單井油氣比測量技術(shù)在長北項(xiàng)目的應(yīng)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(shù)在長北項(xiàng)目的應(yīng)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(shù)在長北項(xiàng)目應(yīng)用過程中所產(chǎn)生的問題和不足，結(jié)合長北項(xiàng)目的實(shí)際情況進(jìn)行系統(tǒng)分析，詳細(xì)闡述孔板計量加移動式測試分離器計量技術(shù)在長北項(xiàng)目的應(yīng)用，并針對這些問題結(jié)合計量技術(shù)的發(fā)展，提出了相關(guān)建議與措施;旨在使之技術(shù)更為完善，能夠得到更好的應(yīng)用。

計量；單井；油氣比；誤差

長北區(qū)塊位于陜西省榆林市及內(nèi)蒙古自治區(qū)伊克昭盟境內(nèi)，即北緯 38°08′00″～38°53′45″，東經(jīng) 109°22′15″～109°43′00″之間。氣田面積約 1588 km2，分為兩個開發(fā)區(qū)域，地質(zhì)情況（見表1），第一開發(fā)區(qū)（A區(qū)）占地1411 km2，第二開發(fā)區(qū)（B 區(qū)）占地 177 km2，陜207區(qū)塊，占地102 km2，山 2 探明儲量 49.49×108m3，（長北合作區(qū)的備用開發(fā)區(qū)塊)。已投入開發(fā)的區(qū)域?yàn)闅馓锏谝婚_發(fā)區(qū)，位于榆林市東北，屬榆林市榆陽區(qū)和橫山縣。

長北區(qū)塊二疊系山西組二段已探明天然氣地質(zhì)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(zhì)儲量為39×108m3，探明可采儲量為23×108m3。長北區(qū)塊已探明總地質(zhì)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(zhì)、低孔隙度、低滲透率的特點(diǎn)。

1 國內(nèi)外單井測量技術(shù)簡介

1.1 氣田單井計量要求

根據(jù)《油氣集輸設(shè)計規(guī)范》GB50350-2005中“9.4氣井產(chǎn)量計量”中規(guī)定,氣井集輸流程分離器后的天然氣、水應(yīng)分別計量,以滿足生產(chǎn)動態(tài)分析的需要。并且規(guī)定了對一部分氣井宜采用連續(xù)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(nèi)常用天然氣流量計量儀表

差壓式流量計，代表性儀表是標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計,在天然氣計量中,標(biāo)準(zhǔn)孔板在流量儀表總量中,國際上約占60%,國內(nèi)約占90%,目前行業(yè)對應(yīng)的計量標(biāo)準(zhǔn)為《用標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計測量天然氣流量》（SY/T6143-2004）。標(biāo)準(zhǔn)孔板節(jié)流裝置受現(xiàn)場流體、直管段長度等因素影響比較大,測量天然氣流量準(zhǔn)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(lián)進(jìn)行分段計量。

表1 長北氣田開發(fā)區(qū)域地質(zhì)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(jìn)流量計。氣體超聲波流量計國內(nèi)目前不生產(chǎn),此類流量計特點(diǎn)是量程比 1:100,能實(shí)現(xiàn)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(yīng)的計量標(biāo)準(zhǔn)為《用氣體超聲波流量計測量天然氣流量》（GB/T18604-2001）。目前生產(chǎn)的流量計口徑范圍為:DN100-DN1600。國外有的廠商開發(fā)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(yàn)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(yīng)用。氣體渦輪式流量計流通能力大并可適應(yīng)高壓、高溫及低溫情況,有轉(zhuǎn)動部件。當(dāng)氣體渦輪流量計安裝于可能存在各種雜質(zhì)的天然氣管道中時,必須安裝過濾器。渦街流量計內(nèi)有旋渦發(fā)生體,流量測量范圍為1:10,不適合測量含雜質(zhì)的氣體,目前國內(nèi)無流量標(biāo)準(zhǔn)。旋進(jìn)流量計流量測量范圍為1:10,目前國內(nèi)生產(chǎn)的智能旋進(jìn)流量計自帶溫度、壓力補(bǔ)償功能,壓力測量范圍在10 MPa以下比較常用。當(dāng)測量有雜質(zhì)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(zhì)干凈,故障率高;測量范圍寬、準(zhǔn)確度高。

從以上各種氣體流量計的特點(diǎn)可以知道,各流量計都有相應(yīng)的適用范圍。目前國內(nèi)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(yīng)用廣、有相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn)。

1.3 計量儀表

單井計量采用的儀表以孔板流量計和旋進(jìn)旋渦流量計為主,渦輪流量計、超聲流量計、科氏力質(zhì)量流量計和彎管流量計都有不同程度的試驗(yàn)性應(yīng)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(nèi)氣田單井計量方式

目前在國內(nèi)氣田應(yīng)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(fā)有以下計量方式:

（1）單井連續(xù)計量。適合單井或多井集氣流程。井口設(shè)孔板流量計,連續(xù)計量氣井產(chǎn)氣量,對于氣井產(chǎn)液量,或通過將氣液分離后總液量按各井產(chǎn)氣量大小折算求出單井產(chǎn)液量,或通過移動計量撬計量單井產(chǎn)液量。目前在克拉2氣田采用此方式。克拉2氣田采用的是引進(jìn)進(jìn)口文丘里流量計進(jìn)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(xù)計量方式。

（3）單井非連續(xù)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(nèi)輪換計量。適合單多井集氣流程。采用計量分離器實(shí)現(xiàn)氣、液分離計量,非連續(xù)計量方式。目前在澀北氣田應(yīng)用。

2 單井測量技術(shù)在長北的應(yīng)用

長北項(xiàng)目采用雙分支水平井鉆井技術(shù)，氣井?dāng)?shù)量少，單井產(chǎn)量高，使用單井集輸流程。項(xiàng)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(jié)合的計量方式。每口井節(jié)流閥上游安裝一個孔板流量計監(jiān)測氣井天然氣產(chǎn)量。另設(shè)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(chǎn)量,以便詳細(xì)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(jié)流閥上游安裝孔板流量計，通過數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳，將數(shù)據(jù)傳輸至CPF中控室，中控室操作員工可以監(jiān)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(qū)設(shè)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(chǎn)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(zhì)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(zhì)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(zhì)量和密度，換算出液體的體積，根據(jù)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(shè)備清單 移動式測試分離器由氣液分離器、超聲波流量計、質(zhì)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(shè)備連接及操作

（1）將撬裝設(shè)備根據(jù)有關(guān)倒車路線將分離器撬托運(yùn)到井叢制定位置，利用掛車自帶機(jī)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?qū)⒕畢餐廨攨^(qū)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(yīng)逐次對管線及彎頭進(jìn)行外觀及耐壓試驗(yàn)。

（3）用氮?dú)鈱⑶梭w上分離器及管路內(nèi)的空氣置換，關(guān)閉進(jìn)口閥門、出口閥門和放空閥門讓分離器及其管路充滿氮?dú)狻?/p>

（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(yuǎn)程終端控制系統(tǒng)）、電動閥、電伴熱等送點(diǎn)，監(jiān)視RTU顯示與配電柜顯示是否正常。

（5）經(jīng)檢查并確認(rèn)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(dá)到一定時，分別開啟分離器的出口閥門、進(jìn)口閥門，同時讓液路手動閥門處于開啟狀態(tài)，進(jìn)入正常分離測試狀態(tài)。

（7）在RTU上操作，進(jìn)入計量狀態(tài)。

（8）計量結(jié)束后將手提電腦與RTU連接，導(dǎo)出測試數(shù)據(jù)。

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(guān)井測試。測試數(shù)據(jù)主要有天然氣干氣流量和在此流量下的壓力、溫度、產(chǎn)水量、產(chǎn)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)的分析，采用PROSPER軟件擬合出單井目前地層壓力，為產(chǎn)量調(diào)整、氣藏模擬、動態(tài)監(jiān)測以及氣田的合理高效開發(fā)調(diào)整提供了重要指導(dǎo)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(jìn)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(shù)據(jù)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(jìn)行測量，確實(shí)與生產(chǎn)需要不相符，及時校驗(yàn)或更換孔板，處理后誤差在5%以內(nèi)。

3.2 指導(dǎo)生產(chǎn)

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(diǎn)是在地下以氣相存在，采出到地面后則呈液態(tài)。凝析油到了地面是液態(tài)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(chǎn)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(yīng)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(biāo)對生產(chǎn)調(diào)整、油藏模擬及生產(chǎn)預(yù)測、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)預(yù)測具有重要指導(dǎo)意義，通過對CGR、WGR指標(biāo)橫向?qū)Ρ龋€可及時掌握氣井產(chǎn)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(jié)果對比

壓力是氣田開發(fā)的靈魂，應(yīng)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(chǎn)量調(diào)整、氣藏模擬、動態(tài)監(jiān)測以及氣田的合理高效開發(fā)調(diào)整提供了重要指導(dǎo)意義（見圖2）。

圖2 單井壓力對比圖

4 結(jié)論與建議

（1）孔板流量計計量加移動計量撬測試雙結(jié)合的計量技術(shù)在長北氣田的應(yīng)用效果是肯定的，該技術(shù)的先進(jìn)性、可靠性、準(zhǔn)確性，為天然氣開發(fā)的單井計量開拓了廣闊的應(yīng)用空間。

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

（3）加強(qiáng)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(chǎn)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(xiàn)有流量計并聯(lián)。

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

（6）測試過程發(fā)生一次流量計故障，建議專業(yè)工程師定期對超聲波里流量計和質(zhì)量流量計檢查，減少發(fā)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(yīng)用[J] .石油化工應(yīng)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(yè)技術(shù)監(jiān)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(xué)士學(xué)位，2006年畢業(yè)于西安石油大學(xué)，現(xiàn)任采氣二廠作業(yè)一區(qū)副經(jīng)理，主要從事油氣田開發(fā)地面工藝研究工作，郵箱：13032960601@163.com。