陳 佳，羅 陽(yáng)，胡紅亮

（中海石油（中國(guó)）有限公司天津分公司 天津 300459）

0 引 言

在采油過(guò)程中，原油不斷地被開采出來(lái)從井筒進(jìn)入地面，隨著壓力的降低，溶解在原油過(guò)程中的天然氣不斷分離脫出，然后進(jìn)入油氣分離器進(jìn)行初步分離計(jì)量［1-3］。但油氣分離器在運(yùn)行工況下往往具有較大的壓力和較高的溫度［4-6］，導(dǎo)致部分伴生氣仍溶解在原油中未被分離脫出從而未被計(jì)量［7-9］。在后續(xù)的工藝處理中，隨著壓力進(jìn)一步降低，這部分未被計(jì)量的溶解伴生氣將從原油中分離脫出，導(dǎo)致油氣分離器計(jì)量的伴生氣產(chǎn)量與實(shí)際存在不符。

1 海上井口產(chǎn)出油氣輸送流程

以渤海某油氣田為例，該油氣田由1座中心平臺(tái)（CEPF平臺(tái)）和4座井口平臺(tái)（WHPB/WHPC/WHPD/WHPE平臺(tái)）組成，當(dāng)前油氣田日產(chǎn)原油約5 330 m3，日產(chǎn)天然氣約103×104m3。其物流示意圖如圖1所示，WHPB/WHPC/WHPD/WHPE井口平臺(tái)的物料通過(guò)混輸海管傳輸至CEPF中心平臺(tái)進(jìn)行處理，然后再通過(guò)CEP中心平臺(tái)外輸海管輸送至陸地終端處理廠。目前各平臺(tái)的油氣產(chǎn)量如表1所示。

圖1 渤海某油田物流流程示意圖Fig.1 Logistics diagram of an oilfield in Bohai Sea

表1 各平臺(tái)產(chǎn)液量、產(chǎn)油量及產(chǎn)氣量Tab.1 Liquid production，oil production and gas production of each platform

2 溶解伴生氣體積計(jì)算

對(duì)于天然氣在原油中的溶解度計(jì)算，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有很多學(xué)者進(jìn)行了相關(guān)研究，目前主要使用諾莫圖、雷薩特關(guān)系式、斯坦丁關(guān)系式和瓦茲奎茲-貝格斯公式［10-17］。由于這些方法計(jì)算精度一般，并且需要進(jìn)行圖版查找，計(jì)算過(guò)程較為復(fù)雜，不適用于現(xiàn)場(chǎng)工程環(huán)境。為此，西南石油大學(xué)魏納等［18］在雷薩特關(guān)系式的基礎(chǔ)上將其數(shù)學(xué)模型歸納推理得到一個(gè)新模型（式1），只需要代入絕對(duì)壓力、 溫度、脫氣原油對(duì)水的相對(duì)密度和天然氣對(duì)空氣的相對(duì)密度 4 個(gè)已知

參數(shù)，通過(guò)計(jì)算便可快速求出溶解油氣比。

4個(gè)井口平臺(tái)油氣計(jì)量分離器運(yùn)行工況如表2所示。

表2 4個(gè)井口平臺(tái)油氣分離器運(yùn)行工況Tab.2 Operating conditions of oil-gas separators on wellhead platforms

將4個(gè)平臺(tái)的相關(guān)參數(shù)帶入上式，計(jì)算得到在油氣計(jì)量分離器運(yùn)行工況下各個(gè)平臺(tái)的伴生天然氣溶解度，如圖2所示。

圖2 油氣計(jì)量分離器運(yùn)行工況下各平臺(tái)伴生天然氣溶解度Fig.2 solubility of associated natural gas on each platform under operating conditions of oil and gas metering separator

再根據(jù)各個(gè)平臺(tái)的產(chǎn)油量計(jì)算出在油氣計(jì)量分離器運(yùn)行工況下能夠溶解在原油中的伴生天然氣體積，如圖3所示。

圖3 油氣計(jì)量分離器運(yùn)行工況下各平臺(tái)溶解的伴生天然氣體積Fig.3 Volume of dissolved associated natural gas under operating conditions of oil and gas metering separator

由計(jì)算結(jié)果可以看出，4個(gè)井口平臺(tái)在油氣計(jì)量分離器運(yùn)行工況下能夠溶解在原油中的伴生天然氣體積分別為28 268、3 783、3 612、11 311 m3/d，與油氣計(jì)量分離器的計(jì)量值誤差分別達(dá)到15.04%、1.21%、1.31%、4.98%。

其中WHPC平臺(tái)溶解伴生天然氣最多，計(jì)量產(chǎn)氣量與實(shí)際產(chǎn)氣量誤差高達(dá)15.04%，根據(jù)計(jì)算公式，產(chǎn)油量越大，計(jì)量分離器運(yùn)行工況壓力越高，最終計(jì)量出的溶解氣數(shù)值也就越大。WHPC平臺(tái)的油氣分離器壓力高，產(chǎn)油量較大，因此能夠溶解更多的天然氣。

海上井口平臺(tái)通過(guò)混輸海管將平臺(tái)物料傳輸?shù)街行钠脚_(tái)一般需要較高的壓力。因此，對(duì)于井口平臺(tái)而言，通過(guò)計(jì)量分離器計(jì)量得到的產(chǎn)氣量與實(shí)際數(shù)值相比通常都具有較大的誤差。

3 溶解伴生氣數(shù)據(jù)修正

4 個(gè)平臺(tái)溶解在原油中的伴生氣總計(jì)達(dá)到約4.7萬(wàn)m3/d，即在上游油氣計(jì)量分離器中計(jì)量伴生天然氣產(chǎn)量時(shí)，這部分溶解伴生天然氣未被進(jìn)行計(jì)量。上游計(jì)量產(chǎn)氣量約103萬(wàn)m3/d，與實(shí)際產(chǎn)氣量存在4.56%的誤差，難以真實(shí)有效地反映平臺(tái)每日的實(shí)際產(chǎn)氣量。根據(jù)前文計(jì)算結(jié)果對(duì)各個(gè)平臺(tái)的伴生氣產(chǎn)量進(jìn)行修正，WHPB/WHPC/ WHPD/WHPE 4個(gè)平臺(tái)的修正系數(shù)分別為1.150 4、1.012 1、1.013 1、1.049 8，修正后的數(shù)據(jù)能更加準(zhǔn)確地反映上游各個(gè)平臺(tái)的實(shí)際產(chǎn)氣量。

對(duì)于井口平臺(tái)較多的中心平臺(tái)而言，井口平臺(tái)伴生氣計(jì)量結(jié)果較實(shí)際數(shù)值偏低，各個(gè)井口平臺(tái)的伴生氣通過(guò)混輸海管輸送至中心平臺(tái)進(jìn)行處理的過(guò)程中，將有可能出現(xiàn)混輸海管和生產(chǎn)處理設(shè)備超設(shè)計(jì)情況而不自知。特別是對(duì)于油氣計(jì)量分離器壓力較高、產(chǎn)油量較大的井口平臺(tái)，實(shí)際產(chǎn)氣量與計(jì)量產(chǎn)氣量間的誤差較大，對(duì)混輸海管的安全平穩(wěn)運(yùn)行具有較大的影響，存在安全風(fēng)險(xiǎn)隱患。

4 結(jié) 論

①海上平臺(tái)普遍使用油氣計(jì)量分離器對(duì)油井的伴生氣進(jìn)行計(jì)量，但往往忽略了溶解在原油中的伴生天然氣。本文針對(duì)渤海某油田，計(jì)算得到各個(gè)平臺(tái)在油氣計(jì)量分離器運(yùn)行工況下溶解在原油中的伴生天然氣體積，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果對(duì)伴生氣產(chǎn)量進(jìn)行修正，從而更加準(zhǔn)確地反映了上游各個(gè)平臺(tái)的實(shí)際產(chǎn)氣量。

②采用此方法對(duì)海上平臺(tái)的原油伴生氣產(chǎn)量進(jìn)行核算修正，能夠較為準(zhǔn)確地掌握生產(chǎn)處理過(guò)程中伴生氣產(chǎn)量和及時(shí)對(duì)運(yùn)行工況及流程進(jìn)行調(diào)控處理，從而有效保證安全生產(chǎn)。此方法適用性廣，基本適用于海上所有平臺(tái)，特別是對(duì)于壓力較高、產(chǎn)油量較大的的井口平臺(tái)和需要集中處理各個(gè)井口平臺(tái)油氣產(chǎn)量的中心平臺(tái)而言，更加具有積極意義。