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气田井用智能旋进漩涡,气液两相流量计



  本文主要讲解了单井流量计量的发展及应用现状,介绍了目前气田主流的单井流量计的特点及应 用情况,结合苏里格气田单井生产工况条件,分析了今后井口流量计量面临的主要困难及选型,并对加强单井流量计量 管理应该注意的一些问题进行了探讨。
 
  随着苏里格气田的快速开发,目前苏里格气田已辖有气井 8千多口,由于苏里格气田属于三低气田,单井产量低、带液大, 配产在1万m3/d及以下的单井占比高达80 %左右,单井在生产 运行中受气井工况(产液)及外界环境条件变化的影响,井口流量计易出现计量偏差较大、故瘅率较高等情况,对单井流量计量 的精细管理及运行维护增大了难度。经过几年的摸索,不断优选出更加适合单井计量的单井流量计,进一步提髙对单井流量计 量的管理水平,为苏里格气田气井的开发建设及生产运行提供有效决策。
 
  1.气田早期单井流量计应用情况
 
  气田开发早期的¥井计量受当时技术条件、试验手段、管理 定位等因素限制,所采用的设备、仪表、技术模式等对现场的适 应性均相对较差,因而对单井流量计应用取得效果十分有限,早 期主要应用了以下几种单井流量。
 
  1.1双波纹管流量计
 
  因其结构复杂、运行成本高(记录卡片消耗大)、维护量大、 无法远传等缺点,难以适应苏里格气田单井计量的实际需要。
 
  1.2弯管流量计
 
  其***初广泛应用于热电厂蒸汽计量场所,对计量介质洁净 度要求较高。但在实际应用过程中,因井口计量介质条件较差, 受带液情况影响等,频繁出现取压管路堵塞,加之设备本身费用 高,因而也未能推广应用。
 
  1.3内锥流量计
 
  该流量计量程比宽(10:1)、计量精度高(0.5级),且较之早 期试验产品,其稳定、可靠性有所提升。但其价格相对较髙,且使 用中曾发生内置锥体脱落,因此其性价比和对气田的适应性也 有待提高。
 
  1.4槽道式流量计
 
  该流量计量程比宽(10:1)、计量精度高(].0级)、维护工作 量小,通过与标准孔板流量计瞬时流量、日交接气量对比,流量测量大小相近,日交接气量日均偏差为0.23 %,但其价格相对较 高,推广应用受到一定限制。
 
  1.5简易旋进漩涡流***计
 
  该流量计结构简单,价格较低,但其标况流量须通过现场测 定天然气压力、温度值进行手动粗略换算、修正,不能与现场压 力、温度、仪表系数等计量参数实时匹配,因此计量数据及时性 差,准确可靠性低。
 
  1.6双文丘里管气液两相流置计
 
  该流量计安装较为复杂,计量程序需接人井口 RTU进行单 独计算,日常维护工作量大,气量计量差压导压管由于液大易冻 堵,且价格较高,不适用于推广应用。
 
  2.气田主流单井流量计的应用情况
 
  2.1井口智能旋进漩涡流量计应用情况
 
  结合苏里格气田低成本开发工艺技术特点和气液混输、粗 略计量的基本定位,为实现单井产气量的正常计量,自2006年 起,苏里格气田重点开展了智能旋进漩涡流量计应用推广工作。
 
  2.1.1智能旋进漩涡流量计主要技术特点智能旋进流量计是 集流量、温度检测功能于一体,并能进行温度、压力、压缩 因子自动丰•算的智能型流量计,其稳定可靠好、计量精度较 高(1.5级),能较好适应气液混输等较为复杂的工况计量要求。 其主要技术特点为:适应性好、集成度高、抗干扰能力强、通信接 口完善、安装维护方便、可同时实现计量压力、温度、流量(工况/ 标态)等多参数实时测量、计算和就地显示,无需其它配套设备 及仪表(如压力变送器、流量积算仪等)。
 
  智能旋进漩涡流量计应用情况2005年,在某单井集气 管线上进行了智能旋进漩涡流量计与简易内锥流量计进行了应 用比对,在使用过程中发现,智能旋进漩涡流量计计量精度高、 简单易读、具有流量自动累计功能;而简易内锥需人工录取参数 并进行计算,测取差压和流量百分比的双波纹差压计不但非常 笨重,且易损坏,特别是在井口压力、流量频繁变化的情况下,简 易内锥流量计相对智能旋进漩涡而言,计量误差过大。
 
  因此自2006年起,智能旋进漩涡流量计在苏里格气田得到 了全面推广应用,至2011年,对六家厂家安装至现场的1 128 台智能旋进漩涡流量计使用情况进行了统计,其中产品应用情 况如表1所示。


 

体重1.jpg

  从统计表看,厂家1故障率较低(7.51 %),其他仪表故障率 总体较高,目前,厂家4、5、6生产的流量计因数量少、故障率高, 已逐步淘汰;厂家2、3流量计数量众多,虽经多次维修整改,但 因本身性能较差,故障率依然居高不下(31.62 %、82.4 %),给现 场管理带来了困难,后期依据损坏程度,逐步分批进行了更换 淘汰。
 
  2.1.3智能旋进璇涡流量计优化改进历年来,针对厂家1旋 进漩涡流量计在应用过程中主要存在的主要问题,联合厂家制 定整改措施,在后期的应用中逐步进行了优化解决。
 
  流量计显示屏在遭受阳光长期照射后,液晶显示屏易 老化故障,经厂家研发应用新型液晶板后,此故障问题基本得 到解决。
 
  由于天然气中携带固体颗粒,造成漩涡发生体、流量、温 度传感器损坏,通过增加传感器壁厚提高耐磨性,缩短了温度传 感器长度以减轻流体的冲蚀。
 
  表体密封不好,雨雪天气渗水造成表体内电路板故障 等,后期通过改进仪表密封方式、优化仪表电器元件性能得到了 解决。
 
  智能旋进漩涡流量计应用结论经过近几年的摸索,我 们在众多智能旋进漩涡流量计品牌中优选出了适合井口计量的 品牌,由于其较低的故障率,且现场常驻售后服务技术人员,对 出现的各类流量计故障问题能及时进行处理,对涉及仪表本身 结构性能及设计缺陷等问题,部分已得到优化和改进’客观上促 进了该流量计稳定可靠运行。
 
  目前针对单井配产在0.09~3.6万m3/d的气井,由于其量程
 
  范围广、计量精度较高、运行较为稳定^1靠,以及较低的故障率, 作为气田优化筛选的主力单井计量仪表,在苏里格气田得到了 大面积推广应用,为单井计量管理、生产运行提供了有效保障。
 
  2.2井口简易孔板流量计应用情况
 
  近年来,随着苏里格气田单井粗略计量理念的逐步建立和 简易孔板计量装置配套方式的巨大变化,其具有投资小、见效快 等特点,适用于单相、稳态天然气介质的计量,助推了其在气田 现场的规模化应用。
 
  @易孔板流量计主要技术特点标准的简易孔板流量计 主要包# “取压法兰、简易孔板、取压管路及控制阀门、标准计量 管段、压力/差压/温度检测仪表、流量计算机”等主要附件,其特 点是可动部件少,维护方便,成套费用低。
 
  筒易孔板流量计应用情况2010年应用初期,本厂在某 区块选取6 口单井先后开展了简易孔板流量计与旋进漩涡流量 计性能应用对比,通过与井口串联的智能旋进漩涡流量计数据 比对,二者偏差较小,平均约为2.6 %,为简易孔板的推广应用提 供了数据支持,两台流量计计量数据对比如图I所示。

气田井用智能旋进漩涡,气液两相流量计

  简易孔板流量计优化改进2011年,针对在应用过程中 发生过弓I压管冻堵造成无法计量的问题,对简易孔板流量计引 压管进行了改造,引压管做的粗而短(018 mm),取压阀用球 阀取代针阀,并选择垂直向上安装,有效地预防了引压管冻 堵问题。并在桃2区块安装了 46套简易孔板流量计进行性能 考察。
 
  分别选取产气量在0.5万m3、1.0万trr\2.0万m3的单井进行 应用情况统计,发现简易孔板流量计在产气量0.5万m3以下时, 由于单井带液量大、含固体杂质多等原因,对计量影响较为严重, 计量数据波动幅度大;而气量在0.5万m3以上的时候运行较为平 稳,计量准确,接近核产气量;从流量计现场计量数据准确性看
 
  出,简易孔板流量计量准确,跟核产气量平均偏差3.43 %,接近井 口核产气量,简易孔板流量计与核产气量对比如图2所示。

气田井用智能旋进漩涡,气液两相流量计

  简易孔板流量计应用结论经过近2年的跟踪试验,通 过合理优化、简化简易孔板计量装置和仪表选型,使流量计的计 量精度得到了基本保证,且运行稳定、价格相对便宜、维护管理 较为简单,基本可以满足现场的实际需要。
 
  根据以上简易孔板的计量特性,建议产液量少、配产气量在 0.5万m3/d以上的单井适用简易孔板流量计;针对带液量大、气量较小的单井,由于单井带液量大、含固体杂质多等原因,对孔 板易造成磨损,气量较小对单井孔板孔径太小,影响开井速率, 以上两类单井不适合安装简易孔板。
 
  2.3井口气液两相流量计应用情况
 
  由于苏里格气田应用的旋进游涡流量计、简易孔板流量计 均为单相流量计,无法计量井口产液量,给气井(特别是重点 井)的动态分析及精细管理带来了困难,而现有的气液在线 计量装置成本高,制约了其推广应用。针对以上问题,开展了 以孔板噪音法计量为原理的天然气气液两相在线流量计应用 试验研究。
 
  气液两相流量计主要技术特点天然气气液两相在线计 量装置主要由孔板、差压变送器、压力变送器、流量积算仪及计 量直管段组成。其特点是结构简单、使用方便、测量范围宽,没有 可动部件,维护周期较长、可实时动态监测单井产气产液数据’ 为重点试验井的排水采气效果评价提供可靠依据。
 
  气液两相流量计应用情况2012年,在苏里格气田井口 共安装应用了 17台气液两相流量计,在使用过程中,选取了试验井1及试验井2两口排水采气井的气液两相流量计,对其 计量精度进行了现场标定,试验井1标定气量平均计量误差在1 %以内,液量平均计量误差在5 %以内;试验井2平均 误差小f .3 %,液量计量平均误差小于10 %,其标定数据如 表2所示。

气田井用智能旋进漩涡,气液两相流量计

  从以上数据可看出,气液两相流量计可提供准确的产气、产 水资料,满足气田单井粗略计量的要求。
 
  2.3.3气液两相流量计优化改进气液两相流量计在运行过程 中,主要发现了以下问题:
 
  由于液量波动较大时,为保证液量计量精度,需根据气 井产量变化范围选择合适孔板,确保孔板前后差压大于差压表 量程10 %o
 
  数据上传与井口 RTU程序通讯不稳定,对通讯程序进 行了优化完善,通讯问题得到了解决。
 
  气液两相流量计应用建议由于气液两相流量计可同时 测量井口产气、产液量的优点,给气井的动态分析和精细管理提 供有效决策,以及较髙的性价比,决定了气液两相流量计在苏里 格气田具有较好的应用和发展前景。
 
  3.井口流量计量面临的主要困难
 
  由于苏里格气田单井配产低、递减快,且气井开井瞬时流量 大、稳定生产流量小,导致井口流量计稳定可靠运行面临较大困 难二圭赛体織:
 
  3.1气井产能变化带来的困难
 
  气井建设中,单井基本配置为DN50型智能流量计(高产气 井或丛式井组除外)。而随生产时间增长,大量气井产量已递减 至流量计量程下限(尤其低于5 000 m3/d时)而无法计量。
 
  3.2生产模式变化带来的影响
 
  由于气井冬、夏季生产运行压力不同,流量计量程范围也不 相同。因此,对于部分低产气井(产量接近于流量计下限量程)而 言,将因夏季生产(高压、高下限量程)而无法计量,影响着现场 的生产管理。
 
  3.3气井开井带来的影响
 
  受井下节流技术的影响,气井开井瞬时流量大(为正常配产 流量的数倍),因此在流量计配置上,既要重点保障常规流量下 的准确可靠计量,同时又必须兼顾短时(约1~2 h)大流量计量要 求,客观上难度较大。
 
  4.结论
 
  由于苏里格气田单井生产的特殊性,井口天然气成份复杂、 流态多变,且无法改善,为保证仪表准确、稳定、可靠工作,因此 只能选用适应性相对较好的流量计并进行粗略计量,从现场应 用情况来看,较之其它流量计,智能旋进漩涡和简易孔板流量 计、气液两相流量计较为适合苏里格气田生产实际。