油田注水流量計(jì)誤差在線測(cè)試 發(fā)布時(shí)間:2019-12-17
摘要:闡述了3種關(guān)于海洋石油平臺(tái)注水流量計(jì)誤差在線測(cè)試的方法,包括便攜儀表法、容積法和標(biāo)準(zhǔn)表法的使用步驟和優(yōu)缺點(diǎn)。針對(duì)渤海A平臺(tái)某注水井流量計(jì)存在測(cè)量誤差問(wèn)題,利用平臺(tái)現(xiàn)有設(shè)備設(shè)施,嘗試使用容積法和標(biāo)準(zhǔn)表法進(jìn)行誤差在線測(cè)試,通過(guò)誤差在線測(cè)試和修正實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了標(biāo)準(zhǔn)表法和最小二乘法結(jié)合的應(yīng)用效果,為今后海洋石油平臺(tái)注水流量計(jì)誤差在線測(cè)試和修正提供參考理論依據(jù),以利于降低流量計(jì)誤差測(cè)試成本,提高注水井精細(xì)化管理水平,促進(jìn)油田增產(chǎn)。 0引言 隨著油田逐步開(kāi)采,地層能量遞減,注水成為提高油田采收率的重要手段。注水效果的好壞直接影響到石油開(kāi)采的效果[1],過(guò)多注水會(huì)造成地層紊亂,油井產(chǎn)液含水上升,甚至地層破壞,環(huán)境污染;注水量過(guò)少會(huì)引起地層壓力下降,油井產(chǎn)液量不足,影響油田經(jīng)濟(jì)效益,所以油田注水準(zhǔn)確計(jì)量顯得尤為重要。為保持注水流量計(jì)的準(zhǔn)確性,需對(duì)其進(jìn)行定期或不定期的誤差測(cè)試,目前海洋石油平臺(tái)注水流量計(jì)誤差測(cè)試一般采用傳統(tǒng)方法——測(cè)井測(cè)試和拆卸返陸地校驗(yàn)。測(cè)井測(cè)試作業(yè)費(fèi)用昂貴,拆卸返陸地校驗(yàn)方法存在水井關(guān)井時(shí)間長(zhǎng),流量計(jì)拆卸和安裝勞動(dòng)強(qiáng)度大,海洋運(yùn)輸環(huán)節(jié)多,綜合費(fèi)用高等缺點(diǎn),因此海洋石油平臺(tái)注水流量計(jì)誤差在線測(cè)試迫在眉睫。根據(jù)海洋石油平臺(tái)獨(dú)有特點(diǎn),探索適合其注水流量計(jì)誤差在線測(cè)試的有效方法。 1注水流量計(jì)誤差在線測(cè)試方法 渤海南部海域,某油田地層天然能量不足,采用注水開(kāi)發(fā)方式。該油田A平臺(tái)設(shè)污水處理系統(tǒng)和注水系統(tǒng),如圖1所示,生產(chǎn)污水和水源井水經(jīng)過(guò)生產(chǎn)污水處理系統(tǒng)處理后,通過(guò)注水泵增壓,注水管匯分配到各注水井,回注地層。每口注水井設(shè)有流量計(jì),測(cè)試單井注水量。A平臺(tái)某注水井配注385m3/d,但通過(guò)調(diào)節(jié)注水壓力、改變水嘴開(kāi)度等,該井流量計(jì)顯示均達(dá)不到配注量,初步判斷該井注水流量計(jì)可能存在測(cè)量誤差。為克服采用測(cè)井測(cè)試或者拆卸返陸地校驗(yàn)的缺點(diǎn),探索在平臺(tái)上完成該流量計(jì)誤差測(cè)試的有效方法。 1.1便攜儀表法 便攜式超聲波流量計(jì)使用兩個(gè)傳感器夾在流體管道外壁,可測(cè)量管內(nèi)流體流量。便攜式超聲波流量計(jì)適用于河水、海水、工業(yè)污水、燃油和化工液體等。使用時(shí),首先選擇合適的檢測(cè)位置,該位置的管道要有足夠長(zhǎng)的直管道,且此段管道內(nèi)必須灌滿液體,不能有氣泡;然后用砂紙打磨掉管道外壁防腐層,用檢測(cè)探頭檢測(cè)管道工藝結(jié)構(gòu),確保無(wú)裂縫、焊渣、工藝缺陷等,再使用測(cè)厚探頭測(cè)量該位置管壁厚度。 在便攜式超聲波流量計(jì)設(shè)置管道外徑、壁厚、材質(zhì)、液體種類和傳感器安裝方式等,查看傳感器的軸向安裝距離。安裝完畢后,可測(cè)量管道流體流量。盡管攜式超聲波流量計(jì)體積小、自動(dòng)化程度高、安裝方便、測(cè)量時(shí)無(wú)需拆卸流量計(jì)或改變工藝流程,但被測(cè)介質(zhì)、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、壁厚測(cè)量以及安裝都會(huì)影響測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確性。 1.2容積法 為克服以上因素對(duì)誤差測(cè)試準(zhǔn)確性的影響,利用平臺(tái)現(xiàn)有設(shè)備設(shè)施嘗試新方法。測(cè)試分離器是平臺(tái)計(jì)量單口油井產(chǎn)氣產(chǎn)液量的設(shè)備,如圖2所示,使用高壓軟管連通注水井采油樹(shù)和測(cè)試分離器,使流過(guò)該注水井流量計(jì)的液體流入到測(cè)試分離器,通過(guò)測(cè)量測(cè)試分離器內(nèi)液體體積計(jì)算流體流量,即容積法。 該平臺(tái)測(cè)試分離器為立式圓柱罐體。測(cè)量時(shí),隔離排空測(cè)試分離器。使用高壓軟管連接流程,一端連接該井采油樹(shù)服務(wù)管匯生產(chǎn)翼閥法蘭,另一端連接測(cè)試分離器頂部預(yù)留口法蘭。緊固法蘭,水壓測(cè)試正常后,關(guān)閉采油樹(shù)水嘴和主閥,導(dǎo)通采油樹(shù)服務(wù)管匯生產(chǎn)翼閥和計(jì)量分離器頂部預(yù)留口隔離閥,緩慢開(kāi)啟水嘴,通過(guò)觀察流量計(jì),調(diào)節(jié)流量和該井注水工況流量相近,且流量波動(dòng)較小時(shí),在平臺(tái)中控操作站啟動(dòng)流量計(jì)流量累計(jì),記錄罐體液位L1和時(shí)間T1。經(jīng)一段時(shí)間后,停止流量計(jì)流量累計(jì),記錄此時(shí)累計(jì)流量Q、液位L2和時(shí)間T2,然后關(guān)閉采油樹(shù)水嘴、服務(wù)管匯生產(chǎn)翼閥,停止測(cè)試。該流量計(jì)的基本誤差為: 式中:Δq是流量計(jì)基本誤差,Q是流量計(jì)累計(jì)流量,D是測(cè)試分離器直徑,L1、L2分別是開(kāi)始和停止測(cè)試時(shí)的液位,T1、T2分別是開(kāi)始和停止測(cè)試時(shí)的時(shí)間。 容積法充分利用海洋石油平臺(tái)現(xiàn)有的設(shè)備設(shè)施,測(cè)試成本低,方法簡(jiǎn)單,對(duì)操作人員技術(shù)要求不高,但由于計(jì)量分離器容積較小,罐體液位計(jì)精度限制,只能對(duì)注水流量計(jì)誤差初步測(cè)試,排查出誤差較大的流量計(jì),進(jìn)一步檢驗(yàn)和標(biāo)定還需返陸地。 1.3標(biāo)準(zhǔn)表法 嘗試使用精度高標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì),在容積法測(cè)試工藝流程加入移動(dòng)式標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì),這種改良后的方法稱標(biāo)準(zhǔn)表法。如圖3所示,標(biāo)準(zhǔn)表法的關(guān)鍵是被測(cè)流量計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)在工藝流程串聯(lián),使流過(guò)被測(cè)流量計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)的流量相等,通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)表對(duì)比計(jì)算出被測(cè)表誤差。 標(biāo)準(zhǔn)表法與容積法在測(cè)試時(shí)流程工藝略有差異。標(biāo)準(zhǔn)表法可以不在計(jì)量分離器儲(chǔ)存液體,通過(guò)其原油出口管線輸送到生產(chǎn)流程。導(dǎo)通流程,記錄被測(cè)流量計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)數(shù)據(jù),按下式計(jì)算絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差。 式中:ε是絕對(duì)誤差,δ是相對(duì)誤差,Q實(shí)是被測(cè)流量計(jì)讀數(shù),Q標(biāo)是標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)讀數(shù)。 測(cè)試數(shù)據(jù)如表1所示,顯示該井流量計(jì)存在測(cè)量誤差,對(duì)于誤差比較大的流量計(jì),可測(cè)量多組數(shù)據(jù),采用最小二乘法求出流量計(jì)修正系數(shù),對(duì)被測(cè)流量計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正,以提高流量計(jì)精度。 式中:K是修正系數(shù),iQ實(shí)是被測(cè)流量計(jì)第i次讀數(shù),iQ標(biāo)是標(biāo)準(zhǔn)流量計(jì)第i次讀數(shù)。 實(shí)際測(cè)量中,一般測(cè)量4~5個(gè)不同的流量值。該井流量計(jì)明顯存在較大誤差,利用公式(4)計(jì)算出修正系數(shù)K=1.4921,對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行修正,修正后流量對(duì)比曲線如圖4。 修正前,若該井以表觀12.8m3/h(修正前流量計(jì)測(cè)試值)注水,則實(shí)際以19.4m3/h向地層注水,每年地層多注水約5.8萬(wàn)m3,長(zhǎng)此以往將造成地層油藏嚴(yán)重紊亂,甚至破壞環(huán)境。修正后的測(cè)量結(jié)果大幅度提高了注水精細(xì)化程度。 由于在海洋石油平臺(tái)現(xiàn)有設(shè)備的基礎(chǔ)上,需要采購(gòu)標(biāo)準(zhǔn)表,且需配置與高壓軟管相適應(yīng)的法蘭連接口,額外增加成本,但其準(zhǔn)確性高,操作簡(jiǎn)易,可連續(xù)測(cè)試多個(gè)流量點(diǎn),為修正測(cè)量值提供足夠數(shù)據(jù)。 2結(jié)論 ①傳統(tǒng)的流量計(jì)校準(zhǔn)方法在海洋石油平臺(tái)注水流量計(jì)校準(zhǔn)中普遍使用,其勞動(dòng)強(qiáng)度大,費(fèi)用高,工時(shí)比較長(zhǎng),給油田注水精細(xì)管理帶來(lái)困難。 ②便攜儀表法、容積法和標(biāo)準(zhǔn)表法均實(shí)現(xiàn)平臺(tái)注水流量計(jì)誤差在線測(cè)試,解決了傳統(tǒng)方法的局限性,且標(biāo)準(zhǔn)表法和最小二乘法結(jié)合在流量計(jì)誤差測(cè)試和修正方面取得預(yù)期效果。 ③用流量計(jì)誤差在線測(cè)試方法可及時(shí)發(fā)現(xiàn)注水流量計(jì)誤差,并采取相應(yīng)措施,提高注水井精細(xì)化管理水平,防止環(huán)境污染,提高油田運(yùn)行效益。
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