江汉油区单井井口流量计的研制与应用

江汉采油厂针对单井流量计计量存在的低液、含气、易卡堵等技术难题，开展了油井井口计量装置的研制和现场试验。室内试验发现，喷嘴形状和液位是影响液、气分离效果的关键因素，采用矩形结构喷嘴，并让气、液旋流分离器的液面位于喷嘴下方的１２０ｍｍ处可得到较好的分离效果。研制的单井计量装置适用于低液 ≥４ｔ、含气达到５０油气比、含砂井的井口计量。现场１１口井的应用表明，采用定制的防砂卡腰轮流量计进行计量，误差＜５％，满足了现场井况要求。

随着油田开发的不断深入，尤其是边远区块和低产低液井的开发，传统的计量站模式已难以适应油井串联集输及单井计量的需要，需要探讨新的计量和集输方式，并进一步的简化地面流程，降低工程投资，提高经济效益。油水计量技术的突破是实现集输流程简化的关键。常用的功图法计量，因影响计算准确性的干扰因素较多，很微小的差异就可能导致计算结果的较大偏离；翻斗计量分离器在无伴热的情况下只能适用于有伴生气井的计量；普通流量计因抽油机井特有的流速不断变化和停顿的特点，以及油中含砂等物质的影响，其使用的范围也很有限。通过前期对功图法、翻斗、普通流量计等三种计量模式的对比分析，确定了单井计量优化模式的研究方向，开展了油井井口计量装置的研制和现场试验。

１.低含水单井井口流量计室内模拟实验

油水计量技术的突破是实现集输流程简化的关键，江汉采油厂结合江汉油区的实际情况，与厂家合作设计研发了一种单井井口流量计。

１．１ 工作原理

来液（多相流）从重力分离管上端加速下行，由于重力的作用气、液在此过程中初步分离并进入旋流分离器；在离心力、重力和浮力的作用下，形成一个倒圆锥形涡流场，密度大的液相沿垂直管管壁流到分离器下部，密度小的气相沿漩涡的中央上升至分离器顶部，最终气相和液相流体分别从分离器顶部和底部排出。由于浮球液位控制阀对液面的有效控制，保证了分离器的稳定工作，实现气液两相的充分分离（图１）。

１．２ 影响液、气分离效果的关键因素

１．２．１ 喷嘴

１）截面积－－决定入口切向流速度的大小，产生旋流最佳流速为０．８～１ｍ／ｓ。

２）入口形状－－影响气、液相流速分布和入口初步分离效果。

通过对喷嘴（矩形，同心圆形及半圆形）的实验发现，同心圆形喷嘴（缩口管）结构的分离特性最差，矩形结构喷嘴的分离效果最佳，半圆形结构喷嘴的分离效果介于两者之间，最后采用矩形结构。

１．２．２ 液位

试验表明，液位需靠近喷嘴的下方或上方，最佳液面大约在距离入口下方１２０ｍｍ 处。过低的液面，如距离入口处大于２００ｍｍ，会导致切向入口速度的过度衰减，影响分离性能，如果液面高于入口，气体会通过液面溢出，造成一定的液体携带，如果液面在入口处，腔内易再生气泡。

１．３ 入口速度、液面位置的控制方法

ｍ／ｓ；Ａ－入口长度 ，ｍ；Ｂ－入口宽度 ，ｍ。

试验证明，４０ｍｍ×２．５ｍｍ 的入口可满足５ｍ３／ｄ

左右产液量的油井正常旋流。

１．４ 计量器结构在计量的结构设计中采用腰轮流量计的方式。腰轮

流量计能用于油品计量，计量准确度高，可达０．１～０．５级。

１．５ 计量器的标定

现在的液、气分离装置经过不断的改进已有根本的改善，在气液分离实验中，取得了理想的分离效果。根据

实验结果，统计出不同介质的流量标定数据（表１）。

２ 低含水单井井口流量计现场试验

由于原油介质的特殊性需要在现场进一步实验，故

设计了现场试验装置图（图２）。

２．１ 安全运行流量计采用的是自润滑防砂型腰轮流量计。该流量

计改进结构后，解决了砂卡问题，可满足高含砂原油的计量；极少部分流量计不能通过的大的杂质、颗粒由４０目的

Ｙ型过滤器拦截并定期排污。在过滤器被冲破、流量计卡死后，分离仓压力升高，当分离仓与出油管线的压差增加到安全回流阀的设定值时（０．５ＭＰａ）安全回流阀开启。

２．２ 现场安装要求

安装现场应提供产液量、压力、含水量等相应的基本设计数据。本设备既可安装在室外也可安装在室内，当安装在室内时，要求室内净高度 ≥３ｍ，地面１５００ｍｍ×６００ｍｍ

内为混凝土结构，混凝土厚度视地面状况而定，但必须≥３００ｍｍ。要求按设计尺寸预置固定螺栓，以便固定设备底座，同时需将相应管道引至安装位置。

３.单井井口流量计现场应用

３．１ 广１平４井

广１平４井为第一口试验井，产液量在１１～１２ｔ，含水为２５％～３０％，前期使用时（２０１１年４月２８日），由于分离出的气体携带油沫，时间久容易堵塞气管线，气体改从液量计量管线逸出，导致计量误差较大（达到２０％～３５％），因此，在原有气液分离仓增加除沫器。改进后（２０１１年９月１６日），经过连续５个月的观察，发现气液分离情况较好，误差基本保持在５％左右，达到了设计要求。

３．２ 广２平７井

广２平７井为间抽井，于２０１３年１０月１３日安装流量计，日产液量在２ｔ左右。由于液量低，出油时间间隔不确定，在装置上做了保暖措施后，仍然会出现脱气后油流动不畅的现象，导致压力升高，安全阀打开。因此，流量计需要重新进行选型，以满足此类井况的计量要求。

３．３ 广３斜－２８井

广３斜－２８井于２０１３年１１月１５日安装流量计，产液量在４．５ｔ左右，考虑其出砂多、腐蚀性强的井况，采用靶式流量计来进行此方面的尝试。从近半个月的实验观察数据看，日产值较稳定，但由于靶式流量计无反向计量，计量值偏差大，需对流量计进行改进。改进已于２０１４年３月底完成，从２０１４年４ 月上旬的室内实验结果来看，效果较理想，并于２０１４ 年４ 月下旬开始现场试用。

３．４ 谭７０站

谭７０站于２０１４年５月４日开始安装流量计，同时对６～７口井进行计量，最小油量油井日产不足３ｔ，计量结果基本上与翻斗一致（装置流量计读数乘以来液密度），日产

液量在６ｔ以上的井实测计量误差在５％左右，效果良好

（表２），同时杜绝了低伴生气或无伴生气导致翻斗被淹的

现象发生。现在，谭代采油管理区已用它取代翻斗量油分离器实施核产量油，有效运行１ａ多（站内现场基础条件好，有伴热，每次导流程计量前可以先用热水进行扫线）。

经多次量油对比，折算出翻斗量油／流量计量油系数比位于０．８５～０．８７。

广１平４井、广３斜－２８井、谭７０站等井站的应用情况（表３）表明，单井流量计的计量误差＜５％，满足了现场井况计量需求。

4.结论