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高气液比电泵井的计量方法研究


高气液比电泵井的液量计量新方法研究
徐国安 102200) 摘要:采用自动化手段计量电泵井的液量时,国内软件多采用压差法计量模型.而对于海上高气液 比电泵井,单纯的压差法计量已经满足不了应用条件.本文介绍了一种与多相流计算相结合的新计 量模型,经过验证,应用效果良好. 关键词: 高气液比 海上电泵 1.电泵井计量方法概述 潜油电泵因为排量大,自动化程度高的优点,被广泛应

用于原油生产中,现已成为重要的机械 采油方法之一,尤其在海上油田最为普及.老油田中,油井计量多采用玻璃管量油,孔板测气的方 法.随着油田对电泵井计量水平要求的提高,部分单位引进了两相或三相流量计,计量的精度得到 了较大的提升.如今,为了响应"数字油田""节能减排"的号召,自动化计量手段已经逐渐受到 , 诸多油田的青睐.其方法是采用自动化装置实时采集相关数据,然后导入计算机软件,借助计量模 型进行液量计算.这种方法成本低,计量准确度较高,而且能实现远程实时计量. 作者曾介绍过一种压差法计量模型:欧洲流量计标准模型
『1』 1

吕锐

2

杨喜柱

1

蔡维国

1

关成尧

2

(1.中石油大港油田公司,天津大港

300280;2.北京雅丹石油技术开发有限公司,北京昌平

压差法 多相流

计量

.该模型有较强的理论基础,其中

包括了节流前后的油嘴压力,而且计量结果对气液比敏感程度相对较低,但大港油田滩海油井的气 液比很高,压差法计量模型仍存在局限性. 2 高气液比井计量分析 2008 年,大港油田采油研究院与北京雅丹石油技术开发公司合作,在某海上油田开展高气液比 井计量技术研究项目.首先,项目组结合压差法计量模型,选取了两口气液比差异明显的海上电泵 井做了试验,试验结果见图 1 和图 2. 井 1(气液比约 50,产气量波动小)

1

井1试验 50 液量(t) 40 30 20 10 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 时间(d) 图 1 井 2(气液比约 500,产气量波动大) 井 1 试验结果 欧洲标准模型(t) 三相流量计(t)

图 2

井 2 试验结果

由于气液比值和波动程度的不同,采用压差法计量模型计算的产量与三相流量计计量的液量差 异程度也不同,很明显,井 1 的液量波动趋势的一致性上要明显好于井 2.据了解,三相流量计在 油井液量的计量上,精度较高.因此,从对比分析的效果来看,模型在计量低(中)气液比电泵井 的液量上,适用性较好;对于高(超高)气液比电泵井,其适用性存在疑问. 当然,并不一定说明模型本身存在问题.气液比的测量一直是国内外油田的一道难题,尤其对 于气液比波动大的井.在现有的条件下,如何改进模型,使其在高气液比的环境下依然适用,成为 急待解决的一道课题. 3 多相流方法的引进 在综合考察了海上油田的地理条件和配套设施后,项目组人员对计量模型的改进有了一些新的 思路. 海上油田普遍具有如下特点:区块含气量大,波动范围广,势必会对计量带来一定的难度,因
2

此有必要对模型中用到的气液比参量进行修正.同时,其自动化程度高,大部分电泵井都装有电泵 伴侣.将电泵伴侣采集的参数合理利用起来,能有效判断气液比的变化动态,从而准确的判断液量. 具体思路如下: 由于初始条件 p0 (泵排出压力)和 t0 (泵排出温度)已知,可通过井筒多相流模型计算出泵排 出口的压力和温度.计算值与井底电泵伴侣实测值进行对比,存在差异,则说明多相流模型中用到 的基础数据有误差(包括气液比,含水,原油粘度,原油密度,等等) .通过前面的分析,这里认为 气液比是造成误差的主要因素,模型将通过迭代的方法对它进行修正(见图 3) . (注: 可选的多相流模型包括 Beggs-Brill 方法, Hagedron-Brown 以及 Orkiszewski 方法 . )
[2]

初始气液比( R=R0 )

压差法模型

产量 Q0 井 口 压 力 p0 (温度 t0 )

R = R0 + i

多相流计算泵排 出压力 p
' 1 (排 '

电泵伴侣实测泵 排出压力

R = R0 i

出温度 t1 ) IF

p1 (排出温度 t1 )

p1' p1 > ε

p1' p1 ≤ ε

p1 p1' > ε

记录气液比 R 和产 液量 Q

图3

新方法计量流程图

3

通过以上流程,可以近似的推断出气液比的真实值,从而更准确的计算出产液量.针对该方法, 项目组编写了新的计算程序,并选择了实验井进行了测试. 这里选择了气液比高,且波动明显的井 2.改进前后的计量情况如图 4 所示.可以看出,改进 后的方法适用效果明显有了改观,计量误差减小,同时也较好的反映了液量的波动趋势.

图4 4 分析与结论

井 2 液量计量效果对比图

本文针对提高高气液比电泵井计量精度问题,提出了一些新的思路和方法.主要是在压差法计 量的基础上,引入了多相流模型来校正气液比.通过验证,该方法的适用性较好,相比单纯的压差 法有了较大的改进.同时该方法也存在着一定的缺陷,由于它的建立是依赖于自动化程度高度密集 的海上油田,且必须安装能采集泵排出压力和温度的电泵伴侣,而对于自动化程度略低,井底参数 采集不全的电泵井,当前的模型还无法正常使用.这种情况下,可以尝试利用神经网络自学习的方 法,将部分已知参数与未知参数的关系近似拟合出来,从而对模型进行完善,这将是今后努力的方 向. 参考文献 1.吕锐.压差法油井产液量计量方法探讨.中国石油和化工.2007.24:43~45 2.张琪.采油工程原理与设计.石油大学出版社.2000.3.

作者简介:徐国安,男,高级工程师,1990 年毕业于江汉石油学院,2001 年获工学硕士学位.多年 来一直在大港油田从事工程技术研究和管理工作,现任大港油田公司采油工艺研究院总工程师, Email: xuguoan@petrochina.com.cn.

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