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地面计量工艺 渤海钻探测试公司地面计量作业部 一 地面计量定义在石油勘探开发和修井作业中 人们必须要对地层产出物有个精确地定性和定量测定 由于油 气 水在地下一般都是混合在一起的 有的压力也很高 当它们涌出后必须对它们进行分离并分别计量 地面计量就是借助地面计量设备对井里涌出的地层流体进行分离 记录地层流体的井口压力 温度及物性等参数 分别计量出油 气 水各自产量 并取出样品进行化验分析 为下一步工作提出重要的依据 也是我们确定对所要计量井是否投产 投产方式及设施建设规模如何 是否放弃的重要依据 在修井作业中地面计量工作还是检验诸如酸化 压裂 抽汲等增产施效果的有效手段 我们把建立一套临时生产流程 在一定的工作制度 油嘴 下 通过对流体流量 压力的控制以及必要时对流体进行处理 化学剂注入 加热等 并借助于分离器将流体各相 油 气 水 分离开 分别精确计量 最终求得该工作制度下油 气 水的产量的方法称之为地面计量技术 它是自喷井测试工艺中重要的不可缺少的组成部分 地面流程图册 地面计量流程不同于采油 采气等永久生产流程 它更易于运输 安装和拆卸 所有各部分能实现便捷可靠的连接 各种设备和仪器 仪表能适应经常性的野外运输与作业 施工作业视频 司索指挥手势 由于地层流体压力 产能的不确定性 计量系统在承压级别和处理量大小方面具有较宽的适应范围 计量系统不仅满足普通井的测试要求 还能胜任一些特殊井的测试要求 80万方气井放喷视频 进口设备气井放喷视频 如地层流体含H2S 10ppm以上 要选用全套防H2S设备 地层出砂要加装除砂器 高压 井口压力超过70MPa 高产油气井 天然气日产量超过50万方 原油日产量超过800方 则应考虑加装地面计量紧急关闭系统 稠油井和含水气井要配备合适的地面加热器等 包括井口控制 加热 分离 计量 辅助设备 记录仪表 安全系统 计量与标定设备 分析化验及地面取样设备七大部分 二 地面计量设备 1 井口控制部分包括控制头 安装在井口 实现在井口开关井和下入电缆工具的控制装置 标准控制头的阀的配置是4个阀排列成十字型 下部是手动阀 主阀用来隔离油井和地面流程 上部也是手动阀 抽汲阀 用来下入电缆工具串到井筒中 两侧的阀分别叫做流动翼阀和压井翼阀 流动翼阀通常是液控无故障常关阀 被控制面板所控制 或在紧急情况下被ESD系统控制 压井翼阀通常是手动阀 用于泵入压井液到井筒中 或用固井泵增压进行地面测试设备的试压 地面安全阀 ESD系统及MSRV 安装在控制头下游 在紧急情况下 通过感应来自监测点的高 低压压力启动器 远程ESD工作站的脉冲信号 在2秒钟之内紧急关闭地面测试树上的液控安全阀 或地面安全阀 截止上游压力 同时安全阀下游泄压阀打开 快速排放地层流体对下游设备提供安全保护 数据头 在主管道上引出支线 将地层产液引流取样 作分析原油含水 密度 粘度 含H2S等数据 同时连接仪表记录压力温度等数据 油嘴管汇 对流体进行节流 实现不关井换油嘴 满足试井需要 使油气井在不同工作制度下生产 一般配置为双翼式 分别安装可调式油嘴 旁通阀和可换式固定油嘴 化学泵 用于在油咀管汇上游向流体注入甲醇或乙二醇 防止地层流体因压力降造成水化物结冰 增加了地面测试系统的可靠性和油咀上下方的压力降范围 高压管线 用于各系统之间的连接 由最初的螺纹连接由壬管线 普通油管 过渡到焊接由壬管线 至今发展为整体式由壬 半整体式由壬或法兰连接管线 间接加热器和蒸汽交换器 蒸汽发生器 对稠油井和高凝油井 高压气井的产出流体加热降低粘度 减少结蜡 并可改善分离计量效果 降低摩阻避免因油气节流降压 体积膨胀产液冷却而产生水化物 在海上作业还可改善原油燃烧状况 2 加热 分离 计量部分包括 分离器 三相分离器是地面测试流程的核心设备 对地层流体的分离 计量均通过操控三项分离器来实现 卧式三相分离器内部结构主要由入口液体分离器 聚结板 消泡器 稳流器 吸雾器等组成 地层流体进入分离器后 首先打在反射偏转板上 大部分液态物质洒落到下部 气态物质携带少量的液体流经聚结板被吸附在上面 靠重力下沉汇成液滴 气态物再经消泡器等装置 使液态物质进一步被分离出来后到达出气口 液体通过重力分离后 油 水靠分离器内的压力 分别经流量计从各自的出口排出 2020 1 9 27 缓冲罐 既是一个二级分离器 也是一个计量罐 可以将未充分分离的流体再次留滞分离 并二级天然气送到较远处 解决毒害气体和易燃易爆问题 还可用于计量原油产量和标定液体流量计 计量罐 储液罐 可储液并用于计量原油产量和标定液体流量计 3 辅助设备包括 输油泵 用于将进入计量罐的地层产出液输至燃烧器 泵压2MPa以上 或输油管道 燃烧器 用于海上或无法回收地域将原油燃烧消耗 大小空压机 用于为分离器控制部分供气源和燃烧器充分燃烧 大小发电机 为设备供电 试压泵 对承压设备进行压力试验 4 记录仪表部分包括 压力 温度 产量 液面 探砂仪 地面记录仪 试压记录仪 地面电子压力计 5 安全系统 面具 H2S CO2监测设备 测厚仪 探伤仪 消防设备 6 计量与标定设备 静重仪 电子压差计 垫圈流量计 压力表 温度表 7 分析化验及地面取样设备 可及时在井场对油 气 水样品进行分析化验 在井场设有活动房式实验室 可完成油气密度 地面取样BSW 粘度 地层水 地面水氯根及地面PVT气 油 分析化验 典型的地面计量流程应包括 井口控制头 数据头管汇 油嘴管汇 加热器 三相分离器 数据采集系统 安全释放及紧急关闭系统 化学注入泵 高低压管汇 燃烧臂 燃烧器 缓冲罐 计量罐 储液罐等 三 地面计量工序 一 计量前的准备1 根据施工设计认真准备所需的地面设备 管汇 仪表等 1 按要求连接流程管线并固定 2 准备好一套固定油嘴和备用油嘴及测气孔板 3 准备必要的仪器 仪表和取样瓶 4 准备必要的化验分析仪器 化学试剂 2 设备试压检查 1 分离器按额定工作压力试压 2 井口控制头 数据头 油嘴管汇 加热器按钻井预测地层压力或按其额定工作压力试压 3 流量仪表检查和校准 1 液体流量计校准 2 气体流量计及记录仪检查 二 测试过程的计量1 初流用可调油嘴控制流量 地层产液直接进土油池或在放喷口点火 同时记录井口流动压力 流动温度 油嘴开度 观察数据头以后的样品化验结果及H2S含量 2 初关关闭可调油嘴阀门 关闭数据头各阀门并将管线放空 观察并记录井口压力变化情况 3 二次流动放喷至回压稳定 含砂量低于1 油嘴后压力已达分离器工作压力时 进分离器进行计量 若地层流体的温度过低或液体粘度高且比重大时 则应先让流体通过加热器进行加温 对压力调节器和液面调节器进行调节 使分离器的压力和液面处于相对稳定状态 各项油气水计量的条件具备后 即可分别对油气水进行计量 三 录取现场资料根据油藏评价的需要和油气量计算公式的要求 地面计量现场资料的录取包括 更换油嘴时间 油嘴尺寸 井口压力 油 套压力 分离器压力 原油流量 温度 原油密度 原油收缩率 原油含水 含砂 流量计校正系数 气流静压 孔板前后压差 天然气密度 气流温度 孔板系数 天然气流量 水流量 水氯根 水比重 四 地面计量设备国产化新技术 一 数据采集传输地面计量的数据采集 以前主要依赖进口设备 价格约为15万美金 测试公司自06年开始 对地面计量数据自动采集系统进行了功能设计 和有关单位共同设计开发出一套具有独立的知识产权的全自动数据采集传输系统 具备几十个现场数据的自动采集和录入 及对有毒有害气体的监测 记录和报警 可进行数据的实时传输和视频监控 二 多功能节流 加热 保温一体化设备为有效解决高压天然气过油嘴冻堵地面流程设备 影响计量资料的准确性问题 测试公司研制了多功能节流 加热 保温一体化设备 本设备用一台设备替代油嘴管汇 水套炉 蒸汽换热器和锅炉四种设备 将油嘴管汇和水套炉融为一体 可节约设备使用空间和购置成本 双翼可更换油嘴镶入炉体 直接对油嘴加热 可随着加热功率的提高彻底解决油嘴冻堵 并节约化学注入解冻剂的施工成本 可承压炉体 能在地面计量施工中 根据现场安全的需要 在 水套炉 和 蒸汽热交换器 两种加热模式间方便切换 自带循环泵 可带动炉体内的热水 为其它设备循环供热 分别独立的燃油燃烧器和自吸式燃气燃烧器 可以井口天然气作为燃料 从而节约燃料成本和节能减排 该设备具有极强的操作便捷性并减少设备成本投入 大大改善了分离计量效果 可更方便地实现 稳压降产 稳产降压 固定油嘴求产 等多种形式的试油 试采作业 满足天然气计量作业的不同要求 三 防酸分离器根据国内油田增储上产的需要 酸化压裂工艺大量使用 而国内外还没有针对酸化排液设计制造的特种分离器 普通分离器可允许进入的地层流体PH指为7 PH值过大或过小的酸碱性液体将对分离器内部结构 本体和配套阀门及仪表造成强烈腐蚀 防酸分离器工艺特点 A 采用碳钢冷轧板工艺材质打造分离器本体 防硫级别高于EE级 B 在其内部镶嵌一层不锈钢内胆 并在内胆上喷钛合金涂层 当地层流体进入分离器内部后化学反应发生极小的电离 不会发生电池反应可以到达很好的防腐作用 C 盐酸 草酸含量在15 相当于PH值达到3至4之间的情况下就可以进入分离器 该套分离器的本体和管线 框架由国内厂家制造 计量 控制仪表和阀门采用进口成品 相对进口设备上千万元的造价 既节约了大量外汇成本 又不失进口设备的灵活 准确和可靠 可算是国内外工艺结合的精品之作 地面计量作业 从油田勘探井的测