一种单井计量技术的研究与应用

一种单井计量技术的研究与应用孙海洋刘晓东李玲（长庆油田分公司第七采油厂西安710200）摘要：单井计量采集的数据主要应用于油田生产过程中的油井产量计算、储量控制、生产管理、增产措施依据等方面。目前没有一种能够准确、有效的计量油井单井产液量的计量手段，现研究出一种新型的楔形智能流量计用于单井计量，能够较准确的反应所测试的油井当时产液量，同时又克服了气体对瞬时流量数据的影响，使产气量较大的油井也适合使用该流量计进行单量测试。关键词：单井计量楔形流量计标定油田单井计量工作是油田各种计量工作中基础的一项,单井计量采集的数据主要应用于油田生产过程中的油井产量计算、储量控制、生产管理、增产措施依据等方面,其计量准确与否直接影响到油井基础资料的真实性、准确性和有效性,进而影响到油田开发的合理部署和经济效益，因此需要有一个系统健全的单井计量方式。环江油田位于甘肃省环县境内，处于鄂尔多斯盆地西部，横跨天环坳陷和西缘逆冲带两大构造单元,整体构造为平缓西倾单斜。油井采用丛式方式布井，环江开采地层渗透率在0.1-10×10-3μm2范围，属于超低渗透油田。单井计量的主要手段是利用功图计量系统，同时结合井组单量倒分单井产量。但是存在以下方面的问题：一是环江油田单井产液量普遍较低，低产油井普遍存在间歇出液现象且间歇时间无法准确掌控，产液量波动较大，造成短时的井组、单井计量很难得出油井的真实产量；在低产油井的计量中，传统的人工检尺、体积式流量计计量方式不易处理原油中变化的含水率；三是低产油井产气量较多，产气量不易计量，影响液量的计量；油井到高含水期时，有大量游离水存在，人工随机取样，无法真是反应含水率。为了解决单井计量中存在的各方面的问题，实现油田低产油井计量工作的需要，研究出一种新型的楔形智能流量计用于单井计量。1、楔形智能流量计的结构原理楔形智能流量计是一种变面积式流量计，通常具有一段直立的锥管和一只可以在其中自由的随流量大小上下移动的楔子（如图1）。当流体自下而上流经锥管时，流体的动能在楔子上产生的推力S和流体的浮力A使楔子上升。随着锥管内壁与楔子之间的环形流通面积增大，流体动能在楔子上产生的推力S随之下降。当推力S与浮力之和等于楔子自身重力G时，楔子处于平衡，并稳定在某一高度上，该高度位置对应的刻度指示流过流量计的流量（如图2）。图1、流量计结构图图2、流量计结构图式中：1—连接法兰，2—楔子导向盘，3—止回楔子，4—测量体，5—管体，6—楔子止挡，7—弹簧卡圈，8—显示器2、楔形智能流量计计量原理（1）体积流量Q的基本方程式为：式中：α—仪表的流量系数，因楔子形状而异；ε—被测流体为气体时气体膨胀系数，此系数校正量很小而被忽略如为液体则ε=1△F—流通环形面积，m2；g—当地重力加速度，m/s2；Vf—楔子体积，如有延伸体亦应包括，m3；ρf—楔子材料密度，kg/m3；ρ—被测流体密度，kg/m3；Ff—楔子工作直径（最大直径）处的横截面，m2；（2）当已知楔子重量为Gf时：（3）流通环形面积与楔子高度之间的关系如式（3）所示d—楔子最大直径（即工作直径），m;β—锥管的圆锥角；当结构设计已定，则d、β为常量。h—楔子从锥管内径等于从楔子最大直径处上升高度，m;a、b为常数从（1），（2），（3）公式可知，在一定的条件下，楔子在锥管内的高度与体积流量有一定的比例对应关系。读出楔子的高度，就可以知道相对应的体积流量，再通过转换器，将楔子的高度转换成所对应的体积流量所对应的刻度，这就是楔形浮子流量计的计量原理。3、楔形智能流量计现场应用效果前期对楔形智能流量计进行现场应用效果的评价试验，验证楔形智能流量计的精度，同时验证原油中的气体计量精度的影响。2013年8月组织现场计量试验。表1表2表1表2表1表28月4日550.250.181.860.48月5日550.220.152.770.878月6日880.370.24.121.38月7日880.350.215.491.928月8日880.360.236.862.348月10日440.460.324.851.468月11日440.470.319.23.98月12日440.450.3313.585.48月13日440.440.3218.166.818月14日440.460.322.647.828月15日440.480.2827.578.988月16日440.440.2430.8710.588月17日440.450.2234.2112.188月18日440.430.2337.5113.788月19日440.460.2440.9115.4备注8月9日清零，改进计量软件系统表二、现场计量数据表时间初始修正系数瞬时流量累计流量通过现场的试验流量计能够正常运转工作，但是准确性还需要进行标定，11月份对楔形流量计的准确性进行现场标定，利用增压站内标准计量罐与对应油井计量的流量标对，通过对标，调整流量计的修正系数，使流量计能够与计量的油井实际产液量的变化控制在一个较小的波动变化范围之内。共标定42小时，误差为（17.1m3单量仪累计流量-0.6m3底数）-16.35m3标定罐量=0.15m3，误差比0.15m3/16.35m3*100%=0.9%。日期时间标准罐（m3）修正系数瞬时流量（m3/h）累计流量（m3）11月13日9:400.00.80.317.411月14日7:155.20.80.020.511月14日9:300.80.522.811月14日11:001.00.425.111月14日14:201.00.025.211月14日18:001.00.725.911月14日22:0010.21.00.727.311月15日7:0013.10.80.529.611月15日9:3013.40.80.530.7表三、流量计计量标定记录现场试验选井套气较小，楔形智能流量计主要是利用介质流动所产生的动能对楔形在锥形腔体里产生的位移来计量的，相同速度下气体的冲力远小于液体，所以楔形智能流量计克服了气体对瞬时流量数据的影响。通过现场对流量计的计量及标定后，能够较准确的反应所测试的油井当时产液量，但是需要定期对流量计的计量数据进行标对修正系数。4、结论1、通过现场对流量计的计量及标定后，楔形智能流量计能够较准确的反应所测试的油井当时产液量；2、楔形智能流量计克服了气体对瞬时流量数据的影响，使产气量较大的油井也适合使用该流量计进行单量测试；5、参考文献[1]、郑同兴.《油井计量技术现状及发展方向》.内江科技.2009,04（82）。[2]、王晓龙.《低产油井计量现状及发展趋势》.江汉石油职工大学学报.2008，07.（21-4）。孙海洋：1984/08/02，男，安徽省阜阳市，汉族，学士学位，工程师，主要从事采油工艺研究；刘晓东1983/10/04、山东沂南汉学士学位，工程师要从事地质动态监测方面工作；李玲：1987/05/28，女，重庆市璧山县，汉族，学士学位，工程师，主要从事地质动态监测方面工作；