任桂山，蘇鋒，米立飛，曹瑾，王彬*，楊若谷

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非抽油機(jī)井液量分析計(jì)量系統(tǒng)在大港油田的應(yīng)用

任桂山1，蘇鋒1，米立飛1，曹瑾2，王彬3*，楊若谷3

（1.大港油田采油工藝研究院，天津大港，300000；2.華北油田采油一廠，河北滄州，061000）（3.北京雅丹石油技術(shù)開發(fā)有限公司，北京昌平，102200）

油井產(chǎn)量計(jì)量是油田工作的重中之重，目前針對(duì)電泵井、螺桿泵井的計(jì)量方式存在計(jì)量誤差大、操作復(fù)雜、信息滯后等問題。本文提出的非抽油井計(jì)量模型是以多相流節(jié)流流量計(jì)算模型為基礎(chǔ)，通過Reader-Harris/Gallagher模型對(duì)多相流體的流出系數(shù)、可膨脹系數(shù)進(jìn)行修正計(jì)算模型研究，并通過對(duì)溫度、壓力進(jìn)行補(bǔ)償?shù)确绞奖ＷC計(jì)量精度，該方法已經(jīng)在大港油田進(jìn)行了試驗(yàn)，計(jì)量誤差在5%左右，滿足油田正常生產(chǎn)的需求。

非抽油機(jī)井、在線計(jì)量、微差壓

引言

油井產(chǎn)量的計(jì)量是油田生產(chǎn)管理中的一項(xiàng)重要工作，對(duì)油井產(chǎn)量進(jìn)行準(zhǔn)確、及時(shí)的計(jì)量，對(duì)掌握油藏狀況，掌握油井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)，制定油藏開發(fā)方案，具有重要的指導(dǎo)意義。

目前，針對(duì)抽油機(jī)井的產(chǎn)液量遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)在線計(jì)量，功圖量油技術(shù)已經(jīng)較為完善，計(jì)量精度已完全滿足現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)管理需要，但針對(duì)螺桿泵井、電潛泵井等非抽油機(jī)井的遠(yuǎn)程在線連續(xù)計(jì)量，其主要使用常規(guī)壓差法進(jìn)行計(jì)量，但由于受到油嘴刺大、嘴前嘴后壓力表采集數(shù)據(jù)漂移等多種因素影響，常規(guī)壓差法計(jì)量精度達(dá)不到油田生產(chǎn)管理的要求[1-4]。

非抽油機(jī)井液量分析計(jì)量系統(tǒng)是一種兼顧成本低、占地面積小及效率高等特點(diǎn)的在線計(jì)量方式。通過基于修正噴嘴節(jié)流裝置的智能微差壓計(jì)量技術(shù)[5]，來提高自噴井、電泵井、螺桿泵井等非抽油機(jī)井的產(chǎn)液量在線計(jì)量精度，解決電泵井、螺桿泵井的產(chǎn)液量在線計(jì)量問題，能夠很好的提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和油田的精細(xì)化管理水平。

1 系統(tǒng)組成及功能

1.1 系統(tǒng)硬件組成

非抽油機(jī)井液量在線計(jì)量系統(tǒng)組成主要包括微差壓裝置（測(cè)量微壓、溫度、靜壓）、智能補(bǔ)償控制器、RTU控制柜、計(jì)量系統(tǒng)軟件等。其中微差壓裝置可保證在較大的流量范圍內(nèi)，其產(chǎn)生的壓差不高于0.06MPa。同時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，合理設(shè)計(jì)了該裝置的結(jié)構(gòu)[8]，避免了傳統(tǒng)分離式多相流量計(jì)量裝置占地面積大、安裝不便等缺陷[9]，該裝置可直接與現(xiàn)場(chǎng)管道相連，無(wú)需動(dòng)火作業(yè)，避免了因停井作業(yè)帶來的經(jīng)濟(jì)損失。

1.1.1 微差壓裝置

微差壓裝置采用DC 24V供電，適用量程2.5～100KPa，能夠適用油田各種復(fù)雜環(huán)境，該裝置的進(jìn)口和出口均采用標(biāo)準(zhǔn)法蘭接口，整套系統(tǒng)占地小，適合油田現(xiàn)場(chǎng)的使用，同時(shí)各組成部分均配備遠(yuǎn)傳模塊，將采集到的差壓、壓力、溫度等信號(hào)傳至RTU控制柜，再由RTU控制柜將數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳至上位機(jī)，進(jìn)行進(jìn)一步的計(jì)算和分析。

1.1.2 智能補(bǔ)償控制器

智能補(bǔ)償控制器主要是通過溫度、壓力補(bǔ)償?shù)姆绞?，結(jié)合每口井含水、油密度及生產(chǎn)氣油比對(duì)多相流體進(jìn)行粘度、混合密度等相關(guān)運(yùn)算參數(shù)進(jìn)行修正補(bǔ)償，該設(shè)備采用標(biāo)準(zhǔn)的RS485和RS232通訊接口，可直接在裝置上查看流量、溫度、壓力等數(shù)據(jù)，并能對(duì)瞬時(shí)流量、累計(jì)流量、壓力、溫度進(jìn)行超限報(bào)警。該裝置采用導(dǎo)軌式的安裝方式安裝在RTU控制柜內(nèi)。

1.1.3 RTU控制柜

控制柜內(nèi)的RTU采集壓力、差壓、溫度、電參數(shù)等一次表數(shù)據(jù)后，通過本身自帶的GPRS模塊，將數(shù)據(jù)傳至控制室上位機(jī)。該設(shè)備能夠智能處理標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字量、模擬量信號(hào)，同時(shí)具備RS-232和RS485通訊接口，功能擴(kuò)展方便，支持外接CDMA、GPRS、ZigBee模塊，具備無(wú)線網(wǎng)絡(luò)組建能力和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸能力，可滿足油田數(shù)據(jù)采集及遠(yuǎn)程監(jiān)控的不同需求。

1.2 系統(tǒng)軟件組成

非抽油機(jī)井液量分析計(jì)算系統(tǒng)軟件由數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)通訊模塊、數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、安全控制模塊、Web界面模塊及產(chǎn)液量計(jì)算模塊組成。通過該軟件系統(tǒng)可實(shí)時(shí)查詢油井的井口溫度、油壓、壓差、瞬時(shí)流量、時(shí)段產(chǎn)量、累計(jì)產(chǎn)量和日?qǐng)?bào)數(shù)據(jù)。并可對(duì)油壓、井口溫度、日累計(jì)產(chǎn)液量等數(shù)據(jù)繪制曲線圖、柱狀圖，方便對(duì)油井工作狀況進(jìn)行生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析。

井口智能儀表采集數(shù)據(jù)，發(fā)送至現(xiàn)場(chǎng)RTU數(shù)據(jù)采集柜，RTU遠(yuǎn)傳模塊將現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)通過CDMA/GPRS無(wú)線方式發(fā)送，中控室上位機(jī)服務(wù)器接收數(shù)據(jù)，并將采集到的工況數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)，數(shù)據(jù)處理、產(chǎn)液量計(jì)算軟件對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)匯總、分析、計(jì)算，從而實(shí)現(xiàn)電泵井、螺桿泵井等非抽油機(jī)井的實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程產(chǎn)液量計(jì)量[8]。油井智能微差壓計(jì)量系統(tǒng)工作流程圖如圖2.2所示。

圖2 非抽油機(jī)井液量分析計(jì)算系統(tǒng)工作流程圖

1.3 系統(tǒng)計(jì)量原理

非抽油機(jī)井液量分析計(jì)量系統(tǒng)是通過安裝在電泵井和螺桿泵井井口處的智能微差壓計(jì)量裝置精確測(cè)得節(jié)流壓差數(shù)據(jù)，利用Reader-Harris/Gallagher方法對(duì)多相流體的流出系數(shù)、可膨脹系數(shù)進(jìn)行修正計(jì)算，并通過溫度補(bǔ)償、壓力補(bǔ)償?shù)确绞剑Y(jié)合每口井含水、油密度及生產(chǎn)氣油比對(duì)多相流體進(jìn)行粘度、混合密度等相關(guān)運(yùn)算參數(shù)精確修正，最終根據(jù)多相流流量計(jì)算模型準(zhǔn)確計(jì)算出不同含水、不同氣油比條件下的電泵井和螺桿泵井的產(chǎn)液量。

1.4 系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)

表1 非抽油機(jī)井自動(dòng)計(jì)量系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)

1.5 系統(tǒng)特點(diǎn)

（1）由于采用微差壓計(jì)進(jìn)行節(jié)流壓差測(cè)定，壓力損失小，不會(huì)因?yàn)榘惭b壓差計(jì)造成井口壓力升高，影響油井產(chǎn)量。

（2）由于采用微差壓計(jì)，對(duì)于節(jié)流器前后壓力、壓差值是在一個(gè)測(cè)量系統(tǒng)里，避免了壓力反轉(zhuǎn)和零點(diǎn)漂移問題。

（3）對(duì)流經(jīng)差壓測(cè)量裝置的多相流體，考慮了流體雷諾數(shù)對(duì)流體流出系數(shù)及可膨脹系數(shù)的影響，從而準(zhǔn)確對(duì)流出系數(shù)和可膨脹系數(shù)進(jìn)行修正計(jì)算；計(jì)量模型有堅(jiān)實(shí)的物理理論基礎(chǔ)，使用范圍基本沒有限制。

（4）考慮了不同含水率、不同氣油比對(duì)產(chǎn)量計(jì)量影響，適合于不同含水、不同氣油比條件下的油井的產(chǎn)液量計(jì)量，能夠及時(shí)反映產(chǎn)液量的變化趨勢(shì)。

2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果分析

為驗(yàn)證非抽油機(jī)井液量分析計(jì)算系統(tǒng)的計(jì)量準(zhǔn)確性和工作穩(wěn)定性，在大港油田進(jìn)行了6個(gè)月的系統(tǒng)試運(yùn)行，所選試驗(yàn)單井覆蓋不同井型、不同產(chǎn)量范圍、不同氣油比、不同密度以及不同的溫度和壓力，驗(yàn)證了該系統(tǒng)在不同條件下的計(jì)量精度，證明了系統(tǒng)的普遍適用性。

圖3 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備裝置圖

2.1 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及產(chǎn)液量計(jì)算

該系統(tǒng)能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)單井的油壓、差壓、溫度等生產(chǎn)數(shù)據(jù)，并將采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)由RTU發(fā)送到上位機(jī)，通過上位機(jī)程序?qū)a(chǎn)液量計(jì)算并發(fā)布，用戶可以在web端查詢油井任意時(shí)刻的實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)、產(chǎn)量數(shù)據(jù)及日?qǐng)?bào)數(shù)據(jù)，如圖4和圖5所示。

圖4 油井日?qǐng)?bào)數(shù)據(jù)

圖5 當(dāng)日采集數(shù)據(jù)

2.2 產(chǎn)液量誤差對(duì)比

為驗(yàn)證非抽油機(jī)井產(chǎn)液量在線計(jì)量系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，選取了7-1和7-2兩口油井進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)量結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)人工計(jì)量結(jié)果對(duì)比，產(chǎn)液量誤差對(duì)比結(jié)果如表2所示。

表2 7-1井產(chǎn)液量對(duì)比

表3 7-2井產(chǎn)液量對(duì)比

通過數(shù)據(jù)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)計(jì)算的產(chǎn)液量與實(shí)際測(cè)量的結(jié)果誤差在5%以內(nèi)，滿足目前油田要求的計(jì)量誤差。

3 結(jié)束語(yǔ)

非抽油機(jī)井液量分析計(jì)量系統(tǒng)打破了原有計(jì)量方法計(jì)量精度低，操作復(fù)雜，使用范圍具有局限性的桎梏，具有設(shè)備維護(hù)簡(jiǎn)單，計(jì)量精度高，能適用于高含水、高含氣等特殊井況，并且實(shí)現(xiàn)了非抽油機(jī)井實(shí)時(shí)在線計(jì)量，在滿足油田正常生產(chǎn)的同時(shí)，還極大的減少了生產(chǎn)運(yùn)行成本、提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)效益，推動(dòng)了油田的數(shù)字化發(fā)展，可以實(shí)現(xiàn)在油田推廣應(yīng)用的目標(biāo)。

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The Application of the Measurement System for the Measurement System of Non-pumping Unit in Dagang Oilfield

REN Guishan1, SU Feng1, MI Lifei1, CAO Jin2, WANG Bin3*, YANG Ruogu3

（1. Dagang oilfield production technology research institute, Tianjin dagang, 300000, China; 2.North China Oilfield, No. 1, Hebei Cangzhou, 061000; 3.Beijing Yadan petroleum technology development co., LTD., Beijing Changping, 102200, China）

The quantity of the oil Wells is the most important work of the oil fields, and so far, the measurement of the electric pump well, the spiral pump well is an error measure of the scale, the operating complexity, and the lag of information. The non-pumping well measurement model proposed in this paper is based on the calculation model of multi-phase flow throttling flow, which has been studied by the Reader-Harris/Gallagher model to correct the outflow coefficient and the expansion coefficient of the polyphase fluid, and by means of compensation of temperature and pressure to ensure the measurement accuracy, the method has been tested in dagang oilfield, and the measurement error is around 5%, which meets the demand of normal production in the oilfield.

Non-pumping well, online metering, differential pressure

10.19551/j.cnki.issn1672-9129.2018.01.027

TE355

A

1672-9129(2018)01-0070-03

任桂山, 蘇鋒, 米立飛, 等. 非抽油機(jī)井液量分析計(jì)量系統(tǒng)在大港油田的應(yīng)用[J]. 數(shù)碼設(shè)計(jì), 2018, 7(1): 70-72.

REN Guishan, SU Feng, MI Lifei, et al. The Application of the Measurement System for the Measurement System of Non-pumping Unit in Dagang Oilfield[J]. Peak Data Science, 2018, 7(1): 70-72.

2017-11-15；

2017-12-26。

王彬（1993-），男，河北保定人，現(xiàn)主要從事石油天然氣集輸、油田管道設(shè)計(jì)及物聯(lián)網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)研究。E-mail:wangb@126.com