摘要：對(duì)雙能γ多相流量計(jì)計(jì)量誤差產(chǎn)生的原因進(jìn)行了分析,結(jié)合在油田使用雙能γ多相流量計(jì)的經(jīng)驗(yàn),從雙能γ多相流量計(jì)的選型、安裝、日常使用和維護(hù)等方面提出了降低計(jì)量誤差的措施。
油氣水計(jì)量是油氣田生產(chǎn)過(guò)程中非常重要的--個(gè)環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的計(jì)量方法一般是先對(duì)油氣水進(jìn)行分離然后再計(jì)量。三相計(jì)量分離器體積大且對(duì)稠油的分離效果不好,因此其應(yīng)用受到了一定的限制。多相流量計(jì)具有占用空間小、投資少.對(duì)分離效果要求低等特點(diǎn),在海洋石油生產(chǎn)上得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用,但是在應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)使用多相流量計(jì)計(jì)量誤差比較大。筆者對(duì)A平臺(tái)安裝的雙能γ多相流量計(jì)產(chǎn)生誤差的原因進(jìn)行了分析,并提出了降低計(jì)量誤差的措施。
1計(jì)量誤差原因分析
1.1文丘里流計(jì)計(jì)誤差原因分析
(1)超量程。雙能y多相流量計(jì)是通過(guò)文丘里流量計(jì)來(lái)進(jìn)行總流量計(jì)量的。用文丘里流量計(jì)進(jìn)行計(jì)量時(shí),是將流出系數(shù)(C)視為定值(C),而在實(shí)際計(jì)量過(guò)程中，流出系數(shù)是隨雷諾數(shù)變化的。圖1是流出系數(shù)與雷諾數(shù)的關(guān)系曲線,可以看出,當(dāng)雷諾數(shù)較小時(shí),流出系數(shù)變化比較大當(dāng)雷諾數(shù)大于10'時(shí),流出系數(shù)基本為一常數(shù)。因此,計(jì)量過(guò)程“大管小流量"時(shí)產(chǎn)生的誤差就比較大。
(2)差壓系統(tǒng)零點(diǎn)漂移。當(dāng)停止計(jì)量確認(rèn)流量計(jì)流量為零時(shí),差壓計(jì)讀數(shù)真正示值為零的并不多，出現(xiàn)零點(diǎn)漂移,導(dǎo)致計(jì)量誤差。出現(xiàn)零點(diǎn)漂移的主要原因是差壓信號(hào)在傳送過(guò)程中失真和引壓管存在堵塞;此外,隔離液(硅油)的液位高度不相等,正負(fù)壓引壓管坡度不合理,管內(nèi)介質(zhì)密度不相等，三閥組積液等也會(huì)導(dǎo)致零點(diǎn)漂移。
(3)計(jì)量時(shí)油井生產(chǎn)狀態(tài)不穩(wěn)定。當(dāng)油井導(dǎo)人計(jì)量流程進(jìn)行計(jì)量時(shí),系統(tǒng)回壓升高,直接影響井底的流壓，在流程轉(zhuǎn)換的一段時(shí)間內(nèi),油井生產(chǎn)處于不穩(wěn)定狀態(tài),容易造成總流量計(jì)量誤差。
1.2γ探頭測(cè)t誤差原固分析
(1)高含氣的影響。多相流中氣含量過(guò)高時(shí)，容易導(dǎo)致部分液體分散在氣相中,超高的氣液比是計(jì)量不準(zhǔn)的主要原因。液體、氣體測(cè)量的不確定性關(guān)系如圖2所示。從圖2可以看出，當(dāng)含氣率(R,)較低時(shí)(<65%),對(duì)液體計(jì)量誤差相對(duì)較低，而對(duì)氣體計(jì)量的誤差較高,有時(shí)基本沒(méi)有參考價(jià)值;相反，當(dāng)含氣率較高時(shí)(>90%),液體的計(jì)量誤差就會(huì)較大,有時(shí)會(huì)高于50%。
(2)標(biāo)定誤差。標(biāo)定誤差主要來(lái)源于氣體標(biāo)定和生產(chǎn)水標(biāo)定過(guò)程中產(chǎn)生的誤差。由于伴生氣的氣體特征(包括密度和對(duì)r射線的吸收系數(shù)等)與空氣有著很大的差別,但海上油田受條件限制,用空氣的空管計(jì)數(shù)作為多相流量計(jì)Y探頭標(biāo)定的伴生氣的計(jì)數(shù),在測(cè)量含氣率時(shí)就會(huì)導(dǎo)致比較大的誤差,測(cè)量誤;差最大達(dá)到60%(圖3)。
(3)高含水的影響。當(dāng)被測(cè)流體高含水時(shí),被測(cè)的油量就會(huì)產(chǎn)生較大的誤差,同樣當(dāng)?shù)秃畷r(shí),被測(cè)水量的誤差就比較大,其主要原因是非高精度儀表對(duì)微量的計(jì)量誤差會(huì)更明顯。圖4是純油量測(cè)量的不確定性與含水率之間的關(guān)系。從圖4可以看.出,當(dāng)單井的含水大于80%時(shí),對(duì)油的計(jì)量產(chǎn)生的誤差大于15%。
(4)被測(cè)介質(zhì)性質(zhì)變化引起的誤差。被測(cè)介質(zhì)性質(zhì)變化的影響是指當(dāng)前測(cè)量介質(zhì)的性質(zhì)和用于標(biāo)定的樣品性質(zhì)不同對(duì)測(cè)量帶來(lái)的誤差,包括油密度的變化、水礦化度的變化以及地層出砂等對(duì)測(cè)量結(jié)果造成的誤差。
(5)傳感器的計(jì)數(shù)漂移。油井中的流體含有CO2等腐蝕性介質(zhì)并且含砂,使得傳感器容易被腐蝕或沖蝕,造成傳感器的計(jì)數(shù)漂移;另外，受到震動(dòng)或電子元器件老化也能引起傳感器的計(jì)數(shù)漂移。這些都會(huì)導(dǎo)致誤差的產(chǎn)生。
2降低計(jì)量誤差的措施
在對(duì)計(jì)量誤差原因進(jìn)行分析的基礎(chǔ)，上,結(jié)合油田使用情況,我們?cè)诮档碗p能γ多相流量計(jì)計(jì)量誤差方面提出了一-些措施,實(shí)踐結(jié)果表明,采取措施后,油的計(jì)量誤差由最初的15%~20%降低到3%~5%，伴生氣的計(jì)量誤差從40%~60%降低到30%~40%,水的計(jì)量誤差從最初的30%~50%降低到15%~30%,但伴生氣和生產(chǎn)水的誤差仍然較大。
2.1多相流量計(jì)選型時(shí)降低誤差的措施
(1)考慮單井產(chǎn)量的計(jì)量范圍。不同產(chǎn)層,其產(chǎn)液量可能從每天幾十m'到幾千m3，因此在油田建設(shè)設(shè)計(jì)階段,要根據(jù)流量的范圍選擇一組文丘里流量計(jì),以適合較寬的單井流量變化。如油田在A平臺(tái)和C平臺(tái)均采用一組2根文丘里流量計(jì)分別計(jì)量低液量和高液量的流體,這樣能有效地降低在總流量計(jì)量過(guò)程中產(chǎn)生的誤差。
(2)考慮油藏氣油比的大小。對(duì)于高氣油比的井要考慮增加預(yù)分離器,并在進(jìn)行總流量計(jì)量和含氣率測(cè)量后進(jìn)行天然氣的預(yù)分離,將流體的含氣率控制在80%以下,然后進(jìn)行含水的測(cè)定,這樣才能提高含水率的計(jì)量精度。
(3)考慮介質(zhì)的腐蝕性。測(cè)試探頭被腐蝕后會(huì)嚴(yán)重影響所測(cè)參數(shù)的正確率。油田實(shí)施酸化后就發(fā)生過(guò)探頭被酸液腐蝕而產(chǎn)生計(jì)量誤差的問(wèn)題,后來(lái)將探頭材料由不銹鋼更換成雙相不銹鋼后該問(wèn)題得到了很好的解決。所以,在設(shè)計(jì)階段一定要考慮流體介質(zhì)對(duì)探頭的腐蝕性。
2.2調(diào)試過(guò)程中降低誤差的措施
(1)考慮流體的高壓物性。流體計(jì)量時(shí)是處于一定的壓力和溫度狀況下,要得到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的計(jì)量結(jié)果,需要進(jìn)行不同狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，所以要對(duì)單井流體的高壓物性數(shù)據(jù)予以考慮而不是簡(jiǎn)單利用狀態(tài)方程轉(zhuǎn)換。油田實(shí)踐結(jié)果表明,利用流體高壓物性資料將測(cè)試狀態(tài)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的數(shù)據(jù)，能夠有效地降低誤差。
(2)用油井的實(shí)際油樣進(jìn)行計(jì)數(shù)的標(biāo)定。在油田投產(chǎn)初期,要盡可能地用油井產(chǎn)出的油、水、氣樣進(jìn)行標(biāo)定。油田原油的標(biāo)定就是用該井原油樣品進(jìn)行標(biāo)定的,所以油計(jì)量的誤差較小。
2.3生產(chǎn)過(guò)程中降低誤差的措施
(1)計(jì)量過(guò)程中要有足夠的穩(wěn)定時(shí)間。在生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)行計(jì)量時(shí)，應(yīng)在將井導(dǎo)人計(jì)量系統(tǒng)0.5h后再進(jìn)行計(jì)量,使井流物有足夠的時(shí)間對(duì)計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行沖洗并使流態(tài)穩(wěn)定,這是降低誤差的主要措施之一;穩(wěn)定時(shí)間因井的產(chǎn)量不同而有所不同,一般產(chǎn).量大的井穩(wěn)定時(shí)間可以短。
(2)定期標(biāo)定。隨著時(shí)間的推移，油田產(chǎn)出液的液體組分及其含量會(huì)發(fā)生變化，同時(shí)流量計(jì)差壓.表的零點(diǎn)經(jīng)過(guò)一.段時(shí)間后也會(huì)發(fā)生漂移，所以要定期對(duì)流量計(jì)進(jìn)行標(biāo)定。從油田計(jì)量結(jié)果的回配系數(shù)(圖3)可以看出,對(duì)流量計(jì)進(jìn)行標(biāo)定后其油氣水的誤差有明顯的下降趨勢(shì)。經(jīng)過(guò)實(shí)踐，建議最好是3個(gè)月標(biāo)定1次,至少要半年標(biāo)定1次。對(duì)新投產(chǎn)的井或測(cè)量值出現(xiàn)明顯偏離的井,一定要進(jìn)行重新標(biāo)定。
(3)定期檢查儀表的零點(diǎn)情況。進(jìn)行差壓測(cè)量的引壓管流體是通過(guò)硅油進(jìn)行壓力測(cè)量的,當(dāng)長(zhǎng)期運(yùn)行后,井的流體會(huì)與硅油進(jìn)行交換,這樣就會(huì)產(chǎn)生差壓表零點(diǎn)的漂移，所以在操作過(guò)程中要定期檢查差壓計(jì)的歸零情況，同時(shí)要定期更換硅油以保持引壓管暢通。
(4)降低探頭的腐蝕風(fēng)險(xiǎn)。在對(duì)酸化井進(jìn)行返排時(shí),要待流體pH值大于6.5時(shí)再進(jìn)行計(jì)量,同時(shí)當(dāng)計(jì)量結(jié)束后再用其他非腐蝕性井液進(jìn)行沖洗,降低對(duì)探頭腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)。he
3結(jié)論
(1)雙能γ多相流量計(jì)計(jì)量誤差的影響因素主要有多相流流量大小、組分及其含量、流體性質(zhì)及流動(dòng)特征,差壓計(jì)零點(diǎn)漂移,流體中砂等固相顆粒和腐蝕性介質(zhì)對(duì)測(cè)量元件的腐蝕,以及標(biāo)定過(guò)程中樣品的代表性等。
(2)減少雙能r多相流量計(jì)計(jì)量誤差的措施主要包括在油田的建設(shè)設(shè)計(jì)階段重視流量計(jì)的選型和文丘里管、γ探頭的選材,在使用過(guò)程中要對(duì)多相流量計(jì)進(jìn)行定期的檢驗(yàn)和標(biāo)定，尤其是當(dāng)流體的密度發(fā)生改變時(shí),要重新標(biāo)定,并對(duì)差壓表進(jìn)行標(biāo)零。
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