油井單井含水在線計量技術(shù)研究與應用

·儀器設備與應用·

油井單井含水在線計量技術(shù)研究與應用

張鵬超吳義賀侯軍剛劉煥梅王軍星

(中國石油長慶油田分公司第一采油廠陜西延安716000)

摘要：安塞油田油井單井綜合含水在線計量監(jiān)控與現(xiàn)有站控數(shù)字化平臺接軌，進行數(shù)據(jù)遠端傳輸，誤差控制在10%以內(nèi)，首次在安塞油田實現(xiàn)了井口含水在線監(jiān)測，取代部分人工取樣和化驗工作，降低員工勞動強度，提高資料錄取的及時性和準確性，滿足了生產(chǎn)現(xiàn)場需求。

關(guān)鍵詞：安塞油田；油井；含水；計量

作者簡介：第一張鵬超，男，1984年生，工程師，2007年畢業(yè)于西安石油大學石油工程專業(yè)，現(xiàn)在長慶油田第一采油廠采油工藝研究所主要從事采油工藝研究工作。E-mail:zhpch_cq@petrochina.com.cn

文章編號：中圖法分類號：TE931

收稿日期：(2014-07-15編輯：屈憶欣)

Water Content Online Measurement Technology Research and Application in Single Oil WellZHANG PengchaoWU YiheHOU JungangLIU HuanmeiWANG Junxing

(ThefirstproductionplantofChangqingoilfieldbranchCNPC,Yan’an,Shaanxi716000,China)

Abstract：The online water content measurement and monitoring technology was integrated with existing digital platform, transmitted remote data, and controlled error rate under 10%. It was the first time to monitor water content online, replaced part of manual sampling and testing, reduced the labor intensity, improved the timeliness and accuracy of data acquisition, meet the production site requirement.

Key word： Ansai oilfield,oil well,water content,measurement

0引言

安塞油田已經(jīng)完成10個整裝區(qū)塊202座站點、4739口油井、1592口注水井的數(shù)字化改造，覆蓋全廠油水井開井總數(shù)的90%。但油井含水仍然采用人工現(xiàn)場逐井錄取的方法，耗時耗力，并且受天氣、生產(chǎn)安排等因素影響，采集資料不夠及時、準確，不能滿足實時錄取每一口油井含水資料的要求。2011年~2012年引進油井含水在線計量技術(shù)，選取長6、長10層含氣量高、不同含水段油井進行試驗。實現(xiàn)單井含水在線計量技術(shù)，數(shù)據(jù)遠傳，實時監(jiān)控，誤差在10%以內(nèi)，滿足現(xiàn)場需求。

1工作原理

1.1機械安裝計量原理

SH型射頻井口含水分析儀，見圖1，利用感應單元向原油中發(fā)射穩(wěn)頻恒幅的電磁波，電磁波穿透介質(zhì)，透射電磁波強度隨水含量變化而變化，透射電磁波由感應單元接收，經(jīng)分析處理單元轉(zhuǎn)換為含水信號[1]。射頻含水分析儀與國內(nèi)同類含水分析儀的對比見表1。

將探頭安裝在原油的流經(jīng)部位進行全時測定，感應單元將接收到的射頻信號反饋給分析處理系統(tǒng)，分析處理系統(tǒng)將射頻信號轉(zhuǎn)換為水含量數(shù)字信號，通過微機計量系統(tǒng)進行自動計算，得出瞬時含水率和平均含水率。[2]

根據(jù)比耳(Beer)定律和電磁波的物理特性，同一頻率的電磁波通過不同濃度的介質(zhì)時，由于介質(zhì)吸收了部分能量，透射電磁波的強度發(fā)生相應變化。若介質(zhì)厚度不變，介質(zhì)濃度越大，則電磁波強度的相應變化越顯著，其關(guān)系見公式(1)。

(1)

式中：

I0——入射電磁波強度；I——透射電磁波強度；μ——吸收常數(shù)；c——介質(zhì)濃度。

工作時，射頻含水分析儀向原油中發(fā)射穩(wěn)頻恒幅的電磁波，電磁波穿透介質(zhì)，透過的電磁波強度隨水含量變化而變化，變化的電磁波經(jīng)過處理后轉(zhuǎn)換成為含水信號[3]。

含水分析儀原理溫度補償流速影響氣體影響測量范圍測量周期對人體環(huán)境影響準確度密度法油和水密度不同有有大高低含水瞬時無不準確射頻法電磁波有小小高低含水瞬時無準確微波法油水電導率不同無小大高低含水瞬時無不準確電容法油和水介電常數(shù)不同有小大高低含水(高含水盲區(qū))瞬時無不準確射線法油和水對射線吸收系數(shù)不同有有可以測量高低含水(低含水盲區(qū))周期長有準確

1.2無線網(wǎng)絡通訊計量原理

以ZIGBEE-2.4G無線技術(shù)為主要現(xiàn)場網(wǎng)絡傳輸設備，由單井上傳至井場主接收模塊后轉(zhuǎn)入網(wǎng)絡信號接入站控網(wǎng)絡，數(shù)據(jù)發(fā)送至相關(guān)的服務器進入到數(shù)字化平臺系統(tǒng)，數(shù)據(jù)共享后可以通過WEB網(wǎng)絡發(fā)布系統(tǒng)實現(xiàn)網(wǎng)絡發(fā)布，使每一口井的液面測試結(jié)果進行查詢分析。[4]

2現(xiàn)場應用

2.1選井原則

(1)考慮已配套數(shù)字化站點油井，方便與含水在線監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳至站控平臺；

(2)選取離站近，方便取樣，易開展現(xiàn)場對比；

(3)選取含氣量高、不同含水段油井進行試驗，驗證儀器精度。

2.2現(xiàn)場油井試驗

選取高35-16井組試驗5口井，從8-10月份人工化驗與含水分析儀對比看，除高17-23外絕對誤差都在±10%以內(nèi)，見表2。

2.3網(wǎng)絡平臺模塊開發(fā)

表2　高35-16井組油井含水計量情況對比表

在數(shù)字化站控平臺上開發(fā)含水在線計量模塊，可顯示瞬時含水、日平均含水和含水變化曲線，實現(xiàn)了含水在線計量實時數(shù)據(jù)。每秒鐘計量一次瞬時含水，每15分鐘計算一次平均含水。單開含水在線計量網(wǎng)絡平臺模塊界面如圖2所示。

圖2單井含水在線計量網(wǎng)絡平臺模塊界面圖

3結(jié)論

(1)井口在線含水監(jiān)測結(jié)果和人工化驗誤差在10%以內(nèi)，計量結(jié)果能滿足生產(chǎn)分析需求，是一項值得推廣技術(shù)。

(2)單井含水在線監(jiān)測技術(shù)可取代人工取樣和化驗工作，降低員工勞動強度，同時避免人工取樣和化驗中存在的漏洞，提高資料錄取的及時性和準確性。

(3)從安全衛(wèi)生角度看，杜絕了取樣、化驗工作中氣體及原油中的有害物質(zhì)，對身體造成的危害，提高了化驗工職業(yè)衛(wèi)生健康狀況。

參 考 文 獻

[1] 程俊俏，申則雄.在線含水分析儀的選型[J].石油規(guī)劃設計，1999，10(3)：38-39.

[2] 王金水.油井自動計產(chǎn)、含水在線檢測技術(shù)研究與應用[J].中國石油和化工標準與質(zhì)量，2012，32(6)：148.

[3] 吳國忠，張永攀，李棟,等.多相混輸原油在線含水檢測研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].油氣田地面工程，2008，27(5)：30-31.

[4] 超定波，檀朝東.油井遠程在線計劃優(yōu)化分析系統(tǒng)技術(shù)應用與發(fā)展[J].中國石油和化工，2008，15(4)：44-47.