單井油氣比測量技術在長北項目的應用

李 陽，索慧斌，張占平

（中國石油長慶油田分公司第二采氣廠，陜西榆林 719000）

單井油氣比測量技術在長北項目的應用

李 陽，索慧斌，張占平

（中國石油長慶油田分公司第二采氣廠，陜西榆林 719000）

通過對單井計量技術在長北項目應用過程中所產生的問題和不足，結合長北項目的實際情況進行系統分析，詳細闡述孔板計量加移動式測試分離器計量技術在長北項目的應用，并針對這些問題結合計量技術的發展，提出了相關建議與措施;旨在使之技術更為完善，能夠得到更好的應用。

計量；單井；油氣比；誤差

長北區塊位于陜西省榆林市及內蒙古自治區伊克昭盟境內，即北緯 38°08′00″～38°53′45″，東經 109°22′15″～109°43′00″之間。氣田面積約 1588 km2，分為兩個開發區域，地質情況（見表1），第一開發區（A區）占地1411 km2，第二開發區（B 區）占地 177 km2，陜207區塊，占地102 km2，山 2 探明儲量 49.49×108m3，（長北合作區的備用開發區塊)。已投入開發的區域為氣田第一開發區，位于榆林市東北，屬榆林市榆陽區和橫山縣。

長北區塊二疊系山西組二段已探明天然氣地質儲量 922×108m3，探明可采儲量為 646×108m3；奧陶系馬家溝地層的馬-5段也已探明天然氣地質儲量為39×108m3，探明可采儲量為23×108m3。長北區塊已探明總地質儲量961×108m3，其中探明可采儲量為669.1×108m3。該氣田具有氣層薄、非均質、低孔隙度、低滲透率的特點。

1 國內外單井測量技術簡介

1.1 氣田單井計量要求

根據《油氣集輸設計規范》GB50350-2005中“9.4氣井產量計量”中規定,氣井集輸流程分離器后的天然氣、水應分別計量,以滿足生產動態分析的需要。并且規定了對一部分氣井宜采用連續計量,對采用周期性計量的氣井計量周期為5～10 d。

1.2 國內常用天然氣流量計量儀表

差壓式流量計，代表性儀表是標準孔板流量計,在天然氣計量中,標準孔板在流量儀表總量中,國際上約占60%,國內約占90%,目前行業對應的計量標準為《用標準孔板流量計測量天然氣流量》（SY/T6143-2004）。標準孔板節流裝置受現場流體、直管段長度等因素影響比較大,測量天然氣流量準確度不高,單臺孔板流量計的范圍度一般為1:3,不得超過1:4,超過范圍度,可采用不同量程的差壓儀表或多路并聯進行分段計量。

表1 長北氣田開發區域地質情況表

速度式流量計,代表性儀表有氣體超聲波流量計、氣體渦輪式流量計、渦街式流量計、智能旋進流量計。氣體超聲波流量計國內目前不生產,此類流量計特點是量程比 1:100,能實現雙向流測量（-30～30 m/s）,不足之處是只能用于潔凈的天然氣,價格昂貴。對應的計量標準為《用氣體超聲波流量計測量天然氣流量》（GB/T18604-2001）。目前生產的流量計口徑范圍為:DN100-DN1600。國外有的廠商開發了濕氣體超聲波流量計,可以同時測量氣體流量與液體流量,但仍處于試驗室階段或試用階段,精度低,價格高,無法在小氣量、小管徑情況下應用。氣體渦輪式流量計流通能力大并可適應高壓、高溫及低溫情況,有轉動部件。當氣體渦輪流量計安裝于可能存在各種雜質的天然氣管道中時,必須安裝過濾器。渦街流量計內有旋渦發生體,流量測量范圍為1:10,不適合測量含雜質的氣體,目前國內無流量標準。旋進流量計流量測量范圍為1:10,目前國內生產的智能旋進流量計自帶溫度、壓力補償功能,壓力測量范圍在10 MPa以下比較常用。當測量有雜質的天然氣時,最好安裝過濾器。

容積式流量計,代表性儀表有氣體腰輪流量計和氣體刮板流量計。這類流量計零部件多,要求氣質干凈,故障率高;測量范圍寬、準確度高。

從以上各種氣體流量計的特點可以知道,各流量計都有相應的適用范圍。目前國內氣田在單井計量上普遍采用孔板流量計量方式,具有造價低、應用廣、有相應標準特點。

1.3 計量儀表

單井計量采用的儀表以孔板流量計和旋進旋渦流量計為主,渦輪流量計、超聲流量計、科氏力質量流量計和彎管流量計都有不同程度的試驗性應用。表2是幾種較常見的流量計性能比較。

表2 流量計性能比較參考表

1.4 國內氣田單井計量方式

目前在國內氣田應用的單計量方式有多種,每種計量方式有各自的適用范圍。從適合單井或多井集氣流程與否角度出發有以下計量方式:

（1）單井連續計量。適合單井或多井集氣流程。井口設孔板流量計,連續計量氣井產氣量,對于氣井產液量,或通過將氣液分離后總液量按各井產氣量大小折算求出單井產液量,或通過移動計量撬計量單井產液量。目前在克拉2氣田采用此方式?？死?氣田采用的是引進進口文丘里流量計進行氣液兩相流計量。

（2）計量管道+CPF集氣裝置輪換計量。適合單井集氣流程,非連續計量方式。

（3）單井非連續分離計量。適合單井集氣流程。采用車載移動計量撬對單井氣、液量分離計量。

（4）站內輪換計量。適合單多井集氣流程。采用計量分離器實現氣、液分離計量,非連續計量方式。目前在澀北氣田應用。

2 單井測量技術在長北的應用

長北項目采用雙分支水平井鉆井技術，氣井數量少，單井產量高，使用單井集輸流程。項目計量方式采用單井井口孔板計量加移動計量撬（圖1）油氣比測試雙結合的計量方式。每口井節流閥上游安裝一個孔板流量計監測氣井天然氣產量。另設置接口，采用移動式測試分離器定期或按需要測量單井的油、氣和水的產量,以便詳細分析研究。

圖1 井叢移動式測試分離器計量示意圖

2.1 孔板計量

井叢每口氣井在節流閥上游安裝孔板流量計，通過數據遠傳，將數據傳輸至CPF中控室，中控室操作員工可以監測到每口氣井的天然氣常量。

2.2 移動式測試分離器

每個井叢外輸區設置與移動式測試分離器對接的接口，每年一次測量每口單井的油、氣和水的產量。

2.2.1 測量原理 移動式測試分離器采用超聲波流量計和質量流量計分別計量脫烴天然氣和分離出來的液體。超聲波流量計通過測量來回聲波的時間差（頻率差），確定流體速度，計算流量。質量流量計采用科里奧利原理使測量管震動，測量震動頻率的變化，計算出液體的質量和密度，換算出液體的體積，根據已知的凝析油和水的密度，得出凝析油和凝析水的體積。

2.2.2 設備清單 移動式測試分離器由氣液分離器、超聲波流量計、質量流量計、截斷閥、出口截斷閥、液位控制閥等其他電器儀表組成它們均集成于拖車上。

2.2.3 設備連接及操作

（1）將撬裝設備根據有關倒車路線將分離器撬托運到井叢制定位置，利用掛車自帶機械支撐裝置將車輛固定。檢查分離器橇所有法蘭連接處（包括人孔）是否松動，并將松動處擰緊。

（2）采用金屬臨時鋼管按照正確次序將井叢外輸區的接口榆分離器橇上的接口連接好，臨時管線與接口之間的連接采用絲扣加膠圈密封，臨時管線使用前應逐次對管線及彎頭進行外觀及耐壓試驗。

（3）用氮氣將撬體上分離器及管路內的空氣置換，關閉進口閥門、出口閥門和放空閥門讓分離器及其管路充滿氮氣。

（4）將三相電源與井叢的電源連接好，給RTU（英文全稱Remote Terminal Unit，中文全稱為遠程終端控制系統）、電動閥、電伴熱等送點，監視RTU顯示與配電柜顯示是否正常。

（5）經檢查并確認所有連接完畢且無誤后，緩慢開啟分離器入口管線上的旁通閥向分離器充天然氣。

（6）待分離器的壓力達到一定時，分別開啟分離器的出口閥門、進口閥門，同時讓液路手動閥門處于開啟狀態，進入正常分離測試狀態。

（7）在RTU上操作，進入計量狀態。

（8）計量結束后將手提電腦與RTU連接，導出測試數據。

移動式測試分離器測試每口單井分為4個等級，即最大流量、60%流量、30%流量和關井測試。測試數據主要有天然氣干氣流量和在此流量下的壓力、溫度、產水量、產油量。通過對測試所得天然氣干氣流量與孔板流量計所測數據相比，可以判斷孔板流量計使用孔板是否合適；同時對測試數據的分析，采用PROSPER軟件擬合出單井目前地層壓力，為產量調整、氣藏模擬、動態監測以及氣田的合理高效開發調整提供了重要指導意義。

3 單井油氣比測量效果分析

3.1 校正孔板流量計

2011年長北氣田單井油氣比測試共進行25口，通過對測試所得天然氣干氣流量與孔板流量計所測數據相比，判斷共有5口井孔板流量計使用存在問題，見表3。對孔板流量計中使用的孔板進行測量，確實與生產需要不相符，及時校驗或更換孔板，處理后誤差在5%以內。

3.2 指導生產

凝析油是指從凝析氣田或者油田伴生天然氣凝析出來的液相組分，又稱天然汽油。凝析油的特點是在地下以氣相存在，采出到地面后則呈液態。凝析油到了地面是液態的油，在地層中卻是氣體，叫凝析氣。凝析氣是石油在高溫高壓條件下溶解在天然氣中形成的混合物。

油井生產時，凝析油和氣和凝析水同時從井中排出，采出每百萬立方米天然氣所帶出的凝析油量(立方米)，稱為凝析油-氣比（CGR）；對應的采出每百萬方天然氣所帶出的凝析水量 (立方米)，稱為水-氣比（WGR）。

CGR、WGR指標對生產調整、油藏模擬及生產預測、經濟指標預測具有重要指導意義，通過對CGR、WGR指標橫向對比，還可及時掌握氣井產水情況（見表 4）。

表3 干氣流量與濕氣流量對比表

表4 2010-2011測試結果對比

壓力是氣田開發的靈魂，應用移動分離器測試不同流量下的壓力，采用PROSPER軟件擬合出單井目前地層壓力，為產量調整、氣藏模擬、動態監測以及氣田的合理高效開發調整提供了重要指導意義（見圖2）。

圖2 單井壓力對比圖

4 結論與建議

（1）孔板流量計計量加移動計量撬測試雙結合的計量技術在長北氣田的應用效果是肯定的，該技術的先進性、可靠性、準確性，為天然氣開發的單井計量開拓了廣闊的應用空間。

（2）定期對移動式測試分離器進行清洗，確保測試的準確性，防止雜質將排液管線堵塞。

（3）加強天然氣組份的管理，從根本上提高計量精度。

（4）長北氣田單井產量范圍為 10～200×104m3/d，范圍較大，超聲波流量計在計量小于10×104m3/d的氣井時誤差會偏大，建議增加一臺可以測量小流量的超聲波流量計與現有流量計并聯。

（5）移動式測試分離器3月測試時，長北區塊地處陜北沙漠，氣溫較低，造成管線中有結冰現象，建議以后測試時間推后，避免因結冰造成安全事故。

（6）測試過程發生一次流量計故障，建議專業工程師定期對超聲波里流量計和質量流量計檢查，減少發生故障的頻率。

[1] 白巖，梁銘，王峰.單井間歇計量在長慶氣田的應用[J] .石油化工應用，2007，26（1）：55-58.

[2] 馬福軍，中明，紅娟.高壓注采氣計量方法討論[J] .石油工業技術監督，2006，14（2）:73-79.

TE331.1

A

1673-5285（2012）04-0056-04

2012－02-22

李陽，男（1984-），助理工程師，學士學位，2006年畢業于西安石油大學，現任采氣二廠作業一區副經理，主要從事油氣田開發地面工藝研究工作，郵箱：13032960601@163.com。