多相流計(jì)量裝置在油井計(jì)量中的應(yīng)用

余海，賀公安

（海默集團(tuán)蘭州能源科技股份有限公司，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

隨著石油、天然氣行業(yè)的快速發(fā)展，在油氣井開(kāi)采過(guò)程中，做好油氣井產(chǎn)量計(jì)量，滿足生產(chǎn)管理需要，成為油氣開(kāi)采管理的重要內(nèi)容。計(jì)量時(shí)，注重?cái)?shù)據(jù)準(zhǔn)確性、及時(shí)性，準(zhǔn)確把握油藏情況，科學(xué)制定生產(chǎn)方案，為開(kāi)采作業(yè)提供重要的參考及指引。本文分析短節(jié)型多相流量計(jì)和低產(chǎn)多相計(jì)量裝置在油氣井計(jì)量中的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)油氣井產(chǎn)出物的多相計(jì)量。結(jié)合油田、區(qū)塊、油井所占比例，對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，從而為油田管理提供有效的數(shù)據(jù)支持。

1 多相流計(jì)量裝置及其特點(diǎn)

1.1 多相流計(jì)量裝置

多相流計(jì)量裝置是一種油、氣井多相計(jì)量裝置，在油田計(jì)量工作中得到了廣泛地應(yīng)用。裝置用文丘里流量計(jì)測(cè)量總流量，以伽馬傳感器測(cè)量相分率，并通過(guò)數(shù)據(jù)處理單元計(jì)算出油、氣、水三相的流量，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的有效輸出；對(duì)相關(guān)參數(shù)做好有效把握，將復(fù)雜的多相問(wèn)題進(jìn)行簡(jiǎn)單化處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)油、氣井計(jì)量問(wèn)題的有效解決[1]。該裝置可針對(duì)單井、多井計(jì)量，利用數(shù)據(jù)對(duì)生產(chǎn)情況做好科學(xué)分析，助力油氣開(kāi)采管理工作的有效開(kāi)展。

從目前油田計(jì)量工作開(kāi)展情況看，主要還是采取在計(jì)量站建造分離器，對(duì)不同單井或多井合并后進(jìn)行分離計(jì)量的方法。傳統(tǒng)的分離器計(jì)量方案，由于設(shè)備的占地面積大，制造難度大，投資高，各井要匯集到計(jì)量站后才能計(jì)量，單井?dāng)?shù)據(jù)缺乏；而我公司的多相流量計(jì)產(chǎn)品已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)小型化，成為一個(gè)短節(jié)型流量計(jì)（SPM），可替換一節(jié)現(xiàn)場(chǎng)管線，實(shí)現(xiàn)在線計(jì)量。我公司的系統(tǒng)示意圖如圖1所示，操作原理如下。

圖1 短節(jié)型多相流量計(jì)系統(tǒng)示意圖

流量計(jì)測(cè)量多相介質(zhì)總體積流量Qt；單能伽馬傳感器測(cè)量多相流體含氣率GVF,雙能伽馬傳感器測(cè)量液相的含水率WC；溫度傳感器實(shí)時(shí)取得溫度信號(hào)；壓力變送器取得系統(tǒng)壓力信號(hào)。數(shù)據(jù)處理單元(DAU)按以下算式實(shí)時(shí)計(jì)算出油、水、氣量，并應(yīng)用PVT模型將測(cè)得的油、水和氣的流量轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)條件下的流量值。

式中：Qt為多相介質(zhì)總體積流量；GVF為多相流體含氣率；WC為液相的含水率。

SPM尺寸小、成本低，可按單井生產(chǎn)管線的口徑配備，使得單井配備成為可能，結(jié)合多相流量計(jì)的數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸功能，可將數(shù)據(jù)直接傳回中心站，極大地方便了油田管理。

現(xiàn)場(chǎng)油井產(chǎn)量很低情況下，可選用低產(chǎn)多相計(jì)量裝置（LPT），如圖2所示。

圖2 低產(chǎn)多相計(jì)量系統(tǒng)（LPT）示意圖

混合介質(zhì)流入微型分離器，經(jīng)強(qiáng)制旋流后，氣體沿中部向上流動(dòng)；液體沿外側(cè)向下運(yùn)動(dòng)在分離器中積存；當(dāng)液位到達(dá)設(shè)定液位上限時(shí)，DAU得到信號(hào)并指揮液路控制閥開(kāi)啟進(jìn)行排液；當(dāng)液位下降至液位下限時(shí)，液路控制閥關(guān)閉，繼續(xù)積液。DAU得到分離器內(nèi)壓力反饋，控制氣路的控制閥開(kāi)度，進(jìn)行系統(tǒng)壓力平衡。低產(chǎn)多相流量計(jì)從氣相和液相雙視角入手，實(shí)現(xiàn)對(duì)油井計(jì)量問(wèn)題的有效解決[2]。

氣路采用漩渦流量計(jì)測(cè)量氣量；液路采用容積流量計(jì)或質(zhì)量流量計(jì)計(jì)量液量，液路含水分析儀計(jì)量實(shí)時(shí)的含水率，DAU對(duì)各流量計(jì)和儀表的信號(hào)實(shí)時(shí)進(jìn)行處理，對(duì)關(guān)鍵數(shù)據(jù)信息進(jìn)行把握[3]。輸出油、水、氣的單相流量的累計(jì)數(shù)據(jù)和瞬時(shí)流量，并將數(shù)據(jù)傳至計(jì)量站控制室，同時(shí)也可接受控制指令，實(shí)現(xiàn)人同設(shè)備的交互。

1.2 裝置特點(diǎn)分析

無(wú)論是SPM還是LPT多相流計(jì)量裝置具有較高的測(cè)試精度，重復(fù)性好，能夠在線實(shí)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的處理和記錄。同時(shí)測(cè)量精度受到油氣流型、流態(tài)的影響較小。流量計(jì)壓力損失較小，尤其是SPM，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，拆卸、維修簡(jiǎn)便，節(jié)能高效，一次性投資小，有條件的現(xiàn)場(chǎng)可以單井安裝，應(yīng)用前景廣闊。設(shè)備采取了模塊化的組合方式，對(duì)于SPM，可按用戶的實(shí)際流量大小選用不同口徑。對(duì)于LPT也可按需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行組合設(shè)計(jì)，液流量計(jì)、氣流量計(jì)以及組分儀等進(jìn)行靈活搭配，針對(duì)井況實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行更有效地獲取，滿足油井計(jì)量的實(shí)際需要[4]。

2 多相流量計(jì)在油井計(jì)量中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中，有些計(jì)量站分離器無(wú)法對(duì)內(nèi)部液面進(jìn)行精確控制，導(dǎo)致分離效果不佳，計(jì)量出現(xiàn)問(wèn)題，存在較大的誤差，給油井?dāng)?shù)據(jù)計(jì)量造成了不利的影響[5]。多相流量計(jì)的應(yīng)用，具有如下獨(dú)特的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)：

（1）多相流量計(jì)適合單井安裝，可有效提升計(jì)量數(shù)據(jù)的及時(shí)性和準(zhǔn)確度。對(duì)于海洋平臺(tái)和對(duì)占地要求嚴(yán)格的現(xiàn)場(chǎng)，無(wú)疑提供了獲取計(jì)量數(shù)據(jù)的更好選擇。通過(guò)它對(duì)產(chǎn)量變化進(jìn)行有效把握，為油田動(dòng)態(tài)管理提供可靠的數(shù)據(jù)支持，確保現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)穩(wěn)定運(yùn)行。

（2）SPM設(shè)備的壓力損失小，可降低設(shè)備動(dòng)力消耗，從而提升油田生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益[6]。多相流量計(jì)體積小，集成化水平較高，施工簡(jiǎn)單；還可進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸和控制，有助于現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)字化管理，降低人員工作量和維修量。

（3）同時(shí)，還能有效地減少環(huán)境污染，有助于實(shí)現(xiàn)油氣生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。

總之，有效應(yīng)用多相流量計(jì)，能夠解決傳統(tǒng)計(jì)量方法對(duì)單井計(jì)量間斷性引起的準(zhǔn)確性問(wèn)題，提升現(xiàn)場(chǎng)管理及經(jīng)濟(jì)效益，值得進(jìn)行推廣及應(yīng)用。

3 多相流量計(jì)在油井計(jì)量中的應(yīng)用分析

多相流量計(jì)在油田的應(yīng)用解決了油田管理過(guò)程中對(duì)油、氣井產(chǎn)量實(shí)時(shí)獲取的問(wèn)題，為油氣田現(xiàn)場(chǎng)精細(xì)化管理創(chuàng)造了條件。如何科學(xué)有效利用，可從以下兩個(gè)方面把握：

3.1 提高計(jì)量工藝數(shù)據(jù)的有效性

計(jì)量過(guò)程中，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性至關(guān)重要，計(jì)量設(shè)備狀態(tài)良好、工作正常是取得良好數(shù)據(jù)的基本條件。因此，和其它設(shè)備一樣，多相流量計(jì)的維護(hù)和標(biāo)定尤為重要。由于油、氣井的介質(zhì)物性和井況參數(shù)不是恒定不變的，有些井的變化還很大，對(duì)于SPM型流量計(jì)，按操作手冊(cè)的相應(yīng)要求經(jīng)常采用實(shí)際介質(zhì)對(duì)流量計(jì)進(jìn)行標(biāo)定是確保設(shè)備數(shù)據(jù)精度的必要手段。

其次，注重對(duì)計(jì)量數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)和分析。一旦數(shù)據(jù)波動(dòng)，提示井況有變，應(yīng)及時(shí)確認(rèn)此變化是正常操作引起還是存在相應(yīng)問(wèn)題；還應(yīng)注重將多相計(jì)量工藝數(shù)據(jù)與分離器計(jì)量數(shù)據(jù)對(duì)比，互相矯正，提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度。通過(guò)數(shù)據(jù)質(zhì)量分析和保證工作，對(duì)油氣井?dāng)?shù)據(jù)信息進(jìn)行針對(duì)性的獲取，能夠有效地發(fā)揮多相流量計(jì)功能，為油井生產(chǎn)提供重要的數(shù)據(jù)支持和參考，提升油井生產(chǎn)管理的經(jīng)濟(jì)效益[7]。

3.2 實(shí)現(xiàn)對(duì)液相、氣相的有效處置，有效利用數(shù)據(jù)信息

針對(duì)LPT型多相流量計(jì)，關(guān)鍵是液位控制過(guò)程正確。油井的狀態(tài)變化，會(huì)引起流量波動(dòng)，一旦瞬時(shí)大液量導(dǎo)致液位策略失效，就會(huì)影響計(jì)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。故LPT設(shè)備應(yīng)用過(guò)程中需要注重計(jì)量數(shù)據(jù)的跟蹤監(jiān)測(cè)和分析，一旦油井的瞬時(shí)產(chǎn)量變化超過(guò)設(shè)備限制，應(yīng)及時(shí)采取措施；同時(shí)也應(yīng)針對(duì)油井狀況，為后續(xù)調(diào)整管理策略提供依據(jù)。氣路的有效處置同樣也應(yīng)注重保證瞬時(shí)流量不超氣表量程、液路不走氣，經(jīng)常監(jiān)測(cè)實(shí)時(shí)流量數(shù)據(jù)，一旦數(shù)據(jù)波動(dòng)超限，應(yīng)在測(cè)量流程的上游采取均衡生產(chǎn)措施。

計(jì)量過(guò)程中，應(yīng)及時(shí)獲得并分析多相流量計(jì)輸出數(shù)據(jù)，有效地發(fā)揮其功能。對(duì)油氣井開(kāi)采活動(dòng)進(jìn)行有效地把握和分析，為開(kāi)采作業(yè)提供重要的數(shù)據(jù)指引，對(duì)作業(yè)質(zhì)量進(jìn)行有效地反饋，對(duì)存在的問(wèn)題及不足做好有效地處置[8]。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在油氣井計(jì)量工作中，使用多相計(jì)量裝置，可及時(shí)監(jiān)測(cè)井況，提高計(jì)量的及時(shí)性和精確性；對(duì)傳統(tǒng)的計(jì)量裝置做好改進(jìn)，發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢(shì)，為油氣井開(kāi)采作業(yè)提供重要的數(shù)據(jù)支持；利用數(shù)據(jù)，對(duì)作業(yè)過(guò)程進(jìn)行科學(xué)、合理的安排，從而滿足實(shí)際生產(chǎn)需要。LPT的應(yīng)用，能夠解決超低流量井況的計(jì)量問(wèn)題，如實(shí)反饋低產(chǎn)井生產(chǎn)狀況，為油井生產(chǎn)管理策略提供重要的參考及指引，更好地滿足油井生產(chǎn)和開(kāi)發(fā)需要，提升油氣田生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。