摘要:在国内某海域油气构造评价延长测试项目中,首次采用γ源多相流量计进行单井计量。为了有效提高在延长测试中流量计的测量精度,研究了γ源多相流量计的计量原理,分析了影响多相计量精度的相关因素。通过实际应用过程试验,对比、分析并找出对实际测量影响较大的关键因素。针对关键因素,提出了可操作的性能保障措施。实际应用结果表明,流量计测量精度得到了显著提高,满足项目测试要求。通过计算、分析γ源三相计量技术的应用关键因素,实施有效的性能保证措施,减小了由于延长测试油藏基础数据不确定性对测量精度的影响,为延长测试进一一步确认油气藏类型及储量规模提供了保证,也为海上类似低渗油气藏测试计量提供了有益的借鉴。
0引言
国内某海域某地质构造主力气藏分布在P8a、P8b和P10三层。为了落实天然气地质储量、合理制定开发方案、评价开发效果,对该构造探井进行延长测试”。由于测试期间油藏储量、温度、压力和组分存在.不确定性，故选取测量范围宽、精度高的测试计量设备。
γ源多相流量计自20世纪90年代亮相以来,已广泛应用于国内外油气田单井计量。与传统的三相分离器相比，多相流量计具有结构紧凑、测量精度高、测量范围宽、流型适用性好、运行可靠性高、性价比高等明显优势口,可用于对油气构造A的延长测试。为了准确探明构造油气藏类型、储量和油气水含量,需要分析研究多相流量计的原理和影响测量精度的因素,并对比分析该构造流体的组分特点,找出关键因素,制定性能保证措施。本文以国内具有代表性的海默科技标.准型γ源多相流量计为基础进行分析。
1γ源多相流量计原理
γ源多相流量计通过文丘里管测量总流量、单能γ传感器测量含气率、双能γ传感器测量含水率,然后通过基本的流量计算和体积、压力温度(pressurevolumetemperature,PVIT)转换得到标况条件下的油气水流量甲。通过使用流型调整技术，可进一步保证含水率的测试精度。
多相流量计的主要部件包括文丘里管(含差压变送器)、单能γ传感器、在线取样器、双能γ传感器、温度及压力变送器等功能部件。关键部件功能如下。
①文丘里管用于测量工况(实际测试压力、温度条件下)条件下油相、水相、气相总流量。
②γ传感器用于测量工况下的相分率。
③温度和压力变送器等用于工况、标况(1个标准大气压、20℃条件下)体积转换的PVT因子计算。
多相流量计原理如图1所示。
2多相流计量的影响因素.
多相流量计的影响因素主要通过计算过程分析，包括含水率测量公式、含气率测量公式、总流量公式，以及标况下气、油、水产出的过程。
双能γ传感器测量含水率相关公式为:
式中:λ和η分别为双能γ传感器中的截面含气率和截面含水率,均为待测量;符号右，上角带“”的为双能传感器高能级有关的量,不带“”的为与低能级有关的量或对两者共同的量;N0为空管计数率;Nx为在线计数率;D为双能传感器管道内径,为固定值;ρg、:ρo、ρw分别为工况下天然气、全油、全水的在线密度;ʋg、ʋo、ʋw分别为天然气、全油、全水的质量吸收系数。
式中:C为流出系数，与雷诺数相关，通过雷诺数与流出系数的迭代关系求出;E为速度渐进系数,对一个文丘里来说，该数据为定值;d为文丘里喉径;△p为流体流经文丘里时的高低压端压力差,由差压变送器采集;ρmix为流体的混合密度,是各相密度与各相相分率乘积之和。
计算工况各相流量:
式中:Qg8、Q08、Qw8分别为标况下的气、油、水产量;Bg、Bo、Bw分别为工况下气、油、水体积相对于标况下的体积比。
通过上述公式可知，影响标况下气、油、水测量精度的因子包括含水率、含气率、总流量及工、标况转换过程的每一个变量,即各相的工况密度、各相的质量吸收系数、空管计数与在线计数率、差压和PVT因子。在不同的工况下,各项因子对结果的影响也不同。
3计量的关键因素
为了进一步确定对本次测试精度产生重大影响的关键因素,在实际应用中,对第2节中分析的影响因素进行试验。首先,结合勘探样气组分参数和现场测试实际测量值,确定多相流所属类别;然后,在一定范围内改变影响因素,并将得到试验测量数据与改变前测试数据进行对比，以确定对测量结果产生显著影响的因素。
该地质构造前期勘探获得样气的主要组分如下。
CO2占4.17%，CH4占85.448%，C2H8占7.043%,C3H8占2.275%。此外,还有少部分N2、iC4、nC4、iC5、nC5及C6+等组分。计算得出样品组分平均分子量为19.225,平均密度为0.8013kg/m3,相对密度为0.6655。
统计试验前流量计测试数据平均值如下。
标况液量为56.57m3/d;标况油量为52.3m3/d;标况水量为4.27m3/d;标况气量为289105.88m3/d;含水率为6.88%;含气率为98.59%;温度为47.51℃;压力为6467.11kPa;差压为11.92kPa.
结合样气密度,可以计算出该多相流所属的类别。一般用洛克哈特和马蒂内利(Lockhart-Martinelli,LM)数值分类。此时该数值为0.056,属于第二类湿气(洛克哈特和马蒂内利值在0.02和0.3之间)。对第二类湿气来说,其主要目的是获取气相。但为了准确地计量气相,需要较为准确的液量数据,同时也要通过含水值来提高气相测量精度。
为了评估影响计量的关键因素,将第2节中分析得出的影响因子变化0.1%~0.5%,计算各影响因子对最终结果的影响,其结果如表1所示。
由表1可以看出,在同比例的波动中,对测试结果影响最大的是空管计数率和在线计数率,其次为差压零点漂移和压缩因子变化,其他各因子变化对测试结果影响均较小。
空管计数率与在线计数率都属于γ射线在不同状态下的测试数据,因此只需要监测空管计数率即可。压缩因子由气体组分决定”,因此监测压缩因子即监测气体组分变化。
4性能保障措施
通过上述的计算分析,确定了影响计量精度的关键因素。为保障流量计准确、稳定运行,对流量计现场操作和运维提出并实施了如下针对性的性能保障措施。
①定期隔离排空核实空管计数率,每两个月到三个月进行一次空管标定。
②隔离排空时观察差压零点,如果绝对值超出0.3kPa,即需要切零。
③定期进行气体组分分析,化验密度与组分。推荐半年进行一次，以确保压缩因子的准确性国]。
④定期取样化验含水率,侧面验证测试含水率的有效性。
上述措施的实施,可以确保γ源多相流量计达到如表2所示流量测量的精度要求。
5结束语
分析分相率和最终标况流量计算过程可知，影响多相计量的因素主要包括各相的工况密度、各相的质量吸收系数、空管计数与在线计数率等。在延长测试应用中进行试验。对比分析表明,影响计量的关键因素为空管计数率、在线计数率、差压零点漂移和压缩因子变化。针对关键因素,提出并应用四项性能优化措施,确保了γ源多相流量计在延长测试中的测量精度,减小了由于延长测试油藏基础数据不确定性对测量精度的影响,为海上类低渗油气藏测试计量提供了有益的借鉴。
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