朱曉旭（黑龍江省大慶市第三采油廠地質(zhì)大隊，黑龍江 大慶 163513）

關(guān)于U型管法和溫差法單井計量應(yīng)用效果分析

朱曉旭（黑龍江省大慶市第三采油廠地質(zhì)大隊，黑龍江 大慶 163513）

目前油井普遍采用計量分離器、軟件量油儀、功圖法等量油方式。計量分離器量油為人工看表計時、手工換算，存在計時誤差大、計算工作量大，液位無刻度顯示，操作記錄手寫、無法對量油過程進行監(jiān)督等。為進一步提高計量精度，使量油更加智能化、信息化，對量油方式進行改進。采用了U型管法和溫差法單井計量方法，本文通過兩種計量方法原理及現(xiàn)場應(yīng)用效果做出綜合分析，證明了U型管法和溫差法提高了自動化程度，降低工人勞動強度，有良好地應(yīng)用前景。

U型管法；溫差法；單井計量；積算儀

油井產(chǎn)量的計量是油田生產(chǎn)管理中的一項重要工作，對油井產(chǎn)量進行準(zhǔn)確、及時的計量，對掌握油藏狀況，制定生產(chǎn)方案，具有重要的指導(dǎo)意義。目前國內(nèi)各油田采用的油井產(chǎn)量計量方法主要有玻璃管量油孔板測氣、翻斗量油孔板測氣、兩相分離密度法和三相分離計量方法等。隨著技術(shù)的進步，油田越來越需要功能強、自動化程度高的油井計量設(shè)備以提高勞動生產(chǎn)率和油田的管理水平，近兩年來通過現(xiàn)場試驗應(yīng)用U形管法和溫差法單井計量方式，有效的提高了自動化程度，降低工人勞動強度。

1 U型管計量法

原理：U形管計量法實際又稱為玻璃管液面計量油法，在原有油田設(shè)計工藝基礎(chǔ)上，將分離器上的玻璃管液位計改造為磁翻轉(zhuǎn)液位計，通過開發(fā)的油氣積算儀自動采集液位開關(guān)信號，通過油氣積算儀運算，自動計算出單個量油過程的單井液量計算。同時在不改變原有玻璃管量油原理基礎(chǔ)上，通過將原有的分離器氣平衡閘門改造為帶閘門的電動執(zhí)行器，新增U形管安裝在分離器出口處，頂端和電動執(zhí)行器連接，數(shù)傳儀安裝在計量間值班室內(nèi)，通過有線方式與積算儀和電動執(zhí)行器連接，實現(xiàn)單井量油過程自動計算、自動控制。

工藝構(gòu)架圖1

適用范圍：采用玻璃管量油工藝的單井計量

應(yīng)用規(guī)模：磁翻轉(zhuǎn)液位計加智能積算儀46套

實驗U形管法單井自動計量裝置1套

技術(shù)關(guān)鍵：磁翻轉(zhuǎn)液位計提供液位開關(guān)信號，油氣積算儀實現(xiàn)單井過程計量，數(shù)傳儀（RTU）實現(xiàn)過程控制和數(shù)據(jù)累計存儲，U形管工藝設(shè)計通過壓力平衡和溢流原理保障了整個工藝無人干預(yù)控制過程的自動控制，既解決了人工誤操作容易引起的憋壓溢流事故，又簡化了改造工藝，節(jié)約少投資分離器出口處安裝電動開關(guān)閥1臺。

應(yīng)用效果：自動連續(xù)量油裝置在計量間安裝使用，分別選取了產(chǎn)氣量高的和產(chǎn)氣量低的兩口井進行量油實驗。

產(chǎn)氣量高的井?dāng)?shù)據(jù)如下：

計量次數(shù)1 2 3平均計量秒數(shù)(s) 326 275 351 317計量液量(t/d) 30 36 28 32

產(chǎn)氣量低的井?dāng)?shù)據(jù)如下：

計量次數(shù)1 2 3平均計量秒數(shù)(s) 408 443 395 415計量液量(t/d) 24 22 25 24

該裝置計量與原玻璃管量油裝置計量結(jié)果相近，采用自動量油裝置后，既解決了分離器量油需多次人工開關(guān)分離器進出口的不便，又解決了低產(chǎn)井、間歇出液井量油困難的問題，降低了員工勞動強度；同時計量人員不用在現(xiàn)場等待量油結(jié)束，可處理其它日常事務(wù)，提高了員工工作效率。U形管的采用從系統(tǒng)原理上保證了整套自動裝置的安全可靠性：因為分離器出口閥門保持常開，降低了整個工藝流程因憋壓造成事故的可能性。

建設(shè)投資：智能TM卡油氣積算儀 1.5萬元

電動執(zhí)行器 2.2萬元

分離器U形管 0.3萬元

數(shù)傳儀RTU（含節(jié)點） 2.4萬元

今后優(yōu)勢：

（1）在現(xiàn)有基礎(chǔ)上積算儀的控制程序還可以進一步優(yōu)化，可根據(jù)測量單井液量的多少靈活選定測量段高度，在滿足測量精度的前提下節(jié)約測量時間。

（2）數(shù)傳儀控制面板功能還可以進一步提升，可更換為觸摸屏等，人機交互效果更好。

（3）通過擴展數(shù)傳儀的硬件配置，可增加壓力、溫度以及電動調(diào)節(jié)閥控制信號，升級軟件控制程序，增加無線傳輸功能，適應(yīng)油田數(shù)據(jù)傳輸需求。

2 溫差法單井計量

原理：JKL-D井口在線流量計量儀（四川綿陽科學(xué)城久利電子有限責(zé)任公司）是采用加熱被測流體，通過測量流體加熱前后的溫升值DT來測量流體流量，可稱為熱式流量計。

流體加熱后的溫升值DT=T1-T0

表1 井口計量與目前上報情況對比統(tǒng)計表

上式中：

P為流體獲得的加熱功率；

C為流體的體積熱容量；

?：電能轉(zhuǎn)為流體熱能的效率，%

Q為流體的體積流量；

由上式可得出流量Q

C=C水×%水+C油×%油+C氣×%氣混合流體平均比熱容公式：

在實際應(yīng)用中，水的比熱容為1 kcal/kg·℃；原油的比熱容與原油的成分有很大的關(guān)系，如大慶油田第九采油廠，取比熱容為0.53 kcal/kg·℃；伴生氣的主要成分為天然氣，比熱容大約為空氣的2.4倍，約0.576 kcal/kg·℃，根據(jù)項目指標(biāo)，氣油比為0～100 m3/t，天然氣的比重大約為0.65 kg/m3，按最大值計算，每噸原油含氣100立方米，天然氣總的熱容為37.44 kcal/℃，當(dāng)50%含水時，原油的總熱容約為7650 kcal/℃，由以上計算可以得出結(jié)論，在熱容的計算公式中可以修正油的比熱容而忽略氣的熱容計算，水的比熱容取為1，C油可以取為小于1的常數(shù)，簡化后公式為：

井口流體中所含的氣體，由于體積熱容量很小對測量結(jié)果影響不大，測量中氣、液不用分離，可直接測出井口的液體流量。

系統(tǒng)構(gòu)成：

適用范圍：

針對所有油井尤其是環(huán)狀流程井

測量范圍：Ⅰ型：0.5～10噸/天 Ⅱ型：1～20噸/天

有特殊要求時可提供更大測量范圍儀器

測量參數(shù)：測量誤差為±5%；儀器可承受壓力為4MPa；最長可記錄10天的數(shù)據(jù)。

測量加熱器平均功率為360W/180W。

測量系統(tǒng)組成：

井口計量裝置包括加熱裝置；井口控制測量儀；數(shù)據(jù)處理機（或數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲儀）和軟件。

井口計量裝置為測量系統(tǒng)主體；井口控制測量儀為測量系統(tǒng)的控制、測量和記錄部分；數(shù)據(jù)處理機和軟件在測量結(jié)束后進行數(shù)據(jù)處理時使用。數(shù)據(jù)處理分析軟件負責(zé)對二次儀表的數(shù)據(jù)進行回放、分析和處理，可以上傳測試數(shù)據(jù)的統(tǒng)計結(jié)果到數(shù)據(jù)庫，并瀏覽上傳到數(shù)據(jù)庫的生產(chǎn)井的歷史產(chǎn)量變化并輸出。數(shù)據(jù)庫管理軟件僅能由管理人員使用，對數(shù)據(jù)庫進行維護，包括上傳記錄的維護和數(shù)據(jù)處理分析軟件登陸人員的管理。

應(yīng)用規(guī)模：溫差法單井計量裝置22口井

應(yīng)用效果：與試驗井?dāng)?shù)據(jù)對比來看，該溫差法計量裝置數(shù)據(jù)錄取較為準(zhǔn)確。(表1所示)

建設(shè)投資：智能油井計量儀1.42萬元

油井儀表及儀表配件0.46萬元

技術(shù)關(guān)鍵：

（1）固定測量裝置機構(gòu)的設(shè)計；加熱裝置和保溫層的設(shè)計安裝；測量傳感器的選取和安裝等；專用軟件的開發(fā)滿足油田需求。

（2）重點解決實現(xiàn)高精度溫度差值△T的測量；有效控制加熱效率；油、氣、水混合物比熱容的校正；間歇出油的問題；散熱與保溫的問題等適應(yīng)油田生產(chǎn)需求。

3 結(jié)語

通過以上分析，U形管計量法適用于原有油田建設(shè)單井計量間具備分離器的玻璃管量油裝置。優(yōu)點是改造工作量小，自動化程度高，測量精度高，功能擴展空間大，平均單井投資低；缺點是產(chǎn)品智能化還需進一步加強。溫差計量法適用于液量小于20噸/天的單井液量計量，與工藝無關(guān)。優(yōu)點是現(xiàn)場井口安裝可以連續(xù)計量；缺點是單井投資高，設(shè)備需要定期標(biāo)定，受外界環(huán)境影響因素大，理論計算受間歇出油和產(chǎn)氣影響較大，該技術(shù)還需進一步驗證。

朱曉旭，2014年7月畢業(yè)于哈爾濱理工大學(xué)，學(xué)士學(xué)位，自動化專業(yè)，現(xiàn)工作大慶第三采油廠