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油田单井流量计量方案
点击次数:838 发布时间:2014-07-09

传统的油田单井计量方法是把油井产物送入分离器进行气液两相分离,通过安装在分离器各相出口管线上的流量计,计量流体的产量,这种方法有着成熟的应用经验。近年来,多相不分离计量技术已逐步应用。采用多相流量计直接计量油井各相流量的方法取消了计量用的分离器、计量管线及计量汇管等,节约了空间且可连续计量各油井的产量,适用于空间较小的海上平台等。
1 传统的分离计量方案
1.1 原理
单井来液通过两相分离器分离气液两相,液相流量计测量油产量和含水率,气相流量计测量气产量。
液相流量计可选用质量流量计、容积式流量计及涡轮流量计等,其中质量流量计具有计量精度高、量程比宽、安装简单、不需要直管段、组态方便、维护方便和操作简单的特点; 气相流量计可选用涡街流量计及孔板流量计等,涡街流量计根据卡门涡街原理测量气体体积流量,具有压力损失小、量程范围大、精度高、可靠性高及维护量小等特点,测量工况体积流量时几乎不受流体密度、压力、温度及粘度等参数的影响。
质量流量计基于科氏力原理测量质量流量,由流量传感器和流量计算机两部分组成。流量传感器内置密度传感器和温度传感器,通过质量和密度换算体积,流量计算机可以计算出油水产量和含水率。涡街流量计根据卡门涡街原理测量气体体积流量。
1.2 关键仪表选型
以测试分离液相为例,对可选流量计的特性进行对比(表1) 。对比后,推荐选用科里奥利质量流量计。
表1 分离计量方案流量计特性对比

项目

容积式流量计

涡轮流量计

孔板流量计

质量流量计

 原理

转动叶片可动部件大量程比精度高

可动部件大量程比精度高

没有可动部件量程比较小有压损

没有可动部件量程比较宽精度高

适用环境

不适用于低粘度不受沥青和蜡质影响受固体颗粒影响

介质粘度不能高于50mPa·s受沥青、蜡质和固体颗粒影响

对粘度参数不敏感但受噪声及温度等因素影响要求取压管安装

粘度适用范围广易于安装不受固体颗粒影响

度/%

±0.15

±0.25

±1.00

±0.15

可重复性/%

±0.05

±0.10

±0.05

量程比

20∶1

10∶1

3∶1

10∶1

直管段/整流器

不需要

上游20D、下游5D

上游10D、下游5D

不需要

维护

在线维修会增加费用 

在线维修会增加费用 

相对简单

相对简单

2 多相不分离计量方案
2.1 原理
目前应用较多的多相流量计是将文丘里管和双能伽马射线相结合。美国斯伦贝谢采用文丘里管测量流量,通过双伽马射线测量油、气、水三相的比例,并建模计算出产液量、含水率和产气量; 挪威Roxar 采用文丘里管测量液体流量,通过互相关性测量气体流速,通过密度介电常数电导率法和双伽马射线测量油、气、水三相比例,计算出产液量、含水率和产气量; 兰州海默是采用单能伽马互相关流量计测定各种流速,双能伽马射线相分率计测定含水率和含气率。当低含气时,可采用转子流量计( 或其他流量计) 测定总流量。
2.2 多相流量计的关键技术
自20 世纪80 年代开始研究多相流计量技术以来,多相流量计已在海洋平台和水下设施上初步应用。经过充分调研和比较,挪威Roxar、美国AGAR 、美国Schlumberge 及兰州海默等公司研制的多相流计量技术相对比较成熟,商业化程度较高,并且都经过了现场工业测试和第三方实验室的性能测试。这些产品的工作原理、特点和应用情况的对比见表2。
2.3 API对多相流计量的相关要求
在API MPMS 20.1( 1.16-Multiphase QuantityMeasurement) 中对多相流计量有如下要求: 各相完全分离的前提下才能实施标定; 为了证明多相流测量的准确性,必须由三相分离器将多相流分离至油、气、水三相,进而准确地测量各相的体积流量。由此可见,对于多相流计量,API 更倾向于推荐测试分离器,而且主流标准规范仅对多相流量计进行了基本介绍,不涉及明确的技术要求,也没有标准的标定装置对其计量精度进行认定。
3 单井计量方案对比
单井计量方案的对比见表3。
表3单井计量方案对比

项目

不分离计量方案

分离计量方案(推荐)

测量原理

气、液不分离,通过文丘里管( 辅以互相关性) 测量流量,双伽马射线和密度介电常数电导率测量三相的比例分数,计算出油、气、水三相的产量

气、液分离,通过科氏力质量流量计测量计算出油产量、水产量和含水率,通过涡街流量计测量气产量

准确性

目前无标准的标定装置对多相流量计的计量精度进行检定,精度很难保障

技术成熟,产品可靠,稳定和准确度相对较高

厂家情况

技术垄断于少数厂家,较多业绩的仅2 ~ 3 家,技术保密,使用中受制于人

可以集合zui高水平的仪表、机电、橇装化的企业,选择的空间非常充分,使用不会受到任何约束

实际对比

情况与第三方测量方法得到数据对比差距显著,无法确定真实精度

更接近于第三方测量方法得到数据

安全性

有伽马射线源,存在一定的危险性,操作人员会有一定的畏惧心理

不存在潜在的辐射风险

标准标定

目前无主流的标准、法规支持,仅制造厂自身宣称具有标定的能力,派员现场标定每年收取3 ~ 4 万美元费用

气液计量仪表符合主流标准,可以由部门颁发计量许可。一般检定机构具有标定能力,很容易实现标定,且费用较低

分离计量方案有操作与维护安全方便、投资较低、有部门认证及度较高等特点,是经典、成熟、公认的单井测试计量方案; 多相不分离计量方案的投资较高、维护费用高、无部门认证、准确度存在疑虑,操作人员存在危险畏惧心理,尚处在研制开发到规模化商品应用的初步阶段,产品耐用性、安全性、可操作性、使用效果和宣传效果的一致程度尚待长期检验。

润滑油流量计 柴油流量计 燃油流量计 汽油流量计 原油流量计

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