油气液三相计量的发展20160427.doc

编号2016年中国油气数字化三相计量中原油田分公司联系电话：电子邮箱： 2016年4月数字化三相计量摘要：随着科技的发展，推动发展数字化油田建设。数字化三相计量充分利用现代化的自动化控制系统、数据分析系统，实现对油田单井、计量站、联合站等基本生产单元的有效控制，在油田“战寒冬、求生存、谋发展”的时期，降低人员的劳动强度，提高油田的生产与管理效率，实现油田的低成本开发，达到了强化安全、过程监控、节约人力资源和提高效益的目标，从而推动中原油田又快又好发展的发展。 一、油气液三相计量石油开采过程中，从油井采出的液体为含水原油和伴生气，通常把油、气、液三种流体的混合称为三相流。长期以来油田的三相流计量主要是抽样计量，即把一天中某一时间段的抽样数据折算成一天的数据，并上报汇总。此方法手段落后，数据正误难以查考，加上易受人为因素干扰，基本误差都在10%以上，存在着计量不准、流程繁琐、效率低下、人工劳动强度大等弊端，给地质分析造成偏差，不利于油田的开发生产，很难满足油田生产和管理的需要。我国在三相流计量方面的技术发展起始于上世纪八十年代，做为“863计划”的组成部分，国内一些科研院所、大专院校建立了有许多三相流实验室和实验装置，陆续有一些研究成果和样机面世，国内如兰州海默、兰州科庆、西安开尔、宁波威瑞泰、上海一诺；国外有法国的斯伦贝谢（Schlumberger）公司、挪威的罗克塞尔(ROXAR)公司、美国的Agar。二、三相计量装置在数字化油田建设下的发展目前，我国的石油天然气勘探开发已经进入了二次创业时期，剩余油气藏普遍存在于复杂的生储盖地质环境中，具有埋藏更深、更隐蔽、更难开采的特点，数字化油田将改变传统的油田生产经营模式，以一种全新的数字化作业方式代替传统的手工或半手工的工作方式。数字化油田充分利用现代化的自动化控制系统、网络系统、监控系统和数据分析系统，实现对油田单井、管线、站场等基本生产单元的有效管理和控制，实现一次性数据采集及数据传输、处理实时化、自动化，油气生产施工现场操作智能化、自动化和高效化，满足油田日常生产运行、生产管理、生产监控、设备管理、成果展示的需求，达到过程受控、强化安全、节约人力资源和提高效益的目标，使油田整体效益、管理水平及管理层次和油田核心竞争力显著提高。三相计量装置是单井、计量站、联合站等现场的重要计量装置，实现数字化主要依托PLC控制系统，实现装置全自动化，能够自动分离油、气、液三相流，准确测量油、气、液的各项指标及数字显示，测量信号经由PLC系统采集和处理，得到液量、含油、含水、含气、系统压力、温度等关键数据，并自动控制阀门开关，实现无人值守。通过网络实现远程通讯和远程数据处理，不仅能够准确测量三相流的总质量、流量，还能准确计算出含水率、纯油量，同时实现三相流各项参数瞬时值及曲线的实时显示，报表合成、数据的存储和传递功能，通过对数据的分析，自动生成油井产出液三相流计量曲线和生产报表，供生产管理部门进行决策。为实现油井精细化管理提供了科学保障。三相计量装置主要包括液气分离装置、气体超声波流量计、质量流量计、调节仪、控制显示器、管线等六部分。将需要计量的三相流经管道、扩张管流入气液分离控制罐，经由旋流分离，碰撞破气，分气调节仪等多道分离气体措施，使得气相彻底分离。分离出的气体经由超声流量计计量，液体流经质量流量计，实现液相总量和基于油水差异分析的含水率的实时计量。其中质量流量计不仅可以直接测量液体的质量流量外，还可以直接测量液体的密度和温度，还可由质量流量和液体密度派生出双组分溶液中深质的浓度，能准确实现对原油的含水分析，可提供多种参数的显示和输出。通过在辽河油田、长庆油田的试用，得出此三相计量装置的适用工况环境，介质要求为：含水率0-100%，含气率0-100%，液相粘度小于10000mPa.s的，压损小于0.1MPa，介质温度0-120，环境温度0-55；此三相计量装置处理最大日产液量7000m3，处理最大日产气量9000 m3，公称压力可达到6.4MPa，计量精度可达到：液相相对误差0.5%，含水率相对误差2%，气相相对误差1%。下图为中原油田采油一厂2016年3月份抽取时间产量情况 单位：t/d 时间采油一厂平均单井产量采油一厂联合站平均处理量产液量产油量产气量处理液量计量油量处理气量3-127.711.822208.596777.00445.5051000.003-627.451.839224.496726.50450.5055000.003-1227.241.814223.146592.00439.0054000.003-2027.421.824179.756634.50441.5043500.003-2827.371.805197.516582.50434.0047500.00从上图数据分析，此三相计量装置适合在单井、计量站、联合站上推广使用。三、现场应用以采油一厂为例，采油一厂共有723井口，分为四个油藏管理区，管理70个计量站，输送到2个联合站中。从采油井采出混合液后输送到计量站，计量站进行气液分离，计量气量、液量，不定期（1-10天）做人工取样做采液量含水化验分析，初步测算出气产量、油产量；然后输送到联合站，利用三项分离器进行油、气、水三项分离，进行精确油、气计量，在对分离出的含水原油进行加温进电脱水器进行脱水，在二次加温进原油稳定塔稳定，最后外输给油气储运管理处。采油一厂2016年3月份平均开井489口，有70个计量站，2个联合站，计量站平均5天取样化验一次、每天抄表一次，联合站每天取样化验一次、每天抄表一次，则一个月共需化验480人次，计量抄表2232人次，在此过程中存在具有安全隐患、化验误差较大、计量不准确的现象。若采用数字化三相计量系统，每厂只需一个工作人员在电脑前工作，即可汇总全厂产液量，分析油、气、水生产状态，避免人为生产的干扰，提高了生产安全和平稳运行的可靠性，降低现场作业人的安全风险，甚至可以将原“油井-计量站-联合站”两级布站方式改变为“油井-联合站”一级布站方式，缩短了输送距离，简化了工艺流程，提高集输系统效率。中原油田2016年3月1日开井数3110口计算，其中采油一厂开井489口，采油二厂开井764口，采油三厂开井854口，采油四厂开井523口，采油五厂开井489口，采油六厂开井181口，内蒙采油开井156口，油气开发公司开井15口，内蒙探区开井70口，涉及九个生产部门；其中中原油田本部面积5300平方千米，内蒙地区面积3万多平方千米，牵涉面积巨大；每天的计量工作相当繁重，基层工人劳动强度大。采用数字化三相计量装置，推动了工艺技术的进步和劳动组织架构优化，降低了安全环保风险和劳动强度，提高了劳动效率和生产管理水平，达到了控制用工总量、低成本开发的目的，适应了中原油田的需要，促进了油田管理的现代化。目前国际市场油价在低价运行，油田进行“战寒冬、求生存、谋发展”的时期，加强数字化油田建设，油田生产进行标准化设计、模块化建设、标准化采购、信息化提升，以促进石油的安全生产效率，在降低人员的劳动强度，进而