自动计量技术的应用
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[时间:2009-12-07 石油知识 关注度:0]
摘要: 近年来,随着油田综合含水的不断升高,伴生气逐年减少,个别稠油区块开发初期就缺少伴生气,造成普通分离器无法压液面,导致这些区块单井产量无法计量。例如,孤岛采油厂的B76区块和B21稠油区块,因为油稠、含气量小(<5%),造成不能计量。主要...
近年来,随着油田综合含水的不断升高,伴生气逐年减少,个别稠油区块开发初期就缺少伴生气,造成普通分离器无法压液面,导致这些区块单井产量无法计量。例如,孤岛采油厂的B76区块和B21稠油区块,因为油稠、含气量小(<5%),造成不能计量。主要问题有:①介质复杂,含油、水、少量气体及其它杂质;②流态不稳,单井流量呈脉冲式。目前的计量误差高达50%~60%,甚至更高,严重影响这些区块油井资料的录取,对油田下一步的稳产开发极为不利。而且,随着油田开发的不断进行,综合含水不断上升,此类不能计量的油井将越来越多,对油田生产的影响势必日益突出。特别是进入油田开发后期,措施效果越来越差,为了掌握地下动态,寻找正确的挖潜方向,从而提高油田的开发效果,准确的第一手资料就显得尤为重要。针对以上问题,我们对油田上常用的一些国内外三相计量产品做了初步的了解,并在此基础上选择了两种技术含量高、价格适宜,比较适合油田生产情况的产品进行了先期试验。
一、应用OWG-1000型原油、水、天然气三相流量仪
使用在线流体混合器及文丘利流量计测量三相总流量。混合器是用来均匀混合多相流体的。当多相混合流体流动时,相与相之间存在着相对速度差,即相间相对滑移,会随气体和液体的流量以及压力的变化而变化,影响测量精度。经过在线流体混合器之后,无论流量计入口为何种流态,都能产生多相均质流动。这样,文丘利流量计便能准确的测量出多相流总体积流量。大量的实验室和油田现场实验结果说明,混合流体经过在线流体混合器后,文丘利流量计的计量精度大幅提高。文丘利流量计测量总量需结合气液比和油水比的测量,求得混合流体的混合密度ρ,根据文丘利管的压力降ΔP,得到总体积流量Q。
我们采用了水平管流体力学密度——质量法测量气液比,油水比。密度质量法改变了传统的取压方式,传统的取压方式为压力差测量方向与流体流动方向平行,OWG系列采用的是压力差测量方向与流体流动方向垂直。流体在管道中流动时,流体内部及流体与管道之间会产生摩擦压力降,此压力降的方向与流体的流动方向在同一条直线上,并随流量的变化而变化,所以传统的取压方式必需考虑摩擦压力降的影响,在取压的同时测量流量,用流量与摩擦压力降关系对取压进行校正,这样取压的精度受到流量精度的影响,形成两级误差,使测量精度大大降低。垂直取压是取流体在垂直断面上重力场的变化,由于流体在管道中流动时,其断面重量是不断变化的,即原油、污水比例(含水)是不断变化的,通过重力场的变化可以确定含水的变化,最终确定含水率。垂直取压采取压力差测量方向与流体流动方向垂直,即与摩擦压力降方向垂直的方法,这种方式具有测量压力差不受摩擦压力降变化影响的特点,保证了测量精度。
三相混合流体在水平管流过时,由于原油、水、天然气各相密度质量存在差异,混合流体产生的压力差不同,则相比率不同,根据多相流理论进行分析计算可以得到三相混合流体的各相比率。气相与液相密度的差别特别大,如天然气与水差1000多倍,天然气与油差900多倍,根据这种差别,可以灵敏的测量出气液相比率;油相与水相密度的差别小一些,只有百分之十几,所以以前很少用密度质量法测量油水相比率。但是,近年来随着差压变送器技术的发展,差压变送器的精度不断提高,已经满足用密度质量法进行组份分析的要求,现在通用的差压变送器的精度已达到0.1级,差压变送器高端产品的精度可达到0.05级。大量的试验和实际应用证明,用现代的变送器测量油水相比率精度优于1%。
油水混合物产生的压力Pn与其含水率Фn成一一对应的线性函数关系:y=f(x),由差压便送器测量Pn,根据Pn与Фn的函数关系计算出含水率Фn。同理,也应用于气液比的分析。
我们利用OWG-1000型原油、水、天然气三相流量自动化分析计量设备在孤二联进行了分队计量。通过5个月的计量数据跟踪,并以联合站每旬盘库产量进行考核对比,盘库平均日产1700吨,三相流计量日产量1737吨,累计计量误差2.92%,计量准确率达到了要求。
二、应用JDY-1型原油含水、含气分析仪
应用JDY-1型原油含水含气分析仪,其放射性同位素放射出的γ射线,当它穿过介质时,其强度要衰减,且衰减的大小随介质的不同而不同,即取决于介质对γ射线的质量吸收系数和介质的密度。对于多相介质,介质对γ射线的吸收而带来的γ射线强度的变化除了与介质种类有关,也与组成介质的各种组份所占的比例有关。因此通过测量穿过介质的γ射线的强度的变化,来获得一些重要的信息,经过对这些信息的科学、合理的分析、处理与计算,便可得到组成介质的各种组份的含量。
1999年我们在孤岛B21—3站安装试验了一台JDY-1型含水含气分析仪,用于分井计量。经过近一年的使用,该仪器在含水、含气测量上基本能满足精度要求。
从实践中看,三相自动计量装置计量比较准确,误差率低,误差稳定,较真实地反映出油井产量和工作情况,实现了油气水实时连续自动计量。现场适应性强。使用较为可靠,故障率低,能够适应高粘度、高含砂、高含水原油的计量。运行操作全自动化,简易直观。所有的计量数据、曲线、图表清晰直观,能够自动生成日、周、月和年报,自动存储,自动打印。装置设备体积小,无需排泄污染物。以上两种计量装置各有其优点,OWG-1000型原油、水、天然气三相流量自动化分析计量设备对流体密度以及地层水的矿化度要求较高,适用于原油密度小于0.96的流体计量,而JDY型含水含气分析仪对此并无特别要求,适应性强,只要进一步完善计量仪表的精确度,便可在各类油田通用。用三相自动计量装置来计量产量,技术上是可行的,精度达到了要求,满足产品是原油,而对基层采油队来说,其原油都不能较准确计量,其承包责任制和经济核算制等的深入推进很难进行,这种情况不能适应油田改革发展的需要。