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摘要：本文针对当前冀东油田气驱单井产出气、液无法分别计产的难题，提出了优化后的井口计量流程，实现结构优化、精确计量及数据实时远传，弥补传统计量方法的不足，通过现场试验验证，该流程显著提高了计量的准确性与可靠性，完善了油井采出液多相混输的工艺技术，为油田进一步制定开发计划提供有力的数据支撑，对提升作业区生产管理水平与经济效益具有重要意义。

关键词：气驱井口计量 气液分离 计量原理 现场应用

前言

冀东油田油气资源开采的深度和广度不断加大，通过气驱提高采收率是适用于低渗油藏的高效开采技术，随着该项技术的发展，单井产出气量增大、气液比升高。按照天然气重力驱、二氧化碳驱试验方案和二氧化碳吞吐回收计量要求，需要对生产井实时计量油、气、水产量。目前油田各生产平台集输系统优化简化，单井计量方式由计量间计量改变为功图量油计量方式，日产液量主要通过功图折算或标校车标定，日产气量主要采用气油比折算或标校车标定，这两种方式都不能实时准确计量日产油、气、水产量。为解决气驱项目对单井气体实时跟踪需求，为井控预警提供有效数据支撑，因此需要对井口油气计量装置进行研究，以便进行应用与推广。

1 原理分析

1.1 油气分离原理

油气分离是石油工业中的一项关键技术，特别是在气驱单井的计量环节，利用重力分离、碰撞分离、捕雾分离的原理，将油井产出气液进行分离后通过流量计进行计量其主要目标是将产出的油气混合物有效分离成液体和气体，以保证后续计量的准确性和生产的经济效益。

油气混合物从气驱单井开采出来后，其分离过程基于以下几个基本物理特性。

密度差异：原油相对于天然气具有更高的密度，因此在重力作用下，原油会自然沉降，而较轻的气体则会上升。

速度差异：油气混合物进入分离管时，通过设计合理的入口结构，可以利用高速流动产生的离心力进一步促进油气的初步分离。

静态分离：油气混合物流入分离管后，在静止状态下，由于油滴和气泡受到重力作用，油滴逐渐汇聚并下沉到容器底部，而气体则积聚在顶部。

碰撞分离：利用旋转运动产生强大的离心力场，使得气液两相得到快速高效的分离。

经过以上步骤，气液混合物在分离管中得到有效分离后，液体部分通过输液系统导出，气体则通过排气系统导出。

1.2 计量原理

本计量流程气体计量采用旋进旋涡流量计，液体计量采用通用电子流量计。

1.2.1 旋进旋涡流量计

旋进旋涡流量计可检测天然气、城市煤气、丙烷、氮气和工业惰性气体等非腐蚀性气体，广泛应用于石油、化工、电力、冶金、煤炭等行业各种气体的计量。主要由壳体、旋涡发生体、传感器、整流器、积算仪构成架和积算仪构成。传感器的流通剖面类似文丘利管。入口侧有螺旋型导流叶片，流体进入时受叶片作用产生旋涡流，进入扩散段时受回流影响二次旋转，形成陀螺式的涡流进动现象。进动频率与流量大小成正比且不受流体物理性质和密度的影响，检测组件因此在宽流量范围获得良好的线性度。信号经前置放大器处理转换为与流速成正比的脉冲信号，再与温度、压力等检测信号一同送往微处理器进行积算，最终呈现测量结果（瞬时流量、累积流量及温度、压力数据）。其积算仪原理框图1.1如图所示。

1.2.2 通用电子流量计

通用电子流量计适用于水、污水、热水、高压水以及天然气和煤层气的计量，结构简单适应性强，广泛用于油田掺水、注水、天然气和煤层气的采集以及化工、热电、冶金、轻工等部门。当被测介质经流量计时，会冲击叶轮支架上的叶轮使其旋转，在特定流量区间内，叶轮的转速与流量呈正比关系，有导磁的不锈钢制成的叶片在叶轮转动时依次接近壳体上的传感器，传感器磁阻呈周期性变化，经数据处理后累计流量值和瞬时流量值得以分别显示。

2 技术分析

气驱井口计量流程为机电一体化系统，集油气分离与油井多相流计量功能于一身，由分离系统、计量系统、伴热保温系统三部分组成。

2.1 工作原理

如图2.1所示，黄色、黑色箭头分别表示气体、液体流动方向，油井产出液由进液口进入本流程，进口管与分离管A相切连接，流体延分离管A侧壁在压力作用下做旋转运动，由于气液存在重力差，气体延漩涡分离后进入分离管A顶部的分离伞发生碰撞分离，气体中的油滴聚集在伞内表面受重力作用向下滑落至分离管A底部；经过分离伞后的气体延顶部通道进入分离管B顶部进行二次碰撞分离，二次分离后的油滴滑落至管B底部，气体延管B顶部通道进入气体流量计实现日产气量计量；管A中液体通过连接管进入管B底部后在一定压差下流经液体流量计实现日产液量计量，采集元件将计量数据结果上传至中控室以实现远程监控和数据采集分析，气液混合物通过出液口输送至地面集输流程。

2.2 保温加热系统

为保障计量流程在冬季运行平稳，前期整体采用40mm厚憎水型复合硅酸盐保温棉保温，以气驱监测某井自喷生产为例加以说明：2023年8月该井上酸化增注作业，9月12日4mm油嘴自喷进系统生产，日产液5吨，含水25%，有结蜡史，当天投用计量流程，运行16小时后，计量流程发生凝管堵塞，回压涨至2MPa，倒运正常生产流程生产，计量流程进行解堵有对管A、B及附属管线缠电加热保温运行。

现在计量流程进口设计加热水箱，如图2.2所示。内设4层上下结构盘管，箱体底部设置自动恒温电加热器，内部加注水或导热介质，使进入计量流程前流体加热至60-80℃（温度可调节），保障计量流程在稠油、结蜡、低含水井寒冷天气下的平稳运行。

2.3 主要技术参数

井口计量流程适用于日产液量小于20m3、日产气量2000m3以下常规油井的计量。已在二氧化碳吞吐井、天然气重力区受效井、常规含水油井中应用，主要技术参数如标2.1所示。

2.4 性能特点

结构创新：采用立式分离管结构，能够更好地实现油气分离，避开压力容器同时减小装置的占地面积，有利于现场布置。

高效分离：立式分离管能够利用重力作用，实现气、液的初步分离，再通过内部设计优化，进一步提高分离效果。

高精度计量：采用气体及液体流量计，能够同时对气相和液相进行高精度计量，提高计量数据的准确性和稳定性。

智能化控制：基于传感器与控制系统的协同运作，达成对油气计量过程的远程监测，以及实时数据的高效采集与深度分析，进而显著提升油气计量的智能化层级与精准度管控水平。

3 现场应用及效果

3.1 二氧化碳吞吐井应用

井口计量流程安装于冀东油田某工区二氧化碳吞吐井，该井生产参数如表3.1所示。

9月4日前，1.5次生产，日产液平均9.6方，含水73%，日产气50m3。该井吞吐后开井实现日产气量实时计量，现场计量流程取气样、液样分离效果良好，计量准确。

从生产曲线上看出，从吞吐开井后日产气65m3逐渐降至5m3左右，产气期累计28天，累计产气量681.53m3，监测气量效果明显；该区技术人员依据计量流程监测的计量数据，前后上调参数3次，从1.5次分别上调2.0、2.5、3次，日产液量从平均液量9.6m3涨至平均21m3，监测调参液量数据效果明显。

3.2 天然气重力驱受效井应用

井口计量流程2024年6月21日投用于冀东油田某工区天然气重力驱井进行计量，累计运行153天，运行平稳。该井生产参数如表3.2所示。

该井7月10日前日产液平均23m3，含水98%，日产气0.5m3，憋压2次2.2MPa，泵效好。2024年7月11日进行调参2.5至3次生产，日产液为30m3左右，调参提液计量效果明显；2024年8月14日11：00进行控套4.5小时，套压2.4MPa控制1.3MPa，通过计量流程计量控套气量159m3。

4 结论

本文针对气驱单井产出气、液无法分别计产的难题，提出并研究了优化后的井口计量流程。该流程基于油气分离原理，采用旋进旋涡流量计计量气体、通用电子流量计计量液体，由气液分离系统、气液计量系统和伴热保温系统组成，具有结构创新、高效分离、高精度计量和智能化控制等特点。通过在二氧化碳吞吐井和天然气重力区受效井等的现场应用，实现了单井产出气、液的精确计量及数据实时远传，能有效实时监测气、液产量变化，验证了该井口计量流程在提高计量准确性与可靠性方面的有效性和实用性。

综上所述，井口计量流程在生产中具有显著的应用效果，其多功能性、实时性、准确性以及适应性和稳定性为井控预警提供数据支撑，为生产的科学管理提供了有力支持，为油田开发计划制定提供有力依据。同时其经济效益和社会效益也十分显著，井口计量流程的精准计量有助于减少油气泄漏等环境污染事件的发生，优化生产策略，减少能源消耗和材料浪费；井口计量流程的应用也是油田数字化建设的重要组成部分，通过实时数据传输和分析处理，构建油田生产数据平台，为油田数智化建设奠定良好基础。气驱井口计量流程的研究与应用显著提升了油田工区生产管理水平与经济效益，完善了油井采出液多相混输工艺技术，具有良好的推广价值。

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