多相流計量裝置在油井計量中的應用

余海，賀公安

（海默集團蘭州能源科技股份有限公司，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

隨著石油、天然氣行業的快速發展，在油氣井開采過程中，做好油氣井產量計量，滿足生產管理需要，成為油氣開采管理的重要內容。計量時，注重數據準確性、及時性，準確把握油藏情況，科學制定生產方案，為開采作業提供重要的參考及指引。本文分析短節型多相流量計和低產多相計量裝置在油氣井計量中的應用，實現對油氣井產出物的多相計量。結合油田、區塊、油井所占比例，對相關數據進行處理，從而為油田管理提供有效的數據支持。

1 多相流計量裝置及其特點

1.1 多相流計量裝置

多相流計量裝置是一種油、氣井多相計量裝置，在油田計量工作中得到了廣泛地應用。裝置用文丘里流量計測量總流量，以伽馬傳感器測量相分率，并通過數據處理單元計算出油、氣、水三相的流量，從而實現數據信息的有效輸出；對相關參數做好有效把握，將復雜的多相問題進行簡單化處理，實現對油、氣井計量問題的有效解決[1]。該裝置可針對單井、多井計量，利用數據對生產情況做好科學分析，助力油氣開采管理工作的有效開展。

從目前油田計量工作開展情況看，主要還是采取在計量站建造分離器，對不同單井或多井合并后進行分離計量的方法。傳統的分離器計量方案，由于設備的占地面積大，制造難度大，投資高，各井要匯集到計量站后才能計量，單井數據缺乏；而我公司的多相流量計產品已經成功實現小型化，成為一個短節型流量計（SPM），可替換一節現場管線，實現在線計量。我公司的系統示意圖如圖1所示，操作原理如下。

圖1 短節型多相流量計系統示意圖

流量計測量多相介質總體積流量Qt；單能伽馬傳感器測量多相流體含氣率GVF,雙能伽馬傳感器測量液相的含水率WC；溫度傳感器實時取得溫度信號；壓力變送器取得系統壓力信號。數據處理單元(DAU)按以下算式實時計算出油、水、氣量，并應用PVT模型將測得的油、水和氣的流量轉換成標準條件下的流量值。

式中：Qt為多相介質總體積流量；GVF為多相流體含氣率；WC為液相的含水率。

SPM尺寸小、成本低，可按單井生產管線的口徑配備，使得單井配備成為可能，結合多相流量計的數據遠程傳輸功能，可將數據直接傳回中心站，極大地方便了油田管理。

現場油井產量很低情況下，可選用低產多相計量裝置（LPT），如圖2所示。

圖2 低產多相計量系統（LPT）示意圖

混合介質流入微型分離器，經強制旋流后，氣體沿中部向上流動；液體沿外側向下運動在分離器中積存；當液位到達設定液位上限時，DAU得到信號并指揮液路控制閥開啟進行排液；當液位下降至液位下限時，液路控制閥關閉，繼續積液。DAU得到分離器內壓力反饋，控制氣路的控制閥開度，進行系統壓力平衡。低產多相流量計從氣相和液相雙視角入手，實現對油井計量問題的有效解決[2]。

氣路采用漩渦流量計測量氣量；液路采用容積流量計或質量流量計計量液量，液路含水分析儀計量實時的含水率，DAU對各流量計和儀表的信號實時進行處理，對關鍵數據信息進行把握[3]。輸出油、水、氣的單相流量的累計數據和瞬時流量，并將數據傳至計量站控制室，同時也可接受控制指令，實現人同設備的交互。

1.2 裝置特點分析

無論是SPM還是LPT多相流計量裝置具有較高的測試精度，重復性好，能夠在線實時進行數據信息的處理和記錄。同時測量精度受到油氣流型、流態的影響較小。流量計壓力損失較小，尤其是SPM，結構簡單，體積小，拆卸、維修簡便，節能高效，一次性投資小，有條件的現場可以單井安裝，應用前景廣闊。設備采取了模塊化的組合方式，對于SPM，可按用戶的實際流量大小選用不同口徑。對于LPT也可按需要對設備進行組合設計，液流量計、氣流量計以及組分儀等進行靈活搭配，針對井況實現對數據進行更有效地獲取，滿足油井計量的實際需要[4]。

2 多相流量計在油井計量中的應用優勢

油田開發過程中，有些計量站分離器無法對內部液面進行精確控制，導致分離效果不佳，計量出現問題，存在較大的誤差，給油井數據計量造成了不利的影響[5]。多相流量計的應用，具有如下獨特的應用優勢：

（1）多相流量計適合單井安裝，可有效提升計量數據的及時性和準確度。對于海洋平臺和對占地要求嚴格的現場，無疑提供了獲取計量數據的更好選擇。通過它對產量變化進行有效把握，為油田動態管理提供可靠的數據支持，確保現場生產穩定運行。

（2）SPM設備的壓力損失小，可降低設備動力消耗，從而提升油田生產的經濟效益[6]。多相流量計體積小，集成化水平較高，施工簡單；還可進行遠程數據傳輸和控制，有助于現場的數字化管理，降低人員工作量和維修量。

（3）同時，還能有效地減少環境污染，有助于實現油氣生產的可持續發展目標。

總之，有效應用多相流量計，能夠解決傳統計量方法對單井計量間斷性引起的準確性問題，提升現場管理及經濟效益，值得進行推廣及應用。

3 多相流量計在油井計量中的應用分析

多相流量計在油田的應用解決了油田管理過程中對油、氣井產量實時獲取的問題，為油氣田現場精細化管理創造了條件。如何科學有效利用，可從以下兩個方面把握：

3.1 提高計量工藝數據的有效性

計量過程中，數據的準確性至關重要，計量設備狀態良好、工作正常是取得良好數據的基本條件。因此，和其它設備一樣，多相流量計的維護和標定尤為重要。由于油、氣井的介質物性和井況參數不是恒定不變的，有些井的變化還很大，對于SPM型流量計，按操作手冊的相應要求經常采用實際介質對流量計進行標定是確保設備數據精度的必要手段。

其次，注重對計量數據的監測和分析。一旦數據波動，提示井況有變，應及時確認此變化是正常操作引起還是存在相應問題；還應注重將多相計量工藝數據與分離器計量數據對比，互相矯正，提高數據準確度。通過數據質量分析和保證工作，對油氣井數據信息進行針對性的獲取，能夠有效地發揮多相流量計功能，為油井生產提供重要的數據支持和參考，提升油井生產管理的經濟效益[7]。

3.2 實現對液相、氣相的有效處置，有效利用數據信息

針對LPT型多相流量計，關鍵是液位控制過程正確。油井的狀態變化，會引起流量波動，一旦瞬時大液量導致液位策略失效，就會影響計量數據的準確性。故LPT設備應用過程中需要注重計量數據的跟蹤監測和分析，一旦油井的瞬時產量變化超過設備限制，應及時采取措施；同時也應針對油井狀況，為后續調整管理策略提供依據。氣路的有效處置同樣也應注重保證瞬時流量不超氣表量程、液路不走氣，經常監測實時流量數據，一旦數據波動超限，應在測量流程的上游采取均衡生產措施。

計量過程中，應及時獲得并分析多相流量計輸出數據，有效地發揮其功能。對油氣井開采活動進行有效地把握和分析，為開采作業提供重要的數據指引，對作業質量進行有效地反饋，對存在的問題及不足做好有效地處置[8]。

4 結語

綜上所述，在油氣井計量工作中，使用多相計量裝置，可及時監測井況，提高計量的及時性和精確性；對傳統的計量裝置做好改進，發揮技術優勢，為油氣井開采作業提供重要的數據支持；利用數據，對作業過程進行科學、合理的安排，從而滿足實際生產需要。LPT的應用，能夠解決超低流量井況的計量問題，如實反饋低產井生產狀況，為油井生產管理策略提供重要的參考及指引，更好地滿足油井生產和開發需要，提升油氣田生產的經濟效益和社會效益。