摘  要：對(duì)雙能γ多相流量計(jì)計(jì)量誤差產(chǎn)生的原因進(jìn)行了分析,結(jié)合在PL19-3油田使用雙能γ多相流量計(jì)的經(jīng)驗(yàn),從雙能γ多相流量計(jì)的選型、安裝、日常使用和維護(hù)等方面提出了降低計(jì)量誤差的措施。

                        油氣水計(jì)量是油氣田生產(chǎn)過程中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的計(jì)量方法一般是先對(duì)油氣水進(jìn)行分離然后再計(jì)量。三相計(jì)量分離器體積大且對(duì)稠油的分離效果不好，因此其應(yīng)用受到了一定的限制。多相流量計(jì)具有占用空間小、投資少、對(duì)分離效果要求低等特點(diǎn)，在海洋石油生產(chǎn)上得到越來越廣泛的應(yīng)用，但是在應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)使用多相流量計(jì)計(jì)量誤差比較大。筆者對(duì)PL19-3A平臺(tái)安裝的雙能γ多相流量計(jì)產(chǎn)生誤差的原因進(jìn)行了分析，并提出了降低計(jì)量誤差的措施。

                            1 計(jì)量誤差原因分析

                            1.1 文丘里流量計(jì)計(jì)量誤差原因分析

                        （1）超量程。雙能γ多相流量計(jì)是通過文丘里流量計(jì)來進(jìn)行總流量計(jì)量的。用文丘里流量計(jì)進(jìn)行計(jì)量時(shí)，是將流出系數(shù)（CD）視為定值（C0），而在實(shí)際計(jì)量過程中，流出系數(shù)是隨雷諾數(shù)變化的。圖1是流出系數(shù)與雷諾數(shù)的關(guān)系曲線，可以看出，當(dāng)雷諾數(shù)較小時(shí)，流出系數(shù)變化比較大；當(dāng)雷諾數(shù)大于107時(shí)，流出系數(shù)基本為一常數(shù)。因此，計(jì)量過程“大管小流量”時(shí)產(chǎn)生的誤差就比較大。

                        　　（2）差壓系統(tǒng)零點(diǎn)漂移。當(dāng)停止計(jì)量確認(rèn)流量計(jì)流量為零時(shí)，差壓計(jì)讀數(shù)真正示值為零的并不多，出現(xiàn)零點(diǎn)漂移，導(dǎo)致計(jì)量誤差。出現(xiàn)零點(diǎn)漂移的主要原因是差壓信號(hào)在傳送過程中失真和引壓管存在堵塞；此外，隔離液（硅油）的液位高度不相等，正負(fù)壓引壓管坡度不合理，管內(nèi)介質(zhì)密度不相等，三閥組積液等也會(huì)導(dǎo)致零點(diǎn)漂移。

                        （3）計(jì)量時(shí)油井生產(chǎn)狀態(tài)不穩(wěn)定。當(dāng)油井導(dǎo)入計(jì)量流程進(jìn)行計(jì)量時(shí)，系統(tǒng)回壓升高，直接影響井底的流壓，在流程轉(zhuǎn)換的一段時(shí)間內(nèi)，油井生產(chǎn)處于不穩(wěn)定狀態(tài)，容易造成總流量計(jì)量誤差。

                            1.2 γ探頭測(cè)量誤差原因分析

                        （1）高含氣的影響。多相流中氣含量過高時(shí)，容易導(dǎo)致部分液體分散在氣相中，超高的氣液比是計(jì)量不準(zhǔn)的主要原因。液體、氣體測(cè)量的不確定性關(guān)系如圖2所示。從圖2可以看出，當(dāng)含氣率（Rg）較低時(shí)（<65%），對(duì)液體計(jì)量誤差相對(duì)較低，而對(duì)氣體計(jì)量的誤差較高，有時(shí)基本沒有參考價(jià)值；相反，當(dāng)含氣率較高時(shí)（>90%），液體的計(jì)量誤差就會(huì)較大，有時(shí)會(huì)高于50%。

                        　　（2）標(biāo)定誤差。標(biāo)定誤差主要來源于氣體標(biāo)定和生產(chǎn)水標(biāo)定過程中產(chǎn)生的誤差。由于伴生氣的氣體特征（包括密度和對(duì)γ射線的吸收系數(shù)等）與空氣有著很大的差別，但海上油田受條件限制，用空氣的空管計(jì)數(shù)作為多相流量計(jì)γ探頭標(biāo)定的伴生氣的計(jì)數(shù)，在測(cè)量含氣率時(shí)就會(huì)導(dǎo)致比較大的誤差，測(cè)量誤差zui大達(dá)到60%（圖3）。

                        　　（3）高含水的影響。當(dāng)被測(cè)流體高含水時(shí)，被測(cè)的油量就會(huì)產(chǎn)生較大的誤差，同樣當(dāng)?shù)秃畷r(shí)，被測(cè)水量的誤差就比較大，其主要原因是非高精度儀表對(duì)微量的計(jì)量誤差會(huì)更明顯。圖4是純油量測(cè)量的不確定性與含水率之間的關(guān)系。從圖4可以看出，當(dāng)單井的含水大于80%時(shí)，對(duì)油的計(jì)量產(chǎn)生的誤差大于15%。

                        　?。?font face="Times New Roman">4）被測(cè)介質(zhì)性質(zhì)變化引起的誤差。被測(cè)介質(zhì)性質(zhì)變化的影響是指當(dāng)前測(cè)量介質(zhì)的性質(zhì)和用于標(biāo)定的樣品性質(zhì)不同對(duì)測(cè)量帶來的誤差，包括油密度的變化、水礦化度的變化以及地層出砂等對(duì)測(cè)量結(jié)果造成的誤差。

                        （5）傳感器的計(jì)數(shù)漂移。油井中的流體含有CO2等腐蝕性介質(zhì)并且含砂，使得傳感器容易被腐蝕或沖蝕，造成傳感器的計(jì)數(shù)漂移；另外，受到震動(dòng)或電子元器件老化也能引起傳感器的計(jì)數(shù)漂移。這些都會(huì)導(dǎo)致誤差的產(chǎn)生。

                            2 降低計(jì)量誤差的措施

                        在對(duì)計(jì)量誤差原因進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合PL19-3油田使用情況，我們?cè)诮档碗p能γ多相流量計(jì)計(jì)量誤差方面提出了一些措施，實(shí)踐結(jié)果表明，采取措施后，油的計(jì)量誤差由zui初的15%~20%降低到3%~5%，伴生氣的計(jì)量誤差從40%~60%降低到30%~40%，水的計(jì)量誤差從zui初的30%~50%降低到15%~30%，但伴生氣和生產(chǎn)水的誤差仍然較大。

                            2.1 多相流量計(jì)選型時(shí)降低誤差的措施

                        （1）考慮單井產(chǎn)量的計(jì)量范圍。不同產(chǎn)層，其產(chǎn)液量可能從每天幾十m3到幾千m3，因此在油田建設(shè)設(shè)計(jì)階段，要根據(jù)流量的范圍選擇一組文丘里流量計(jì)，以適合較寬的單井流量變化。如PL19-3油田在A平臺(tái)和C平臺(tái)均采用一組2根文丘里流量計(jì)分別計(jì)量低液量和高液量的流體，這樣能有效地降低在總流量計(jì)量過程中產(chǎn)生的誤差。

                        （2）考慮油藏氣油比的大小。對(duì)于高氣油比的井要考慮增加預(yù)分離器，并在進(jìn)行總流量計(jì)量和含氣率測(cè)量后進(jìn)行天然氣的預(yù)分離，將流體的含氣率控制在80%以下，然后進(jìn)行含水的測(cè)定，這樣才能提高含水率的計(jì)量精度。

                        （3）考慮介質(zhì)的腐蝕性。測(cè)試探頭被腐蝕后會(huì)嚴(yán)重影響所測(cè)參數(shù)的準(zhǔn)確性。PL19-3油田實(shí)施酸化后就發(fā)生過探頭被酸液腐蝕而產(chǎn)生計(jì)量誤差的問題，后來將探頭材料由不銹鋼更換成雙相不銹鋼后該問題得到了很好的解決。所以，在設(shè)計(jì)階段一定要考慮流體介質(zhì)對(duì)探頭的腐蝕性。

                            2.2 調(diào)試過程中降低誤差的措施

                        （1）考慮流體的高壓物性。流體計(jì)量時(shí)是處于一定的壓力和溫度狀況下，要得到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的計(jì)量結(jié)果，需要進(jìn)行不同狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，所以要對(duì)單井流體的高壓物性數(shù)據(jù)予以考慮而不是簡(jiǎn)單利用狀態(tài)方程轉(zhuǎn)換。PL19-3油田實(shí)踐結(jié)果表明，利用流體高壓物性資料將測(cè)試狀態(tài)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的數(shù)據(jù)，能夠有效地降低誤差。

                        （2）用油井的實(shí)際油樣進(jìn)行計(jì)數(shù)的標(biāo)定。在油田投產(chǎn)初期，要盡可能地用油井產(chǎn)出的油、水、氣樣進(jìn)行標(biāo)定。PL19-3油田原油的標(biāo)定就是用該井原油樣品進(jìn)行標(biāo)定的，所以油計(jì)量的誤差較小。

                            2.3 生產(chǎn)過程中降低誤差的措施

                        （1）計(jì)量過程中要有足夠的穩(wěn)定時(shí)間。在生產(chǎn)過程中進(jìn)行計(jì)量時(shí)，應(yīng)在將井導(dǎo)入計(jì)量系統(tǒng)0.5h后再進(jìn)行計(jì)量，使井流物有足夠的時(shí)間對(duì)計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行沖洗并使流態(tài)穩(wěn)定，這是降低誤差的主要措施之一；穩(wěn)定時(shí)間因井的產(chǎn)量不同而有所不同，一般產(chǎn)量大的井穩(wěn)定時(shí)間可以短。

                        （2）定期標(biāo)定。隨著時(shí)間的推移，油田產(chǎn)出液的液體組分及其含量會(huì)發(fā)生變化，同時(shí)流量計(jì)差壓表的零點(diǎn)經(jīng)過一段時(shí)間后也會(huì)發(fā)生漂移，所以要定期對(duì)流量計(jì)進(jìn)行標(biāo)定。從PL19-3油田計(jì)量結(jié)果的回配系數(shù)（圖3）可以看出，對(duì)流量計(jì)進(jìn)行標(biāo)定后其油氣水的誤差有明顯的下降趨勢(shì)。經(jīng)過實(shí)踐，建議是3個(gè)月標(biāo)定1次，至少要半年標(biāo)定1次。對(duì)新投產(chǎn)的井或測(cè)量值出現(xiàn)明顯偏離的井，一定要進(jìn)行重新標(biāo)定。

                        （3）定期檢查儀表的零點(diǎn)情況。進(jìn)行差壓測(cè)量的引壓管流體是通過硅油進(jìn)行壓力測(cè)量的，當(dāng)長(zhǎng)期運(yùn)行后，井的流體會(huì)與硅油進(jìn)行交換，這樣就會(huì)產(chǎn)生差壓表零點(diǎn)的漂移，所以在操作過程中要定期檢查差壓計(jì)的歸零情況，同時(shí)要定期更換硅油以保持引壓管暢通。

                        （4）降低探頭的腐蝕風(fēng)險(xiǎn)。在對(duì)酸化井進(jìn)行返排時(shí)，要待流體pH值大于6.5時(shí)再進(jìn)行計(jì)量，同時(shí)當(dāng)計(jì)量結(jié)束后再用其他非腐蝕性井液進(jìn)行沖洗，降低對(duì)探頭腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)。

                             3 結(jié)論

                        （1）雙能γ多相流量計(jì)計(jì)量誤差的影響因素主要有多相流流量大小、組分及其含量、流體性質(zhì)及流動(dòng)特征，差壓計(jì)零點(diǎn)漂移，流體中砂等固相顆粒和腐蝕性介質(zhì)對(duì)測(cè)量元件的腐蝕，以及標(biāo)定過程中樣品的代表性等。

                        （2）減少雙能γ多相流量計(jì)計(jì)量誤差的措施主要包括在油田的建設(shè)設(shè)計(jì)階段重視流量計(jì)的選型和文丘里管、γ探頭的選材，在使用過程中要對(duì)多相流量計(jì)進(jìn)行定期的檢驗(yàn)和標(biāo)定，尤其是當(dāng)流體的密度發(fā)生改變時(shí)，要重新標(biāo)定，并對(duì)差壓表進(jìn)行標(biāo)零。