志丹油田生產(chǎn)氣油比測試探索與實踐

張 鑫，劉 強(qiáng)，鄒昌柏，孫宇杰

（延長油田股份有限公司志丹采油廠，陜西志丹 717500）

目前我廠集輸工程的增壓站、接轉(zhuǎn)站、計量站以及聯(lián)合站的熱能供應(yīng)來源主要依靠煤炭，為了提高油田開發(fā)的整體效益，原油伴生氣的綜合利用至關(guān)重要，原油伴生氣的綜合利用的前提是必須掌握單井的產(chǎn)氣能力，以及生產(chǎn)變化規(guī)律，生產(chǎn)氣油比的計算需要單井的產(chǎn)油量以及產(chǎn)氣量，對于常規(guī)的有桿采油系統(tǒng)來說，產(chǎn)氣量包括套管氣、油管氣兩部分組成。

志丹油田主要采用叢式井進(jìn)行開發(fā)，產(chǎn)油量可以通過單井單罐進(jìn)行計量，由于我廠90%以上的油井采用上罐開放式生產(chǎn)，密閉集輸液量占比僅為9.7%，產(chǎn)氣量無法得到準(zhǔn)確計量，因此無法得到生產(chǎn)氣油比的準(zhǔn)確數(shù)值。

1 技術(shù)方案

方案一：我們專門設(shè)計研發(fā)了生產(chǎn)氣油比測試裝置[2-3]（見圖1），該裝置容積為1～2 m，首先利用氣體渦輪流量計分別測試井口游離套管氣及上油管線經(jīng)過兩相分離器初步分離的游離伴生氣，其次在兩相分離器中密閉取樣，送往專業(yè)化驗室加溫二次脫氣，測試溶解氣，最后計算生產(chǎn)氣油比=（套管氣+上油管線一次分離的伴生氣+二次加溫脫氣量）/采出油量。

圖1 生產(chǎn)氣油比測試裝置

方案二：利用高壓物性資料測試方法進(jìn)行測試。首先對生產(chǎn)井進(jìn)行關(guān)井（15 d），然后待地層壓力恢復(fù)穩(wěn)定后，起出生產(chǎn)管柱，下入壓力計測試靜壓，在油層中部下入密閉取樣器，樣品送往專業(yè)化驗室進(jìn)行測定。

方案一工序相對簡單，更符合實際生產(chǎn)現(xiàn)狀，但需要定制特制的高度集成的小型氣液兩相分離器。方案二工序復(fù)雜，但測試的數(shù)據(jù)更接近生產(chǎn)氣油比的理論值，但需要關(guān)井15 d，起下生產(chǎn)管柱（2 d），誤產(chǎn)影響較大。該區(qū)域長2層油井平均日產(chǎn)1.31 t/d，測試期間單井影響產(chǎn)量達(dá)到了22.27 t，7口井累計影響155.89 t，按照目前的國際WTI原油價格77.6美元/桶，噸桶比7.58，美元匯率7.16，累計影響經(jīng)濟(jì)效益達(dá)到了65.65萬元。

通過對比優(yōu)選，認(rèn)為方案一更加合理可行，生產(chǎn)氣油比測試裝置將機(jī)械、儀表、自控裝置、信息技術(shù)高度集成，不影響正常生產(chǎn)，可靠性強(qiáng)、能耗低、安全系數(shù)高，同時借鑒國內(nèi)外地面工程設(shè)備小型化、撬裝化的特點，移動性強(qiáng)，可重復(fù)利用，可以滿足廠內(nèi)不同區(qū)塊、不同時期生產(chǎn)氣油比的測試需求。

2 技術(shù)機(jī)理

套管氣通過渦輪流量計后接入后端的上液管線，上油管線接入該裝置的進(jìn)液口，經(jīng)過氣液兩相分離器后，接入另外一臺渦輪流量計，當(dāng)分離器內(nèi)的壓力高于設(shè)定壓力0.4 MPa，開始排氣計量油管游離氣，壓力低于0.2 MPa時關(guān)閉計量氣閥門，在當(dāng)液位高于設(shè)定的警戒液位0.8 m后，通過PLC程序控制電磁閥，開始排液，排液過程中可以通過密閉取樣器（見圖2）取樣，為了對油井進(jìn)行準(zhǔn)確的密閉取樣，防止輕質(zhì)組分逃逸，特設(shè)計此裝置，液位低于0.25 m后，關(guān)閉排液閥門。取樣過程中依靠氣液分離器壓力進(jìn)行排液，打開進(jìn)液閥，進(jìn)液過程中活塞推動拉桿上行，讓液體充滿取樣器，取液量達(dá)到化驗標(biāo)準(zhǔn)后，關(guān)閉閥門停止進(jìn)液。每次取樣5 L，送往專業(yè)化驗室進(jìn)行化驗，排液過程中轉(zhuǎn)動拉桿，活塞下行，通過排液閥進(jìn)行排液，油管氣就等于經(jīng)過分離器分離的游離氣以及樣品中的溶解氣。

圖2 密閉取樣器

罐體的頂部安裝彈簧式安全閥，當(dāng)分離器壓力高于安全閥的設(shè)定壓力后，安全閥自動打開，保證分離器壓力運行在合理范圍內(nèi)；同時安裝溫度傳感器，實時監(jiān)控分離器運行溫度，冬季氣液分離器運行溫度低于原油凝點時及時啟動電伴熱裝置，測試完成后打開排污閥，及時拍凈罐內(nèi)液體防止凍堵。

志丹油田單井產(chǎn)能較低，平均日產(chǎn)油0.8 t，多層系開發(fā)，伴生氣不穩(wěn)定，一般情況下長6層油井伴生氣最高，長2層次之，延安組油井幾乎沒有伴生氣，但也存在地域差異，同時也與開發(fā)時期密切相關(guān)，到注水開發(fā)的中后期，伴生氣逐年降低。因此為了取得某區(qū)域油井的平均生產(chǎn)氣油比，應(yīng)選取不同區(qū)域、不同投產(chǎn)年限、不同層位的油井，同時在測試過程中應(yīng)取平均值，連續(xù)測試時間必須在7 d以上，波動較大的井可以根據(jù)情況適當(dāng)延長測試時間直至流量穩(wěn)定[4]。

3 生產(chǎn)氣油比的計算方法

油井綜合的產(chǎn)氣量應(yīng)該為套管氣與油管氣之和，油管氣又包含兩部分，一部分是經(jīng)過分離器一次分離的游離伴生氣，另一部分是溶解在原油中的溶解氣，因此生產(chǎn)氣油比的公式可以寫成：

其中Rp為油井總的生產(chǎn)氣油比，單位m3/t

Qg為套管的游離氣產(chǎn)量，單位m3

Qy為油管的游離氣產(chǎn)量，單位m3

Qo為單井日產(chǎn)油量，單位t

Rs為經(jīng)過氣液兩相分離器的油管溶解氣油比，單位m3/t，該數(shù)據(jù)要通過密閉取樣后送往專業(yè)化驗室進(jìn)行計量化驗，正545-4井化驗結(jié)果見表1，該井溶解氣油比為29.4 m3/t。

表1 正545-4油管溶解氣氣油比檢測報告檢 測 報 告

該區(qū)域原油密度為0.84 kg/m3，單位也可以折算成m3/m3。

4 安裝測試注意事項

1）陜北冬天氣溫較低，最低氣溫低至-30 ℃，因此為了不影響油井正常生產(chǎn)，該裝置必須安裝保溫層，保溫層宜采用保溫棉+電伴熱工藝。

2）為了保證套管氣量均勻穩(wěn)定，套管氣量測試前應(yīng)打開套管氣閥門24 h后開始測量。

3）生產(chǎn)氣油比測試裝置、密閉取樣器材質(zhì)必須符合壓力容器安裝的相關(guān)規(guī)范，同時配備相應(yīng)的等級的安全閥。

4）測試裝置安裝位置要因地制宜，不影響裝油、修井等正常生產(chǎn)作業(yè)。

5）測試完成后恢復(fù)正常生產(chǎn)流程。

5 測試結(jié)果及分析

根據(jù)油井分布地理位置（覆蓋該區(qū)域的各個井區(qū)）、投產(chǎn)年限（自2016年投入開發(fā)以來每年篩選1口）等因素綜合考慮，在稠樹梁區(qū)域優(yōu)選7口長2層油井進(jìn)行測試，所得結(jié)果如表2所示。

表2 生產(chǎn)氣油比測試結(jié)果表

由測試結(jié)果可以看出，該區(qū)域廠2層原油伴生氣資源非常豐富，油井套管氣較為充足，平均生產(chǎn)氣油比達(dá)到了294.29 m3/t，5416-9井更是達(dá)到了692.80 m3/t，測試結(jié)果表明套管氣較大，說明油井流壓較小從而造成井底脫氣較為嚴(yán)重，氣量足以滿足集輸工程的熱能需求，剩余的伴生氣可以直接回收或者使用伴生氣進(jìn)行發(fā)電，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。

6 結(jié)束語

通過該裝置能準(zhǔn)確測出目前該區(qū)域長2油層的生產(chǎn)氣油比，但為了描述生產(chǎn)氣油比的變化規(guī)律，則需要建立了生產(chǎn)氣油比多元回歸模型[5]，油井的采出程度、地層壓力保持水平、油層壓力下降速度、油層滲透率、井距等都會對生產(chǎn)氣油比的產(chǎn)生影響，建立多元回歸模型后同時通過礦場實驗實際數(shù)據(jù)進(jìn)行反復(fù)驗證，不斷修正、優(yōu)化模型，最終通過多元回歸型得出的關(guān)系式基本能反映出生產(chǎn)氣油比與主要影響因素的關(guān)系式，從而更好地指導(dǎo)油氣生產(chǎn)實踐。