海上采油平台多相流量计优化改造

2022-09-12

1.引言

多相流技术的早期研究受当时技术条件的限制,未获得可供应用的成果。随着计算机自动控制、流量测量技术和数据处理技术的发展,欧美石油公司相继进行多相流量计的研制和开发,研制了可供生产应用的流量计。但是多相计量仪表在工业应用中还存在着局限性,涠洲作业公司目前使用的GLCC多相流量计,由于GLCC气液分离差,介电常数原理的含水率仪误差大,无法精确测试油气水三相流量,造成单井原油计量问题和油藏管理困难。

海默多相流量计采用射线吸收法,相比GLCC流量计,可测试油气比范围大,射线吸收法测量含水更准确,老油田闲置海默流量计经过适应性改造后能满足涠洲12-2WHPB平台油气比及测试范围要求。增加的海默多相流量计并联接入原有的计量系统,现有的原油生产流程,可以自由选择进入GLCC多相流量计或海默流量计,通过平台不断优化测试,解决了油气水三相计量不稳定、不精确问题。

2.平台GLCC流量计

(1)平台GLCC流量计的原理

该平台使用的多相流量计是GLCC多相流量计,分离器工作原理是油气流沿倾角向下的进口管线进入主分离器,由于旋流作用下,分离器中离心力、重力和浮力形成了一个倒圆锥型的涡流面,密度大的液相沿铅垂管道的管壁流到分离器的底部,密度小的气相沿涡流的中心上升至分离器顶部,最终气相和液相分别从分离器的顶部和底部排出。并通过控制阀调整液位和压力,实现两相充分分离,分离后的气相和液相通过单相计量仪表单独计量。液相出口带有含水率仪,测出液相含水,并通过流量计算机计算出最终油水的流量和气相流量。见图1。

(2)平台GLCC流量计现状和出现的问题

该平台是近期开发项目的新平台,初期开发30口定向井,2口水平井。该平台油井物流经测试多相流量计进入生产管汇,生产流量计计量后,通过海底管道输送到中心平台。工艺流程见图2。

面临问题:

①由于平台在建造阶段,对油藏的认识不足,油井的产量数据不准确,设计的多相流量计最大测试范围不能满足实际油井全生命周期的产量要求。

②该油田的油藏具有断块复杂、隔夹层发育、产能差异较大的特点,导致地层层间和层内的非均质性差异大,单个油井的产量变化大,测试多相流量计不能满足部分高产井或者高油气比的油井的要求。

③由于GLCC流量计设计的问题,进口油气旋流分离器分离效果不好:存在气相窜油,或油相含气的问题,特别是混输海管存在段塞流的情况,这种油气分离器设计不能满足现场实际油气分离的需要,导致测量不准确。

④测试流量计含水分析仪采用电容/电导技术,含水率在低含水(油包水)与高含水(水包油)情况下,介电常数差距很大,介电常数法影响因素较多、模糊点多测量效果比较差,与实际化验含水差距很大。

3.平台生产流量计优化改造

(1)改造方案

通过设计核算其他生产平台闲置海默流量计,进行适当升级改造,满足平台使用的要求,将海默流量计并联接入GLCC流量计。工艺流程图见图3。

(2)海默流量计原理

海默流量计利用低能源放射吸收技术测量多相流的相组分;利用文丘里管流量计测量总流量,利用经验的气液滑动数学模型对测量数量进行处理;利用油气PVT关系方程对油、气量进行补偿;利用工业计算机进行数据采集和处理。

海默标准多相流量计的测量过程为:

①被测的多相流介质进入多相流量计,经过盲三通组件后转为垂直向上的流态,首先通过总流量测量段文丘理流量计测量出流体的总流量Qt,由单能伽玛传感器测出流体的含气率GVF;

②流体进入流型调整器,分离出的大部分气体从顶部的排气管线排出,对液体混合后部分样液进入双能伽马传感器进行含水率WC的测量;

③由总流量和含水率、含气率就可以计算出油气水各相的工况流量,最后由PVT参数将工况流量转换为标况流量.气流量Qg=Qt×GVF,总液量Ql=Qt×(1-GVF),油量Qo=Qt×(1-GVF)×(1-WC),水量Qw=Qt×(1-GVF)×WC。

(3)海默流量计的安装调试

①控制方式优化:

主副液路切换关断阀的两种控制方式优化如下。

A.自动控方法:依据文丘里流量计的差压作为阀门控制信号的判据,当主液路文丘里流量计测量的差压低于设置的下限时,控制系统会下发阀门关闭的指令,同时切换采用副液路的测量信号而当副液路文丘里流量计测量的差压超出设定的上限时,控制系统会下发阀门打开的指令,同时切换采用主液路的测量信号;此种控制方法的优点是可以根据油井产量变化,较好的跟踪并计量油井的产量。

B.手工设定的遥控方法:此方法是参考每口油井的产量范围,手工通过参数配置,将井号和选用的液路一一对应,限定阀门的开关状态,此状态下,控制系统仅仅是依据油井的切换来判定阀门是否需要做开关调节。优点是可以长时间稳定连续的测量同一口油井。

②设备校验:

差压变送器、温度变送器、压力变送器进行校验;连接外供电源及通讯线,确认流量计外供电源电缆与通讯线电缆,连接防爆箱内电源线与通讯线,确定供电电压后设备供电,DAU及仪表工作正常。

③调试单双能表送器:

打开单、双能传感器后盖,连接通讯线,调试变送器通讯,通讯正常后调试单、双能变送器。

④通讯调试:

用上位机连接DAU COM1口,通讯正常。仪表检查;用手操器检查仪表量程,校验仪表零点,核对仪表表头读数与上传DebugView读数的一致性,检查文丘里D及d值。

⑤空管标定:

流量计处于空管状态下进行空管标定,观察空管计数的重复性和稳定性。

⑥K系数标定:

空管标定结束后,流量计充入淡水,标定K系数。

⑦全油、全水离线标定:

取样化验油水密度。拆开双能传感器上端盲板,离线标定全水、全油质量吸收系数。气体组分与气体密度测试。

⑧配置参数跟踪计量:

离线标定完毕后,恢复传感器,完成参数配置。倒入流量计计量观察,并取样化验含水率与流量计计量含水率进行对比,测试数据与化验数据在允许误差范围内。

(4)海默流量计的投用效果

该流量计顺利完成安装,在反复试验和校对下,测试数据和外输生产流量计的数据误差2%以内,验证测量水、气、油数据准确合格。

4.结论

从海默流量计和GLCC流量计现场投用的效果可以发现,海默流量计作为一种全新的计量设备,它在该生产平台的更适合其测量工况。经过一年多运行状况表明,海默流量计具有较高的准确性和稳定性,避免了计量不准带来的损失,为油藏开发和油井管理提供可靠有价值的数据。

摘要：海上某采油平台生产的原油物性组成复杂,随着油井开采时间变化,以及不断有调整井加入生产,原油的液量、气量、含水率变化很大,实际油井生产原油组成与早期油藏计算偏差较大,平台现有的GLCC多相流量计已经无法准确测量原油排量。针对这个问题,海上采油平台根据原油物性,重新计算校对,改造老油田闲置海默放射性原理流量计,将改造过的流量计安装接入现有系统,大大的提高了原油计量准确性,并节省费用数万元。

关键词：采油平台,GLCC流量计,海默流量计,多相流