单井油气比测量技术在长北项目的应用

2012-11-14索慧斌张占平

石油化工应用 2012年4期

关键词：孔板单井分离器

李阳，索慧斌，张占平

（中国石油长庆油田分公司第二采气厂，陕西榆林 719000）

单井油气比测量技术在长北项目的应用

李阳，索慧斌，张占平

（中国石油长庆油田分公司第二采气厂，陕西榆林 719000）

通过对单井计量技术在长北项目应用过程中所产生的问题和不足，结合长北项目的实际情况进行系统分析，详细阐述孔板计量加移动式测试分离器计量技术在长北项目的应用，并针对这些问题结合计量技术的发展，提出了相关建议与措施;旨在使之技术更为完善，能够得到更好的应用。

计量；单井；油气比；误差

长北区块位于陜西省榆林市及内蒙古自治区伊克昭盟境内，即北纬 38°08′00″～38°53′45″，东经 109°22′15″～109°43′00″之间。气田面积约 1588 km2，分为两个开发区域，地质情况（见表1），第一开发区（A区）占地1411 km2，第二开发区（B 区）占地 177 km2，陕207区块，占地102 km2，山 2 探明储量 49.49×108m3，（长北合作区的备用开发区块)。已投入开发的区域为气田第一开发区，位于榆林市东北，属榆林市榆阳区和横山县。

长北区块二叠系山西组二段已探明天然气地质储量 922×108m3，探明可采储量为 646×108m3；奥陶系马家沟地层的马-5段也已探明天然气地质储量为39×108m3，探明可采储量为23×108m3。长北区块已探明总地质储量961×108m3，其中探明可采储量为669.1×108m3。该气田具有气层薄、非均质、低孔隙度、低渗透率的特点。

1 国内外单井测量技术简介

1.1 气田单井计量要求

根据《油气集输设计规范》GB50350-2005中“9.4气井产量计量”中规定,气井集输流程分离器后的天然气、水应分别计量,以满足生产动态分析的需要。并且规定了对一部分气井宜采用连续计量,对采用周期性计量的气井计量周期为5～10 d。

1.2 国内常用天然气流量计量仪表

差压式流量计，代表性仪表是标准孔板流量计,在天然气计量中,标准孔板在流量仪表总量中,国际上约占60%,国内约占90%,目前行业对应的计量标准为《用标准孔板流量计测量天然气流量》（SY/T6143-2004）。标准孔板节流装置受现场流体、直管段长度等因素影响比较大,测量天然气流量准确度不高,单台孔板流量计的范围度一般为1:3,不得超过1:4,超过范围度,可采用不同量程的差压仪表或多路并联进行分段计量。

表1 长北气田开发区域地质情况表

速度式流量计,代表性仪表有气体超声波流量计、气体涡轮式流量计、涡街式流量计、智能旋进流量计。气体超声波流量计国内目前不生产,此类流量计特点是量程比 1:100,能实现双向流测量（-30～30 m/s）,不足之处是只能用于洁净的天然气,价格昂贵。对应的计量标准为《用气体超声波流量计测量天然气流量》（GB/T18604-2001）。目前生产的流量计口径范围为:DN100-DN1600。国外有的厂商开发了湿气体超声波流量计,可以同时测量气体流量与液体流量,但仍处于试验室阶段或试用阶段,精度低,价格高,无法在小气量、小管径情况下应用。气体涡轮式流量计流通能力大并可适应高压、高温及低温情况,有转动部件。当气体涡轮流量计安装于可能存在各种杂质的天然气管道中时,必须安装过滤器。涡街流量计内有旋涡发生体,流量测量范围为1:10,不适合测量含杂质的气体,目前国内无流量标准。旋进流量计流量测量范围为1:10,目前国内生产的智能旋进流量计自带温度、压力补偿功能,压力测量范围在10 MPa以下比较常用。当测量有杂质的天然气时,最好安装过滤器。

容积式流量计,代表性仪表有气体腰轮流量计和气体刮板流量计。这类流量计零部件多,要求气质干净,故障率高;测量范围宽、准确度高。

从以上各种气体流量计的特点可以知道,各流量计都有相应的适用范围。目前国内气田在单井计量上普遍采用孔板流量计量方式,具有造价低、应用广、有相应标准特点。

1.3 计量仪表

单井计量采用的仪表以孔板流量计和旋进旋涡流量计为主,涡轮流量计、超声流量计、科氏力质量流量计和弯管流量计都有不同程度的试验性应用。表2是几种较常见的流量计性能比较。

表2 流量计性能比较参考表

1.4 国内气田单井计量方式

目前在国内气田应用的单计量方式有多种,每种计量方式有各自的适用范围。从适合单井或多井集气流程与否角度出发有以下计量方式:

（1）单井连续计量。适合单井或多井集气流程。井口设孔板流量计,连续计量气井产气量,对于气井产液量,或通过将气液分离后总液量按各井产气量大小折算求出单井产液量,或通过移动计量撬计量单井产液量。目前在克拉2气田采用此方式。克拉2气田采用的是引进进口文丘里流量计进行气液两相流计量。

（2）计量管道+CPF集气装置轮换计量。适合单井集气流程,非连续计量方式。

（3）单井非连续分离计量。适合单井集气流程。采用车载移动计量撬对单井气、液量分离计量。

（4）站内轮换计量。适合单多井集气流程。采用计量分离器实现气、液分离计量,非连续计量方式。目前在涩北气田应用。

2 单井测量技术在长北的应用

长北项目采用双分支水平井钻井技术，气井数量少，单井产量高，使用单井集输流程。项目计量方式采用单井井口孔板计量加移动计量撬（图1）油气比测试双结合的计量方式。每口井节流阀上游安装一个孔板流量计监测气井天然气产量。另设置接口，采用移动式测试分离器定期或按需要测量单井的油、气和水的产量,以便详细分析研究。

图1 井丛移动式测试分离器计量示意图

2.1 孔板计量

井丛每口气井在节流阀上游安装孔板流量计，通过数据远传，将数据传输至CPF中控室，中控室操作员工可以监测到每口气井的天然气常量。

2.2 移动式测试分离器

每个井丛外输区设置与移动式测试分离器对接的接口，每年一次测量每口单井的油、气和水的产量。

2.2.1 测量原理移动式测试分离器采用超声波流量计和质量流量计分别计量脱烃天然气和分离出来的液体。超声波流量计通过测量来回声波的时间差（频率差），确定流体速度，计算流量。质量流量计采用科里奥利原理使测量管震动，测量震动频率的变化，计算出液体的质量和密度，换算出液体的体积，根据已知的凝析油和水的密度，得出凝析油和凝析水的体积。

2.2.2 设备清单移动式测试分离器由气液分离器、超声波流量计、质量流量计、截断阀、出口截断阀、液位控制阀等其他电器仪表组成它们均集成于拖车上。

2.2.3 设备连接及操作

（1）将撬装设备根据有关倒车路线将分离器撬托运到井丛制定位置，利用挂车自带机械支撑装置将车辆固定。检查分离器橇所有法兰连接处（包括人孔）是否松动，并将松动处拧紧。

（2）采用金属临时钢管按照正确次序将井丛外输区的接口榆分离器橇上的接口连接好，临时管线与接口之间的连接采用丝扣加胶圈密封，临时管线使用前应逐次对管线及弯头进行外观及耐压试验。

（3）用氮气将撬体上分离器及管路内的空气置换，关闭进口阀门、出口阀门和放空阀门让分离器及其管路充满氮气。

（4）将三相电源与井丛的电源连接好，给RTU（英文全称Remote Terminal Unit，中文全称为远程终端控制系统）、电动阀、电伴热等送点，监视RTU显示与配电柜显示是否正常。

（5）经检查并确认所有连接完毕且无误后，缓慢开启分离器入口管线上的旁通阀向分离器充天然气。

（6）待分离器的压力达到一定时，分别开启分离器的出口阀门、进口阀门，同时让液路手动阀门处于开启状态，进入正常分离测试状态。

（7）在RTU上操作，进入计量状态。

（8）计量结束后将手提电脑与RTU连接，导出测试数据。

移动式测试分离器测试每口单井分为4个等级，即最大流量、60%流量、30%流量和关井测试。测试数据主要有天然气干气流量和在此流量下的压力、温度、产水量、产油量。通过对测试所得天然气干气流量与孔板流量计所测数据相比，可以判断孔板流量计使用孔板是否合适；同时对测试数据的分析，采用PROSPER软件拟合出单井目前地层压力，为产量调整、气藏模拟、动态监测以及气田的合理高效开发调整提供了重要指导意义。