油井計(jì)量技術(shù)現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)

油井計(jì)量技術(shù)現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)

油井計(jì)量技術(shù)現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)

勝利石油管理局勘察設(shè)計(jì)研究院 郭長(zhǎng)會(huì)

摘要：介紹我國(guó)油田主要采用的油井產(chǎn)量計(jì)量方法，其中原油計(jì)量包括玻璃管液面計(jì)量油、電極量油、翻斗量油；天然氣計(jì)量包括孔板廁氣、分離氣排液測(cè)氣、氣體流量計(jì)測(cè)氣及含水量的測(cè)量。同時(shí)介紹油井采出液中油、氣、水產(chǎn)量綜合計(jì)量方法及其相關(guān)技術(shù)，闡述油井計(jì)量技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。 關(guān)鍵詞：油井 原油計(jì)量氣體計(jì)量 含水率 計(jì)量裝置發(fā)展趨勢(shì) 油井產(chǎn)量的計(jì)量是油田生產(chǎn)管理中的一項(xiàng)重要工作，對(duì)油井產(chǎn)量進(jìn)行準(zhǔn)確、及時(shí)的計(jì)量，對(duì)掌握油藏狀況，制定生產(chǎn)方案，具有重要的指導(dǎo)意義。目前國(guó)內(nèi)各油田采用的油井產(chǎn)量計(jì)量方法主要有玻璃管量油孔板測(cè)氣、翻斗量油孔板測(cè)氣、兩相分離密度法和三相分離計(jì)量方法等。隨著技術(shù)的進(jìn)步，油田越來(lái)越需要功能強(qiáng)、自動(dòng)化程度高的油井計(jì)量設(shè)備以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和油田的管理水平。 1.原油的測(cè)量 （1）玻璃管液面計(jì)量油 在油氣分離器上安裝一根長(zhǎng)80左右并與分離器構(gòu)成連通管的玻璃管液面計(jì)。分離器內(nèi)一定重要的油將水壓倒玻璃管內(nèi)，根據(jù)玻璃管內(nèi)水上升的高度與分離器內(nèi)油量的關(guān)系得到分離器內(nèi)油的重量，由此測(cè)得玻璃管內(nèi)液面上升高度所需要的時(shí)間，即可折算出油井的產(chǎn)量。 玻璃管量油是國(guó)內(nèi)各油田普遍采用的傳統(tǒng)方法，約占油井總數(shù)的90%以上。該方法裝備簡(jiǎn)單、投資少，但由于采用間歇量油的方式來(lái)折算產(chǎn)量，導(dǎo)致原油系統(tǒng)誤差為10% ～20%。另外在高含水期，特別是在特高含水期，對(duì)于氣液比低的油井計(jì)量后的排液十分困難，該計(jì)量操作造成很大不便。 （2）電報(bào)量油 在玻璃管液面計(jì)量油的基礎(chǔ)上，在規(guī)定的量油高度H上、下各安裝一個(gè)電極，當(dāng)水上升到下電極時(shí)，計(jì)時(shí)電表接通開(kāi)始計(jì)時(shí)，水上升到上電極時(shí)，電表切斷停止走動(dòng)，記錄水上升H高的時(shí)間t，則可按照玻璃管液面計(jì)量油的方法計(jì)算出油井的產(chǎn)量。 （3）翻斗量油 翻斗量油裝置主要由量油器、計(jì)數(shù)器等組成。一個(gè)斗裝滿(mǎn)時(shí)翻到排油，另一個(gè)斗裝油，這樣反復(fù)循環(huán)來(lái)累積油量。這種量油裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有一定計(jì)量精度。 2.天然氣的測(cè)量 （1）孔板測(cè)氣 孔板測(cè)氣是傳統(tǒng)的氣體計(jì)量方法，用節(jié)流孔板與波紋管壓差計(jì)配套進(jìn)行測(cè)量，根據(jù)氣體流經(jīng)孔板節(jié)流時(shí)前后的壓差來(lái)計(jì)算氣體流量。這種計(jì)量方法裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，但量程較小，只有1：3，而且計(jì)量精度受孔板加工安裝精度的影響。 （2）分離器排液測(cè)氣 在計(jì)量用油氣分離器量完油以后，關(guān)閉分離器的天然氣出口閥門(mén)，根據(jù)排液的時(shí)間計(jì)算天然氣的產(chǎn)量。這種方法不需要專(zhuān)門(mén)的測(cè)量裝置，原理簡(jiǎn)單，但操作工作量大，且精度不高。 （3）氣體流量計(jì)測(cè)氣 隨著技術(shù)的發(fā)展，氣體流量計(jì)在天然氣測(cè)量中的應(yīng)用越來(lái)越多，常用的有氣體渦輪流量計(jì)、旋進(jìn)旋渦流量計(jì)、渦街流量計(jì)、氣體羅茨流量計(jì)等。 氣體渦輪流量計(jì)、旋進(jìn)旋渦流量計(jì)、渦街流量計(jì)是速度式流量測(cè)量?jī)x表。氣體渦輪流量計(jì)主要由渦輪、導(dǎo)流氣、磁電轉(zhuǎn)換器等組成，具有精度高、重復(fù)性好、反映快、測(cè)量范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是具有運(yùn)動(dòng)部件，容易磨損，從而影響測(cè)量的精度。 渦街流量計(jì)是基于“卡門(mén)”渦街原理研制成的一種流量計(jì)。在管道中插入一個(gè)旋渦發(fā)生體，當(dāng)管道中有流體流過(guò)時(shí)，在旋渦發(fā)生體的兩側(cè)將交替產(chǎn)生旋渦，在下游交替排列的旋渦列被稱(chēng)為“渦街”，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)某一點(diǎn)的渦街的數(shù)量與流體的流速成正比。渦街由壓力傳感器檢測(cè)，檢測(cè)的微弱電信號(hào)經(jīng)處理，轉(zhuǎn)換為流量進(jìn)行顯示或者遠(yuǎn)傳。 旋進(jìn)旋渦流量計(jì)工作原理；進(jìn)入流量計(jì)的流體通過(guò)旋渦發(fā)生器產(chǎn)生旋渦流，旋渦流在文丘里管中旋進(jìn)，到達(dá)收縮短突然節(jié)流使旋渦流加速。當(dāng)旋渦流進(jìn)入擴(kuò)散段后，因回流的作用強(qiáng)迫進(jìn)入旋進(jìn)式二次旋轉(zhuǎn)。旋渦流的頻率與介質(zhì)速度成正比并且為線(xiàn)性關(guān)系，由壓力傳感器檢測(cè)，檢測(cè)的微弱電信號(hào)經(jīng)處理，可轉(zhuǎn)換為流量信號(hào)。 旋進(jìn)旋渦流量計(jì)和渦街流量計(jì)都具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確度高、測(cè)量范圍大、無(wú)機(jī)械可動(dòng)件、安裝使用方便、不受介質(zhì)的密度、粘度等影響的優(yōu)點(diǎn)。 氣體羅茨流量計(jì)是一種容積式流量計(jì)，計(jì)量精度較高，適用于精密的體積測(cè)量，廣泛用于貿(mào)易和精密儲(chǔ)運(yùn)計(jì)量管理。但是在油井計(jì)量中分離出的天然氣含有較多的液滴，這會(huì)影響流量計(jì)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的潤(rùn)滑，容易出現(xiàn)卡、堵事故，所以一般不宜采用此類(lèi)流量計(jì)。 3. 含水量的測(cè)量 （1）人工取樣 操作人員取一定數(shù)量的油樣，使用蒸餾法、電脫法等測(cè)定油樣的含水量，從而獲得油井的含水量參數(shù)。這是目前我國(guó)油田采用的主要檢測(cè)方法。人工采取油樣不易取準(zhǔn)。代表性不強(qiáng)，增大了原油含水率的誤差。 （2）在線(xiàn)計(jì)量 在原油管線(xiàn)上安裝在線(xiàn)儀表，使用密度計(jì)、電容、微波等儀器在線(xiàn)測(cè)量液體的含水率。 ① 密度計(jì)測(cè)量含水率。使用振動(dòng)管等形式的液體密度計(jì)測(cè)量油水混合液的密度，根據(jù)其密度計(jì)算出含水量。 ②電容法測(cè)量含水率。低含水原油的含水率測(cè)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(shù)與含水率有關(guān)的原理來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)原油含水率的測(cè)量。 ③ 微波法。依據(jù)原油和水對(duì)微波的吸收程度不同檢測(cè)油水混合液的含水率。 ④ γ射線(xiàn)和x射線(xiàn)吸收法。當(dāng)γ射線(xiàn)和x射線(xiàn)穿過(guò)物質(zhì)時(shí)，射線(xiàn)強(qiáng)度會(huì)發(fā)生衰減。由于原油和水對(duì)射線(xiàn)的吸收系數(shù)不同，因此通過(guò)測(cè)量射線(xiàn)強(qiáng)度就可以計(jì)算出油水混合液的含水率。 4. 油井產(chǎn)量測(cè)量新技術(shù) 隨著技術(shù)的發(fā)展以及油田管理和降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度、提高生產(chǎn)效率的需要，相繼出現(xiàn)了許多可以對(duì)油井油、氣、水產(chǎn)量進(jìn)行綜合測(cè)量的計(jì)量裝置。 （1）三相分離計(jì)量 三相分離計(jì)量是把油、氣、水分離后分別計(jì)量，分離后原油含水較低（一般在30%以下），原油測(cè)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(jìn)行計(jì)量，工藝技術(shù)十分復(fù)雜，而且數(shù)量很大的游離水經(jīng)常攜帶一部分原油，造成很大誤差，且所需的設(shè)備儀表多、投資大、管理操作難度大、維修費(fèi)用高。 （2）兩相分離計(jì)量 兩相分離計(jì)量是將油井采出液分離成液體和氣體，然后對(duì)其分別進(jìn)行計(jì)量。兩相分離計(jì)量設(shè)備主要由兩相分離器、氣體流量計(jì)、液體流量計(jì)、含水分析儀等組成，氣體流量計(jì)和液體流量計(jì)計(jì)量油井的產(chǎn)氣量和產(chǎn)液量，含水分析儀測(cè)量分離出液體的含水率，由此計(jì)算出油井的油、氣、水產(chǎn)量。 另一種形式的計(jì)量設(shè)備由兩相分離器、質(zhì)量流量計(jì)和氣體流量計(jì)組成。質(zhì)量流量計(jì)測(cè)量分離出的液量，并計(jì)算出其中的含水率，從而測(cè)量出油井的油、氣、水產(chǎn)量。這種計(jì)算裝置投資較少、操作簡(jiǎn)便，在我國(guó)油田中獲得了較多的應(yīng)用。 （3） 不分離計(jì)量 不分離計(jì)量是不分離油井采出液，將文丘里管、密度計(jì)或不同的流量傳感器結(jié)合起來(lái)計(jì)量氣體和液體的流量，液體部分用雙γ射線(xiàn)密度計(jì)、電容、微波水含量監(jiān)控儀來(lái)確定油和水的含量，從而計(jì)算出油、氣、水各自的產(chǎn)量。 油氣水不分離計(jì)量技術(shù)在占地面積等方面有 很大的優(yōu)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(dòng)，還可能相互作用形成蠟和氫氧化物，并且引起難以預(yù)料的復(fù)雜流態(tài)。因此，開(kāi)發(fā)具有廣泛適用范圍的流量計(jì)具有很大的難度，雖然國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有多種實(shí)現(xiàn)油氣水不分離計(jì)量的方案，但是成功投入使用的還很少。 5. 發(fā)展趨勢(shì) （1）向儀表化方向發(fā)展。隨著技術(shù)的進(jìn)步及各種氣體和液體流量計(jì)的廣泛應(yīng)用，油井產(chǎn)量計(jì)量中必然越來(lái)越多地使用操作簡(jiǎn)單、讀數(shù)方便的流量計(jì)。如用于天然氣計(jì)量的旋進(jìn)旋渦流量計(jì)、渦街流量計(jì)等。 （2）向高精度方向發(fā)展。我國(guó)油田多進(jìn)入開(kāi)發(fā)后期，需要準(zhǔn)確及時(shí)的了解油井的生產(chǎn)狀況，為生產(chǎn)管理提供真實(shí)可信的數(shù)據(jù)，對(duì)油井計(jì)量精度的要求必然越來(lái)越高。 （3）向快速化方向發(fā)展。為了及時(shí)掌握油井的生產(chǎn)狀況，需要縮短油井計(jì)量周期，對(duì)油井進(jìn)行更加頻繁和及時(shí)的測(cè)量，因此必須提高油井計(jì)量速度。 （4）向自動(dòng)化方向發(fā)展。自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展為降低勞動(dòng)強(qiáng)度和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率提供了可*保證。同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)油井準(zhǔn)確、快速的測(cè)量，也必須采用自動(dòng)化的測(cè)量方法。三相分離計(jì)量、兩相分離計(jì)量和不分離計(jì)量的研究和應(yīng)用將會(huì)得到越來(lái)越廣泛地重視。