雙腔式油井三相計量裝置的研制與應(yīng)用

楊朝鋒，鮑 文，何 鵬

（陜西延長石油（集團）有限責(zé)任公司研究院，陜西 西安 71065）

油氣水三相計量是油田生產(chǎn)管理中一項重要的基礎(chǔ)管理工作，對油井產(chǎn)油、產(chǎn)水及產(chǎn)氣進行準(zhǔn)確、及時計量，對及時掌握油藏動態(tài)，制定生產(chǎn)方案，具有重要指導(dǎo)意義。多年來，延長油田的單井來液計量主要是采用人工計量，計量人員爬涉千山，翻越溝壑，為延長油田的發(fā)展做出了巨大的貢獻。但由于油井?dāng)?shù)量多，井站離散性大，導(dǎo)致工人檢測的勞動強度大；加之是人工檢測計量，誤差大，數(shù)據(jù)無法滿足實時檢測要求和上傳；人工上站還存在路途安全隱患，夜間無法實現(xiàn)檢測。所有這些給站場的生產(chǎn)管理帶來了極大的不便和安全管理風(fēng)險。

隨著油田地面建設(shè)改革，根據(jù)延長油田地面建設(shè)自動化改進的需要，采用全自動單井油氣水三相計量裝置精確計量油井產(chǎn)油、產(chǎn)水及產(chǎn)氣成為一個迫切需要解決的問題[1]。

為了解決上述問題，結(jié)合現(xiàn)場實際情況，考慮盡量減少員工勞動強度，提高計量精度和減少計量誤差，并實現(xiàn)實時計量，數(shù)據(jù)實時上傳，降低安全風(fēng)險，并滿足未來油田數(shù)字化的需求?，F(xiàn)提出以下方案及對策。

1 計量裝置的原理和方法

單井計量裝置采用體積測量法，集旋流分流理論、油氣密度差異、壓力差異、自動控制等多項技術(shù)于一體，通過計量罐液位體積和執(zhí)行次數(shù)計量單井日產(chǎn)液量。

1.1 計量裝置結(jié)構(gòu)及組成

自動計量裝置分為兩大模塊，一是液量計量模塊，二是含水計量模塊。

液量計量模塊由計量主體和、控制電動閥和控制電動三通閥、液位開關(guān)組成。計量主體是一根規(guī)格為Φ159×6mm，高度為1200mm 的無縫鋼管焊接制成，內(nèi)部分為兩個腔室，上部為分離腔室、下部為計量腔室。

1.2 計量原理

當(dāng)油井產(chǎn)液通過入口進入到分離腔室后，由于油氣的密度差產(chǎn)生重力分異效果，氣體和液體分離，液體下落并儲存在分離腔室的底部。當(dāng)?shù)臀灰何婚_關(guān)顯示常開，說明計量腔室液體排空，控制電動三通閥的液路關(guān)死，氣路打開，同時打開控制電動閥，使分離腔室已經(jīng)氣液分離出來的液體進入到計量腔室，當(dāng)進入到計量腔室的液體達到高位液位開關(guān)時，記錄液體充滿高低液位開關(guān)量的時間，高低液位開關(guān)之間容器的體積除以蓄液時間可以折算日產(chǎn)液量。流程控制上控制電動三通閥的液路打開，氣路關(guān)死，關(guān)閉控制電動閥，分離液體不再流入計量腔室，開始氣排液過程，通過記錄液量排出高低位開關(guān)的時間同樣的原理可以折算日產(chǎn)氣量[2]。蓄液排液過程循環(huán)往復(fù)以實現(xiàn)氣液兩相的計量。

含水計量模塊安裝在液路出口，當(dāng)排液時計量排出液體的含水率。通過排出液量和綜合含水來計算油井的產(chǎn)液量和產(chǎn)水量。具體控制過程見圖1。

圖1 計量裝置控制系統(tǒng)流程圖

2 現(xiàn)場試驗

通過對H47-4 開展現(xiàn)場試驗，通過單井計量裝置計量結(jié)果與進罐液量、氣體流量計對比，單井產(chǎn)液及含水率計量精度≤5%，氣體計量精度≤8%，如圖2 所示。誤差率較小，能夠真實、準(zhǔn)確地反映油井生產(chǎn)情況。具體情況見圖2。

單井液量計量裝置具備以下優(yōu)勢：

1）該裝置實現(xiàn)了油井的連續(xù)自動計量，可以對液相、氣相或單獨相計量；減輕了工人勞動強度，降低了安全風(fēng)險，同時通過計量結(jié)果，準(zhǔn)確得出油井生產(chǎn)間歇規(guī)律，及時發(fā)現(xiàn)異常生產(chǎn)情況，為延長油田原油生產(chǎn)形勢分析、上產(chǎn)措施和節(jié)能技術(shù)改造提供更科學(xué)、更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)保障[3]，提高措施設(shè)計方案和機采優(yōu)化設(shè)計方案質(zhì)量；

2）雙容積采用特殊的分離結(jié)構(gòu)，保證氣液分離要求，滿足計量平穩(wěn)和顧客要求的精度；通過換算，可以滿足移動檢測以及實時汽油比精確檢測；

3）該裝置結(jié)構(gòu)簡單，計量準(zhǔn)確，計量數(shù)據(jù)具有就地顯示和上傳功能，特別適合延長油田對低產(chǎn)井、間歇井等進行計量檢測[4]。

3 結(jié)論

圖2 計量裝置試驗值與標(biāo)定值對比圖

傳統(tǒng)的單井計量主要采用人工巡回計量，由于人工計量方式測量誤差大，計量技術(shù)落后，加之由于油井?dāng)?shù)量多，井站離散性大，導(dǎo)致工人檢測的勞動強度大；檢測數(shù)據(jù)無法滿足實時檢測要求和上傳；人工上站還存在路途安全隱患，夜間無法實現(xiàn)檢測，所有這些給站場的生產(chǎn)管理帶來了極大的不便和安全管理風(fēng)險[5]。

本計量裝置的推出，能夠很好的進行液相、氣相計量，采用的流量計和含水分析儀測量精度高，測量誤差小，測量調(diào)整比大，容積式計量可靠，數(shù)據(jù)可以就地顯示和上傳；裝置成橇可以滿足移動檢測以及井口實時汽油比精確檢測，減輕工人勞動強度，降低安全風(fēng)險，滿足生產(chǎn)需求，社會效益顯著。

本裝置的投入可使單井計量更加準(zhǔn)確，也可以實時提供液相數(shù)據(jù)、含水率以及汽油比等滿足生產(chǎn)管理使用，經(jīng)濟效益巨大。