摘要:在國內某海域油氣構造評價延長測試項目中,首次采用γ源多相流量計進行單井計量。為了有效提高在延長測試中流量計的測量精度,研究了γ源多相流量計的計量原理,分析了影響多相計量精度的相關因素。通過實際應用過程試驗,對比、分析并找出對實際測量影響較大的關鍵因素。針對關鍵因素,提出了可操作的性能保障措施。實際應用結果表明,流量計測量精度得到了顯著提高,滿足項目測試要求。通過計算、分析γ源三相計量技術的應用關鍵因素,實施有效的性能保證措施,減小了由于延長測試油藏基礎數據不確定性對測量精度的影響,為延長測試進一一步確認油氣藏類型及儲量規模提供了保證,也為海上類似低滲油氣藏測試計量提供了有益的借鑒。
0引言
國內某海域某地質構造主力氣藏分布在P8a、P8b和P10三層。為了落實天然氣地質儲量、合理制定開發方案、評價開發效果,對該構造探井進行延長測試”。由于測試期間油藏儲量、溫度、壓力和組分存在.不確定性，故選取測量范圍寬、精度高的測試計量設備。
γ源多相流量計自20世紀90年代亮相以來,已廣泛應用于國內外油氣田單井計量。與傳統的三相分離器相比，多相流量計具有結構緊湊、測量精度高、測量范圍寬、流型適用性好、運行可靠性高、性價比高等明顯優勢口,可用于對油氣構造A的延長測試。為了準確探明構造油氣藏類型、儲量和油氣水含量,需要分析研究多相流量計的原理和影響測量精度的因素,并對比分析該構造流體的組分特點,找出關鍵因素,制定性能保證措施。本文以國內具有代表性的海默科技標.準型γ源多相流量計為基礎進行分析。
1γ源多相流量計原理
γ源多相流量計通過文丘里管測量總流量、單能γ傳感器測量含氣率、雙能γ傳感器測量含水率,然后通過基本的流量計算和體積、壓力溫度(pressurevolumetemperature,PVIT)轉換得到標況條件下的油氣水流量甲。通過使用流型調整技術，可進一步保證含水率的測試精度。
多相流量計的主要部件包括文丘里管(含差壓變送器)、單能γ傳感器、在線取樣器、雙能γ傳感器、溫度及壓力變送器等功能部件。關鍵部件功能如下。
①文丘里管用于測量工況(實際測試壓力、溫度條件下)條件下油相、水相、氣相總流量。
②γ傳感器用于測量工況下的相分率。
③溫度和壓力變送器等用于工況、標況(1個標準大氣壓、20℃條件下)體積轉換的PVT因子計算。
多相流量計原理如圖1所示。
2多相流計量的影響因素.
多相流量計的影響因素主要通過計算過程分析，包括含水率測量公式、含氣率測量公式、總流量公式，以及標況下氣、油、水產出的過程。
雙能γ傳感器測量含水率相關公式為:
式中:λ和η分別為雙能γ傳感器中的截面含氣率和截面含水率,均為待測量;符號右，上角帶“”的為雙能傳感器高能級有關的量,不帶“”的為與低能級有關的量或對兩者共同的量;N0為空管計數率;Nx為在線計數率;D為雙能傳感器管道內徑,為固定值;ρg、:ρo、ρw分別為工況下天然氣、全油、全水的在線密度;ʋg、ʋo、ʋw分別為天然氣、全油、全水的質量吸收系數。
式中:C為流出系數，與雷諾數相關，通過雷諾數與流出系數的迭代關系求出;E為速度漸進系數,對一個文丘里來說，該數據為定值;d為文丘里喉徑;△p為流體流經文丘里時的高低壓端壓力差,由差壓變送器采集;ρmix為流體的混合密度,是各相密度與各相相分率乘積之和。
計算工況各相流量:
式中:Qg8、Q08、Qw8分別為標況下的氣、油、水產量;Bg、Bo、Bw分別為工況下氣、油、水體積相對于標況下的體積比。
通過上述公式可知，影響標況下氣、油、水測量精度的因子包括含水率、含氣率、總流量及工、標況轉換過程的每一個變量,即各相的工況密度、各相的質量吸收系數、空管計數與在線計數率、差壓和PVT因子。在不同的工況下,各項因子對結果的影響也不同。
3計量的關鍵因素
為了進一步確定對本次測試精度產生重大影響的關鍵因素,在實際應用中,對第2節中分析的影響因素進行試驗。首先,結合勘探樣氣組分參數和現場測試實際測量值,確定多相流所屬類別;然后,在一定范圍內改變影響因素,并將得到試驗測量數據與改變前測試數據進行對比，以確定對測量結果產生顯著影響的因素。
該地質構造前期勘探獲得樣氣的主要組分如下。
CO2占4.17%，CH4占85.448%，C2H8占7.043%,C3H8占2.275%。此外,還有少部分N2、iC4、nC4、iC5、nC5及C6+等組分。計算得出樣品組分平均分子量為19.225,平均密度為0.8013kg/m3,相對密度為0.6655。
統計試驗前流量計測試數據平均值如下。
標況液量為56.57m3/d;標況油量為52.3m3/d;標況水量為4.27m3/d;標況氣量為289105.88m3/d;含水率為6.88%;含氣率為98.59%;溫度為47.51℃;壓力為6467.11kPa;差壓為11.92kPa.
結合樣氣密度,可以計算出該多相流所屬的類別。一般用洛克哈特和馬蒂內利(Lockhart-Martinelli,LM)數值分類。此時該數值為0.056,屬于第二類濕氣(洛克哈特和馬蒂內利值在0.02和0.3之間)。對第二類濕氣來說,其主要目的是獲取氣相。但為了準確地計量氣相,需要較為準確的液量數據,同時也要通過含水值來提高氣相測量精度。
為了評估影響計量的關鍵因素,將第2節中分析得出的影響因子變化0.1%~0.5%,計算各影響因子對最終結果的影響,其結果如表1所示。
由表1可以看出,在同比例的波動中,對測試結果影響最大的是空管計數率和在線計數率,其次為差壓零點漂移和壓縮因子變化,其他各因子變化對測試結果影響均較小。
空管計數率與在線計數率都屬于γ射線在不同狀態下的測試數據,因此只需要監測空管計數率即可。壓縮因子由氣體組分決定”,因此監測壓縮因子即監測氣體組分變化。
4性能保障措施
通過上述的計算分析,確定了影響計量精度的關鍵因素。為保障流量計準確、穩定運行,對流量計現場操作和運維提出并實施了如下針對性的性能保障措施。
①定期隔離排空核實空管計數率,每兩個月到三個月進行一次空管標定。
②隔離排空時觀察差壓零點,如果絕對值超出0.3kPa,即需要切零。
③定期進行氣體組分分析,化驗密度與組分。推薦半年進行一次，以確保壓縮因子的準確性國]。
④定期取樣化驗含水率,側面驗證測試含水率的有效性。
上述措施的實施,可以確保γ源多相流量計達到如表2所示流量測量的精度要求。
5結束語
分析分相率和最終標況流量計算過程可知，影響多相計量的因素主要包括各相的工況密度、各相的質量吸收系數、空管計數與在線計數率等。在延長測試應用中進行試驗。對比分析表明,影響計量的關鍵因素為空管計數率、在線計數率、差壓零點漂移和壓縮因子變化。針對關鍵因素,提出并應用四項性能優化措施,確保了γ源多相流量計在延長測試中的測量精度,減小了由于延長測試油藏基礎數據不確定性對測量精度的影響,為海上類低滲油氣藏測試計量提供了有益的借鑒。
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