萬(wàn)里(中國(guó)石油集團(tuán)工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司北京分公司,北京100085)

黃華倫(北京興油工程項(xiàng)目管理有限公司,北京100085)

管柱式氣液旋流分離器應(yīng)用的是GLCC（Gas-Liquid Cylin?drical Cyclone）氣液柱狀旋流分離技術(shù)，利用氣液密度差在豎直管道中形成離心原理使氣液分離，是一種簡(jiǎn)單高效的氣液分離技術(shù)。以GLCC分離技術(shù)為基礎(chǔ)的產(chǎn)品，能有效解決油氣水產(chǎn)量計(jì)量、氣液分離、段塞流處理等技術(shù)難題。本次使用的管柱式氣液旋流分離器位于多井匯聚的集輸站平臺(tái)上,共7口單井涵蓋3個(gè)油藏，基本包含了油田的主要產(chǎn)能油藏。

管柱式氣液旋流分離器相對(duì)傳統(tǒng)測(cè)試分離器來說具有小型化、計(jì)量回路簡(jiǎn)單、重量輕、分離時(shí)間短、橇裝移動(dòng)靈活等優(yōu)勢(shì)，對(duì)現(xiàn)階段控制成本提高采油效率的油田運(yùn)營(yíng)來說有著更大的優(yōu)勢(shì)。

1 管柱式氣液旋流分離器的分離原理

如圖1所示，根據(jù)分離過程中各階段實(shí)現(xiàn)的功能，由一個(gè)傾角向下的管道從切線方向與一個(gè)垂直的管道相連,既沒有可移動(dòng)部件,也無需內(nèi)部裝置,氣體和液體分離后分別從直管的頂部和底部排出,氣液相混合物是由旋流轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的離心力以及重力進(jìn)行分離,形成一個(gè)倒圓錐型的渦流面,從而實(shí)現(xiàn)油井產(chǎn)出物的氣液分離。

圖1

整個(gè)分離過程，通過氣相及液相管路所配的自動(dòng)調(diào)節(jié)閥，采用優(yōu)化控制方案，保證分離器的液位處于最佳,從而使系統(tǒng)穩(wěn)定,分離效果好,以便提高計(jì)量準(zhǔn)確度。同時(shí)，配置在液相管路中的自動(dòng)調(diào)節(jié)閥通過PID調(diào)節(jié)，控制分離器的液位，并輸出一個(gè)開度反饋信號(hào)，傳送給氣相管路中的自動(dòng)調(diào)節(jié)閥控制器，作為該控制器的輸入值控制氣相自動(dòng)調(diào)節(jié)閥的開度，輔助液相自動(dòng)調(diào)節(jié)閥對(duì)液位的控制，而壓力傳感器的信號(hào)輸入到氣相自動(dòng)調(diào)節(jié)閥控制器，作為壓力高自動(dòng)連鎖保護(hù)。圖2是管柱式氣液旋流分離器的控制原理示意圖。

圖2

2 產(chǎn)品應(yīng)用

管柱式氣液旋流分離器分離計(jì)量橇應(yīng)用于集輸站多井切換和聯(lián)合計(jì)量，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量計(jì)量、生產(chǎn)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)等，如圖3所示。在橇內(nèi)同時(shí)集成了在線式含水率分析儀，可以實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)含水率的變化，用于油藏精細(xì)化管理和今后數(shù)字化油田對(duì)單井含水率變化的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

對(duì)于多相流所需要輸入的參數(shù)有油、氣、水三者的工況密度，設(shè)備本身直接測(cè)量的數(shù)據(jù)是液相的混合流量、氣相流量、含水率。經(jīng)過套用Black oil模型進(jìn)行PVT計(jì)算得出油、氣、水三者的流量。

國(guó)際上對(duì)多相流計(jì)量的油氣水三相計(jì)量不確定度的通用指標(biāo)一般是10%以內(nèi)，本次與測(cè)試分離器及勘探開發(fā)數(shù)據(jù)的對(duì)比，其油氣水三相的計(jì)量不確定度在設(shè)計(jì)條件下，通過高效分離和精確的補(bǔ)償算法，可以持續(xù)控制在8%以內(nèi)；含水率的誤差在5%以內(nèi)。

圖3

以下是單井的對(duì)比測(cè)試結(jié)果。

管柱式氣液旋流分離器氣相及液相均采用質(zhì)量流量計(jì)，由于是對(duì)混合流體的持續(xù)計(jì)量，穩(wěn)定時(shí)間在半小時(shí)內(nèi)，所以每口單井的計(jì)量時(shí)間投運(yùn)后可大幅度的縮減。同時(shí)，使用該裝置后相對(duì)傳統(tǒng)分離器能使壓損降低0.15 MPa-0.2MPa。如果應(yīng)用在原油外輸環(huán)節(jié)也可以降低外輸泵功率,減少了電能的消耗。管柱式分離器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)避免了氣串液路和液串氣路,管線沒有堵塞現(xiàn)象,基本不需要排污處理,有效的減少了環(huán)境污染。對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工況，可根據(jù)變化調(diào)整模型算法，便于更加適應(yīng)實(shí)際需求。這一點(diǎn)對(duì)于油藏分析以及及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)計(jì)劃有著積極的作用。

從對(duì)比測(cè)試結(jié)果可以看出：氣相不確定度≤7%，液相不確定度≤10%，含水率由于現(xiàn)階段基本趨近于1%，所有含水分析儀所帶入計(jì)算的值為實(shí)驗(yàn)室提供，氣液比≤5%?；緷M足生產(chǎn)單位對(duì)多相流測(cè)試的要求。

3 結(jié)語(yǔ)

管柱式氣液旋流分離器計(jì)量裝置應(yīng)用于高產(chǎn)油田。作為比對(duì)測(cè)試階段，此橇裝多相流量計(jì)基本滿足實(shí)際生產(chǎn)需要，體積和維護(hù)方面有著明顯優(yōu)化提升，日常使用無需排污，計(jì)量時(shí)間短。尤其方便了在中東沙漠環(huán)境下的人員操作，提高計(jì)量效率。

多相流計(jì)量技術(shù)在中東油田的成功開發(fā)應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)了單井連續(xù)計(jì)量和分線連續(xù)計(jì)量,改善了傳統(tǒng)測(cè)試分離器計(jì)量方法的間斷性和不準(zhǔn)確性,彌補(bǔ)了小體積分離計(jì)量準(zhǔn)確度差的不足，達(dá)到了規(guī)范要求的計(jì)量精度,完善了石油多相流混相輸送工藝技術(shù),通過對(duì)比測(cè)試，達(dá)到了油氣田集輸規(guī)范規(guī)定的單井油氣水計(jì)量準(zhǔn)確度≤±10%的要求，為整個(gè)油田的產(chǎn)能精細(xì)化管理邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。