崔 嶸 戴 毅 熊永功 張西迎 李國權(quán)

中海石油(中國)有限公司湛江分公司（廣東湛江524000）

文昌油田群油氣水計(jì)量技術(shù)優(yōu)化及實(shí)施效果

崔 嶸 戴 毅 熊永功 張西迎 李國權(quán)

中海石油(中國)有限公司湛江分公司（廣東湛江524000）

從文昌油田群油氣水計(jì)量技術(shù)優(yōu)化方案及實(shí)施效果的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用出發(fā)，闡述了多相流量計(jì)這一新型技術(shù)對(duì)油氣田的產(chǎn)能配置、病態(tài)生產(chǎn)工況的診斷、油氣井的維護(hù)和控制具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和效果。

文昌油田群多相流量計(jì)系統(tǒng)優(yōu)化數(shù)據(jù)分析

近年來，隨著全球能源問題的日益嚴(yán)重，石油開采和海洋勘探技術(shù)的發(fā)展，對(duì)原油計(jì)量提出了更高的要求。傳統(tǒng)計(jì)量使用的三相分離器由于其體積和重量比較大，且具有較大的壓損，同時(shí)分離效率直接決定測(cè)量的精度，不能滿足文昌油田群單井計(jì)量的需求。

為此于2006年引進(jìn)多相流量計(jì)用于文昌油田單井計(jì)量，其中文昌油田群5個(gè)平臺(tái)一共配置了7套多相流量計(jì)，其主要特點(diǎn)是測(cè)量工藝簡單、能連續(xù)測(cè)量、抗干擾能力強(qiáng)、流量測(cè)量范圍寬以及能夠?qū)崟r(shí)反應(yīng)油井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)流量測(cè)量，可以用來在線測(cè)量輸送管線中原油、天然氣的流量，確定油井的原油和天然氣的日產(chǎn)量，進(jìn)而觀測(cè)井底地層中儲(chǔ)油構(gòu)造的變化[1-3]。近4年的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明，多相流量計(jì)的使用實(shí)現(xiàn)了油藏科學(xué)管理，在油田生產(chǎn)開發(fā)方面節(jié)約了大量的成本，而且對(duì)油田管理的決策和流程進(jìn)行了有效的控制[3]。

文昌油田群（19-1A、19-1B、15-1、14-3、8-3）是中海石油湛江分公司為作業(yè)者的自營油田（表1），分別在20世紀(jì)80年代、90年代后發(fā)現(xiàn)，文昌油田群位于中國南海北部海域珠江口盆地西部，在海南文昌縣以東148～185km的海域，文昌油田群在文昌13-1/2油田南約20km，油田群所處海域水深112～153m。

開發(fā)4個(gè)油田，鉆26口生產(chǎn)井；新建5座井口平臺(tái)；鋪設(shè)95.3km海底電纜；租賃1條10萬t級(jí)FPSO（新建）。鋪設(shè)89.5km海底管線（3條雙層保溫管線，2條單層不保溫管線）。

表1 從單井計(jì)量角度簡單介紹了文昌油田群井況特點(diǎn)

1 文昌油田群多相流量計(jì)工作原理介紹

文昌油田群使用的多相流量計(jì)主要由文丘里流量計(jì)、單能伽馬傳感器、雙能伽馬傳感器流、液體在線取樣器、氣體在線取樣器以及壓力變送器、溫度變送器等輔助儀表和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成。用文丘里流量計(jì)測(cè)量多相流的總體積流量，單能伽馬傳感器測(cè)量多相流的體積含氣率，雙能伽馬傳感器測(cè)量液相的工況體積含水率，根據(jù)油氣水每一相組份占有的截面相分率可以得到每一相的工況流量；流型調(diào)整器為含水率測(cè)量提供混合均勻的、有代表性的樣液，保證含水測(cè)量精度；氣體取樣器實(shí)現(xiàn)天然氣的在線取樣，從而獲得氣體的組分，準(zhǔn)確的獲取氣體真實(shí)相對(duì)密度和PVT參數(shù)；測(cè)量得到含氣率和液相中的含水率也被用來計(jì)算多相流的混合密度及油氣水三相在線混合黏度值，從而實(shí)現(xiàn)文丘里流出系數(shù)C在線實(shí)時(shí)計(jì)算，并對(duì)氣液滑差進(jìn)行在線修正，消除滑差對(duì)氣量測(cè)量的影響。通過溫度和壓力的測(cè)量實(shí)現(xiàn)PVT參數(shù)的在線實(shí)時(shí)計(jì)算，而軟件自動(dòng)嵌入的PVT參數(shù)模型將工況下總液量、總氣量、油量轉(zhuǎn)換到標(biāo)況下總液量、總氣量、純油量。

2 文昌油田群計(jì)量中的問題及解決方案

2.1 文昌油田群油氣水計(jì)量遇到的問題

中海石油（中國）有限公司湛江分公司在文昌油田群于2006年5個(gè)平臺(tái)安裝了7套多相流量計(jì)。隨著平臺(tái)投產(chǎn)，7套多相流量計(jì)于2008年陸續(xù)調(diào)試并投入生產(chǎn)計(jì)量，但2010年隨著文昌油田群油井生產(chǎn)數(shù)據(jù)的變化以及油田生產(chǎn)管理的需要，對(duì)當(dāng)初設(shè)計(jì)的多相流量計(jì)進(jìn)行適應(yīng)性優(yōu)化,對(duì)硬件、軟件進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化,從而保證文昌油田群計(jì)量的精度。

2.2 解決方案

2.2.1 優(yōu)化方案

①增加氣體取樣器；②差壓表從隔離罐升級(jí)到遠(yuǎn)傳膜盒式；③數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)硬件升級(jí)從DAU3到DAU4；上下位機(jī)軟件也配套升級(jí)；④增加液體取樣口，上游增加螺旋狀混合器。

2.2.2 優(yōu)化后多相流量計(jì)性能優(yōu)勢(shì)

優(yōu)化后在多相流量計(jì)上游增加一套氣體取樣器，采用在線取樣方式,可實(shí)時(shí)得到各個(gè)油井真實(shí)的氣體組分，準(zhǔn)確的獲取氣體真實(shí)相對(duì)密度和PVT參數(shù)，從而為油藏分析提供更可靠的數(shù)據(jù)[4]。另外高壓、高含氣情況下，氣體在流體中比重較大，氣體相對(duì)密度是否準(zhǔn)確對(duì)總流量測(cè)量的影響不能忽略，這種情況下通過氣體取樣器獲取真實(shí)氣體組分，得到真實(shí)的氣體相對(duì)密度可提高流量計(jì)測(cè)量性能。其原理如圖1所示：

優(yōu)化后采用膜盒引壓方式，提高了差壓采集精度，減少了維護(hù)周期。

優(yōu)化前差壓變送器的連接使用的是引壓管、隔離罐等系統(tǒng)，從文丘里取壓口到差壓變送器的膜盒之間的距離較遠(yuǎn)，且此部分屬于支路連接，引壓管內(nèi)部的流體不容易被主管線流體置換，即流體的溫度容易降低而導(dǎo)致析蠟，時(shí)間較長時(shí)引壓管容易被堵塞，從而影響文丘里的正常測(cè)量。隔離罐內(nèi)部容易進(jìn)氣或進(jìn)原油、沉淀砂子，需要定期清洗并充裝隔離液，維護(hù)工作量大。

優(yōu)化后流量計(jì)文丘里的系統(tǒng)構(gòu)成如圖2所示：

此種連接類型的文丘里流量計(jì)與之前的隔離管式差壓變送器相比，省卻了引壓管、隔離罐和5閥組，也就杜絕了此部分進(jìn)氣、析蠟、堵塞的情況，減少了現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工作量，提高了差壓采集精度。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)從3代升級(jí)為4代（對(duì)應(yīng)軟件同步升級(jí)），具有以下優(yōu)點(diǎn)：

硬件方面優(yōu)點(diǎn)：DAU4比DAU3每秒采樣頻率更高，使測(cè)量結(jié)果更加接近真值;其次ADC卡分辨率大幅度提高，由DAU3的12Bit提高到16Bit;雙能板卡實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)調(diào)節(jié)，具有自動(dòng)穩(wěn)峰功能，使得現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試更加簡單、快速;新增加了存儲(chǔ)及下載Log file的功能，記錄每分鐘的一次儀表上傳值，探頭計(jì)數(shù)及測(cè)量過程數(shù)據(jù)，為離線分析、數(shù)據(jù)質(zhì)量控制和遠(yuǎn)程技術(shù)支持提供了非常重要的工具。

軟件方面優(yōu)點(diǎn)：增加了PVT自動(dòng)計(jì)算模型（黑油模型），可實(shí)時(shí)在線計(jì)算原油收縮因子，溶解氣油比及天然氣壓縮因子Z等PVT參數(shù)；采用質(zhì)量吸收系數(shù)的概念，通過軟件和在線密度實(shí)時(shí)計(jì)算在線線性吸收系數(shù)，是對(duì)gamma系數(shù)的本質(zhì)運(yùn)用；舊版軟件只標(biāo)定線性吸收系數(shù)，最新軟件彌補(bǔ)了工況條件下由于線性吸收系數(shù)改變帶來的誤差；算法考慮了氣體吸收，大大提高了高壓高含氣油井流量測(cè)量精度；實(shí)現(xiàn)了差壓變送器靜差壓值的在線自動(dòng)切除，使得低產(chǎn)井的測(cè)量精度更高。

3 文昌油田群多相流量計(jì)系統(tǒng)優(yōu)化后數(shù)據(jù)分析

下面對(duì)文昌油田群多相流量計(jì)升級(jí)優(yōu)化前后測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析總結(jié)。

文昌油田群多相流量計(jì)系統(tǒng)優(yōu)化前后測(cè)量與配產(chǎn)數(shù)據(jù)對(duì)比，如圖3和圖4所示。

通過對(duì)文昌油田群多相流量計(jì)優(yōu)化前后測(cè)量與平臺(tái)配產(chǎn)數(shù)據(jù)對(duì)比分析可知，優(yōu)化后設(shè)備測(cè)量精度明顯提高，能很好的對(duì)平臺(tái)單井配產(chǎn)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)平臺(tái)單井配產(chǎn)的科學(xué)管理和監(jiān)測(cè)，為油田開發(fā)和完成生產(chǎn)任務(wù)提供最基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)。

在優(yōu)化后多相流量計(jì)的測(cè)量數(shù)據(jù)與配產(chǎn)更加接近，如圖5所示。

4 結(jié)論

從文昌油田群多相流量計(jì)系統(tǒng)升級(jí)優(yōu)化后數(shù)據(jù)對(duì)比分析可以看出，文昌油田群各平臺(tái)計(jì)量精度明顯提高，對(duì)油氣田的產(chǎn)能配置、病態(tài)生產(chǎn)工況的診斷、油氣井的維護(hù)和控制進(jìn)行了有效的監(jiān)測(cè)。也從根本上反映了多相流量計(jì)系統(tǒng)優(yōu)化方案在文昌油田群油氣水計(jì)量中得到了成功的應(yīng)用，管理人員通過對(duì)油氣水產(chǎn)出流量的實(shí)時(shí)測(cè)量與數(shù)據(jù)分析,快速調(diào)整油氣藏的管理和產(chǎn)能配置,優(yōu)化生產(chǎn)過程,這些都是傳統(tǒng)分離技術(shù)無法相比的，文昌油田群使用的多相流量計(jì)對(duì)被測(cè)油氣水混合物不用進(jìn)行相分離,且現(xiàn)場(chǎng)安裝工藝簡潔,結(jié)構(gòu)緊湊,占空間??；測(cè)量為實(shí)時(shí)、連續(xù)測(cè)量,基本上可以做到無人值守,不用人員干預(yù)，系統(tǒng)優(yōu)化后儀表具有良好的可靠性和適用的準(zhǔn)確度，且一次投資和維護(hù)費(fèi)用低,在采油生產(chǎn)中和油井測(cè)試中具有很大的經(jīng)濟(jì)效益。

[1]洪毅,畢曉星.多相流量計(jì)的研究及應(yīng)用[J].中國海上油氣（工程）,2003(8):16-20.

[2]呂宇玲,何利民.多相流量計(jì)及其在石油工業(yè)中的應(yīng)用[J].石油規(guī)劃設(shè)計(jì),2005,16(3):47-48.

[3]潘兆柏,賀公安.新型多相流量計(jì)的發(fā)展與應(yīng)用[J].石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督,2006(9).

[4]陳繼革,狄國銀,鄭永建,等.多相流氣體實(shí)時(shí)在線專用氣體取樣器[P].GB 200920144260.0，2010-08-18.

The paper starts with discussing the on-site application of optimum schema and implementing effect of oil-gas-water metering technology in Wenchang oilfield cluster,and then presents the obvious technological advantages and effects of multiphase flow meter,a new type of technology,in the disposition of production capacity for oil-gas fields,the diagnose for sick production conditions,and the maintenance and control of oil-gas wells.

Wenchang oilfield cluster;multiphase flow meter;system optimization;data analysis

2010-12-14▎

崔嶸（1968-）高級(jí)工程師，碩士研究生，現(xiàn)主要從事油藏管理工作。