張庚（大慶油田有限責(zé)任公司第四采油廠）

在油田開(kāi)發(fā)生產(chǎn)過(guò)程中，采油井日產(chǎn)液量的計(jì)量是非常重要的一項(xiàng)基礎(chǔ)工作。能否準(zhǔn)確地計(jì)量采油井日產(chǎn)液量，直接影響著油田開(kāi)發(fā)方案和調(diào)整方案的編制，同時(shí)也影響著油田技術(shù)人員對(duì)采油井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)的掌握和對(duì)油田開(kāi)發(fā)措施效果的評(píng)價(jià)，因此，準(zhǔn)確地對(duì)采油井日產(chǎn)液量進(jìn)行計(jì)量對(duì)油田開(kāi)發(fā)生產(chǎn)具有重要意義[1-3]。

1 目前計(jì)量方式

目前，XB 油田采用的主要計(jì)量方式為“氣液兩相分離器+磁翻板液位計(jì)”。采用這種計(jì)量方式進(jìn)行采油井日產(chǎn)液量計(jì)量時(shí)，需關(guān)閉摻水并在計(jì)量間導(dǎo)通計(jì)量流程。當(dāng)采油井產(chǎn)出液從井底到達(dá)井口后[4-5]，首先通過(guò)單井集油管道集輸?shù)接?jì)量間，然后通過(guò)計(jì)量間內(nèi)計(jì)量管道進(jìn)入氣液兩相分離器，在氣液兩相分離器內(nèi)將氣體和液體分開(kāi)，氣體從分離器上部排出后進(jìn)入站間集油管道，油水混合液不斷聚集在分離器下部。根據(jù)連通器原理，氣液兩相分離器液面高度和磁翻板液位計(jì)液面高度相同，因此氣液兩相分離器內(nèi)液面高度可通過(guò)磁翻板液位計(jì)進(jìn)行讀取，同時(shí)記錄分離器內(nèi)聚集一定體積液體所消耗的時(shí)間，然后通過(guò)計(jì)算即可得到采油井的日產(chǎn)液量。這種計(jì)量方式對(duì)于日產(chǎn)液量較高的薩爾圖油層、葡萄花油層和高臺(tái)子油層的采油井，可操作性強(qiáng)且計(jì)量結(jié)果準(zhǔn)確可靠，但對(duì)于日產(chǎn)液量較低的FY 油層采油井，單次計(jì)量時(shí)間較長(zhǎng)，工作效率較低。因此，有必要在XB 油田FY 油層采油井開(kāi)展壓差計(jì)量技術(shù)應(yīng)用試驗(yàn)，探索其可行性[6-8]。

2 物性參數(shù)及存在的問(wèn)題

XB 油田FY 油層為低孔隙度特低滲透率儲(chǔ)層，平均有效孔隙度14.6% ， 平均空氣滲透率4.06×10-3μm2，平均含油飽和度57.8%，平均原油密度0.864 7 g/cm3，平均原油黏度33.50 mPa·s，原油凝固點(diǎn)約39 ℃。

采油井日產(chǎn)液量普遍低于10 m3，初期綜合含水率約40%，原始?xì)庥捅燃s20。由于FY 油層采油井日產(chǎn)液量和含水率均較低，原油黏度和凝固點(diǎn)均較高，采用目前的“氣液兩相分離器+磁翻板液位計(jì)”計(jì)量方式進(jìn)行采油井日產(chǎn)液量計(jì)量時(shí)存在以下問(wèn)題：

1）當(dāng)FY 油層采油井日產(chǎn)液量低于1.0 t 時(shí)，單井單次計(jì)量時(shí)間將大于8 h，計(jì)量時(shí)間長(zhǎng)，工作效率低。

2）對(duì)于掛接的FY 油層采油井來(lái)說(shuō)，當(dāng)需對(duì)其中某1 口采油井進(jìn)行計(jì)量時(shí)，其余采油井需停井，既影響了正常生產(chǎn)，又增加了員工的工作量。

3 壓差計(jì)量技術(shù)

3.1 工作原理

針對(duì)以上問(wèn)題，提出一種適合XB 油田FY 油層采油井計(jì)量的技術(shù)，即壓差計(jì)量技術(shù)。該技術(shù)采用壓差實(shí)時(shí)計(jì)量裝置，屬于一種容積式計(jì)量方式，利用液體在管道中流動(dòng)的壓力差進(jìn)行液量計(jì)量。在油井生產(chǎn)放空閥門(mén)安裝計(jì)量管段，在計(jì)量管段中安裝止回閥，在止回閥前后各安裝一個(gè)壓力變送器，當(dāng)計(jì)量管段上游壓力大于下游壓力時(shí)，表明采油井有液體產(chǎn)出，即通過(guò)利用止回閥前后兩端壓差與集輸過(guò)程中液體流動(dòng)和井筒中柱塞位置變化進(jìn)行關(guān)聯(lián)測(cè)試，同時(shí)在抽油機(jī)曲柄軸上安裝電磁傳感器，抽油機(jī)每運(yùn)行一個(gè)沖次，傳感器記錄一次電信號(hào)，從而計(jì)量出采油井每個(gè)沖次的產(chǎn)液量，進(jìn)而可計(jì)量出日產(chǎn)液、周產(chǎn)液、月產(chǎn)液等數(shù)據(jù)[9-10]。壓差計(jì)量技術(shù)裝置示意圖見(jiàn)圖1。

圖1 壓差計(jì)量技術(shù)裝置示意圖Fig.1 Schematic diagram of differential pressure measurement technology device

3.2 壓差計(jì)量技術(shù)特點(diǎn)

1）能夠計(jì)量采油井每個(gè)沖次的產(chǎn)液量，有利于實(shí)時(shí)掌握采油井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)。

2）產(chǎn)液數(shù)據(jù)和壓力曲線(xiàn)等可在現(xiàn)場(chǎng)終端屏幕顯示，可視化程度高。

3）一次調(diào)試后可長(zhǎng)期使用，操作簡(jiǎn)單，使用方便。

4）如有需要可將數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳至后臺(tái)，符合油田數(shù)字化建設(shè)的趨勢(shì)。

5）裝置體積小，可重復(fù)利用，便于拆裝。

6）可實(shí)時(shí)、自動(dòng)、連續(xù)計(jì)量，減少了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度[11-12]。

4 壓差計(jì)量技術(shù)應(yīng)用試驗(yàn)

4.1 XBFY1-1 井應(yīng)用試驗(yàn)

4.1.1 基本情況

XBFY1-1 井位于XB 油田中西部，屬于抽油機(jī)采油井，采用直接進(jìn)間的雙管摻水伴熱地面集輸工藝，其集輸半徑為240 m，管徑為?60 mm×3.5 mm。

XBFY1-1 井于2023 年3 月完成壓差計(jì)量裝置的安裝，至今該裝置一直平穩(wěn)運(yùn)行。

4.1.2 壓差計(jì)量裝置調(diào)參情況

2023 年5 月對(duì)XBFY1-1 井壓差計(jì)量裝置進(jìn)行調(diào)參，同一時(shí)間段內(nèi)，分別應(yīng)用計(jì)量間氣液兩相分離器和壓差計(jì)量裝置進(jìn)行計(jì)量。計(jì)量結(jié)束后，以計(jì)量間氣液兩相分離器計(jì)量數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，調(diào)整壓差計(jì)量裝置參數(shù)。

第一階段：關(guān)摻水計(jì)量。為減少摻水影響，首先選擇關(guān)摻水計(jì)量的方式，關(guān)摻水閥門(mén)20 min 后開(kāi)始計(jì)量，同時(shí)記錄壓差計(jì)量裝置液量底數(shù)，計(jì)量前初始井口回壓0.34 MPa，回油溫度40 ℃，計(jì)量結(jié)束后計(jì)算所得日產(chǎn)液量為1.44 m3。關(guān)摻水氣液兩相分離器計(jì)量過(guò)程數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 關(guān)摻水氣液兩相分離器計(jì)量過(guò)程數(shù)據(jù)Tab.1 Measurement process data of shutoff water blending gas-liquid two phase separator

受FY 油層采出液油品性質(zhì)的影響，停摻集輸后回油溫度降至原油凝固點(diǎn)以下，管道內(nèi)液體流動(dòng)阻力增加，流速減慢，計(jì)量4.2 h 后井口回壓逐漸升高至1.10 MPa，回油溫度下降到31 ℃。隨著井口回壓逐漸升高，產(chǎn)液量逐漸下降。尤其是當(dāng)回壓升高至0.80 MPa 以后，產(chǎn)液量下降明顯。經(jīng)分析，當(dāng)回壓升高后，會(huì)使深井泵的泵液過(guò)程變得更加困難，使得深井泵的漏失量增加，引起泵的進(jìn)液量和泵的排出液量均有所降低，導(dǎo)致采油井產(chǎn)液量減少；此外，由于XBFY1-1 井平時(shí)均為帶摻水運(yùn)行，關(guān)摻水計(jì)量無(wú)法體現(xiàn)該井正常生產(chǎn)情況，因此接下來(lái)開(kāi)展開(kāi)摻水計(jì)量。

第二階段：開(kāi)摻水計(jì)量。仍采用該裝置與計(jì)量間氣液兩相分離器同時(shí)間段計(jì)量的方式，計(jì)量過(guò)程中井口回壓均為0.34 MPa，回油溫度均為38 ℃，摻水量穩(wěn)定在0.42 m3/h，用時(shí)26.37 min，分離器計(jì)量產(chǎn)液量為3.52 m3/h。以計(jì)量間分離器計(jì)量數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，調(diào)整壓差計(jì)量裝置參數(shù)。

對(duì)壓差計(jì)量裝置重新調(diào)參后，在同時(shí)間段內(nèi)，用壓差計(jì)量裝置和計(jì)量間氣液兩相分離器共同計(jì)量8 次，計(jì)量過(guò)程中井口回壓及回油溫度均無(wú)明顯變化，經(jīng)計(jì)算，8 次計(jì)量結(jié)果平均差異率為0.5%，單次計(jì)量最大差異率在10%以?xún)?nèi)?，F(xiàn)場(chǎng)開(kāi)摻水計(jì)量情況見(jiàn)表2。

表2 開(kāi)摻水計(jì)量情況Tab.2 Measurement situation of open water blending

4.2 XBFY1-2 井應(yīng)用試驗(yàn)

4.2.1 基本情況

XBFY1-2 井位于XB 油田西南部，屬于抽油機(jī)采油井，采用雙管摻水伴熱地面集輸工藝，與XBFY1-3 井同平臺(tái)，其集輸半徑為340 m，管徑為?60 mm×3.5 mm。

XBFY1-2 井于2022 年7 月完成壓差計(jì)量裝置的安裝，裝置安裝時(shí)單井產(chǎn)液量1.48 m3/d，含水率85.5%；2023 年3 月對(duì)該井開(kāi)展納米黑卡解堵實(shí)驗(yàn)，措施后單井產(chǎn)液量10.8 m3/d，含水率79.1%；2023年4 月初發(fā)現(xiàn)兩個(gè)壓力變送器數(shù)值一致，前后無(wú)壓差，產(chǎn)液量為零。壓差計(jì)量裝置歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

表3 壓差計(jì)量裝置歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)Tab.3 Historical operating data of differential pressure measurement device

4.2.2 問(wèn)題分析與措施

1） 憋泵情況。2023 年4 月初發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后，開(kāi)展憋泵試驗(yàn)三次，憋泵情況均不理想，初步判斷井下有漏失?，F(xiàn)場(chǎng)憋泵情況見(jiàn)表4。

表4 現(xiàn)場(chǎng)憋泵情況Tab.4 Onsite pump holding situation

2）示功圖情況。4 月初發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后，開(kāi)展示功圖測(cè)量2 次，示功圖均顯示該井有一定程度的供液不足。XBFY1-2 井示功圖見(jiàn)圖2。

圖2 XBFY1-2 井示功圖Fig.2 Indicator diagram of well XBFY1-2

3） 動(dòng)液面情況。開(kāi)展動(dòng)液面測(cè)量3 次，結(jié)果顯示該井動(dòng)液面均不在井口。動(dòng)液面情況見(jiàn)表5。

表5 動(dòng)液面情況Tab.5 Dynamic liquid level

4）壓差實(shí)時(shí)計(jì)量裝置問(wèn)題排查。針對(duì)XBFY1-2井無(wú)產(chǎn)量問(wèn)題，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查，設(shè)備設(shè)施完好，電纜信號(hào)線(xiàn)連接牢靠，沒(méi)發(fā)現(xiàn)壓差計(jì)量裝置問(wèn)題。

同時(shí)對(duì)比抽油機(jī)變頻運(yùn)行和工頻運(yùn)行情況下壓差計(jì)量裝置顯示情況，發(fā)現(xiàn)當(dāng)抽油機(jī)變頻運(yùn)行時(shí)，沖次為2 次/min，上游壓力始終小于下游壓力，壓差計(jì)量裝置始終顯示無(wú)產(chǎn)量；但當(dāng)抽油機(jī)工頻運(yùn)行時(shí)，沖次為4.5 次/min，每個(gè)沖次都有一小部分時(shí)段上游壓力大于下游壓力，壓差計(jì)量裝置顯示有少量產(chǎn)量。經(jīng)分析認(rèn)為，當(dāng)抽油機(jī)變頻運(yùn)行時(shí)，抽吸量小于漏失量，故壓差計(jì)量裝置無(wú)產(chǎn)量，當(dāng)抽油機(jī)工頻運(yùn)行時(shí)，抽吸量大于漏失量，因此壓差計(jì)量裝置顯示有少量產(chǎn)量。同時(shí)當(dāng)抽油機(jī)工頻運(yùn)行時(shí)，壓差計(jì)量裝置有產(chǎn)量且能夠正產(chǎn)運(yùn)行，說(shuō)明壓差計(jì)量裝置無(wú)問(wèn)題。壓差計(jì)量裝置變頻/工頻模式運(yùn)行情況見(jiàn)表6。

表6 壓差計(jì)量裝置變頻/工頻模式運(yùn)行情況Tab.6 Operating situation of pressure differential metering equipment in variable frequency or power frequency mode

5）高壓熱洗情況。針對(duì)以上問(wèn)題，對(duì)XBFY1-2井開(kāi)展了高壓熱洗，共用熱洗水2 罐，抽油機(jī)以沖次4.5 次/min 運(yùn)轉(zhuǎn)，2 罐水分別在35 min 左右洗完，洗井時(shí)高壓熱洗車(chē)壓力2 MPa，水很順利進(jìn)入井底，洗井8 min 后井口一次生產(chǎn)及組合閥開(kāi)始升溫，洗井20 min 后井口一次生產(chǎn)及組合閥溫度最大，此時(shí)計(jì)量間回油溫度顯示62 ℃。憋泵抽憋起始?jí)毫?.3 MPa，25 個(gè)沖次后壓力上升到1.2 MPa，停憋2 min 后壓力降為0.95 MPa。兩相分離器帶摻水計(jì)量結(jié)果為1.03 m3/d。

6）作業(yè)施工情況。作業(yè)起泵后，經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)泵下尾管脫落，泥沙進(jìn)入泵內(nèi)，導(dǎo)致法爾座不嚴(yán)，致使該井無(wú)產(chǎn)量。施工完成后，該井產(chǎn)量恢復(fù)正常。

5 結(jié)論及認(rèn)識(shí)

1）對(duì)于XB 油田FY 油層采油井，回壓升高會(huì)影響采油井產(chǎn)液量，而壓差計(jì)量裝置安裝在井口，可避免采出液集輸過(guò)程中管道回壓的影響，從而提高了計(jì)量的準(zhǔn)確性。

2）由于計(jì)量間氣液兩相分離器計(jì)量需要減摻水，現(xiàn)場(chǎng)摻水存在微小波動(dòng)，在同時(shí)間段內(nèi)與壓差計(jì)量裝置連續(xù)對(duì)比8 次后平均差異率為0.5%，最大差異率不超10%，因此，可以認(rèn)為壓差計(jì)量技術(shù)計(jì)量結(jié)果具有較高的可信度。

3） 壓差計(jì)量技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)在線(xiàn)、自動(dòng)、連續(xù)計(jì)量，一次調(diào)參后可長(zhǎng)期使用，有利于實(shí)時(shí)掌握采油井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)，如有需要可將數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳至后臺(tái)，符合油田數(shù)字化建設(shè)的趨勢(shì)；此外，掛接井計(jì)量時(shí)無(wú)需停井，不影響生產(chǎn)，也減輕了工人的工作量，提高了工作效率。

4）當(dāng)壓差計(jì)量裝置顯示產(chǎn)液量為零時(shí)，通過(guò)分析與落實(shí)，確定存在井下問(wèn)題，因此，壓差計(jì)量裝置能在一定程度上輔助現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員分析井下問(wèn)題。