田井口采出物进行油、气、水三相分离，并可以分别对气体、油和水进行测试计量，此设备既可以作为测试计量设备使用，又可作为井口分离设备使用，为下一步进行的天然气预处理和液化铺平道路，是直接与井口管汇连接的首要设备单元，是气田生产不可或缺的重要设备。传统
16、的气田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，有很大的局限性，既不利于生产管理部门制定有效的管理措施，难以对措施效果进行正确评价，又不利于设备的可重复利用性，甚至影响到了生产效率。随着技术的进步，油气田生产越来越需要功能强、精确度好、自动化程度高的测试计量设备，以提高劳动生产率和油田的管理水平。油气田分离计量技术的发展趋势有以下特点：（1）向仪表化方向发展。随着技术的进步及各种气体和液体流量计的广泛应用，油气井产量计量中必然越来越多地使用操作简单、读数方便的流量计。如用于天然气计量的一体化孔板流量计、旋
17、进流量计、容积式流量计等。（2）向高精度方向发展。为了准确及时的了解油井的生产状况，为生产管理提供真实可信的数据，对油井计量精度的要求必然越来越高。（3）向快速化方向发展。为了及时掌握井的生产状况，需要缩短计量周期，对油井进行更加频繁和及时的测量，因此必须提高测试计量速度。（4）向自动化方向发展。自动化技术的发展为降低劳动强度和提高劳动生产率提供了可靠保证。同时，为了实现准确、快速的测量，也需要采用自动化的测量方法。国外分离计量类设备代表性的厂家有哈里伯顿、喀麦隆、威德福、艾斯普罗，等，设备所用的关键部件都是国际知名品牌产品，例如：Fisher、Daniel、Nuflow、Barton等，管线
18、布置美观、紧凑，配置高，但价格昂贵。国内做此类设备的厂家主要有：中国石油渤海钻探工程公司、华油惠博普科技股份有限公司、北京澳尔金石油技术开发有限公司等。但配置参差不齐，与国外同类产品相比均具有相当的差距。本设备能够在把气液有效分离、过滤的前提下，再把液相里的油分离、过滤、计量，计量精度高，可直接对产出气进行贸易计量，油路分两路计量设计，对油相的测量范围大；设备成撬环境适应能力强，仪器仪表先进、精度高、安全可靠；各控制回路均为气动自立自动调节，仪表风用气可由设备自身由气管线提供；设备既能承担井口的测试任务，又可承担现场的生产分离、贸易计量等任务，特别是进出口关会可旁通满足现场复杂工艺要求；工作人
19、员在远离设备的安全区域采集数据。设备技术含量高，代表着此类设备未来的发展趋势，市场前景广阔。四、主要体会与建议通过垃圾填埋场导渗用高密度聚乙烯管材的研发，项目组成员加深了对该项目的认识与了解，提升了技术研发能力，积累了一定的研发工作经验，看到了技术研发过程中需要改进的环节，发现了管理过程中存在的问题与不足，分别叙述如下：（一）组织模式是成功的关键组织模式是一个项目成功的关键，组织模式的好坏直接影响了项目的效率和工作成果。因此在项目策划过程中不仅要对技术如何满足预期的计划进行策划，同时也要对组织管理模式进行策划，以保证项目的顺利实施。（二）合理利用科学工具将事半功倍在项目实施过程中，如能合理利用
20、科学工具，将能有效提高工作效率，如在工艺优化过程中，通过采用正交试验优化生产工艺设计，有效减少了实验次数，提高了工作效率。例如采用并行设计原理，许多工作可同时开展，避免了串行设计的许多失误，因此在项目管理及技术研发的过程中要注重各种工具的综合应用。（三）合作与沟通至关重要在项目实施过程中合作无处不在，在科技快速发展的今天，任何一个人的能力与精力都是有限的，只有通过大家的通力配合，才能完成一项复杂的综合工作，因此作为一个技术人员，不仅需要有独挡一面的工作能力，更需要有能与其他人密切配合的能力和良好的沟通技能。（四）项目存在的问题虽然在项目策划过程中投入了较大的精力，但在项目的实施过程中发现仍有许
21、多问题考虑不够充分，在实施过程中影响了工作质量与工作效率，目前存在主要问题如下。1、研究范围较窄在确立研究项目时，选择的研究范围较窄，对产品的适用范围考虑不充分，比如只研究了在垃圾填埋场导渗用系统领域的研究内容，没有考虑在其它拓展领域的运用，因此研究的内容不够全面，没有充分发挥项目的社会效益与经济效益。2、试用数量较少在产品试用过程中，由于时间限制选择的试用客户数量较少，可能有一些问题没有充分暴露出来以便进一步完善。（五）改进方向在项目研究过程中取得了一定成绩，但同时也存在一些不足之处，改进计划及方向如下：1、做好进一步研究推广工作在产品应用领域上，由于前期市场调研工作不充分，很多潜在的应用领
22、域考虑不够，因此要做好进一步研究与推广工作，扩大产品的应用范围，进一步发挥项目的经济效益。2、加强用户信息收集，完善产品质量由于时间限制选择的试用客户较少，需要进一步收集用户信息，做好产品的质量改进与完善工作。五、主要完成人员序号姓名性别职称从事专业在本项目中承担的主要工作1赵义彬男总工程师石油机械主要技术方案2贺永安男高级工程师机械设计设计及文件的审核3魏恒忠男中级工程师容器设计分离器设计4王栋男助理工程师控制工程仪表阀门选型，数据采集5杨健男助理工程师材料成型工艺管线设计6刘晓林男助理工程师热能工程撬体设计7毕征男工程师化工机械制造工艺编制表1 主要完成人员技术研究报告一、研究背景、目的及
23、意义（一）研究背景近几年来，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。在我国国家科委早就制订了LNG发展规划，已成功为航天部提供了30tLNG作为火箭试验燃料。它在工业及民用均有其广泛的应用。在工业方面，主要是发电。LNG使用高效、经济。天然气的热能利用率可达55%，高于燃油和煤，尤其是对调峰电厂而言，天然气取代燃油的优势非常明显。用于发电是目前LNG的最主要工业用途。在民用方面主要是中小城镇生活用LNG。近年来，随着居民生活水平的提高，中小城镇居民更希望能用洁净的能源，LNG
24、作为清洁能源现备受关注，天然气燃烧后产生的二氧化碳和氮氧化合物仅为煤的50%和20%，污染为液化石油气的1/4，煤的1/800。LNG还作为调峰的备用气源作为管道天然气的调峰气源，可对民用燃料系统进行调峰，保证城市安全、平稳供气。LNG燃料还可以作汽车燃料。以LNG取代燃油后可以减少90%的二氧化硫排放和80%的氮氧化物排放，环境效益十分明显，是汽车的优质代用燃料。目前我国已改装的CNG型汽车已达数万辆，但用LNG作为汽车燃料特别值得推广，以满足目前及今后的需求。LNG的强筋需求必然会引起对天然气的开采热潮，而测试分离类设备在LNG产业链中是不可或缺的重要设备。它是在油气集输系统中对井口产出物
25、进行油、气、水分别计量的关键设备，特别是在目前国内外油气田产出液含水率高的情况下，对油、气产量进行准确、及时的计量，对掌握矿藏状况，弄清楚油、气井的产能动态，制定生产方案，具有重要的指导意义。但随着技术的进步，油气田生产越来越需要功能强、精确度好、自动化程度高的测试计量设备，以提高劳动生产率和油田的管理水平。因此，研发功能先进、测试效果好、环境适应能力强的测试分离设备显得更加迫切。我公司具有丰富的撬装式石油装备设计制造经验，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
26、证，有技术能力进行该项目的研究。另外，当代社会对清洁高效能源LNG的强筋需求，必然会对测试分离设备提供广阔的市场，研究该项目不但有较好的经济效益，同时也具有良好的社会效益，正是鉴于这种情况选择了该研发项目。（二）设计指导思想1、基本原理油、气、水经进液管线进入分离期内，经过膨胀、发散，游离态气体从液体中分离出来，液体从上往下经分离板分散，表面积增大并在塔板形成薄膜层，使气体暴露在液体表面，气泡破裂，从而使液体和气体得到进一步分离。分离出来的气体经过丝网除沫器从分离器顶部经排气管线排出，油、水经分离器的隔板分离后水由排水管线排出，油从排油管线排出。为了实现设备的适用性以及先进性，在制定设备P&I
27、D时进行了以下考虑：（1）对油回路采用双路计量设计，能满足对油大范围的计量，使设备即能满足出油少的气田计量要求，又能满足油田的单井计量要求；（2）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，并最终实现设备无源；（3）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；图2 设备P&ID图设备主要分为三相分离器部分以及测控部分：三相分离器主要包括：分离器罐体、排水管线、排气管线、排油管线、进液管线、仪表气管线、排液气动控制调节阀、排气气动控制调节阀、撬座、管道过滤器、旋涡流量计、一体化孔板流
28、量计、气液界面控制器、压力变送器、温度变送器、高压石英板液位计、安全阀、爆破片、由壬接头等。测控部分主要包括：天然气流量自动补偿计算单元、数据自动采集处理系统、防爆接线箱、控制柜、UPS电源、打印机、笔记本电脑等。2、主要工艺路线图3 工艺路线图二、研究内容、方法及结论分析本项目研究了油气田测试所用的分离计量设备，设计了分离器内件的结构，完善了浮筒自闭式内循环控制系统，有效解决了分离效果以及环境使用性问题。本项目的研究开发内容主要包括以下几个方面：（一）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
29、均匀分布是保证气液分离的关键，也是研究重点内容之一。（二）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。1、聚结板的发展情况1950年美国Shell（壳牌）公司制成第一台平行板捕集器（PPI）可去除的最小油滴直径为60um。在这之后不久，又设计出捕集器（CPI）。波纹板捕集器比平行板捕集器要好，原因是波纹板捕集器增加了聚结面积，波峰处更利于聚结油滴的上浮和固体物质的下沉。这些捕集器都是供炼厂处理
30、污水之用。Fram公司于70年代开发了先进的聚结板分离器，简称CPS。其中的聚结元件为一叠V型板，板上有放液孔，允许聚结油滴垂直穿过板。80年代CENATCO公司开发了商标为Performax的板式聚结器，这是一种错流设备，有人称为组合式波纹板。这些波纹板提供了流体在上面来回流动的曲折弯道，这些曲折弯道使分散液滴产生最大程度的聚结。Performax分离器首先是应用到水的净化上，即从含油污水中去除油，这一应用甚为成功。之后经过不断地开发，又在天然气去雾和原油脱水中得到了应用。这些新型的油水分离技术不仅提高了分离效果，还使板式分离技术在密闭容器中得到应用，因此特别适合油水分离的需要。2、聚结原理
31、及其计算方法Performax板式聚结器的颗粒去除原理与平行板捕集器的原理是一样的，即利用油滴只需浮生减短距离就能到达板表面，通过与板表面碰撞，油滴发生聚结。水滴或油滴只需沉降或浮生到邻近的板表面，而不必沉降或浮生到油水界面，波纹板片结构有非常大的聚结表面积，而且能减少湍流，提高分离效率。通过综合考虑污水水质状况（污水油滴颗粒度分布和浓度分布）和重力分离装置的结构参数，建立重力分离的数学模型，可直接计算排出水中的含油量：式中：F-每一层通道的截面积，cm2；Cm-浓度累加分布函数，Cm=f（d）；D=g（x，y）为最小可分离粒径与分离装置结构参数的关系式，即临界粒径函数。对于由波纹板对置构成的
32、板组，其临界粒径函数为：式中：R-波峰高度.cmV2-板层自身所占体积，CM2V1-中立分离装置的体积，cm3Q-含油污水流量，cm3/s通过对波纹聚结器内流动方向和截面不断变化的液流等量地用多层板层流来表示，以及用Samter平均粒径XVS来表示进口油滴平均粒径等假设，并列入矫正因数K，导出波纹版聚结器的油滴拖出率为；式中：u-液流速度，m/s；u-水的粘度，Pa.s；L-波纹板长度，m；-水的密度，Kg/m3；h-波纹板波高，m；0-油的密度，kg/m3；图4 聚结部分的多层斜板（A-A截面）图5 Performax 板式聚结器结论：（1）填料三相分离器结构合理，性能良好，操作简单，油水分
33、离效果好。（2）应用填料三相分离器可简化生产工艺，减少设备，降低工程投资。（3）填料三相分离器的沉降室采用全封闭结构，设置了可调节的水堰板，可针对进液含水的波动调节堰板高度，控制油水界面，调整油和水的沉降时间，这种结构很适合高含水油田中后期开发的生产；（4）填料三相分离器存在的问题是为了增大聚结面积，要制成峰坡上压有许多凹槽的波纹板，这样在生产中将会引起波纹板表面的泥沙沉积和污垢的聚结，运行一段时间后会影响设备的处理效果，如何清理波纹孔板有待于解决。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
34、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、浮球液位控制器对油水回路的控制影响浮球液位控制器是一种可以把液位信号转变成气信号的控制产品，操作简便，完全自力式，开关型和调节性可调节，使用方便，在油气分离器上面有着广泛的应用。其工作原理是利用压力或浮力来推动导阀，输出气信号，从而来控制液位。图6 供气压力调节器供气压力调节器是为需要持续低压起源的气动元件和指挥器提供所需压力。其工作原理如下：可移动式薄膜依靠对所需流量的快速反应提供恒定的下游压力。薄膜阀座组件可以上下自由移动以回应出口微小的所需流量的变化，薄膜阀座的移动改变喷嘴与尼龙阀座组件的间隙，从
35、而补偿所需流量变化。5、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，实现众多阀门手动足够的操作空间的方式方法也是本项目的研究内容之一。Solidworks软件介绍：SolidWorks软件是世界上第一个基于Windows开发的三维CAD系统，由于技术创新符合CAD技术的发展潮流和趋势，SolidWorks公司于两年间成为CAD/CAM产业中获利最高的公司。由于使用了WindowsOLE技术、直观式设计技术、先进的parasolid内核（由剑桥提供）以及良好的与第三方软件的集成技术，SolidWorks成为全球装机量最大
36、、最好用的软件。根据设备P&ID图，利用Solidworks软件绘制的设备三维效果图如下：6、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。7、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。测试分离类设备一般处于中高压的井口附近，属于危险区域，不易人员现场操作，而且现场环境复杂，不易引电，应解决对危险区域生产设备的实时监测问题；测试分离类设备上需要外输的生
37、产状态数据主要有温度、压力、流量等4-20ma信号，以及通讯信号，传输的数据信号较多，应解决众多传输信号线粗重的问题；多股信号在复杂环境先同时传输，应解决各路信号的数据干扰问题；生产现场设备以及人员多，应解决系统的快速搭建问题；为了解决以上问题，以实现快速、简便的数据采集，本数采系统主要采取了以下措施：（1）采用多对2芯内外屏蔽铠装通讯电缆；（2）利用防爆快速连接器，把设备运行状态数据有效的传输到非防爆区域的数采箱，控制箱与通讯电缆之间也采用防爆快速连接器连接；（3）控制箱为便携式，数采箱里有可以将设备状态信息数字化的模块，通过RJ45网线接口与笔记本电脑连接；（4）笔记本上安装有组态软件，可
38、实时采集设备现场生产数据，对设备状态进行监视、数据存储、曲线及报表的打印等相关操作；（5）数采箱及笔记本电脑既可以由外部电源提供又可由UPS电源供电。如下图所示：防爆区ARS485RJ45多对内外屏蔽铠装通讯电缆现场接线Exe IIBT4 IP65UPS电源非防爆区B防爆快速连接器 BLJ81-5/19Z防爆快速连接器 BLJ81-5/19Z图7 图五系统结构图数采箱（模数转换、通讯）IP55笔记本电脑（采集、存储）打印机AI 1 AI n 420mAModbus研究方法：（1）强度计算采用SW6和ASMEPVELITE设计计算方法；（2）撬装设计采用SolidWorks3D建模方法；（3）选
39、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，使设备即能满足出油少的气田计量要求，又能满足油田的单井计量要求；（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，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；（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；技术路线：（1）根据市场调研情况，优化产品的参数以及配置；（2）根据参数完成项目产品的设
40、计计算和相关模拟；（3）根据计算参数完成项目产品设计制图以及外购部件的采购；（4）进行项目产品制造；（5）项目产品的技术鉴定、定型；（四）试生产及试验情况1、技术路线：（1）根据市场调研情况，优化产品的参数以及配置；（2）根据参数完成项目产品的设计计算和相关模拟；（3）根据计算参数完成项目产品设计制图以及外购部件的采购；（4）进行项目产品制造；（5）项目产品的技术鉴定、定型；2、主要的技术指标（1）工艺设计参数：介质：油气田气液混合物设计压力9.8MPa设计温度80最高工作压力8MPa环境温度-4060最高/最低工作温度55/25额定流量：天然气1.97x10450x104Nm3/d混合液量8
41、0m3/d（2）安全性能指标：安全阀开启压力8.5MPa爆破片爆破压力9.8MPa容器类别II类后备电源保持时间120min（3）三相分离性能指标：气相中液滴粒径10um水相中含油250mg/L油相中含水1%（4）电气性能指标：防护等级IP65防爆等级ExdIIBT4电压等级24VDC通讯协议HART协议（5）测试性能指标天然气的计量精度1.0级水的计量精度0.5级油的计量精度0.5级三、技术关键与创新点（一）关键技术本项目是涉及到工艺、管道、容器、橇装设计、仪控等多个专业的综合项目，其主要成果主要表现在以下几个方面：复杂工艺管道的布置、高效聚结分离填料的结构设计、浮筒自闭式内循环控制系统的设
42、计、数据采集系统的设计。（二）项目创新点本项目研究了用于油气田生产的测试分离器，其主要创新点如下：1、油改气分离出的天然气经本系统进一步处理后可供井场取暖、加热设备燃烧用气，代替现场传统烧油。2、分离精度高本设备的气相出口天然气的分离精度高，可直接进入下游CNG、LNG净化处理系统。3、浮筒自闭式内循环控制系统控制气液界面、油水界面的液面控制器采用设备自身取气，气动信号输出控制调节阀开度，完全自力式，不需要外接气源、外接电源、外接PLC控制，安全、可靠、操作简单。4、多元参数的补偿分析、积算数据采集系统能实时监测设备的工作状态，并把检测的数据存储。数采操作界面人性化设计，实时曲线、历史曲线、历
43、史数据查询、报表设计、报表打印、用户操作权限登录，等多项功能。四、项目整体特点及与国内外同类技术综合比较（1） 加入项目整体特点内容（2） 这里需要加入与其他厂家产品的对比，用一些指标数据进行对比，用表格进行体现（一）项目整体特点：投资额小，建设周期短 ；整体性强：按照总体设计建设，可以形成若干单位工程的总体 ；具有固定性：单独设计，批量生产；本设备采用国际先进一流的技术，国内领先 ；在应用方面使用范围广，并且使用安全 ；设备标准化模块设计，适合安装；设备集气效率、截固率高、气密性好；缝隙宽度和遮盖宽度布置合理，无污泥流失；保证出气管畅通无阻，不会堵塞；启动速度快，不会出现断流、 流等现象。（
44、二）国内外同类技术综合比较 本公司的测试分离器在技术上，采用了国际先进的技术在国内是一流的，主要体现在，分离精度高、浮筒自闭式内循环控制系统、多元参数的补偿分析、积算，并且在容器的标准采用ASME标准；在安全使用方面，本设备是在高压的，由于使用国外的阀门设备具有安全的认证使用安全，并且是在IP65等级设计的。在经费上是投资小可以说是性价比高。五、推广应用前景（一）推广应用的条件随着社会能源结构的调整，清洁、高效的LNG成为追捧对象。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
45、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%。社会对LNG的强筋需求必然会引起对天然气的开采热潮，而测试分离类设备在LNG产业链中是不可或缺的重要设备。它是在油气集输系统中对井口产出物进行油、气、水分别计量的关键设备，特别是在目前国内外油气田产出液含水率高的情况下，对油、气产量进行准确、及时的计量，对掌握矿藏状况，弄清楚油、气井的产能动态，制定生产方案，具有重要的指导意义。但随着技术的进步，油气田生产越来越需要功能强、精确度好、自动化程度高的测试计量设备，以提高劳动生产率和油田的管理水平。因此，研发功能先进、测试效果好、
46、环境适应能力强的测试分离设备显得更加迫切。（二）推广应用的前景本设备的主要作用是气田井口采出物进行油、气、水三相分离，并可以分别对气体、油和水进行测试计量，此设备既可以作为测试计量设备使用，又可作为井口分离设备使用，为下一步进行的天然气预处理和液化铺平道路，是直接与井口管汇连接的首要设备单元，是气田生产不可或缺的重要设备。传统的气田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还需增加后续复杂的分离过滤设备。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管理措施，难以对措施效果
