前沿视线: 油井仪器仪表、计量方法及关键技术发展方向(上)

油井生产过程中形成油、气、水三相流动,油井计量的任务是动态监测油井的产液量、产油量和产气量,并通过产量的动态分析得知井下油藏地质情况变化和生产异常,为生产决策提供准确的数据支持,需要测出油、气、水三相的分相流量,国家标准要求计量准确度为±10%。
  油井计量有计量间计量、翻斗计量、计量车、软件量油和新型智能多相流量计等多种计量方式。其中计量间计量、翻斗计量、计量车和大部分智能多相流流量计采用气液分离计量方法,部分单井测量装置采用不分离计量方法。软件量油属于间接测量产量的软测量方法。计量间采用三相分离器将每口油井的油、气、水分开或采用两相分离器将气、液相分开,然后分相计量。这种传统分离器测量方法通过间断性的进液排液计量产液量,计量方法不连续,工作过程繁琐,而且人为因素很大。翻斗计量在计量罐中装两个小型翻斗,井口来液先进入其中一个翻斗,当翻斗内液体达到设定重量时翻斗翻转,然后来液进第二个翻斗,依次循环,翻斗每翻转一次记数器记一次数,实现单井产液计量。其优点是装置小、原理简单、操作方便。其缺点是气体直接放空不能计量,翻斗装置在北方油田冬季容易出现原油凝结现象。
  单井计量车量油方式采用小型重力沉降式油气分离器将井口原油分离成气、液两相,分别计量。单井计量车的优点是采用车载分离计量方式,应用灵活,适合于单井产量较低,油井分散、距离较远的油区使用。其缺点是适用的单井产量范围小,仍是不连续量油,产气量不计量或气路计量准确度较低。
  软件量油主要有示功图法和液面恢复法。示功图是通过示功仪记录抽油机每完成一次抽油过程(上冲程和下冲程)电流变化,从而计算出抽油机井载荷变化的图示。载荷的变化反映了抽油泵抽吸油量的变化。液面恢复法的原理是停止抽油,油井内液面上升,通过回声测井仪测量油井内液面的上升速度即可计算出相应的产液量。
  部分分离式多相流计量基本原理是将多相流导人某种形式的气液分离器,将三相流分离成以液相和气相占主体的两种流体,然后分别计量,构成如图2所示。这样可以将测量流型和测量参数限制在相对变化较小的范围内,从而保证或提高多相流测量系统的测量范围和测量准确度,美国Agar公司的MPFM-400型多相流量计、英国Jiskoot公司基于小型气液旋流分离器的多相流量计、国内兰州海默公司的MPM2000H型多相流量计是典型的部分分离式多相流量计。
  不分离与部分分离计量方式具有各自的优缺点,不分离计量装置体积小、重量轻,更适合于海上平台使用,但其结构组件比较复杂,受来流流型影响大,成本高技术不够成熟,通常有放射性构件;部分分离式计量装置不局限于某种特殊流型限制,结构和测量原理相对简单容易实现,成本低技术成熟,但体积和重量略大,王栋等人研究的分流分相的测量方法可以大大减小计量装置的体积。

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