双腔式油井三相计量装置的研制与应用

杨朝锋，鲍 文，何 鹏

（陕西延长石油（集团）有限责任公司研究院，陕西 西安 71065）

油气水三相计量是油田生产管理中一项重要的基础管理工作，对油井产油、产水及产气进行准确、及时计量，对及时掌握油藏动态，制定生产方案，具有重要指导意义。多年来，延长油田的单井来液计量主要是采用人工计量，计量人员爬涉千山，翻越沟壑，为延长油田的发展做出了巨大的贡献。但由于油井数量多，井站离散性大，导致工人检测的劳动强度大；加之是人工检测计量，误差大，数据无法满足实时检测要求和上传；人工上站还存在路途安全隐患，夜间无法实现检测。所有这些给站场的生产管理带来了极大的不便和安全管理风险。

随着油田地面建设改革，根据延长油田地面建设自动化改进的需要，采用全自动单井油气水三相计量装置精确计量油井产油、产水及产气成为一个迫切需要解决的问题[1]。

为了解决上述问题，结合现场实际情况，考虑尽量减少员工劳动强度，提高计量精度和减少计量误差，并实现实时计量，数据实时上传，降低安全风险，并满足未来油田数字化的需求。现提出以下方案及对策。

1 计量装置的原理和方法

单井计量装置采用体积测量法，集旋流分流理论、油气密度差异、压力差异、自动控制等多项技术于一体，通过计量罐液位体积和执行次数计量单井日产液量。

1.1 计量装置结构及组成

自动计量装置分为两大模块，一是液量计量模块，二是含水计量模块。

液量计量模块由计量主体和、控制电动阀和控制电动三通阀、液位开关组成。计量主体是一根规格为Φ159×6mm，高度为1200mm 的无缝钢管焊接制成，内部分为两个腔室，上部为分离腔室、下部为计量腔室。

1.2 计量原理

当油井产液通过入口进入到分离腔室后，由于油气的密度差产生重力分异效果，气体和液体分离，液体下落并储存在分离腔室的底部。当低位液位开关显示常开，说明计量腔室液体排空，控制电动三通阀的液路关死，气路打开，同时打开控制电动阀，使分离腔室已经气液分离出来的液体进入到计量腔室，当进入到计量腔室的液体达到高位液位开关时，记录液体充满高低液位开关量的时间，高低液位开关之间容器的体积除以蓄液时间可以折算日产液量。流程控制上控制电动三通阀的液路打开，气路关死，关闭控制电动阀，分离液体不再流入计量腔室，开始气排液过程，通过记录液量排出高低位开关的时间同样的原理可以折算日产气量[2]。蓄液排液过程循环往复以实现气液两相的计量。

含水计量模块安装在液路出口，当排液时计量排出液体的含水率。通过排出液量和综合含水来计算油井的产液量和产水量。具体控制过程见图1。

图1 计量装置控制系统流程图

2 现场试验

通过对H47-4 开展现场试验，通过单井计量装置计量结果与进罐液量、气体流量计对比，单井产液及含水率计量精度≤5%，气体计量精度≤8%，如图2 所示。误差率较小，能够真实、准确地反映油井生产情况。具体情况见图2。

单井液量计量装置具备以下优势：

1）该装置实现了油井的连续自动计量，可以对液相、气相或单独相计量；减轻了工人劳动强度，降低了安全风险，同时通过计量结果，准确得出油井生产间歇规律，及时发现异常生产情况，为延长油田原油生产形势分析、上产措施和节能技术改造提供更科学、更准确的数据保障[3]，提高措施设计方案和机采优化设计方案质量；

2）双容积采用特殊的分离结构，保证气液分离要求，满足计量平稳和顾客要求的精度；通过换算，可以满足移动检测以及实时汽油比精确检测；

3）该装置结构简单，计量准确，计量数据具有就地显示和上传功能，特别适合延长油田对低产井、间歇井等进行计量检测[4]。

3 结论

图2 计量装置试验值与标定值对比图

传统的单井计量主要采用人工巡回计量，由于人工计量方式测量误差大，计量技术落后，加之由于油井数量多，井站离散性大，导致工人检测的劳动强度大；检测数据无法满足实时检测要求和上传；人工上站还存在路途安全隐患，夜间无法实现检测，所有这些给站场的生产管理带来了极大的不便和安全管理风险[5]。

本计量装置的推出，能够很好的进行液相、气相计量，采用的流量计和含水分析仪测量精度高，测量误差小，测量调整比大，容积式计量可靠，数据可以就地显示和上传；装置成橇可以满足移动检测以及井口实时汽油比精确检测，减轻工人劳动强度，降低安全风险，满足生产需求，社会效益显著。

本装置的投入可使单井计量更加准确，也可以实时提供液相数据、含水率以及汽油比等满足生产管理使用，经济效益巨大。