油井計量技術現狀及其發展趨勢

油井計量技術現狀及其發展趨勢

油井計量技術現狀及其發展趨勢

勝利石油管理局勘察設計研究院 郭長會

摘要：介紹我國油田主要采用的油井產量計量方法，其中原油計量包括玻璃管液面計量油、電極量油、翻斗量油；天然氣計量包括孔板廁氣、分離氣排液測氣、氣體流量計測氣及含水量的測量。同時介紹油井采出液中油、氣、水產量綜合計量方法及其相關技術，闡述油井計量技術的發展趨勢。 關鍵詞：油井 原油計量氣體計量 含水率 計量裝置發展趨勢 油井產量的計量是油田生產管理中的一項重要工作，對油井產量進行準確、及時的計量，對掌握油藏狀況，制定生產方案，具有重要的指導意義。目前國內各油田采用的油井產量計量方法主要有玻璃管量油孔板測氣、翻斗量油孔板測氣、兩相分離密度法和三相分離計量方法等。隨著技術的進步，油田越來越需要功能強、自動化程度高的油井計量設備以提高勞動生產率和油田的管理水平。 1.原油的測量 （1）玻璃管液面計量油 在油氣分離器上安裝一根長80左右并與分離器構成連通管的玻璃管液面計。分離器內一定重要的油將水壓倒玻璃管內，根據玻璃管內水上升的高度與分離器內油量的關系得到分離器內油的重量，由此測得玻璃管內液面上升高度所需要的時間，即可折算出油井的產量。 玻璃管量油是國內各油田普遍采用的傳統方法，約占油井總數的90%以上。該方法裝備簡單、投資少，但由于采用間歇量油的方式來折算產量，導致原油系統誤差為10% ～20%。另外在高含水期，特別是在特高含水期，對于氣液比低的油井計量后的排液十分困難，該計量操作造成很大不便。 （2）電報量油 在玻璃管液面計量油的基礎上，在規定的量油高度H上、下各安裝一個電極，當水上升到下電極時，計時電表接通開始計時，水上升到上電極時，電表切斷停止走動，記錄水上升H高的時間t，則可按照玻璃管液面計量油的方法計算出油井的產量。 （3）翻斗量油 翻斗量油裝置主要由量油器、計數器等組成。一個斗裝滿時翻到排油，另一個斗裝油，這樣反復循環來累積油量。這種量油裝置結構簡單，具有一定計量精度。 2.天然氣的測量 （1）孔板測氣 孔板測氣是傳統的氣體計量方法，用節流孔板與波紋管壓差計配套進行測量，根據氣體流經孔板節流時前后的壓差來計算氣體流量。這種計量方法裝置結構簡單，安裝方便，但量程較小，只有1：3，而且計量精度受孔板加工安裝精度的影響。 （2）分離器排液測氣 在計量用油氣分離器量完油以后，關閉分離器的天然氣出口閥門，根據排液的時間計算天然氣的產量。這種方法不需要專門的測量裝置，原理簡單，但操作工作量大，且精度不高。 （3）氣體流量計測氣 隨著技術的發展，氣體流量計在天然氣測量中的應用越來越多，常用的有氣體渦輪流量計、旋進旋渦流量計、渦街流量計、氣體羅茨流量計等。 氣體渦輪流量計、旋進旋渦流量計、渦街流量計是速度式流量測量儀表。氣體渦輪流量計主要由渦輪、導流氣、磁電轉換器等組成，具有精度高、重復性好、反映快、測量范圍寬等優點，缺點是具有運動部件，容易磨損，從而影響測量的精度。 渦街流量計是基于“卡門”渦街原理研制成的一種流量計。在管道中插入一個旋渦發生體，當管道中有流體流過時，在旋渦發生體的兩側將交替產生旋渦，在下游交替排列的旋渦列被稱為“渦街”，單位時間內通過某一點的渦街的數量與流體的流速成正比。渦街由壓力傳感器檢測，檢測的微弱電信號經處理，轉換為流量進行顯示或者遠傳。 旋進旋渦流量計工作原理；進入流量計的流體通過旋渦發生器產生旋渦流，旋渦流在文丘里管中旋進，到達收縮短突然節流使旋渦流加速。當旋渦流進入擴散段后，因回流的作用強迫進入旋進式二次旋轉。旋渦流的頻率與介質速度成正比并且為線性關系，由壓力傳感器檢測，檢測的微弱電信號經處理，可轉換為流量信號。 旋進旋渦流量計和渦街流量計都具有結構簡單、準確度高、測量范圍大、無機械可動件、安裝使用方便、不受介質的密度、粘度等影響的優點。 氣體羅茨流量計是一種容積式流量計，計量精度較高，適用于精密的體積測量，廣泛用于貿易和精密儲運計量管理。但是在油井計量中分離出的天然氣含有較多的液滴，這會影響流量計轉動機構的潤滑，容易出現卡、堵事故，所以一般不宜采用此類流量計。 3. 含水量的測量 （1）人工取樣 操作人員取一定數量的油樣，使用蒸餾法、電脫法等測定油樣的含水量，從而獲得油井的含水量參數。這是目前我國油田采用的主要檢測方法。人工采取油樣不易取準。代表性不強，增大了原油含水率的誤差。 （2）在線計量 在原油管線上安裝在線儀表，使用密度計、電容、微波等儀器在線測量液體的含水率。 ① 密度計測量含水率。使用振動管等形式的液體密度計測量油水混合液的密度，根據其密度計算出含水量。 ②電容法測量含水率。低含水原油的含水率測量多采用同軸桶形電容傳感器，利用原油乳化液的介電常數與含水率有關的原理來實現對原油含水率的測量。 ③ 微波法。依據原油和水對微波的吸收程度不同檢測油水混合液的含水率。 ④ γ射線和x射線吸收法。當γ射線和x射線穿過物質時，射線強度會發生衰減。由于原油和水對射線的吸收系數不同，因此通過測量射線強度就可以計算出油水混合液的含水率。 4. 油井產量測量新技術 隨著技術的發展以及油田管理和降低工人勞動強度、提高生產效率的需要，相繼出現了許多可以對油井油、氣、水產量進行綜合測量的計量裝置。 （1）三相分離計量 三相分離計量是把油、氣、水分離后分別計量，分離后原油含水較低（一般在30%以下），原油測量誤差降低，不受油井含水率的影響。但是，要想把特高含水原油分離成低含水原油并進行計量，工藝技術十分復雜，而且數量很大的游離水經常攜帶一部分原油，造成很大誤差，且所需的設備儀表多、投資大、管理操作難度大、維修費用高。 （2）兩相分離計量 兩相分離計量是將油井采出液分離成液體和氣體，然后對其分別進行計量。兩相分離計量設備主要由兩相分離器、氣體流量計、液體流量計、含水分析儀等組成，氣體流量計和液體流量計計量油井的產氣量和產液量，含水分析儀測量分離出液體的含水率，由此計算出油井的油、氣、水產量。 另一種形式的計量設備由兩相分離器、質量流量計和氣體流量計組成。質量流量計測量分離出的液量，并計算出其中的含水率，從而測量出油井的油、氣、水產量。這種計算裝置投資較少、操作簡便，在我國油田中獲得了較多的應用。 （3） 不分離計量 不分離計量是不分離油井采出液，將文丘里管、密度計或不同的流量傳感器結合起來計量氣體和液體的流量，液體部分用雙γ射線密度計、電容、微波水含量監控儀來確定油和水的含量，從而計算出油、氣、水各自的產量。 油氣水不分離計量技術在占地面積等方面有 很大的優越性。但是油井采出液中的油、氣、水等組分一般不是均勻混合的，他們以不同的速度流動，還可能相互作用形成蠟和氫氧化物，并且引起難以預料的復雜流態。因此，開發具有廣泛適用范圍的流量計具有很大的難度，雖然國內外已經有多種實現油氣水不分離計量的方案，但是成功投入使用的還很少。 5. 發展趨勢 （1）向儀表化方向發展。隨著技術的進步及各種氣體和液體流量計的廣泛應用，油井產量計量中必然越來越多地使用操作簡單、讀數方便的流量計。如用于天然氣計量的旋進旋渦流量計、渦街流量計等。 （2）向高精度方向發展。我國油田多進入開發后期，需要準確及時的了解油井的生產狀況，為生產管理提供真實可信的數據，對油井計量精度的要求必然越來越高。 （3）向快速化方向發展。為了及時掌握油井的生產狀況，需要縮短油井計量周期，對油井進行更加頻繁和及時的測量，因此必須提高油井計量速度。 （4）向自動化方向發展。自動化技術的發展為降低勞動強度和提高勞動生產率提供了可*保證。同時，為了實現油井準確、快速的測量，也必須采用自動化的測量方法。三相分離計量、兩相分離計量和不分離計量的研究和應用將會得到越來越廣泛地重視。