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

1、論文作者情況表論文名稱油井計(jì)量技術(shù)現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)作者基本情況姓名王鏡濤職務(wù)/職稱責(zé)任師/工程師工作單位勝利油田海洋采油廠海二生產(chǎn)管理區(qū)采油隊(duì)通信地址勝利油田海洋采油廠海二生產(chǎn)管理區(qū)采油隊(duì)郵政編碼257237聯(lián)系電話05468484664傳真05468587355手mailWangjingtao356.slytsinopec。com作者從事計(jì)量工作情況簡(jiǎn)介1993年7月參加工作以來，一直從事海上油井現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量管理工作，目前擔(dān)任采油隊(duì)油藏工程責(zé)任師，多次參加羅斯蒙特公司、德國(guó)科隆公司、美國(guó)高準(zhǔn)公司、浙江蒼南儀表廠、天信儀表廠、杭州創(chuàng)聯(lián)公司等廠商技術(shù)服務(wù)人員開設(shè)的計(jì)量?jī)x表知

2、識(shí)培訓(xùn)。油井計(jì)量技術(shù)現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)王鏡濤 楊國(guó)賓 王 強(qiáng)（海二生產(chǎn)管理區(qū)）摘要：介紹油田主要采用的油井產(chǎn)量計(jì)量方法，其中海上油井現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量常用的玻璃管液面計(jì)量油、質(zhì)量流量計(jì)量油；天然氣計(jì)量包括孔板測(cè)氣、分離器排液測(cè)氣、氣體流量計(jì)測(cè)氣及含水量的測(cè)量，闡述油井現(xiàn)場(chǎng)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)量技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)前言油井產(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。海二管理區(qū)油井計(jì)量基本上采用的是立式兩相分離器作氣液分離，用玻璃管量油，人工取樣化驗(yàn)含水率,排液測(cè)氣。隨著技術(shù)的進(jìn)步，油田越來越需

3、要功能強(qiáng)、精確度好、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。一。原油的測(cè)量（一）玻璃管液面計(jì)量油 在油氣分離器上安裝一根長(zhǎng)80cm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)的油將水包內(nèi)的水壓到玻璃管內(nèi)，根據(jù)連通管原理，玻璃管內(nèi)水上升的高度與分離器內(nèi)液位壓力應(yīng)該相等，單位時(shí)間內(nèi)上升高度一樣的關(guān)系得到分離器內(nèi)原油的重量，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。該類型裝置沒有復(fù)雜電子儀表，因而投資少，但由于采用間歇量油的方式來折算產(chǎn)量，量油時(shí)間段僅以分鐘計(jì),對(duì)于產(chǎn)量變化幅度大，甚至

4、油層間歇出油的井計(jì)量誤差大。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，給計(jì)量操作造成很大不便。圖1-1立式兩相分離器結(jié)構(gòu)原理圖玻璃管量油的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)單，維修方便，經(jīng)久耐用，在低含水期尚能滿足生產(chǎn)要求，但是水包內(nèi)的水位會(huì)隨著多次液位升降而損耗，加上冬季為防止玻璃管存水發(fā)生凍結(jié)破裂，進(jìn)而造成溢油污染，常常要排空，加大了底水的消耗。并且裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,缺少觀察的窗口,難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，只能憑經(jīng)驗(yàn)自行掌握添加底水的時(shí)間。由此增加了工作量；油井進(jìn)入高含水期后,液量有所增加，量油時(shí)間也只有12min，甚至更短。在如此短的時(shí)間內(nèi)計(jì)量24h的產(chǎn)量，造成的誤差就較大，相對(duì)誤差約

5、大于10。在實(shí)際操作中，現(xiàn)場(chǎng)人員總結(jié)出了以下方法減少玻璃管量油發(fā)生的問題或計(jì)量誤差.1.底水損耗平時(shí)可以保持一口不含砂、高含游離水的油井走分離器,自動(dòng)補(bǔ)充部分底水；2。玻璃管上凍冬季上凍前更換底水為合適標(biāo)號(hào)的防凍液或在玻璃管兩側(cè)纏電伴熱帶防凍;3。氣體影響波動(dòng)對(duì)氣體等因素影響的井，可以同一天間隔時(shí)間錄取多個(gè)計(jì)量數(shù)據(jù)，通過取平均值來縮小誤差；圖1-2不規(guī)則波動(dòng)井生產(chǎn)監(jiān)控曲線4。 間歇變化波動(dòng)由于層間干擾等因素造成生產(chǎn)趨勢(shì)呈鋸齒狀波動(dòng)的井，可以分別錄取鋸齒高低水平時(shí)間段的產(chǎn)量，根據(jù)自動(dòng)化監(jiān)控得出不同特點(diǎn)段分別所占的比例換算全天產(chǎn)量來縮小誤差； 圖1-3有規(guī)律波動(dòng)的生產(chǎn)監(jiān)控曲線（CB1B1井2010

6、。7。2824hr)圖1-4有規(guī)律波動(dòng)的生產(chǎn)監(jiān)控曲線(CB1B-1井2010。7。28-2hr）5。產(chǎn)氣量低對(duì)于氣液比低影響計(jì)量的油井一方面條件允許可以延長(zhǎng)排空測(cè)氣時(shí)間，另一方面如果人員在平臺(tái)停留時(shí)間較短，可以利用平臺(tái)上其它氣液比高的鄰井壓液面或共同測(cè)量，再減去單獨(dú)測(cè)量的鄰井產(chǎn)氣量來節(jié)省時(shí)間；(二）質(zhì)量流量計(jì)量油質(zhì)量流量計(jì)由一個(gè)變送器和傳感器構(gòu)成.流體通過U形，衣架形或直管形流量管，流量管與流體流動(dòng)方向保持垂直震動(dòng).流體所產(chǎn)生的科里奧利力，與流量管振動(dòng)力相互作用，造成流量管扭曲。扭曲度與流體的質(zhì)量流量成正比，同時(shí)扭曲現(xiàn)象會(huì)產(chǎn)生正比的、可測(cè)量的相位移（流量管兩端檢測(cè)線圈之間）。如果要確定體積流量

7、，質(zhì)量流量計(jì)還必須確定流體密度。這可通過測(cè)量流量管振動(dòng)的自然頻率得出。流體的流動(dòng)密度與流量管振動(dòng)期的平方成正比(與頻率的平方成反比）。因此流量計(jì)能否準(zhǔn)確測(cè)量這兩個(gè)變量就顯得尤為重要。和其它流量計(jì)相比，科里奧利流量計(jì)的獨(dú)特設(shè)計(jì)，使得它對(duì)密度的測(cè)量更為準(zhǔn)確.二。天然氣的測(cè)量（一)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，根據(jù)排液的時(shí)間計(jì)算天然氣的產(chǎn)量.這種方法不需要專門的測(cè)量裝置，原理簡(jiǎn)單，但操作工作量大，且精度不高。（二)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)用越來越多,下為常用的幾種速度式流量測(cè)量?jī)x表。1.氣體渦輪流量計(jì)主要由渦輪、導(dǎo)流氣、磁電

8、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.圖21氣體渦輪流量計(jì) 圖2-2渦街流量計(jì) 圖23旋進(jìn)旋渦流量計(jì)2。渦街流量計(jì)基于“卡門”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為“渦街”,單位時(shí)間內(nèi)通過某一點(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。3。旋進(jìn)旋渦流量計(jì)工作依靠進(jìn)入流量計(jì)的流體通過旋渦發(fā)生器產(chǎn)生旋渦流，旋渦流在文丘里管中旋進(jìn),到達(dá)收縮段突然節(jié)流使旋渦流加速.

9、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)。4。氣體羅茨流量計(jì)圖24氣體羅茨流量計(jì)外形及結(jié)構(gòu)圖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流量計(jì)。5、質(zhì)量流量計(jì)Micro Motion（高準(zhǔn)公司）

10、提供的科里奧利流量計(jì)通過了中國(guó)成都天然氣流量分站(CVB）參照J(rèn)JG8971995檢定規(guī)程，在多種安裝條件下進(jìn)行的天然氣流測(cè)試。結(jié)果表明：該流量計(jì)在天然氣測(cè)量上，能滿足0。5的精度，而且還具有良好的重復(fù)性、不受氣體流態(tài)的影響、安裝靈活、雙向測(cè)量等特點(diǎn)。圖25氣體質(zhì)量流量計(jì)外形及結(jié)構(gòu)圖三。 含水率的測(cè)量(一）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率參數(shù)。這是目前我國(guó)油田普遍采用的檢測(cè)方法。由于油井產(chǎn)液有游離水存在,在重力作用下管流中存在分層、甚至段塞流現(xiàn)象，因此，人工取樣隨機(jī)性很強(qiáng),很難取準(zhǔn)，因而代表性不強(qiáng)，無法得到真實(shí)、穩(wěn)定、準(zhǔn)確的含水率值。

11、增大了原油含水率的誤差。（二)在線分析在原油管線上安裝在線儀表，使用密度計(jì)、電容、微波等儀器在線測(cè)量液體的含水率.1.密度計(jì)測(cè)量使用振動(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。射線和x射線吸收法.當(dāng)射線和x射線穿過物質(zhì)時(shí)，射線強(qiáng)度會(huì)發(fā)生衰減。由于原油和水對(duì)射線的吸收系數(shù)不同，因此通過測(cè)量射線強(qiáng)度就可以計(jì)算出油水混合液的含水率。在線含水分析的優(yōu)點(diǎn)是減少了取樣化驗(yàn)等工作量，

12、因而花費(fèi)時(shí)間短，并且減少了取樣時(shí)放空及化驗(yàn)后排污可能造成的環(huán)境損害，實(shí)現(xiàn)了油氣系統(tǒng)密閉生產(chǎn)；讀取儀表錄取資料直觀方便,而且減少了計(jì)算誤差；電子儀表容易引出模擬信號(hào)，方便開展后期自動(dòng)化改造。缺點(diǎn)是一次性投入高、電器設(shè)備復(fù)雜、對(duì)介質(zhì)和環(huán)境要求嚴(yán)、儀表維護(hù)可靠性差。 四. 油井產(chǎn)量計(jì)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。(一)兩相或三相分離器自動(dòng)計(jì)量 兩相或三相分離計(jì)量是將油井采出液分離成液體和氣體后對(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)等組成，氣體流量計(jì)和液體流量

13、計(jì)計(jì)量油井的產(chǎn)氣量和產(chǎn)液量，并由在線儀表直接計(jì)算出含水率。兩相分離計(jì)量所采用的技術(shù)方案，關(guān)鍵在于分離裝置對(duì)氣液兩相的分離效果。三相分離計(jì)量還受含水分析儀的靈敏度和可靠性影響。1。裝置組成 兩相自動(dòng)計(jì)量裝置由兩相分離器、上下音叉液位計(jì)、氣路電磁閥、氣渦街流量計(jì)、壓力和溫度傳感器、密度計(jì)、含水分析儀、強(qiáng)排泵等組成，采用計(jì)算機(jī)控制,從而實(shí)現(xiàn)單井準(zhǔn)三項(xiàng)在線自動(dòng)計(jì)量。2.結(jié)構(gòu)特點(diǎn) (1）采用自動(dòng)控制儀或計(jì)算機(jī)組成閉環(huán)計(jì)量系統(tǒng)，無人為因素，計(jì)量結(jié)果準(zhǔn)確度高.(2）當(dāng)氣液比較低油井排液困難時(shí)，可開強(qiáng)排泵實(shí)施強(qiáng)排。 （3)在各單井入口處安裝電動(dòng)三通閥，可實(shí)現(xiàn)順序或隨機(jī)自動(dòng)切換計(jì)量。 （4)在計(jì)算機(jī)上配接有線或

14、無線通訊接口，可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)控?cái)?shù)據(jù)采集。3。性能特點(diǎn) 有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，使用兩相計(jì)量分離器計(jì)量高含水原油時(shí),盡管流量計(jì)與在線含水分析儀都能正常地在測(cè)量范圍內(nèi)工作，但測(cè)量出來的油井純油產(chǎn)量仍然誤差較大，不符合標(biāo)準(zhǔn)要求。假設(shè)計(jì)量總液量的流量計(jì)工作時(shí)沒有誤差,僅2.0級(jí)精度的含水在線分析儀(一般高含水分析儀的可靠精度均不高于2.0級(jí)）或人工化驗(yàn)造成的純油計(jì)量誤差就為2。2100%。這是含水率測(cè)量誤差為±2時(shí)對(duì)純油計(jì)量精度的影響。要準(zhǔn)確測(cè)量油井的產(chǎn)油量，就必須準(zhǔn)確測(cè)出原油平均含水率。目前由于人工取樣的代表性與具體操作者的技能因素有很大關(guān)系，幾次的平均差值高達(dá)20%30%,這就難以得出精準(zhǔn)的單井的產(chǎn)油

15、量。 含水率 （%)1020304050607080909598純油精度誤差 (%）2。22.52。863。33456.7102040100表1 含水率與純油精度誤差對(duì)照表圖3-1兩相分離器自動(dòng)計(jì)量裝置（二）不分離計(jì)量濱南采油廠研制開發(fā)了一種“旋流分離多相計(jì)量裝置”，由華濱實(shí)業(yè)公司生產(chǎn).包括氣液旋流分離技術(shù)、氣液無源控制技術(shù)、高含水測(cè)量技術(shù)、單相計(jì)量技術(shù)，以及多井自動(dòng)控制工藝技術(shù)、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的無線采集及計(jì)算機(jī)處理、無線遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)控制等技術(shù)。在油井計(jì)量上解決了傳統(tǒng)分離器計(jì)量和人工含水計(jì)量存在的計(jì)量誤差大以及油田進(jìn)入中后期開發(fā)階段出現(xiàn)的低液量、低含氣、間歇出油井無法計(jì)量等問題。1.裝置功能及特點(diǎn)（1）

16、功能通過管式旋流分離器對(duì)氣液兩相進(jìn)行高效分離后，通過氣體流量計(jì)、質(zhì)量流量計(jì)等單相儀表以及在線含水率分析儀實(shí)現(xiàn)液、油、氣、水的準(zhǔn)確計(jì)量.由計(jì)算機(jī)對(duì)計(jì)量參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)采集處理，實(shí)現(xiàn)液、油、氣、水瞬時(shí)值、累計(jì)值等數(shù)據(jù)顯示,自動(dòng)生成液、油、水、氣的瞬時(shí)曲線、日度生產(chǎn)曲線、時(shí)累計(jì)、日累計(jì)生產(chǎn)報(bào)表等，并能通過網(wǎng)絡(luò)查詢實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及遠(yuǎn)程管理。（2）特點(diǎn)計(jì)量精度高“旋流分離多相計(jì)量裝置"提高了油、水、氣的計(jì)量精度，消除了過去因人工調(diào)配閥門造成的人為誤差、閥門磨損造成的漏失誤差和人工數(shù)據(jù)錄取造成的讀數(shù)誤差。適用范圍廣可適用于各種工況及工藝條件下的油、氣、水、液多相計(jì)量，解決了低液量、間歇出油井用傳統(tǒng)分離器不

17、能計(jì)量的問題。實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化管理可在無人值守條件下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)量、遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)查詢數(shù)據(jù)及控制；通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行各類數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、匯總和分析，結(jié)合遠(yuǎn)程檢測(cè)控制技術(shù),實(shí)現(xiàn)了計(jì)量站油井計(jì)量數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程自動(dòng)采集處理、計(jì)量參數(shù)遠(yuǎn)程操作監(jiān)控，使生產(chǎn)分析智能化、管理監(jiān)控可視化。結(jié)構(gòu)體積小，占地面積少“旋流分離多相計(jì)量裝置"減少了分離器、計(jì)量管線和計(jì)量管匯,因而占地面積約10 m2左右。操作簡(jiǎn)便，日常維護(hù)工作量少減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度,提高了勞動(dòng)效率。通過設(shè)定相關(guān)參數(shù)進(jìn)行全自動(dòng)化計(jì)量，改變了過去人工倒閘門等費(fèi)時(shí)費(fèi)力的繁瑣勞動(dòng),實(shí)現(xiàn)了無人值守操作。提高了計(jì)量站安全環(huán)保性能由于取消了分離器等壓力容器,減少了油氣泄漏安全事故隱患。五。 發(fā)展趨勢(shì) （一）向儀表化方向發(fā)展。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，油井產(chǎn)量計(jì)量中必然越來越多地使用操作簡(jiǎn)單、讀數(shù)方便的流量計(jì)。（2）向高精度方向發(fā)展。油田開發(fā)后期，需要為生產(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越高.（3）向快速