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            三暢創新研發儀表、助力工業自動化升級

            海上采油平臺多相流量計優化改造

            來源: 中海石油(中國)有限公司湛江分公司 作者:李明海 李孝嶺 張興龍 發布日期:2020-04-28

             摘要:海上某采油平臺生產的原油物性組成復雜,隨著油井開采時間變化,以及不斷有調整井加入生產,原油的液量、氣量、含水率變

            化很大,實際油井生產原油組成與早期油藏計算偏差較大,平臺現有的GLCC多相流量計已經無法準確測量原油排量。針對這個問題,海上采油平臺根據原油物性,重新計算校對,改造老油田閑置海默放射性原理流量計,將改造過的流量計安裝接入現有系統,大大的提高了原油計量準確性,并節省費用數萬元。
             
            引言
                    多相流技術的早期研究受當時技術條件的限制,未獲得可供應用的成果。隨著計算機自動控制、流量測量技術和數據處理技術的發展,歐美石油公司相繼進行多相流量計的研制和開發,研制了可供生產應用的流量計。但是多相計量儀表在工業應用中還存在著局限性,潿洲作業公司目前使用的GLCC多相流量計,由于GLCC氣液分離差,介電常數原理的含水率儀誤差大,無法精確測試油氣水三相流量,造成單井原油計量問題和油藏管理困難。
             
                    海默多相流量計采用射線吸收法,相比GLCC流量計,可測試油氣比范圍大,射線吸收法測量含水更準確,老油田閑置海默流量計經過適應性改造后能滿足潿洲12-2WHPB平臺油氣比及測試范圍要求。增加的海默多相流量計并聯接入原有的計量系統,現有的原油生產流程,可以自由選擇進入GLCC多相流量計或海默流量計,通過平臺不斷優化測試,解決了油氣水三相計量不穩定、不精確問題。
             
            2.平臺GLCC流量計
            (1)平臺GLCC流量計的原理
                    該平臺使用的多相流量計是GLCC多相流量計,分離器工作原理是油氣流沿傾角向下的進口管線進入主分離器,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。并通過控制閥調整液位和壓力,實現兩相充分分離,分離后的氣相和液相通過單相計量儀表單獨計量。液相出口帶有含水率儀,測出液相含水,并通過流量計算機計算出非常終油水的流量和氣相流量。見圖1。
            GLCC流量計原理圖
            (2)平臺GLCC流量計現狀和出現的問題
                    該平臺是近期開發項目的新平臺,初期開發30口定向井,2口水平井。該平臺油井物流經測試多相流量計進入生產管匯,生產流量計計量后,通過海底管道輸送到中心平臺。工藝流程見圖2。
            平臺GLCC流量計原設計工藝流程圖
             
            面臨問題:
                    ①由于平臺在建造階段,對油藏的認識不足,油井的產量數據不準確,設計的多相流量計非常大測試范圍不能滿足實際油井全生命周期的產量要求。
                    ②該油田的油藏具有斷塊復雜、隔夾層發育、產能差異較大的特點,導致地層層間和層內的非均質性差異大,單個油井的產量變化大,測試多相流量計不能滿足部分高產井或者高油氣比的油井的要求。
                    ③由于GLCC流量計設計的問題,進口油氣旋流分離器分離效果不好:存在氣相竄油,或油相含氣的問題,特別是混輸海管存在段塞流的情況,這種油氣分離器設計不能滿足現場實際油氣分離的需要,導致測量不準確。
                    ④測試流量計含水分析儀采用電容/電導技術,含水率在低含水(油包水)與高含水(水包油)情況下,介電常數差距很大,介電常數法影響因素較多、模糊點多測量效果比較差,與實際化驗含水差距很大。
             
            3.平臺生產流量計優化改造
            (1)改造方案
                    通過設計核算其他生產平臺閑置海默流量計,進行適當升級改造,滿足平臺使用的要求,將海默流量計并聯接入GLCC流量計。工藝流程圖見圖3。
            增加海默流量計的工藝流程圖
             
            (2)海默流量計原理
                    海默流量計利用低能源放射吸收技術測量多相流的相組分;利用文丘里管流量計測量總流量,利用經驗的氣液滑動數學模型對測量數量進行處理;利用油氣PVT關系方程對油、氣量進行補償;利用工業計算機進行數據采集和處理。海默標準多相流量計的測量過程為:
                    ①被測的多相流介質進入多相流量計,經過盲三通組件后轉為垂直向上的流態,首先通過總流量測量段文丘理流量計測量出流體的總流量Qt,由單能伽瑪傳感器測出流體的含氣率GVF;
             
                    ②流體進入流型調整器,分離出的大部分氣體從頂部的排氣管線排出,對液體混合后部分樣液進入雙能伽馬傳感器進行含水率WC的測量;
                    ③由總流量和含水率、含氣率就可以計算出油氣水各相的工況流量,非常后由PVT參數將工況流量轉換為標況流量.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)海默流量計的安裝調試
                    ①控制方式優化:主副液路切換關斷閥的兩種控制方式優化如下。
             
            A.自動控方法:依據文丘里流量計的差壓作為閥門控制信號的判據,當主液路文丘里流量計測量的差壓低于設置的下限時,控制系統會下發閥門關閉的指令,同時切換采用副液路的測量信號而當副液路文丘里流量計測量的差壓超出設定的上限時,控制系統會下發閥門打開的指令,同時切換采用主液路的測量信號;此種控制方法的優點是可以根據油井產量變化,較好的跟蹤并計量油井的產量。
             
            B.手工設定的遙控方法:此方法是參考每口油井的產量范圍,手工通過參數配置,將井號和選用的液路一一對應,限定閥門的開關狀態,此狀態下,控制系統僅僅是依據油井的切換來判定閥門是否需要做開關調節。優點是可以長時間穩定連續的測量同一口油井。
                    ②設備校驗:差壓變送器、溫度變送器、壓力變送器進行校驗;連接外供電源及通訊線,確認流量計外供電源電纜與通訊線電纜,連接防爆箱內電源線與通訊線,確定供電電壓后設備供電,DAU及儀表工作正常。
                    ③調試單雙能表送器:打開單、雙能傳感器后蓋,連接通訊線,調試變送器通訊,通訊正常后調試單、雙能變送器。
                    ④通訊調試:用上位機連接DAU COM1口,通訊正常。儀表檢查;用手操器檢查儀表量程,校驗儀表零點,核對儀表表頭讀數與上傳Debug View讀數的一致性,檢查文丘里D及d值。
                    ⑤空管標定:流量計處于空管狀態下進行空管標定,觀察空管計數的重復性和穩定性。
                    ⑥K系數標定:空管標定結束后,流量計充入淡水,標定K系數。
                    ⑦全油、全水離線標定:取樣化驗油水密度。拆開雙能傳感器上端盲板,離線標定全水、全油質量吸收系數。氣體組分與氣體密度測試。
                    ⑧配置參數跟蹤計量:離線標定完畢后,恢復傳感器,完成參數配置。倒入流量計計量觀察,并取樣化驗含水率與流量計計量含水率進行對比,測試數據與化驗數據在允許誤差范圍內。
             
            (4)海默流量計的投用效果
                    該流量計順利完成安裝,在反復試驗和校對下,測試數據和外輸生產流量計的數據誤差2%以內,驗證測量水、氣、油數據準確合格。
             
            4.結論
                    從海默流量計和GLCC流量計現場投用的效果可以發現,海默流量計作為一種全新的計量設備,它在該生產平臺的更適合其測量工況。經過一年多運行狀況表明,海默流量計具有較高的準確性和穩定性,避免了計量不準帶來的損失,為油藏開發和油井管理提供可靠有價值的數據。
             

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