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。

　　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。

　　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。

　　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。

　　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。