海上采油平臺(tái)多相流量計(jì)優(yōu)化改造

海上某采油平臺(tái)生產(chǎn)的原油物性組成復(fù)雜，隨著油井開(kāi)采時(shí)間變化，上海自儀公司以及不斷有調(diào)整井加入生產(chǎn)，原油的液量、氣量、含水率變化很大，實(shí)際油井生產(chǎn)原油組成與早期油藏計(jì)算偏差較大，平臺(tái)現(xiàn)有的GLCC多相流量計(jì)已經(jīng)無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量原油排量。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，海上采油平臺(tái)根據(jù)原油物性，重新計(jì)算校對(duì)，改造老油田閑置海默放射性原理流量計(jì)，將改造過(guò)的流量計(jì)安裝接入現(xiàn)有系統(tǒng)，大大的提高了原油計(jì)量準(zhǔn)確性，并節(jié)省費(fèi)用數(shù)萬(wàn)元。

引言

多相流技術(shù)的早期研究受當(dāng)時(shí)技術(shù)條件的限制，未獲得可供應(yīng)用的成果。隨著計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制、流量測(cè)量技術(shù)和數(shù)據(jù)處理技術(shù)的發(fā)展，歐美石油公司相繼進(jìn)行多相流量計(jì)的研制和開(kāi)發(fā)，研制了可供生產(chǎn)應(yīng)用的流量計(jì)。但是多相計(jì)量?jī)x表在工業(yè)應(yīng)用中還存在著局限性，潿洲作業(yè)公司目前使用的GLCC多相流量計(jì)，由于GLCC氣液分離差，介電常數(shù)原理的含水率儀誤差大，無(wú)法精確測(cè)試油氣水三相流量，造成單井原油計(jì)量問(wèn)題和油藏管理困難。海默多相流量計(jì)采用射線吸收法，相比GLCC流量計(jì)，可測(cè)試油氣比范圍大，射線吸收法測(cè)量含水更準(zhǔn)確，老油田閑置海默流量計(jì)經(jīng)過(guò)適應(yīng)性改造后能滿足潿洲12-2WHPB平臺(tái)油氣比及測(cè)試范圍要求。增加的海默多相流量計(jì)并聯(lián)接入原有的計(jì)量系統(tǒng)，現(xiàn)有的原油生產(chǎn)流程，可以自由選擇進(jìn)入GLCC多相流量計(jì)或海默流量計(jì)，通過(guò)平臺(tái)不斷優(yōu)化測(cè)試，解決了油氣水三相計(jì)量不穩(wěn)定、不精確問(wèn)題。

2.平臺(tái)GLCC流量計(jì)

(1)平臺(tái)GLCC流量計(jì)的原理

該平臺(tái)使用的多相流量計(jì)是GLCC多相流量計(jì)，分離器工作原理是油氣流沿傾角向下的進(jìn)口管線進(jìn)入主分離器，由于旋流作用下，分離器中離心力、重力和浮力形成了一個(gè)倒圓錐型的渦流面，密度大的液相沿鉛垂管道的管壁流到分離器的底部，密度小的氣相沿渦流的中心上升至分離器頂部，非常終氣相和液相分別從分離器的頂部和底部排出。并通過(guò)控制閥調(diào)整液位和壓力,實(shí)現(xiàn)兩相充分分離,分離后的氣相和液相通過(guò)單相計(jì)量?jī)x表單獨(dú)計(jì)量。液相出口帶有含水率儀，測(cè)出液相含水，并通過(guò)流量計(jì)算機(jī)計(jì)算出非常終油水的流量和氣相流量。

(2)平臺(tái)GLCC流量計(jì)現(xiàn)狀和出現(xiàn)的問(wèn)題

該平臺(tái)是近期開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的新平臺(tái)，初期開(kāi)發(fā)30口定向井，2口水平井。該平臺(tái)油井物流經(jīng)測(cè)試多相流量計(jì)進(jìn)入生產(chǎn)管匯，生產(chǎn)流量計(jì)計(jì)量后，通過(guò)海底管道輸送到中心平臺(tái)。面臨問(wèn)題：

①由于平臺(tái)在建造階段，對(duì)油藏的認(rèn)識(shí)不足，油井的產(chǎn)量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，設(shè)計(jì)的多相流量計(jì)非常大測(cè)試范圍不能滿足實(shí)際油井全生命周期的產(chǎn)量要求。

②該油田的油藏具有斷塊復(fù)雜、隔夾層發(fā)育、產(chǎn)能差異較大的特點(diǎn)，導(dǎo)致地層層間和層內(nèi)的非均質(zhì)性差異大，單個(gè)油井的產(chǎn)量變化大，測(cè)試多相流量計(jì)不能滿足部分高產(chǎn)井或者高油氣比的油井的要求。

③由于GLCC流量計(jì)設(shè)計(jì)的問(wèn)題，進(jìn)口油氣旋流分離器分離效果不好：存在氣相竄油，或油相含氣的問(wèn)題，特別是混輸海管存在段塞流的情況，這種油氣分離器設(shè)計(jì)不能滿足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際油氣分離的需要，導(dǎo)致測(cè)量不準(zhǔn)確。

④測(cè)試流量計(jì)含水分析儀采用電容/電導(dǎo)技術(shù)，含水率在低含水（油包水）與高含水（水包油）情況下，介電常數(shù)差距很大，介電常數(shù)法影響因素較多、模糊點(diǎn)多測(cè)量效果比較差，與實(shí)際化驗(yàn)含水差距很大。

3.平臺(tái)生產(chǎn)流量計(jì)優(yōu)化改造

(1)改造方案

通過(guò)設(shè)計(jì)核算其他生產(chǎn)平臺(tái)閑置海默流量計(jì)，進(jìn)行適當(dāng)升級(jí)改造，滿足平臺(tái)使用的要求，將海默流量計(jì)并聯(lián)接入GLCC流量計(jì)。

(2)海默流量計(jì)原理

海默流量計(jì)利用低能源放射吸收技術(shù)測(cè)量多相流的相組分；利用文丘里管流量計(jì)測(cè)量總流量，利用經(jīng)驗(yàn)的氣液滑動(dòng)數(shù)學(xué)模型對(duì)測(cè)量數(shù)量進(jìn)行處理；利用油氣PVT關(guān)系方程對(duì)油、氣量進(jìn)行補(bǔ)償；利用工業(yè)計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理。海默標(biāo)準(zhǔn)多相流量計(jì)的測(cè)量過(guò)程為：

①被測(cè)的多相流介質(zhì)進(jìn)入多相流量計(jì)，經(jīng)過(guò)盲三通組件后轉(zhuǎn)為垂直向上的流態(tài)，首先通過(guò)總流量測(cè)量段文丘理流量計(jì)測(cè)量出流體的總流量Qt，由單能伽瑪傳感器測(cè)出流體的含氣率GVF；

②流體進(jìn)入流型調(diào)整器，分離出的大部分氣體從頂部的排氣管線排出，對(duì)液體混合后部分樣液進(jìn)入雙能伽馬傳感器進(jìn)行含水率WC的測(cè)量；

③由總流量和含水率、含氣率就可以計(jì)算出油氣水各相的工況流量，非常后由PVT參數(shù)將工況流量轉(zhuǎn)換為標(biāo)況流量.氣流量Qg=Qt×GVF，總液量Ql=Qt×（1-GVF），油量Qo=Qt×（1-GVF）×（1-WC），水量Qw=Qt×（1-GVF）×WC。

(3)海默流量計(jì)的安裝調(diào)試

①控制方式優(yōu)化：主副液路切換關(guān)斷閥的兩種控制方式優(yōu)化如下。

A.自動(dòng)控方法：依據(jù)文丘里流量計(jì)的差壓作為閥門控制信號(hào)的判據(jù)，當(dāng)主液路文丘里流量計(jì)測(cè)量的差壓低于設(shè)置的下限時(shí)，控制系統(tǒng)會(huì)下發(fā)閥門關(guān)閉的指令，同時(shí)切換采用副液路的測(cè)量信號(hào)而當(dāng)副液路文丘里流量計(jì)測(cè)量的差壓超出設(shè)定的上限時(shí)，控制系統(tǒng)會(huì)下發(fā)閥門打開(kāi)的指令，同時(shí)切換采用主液路的測(cè)量信號(hào)；此種控制方法的優(yōu)點(diǎn)是可以根據(jù)油井產(chǎn)量變化，較好的跟蹤并計(jì)量油井的產(chǎn)量。

B.手工設(shè)定的遙控方法：此方法是參考每口油井的產(chǎn)量范圍，手工通過(guò)參數(shù)配置，將井號(hào)和選用的液路一一對(duì)應(yīng)，限定閥門的開(kāi)關(guān)狀態(tài)，此狀態(tài)下，控制系統(tǒng)僅僅是依據(jù)油井的切換來(lái)判定閥門是否需要做開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)。優(yōu)點(diǎn)是可以長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定連續(xù)的測(cè)量同一口油井。

②設(shè)備校驗(yàn)：差壓變送器、溫度變送器、壓力變送器進(jìn)行校驗(yàn)；連接外供電源及通訊線，確認(rèn)流量計(jì)外供電源電纜與通訊線電纜，連接防爆箱內(nèi)電源線與通訊線，確定供電電壓后設(shè)備供電，DAU及儀表工作正常。

③調(diào)試單雙能表送器：打開(kāi)單、雙能傳感器后蓋，連接通訊線，調(diào)試變送器通訊，通訊正常后調(diào)試單、雙能變送器。

④通訊調(diào)試：用上位機(jī)連接DAU COM1口，通訊正常。儀表檢查；用手操器檢查儀表量程，校驗(yàn)儀表零點(diǎn)，核對(duì)儀表表頭讀數(shù)與上傳Debug View讀數(shù)的一致性，檢查文丘里D及d值。

⑤空管標(biāo)定：流量計(jì)處于空管狀態(tài)下進(jìn)行空管標(biāo)定，觀察空管計(jì)數(shù)的重復(fù)性和穩(wěn)定性。

⑥K系數(shù)標(biāo)定：空管標(biāo)定結(jié)束后，流量計(jì)充入淡水，標(biāo)定K系數(shù)。

⑦全油、全水離線標(biāo)定：取樣化驗(yàn)油水密度。拆開(kāi)雙能傳感器上端盲板，離線標(biāo)定全水、全油質(zhì)量吸收系數(shù)。氣體組分與氣體密度測(cè)試。

⑧配置參數(shù)跟蹤計(jì)量：離線標(biāo)定完畢后，恢復(fù)傳感器，完成參數(shù)配置。倒入流量計(jì)計(jì)量觀察，并取樣化驗(yàn)含水率與流量計(jì)計(jì)量含水率進(jìn)行對(duì)比，測(cè)試數(shù)據(jù)與化驗(yàn)數(shù)據(jù)在允許誤差范圍內(nèi)。

(4)海默流量計(jì)的投用效果

該流量計(jì)順利完成安裝，在反復(fù)試驗(yàn)和校對(duì)下，測(cè)試數(shù)據(jù)和外輸生產(chǎn)流量計(jì)的數(shù)據(jù)誤差2%以內(nèi)，驗(yàn)證測(cè)量水、氣、油數(shù)據(jù)準(zhǔn)確合格。

4.結(jié)論

從海默流量計(jì)和GLCC流量計(jì)現(xiàn)場(chǎng)投用的效果可以發(fā)現(xiàn)，海默流量計(jì)作為一種全新的計(jì)量設(shè)備，它在該生產(chǎn)平臺(tái)的更適合其測(cè)量工況。上海自儀公司經(jīng)過(guò)一年多運(yùn)行狀況表明，海默流量計(jì)具有較高的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，避免了計(jì)量不準(zhǔn)帶來(lái)的損失，為油藏開(kāi)發(fā)和油井管理提供可靠有價(jià)值的數(shù)據(jù)。