朱晓旭（黑龙江省大庆市第三采油厂地质大队，黑龙江 大庆 163513）

关于U型管法和温差法单井计量应用效果分析

朱晓旭（黑龙江省大庆市第三采油厂地质大队，黑龙江 大庆 163513）

目前油井普遍采用计量分离器、软件量油仪、功图法等量油方式。计量分离器量油为人工看表计时、手工换算，存在计时误差大、计算工作量大，液位无刻度显示，操作记录手写、无法对量油过程进行监督等。为进一步提高计量精度，使量油更加智能化、信息化，对量油方式进行改进。采用了U型管法和温差法单井计量方法，本文通过两种计量方法原理及现场应用效果做出综合分析，证明了U型管法和温差法提高了自动化程度，降低工人劳动强度，有良好地应用前景。

U型管法；温差法；单井计量；积算仪

油井产量的计量是油田生产管理中的一项重要工作，对油井产量进行准确、及时的计量，对掌握油藏状况，制定生产方案，具有重要的指导意义。目前国内各油田采用的油井产量计量方法主要有玻璃管量油孔板测气、翻斗量油孔板测气、两相分离密度法和三相分离计量方法等。随着技术的进步，油田越来越需要功能强、自动化程度高的油井计量设备以提高劳动生产率和油田的管理水平，近两年来通过现场试验应用U形管法和温差法单井计量方式，有效的提高了自动化程度，降低工人劳动强度。

1 U型管计量法

原理：U形管计量法实际又称为玻璃管液面计量油法，在原有油田设计工艺基础上，将分离器上的玻璃管液位计改造为磁翻转液位计，通过开发的油气积算仪自动采集液位开关信号，通过油气积算仪运算，自动计算出单个量油过程的单井液量计算。同时在不改变原有玻璃管量油原理基础上，通过将原有的分离器气平衡闸门改造为带闸门的电动执行器，新增U形管安装在分离器出口处，顶端和电动执行器连接，数传仪安装在计量间值班室内，通过有线方式与积算仪和电动执行器连接，实现单井量油过程自动计算、自动控制。

工艺构架图1

适用范围：采用玻璃管量油工艺的单井计量

应用规模：磁翻转液位计加智能积算仪46套

实验U形管法单井自动计量装置1套

技术关键：磁翻转液位计提供液位开关信号，油气积算仪实现单井过程计量，数传仪（RTU）实现过程控制和数据累计存储，U形管工艺设计通过压力平衡和溢流原理保障了整个工艺无人干预控制过程的自动控制，既解决了人工误操作容易引起的憋压溢流事故，又简化了改造工艺，节约少投资分离器出口处安装电动开关阀1台。

应用效果：自动连续量油装置在计量间安装使用，分别选取了产气量高的和产气量低的两口井进行量油实验。

产气量高的井数据如下：

计量次数1 2 3平均计量秒数(s) 326 275 351 317计量液量(t/d) 30 36 28 32

产气量低的井数据如下：

计量次数1 2 3平均计量秒数(s) 408 443 395 415计量液量(t/d) 24 22 25 24

该装置计量与原玻璃管量油装置计量结果相近，采用自动量油装置后，既解决了分离器量油需多次人工开关分离器进出口的不便，又解决了低产井、间歇出液井量油困难的问题，降低了员工劳动强度；同时计量人员不用在现场等待量油结束，可处理其它日常事务，提高了员工工作效率。U形管的采用从系统原理上保证了整套自动装置的安全可靠性：因为分离器出口阀门保持常开，降低了整个工艺流程因憋压造成事故的可能性。

建设投资：智能TM卡油气积算仪 1.5万元

电动执行器 2.2万元

分离器U形管 0.3万元

数传仪RTU（含节点） 2.4万元

今后优势：

（1）在现有基础上积算仪的控制程序还可以进一步优化，可根据测量单井液量的多少灵活选定测量段高度，在满足测量精度的前提下节约测量时间。

（2）数传仪控制面板功能还可以进一步提升，可更换为触摸屏等，人机交互效果更好。

（3）通过扩展数传仪的硬件配置，可增加压力、温度以及电动调节阀控制信号，升级软件控制程序，增加无线传输功能，适应油田数据传输需求。

2 温差法单井计量

原理：JKL-D井口在线流量计量仪（四川绵阳科学城久利电子有限责任公司）是采用加热被测流体，通过测量流体加热前后的温升值DT来测量流体流量，可称为热式流量计。

流体加热后的温升值DT=T1-T0

表1 井口计量与目前上报情况对比统计表

上式中：

P为流体获得的加热功率；

C为流体的体积热容量；

ή：电能转为流体热能的效率，%

Q为流体的体积流量；

由上式可得出流量Q

C=C水×%水+C油×%油+C气×%气混合流体平均比热容公式：

在实际应用中，水的比热容为1 kcal/kg·℃；原油的比热容与原油的成分有很大的关系，如大庆油田第九采油厂，取比热容为0.53 kcal/kg·℃；伴生气的主要成分为天然气，比热容大约为空气的2.4倍，约0.576 kcal/kg·℃，根据项目指标，气油比为0～100 m3/t，天然气的比重大约为0.65 kg/m3，按最大值计算，每吨原油含气100立方米，天然气总的热容为37.44 kcal/℃，当50%含水时，原油的总热容约为7650 kcal/℃，由以上计算可以得出结论，在热容的计算公式中可以修正油的比热容而忽略气的热容计算，水的比热容取为1，C油可以取为小于1的常数，简化后公式为：

井口流体中所含的气体，由于体积热容量很小对测量结果影响不大，测量中气、液不用分离，可直接测出井口的液体流量。

系统构成：

适用范围：

针对所有油井尤其是环状流程井

测量范围：Ⅰ型：0.5～10吨/天 Ⅱ型：1～20吨/天

有特殊要求时可提供更大测量范围仪器

测量参数：测量误差为±5%；仪器可承受压力为4MPa；最长可记录10天的数据。

测量加热器平均功率为360W/180W。

测量系统组成：

井口计量装置包括加热装置；井口控制测量仪；数据处理机（或数据转储仪）和软件。

井口计量装置为测量系统主体；井口控制测量仪为测量系统的控制、测量和记录部分；数据处理机和软件在测量结束后进行数据处理时使用。数据处理分析软件负责对二次仪表的数据进行回放、分析和处理，可以上传测试数据的统计结果到数据库，并浏览上传到数据库的生产井的历史产量变化并输出。数据库管理软件仅能由管理人员使用，对数据库进行维护，包括上传记录的维护和数据处理分析软件登陆人员的管理。

应用规模：温差法单井计量装置22口井

应用效果：与试验井数据对比来看，该温差法计量装置数据录取较为准确。(表1所示)

建设投资：智能油井计量仪1.42万元

油井仪表及仪表配件0.46万元

技术关键：

（1）固定测量装置机构的设计；加热装置和保温层的设计安装；测量传感器的选取和安装等；专用软件的开发满足油田需求。

（2）重点解决实现高精度温度差值△T的测量；有效控制加热效率；油、气、水混合物比热容的校正；间歇出油的问题；散热与保温的问题等适应油田生产需求。

3 结语

通过以上分析，U形管计量法适用于原有油田建设单井计量间具备分离器的玻璃管量油装置。优点是改造工作量小，自动化程度高，测量精度高，功能扩展空间大，平均单井投资低；缺点是产品智能化还需进一步加强。温差计量法适用于液量小于20吨/天的单井液量计量，与工艺无关。优点是现场井口安装可以连续计量；缺点是单井投资高，设备需要定期标定，受外界环境影响因素大，理论计算受间歇出油和产气影响较大，该技术还需进一步验证。

朱晓旭，2014年7月毕业于哈尔滨理工大学，学士学位，自动化专业，现工作大庆第三采油厂