文昌油田群油氣水計量技術優化及實施效果

崔 嶸 戴 毅 熊永功 張西迎 李國權

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量技術優化及實施效果

崔 嶸 戴 毅 熊永功 張西迎 李國權

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量技術優化方案及實施效果的現場應用出發，闡述了多相流量計這一新型技術對油氣田的產能配置、病態生產工況的診斷、油氣井的維護和控制具有明顯的技術優勢和效果。

文昌油田群多相流量計系統優化數據分析

近年來，隨著全球能源問題的日益嚴重，石油開采和海洋勘探技術的發展，對原油計量提出了更高的要求。傳統計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，同時分離效率直接決定測量的精度，不能滿足文昌油田群單井計量的需求。

為此于2006年引進多相流量計用于文昌油田單井計量，其中文昌油田群5個平臺一共配置了7套多相流量計，其主要特點是測量工藝簡單、能連續測量、抗干擾能力強、流量測量范圍寬以及能夠實時反應油井生產動態流量測量，可以用來在線測量輸送管線中原油、天然氣的流量，確定油井的原油和天然氣的日產量，進而觀測井底地層中儲油構造的變化[1-3]。近4年的現場應用表明，多相流量計的使用實現了油藏科學管理，在油田生產開發方面節約了大量的成本，而且對油田管理的決策和流程進行了有效的控制[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者的自營油田（表1），分別在20世紀80年代、90年代后發現，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4個油田，鉆26口生產井；新建5座井口平臺；鋪設95.3km海底電纜；租賃1條10萬t級FPSO（新建）。鋪設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 從單井計量角度簡單介紹了文昌油田群井況特點

1 文昌油田群多相流量計工作原理介紹

文昌油田群使用的多相流量計主要由文丘里流量計、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據處理系統組成。用文丘里流量計測量多相流的總體積流量，單能伽馬傳感器測量多相流的體積含氣率，雙能伽馬傳感器測量液相的工況體積含水率，根據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；流型調整器為含水率測量提供混合均勻的、有代表性的樣液，保證含水測量精度；氣體取樣器實現天然氣的在線取樣，從而獲得氣體的組分，準確的獲取氣體真實相對密度和PVT參數；測量得到含氣率和液相中的含水率也被用來計算多相流的混合密度及油氣水三相在線混合黏度值，從而實現文丘里流出系數C在線實時計算，并對氣液滑差進行在線修正，消除滑差對氣量測量的影響。通過溫度和壓力的測量實現PVT參數的在線實時計算，而軟件自動嵌入的PVT參數模型將工況下總液量、總氣量、油量轉換到標況下總液量、總氣量、純油量。

2 文昌油田群計量中的問題及解決方案

2.1 文昌油田群油氣水計量遇到的問題

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個平臺安裝了7套多相流量計。隨著平臺投產，7套多相流量計于2008年陸續調試并投入生產計量，但2010年隨著文昌油田群油井生產數據的變化以及油田生產管理的需要，對當初設計的多相流量計進行適應性優化,對硬件、軟件進行系統優化,從而保證文昌油田群計量的精度。

2.2 解決方案

2.2.1 優化方案

①增加氣體取樣器；②差壓表從隔離罐升級到遠傳膜盒式；③數據采集系統硬件升級從DAU3到DAU4；上下位機軟件也配套升級；④增加液體取樣口，上游增加螺旋狀混合器。

2.2.2 優化后多相流量計性能優勢

優化后在多相流量計上游增加一套氣體取樣器，采用在線取樣方式,可實時得到各個油井真實的氣體組分，準確的獲取氣體真實相對密度和PVT參數，從而為油藏分析提供更可靠的數據[4]。另外高壓、高含氣情況下，氣體在流體中比重較大，氣體相對密度是否準確對總流量測量的影響不能忽略，這種情況下通過氣體取樣器獲取真實氣體組分，得到真實的氣體相對密度可提高流量計測量性能。其原理如圖1所示：

優化后采用膜盒引壓方式，提高了差壓采集精度，減少了維護周期。

優化前差壓變送器的連接使用的是引壓管、隔離罐等系統，從文丘里取壓口到差壓變送器的膜盒之間的距離較遠，且此部分屬于支路連接，引壓管內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致析蠟，時間較長時引壓管容易被堵塞，從而影響文丘里的正常測量。隔離罐內部容易進氣或進原油、沉淀砂子，需要定期清洗并充裝隔離液，維護工作量大。

優化后流量計文丘里的系統構成如圖2所示：

此種連接類型的文丘里流量計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氣、析蠟、堵塞的情況，減少了現場維護工作量，提高了差壓采集精度。

數據采集系統從3代升級為4代（對應軟件同步升級），具有以下優點：

硬件方面優點：DAU4比DAU3每秒采樣頻率更高，使測量結果更加接近真值;其次ADC卡分辨率大幅度提高，由DAU3的12Bit提高到16Bit;雙能板卡實現了自動調節，具有自動穩峰功能，使得現場調試更加簡單、快速;新增加了存儲及下載Log file的功能，記錄每分鐘的一次儀表上傳值，探頭計數及測量過程數據，為離線分析、數據質量控制和遠程技術支持提供了非常重要的工具。

軟件方面優點：增加了PVT自動計算模型（黑油模型），可實時在線計算原油收縮因子，溶解氣油比及天然氣壓縮因子Z等PVT參數；采用質量吸收系數的概念，通過軟件和在線密度實時計算在線線性吸收系數，是對gamma系數的本質運用；舊版軟件只標定線性吸收系數，最新軟件彌補了工況條件下由于線性吸收系數改變帶來的誤差；算法考慮了氣體吸收，大大提高了高壓高含氣油井流量測量精度；實現了差壓變送器靜差壓值的在線自動切除，使得低產井的測量精度更高。

3 文昌油田群多相流量計系統優化后數據分析

下面對文昌油田群多相流量計升級優化前后測量數據進行分析總結。

文昌油田群多相流量計系統優化前后測量與配產數據對比，如圖3和圖4所示。

通過對文昌油田群多相流量計優化前后測量與平臺配產數據對比分析可知，優化后設備測量精度明顯提高，能很好的對平臺單井配產量進行監測，實現平臺單井配產的科學管理和監測，為油田開發和完成生產任務提供最基礎的數據。

在優化后多相流量計的測量數據與配產更加接近，如圖5所示。

4 結論

從文昌油田群多相流量計系統升級優化后數據對比分析可以看出，文昌油田群各平臺計量精度明顯提高，對油氣田的產能配置、病態生產工況的診斷、油氣井的維護和控制進行了有效的監測。也從根本上反映了多相流量計系統優化方案在文昌油田群油氣水計量中得到了成功的應用，管理人員通過對油氣水產出流量的實時測量與數據分析,快速調整油氣藏的管理和產能配置,優化生產過程,這些都是傳統分離技術無法相比的，文昌油田群使用的多相流量計對被測油氣水混合物不用進行相分離,且現場安裝工藝簡潔,結構緊湊,占空間小；測量為實時、連續測量,基本上可以做到無人值守,不用人員干預，系統優化后儀表具有良好的可靠性和適用的準確度，且一次投資和維護費用低,在采油生產中和油井測試中具有很大的經濟效益。

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

[2]呂宇玲,何利民.多相流量計及其在石油工業中的應用[J].石油規劃設計,2005,16(3):47-48.

[3]潘兆柏,賀公安.新型多相流量計的發展與應用[J].石油工業技術監督,2006(9).

[4]陳繼革,狄國銀,鄭永建,等.多相流氣體實時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-）高級工程師，碩士研究生，現主要從事油藏管理工作。