Application of Thermal Individual-well Metering Apparatus
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摘要: 单井计量是油田开发和生产过程中的重要环节之一, 目前大庆油田采用的翻斗量油等计量技术, 投资较高。为了解决投资高的问题, 同时提高计量的稳定性, 研制了温差式单井计量装置。温差式单井计量装置工作原理是: 通过测量流体流过计量装置的温升值ΔT, 折合计算油井的产液量。装置由加热器、温度传感器和预处理电路等组成, 并采用高精度温度变送器实现高精度温度差值ΔT的测量, 同时对确定加热功率、优化装置结构、实现数据存取和后期回放等关键技术进行研究。现场应用试验表明: 该装置不仅可以提高计量的稳定性和准确性, 而且在降低投资的同时实现了在线监测与连续计量, 应用前景广阔。Abstract: Individual-well metering is one of the important links in oil field development and producing process, Currently, Daqing Oilfield uses the high cost tipping-bucket metering technique, In order to reduce the cost and increase the gauging stability at the same time, the thermal individual-well apparatus is developed, the working principle of which is to calculate the producing liquid amount of individual well by measuring the temperature increase ΔT of the liquid, which flows through the metering apparatus, The apparatus is composed of heater, thermal sensor and pre-processing electrical circuit, etc, Also, the high-precision thermal transducer is utilized to measure the temperature difference ΔT The key points of determining the heating power, optimization of apparatus structure, data access and post replay, etc, are also investigated, Field applications show that the apparatus can not only increase the metering stability and accuracy, but also realize the online monitoring and continuous gauging at lower cost with a broad application prospect.
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Keywords:
- thermal /
- individual-well /
- liquid producing amount /
- metering apparatus /
- online monitoring /
- continuous gauging
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1. 油田计量方式
原油开采过程中单井产量的准确计量, 有助于了解油井的生产变化情况, 进行生产分析、动态分析以及合理控制和协调生产过程, 为及时调整各项开发指标提供可靠依据, 在油田开发过程中占有特殊地位。
目前大庆油田常用的计量方式[1]主要有4种(表 1)。总体来看, 这些计量方式难以实现在线连续计量, 且投资相对较高。
表 1 油田的主要计量方式
为解决单管环状和单管树状集油流程的计量问题, 从测试井口电加热器效率得到启发, 推导出计量产液量的原理公式, 确定了关键参数, 明确了测取方法。通过30余次室内实验, 对样机进行5次改进, 研究出温差式单井在线计量装置, 实现了油井在线监测与连续计量。
2. 温差式单井计量技术的可行性
2.1 工作原理和主要技术指标
温差式单井计量装置的工作原理是: 通过测量流体流过计量装置的温升(T1-T0), 折合计算油井产液量(图 1)。
![](/fileYQCY/journal/article/yqcy/2010/10/href="yqcy-29-10-764-FE1.png")
式中: Q为流体流量, m3/s; P为加热器输入电功率, W, 视为定值; η为电能转为流体介质热能的热效率, %, 通过实验测定赋予定值; C为单位体积流体热容量, kJ/ (m3·℃), 修正后可视为定值。
温差式单井计量装置的主要技术指标: 测量范围为0.5~20 t/d, 工作压力为2.5 MPa, 环境温度为-35~45 ℃, 测量误差±5%。
2.2 结构组成
温差式单井计量装置由加热器、温度传感器和预处理电路等组成(图 2)。设计中需要把握好以下几个环节: 一是实现温度差值ΔT的高精度测量, 采用高精度温度变送器, 通过对热电偶承压能力、保护管规格、引线长度等进行参数优化, 将测量精度控制在0.01 ℃; 二是加热器加热功率的确定, 在满足流量和温度测量精度的前提下, 降低加热功率, 避免因电阻丝老化和加热器结垢造成热效率改变, 使热效率长时间保持在稳定状态; 三是考虑并控制产出液含水和比热容对计量结果的影响, 实验分析发现, 当含水率变化达10%时, 将使计量结果偏差8.5%;当比热容变化83.7 J/ (kg·℃) 时, 计量结果偏差为2.8%。
2.3 技术特点
温差式单井计量装置外形尺寸为456 mm (长) ×323 mm (宽) ×750 mm (高); 无活动部件, 体积小, 便于安装; 系统稳定, 计量数据波动小; 可连续在线监测与连续计量, 自动记录; 日常维护工作量小; 适用于大庆高寒地区低产井的计量。
3. 温差式单井计量装置的研制
结合温差式单井计量装置的研制进程, 在现场对7台先后研制出的样机进行现场应用试验, 基于其运行情况和数据分析结果, 对研制样机进行改进。
2008年10月, 选取龙虎泡油田龙5-10井和龙2-07井开展所研制样机的现场应用试验, 进行断续测量, 录取并分析计量数据(图 3), 提出试验样机的改进方向。2008年11月12日, 温差式单井计量试验样机测得龙2-07井的产液量为6.5 t/d, 同时翻斗计量装置测得该井的产液量为7.34 t/d, 试验装置的相对误差为11.4%;2008年11月26日采用计量车量油, 折算龙2-07井产液量6.61 t/d; 而温差式单井计量试验样机测得的数值为6.11 t/d, 试验装置的相对误差为7.5%。
通过对试验样机的现场应用数据进行分析, 发现样机测量灵敏度高, 能够较快地对油井的生产运行变化做出反映, 但大庆冬季的低温环境对计量装置的计量效果有一定影响。为此, 在样机内部增设特殊的保温套, 对原油的流道结构进行改进, 使原油受热更为合理; 完善回放软件, 以便技术人员操作装置和读取数据; 增加滤波功能, 减少测量异常点对测量精度的影响。利用改进后的样机在龙14-18井和龙9-12井开展现场应用试验(图 4、图 5), 表现出较为稳定的计量性能, 且现场操作简便。
4. 现场应用
2009年, 在产能建设中配套使用24台温差式单井计量装置, 负责24个平台84口油井的产液计量工作, 单台设备投资仅0.69万元, 在确保油田单井计量的同时, 节省了地面建设费用。
4.1 “一对多”计量原理
为降低计量投资费用, 根据24个平台的油井分布, 结合采油工程量油周期不超过5 d的实际需求, 在设计中采用“一对多”的设计方案, 即一个平台安装一台温差式单井计量装置, 采用倒流程的方式, 使之负责多口油井的计量工作, 达到了优化、简化的目的(图 6)。
4.2 数据分析
从2009年10月开始, 温差式单井计量装置在齐家北油田陆续安装并投入使用。根据古708-56-斜62井计量数据(图 7), 平均计量值为4.90 t/d, 瞬时计量最高值为5.35 t/d, 瞬时计量最低值为3.62 t/d; 最高计量值、最低计量值与平均值的相对偏差分别为5.1%和-4.7%, 能够满足油田单井计量精度控制在±10%以内的要求。
综上可见, 温差式单井计量装置现场计量数据稳定, 资料录取简便, 投资低, 能够满足油田单井计量的需要。同时可根据连续计量曲线的变化趋势, 掌握油井生产的动态信息和判断泵况等, 从而为制定开发管理方案和技术措施提供依据, 具有广阔的推广应用前景。
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[1] 王晓龙. 低产油井计量现状及发展趋势[J]. 江汉石油职工大学学报, 2008 (4): 54-56. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JSZD200804016.htm
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