精准计量在油田生产管理中的应用研究

精准计量在油田生产管理中的应用研究

王聪 朱小兵

中石化胜利油田分公司石油开发中心胜科采油管理区 山东东营 257000

摘要：油井是石油开采重要的基本生产单元，油井的产量计量是油田开发生产的重要基础工作，准确计量油井的产量对于掌握油田的生产动态、科学制定和实施油田开发调整方案、检验各种油田开发措施的效果、实现油田生产经营绩效的量化考核具有重要意义。

关键词：计量技术；油田生产；自动化计量技术

油井是石油开采最重要的基本生产单元。油井的产量计量是采用一定的技术措施对其日产油量进行检测，准确了解油井的生产运行情况，是油田开发生产的重要基础工作。油井的产量计量对于分析油田生产运行动态，制定科学的油田开发及调整方案，检验各种油田开发技术措施的效果，实现对油田生产经营管理绩效的量化考核，使油田企业实现效益经营的目的都具有重要意义。

1油井产量计量技术方法

目前中国各油田现用的油井产量计量技术方法主要有玻璃管量油、液位自动量油和功图法量油。其中玻璃管量油、液位自动量油属于两相分离式量油，是采用计量分离器将采出液分离为气、液两相，利用玻璃管液位计等装置计量产液量，人工取样检测采出液的含水率，从而计算得出原油的产量。大庆、胜利、辽河、克拉玛依等油田多采用此类计量技术。随着技术水平的提高，自动控制（计量站RTU系统）水平和数据处理传输技术（计量站SCADA系统等）都在不断提高。功图法量油是一种软件量油方式，通过安装在现场的传感器采集数据，利用软件进行计算，功图法量油具有较高的自动化水平，大庆外围油田、长庆、大港、吉林等油田多采此技术。除此之外，还有三相分离式量油、不分离多相量油等计量技术，但应用较少。国外油井的产量计量主要以流量法为主，即在两相分离或不分离的情况下检测液体流量，以获知油井的产量，如美国的米德兰、巴肯等油田，在井场进行两相分离后，采用流量计计量油井的产液量。

1.1玻璃管量油

玻璃管量油是一种容积法量油技术，油田现场多采用立式两相分离器结合玻璃管液位计进行计量。承压玻璃管安装在分离器侧壁上，与分离器相连通，玻璃管内的介质为水，分离器内的介质为待测的油井采出液。当分离器内的液面上升时，由人工读取玻璃管内水位上升一定高度所经历的时间，借助于连通器原理，水柱上升高度即液柱上升高度，从而计算出油井的日产油量。

玻璃管量油技术是一种传统的油井产量计量方法，在中国各油田得到广泛采用，在油井总数中的占有率较高。玻璃管量油的优点是装置简单、经济耐用，但装置体积较大、占地大、投资高、操作较繁琐、自动化水平低，间歇量油使计量系统误差增大，计量工艺不能满足连续计量的要求。

1.2液位自动量油

液位自动量油的原理和玻璃管量油相同，不同的是液位检测、时间记录、进出油阀门开关都是由专门仪表自动控制的。电极量油是在立式两相计量分离器的玻璃管液位计上安装一对用于检测液面的一对电极，液位计量油是在计量分离器上安装磁翻板液位计，将电极或液位计与自动控制线路相连接。量油时打开量油开关，分离器出油阀门自动关闭，分离器内液面上升，电极或液位计检测液面，计时器记录液面上升时间，通过植入自动控制仪表芯片中的程序计算出油井的日产油量。液位自动量油是玻璃管量油技术的升级，其最大的优点是改变了玻璃管量油必须人工操作的不便，实现了自动化量油。

1.3功图法量油

功图法量油是依据井下抽油泵工况和油井产液量变化的关系，通过示功图分析并计算出油井产液量的一种计量技术。便携式功图量液仪可用于油井产量的活动计量，固定安装的功图法量油系统其原理与便携式功图量油系统相同，只是现场安装的传感器将采集的数据通过无线通信系统传输到集中布置的后台计算机，进行处理和计算。

功图法量油依据抽油机深井泵工况与油井产液量的变化关系，建立抽油杆、油管和液柱三维振动数学模型，以杆柱组合、气油比和油品性质等为边界求解条件，利用多边形逼近法拟合示功图，计算柱塞有效冲程，结合油层物性和生产数据得到油井产量。

功图法量油的误差约为10%，能够满足油井计量要求，结合示功图远传技术，可以实现连续计量、实时监测和自动化控制。功图法量油简化了计量工艺、操作管理方便，是目前低产少气抽油机井较好的产量计量方法，在长庆、大港等中西部油田应用较广，大庆油田的应用规模也达到了近15000口井。但示功图仅适用于抽油机井，且易受连抽带喷、油井结蜡、井筒漏失、供液不足、气影响等非正常生产工况的影响，加上数据采集和传输中也会存在误差，使功图法量油不适用于工况不稳定、三次油井、间歇低产井和高含气油井。

2基于PLC的油田生产自动化计量技术的分析

2.1应用思路

基于PLC的自动化计量技术在油田生产中的应用，主要是借助PLC自动计量系统中的八个模拟输出点与十二个开关点输出，采取报警检测和实时监控以及有效检测与数据切换这四个模块来工作。当PLC自动计量系统运行后，油井选井信号借助多通阀向PLC系统中反馈，此时计算机就会将液位开关处的相关液位数据，同时还能实时更新，当计量次数和设定次数相吻合时，就会对液量进行计算。而且为确保生产安全，还能对生产中出现的故障进行报警。例如液体位置大于警戒值时，系统就会自动切换至报警模式，并应急处理。再如在系统紧急停电时，能将报警装置触发，从而确保生产安全。

在实际运行中，PLC系统可以对温度和压强以及液位等传感器传输的数据同时进行在线实时监测，并且PLC还会与工控机交换信号，在传输数据的同时精准计量仪器中的液量。而利用PLC来控制加热源与加热泵时，主要是利用工控机来进行计算，并根据所采集的数据，在设定的算法下进行自动计算，进而高精度的得出油井的累计产量，并对流量值顺势采集，从而及时地掌握现场的最新生产信息。

2.2应用原理

PLC自动计量系统具有性能稳定和可靠的特点，尤其是具有较强的抗干扰能力，便于现场维护与管理，其实用性较强。主要是利用其对温度变化进行检测和控制，通过感受压力跃动的幅度来监测液位，并对电动阀所处状态进行控制，在现场采集数据时，主要是将主机和工控机连接起来，借助TCP/IP协议与无线微波网实现数据连通，从而达到数据交换的目的。在油田计量过程中，能结合预先设定的顺序实现自动循环和控制与计算，同时还能结合实际需要采取人工的方式来干预和调整。在计量控制中，主要有自动和指定以及停止三个环节。

在自动化计量过程中，首先需要对程序进行初始化设定，将预期值输入系统之中，比如单井选择、处罚时间，若液位达到所设定液位数值之后，能自动化实施倒阀门排液，当液体位置比设定最低限度时，又能及时地停止自动排液。而这一排液过程的相关数据（出油时间、出油口径）向中控机返回，并统计和测算数值，从而将当日产量进行计算。采取这样的方式来计算时，不仅速度较快，而且自动循环，能结合油井编号来轮流自动进行。而当油井产量较低时，还会对其实施特殊标记和特殊计量，预防因为数值冗余而形成计算错误的问题。此外，还能随时将计量工作停止，只要工作人员通过中控机发出停止的命令，整个计量过程均能马上终止，当设备在此时进行初始化处理后，所有设备又会处于待命阶段，随时可以重新计量。

2.3应用优势

相较于传统的计量方式，这一计量技术的应用有着诸多优势。一是能长时间实现自动计量，最高可以长达24小时。二是有着丰富完善的功能，在单井计量、定次计量等传统的方式上，还能实现排序计量与定时计量，这样在完善计量方式的同时，还能新增计量的指标，借助水与原油之间的密度差，能对不同产油地中的原油的含水量进行计算。三是其报警机制较为完善，不管是机械故障、紧急停电，还是液压异常等，都能及时地报警，同时自动将应急机制启动，确保生产安全。尤其是其设置的冗余主站，即便是运行中的主站出现了故障，但是其也能快速地转接到冗余主站，从而确保计量过程的安全性、精准性和高效性，所以我们需要加强对其的应用。

3结语

综上所述，在油田生产计量中，自动化计量技术的应用有着十分重要的意义，为强化对其的应用，需要我们加强对其技术原理的掌握，并结合实际需要，确定针对性的应用方案和技术类型。尤其是基于PLC的自动计量技术具有较强的优势，需要强化对其的应用和维护，才能更好地促进其应用优势的发挥。

参考文献

[1] 张乔. 油田生产中的自动化计量技术[J]. 化工管理, 2016(18): 49.

[2]张义萍. 油田生产中的自动化计量技术[J]. 中国石油和化工标准与质量, 2013, 33(09): 129.