非抽油机井液量分析计量系统在大港油田的应用

任桂山，苏锋，米立飞，曹瑾，王彬*，杨若谷



非抽油机井液量分析计量系统在大港油田的应用

任桂山1，苏锋1，米立飞1，曹瑾2，王彬3*，杨若谷3

（1.大港油田采油工艺研究院，天津大港，300000；2.华北油田采油一厂，河北沧州，061000）（3.北京雅丹石油技术开发有限公司，北京昌平，102200）

油井产量计量是油田工作的重中之重，目前针对电泵井、螺杆泵井的计量方式存在计量误差大、操作复杂、信息滞后等问题。本文提出的非抽油井计量模型是以多相流节流流量计算模型为基础，通过Reader-Harris/Gallagher模型对多相流体的流出系数、可膨胀系数进行修正计算模型研究，并通过对温度、压力进行补偿等方式保证计量精度，该方法已经在大港油田进行了试验，计量误差在5%左右，满足油田正常生产的需求。

非抽油机井、在线计量、微差压

引言

油井产量的计量是油田生产管理中的一项重要工作，对油井产量进行准确、及时的计量，对掌握油藏状况，掌握油井生产动态，制定油藏开发方案，具有重要的指导意义。

目前，针对抽油机井的产液量远程实时在线计量，功图量油技术已经较为完善，计量精度已完全满足现场生产管理需要，但针对螺杆泵井、电潜泵井等非抽油机井的远程在线连续计量，其主要使用常规压差法进行计量，但由于受到油嘴刺大、嘴前嘴后压力表采集数据漂移等多种因素影响，常规压差法计量精度达不到油田生产管理的要求[1-4]。

非抽油机井液量分析计量系统是一种兼顾成本低、占地面积小及效率高等特点的在线计量方式。通过基于修正喷嘴节流装置的智能微差压计量技术[5]，来提高自喷井、电泵井、螺杆泵井等非抽油机井的产液量在线计量精度，解决电泵井、螺杆泵井的产液量在线计量问题，能够很好的提高劳动生产率和油田的精细化管理水平。

1 系统组成及功能

1.1 系统硬件组成

非抽油机井液量在线计量系统组成主要包括微差压装置（测量微压、温度、静压）、智能补偿控制器、RTU控制柜、计量系统软件等。其中微差压装置可保证在较大的流量范围内，其产生的压差不高于0.06MPa。同时根据现场实际，合理设计了该装置的结构[8]，避免了传统分离式多相流量计量装置占地面积大、安装不便等缺陷[9]，该装置可直接与现场管道相连，无需动火作业，避免了因停井作业带来的经济损失。

1.1.1 微差压装置

微差压装置采用DC 24V供电，适用量程2.5～100KPa，能够适用油田各种复杂环境，该装置的进口和出口均采用标准法兰接口，整套系统占地小，适合油田现场的使用，同时各组成部分均配备远传模块，将采集到的差压、压力、温度等信号传至RTU控制柜，再由RTU控制柜将数据远传至上位机，进行进一步的计算和分析。

1.1.2 智能补偿控制器

智能补偿控制器主要是通过温度、压力补偿的方式，结合每口井含水、油密度及生产气油比对多相流体进行粘度、混合密度等相关运算参数进行修正补偿，该设备采用标准的RS485和RS232通讯接口，可直接在装置上查看流量、温度、压力等数据，并能对瞬时流量、累计流量、压力、温度进行超限报警。该装置采用导轨式的安装方式安装在RTU控制柜内。

1.1.3 RTU控制柜

控制柜内的RTU采集压力、差压、温度、电参数等一次表数据后，通过本身自带的GPRS模块，将数据传至控制室上位机。该设备能够智能处理标准的数字量、模拟量信号，同时具备RS-232和RS485通讯接口，功能扩展方便，支持外接CDMA、GPRS、ZigBee模块，具备无线网络组建能力和远程数据传输能力，可满足油田数据采集及远程监控的不同需求。

1.2 系统软件组成

非抽油机井液量分析计算系统软件由数据采集模块、数据通讯模块、数据库管理模块、数据处理模块、安全控制模块、Web界面模块及产液量计算模块组成。通过该软件系统可实时查询油井的井口温度、油压、压差、瞬时流量、时段产量、累计产量和日报数据。并可对油压、井口温度、日累计产液量等数据绘制曲线图、柱状图，方便对油井工作状况进行生产动态分析。

井口智能仪表采集数据，发送至现场RTU数据采集柜，RTU远传模块将现场采集数据通过CDMA/GPRS无线方式发送，中控室上位机服务器接收数据，并将采集到的工况数据存入数据库，数据处理、产液量计算软件对数据库数据汇总、分析、计算，从而实现电泵井、螺杆泵井等非抽油机井的实时远程产液量计量[8]。油井智能微差压计量系统工作流程图如图2.2所示。

图2 非抽油机井液量分析计算系统工作流程图

1.3 系统计量原理

非抽油机井液量分析计量系统是通过安装在电泵井和螺杆泵井井口处的智能微差压计量装置精确测得节流压差数据，利用Reader-Harris/Gallagher方法对多相流体的流出系数、可膨胀系数进行修正计算，并通过温度补偿、压力补偿等方式，结合每口井含水、油密度及生产气油比对多相流体进行粘度、混合密度等相关运算参数精确修正，最终根据多相流流量计算模型准确计算出不同含水、不同气油比条件下的电泵井和螺杆泵井的产液量。

1.4 系统技术指标

表1 非抽油机井自动计量系统技术指标

1.5 系统特点

（1）由于采用微差压计进行节流压差测定，压力损失小，不会因为安装压差计造成井口压力升高，影响油井产量。

（2）由于采用微差压计，对于节流器前后压力、压差值是在一个测量系统里，避免了压力反转和零点漂移问题。

（3）对流经差压测量装置的多相流体，考虑了流体雷诺数对流体流出系数及可膨胀系数的影响，从而准确对流出系数和可膨胀系数进行修正计算；计量模型有坚实的物理理论基础，使用范围基本没有限制。

（4）考虑了不同含水率、不同气油比对产量计量影响，适合于不同含水、不同气油比条件下的油井的产液量计量，能够及时反映产液量的变化趋势。

2 现场应用效果分析

为验证非抽油机井液量分析计算系统的计量准确性和工作稳定性，在大港油田进行了6个月的系统试运行，所选试验单井覆盖不同井型、不同产量范围、不同气油比、不同密度以及不同的温度和压力，验证了该系统在不同条件下的计量精度，证明了系统的普遍适用性。

图3 现场设备装置图

2.1 实时监测数据及产液量计算

该系统能实时监测单井的油压、差压、温度等生产数据，并将采集到的数据经由RTU发送到上位机，通过上位机程序将产液量计算并发布，用户可以在web端查询油井任意时刻的实时采集数据、产量数据及日报数据，如图4和图5所示。

图4 油井日报数据

图5 当日采集数据

2.2 产液量误差对比

为验证非抽油机井产液量在线计量系统的准确性，选取了7-1和7-2两口油井进行系统测量结果与现场人工计量结果对比，产液量误差对比结果如表2所示。

表2 7-1井产液量对比

表3 7-2井产液量对比

通过数据对比发现，系统计算的产液量与实际测量的结果误差在5%以内，满足目前油田要求的计量误差。

3 结束语

非抽油机井液量分析计量系统打破了原有计量方法计量精度低，操作复杂，使用范围具有局限性的桎梏，具有设备维护简单，计量精度高，能适用于高含水、高含气等特殊井况，并且实现了非抽油机井实时在线计量，在满足油田正常生产的同时，还极大的减少了生产运行成本、提高了劳动生产率和经济效益，推动了油田的数字化发展，可以实现在油田推广应用的目标。

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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, 苏锋, 米立飞, 等. 非抽油机井液量分析计量系统在大港油田的应用[J]. 数码设计, 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，现主要从事石油天然气集输、油田管道设计及物联网自动化技术研究。E-mail:wangb@126.com