[摘 要] 油井產(chǎn)量計(jì)量是海上油田探井測試作業(yè)的一項(xiàng)重要工作，準(zhǔn)確、及時(shí)的油井產(chǎn)量計(jì)量，對掌握油藏狀況具有重要指導(dǎo)意義。文章對稠油計(jì)量裝置和方式存在的不足進(jìn)行了充分討論，新型稠油計(jì)量裝置及分離器改造升級保溫技術(shù)可解決稠油低產(chǎn)量的有效計(jì)量，能為準(zhǔn)確取全取準(zhǔn)地層資料提供保障。經(jīng)作業(yè)現(xiàn)場的實(shí)際應(yīng)用，新型稠油計(jì)量裝置能滿足渤海油田稠油油藏探井測試產(chǎn)量精準(zhǔn)計(jì)量的要求，具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

地面測試是油氣勘探過程中對油藏評價(jià)的重要技術(shù)手段。通過對地層流體的節(jié)流、分離、計(jì)量和處理，得到油藏的一些重要參數(shù)，如地層流體的性質(zhì)、穩(wěn)定產(chǎn)量、油氣比、壓縮系數(shù)等。主要工作流程是通過井口測試樹和油嘴管匯將地層流體安全地引入分離器，分離器根據(jù)多相流體之間的互不相容性和不同密度，將地層流體分離成單相的油、氣、水。根據(jù)各種儀器、儀表測得的參數(shù)，使用計(jì)量公式分別求得各自的產(chǎn)量，并通過改變油嘴大小求得幾個(gè)不同流壓下的穩(wěn)定產(chǎn)量。目前海上油田探井測試作業(yè)產(chǎn)量計(jì)量方法主要有玻璃管量油（通明膠管量油），三相分離計(jì)量方法，隨著技術(shù)的進(jìn)步，測試作業(yè)越來越需要功能強(qiáng)、自動(dòng)化程度高的計(jì)量設(shè)備以提高準(zhǔn)確度和技術(shù)水平。

1 稠油油藏地面計(jì)量現(xiàn)狀

渤海油田油藏由于埋藏淺和地層壓力低等因素，導(dǎo)致地層產(chǎn)出的原油到達(dá)地面時(shí)，壓力降低，氣體以微小的氣泡形式從原油中脫出來，導(dǎo)致原油起泡、產(chǎn)生泡沫。泡沫影響分離器流量計(jì)的測量精度，也影響油氣分離的效果，造成一定的誤差。渦輪流量計(jì)不能準(zhǔn)確計(jì)量泡沫原油產(chǎn)量，原油經(jīng)分離器分開后仍攜帶大量氣泡進(jìn)入計(jì)量罐。而低產(chǎn)稠油井通過計(jì)量罐進(jìn)行計(jì)量，傳統(tǒng)的液位看窗在計(jì)量時(shí)很難連續(xù)保證計(jì)量的精確性。液位看窗中稠油溫度下降，流動(dòng)性降低，出現(xiàn)假液位或死液位，造成一定誤差。表1列舉并對比了海上油田測試傳統(tǒng)的稠油計(jì)量方式及優(yōu)缺點(diǎn)。

2 稠油精準(zhǔn)計(jì)量的解決方案

2.1 分離器計(jì)量方法

目前海上油田探井測試常用的分離器為三相分離器，工作原理為：氣液混合流體經(jīng)氣液進(jìn)口進(jìn)入分離器進(jìn)行基本相分離，氣體進(jìn)入氣體通道通過整流和重力沉降，分離出液滴；液體進(jìn)入液體空間分離出氣泡，同時(shí)在重力條件下，油向上流動(dòng)，水向下流動(dòng)得以油水分離，氣體在離開分離器之前經(jīng)捕霧器除去小液滴后從出氣口流出，油從頂部經(jīng)過溢流隔板進(jìn)入油槽并從出油口流出，水從排水口流出。分離出來的油、氣、水再分別計(jì)量，油主要使用渦輪流量計(jì)、刮板流量計(jì)和質(zhì)量流量計(jì)，氣體使用孔板流量計(jì)[2]。典型的臥式三相分離器基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.1.1 分離器殼體及管線加熱及保溫

在稠油產(chǎn)量低的情況下，稠油在分離器的滯留時(shí)間較長，導(dǎo)致稠油溫降大，從而影響稠油分離效率。改良后的分離器殼體外部加設(shè)金屬軟管蒸汽加熱裝置，維持溫度在70℃。管線采用安全電壓電伴熱進(jìn)行保溫。加熱裝置外部使用了防火、環(huán)保的填充材料和保溫鋁皮結(jié)構(gòu)進(jìn)行保溫。表2詳細(xì)列舉了三相分離器改造升級的部位及優(yōu)點(diǎn)。

2.1.2 分離器旋流消沫裝置的安裝

為了達(dá)到稠油徹底消泡的目的，使得稠油計(jì)量更加準(zhǔn)確，目前比較先進(jìn)的做法是采用化學(xué)和物理雙重消泡。為了更準(zhǔn)確計(jì)量地層產(chǎn)液情況，采用了安裝物理消泡的裝置。將分離裝置安裝于分離器內(nèi)部的進(jìn)口處。其物理消泡的原理是：旋流裝置對進(jìn)入的液體施加一個(gè)可控的剪切力，較大的離心力可以使大量泡沫分解，在出口下游均勻分配排出流體。

2.2 稠油液位精確計(jì)量

2.2.1 差壓式變送器計(jì)量裝置

差壓式變送器采用先進(jìn)的集成電路和表面安裝工藝（結(jié)構(gòu)如圖3所示），在模擬式變送器的基礎(chǔ)上增加了通信、查詢、測試、組態(tài)等功能，它可提高標(biāo)定精度，改善環(huán)境溫度補(bǔ)償效果，大大提高了變送器的質(zhì)量。

差壓式變送器計(jì)量裝置（如圖4所示）采用靜壓測量原理，當(dāng)液位變送器投入到被測液體中某一深度時(shí)，傳感器迎液面受到的壓力的同時(shí)，通過導(dǎo)氣不銹鋼將液體的壓力引入到傳感器的正壓腔，使傳感器測得壓力為P，可以得到液位深度（如公式1所示）。根據(jù)某時(shí)間段的計(jì)量罐液位罐高的變化量△H=H2-H1（如公式2所示），再由計(jì)量罐罐高系數(shù)可折算出此時(shí)間段的產(chǎn)液量（如式3所示）。

H=p/p•g （式1） △H=H2-H1 （式2）

Q=△H•C （式3）

其中：P —差壓式變送器所受罐體液體的作用力，MPa；ρ —被測液體密度，g/cm3；g —當(dāng)?shù)刂亓�加速度，�?.8m/s2；H —變送器投入液體的深度，cm；△H —某時(shí)間段的計(jì)量罐液位罐高的變化量，cm；Q —某時(shí)間斷內(nèi)產(chǎn)液量，m3；C —計(jì)量罐單位高度（1cm）的罐系數(shù)，無量綱常數(shù)。

通過應(yīng)用分析可知，差壓式變送器具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)結(jié)構(gòu)簡單：無任何可動(dòng)或彈性元件，可靠性極高，維護(hù)量極少；(2)安裝方便：內(nèi)裝式結(jié)構(gòu)尤其顯示出這一特點(diǎn)，無需任何專用工具；(3)用途廣泛：適用于高溫高壓、強(qiáng)腐蝕等介質(zhì)的液位測量；(4)計(jì)量準(zhǔn)確：消除了液體中含的泡沫和稠油阻塞看窗的誤差。

2.2.2 磁浮式液位計(jì)計(jì)量裝置

磁浮式液位計(jì)計(jì)量裝置應(yīng)用了蒸汽加熱結(jié)構(gòu)（如圖5所示），當(dāng)流體必須要均勻加熱以保持其溫度高于其凝點(diǎn)時(shí)，該設(shè)備具有明顯應(yīng)用效果。后對浮子尺寸進(jìn)行了縮小，減少稠油接觸面積，增加上下的活動(dòng)性，進(jìn)一步提高了計(jì)量精度。根據(jù)實(shí)驗(yàn)分析及作業(yè)現(xiàn)場的實(shí)際應(yīng)用，磁浮式液位計(jì)量裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)采用了非常新的看窗模式；(2)上下帶浮子緩沖彈簧提高了浮子使用安全性；(3)具有蒸汽循環(huán)加熱功能，更加適合稠油的計(jì)量；(4)現(xiàn)場操作方便，讀數(shù)直觀，高清晰液位指示。

2.2.3 聚結(jié)式過濾器與精密氣體計(jì)量管匯的組合

聚結(jié)式過濾器的主要作用是捕捉天然氣中的水蒸氣、天然氣中的大顆粒雜質(zhì)，提高對氣體的計(jì)量精度，結(jié)構(gòu)如圖6所示。其工作原理為：聚結(jié)式過濾器濾芯主要選用經(jīng)過表面處理的玻璃纖維或聚酯纖維作為聚結(jié)介質(zhì)，濾材的結(jié)構(gòu)通過特殊設(shè)計(jì)，使得過濾介質(zhì)具有良好的聚結(jié)性能；當(dāng)水霧及水滴被聚結(jié)器內(nèi)部的超細(xì)纖維捕捉時(shí)，這些微米級纖維對氣流形成了曲折的通道，迫使水霧滴在慣性碰撞、擴(kuò)散攔截和直接攔截三種過濾機(jī)理的作用下，被超細(xì)纖維捕獲，液體表面張力使小液滴聚結(jié)成較大的液滴；由于重力作用，較大液滴沉降至容器底部，以實(shí)現(xiàn)脫除原料氣體中游離狀態(tài)下水的作用。

通過現(xiàn)場實(shí)際應(yīng)用，聚結(jié)式過濾器濾芯具有如下優(yōu)勢：(1)采用聚酯纖維人工合成材料，與各種流體有很好的兼容性；(2)采用多層螺旋狀卷制而成，每層采用不同纖維，通過控制每層纖維的形狀、大小、厚度和密度等參數(shù)來達(dá)到預(yù)期的過濾精度；(3)過濾精度高，可達(dá)0.1μm，聚結(jié)式過濾器的技術(shù)參數(shù)如表3。

稠油油藏地面流動(dòng)困難，影響原油的流動(dòng)性和原油中天然氣的分離，導(dǎo)致其進(jìn)不了分離器，無法求得氣產(chǎn)量。即使能進(jìn)分離器，低壓力達(dá)不到進(jìn)分離器條件，氣產(chǎn)量太小進(jìn)分離器后無法憋起壓力。稠油計(jì)量過程中，通常會(huì)有伴生氣或在其它測試作業(yè)過程中，會(huì)有少量天然氣出現(xiàn)的情況，一般氣體的日產(chǎn)量會(huì)小于10000m3，由此引入了精密氣體計(jì)量管匯。若單個(gè)流量計(jì)的測量量程如果跨度太大，就無法達(dá)到精度要求（±1.5%），綜合分析采用一個(gè)集合3個(gè)量程的渦輪流量計(jì)管匯來解決以上難題，其管匯量程的統(tǒng)計(jì)見表4，氣體渦輪流量計(jì)的結(jié)構(gòu)示意圖見圖7。

通過現(xiàn)場應(yīng)用，氣體渦輪流量管匯具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)能夠保證測量精度；(2)具有旁通功能，更具安全性；(3)覆蓋量程范圍廣；(4)現(xiàn)場操作方便；(5)所使用的儀表和二次顯示計(jì)算儀都符合防爆標(biāo)準(zhǔn)。

3 應(yīng)用效果評價(jià)

A井是渤海油田某區(qū)塊的一口預(yù)探井，在館陶組進(jìn)行了DST測試，根據(jù)現(xiàn)場取原油分析得知原油密度為0.9649（20℃），黏度為544.52mPa.s（50℃），凝固點(diǎn)為4℃。為充分保障地層稠油在地面具有較好的流動(dòng)性，地面管線全部進(jìn)行蒸汽管線纏繞和保溫包裹的雙層保溫措施，將加熱器溫度控制在88℃恒溫，分離器殼體溫度控制在70℃恒溫，進(jìn)行螺桿泵泵抽180rpm的求產(chǎn)，日產(chǎn)原油86.04m3/d，日產(chǎn)天然氣2326m3/d，充分實(shí)現(xiàn)了低產(chǎn)儲(chǔ)層油氣的精準(zhǔn)計(jì)量，取全了油藏資料。在測試作業(yè)現(xiàn)場同時(shí)應(yīng)用差壓式變送器計(jì)量裝置和磁浮式液位計(jì)量裝置，計(jì)量數(shù)據(jù)如表5所示。

經(jīng)現(xiàn)場應(yīng)用分析可知：(1)雙重安裝計(jì)量裝置后可實(shí)現(xiàn)液位校準(zhǔn)；(2)磁浮式液位計(jì)量裝置具有蒸汽加熱功能，可較好地應(yīng)用于稠油產(chǎn)量的計(jì)量，其更大的看窗尺寸，增加看窗流體受熱面積。

4 總結(jié)

(1)通過對分離器的加熱保溫措施的改良，真正實(shí)現(xiàn)了全流程的保溫加熱，保證了稠油的流動(dòng)性，同時(shí)安裝旋流消泡裝置，解決了稠油泡沫的問題。

(2)差壓式變送器計(jì)量裝置和磁浮式液位計(jì)量安裝的雙重安裝使用，可實(shí)現(xiàn)稠油液體的雙重計(jì)量和對比校核，解決了稠油計(jì)量不準(zhǔn)確的問題。

(3)聚結(jié)式過濾器與精密氣體計(jì)量管匯的組合使用，能精細(xì)化地測處出低產(chǎn)能油氣的產(chǎn)量，進(jìn)而取得更為全面的地層測試資料，為后期開發(fā)方案的編制提供有力保障。

相關(guān)產(chǎn)品推薦：數(shù)顯壓力表、投入式液位計(jì)