非抽油機井液量分析計量系統在大港油田的應用

任桂山，蘇鋒，米立飛，曹瑾，王彬*，楊若谷

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非抽油機井液量分析計量系統在大港油田的應用

任桂山1，蘇鋒1，米立飛1，曹瑾2，王彬3*，楊若谷3

（1.大港油田采油工藝研究院，天津大港，300000；2.華北油田采油一廠，河北滄州，061000）（3.北京雅丹石油技術開發有限公司，北京昌平，102200）

油井產量計量是油田工作的重中之重，目前針對電泵井、螺桿泵井的計量方式存在計量誤差大、操作復雜、信息滯后等問題。本文提出的非抽油井計量模型是以多相流節流流量計算模型為基礎，通過Reader-Harris/Gallagher模型對多相流體的流出系數、可膨脹系數進行修正計算模型研究，并通過對溫度、壓力進行補償等方式保證計量精度，該方法已經在大港油田進行了試驗，計量誤差在5%左右，滿足油田正常生產的需求。

非抽油機井、在線計量、微差壓

引言

油井產量的計量是油田生產管理中的一項重要工作，對油井產量進行準確、及時的計量，對掌握油藏狀況，掌握油井生產動態，制定油藏開發方案，具有重要的指導意義。

目前，針對抽油機井的產液量遠程實時在線計量，功圖量油技術已經較為完善，計量精度已完全滿足現場生產管理需要，但針對螺桿泵井、電潛泵井等非抽油機井的遠程在線連續計量，其主要使用常規壓差法進行計量，但由于受到油嘴刺大、嘴前嘴后壓力表采集數據漂移等多種因素影響，常規壓差法計量精度達不到油田生產管理的要求[1-4]。

非抽油機井液量分析計量系統是一種兼顧成本低、占地面積小及效率高等特點的在線計量方式。通過基于修正噴嘴節流裝置的智能微差壓計量技術[5]，來提高自噴井、電泵井、螺桿泵井等非抽油機井的產液量在線計量精度，解決電泵井、螺桿泵井的產液量在線計量問題，能夠很好的提高勞動生產率和油田的精細化管理水平。

1 系統組成及功能

1.1 系統硬件組成

非抽油機井液量在線計量系統組成主要包括微差壓裝置（測量微壓、溫度、靜壓）、智能補償控制器、RTU控制柜、計量系統軟件等。其中微差壓裝置可保證在較大的流量范圍內，其產生的壓差不高于0.06MPa。同時根據現場實際，合理設計了該裝置的結構[8]，避免了傳統分離式多相流量計量裝置占地面積大、安裝不便等缺陷[9]，該裝置可直接與現場管道相連，無需動火作業，避免了因停井作業帶來的經濟損失。

1.1.1 微差壓裝置

微差壓裝置采用DC 24V供電，適用量程2.5～100KPa，能夠適用油田各種復雜環境，該裝置的進口和出口均采用標準法蘭接口，整套系統占地小，適合油田現場的使用，同時各組成部分均配備遠傳模塊，將采集到的差壓、壓力、溫度等信號傳至RTU控制柜，再由RTU控制柜將數據遠傳至上位機，進行進一步的計算和分析。

1.1.2 智能補償控制器

智能補償控制器主要是通過溫度、壓力補償的方式，結合每口井含水、油密度及生產氣油比對多相流體進行粘度、混合密度等相關運算參數進行修正補償，該設備采用標準的RS485和RS232通訊接口，可直接在裝置上查看流量、溫度、壓力等數據，并能對瞬時流量、累計流量、壓力、溫度進行超限報警。該裝置采用導軌式的安裝方式安裝在RTU控制柜內。

1.1.3 RTU控制柜

控制柜內的RTU采集壓力、差壓、溫度、電參數等一次表數據后，通過本身自帶的GPRS模塊，將數據傳至控制室上位機。該設備能夠智能處理標準的數字量、模擬量信號，同時具備RS-232和RS485通訊接口，功能擴展方便，支持外接CDMA、GPRS、ZigBee模塊，具備無線網絡組建能力和遠程數據傳輸能力，可滿足油田數據采集及遠程監控的不同需求。

1.2 系統軟件組成

非抽油機井液量分析計算系統軟件由數據采集模塊、數據通訊模塊、數據庫管理模塊、數據處理模塊、安全控制模塊、Web界面模塊及產液量計算模塊組成。通過該軟件系統可實時查詢油井的井口溫度、油壓、壓差、瞬時流量、時段產量、累計產量和日報數據。并可對油壓、井口溫度、日累計產液量等數據繪制曲線圖、柱狀圖，方便對油井工作狀況進行生產動態分析。

井口智能儀表采集數據，發送至現場RTU數據采集柜，RTU遠傳模塊將現場采集數據通過CDMA/GPRS無線方式發送，中控室上位機服務器接收數據，并將采集到的工況數據存入數據庫，數據處理、產液量計算軟件對數據庫數據匯總、分析、計算，從而實現電泵井、螺桿泵井等非抽油機井的實時遠程產液量計量[8]。油井智能微差壓計量系統工作流程圖如圖2.2所示。

圖2 非抽油機井液量分析計算系統工作流程圖

1.3 系統計量原理

非抽油機井液量分析計量系統是通過安裝在電泵井和螺桿泵井井口處的智能微差壓計量裝置精確測得節流壓差數據，利用Reader-Harris/Gallagher方法對多相流體的流出系數、可膨脹系數進行修正計算，并通過溫度補償、壓力補償等方式，結合每口井含水、油密度及生產氣油比對多相流體進行粘度、混合密度等相關運算參數精確修正，最終根據多相流流量計算模型準確計算出不同含水、不同氣油比條件下的電泵井和螺桿泵井的產液量。

1.4 系統技術指標

表1 非抽油機井自動計量系統技術指標

1.5 系統特點

（1）由于采用微差壓計進行節流壓差測定，壓力損失小，不會因為安裝壓差計造成井口壓力升高，影響油井產量。

（2）由于采用微差壓計，對于節流器前后壓力、壓差值是在一個測量系統里，避免了壓力反轉和零點漂移問題。

（3）對流經差壓測量裝置的多相流體，考慮了流體雷諾數對流體流出系數及可膨脹系數的影響，從而準確對流出系數和可膨脹系數進行修正計算；計量模型有堅實的物理理論基礎，使用范圍基本沒有限制。

（4）考慮了不同含水率、不同氣油比對產量計量影響，適合于不同含水、不同氣油比條件下的油井的產液量計量，能夠及時反映產液量的變化趨勢。

2 現場應用效果分析

為驗證非抽油機井液量分析計算系統的計量準確性和工作穩定性，在大港油田進行了6個月的系統試運行，所選試驗單井覆蓋不同井型、不同產量范圍、不同氣油比、不同密度以及不同的溫度和壓力，驗證了該系統在不同條件下的計量精度，證明了系統的普遍適用性。

圖3 現場設備裝置圖

2.1 實時監測數據及產液量計算

該系統能實時監測單井的油壓、差壓、溫度等生產數據，并將采集到的數據經由RTU發送到上位機，通過上位機程序將產液量計算并發布，用戶可以在web端查詢油井任意時刻的實時采集數據、產量數據及日報數據，如圖4和圖5所示。

圖4 油井日報數據

圖5 當日采集數據

2.2 產液量誤差對比

為驗證非抽油機井產液量在線計量系統的準確性，選取了7-1和7-2兩口油井進行系統測量結果與現場人工計量結果對比，產液量誤差對比結果如表2所示。

表2 7-1井產液量對比

表3 7-2井產液量對比

通過數據對比發現，系統計算的產液量與實際測量的結果誤差在5%以內，滿足目前油田要求的計量誤差。

3 結束語

非抽油機井液量分析計量系統打破了原有計量方法計量精度低，操作復雜，使用范圍具有局限性的桎梏，具有設備維護簡單，計量精度高，能適用于高含水、高含氣等特殊井況，并且實現了非抽油機井實時在線計量，在滿足油田正常生產的同時，還極大的減少了生產運行成本、提高了勞動生產率和經濟效益，推動了油田的數字化發展，可以實現在油田推廣應用的目標。

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The Application of the Measurement System for the Measurement System of Non-pumping Unit in Dagang Oilfield

REN Guishan1, SU Feng1, MI Lifei1, CAO Jin2, WANG Bin3*, YANG Ruogu3

（1. Dagang oilfield production technology research institute, Tianjin dagang, 300000, China; 2.North China Oilfield, No. 1, Hebei Cangzhou, 061000; 3.Beijing Yadan petroleum technology development co., LTD., Beijing Changping, 102200, China）

The quantity of the oil Wells is the most important work of the oil fields, and so far, the measurement of the electric pump well, the spiral pump well is an error measure of the scale, the operating complexity, and the lag of information. The non-pumping well measurement model proposed in this paper is based on the calculation model of multi-phase flow throttling flow, which has been studied by the Reader-Harris/Gallagher model to correct the outflow coefficient and the expansion coefficient of the polyphase fluid, and by means of compensation of temperature and pressure to ensure the measurement accuracy, the method has been tested in dagang oilfield, and the measurement error is around 5%, which meets the demand of normal production in the oilfield.

Non-pumping well, online metering, differential pressure

10.19551/j.cnki.issn1672-9129.2018.01.027

TE355

A

1672-9129(2018)01-0070-03

任桂山, 蘇鋒, 米立飛, 等. 非抽油機井液量分析計量系統在大港油田的應用[J]. 數碼設計, 2018, 7(1): 70-72.

REN Guishan, SU Feng, MI Lifei, et al. The Application of the Measurement System for the Measurement System of Non-pumping Unit in Dagang Oilfield[J]. Peak Data Science, 2018, 7(1): 70-72.

2017-11-15；

2017-12-26。

王彬（1993-），男，河北保定人，現主要從事石油天然氣集輸、油田管道設計及物聯網自動化技術研究。E-mail:wangb@126.com