移動(dòng)式油井原油產(chǎn)量計(jì)量裝置的研制與應(yīng)用

　　1、勝利油田油井產(chǎn)量計(jì)量現(xiàn)狀
　　
　　目前勝利油田有代表性的油井產(chǎn)量計(jì)量方式主要有：立式分離器配玻璃管/磁翻轉(zhuǎn)液位計(jì)計(jì)量、兩相分離儀表計(jì)量、稱重式油井計(jì)量和功圖量油遠(yuǎn)傳計(jì)量。這些計(jì)量裝置的技術(shù)特點(diǎn)見表1。　　
　　2、勝利油田油井產(chǎn)量計(jì)量存在的主要問題
　　
　?。?）傳統(tǒng)計(jì)量方式對于高含水油井、間歇出油井的原油計(jì)量誤差大
　　
　　油田90%的油井目前還是采用立式分離器、玻璃管式量油，人工井口取樣化驗(yàn)的方法計(jì)量原油產(chǎn)量。這種方法對于產(chǎn)量穩(wěn)定、含水率低的油井，原油計(jì)量準(zhǔn)確性較高。目前油田油井綜合含水率逐年上升，大部分油井的含水率在90%以上，若油井含水率為95%，含水計(jì)量誤差為1%，就會(huì)造成20%的原油計(jì)量誤差。對于具有間歇出油特點(diǎn)的油井，用測量時(shí)間段內(nèi)的液量推算全天的液量，不具有代表性，造成較大的計(jì)量誤差。傳統(tǒng)計(jì)量方式的局限性在一定程度上影響了單井計(jì)量數(shù)據(jù)的真實(shí)性，不利于生產(chǎn)管理部門制定有效的油井工藝措施，難以對油井措施效果進(jìn)行正確評價(jià)。
　　
　?。?）傳統(tǒng)計(jì)量方式無法實(shí)現(xiàn)混串井、低含氣井的產(chǎn)量計(jì)量
　　
　　隨著油田勘探開發(fā)進(jìn)入中后期，油井產(chǎn)量逐年降低，油田大約有30%的油井因產(chǎn)液量低、含水低、溫度低等原因只能多口油井混輸，對于混串井，使用現(xiàn)有的計(jì)量方式只能對串接油井的總液量進(jìn)行計(jì)量，無法實(shí)現(xiàn)單井量油，若要計(jì)量單口油井的液量，則采用停井的方式，嚴(yán)重影響生產(chǎn)運(yùn)行。另外低含氣井氣量小、無法實(shí)現(xiàn)壓液面操作，如果計(jì)量站內(nèi)所有油井都是低氣量油井，就無法量油。傳統(tǒng)的計(jì)量方式無法實(shí)現(xiàn)混串井、低含氣井的產(chǎn)量計(jì)量，影響了對油井生產(chǎn)狀況的準(zhǔn)確掌握。
　　
　?。?）目前試用的計(jì)量新技術(shù)使用范圍有一定的局限性
　　
　　目前勝利油田部分采油廠對油井產(chǎn)量計(jì)量方式進(jìn)行了改進(jìn)，在一定程度上提高了計(jì)量技術(shù)水平。例如，濱南采油廠的無源控制多相計(jì)量系統(tǒng)，氣液兩相分離效率高，液量、氣量計(jì)量準(zhǔn)確，但是由于沒有實(shí)現(xiàn)三相分離，液相含水率高，油量計(jì)量誤差較大。臨盤采油廠試點(diǎn)的抽油機(jī)井功圖量油技術(shù)，簡化了工藝流程，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，但通過現(xiàn)場的運(yùn)行結(jié)果與原有分離器對比，抽油機(jī)井功圖量油技術(shù)對高油氣比油井、低產(chǎn)液井適應(yīng)性差。
　　
　　針對勝利油田油井計(jì)量現(xiàn)狀和存在問題，技術(shù)檢測中心開發(fā)研制了“移動(dòng)式油井原油產(chǎn)量計(jì)量裝置”，該裝置通過三相分離器將油井來液分離成不含液的氣體，含水低于30%的油和含油率低于0.1%的水，分別用渦街流量計(jì)、質(zhì)量流量計(jì)和電磁流量計(jì)進(jìn)行單相計(jì)量。較好地解決了油田高含水井、低產(chǎn)液井、混串油井、低氣量井、間歇油井的產(chǎn)量計(jì)量問題，同時(shí)還可以對油田在用計(jì)量裝置進(jìn)行校驗(yàn)和誤差修正，提高在用計(jì)量裝置的準(zhǔn)確性。
　　
　　移動(dòng)式油井原油產(chǎn)量計(jì)量裝置的構(gòu)成及原理
　　
　　移動(dòng)式油井原油產(chǎn)量計(jì)量裝置（簡稱計(jì)量裝置）由臥式分離器、旋流分離器、除沫器、工藝管線、測量儀表、控制儀表以及計(jì)算機(jī)、顯示終端組成。具體結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。　　
　　工作原理：油井產(chǎn)出的油、氣、水混合物切線進(jìn)入旋風(fēng)分離器，在離心力作用下，液體和氣體分離，分離后的氣體，從旋風(fēng)分離器頂部流出經(jīng)除霧裝置后進(jìn)入氣路計(jì)量管線;經(jīng)旋風(fēng)分離器分離的液體進(jìn)入臥式分離器，依次經(jīng)消能裝置、折流板、整流裝置后進(jìn)入沉降室，油、水在沉降室經(jīng)重力作用下自然分層，低含水的適合質(zhì)量流量計(jì)測試的油水混合流體溢入油室，并進(jìn)入油路計(jì)量管線;沉降室底部的游離水則進(jìn)入水路計(jì)量管線。裝置運(yùn)行過程中，通過*的數(shù)學(xué)控制模型，由測控主機(jī)對分離器中的液位以及壓力進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)油、氣、水三相準(zhǔn)確計(jì)量。
　　
　　移動(dòng)式油井原油產(chǎn)量計(jì)量裝置的研究設(shè)計(jì)
　　
　　移動(dòng)式油井原油產(chǎn)量計(jì)量裝置的關(guān)鍵部分包括氣液分離的旋流分離器、油水分離的臥式分離器、自動(dòng)控制部分以及車載小型化設(shè)計(jì)。
　　
　　1、旋流分離器
　　
　　計(jì)量裝置采用旋流分離技術(shù)[1,2]來進(jìn)行氣液分離。油井產(chǎn)出的油、氣、水混合物切線進(jìn)入旋流分離器，在離心力作用下，液體和氣體在旋流分離器里進(jìn)行有效分離。旋流分離器原理圖見圖2。　　
　　2、臥式分離器
　　
　　移動(dòng)式油井原油產(chǎn)量計(jì)量裝置采用臥式分離器[3,4]進(jìn)行油水分離，主要由消能室、沉降分離室、油室等三部分組成，分離器結(jié)構(gòu)示意圖見圖3。消能室主要是削弱從旋流分離器[5]來的液相能量，使液相平穩(wěn)過渡到沉降分離室;沉降離室主要使油、水及剩余氣體泡沫得到充分分離。分離后的游離水進(jìn)入水路管線由電磁流量計(jì)[6]計(jì)量。分離出的油溢流進(jìn)入油室，當(dāng)油室內(nèi)液位到達(dá)一定高度時(shí)，電磁閥打開，低含水原油流經(jīng)質(zhì)量流量計(jì)計(jì)量，當(dāng)油室內(nèi)液位下降到某一高度時(shí)，電磁閥關(guān)閉，計(jì)量過程中流經(jīng)質(zhì)量流量計(jì)的油流量在質(zhì)量流量計(jì)測量范圍內(nèi)，保證了計(jì)量準(zhǔn)確度。油室的設(shè)計(jì)[7]及其液位的測量與控制，提高了低產(chǎn)液油井原油產(chǎn)量測量的準(zhǔn)確度。　　
　　3、分離器內(nèi)液位、壓力的控制
　　
　　為了實(shí)現(xiàn)容器內(nèi)的流態(tài)更加穩(wěn)定，以及氣體與液體、油水更加充分分離，裝置采集了氣液界面、油水界面以及容器壓力等參數(shù)，通過*的控制模型，并結(jié)合16位微芯片處理器，自動(dòng)計(jì)算出油路、水路的流型控制方案，由油路、水路的電執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行，使分離器內(nèi)油水分離室的油水界面基本穩(wěn)定在某一位置，使分離器內(nèi)油室的氣液界面能夠在某一高度范圍內(nèi)變化，使分離器內(nèi)氣體壓力能夠穩(wěn)定在某一設(shè)定壓力值。
　　
　　4、車載小型化設(shè)計(jì)
　　
　　為了監(jiān)測油井產(chǎn)量，需要方便快捷地將油井原油產(chǎn)量計(jì)量裝置運(yùn)送到井口或計(jì)量站，由此考慮將計(jì)量裝置設(shè)計(jì)安裝在小型移動(dòng)式計(jì)量房內(nèi)，方便隨時(shí)撬裝。用軟管將計(jì)量裝置與井口或計(jì)量站管線連接，實(shí)現(xiàn)油井液量、氣量、原油含水率、原油產(chǎn)量等參數(shù)的測試。小型移動(dòng)式計(jì)量房和計(jì)量裝置的實(shí)物圖見圖4。　　
　　為了滿足車載以及安裝計(jì)量裝置的要求,房子總長為4800mm,高度為3000mm,寬度為1950mm。
　　
　　現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)
　　
　　2008年9月16日，移動(dòng)式油井原油產(chǎn)量計(jì)量裝置吊裝到現(xiàn)河采油二礦采油六隊(duì)的河68-4計(jì)量站，經(jīng)過一段時(shí)間的安裝、調(diào)試，裝置運(yùn)行正常后，于2008年10月8日～11月18日，進(jìn)行了為期42天的試運(yùn)行，并于2008年11月23日對裝置的應(yīng)用效果進(jìn)行了現(xiàn)場測試。
　　
　　1、現(xiàn)場測試思路
　　
　　計(jì)量裝置測量的油井產(chǎn)量與標(biāo)準(zhǔn)器數(shù)據(jù)對比，得出計(jì)量裝置的計(jì)量誤差，同時(shí)對油路、水路取樣化驗(yàn)，驗(yàn)證計(jì)量裝置的分離效果。
　　
　　測試的基本原理采用靜態(tài)容積法比對的方法，分離后油路含水原油進(jìn)入1m3的二等標(biāo)準(zhǔn)金屬量器，水路含油污水進(jìn)入經(jīng)過檢定的10m3的金屬罐，測試過程中分別在油路和水路取樣，送至油田質(zhì)檢所化驗(yàn)，得到油路含水率和水路含油率。油量標(biāo)準(zhǔn)值為1m3金屬量器中的原油量與10m3的金屬罐中的原油量的總和;水量標(biāo)準(zhǔn)值為1m3金屬量器中的水量與10m3的金屬罐中的水量的總和。
　　
　　2、測試數(shù)據(jù)分析
　　
　　通過現(xiàn)場嚴(yán)格測試，此次測試的油量測量誤差為3.68%，液量測量誤差為3.04%。具體測試數(shù)據(jù)見表4。由測試結(jié)果可知，移動(dòng)式油井原油產(chǎn)量計(jì)量裝置符合液量誤差和油量誤差小于5%的設(shè)計(jì)要求，滿足勝利油田單井計(jì)量的要求。　　
　　移動(dòng)式油井原油產(chǎn)量計(jì)量裝置較好地解決了傳統(tǒng)計(jì)量裝置不能連續(xù)、準(zhǔn)確計(jì)量的問題，可以克服來液含水率高、氣量少對測量儀器計(jì)量準(zhǔn)確度的影響，保證了油井油氣水產(chǎn)量計(jì)量的準(zhǔn)確性。
　　
　　下一步工作思路
　　
　　移動(dòng)式油井原油產(chǎn)量計(jì)量裝置通過對油氣水的分離以及*的控制模型，實(shí)現(xiàn)了油井產(chǎn)量的連續(xù)準(zhǔn)確計(jì)量，適用范圍廣，自動(dòng)化程度高，較好地解決了油田油井產(chǎn)量準(zhǔn)確計(jì)量的難題。今后在油田的生產(chǎn)管理中將發(fā)揮巨大的作用。下一步工作思路如下。
　　
　?。?）對油田重點(diǎn)油井原油產(chǎn)量進(jìn)行巡回監(jiān)測
　　
　　采用移動(dòng)式油井原油產(chǎn)量計(jì)量裝置對重點(diǎn)油井原油產(chǎn)量進(jìn)行巡回監(jiān)測，對于產(chǎn)量穩(wěn)定的油井，適當(dāng)延長測量周期。對于產(chǎn)量波動(dòng)大，或有異常情況的油井，增加測量次數(shù)，密切監(jiān)控油井產(chǎn)量和其他生產(chǎn)參數(shù)。
　　
　　（2）對現(xiàn)有計(jì)量裝置進(jìn)行校驗(yàn)
　　
　　通過現(xiàn)場測試油井產(chǎn)量，對比現(xiàn)有計(jì)量裝置的計(jì)量結(jié)果，得出現(xiàn)有計(jì)量裝置的計(jì)量誤差和修正系數(shù)，以便對現(xiàn)有計(jì)量裝置的計(jì)量結(jié)果進(jìn)行修正。
　　
　?。?）為油井施工效果評價(jià)提供依據(jù)
　　
　　對油田維護(hù)作業(yè)井和措施作業(yè)井作業(yè)前后產(chǎn)量進(jìn)行對比測試，結(jié)合示功圖初步判斷油井地下工況，為作業(yè)效果評價(jià)提供科學(xué)依據(jù);對油田采用新技術(shù)開發(fā)的油井進(jìn)行產(chǎn)量測試，科學(xué)評價(jià)新技術(shù)的實(shí)施效果。