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供求信息: 油井高含水计量技术探讨
发布时间: 2007-10-30 阅读次数: 4149
摘  要  大庆油田为满足油田高含水期计量工作需要,研制了WSH-94型油井三相计量装置和SDC-94型密度法油井两相分离技量装置。文章介绍了两相分离计量装置组成、工作原理及特点。此外,针对油田外围油井普遍低产少气的特点,大庆油田还大量应用了液面恢复法、功图法等量油技术。

     主题词  大庆油田   高含水量   油井   原油计量    计量装置    分离器    仪表

   国内油田油井计量普通采取十几口油井的产出液进入同一计量间,共用一套计量装置的油井计量方式。计量过程中首先用两相计量分离器将油井产出物分出液、气两相,然后用玻璃管量液,人工井口取样化验含水率。油田进入高含水期后,油井计量主要存在以下问题:
  (1)油井产液量普通波动较大,且没有规律可循,低产油井还存在产液间歇现象,间歇时间长短不一,短时计量很难得出真实的产量,采用两相计量分离器配玻璃管量油的方法已难以适应。
  (2)油井产量差别大、波动大导致不同油井伴生气的产量差别和波动也较大,孔板配双波纹管差压计等测气方法已不能适用。
  (3)由于采用高液量生产和油层压裂等措施,增加了油井产液中的砂和杂质,含水率高又使仪表易结垢,齿轮流量计、腰轮流量计已不适用。
  (4)由于油井产液含水率高,有大量游离水存在,因此,人工取样随机性很强,很难取准,无法得到真实、稳定、准确的含水率值。
  为解决以上问题,满足油田高含水期计量工作的需要,从80年代后期开始,大庆油田主要研制和应用了油井三相分离计量装置和密度法油井两相分离计量装置,同时大量应用了液面恢复和功图法等量油方法。

1 油井三相分离计量装置

  大庆油田从1986年开始研究和应用油井三相分离计量装置,目前应用最多的是WSH-94型油井三相计量装置,该装置主要由三相计量分离器、控制仪表、计量仪表和计算机数据采集控制系统4部分构成。
  (1)工作原理
  油井产出的油、气、水混合物进入三相分离器后,首先碰到入口分流器,使液流的冲量突然改变,并使液体与气体初步分离。气体流过入口分流器后水平地在液体上方通过分离器的重力沉降部分,在此未被入口分流器分离的小液滴靠重力分离并下沉至气液界面。某些小直径液滴在重力沉降部分内不易分离,因此在气体流出分离器之前,必须经过除雾器,使液滴撞击金属网并聚结。一个适当尺寸的金属网除雾器可以消除99%的直径大于10μm的液滴。
  分离后的气体由分离器出口进入气计量管线,通过气体旋进旋涡流量计及与之配套的温度、压力变送器,实现标准状态下气产量的计量。在分离器的气管路还装有自力式差压调节阀,使分离器内压力与计量间汇管压力之间始终保持 一个稳定的压差。
  经气液分离后,液体经折流板在油气界面下流动,然后又经防波板进一步降低搅动,使液体进入层流状态。容器下部集液设有波纹板,使液体有足够的滞留分离时间。乳化油在液相上部增多,当达到溢流管以上时,将漫过溢流管流入油计量筒。在油计量筒安装有上下液位浮球,上下浮球之间的容积为标准计量容积。当油计量筒化乳化油的液位上升到上液位浮球时,打开电动球阀,乳化油在分离器内压力作用下排出,通过含水分析仪测量乳化油的含水率;当油室内液位下降到下液位浮球时,控制系统将电动球阀关闭,计量乳化油液位从下浮球到上浮球的时间,再根据计量筒的容积和乳化油密度计算出含水原油和水的质量。
  分离器底部的游离水堰管进入计量筒,水计量筒也装有上下液位浮球,在排水管线上安装有电动球阀,计量过程与油计量筒相同。但水堰管的高度可以调节,以适用不同的油水密度差。通过调整水堰管的高度,可以改变油水界面的位置。
  由油、水电动球阀,分离器上部的浮球液位计,气路上的电接点压力表和计量保护器构成的计量保护系统,在分离器超压、过液位以及停电等故障状态下强行打开电动球阀,把系统压力泄向汇管,确保安全生产,为无人值守创造了条件。
  (2)装置特点
  ①油、水的计量都不用流量计,采取间断式连续量油。对油井产量的适应性强,同时使分离器和汇管之间压降最小,保持了生产井原始状态。
  ②自力式差压调节阀维持了分离器和生产汇管之间的压差,使进液和排液始终处于稳定状态。
  ③采用油、水筒出口电动球阀互为设备的保护措施,既节省了投资,又提高了装置的可告性。可以停止人工干预。
  ④气计量仪表采用旋进旋涡流量计,无转动部件,无卡堵,减少了维修拆卸,保护了正常运行。
  ⑤油、水筒分离,可由可调堰管人工调整油水界面,界面恒定,只有油、水液位控制等。
  ⑥可以长时间在无人干预的情况下连续运行,安全性和可靠性良好。

2 密度法油井两相分离计量装置

  两相分离计量是目前大庆油田应用最广泛的油井计量方式。虽然对高含水期油井计量的适应性不如三相计量,但由于其结构简单,易于操作,因此得到大量应用。
  大庆油田从1989年开始大量推广应用密度法两相分离计量装置,其中以SDC-94型应用最广,是目前大庆油田油井计量的主要方式。SDC-94型油井两相计量装置主要由两相计量分离器、控制仪表、计量仪表、保护系统和计算机控制系统组成。
  (1)两相计量分离器实现对油井油、气、水混合物的气液两相分离,利用分离器内压力,使气、液分别进入相应的计量仪表。
  (2)控制仪表包括在分离器计量筒上安装的超声波液位电极,用于检测计量筒内的高、低液位,控制液出口电动球阀的开、关;在气计量管路安装的自力式差压调节阀,用于使分离器与汇管间始终保持恒定压差,保证气、液的稳定排出。
  (3)计量仪表包括在分离器计量筒上安装的超声波液位电极,用于测量计量筒内液体的上升时间,计算出液体的质量;在液计量管路上安装的振动管式液体密度计,用于在排油时测量液体的密度,计算出混合液的含水率;在气计量管路上安装的旋进旋涡流量计以及配套的温度、压力变送器,用于实现标准状态下气产量的计量。
  (4)保护系统由在气计量管路上安装的电接点压力表、在分离器上部安装的浮球液位计、在分离器进口与生产汇管间安装的电动球阀组成,用以实现分离器内超压、超液位及计量间意外断电时的安全保护。
  (5)计算机控制系统可以实现计量过程控制;采集测量数据,运算处理,实现油井计量参数的显示和计量报表的打印。
  (6)工作原理
  油井产出的油、气、水三相混合物进入分离器内,利用分离器内的压力实现气液分离,液相在分离器下部增多,当达到溢流管时,漫过溢流管进入计量桶内,与计量桶并联安装的超声波液位电极计量从下电极升到上电极的时间,再根据计量桶的体积计算出混合液的质量。液位到达上电极后,打开混合液出口电动球阀,液体在分离器内压力作用下从计量桶排出,这时用密度计测量混合液的密度,并换算出混合液的含油率。分离器内分离出的气体经扑雾器进入气体流量计,与气体流量计配套安装有温度、压力变送器,可实现标准状态下的产气量的计量。为保证分离器正常工作,在排气管路上安装了一台自力式差压调节阀,使分离器与生产汇管之间始终保持一个恒定的压差。
  (7)SDC-94型两相分离计量装置特点
  ①分离器出口无过滤器和流量计,阻力小,排油所需压力低,对大多数油井无需加泵,降低了阀组漏失的影响。
  ②自力式差压调节阀恒定控制分离器与汇管的压差,汇管回压波动不影响计量,排油速度恒定,保证了密度计取样对高、低产油井不变。
  ③设备少,可动部件少,工作可靠,停运后再启动容易。
  ④质量法量液,对油气分离要求低,由于排油管路阻力小,减少了二次脱气对密度计的干扰。

3 其他量油方式

  随着大庆外围低产低参透油田的开发,要求大幅度降低投资,简化管理。为此,针对外围油田油井普遍低产少气的特点,大量应用了液面恢复法、功图法等量油方式。通常采用便携式量油仪在井口测取油井的产液量。
  (1)液面恢复法
  根据试井理论,油井关井后,液面上升率起初与关井时间成正比,然后越来越慢。根据连通器原理,在关井时间内,油套环形空间储存的流体可在相同时间内被抽油泵抽出。因此,用仪器间隔一定时间测出3个液面深度,由3个液面深度计算出液面恢复速度值,即可算出相应的产液量。
  (2)功图法
  从理论上讲,功图可以表示每次抽油的产液量。深井泵的功图直接反映泵的工作情况,反映泵内流体的充满程度。因此,用仪器采集每个冲程的功图数据,根据功图数据的变化,分析每个冲程中泵内液体的充满程度,把泵筒作为计量容器,计算出每个冲程的抽汲量,即可折算单井的产液量。
  设油井产量为Q,混合液密度为ρ,体积系数为B,泵径为D,有效冲程为S,抽油机的冲次为n,则通过下式可以算出油井产液量。

  液面恢复法和功图法量油方式也存在其局限性,对于间歇出油、气量较大的油井使用效果不理想,在技术上还有待继续提高。

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