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1、,渤海钻探油气井测试分公司地面计量作业,地面计量工艺技术,目 录,在测试过程中，为求得地层流体的井口压力、温度、产量及物性等参数，需要建立一套临时生产流程。在一定的工作制度（油嘴）下，通过对流体流量、压力的控制以及必要时对流体进行处理（化学剂注入、加热等）并借助于分离器将流体各相（油、气、水）分离开，分别精确计量，最终求得该工作制度下油、气、水的产量。我们把流程的建立和对流体进行控制、处理、分离、计量所采用的方法称之为地面计量技术。它是自喷井测试工艺中重要的不可缺少的组成部分。,目 录,（一）流程建立的一般要求,（二）典型地面计量流程的构成,卧式三相分离器,数据采集间,环保罐,原油分配管汇,缓
2、冲罐,计量罐,天然气分配管汇,火炬,（二）典型地面计量流程的构成,井口（采油树）,地面安全阀,ESD控制面板,除砂器,化学注入泵,油嘴管汇,加热炉,典型地面计量流程图,30m,北,发电房,消防柜,厨房,值班房,井场平面图,大门,入场须知,集合点,进口罐,柴油罐,蒸汽锅炉,锅炉水罐,压井管汇,油嘴管汇,加热器,分离器,30m,出口罐,输油泵,30m,燃烧池,燃烧池,地面计量测试设备摆放示意图,地面安全阀,工具房,数采房,30m,80m,空气压缩机,修井机,设备摆放附加要求,文古3井（含H2S）,目 录,3,（一）井口控制设备：地面安全阀,地面安全阀,地面安全阀（SSV）的作用,地面安全阀:利用液
3、控闸板阀，在紧急情况下卸掉液压就可以关闭闸板阀，实现地面关井。,（一）井口控制设备：数据头,数据头 上游数据头位于地面安全阀之后，通过记录仪、静压仪、压力表、数据采集系统记录井口压力，通过记录仪、温度计、数据采集系统记录井口温度，把高、低启动器接人紧急关闭系统，进行化学注入、取样，还可插入磨蚀探测器，监测油气井含砂量。,数据头,（一）井口控制设备：除砂器,除砂器 它的用途是对地层出砂进行过滤及计量，以保证测试安全和设备不受损坏。主要适用于以下二种用途：压裂后测试和出砂地层的测试。除砂器能安全地从压裂返排液中除掉大量的固相和从出砂地层测试流体中清除产出砂和计量地层的出砂量，能有效地防止下流地面测
4、试设备的损坏。,除砂器工作原理是利用离心和重力分离，并通过采用不同等级的加固滤网过滤固相。滤网芯是由不同等级的滤网筒和加固外层复合而成，放入耐压的工作筒中，并有可靠的结构做支撑。模块式撬装的滤砂器为双工作筒，配有完整的转换管汇和旁通系统，隔离阀为70MPa的闸阀。使用时两个工作筒轮流进行。,（一）井口控制设备：油嘴管汇,油嘴管汇 它的用途是对流体进行节流，使油气井在不同工作制度下生产。,油嘴管汇一般为双翼式，分别安装可调式油嘴和可换式固定油嘴。固定油嘴用于油气井在稳定流速下使用，便于精确的产能测试分析，选用的油嘴尺寸需维持油嘴上下方的临界流动状态，意即油嘴管汇下游的压力变动，不至影响油气井的流
5、动特征。可调油嘴仅在流动早期或洗井时使用。,更换油嘴时压力控制原则：下游压力不低于小油嘴时的压力，不高于大油嘴时的压力。油嘴选择基本原则：下游压力低于上游压力的0.546或0.544倍。油层测试油嘴选择原则：原则上在高于饱和压力下求产，地层流动状态、采油指数不随生产压差而变化，按规范只选择一个油嘴求稳定流量资料，同时应考虑使井底流动压力大于油层饱和压力并在地层不出砂的前提下尽量选择大一些的油嘴。,气层测试油嘴选择原则：为求得气流方程式及无阻流量，一般应测取三个以上油嘴的稳定流量资料，选择油嘴系列应考虑：各个油嘴的井底流动压差充分拉开。最大油嘴的井底流动压差不致引起出砂而影响测试。通常情况下最大
6、油嘴井底流动压差不大于地层压力的35%。最大流量符合地面管线和设备的处理能力，符合测试安全要求。要求能够承压3569MPa。,选择油嘴尺寸需要考虑的问题,测试过程中现象分析及处理一览表,测试过程中现象分析及处理一览表,油嘴的并联,当遇有高产井（主要是气井和高气油比井）时，有时甲方要求用两套地面设备同时开井测试求产，这时如何确定油嘴尺寸就是一个甲乙双方关心的问题。,例如，甲方确定的开井油嘴系列是：20/6424/6428/64，其中第三个油嘴产气量高，需要两套地面设备，要确定两个油嘴的尺寸d1、d2，令其相当于一个油嘴d当量28/64，可以通过公式d当（d12+d22)0.5或 d当（d12.0
7、15+d22.015)0.496278来确定。,油嘴的并联,利用第二个公式，经试算得出可选的油嘴组合及其误差(相当油嘴28/64),油嘴的串联（多级节流）,为了降低节流压差、缓解水化物形成，对高压井可采用多级节流。,上世纪在塔里木重点探井柯深1和英科1井测试时分别采用了四级和两级节流，进入本世纪后，油气井测试公司接受了国际服务公司的观念，基本放弃了多级节流，前提是设备性能能保证一级节流的可靠性。目前四川石油管理局在气井测试中仍然采用多级（一般三级）节流。,一是降低油嘴螺纹冲蚀呲穿的风险,二是降低可调油嘴阀杆的转动阻力。,油嘴的串联（多级节流）,放喷时各级压力可大体按等比数列或等差数列（压降比可
8、以小于2，即非临界流）设计；求产时第一级必须达到临界流速（压降略大于1.84或2），以下各级可以不达到临界流。,根据预计的产量和设计的井口压力先确定第一级油嘴尺 寸，然后按下式确定以下各级油嘴尺寸：d下/d上（p上/p下）0.496278(1/0.544)0.4962781.840.4962781.353 否则，不能保证第一级达到临界流速。,（一）井口控制设备：ESD系统及MSRV,ESD系统的构成：控制面板 ESD panel ESD station 高低压传感器 Fusible plug 执行机构：各级安全阀 快速释放阀 MSRV,施工前的ESD及MSRV准备工作,施工前检验、调试ESD系
9、统及MSRV。对ESD系统的控制面板、传感器、关井站、安全阀（执行机构）进行功能试验。对MSRV进行功能试验。,MSRV（多级感应释放阀）,MSRV是在工作过程中，出现超压的状况后通过快速释放压力保护整个流程安全的系统设备。当第一个压力传感器感应到压力后，MSRV使用液压驱动球阀开始工作，通过设置破裂盘破裂压力，在整个工作过程中不间断的监测压力而达到对地面流程设备的保护。,MSRV：破裂盘设定,当施工过程中出现超过破裂盘破裂压力的情况，各条驱动管线被激发，使阀门开启。一旦MSRV被打开将一直处于打开状态，直到有压力施加于各个关闭端。,ESD控制面板,（一）井口控制设备：高压管线,高压管线的发展
10、过程类型发展过程：活动弯头、活动管线直管线死弯头高压软管连接发展过程：螺纹连接由壬管线焊接由壬管线整体式由壬、半整体式由壬管线,高压管线连接扣型一览表,（二）加热/分离/计量设备：加热器,加热器（热交换器）的用途,它的用途是对从井口出来的流体进行加热，降低稠油粘度和防止气体水化物的形成而堵塞流程。,用途：,意义：,稠油,高凝油,高压气井,降低摩阻,缓解水化物,改善燃烧,改善分离计量,在许多作业中，安装加热器加热原油可降低其粘度，加快油、气分离，更有效地把原油同乳化水分开，但主要目的是用于气井测试避免水化物的形成。大多数天然气都同时伴生有大量的水蒸汽，当含水蒸汽的高压气流到达冷却区或降压点（通过
11、油嘴）时，气流的压力和温度就会下降到个别天然气组分的霜冻点之下，形成水化物。,加热器（热交换器）的用途,（二）加热/分离/计量设备：加热器,加热器（热交换器）的分类,常用的有直接蒸汽热交换器和间接双燃料热交换器两种。,蒸汽热交换器,间接双燃料热交换器,直接蒸汽热交换器,直接蒸汽热交换器即热能直接对流程盘管进行加热，这是测试用加热器中热效率最高的一种。来自称作蒸汽发生器的过热蒸汽直接进入加热炉的带压外壳内，对盘管进行直接加热，蒸汽凝析水或返回蒸汽发生器，或经只能让凝析水通过的蒸汽捕捉器排放。,间接双燃料热交换器,间接加热器就是燃料在带火焰管的炉堂内燃烧，加热炉堂外的处理液（多为水），待加热的流体
12、流经浸没在处理液里的盘管并同处理液进行热交换。,两种热交换器的对比,三相分离器的用途,它的用途是对流体实现油、气、水三相分离和计量。要求能够承受压力10MPa。它是地面计量流程的基础和核心，对地层流体的分离、计量也大多通过操控分离器来实现。,（二）加热/分离/计量设备：分离器,三相分离器的类型,三相分离器按主体容器的外形可分为卧式、立式和球形三种类型。按其内部构造，分离原理和油水界面控制方式的不同可分为挡板式、循环式、内旋式、离心式和旋风式几种。,立式两相分离器,在处理固体含量较高的原油时，选用的立式两相分离器。,立式三相分离器,优点：1.在立式三相分离器中排污口在容器的底端中心，容器底部还可
13、以做成锥形，有时还可以装除砂器使流体内的沉砂易于从分离器中排出。在处理固体含量较高的原油时，立式优于卧式。2.立式三相分离器还容易控制液面，液本重新雾化的可能性小，占地面积小。缺点：安装困难，顶部的安全阀及某些控制元件保养困难，因其为立式结构，给运输也带来了困难。,根据其内部结构和分离原理的不同，立式三相分离器又可分为挡板式、离心式和循环式三种类型。,立式三相分离器的类型,通常球形三相分离器是一种两头没有外壳的特殊类型时立式三相分离器，从保持压力的观点来讲是一种高效三相分离器。但因其液体缓冲能力有限和制造上的困难。目前在油田生产中很少采用。,球形三相分离器,根据分离器内部构造和分离原理的不同，
14、卧式三相分离器又可分为挡板式和内旋式两种。,卧式三相分离器的类型,这种分离器利用离心力把液体从气体中分离开来，起到了最大的气液分离作用。当气体进入容器内，通过降低流速，使气体和液体在油气界面上避免了干扰，从而减少了泡沫的形成和液体再次夹带气体的现象。该分离器的优点是：气液分离程度高；减少气液界面上泡沫的形成和液体再次夹带气体的现象；减少了分离所需停留的时间；减小了容器的尺寸，但它对流速很敏感，需要的压力降较大，因此只适用于产量大压力高的油气井。,内旋式三相分离器,装有界面控制器和挡板的三相分离器,油槽和挡板结构的三相分离器,挡板可自动调节的三相分离器,卧式三相分离器,优点：1.液滴的沉降方向与
15、气流方向垂直，与立式相比具有沉降路程短、液滴易于从气体连续相中沉降下来，因此在处理含气量大的流体时，卧式比立式有效。2.另一方面是卧式三相分离器的油气界面的面积大，当三相分离器的内部压力接近平衡时，从液体中逸出的气体更易于进入到容器上部空间使气液分离。3.卧式三相分离器内水的沉降与油脱水的缓冲沉降面积也明显比立式的大。有利于三相 分离器内油水的分离。缺点：占地面积大，容器底部要开若干个排污口来排放沉砂和杂质，所以卧式在处理固体含量较高的原油时不如立式的。,卧式三相分离器的内部结构,典型的卧式三相分离器其内部主要部件包括：,典型的卧式三相分离器内部结构图,入口分流器,聚结板,消泡器,稳流器,吸雾
16、器,入口分流器,目前广泛采用两种入口分流的基本形式。第一种是折向挡板，一般为球状盘、平板、角铁栅、园锥结构,能够突然改变液流方向和速度。第二种装置是旋流进口，它依靠离心力使油气分离，大 部分都使用一个进口喷咀以提高流体压力和流速。,聚结板,第一种为蛇状瓦楞式聚结板，当从进口分离器冲过来的未被分离干净的气液混合流体进入这一组聚结板内时，气体中的液滴碰撞到聚结板上，进一步被粉碎和分离，并且由于通过聚结板之间的流速可提高近40%，高速液流与板壁相碰，得到较彻底的分离，分离出的液滴聚集在聚结板上，沿着聚结板壁向下沉入液体段。该装置不但能从油中去除泡沫，并能从泡沫中除气效果更佳。,第二种为蜂窝状聚结板。
17、该装置用于气液分离效果较好，其曲折的流路使含在气体中的液滴撞到斜板的表面上，于是在重力的作用下液体便呈液滴聚结并落下，气体上升，在气液分离方面，其效率和原理同蛇状瓦楞式聚结板差不多，它的优点是油气分离效果好，并且能消除油中的气泡沫。,消泡器,该装置应用于长的卧式三相分离器中，不但能起到消泡作用而且还能起到防止液体波动的作用，它就是简单地横跨在气液界面上并与流动方向垂直的网状挡板，当气泡逸出液体时，油气界面上很可能出现大量泡沫，沫撞击在网状挡板上破碎并聚结，使其中的气体分离出来。同时它亦可以起到消除容器内由于压力和流量的变化而引起的液体流动，从而使液面稳定，减少了干搅。,稳流器,稳流器又叫涡流消
18、除器。它是由一块十字交叉的钢板，焊接在油和水的内部出口处，其目的是消除液体控制阀突然打开时，在液体出口处所产生的涡流流态，而涡流的产生能抽吸油气界面上的气体或抽吸油水界面上的原油，并把气体或原油分别从油口或出水口夹带出去，因此该装置可避免上述现象的发生，它结构简单，但作用较大。,吸雾器,主要分为三种最普遍的除雾装置：金属网填料、拱板和叶片,金属网填料为园柱形，由不锈钢丝编织物绕制而成，液滴撞击金属网并聚结而往下沉降，从而消除了气体夹带液滴排出。叶片除雾器可迫使通过蛇状瓦楞板之间的气流改变方向，使夹带在气体中的微小液滴撞击在金属板表面聚结并降落到液体收集部分，叶片除雾器是由几张相互平行的曲折钢片
19、所组成。拱板除雾器是由波纹状同心园筒排列而成的，气体夹带的微小液滴可撞击波纹板并聚结。,卧式三相分离器的工作原理,(1)地层流体进入三相分离器，首先碰到入口分流器，使流体的冲量突然改变，流体被粉碎，使液体与气体得到初步分离，气体从液体中逸出并上升，液体下沉至容器的下部。,（2）通过入口分流器未被分离出的液滴被气体夹带着向前进入蛇状瓦楞式（或是蜂窝状）聚结板内，使其动能再次降低而得到进一步的分离，聚结后的液滴便在重力作用下降到收集液体的容器底部，液体收集部分为液体中所携带的气体从油中逸出提供了必要的滞留时间。,（3）夹带大量液滴的气体通过聚结板进一步分离后，夹带有少部分液滴的气体在排出容器之前，
20、还要经过消泡器和除雾器，更进一步的净化，使其成为干气。消泡器可使夹带在气体中的液滴重新聚结落下；气体出口处的除雾器也同样起到了使夹带在气体中更微小不易分离出的液滴与其发生碰撞而聚结沉降下来的作用。排气管线上设有一个气控阀来控制气体排放量，以维持容器内所需的压力。,（4）分离器内的集液部分在容器内有足够的停留时间，一般油与水的相对密度为0.75：1，因此油水之间的分离所需停留时间为12分钟，在重力作用下，由于油水比重差，自由水沉到容器底部，油浮来上面，以便使油和乳状液在其顶部形成一个较纯净的“油垫”层。,（5）浮子式油水界面调控器保持水面稳定；随着“油垫”的增高，当油液面高于油水挡板时，溢过油水
21、挡板流入油室，油室内的油面由浮子式液面调控器控制，该调控器可通过操纵排油阀控制原油排放量，以保持油面的稳定。,（6）分离出的游离水，从容器底部、油挡板上游的出水口，通过油水界面调控器操纵的排水阀排出，以保持油水界面的稳定。,分离器的处理量,确定方法：停留时间（测试分离器12分钟）决定因素：壳体规格、设计类型（立式、卧式、球式及组合式）影响因素：压力、温度、液面高度（高液面确定液体处理量、低液面确定气 体处理量）,分离器的计量能力,天然气：决定于分离压力、压差计量程和测气管内径。原油：决定于流量计量程。一般配两个。水：决定于流量计量程。,三相分离器的压力调节及油水界面控制,油水界面控制和三相分离
22、器压力的检测调控是油、气、水三相分离计量中的关键问题，也是比较难对付的问题，尤其是原油的相对密度较大，乳化比较严重和流速不稳时，这个问题就更难解决了。,三相分离器模拟操作,三相分离器的压力调节及油水界面控制,当地层流体进入分离器后，首先要调节压力控制器，使容器内的压力稳定从而使液面处于平稳状态。然后，当油气界面升到分离器的1/2或3/4处（从容器底部起）时，再调节油水界面控制器和油面控制器，它们分别操纵排水阀和排油阀来控制水和油的排放量。使其液面保持稳定，这样才达到了油气计量的条件。,液位控制系统模拟视频,三相分离器压力选择基本原则：,受分离器工作压力的限制。对1440Psi分离器，最高工作压
23、力不应超过1200Psi。最低分离压力应能将分离出的液体排除分离器。对于高产、高粘原油，对于油水出口管线较长或较细的管线，应计算一下摩阻。能满足高产气井测气要求。尽量提高分离效果（降低气含油和油含气）；获得尽量多的油产量；将大部分气分离出（获得最大气量）。改善巴顿记录仪记录曲线。,三相分离器的压力调节：故障排除一览表,三相分离器的压力调节：故障排除一览表,在上述流量计和测气方法中，属于节流式的孔板、垫圈、临界流速三种流量计在国内油气井测试中使用比较普遍。,容积式流量计文丘里管皮托管弯管流量计孔板流量计垫圈流量计喷嘴流量计,临界流速流量计节流油嘴涡轮流量计各种质量流量计立式分离器排液管线摩阻法密
24、闭测气法,天然气计量方法,天然气测气法：孔板流量计,孔板流量计连接示意图,式中：Qd天然气产量，立方米/日（m3/d）；Hw孔板压差，英寸水柱（H2O）；Pf下游或下游静压（绝对），Psia，读数14.7(现场取15)其它系数名称及取得方法见附表。,孔板流量计气产量计算公式,Qd=0.67961 FbFrYFpbFtbFgFtfFpvFm F1Fa（HwPf）1/2,孔板流量计系数取得方法及两种取压方式系数异同一览表,孔板流量计系数取得方法及两种取压方式系数异同一览表,孔板流量计系数取得方法及两种取压方式系数异同一览表,Pb合同基数压力或所在国家标准压力，psi；Tb合同基数温度或所在国家标准
25、温度，oR（兰金温度）。oR460；g天然气比重，空气=1.000；Tf 流温，oR；zb基数条件下气体偏差系数，通常取1；z工作条件下气体偏差系数（计算繁琐）,孔板流量计公式的简化,在实际计算中，这些系数一般不需要全部考虑。所有系数按重要性排列如下：Fb、Fg、Ftf、Fpv、Y、Fr、Fpb、Ftb、Fm、F1、Fa估算产量使用系数：Fb粗算产量使用系数：Fb、Fg一般计量使用系数：Fb、Fg、Ftf、Fpv、Y、Fr（最后3项视情况常忽略）其它系数一般用于贸易交接（其中Fm、F1仅用于水银压力计）。目前现场多已采用计算软件，因此，即使所有系数均考虑也不麻烦。,1440psi分离器孔板流量
26、计测气范围,其中0.65 单位：104m3/d 分离器推荐分离压力范围：201200psia,天然气测气法：垫圈流量计,垫圈流量计：接法示意图（2种）,分离器,分离器,垫圈流量计只适用于测量较小的气体流量。它具有结构简单，携带方便等优点。当U形管内盛水时，只适用于测量3000立方米/日以下的气体流量。当U形管内盛水银时，可测量30008000立方米/日之间的气体流量。对于较高的气产量，可以使用高精度、高分辨率的小量程（如15或30Psi）压力表。,垫圈流量计气产量计算公式,当U型管内压差用汞柱时：当U型管内压差用水柱时：式中：Q气体产量，立方米/天（标准条件下，20.latm）；d垫圈直径，毫
27、米；HU型管中汞柱或水柱压差，毫米；r气天然气比重；T天然气绝对温度，oK。,天然气测气法：临界流速流量计,临界流速流量计：接法示意图,分离器,流量计,临界流速流量计也属于放空测气法，安装在分离器压力控制阀门（气出口阀门）与火炬之间。测气时气流对孔板和紧邻下游管线冲刷严重，高产时噪音也很大，为缩短测气时间，一般接在支管上，出口紧靠主火炬，以便测气时天然气容易引燃，尽量减少往大气排放天然气。,临界流速流量计的原理,临界速度流量计，是根据天然气通过档板，上流压力P1大于下流压力P2约一倍（即P20.546P1）时，达到临界气流。天然气在临界状态下流动时，流束在断面最小处的流速等于该温度下的声速（常
28、数C）。增加上流压力时，流速在断面最小处的速度并不增加。只是增加了气体的密度和流量。故利用上流压力和温度即可算出流量。,临界速度流量计气产量计算公式：,QC2213d 2P1/(气zT1)1/2 式中：Q气产量，m3/d；C临界流量系数；d孔板孔径，mm；P1孔板上游绝对压力，MPa；气气比重；T1孔板上游绝对温度，oK；z天然气压缩系数（当P18kg/cm时，可不考虑Z值）；,（二）加热/分离/计量设备：分离器,当气流未达到临界状态时，即P20.546P1时，气体产量计算公式可用：,式中：P2孔板下流绝对压力；其它量的单位同前。,临界流速流量计简化公式：,Q1957.84d2P1/(气zT1
29、)1/2,式中各参数同上。,临界流速流量计：临界流量系数取气范围,压缩系数的计算方法：,（1）根据天然气比重，由天然气比重与平均临界状态关系曲线图中查得 平均临界压力Pop；平均临界温度Top；（2）计算对比压力Pr和对比温度Tr：,（3）再根据PrTr查得气体压缩系数Z值，或从表中亦可查到Z值。,临界流速流量计的技术要求,国内使用的临界流速流量计有2“、4”两种。在8000m3/d至100万m3/d 时使用2“的，100万m3/d以上使用4”的。技术要求：孔板厚度6mm，出口带30o45o坡口；流量计短节与气管线相符；要求达到临界流速，即P下游0.546P上游。上游压力小于1MPa（相对）时
30、z可取1。,利用节流油嘴计算气井气产量,在油气井测试过程中，井口节流油嘴一般达到临界流速，对不含或基本不含液体的气井，可视为临界流速流量计，可以根据油嘴尺寸和井口压力估算气产量：,Qgas=（146148）d 2P上游 式中：Qgas气产量，m3/d；d油嘴尺寸，mm；P上游油嘴上游压力，MPa,根据油嘴测算的气产量，可以用来验证分离器孔板流量计计量值。,三种天然气流量计基本情况对比,三种流量计主要优缺点及建议使用范围：孔板流量计,国内使用的孔板流量计测量范围大，压降小（因而对分离器操作的影响和下游压力的限制很小），噪音小，冲蚀轻，无污染，适应广（既可燃烧，亦可进输气管线）。建议在油气井测试作
31、业中重点推广使用。测气管线直径决定测气范围整体上下移动。国产孔板流量计尺寸小（3“以下），因而对于高产气井需使用临界流速流量计；引进孔板流量计尺寸一般较大（一般4“以上），所以对于极低气产量测量困难，解决途径有二：一是可以考虑使用高、低量程两个压差计，二是另接垫圈流量计解决。,三种流量计主要优缺点及建议使用范围：垫圈流量计,垫圈流量计结构简单，适合测量极低气产量，尤其适合测量缓冲罐（可视为二级低压分离器）、计量罐、储油罐逸气口的气量。缺点是难于测量高产气，测气时不能燃烧，会造成一定污染；对采气井测气时也浪费能源。建议作为油气井测试作业中的补充方法。,三种流量计主要优缺点及建议使用范围：临界流速
32、流量计,临界流速流量计对于高产气井，孔板和紧邻下游管壁冲刷严重，容易呲穿；噪音也大；对于进入输气管线的采气井和试采井也不便采用。随着引进分离器及其仿造产品的普及，这种方法已失去存在的价值，建议淘汰。井口节流油嘴视同临界流速流量计，在没有孔板流量计或孔板流量计失效时可以用于气井测气，也可作为孔板流量计的比对方法。对于油气同出的井，可借助油嘴动态方程推出气产量。但其正确性有待于验证或证明。,计量罐的用途,用于准确计量地层产出液体体积的标准计量装置。连接在试油三相分离器的下游，对带压流体经过二次分离测定液体的准确体积，可在现场标定分离器的流量计，也可单独用于不宜进分离器求产和非自喷井试油的液体计量。
33、,（二）加热/分离/计量设备：计量罐,计量罐的分类,分为常压计量罐和承压计量罐（缓冲罐）两种类型。常压计量罐多为双舱式结构。一般由罐体、进口、液位计、液体出口、气体出口、人孔和内部加热系统等组成。罐体不能承受压力，气体出口通过专用管线引到安全地区或燃烧。,缓冲罐的结构组成,缓冲罐即承压计量罐一般由罐体、进口、液位计、安全阀、压力调节和自动控制系统、小气量计量系统、液体出口、人孔和内部加热系统等组成。根据需要，可为立式或卧式，容积各不相同，工作压力范围在0.3447至1.7234MPa之间。,缓冲罐的结构图,缓冲罐的用途,缓冲罐内部结构图,缓冲罐既可以作为计量罐用于计量原 油产量和标定液体流量计
34、，也 是一个低压的试油两相分离器，可将液体中没有分离干净的气 体在低压下进行二次分离，气 体送至燃烧系统燃烧，当井内 产出流体中含有毒、有害气体尤为重要。,海上作业：钻井平台或钻井船空间狭小，设备摆放紧密。由于计量罐不能承受压力，对于高产井计量罐的逸气管不能太长，这样天然气就会在钻井平台附近飘散，产生HSE问题。改用缓冲罐后，逸气管直径可以小一些，也可以相对较长，将二级分离出来的天然气输到燃烧器或海面。含H2S井：H2S在井场飘散是一个严重的HSE问题，使用缓冲罐同样可以将二级天然气送到较远处。选择合适的缓冲罐分离压力，可以很容易地将罐里的原油或地层水压到其它储罐或罐车，省去输油泵。使用计量罐
35、则必须使用输油泵倒油。对于有喷嘴的原油燃烧器，一般需使用输油泵将缓冲罐里的原油打到燃烧器。,缓冲罐压力的控制,缓冲罐压力一般使用一个可调式减压阀控制压力，与一般减压阀不同的是，减压阀受上游压力控制。一般情况下，缓冲罐出口不接输油泵，因此，即使不考虑多级分离效果问题，也需要维持一定的压力，以便将油排到其他储罐或罐车。需要将油打到燃烧器（尤其是带喷嘴的）或输油管道时，需要接工作压力合适的输油泵。这时，原则上缓冲罐压力可以降得很低（比如大气压），但当缓冲罐出口管线过长、过细或原油很稠的情况下，可能也需要维持一定的压力，以提高泵效。,（三）油气后期处理设备：储液罐及污水罐,储液罐及污水罐的应用,用途：
36、原油、污水暂存容积：2040立方米配置：加热盘管、呼吸阀等,（三）油气后期处理设备：燃烧器,储液罐燃烧器的结构原理,试油时用于使原油和天然气充分燃烧的装置，又称燃烧头。海洋油气井试油过程中必不可少的设备之一。安装在试油（气）用燃烧臂的最前端，由气体燃烧部分、原油雾化燃烧部分、水幕喷淋系统、点火系统所组成。,环保型原油燃烧器,普通燃烧器点火放喷视频,储液罐燃烧器的结构原理,气体燃烧部分结构比较简单，只有液化气流程及电子点火系统和气体燃烧口；原油燃烧部分结构比较复杂，由原油流程、压缩空气流程、液化气流程及电子点火系统组成，利用大流量压缩空气把原油通过燃烧器喷嘴喷出，然后经点火系统点燃使原油充分燃烧
37、；水幕喷淋系统在油气燃烧过程中用于冷却燃烧器，降低燃烧产生的高温。它分为三部分：（1）一部分喷向火焰形成蒸汽，使火焰降温；（2）燃烧头后面的环状喷水装置形成的水幕在燃烧器的后面阻止高温向平台方向辐射；（3）平台受热辐射表面的喷淋系统，直接使平台表面降温，确保燃烧臂和平台的安全；,燃烧器的应用,用途：海上、沙漠等难于回收原油得的地区类型：海上（配燃烧臂）、陆地设计：单头、三头、四头配置：雾化头、点火系统、喷水助燃及降温、球阀及单流阀需求：水、压缩空气,陆地原油燃烧器,海上原油燃烧器,（三）油气后期处理设备：输油泵,输油泵的应用,用途：将计量罐（有时为缓冲罐）的油水倒入储罐或罐车；将计量罐、缓冲罐
38、、储罐的原油打到燃烧器（泵压2MPa以上）或输油管道排量：10立方米/小时以上泵压：0.3-3MPa种类：离心泵、螺杆泵等动力：电动、柴油机驱动要求：防爆,输油泵,输油泵的分类,分气动和电动（防爆）两种。,气动传输泵,电动传输泵,（四）油气计量装置,油气计量装置,油气计量是整个地面流程工艺中的一个关键环节，计量数据的精确与否是由所使用的计量装置所决定的，油气计量的方法有许多种，因此所应用的计量装置也各不相同。,原油计量装置的分类,过去老式的原油计量方法。大都使用计量缸进行直接标定计量，这种方法简单易行，但给原油计量工作带来许多不方便。目前国内外常用的量油装置是刮板流量计，和涡轮流量计、椭园齿轮
39、流量计、腰轮流量计。,计量标定缸量油,这是一种原始而简单的量油方法，从分离器中分离出的原油直接进入计量标定缸中，用带有刻度的直尺下至计量缸中量油。,刮板流量计,刮板流量计也叫容积式流量计，主要由主体外壳、计量室、转子、侧面法兰板和计数器五部分组成。,刮板流量计内部结构图,刮板流量计工作原理,当流体流过流量计时，流过三个扇形体的计量室时，转子便完成了一周的旋转而送出了一定体积的液体。与液体流量成正比的旋转体转速（或刮板转动频率），通过变速齿轮的传动，使其传到记数器，于是在计数器上显示出液体的流量值。,刮板流量计的工作原理,刮板流量计的适用范围,该流量计是一种容积式的计量仪表，结构简单，若附加上磁
40、耦合装置，还能远传与流量成正比的电脉冲信号，它在设计上采用了一些特殊结构，能使流量计在运转中允许有少量杂质通过而不会损害仪表和出现运转不正常现象，因此它非常适用于中途测试地面油气计量中的原油计量，也是目前国外普遍采用的一种原油计量装置。,涡轮流量计内部结构,涡轮流量计是一种速度式计量仪表，由涡轮流量变送器，脉冲信号放大变送装置和数字累积显示机构三部分组成。其中涡轮流量变送器是由涡轮、导向器、壳体，感应接收放大器等组成的。,涡轮流量变送器的内部结构,涡轮流量计的工作原理,涡轮流量计的工作原理比较简单，当流体通过叶片与管体之间的间隙时，涡轮在叶片的带动下围绕着轴作自由旋转运动，并且涡轮旋转的角速度
41、与通过流量计的流体速度成正比，叶片周期性地切割电磁铁产生磁力线，在线圈内将感应出脉冲信号，所以脉冲信号频率则正比于流体的流量。,涡轮变送器基本原理图,1.磁棒 2.线圈 3.磁力线 4.叶片 5.涡轮,椭园齿轮流量计的内部结构,椭园齿轮流量计是由：本体、椭园齿轮、传动齿轮和记数器四部分组成的。,椭圆齿轮流量计结构图,1.表盖 2.减速机构 3.轴向密封联轴器 4.连接螺栓 5.传动齿轮 6.盖7.上盖板 8.椭圆齿轮 9.计量箱 10.下盖板 11.椭圆齿轮轴 12.油塞 13.壳体,（四）油气计量装置,椭园齿轮流量计的工作原理,仪表在工作中，靠流量计进出口的压力差推动一对椭园齿轮旋转，从而不
42、断地把进口处的液体经流量计计量后送到出口处。该流量计的结构复杂，通过流量计的流体纯度要求高（否则容易损坏仪表的计量精度），但计量数据比较精确。,椭圆齿轮流量计运转原理图,（四）油气计量装置,腰轮流量计（也叫罗茨流量计）的内部结构,腰轮流量计是一种容积式流量计。主要由外壳、计量室、腰轮转子、齿轮减速机构、磁性联轴器和指示积算装置构成。,腰轮流量计结构图,1.外壳 2.计量室腰轮转子 3.减速机构 4.磁性连轴器 5.指示积算装置,（四）油气计量装置,腰轮流量计的工作原理,当液体流入计量室进口后，靠出口与进口的压力差推动腰轮，在两根腰轮轴上固定有两个驱动齿轮，齿轮的啮合，两个腰轮相互交错运动。每转
43、动一转，腰转与计量室之间的液体有四份被送出。转子的转动通过机械减速机构，磁性联轴器，输入积算仪的指示装置从而在刻度盘上读出所流过液体的流量值。,腰轮流量计运转原理图,（四）油气计量装置,天然气计量装置,天然气计量装置气体的计量基本上采用的是气体节流压差原理。在充满气体的管道内安置一节流装置（如测气孔板），当气体流经节流孔板时，便会形成局部收缩，使流速增加而造成了该处静压的降低。气体挤过节流孔板后，流速由于流通面积的变大和流束之高的扩大而降低，与此同时，在节流孔板前后管壁处的流体静压力产生差异,形成压力差。,（四）油气计量装置,天然气计量装置的原理,气体流量愈大，在节流孔板前后产生的压差也愈大。
44、因此，通过压差的测量来度量气体流量的大小。,测气孔板的节流原理,（四）油气计量装置,天然气计量装置的分类,压差的大小不仅取决于气体流量，而且还和节流装置的型式，测气管道内气体的物理性质等方面有关，目前所使用的测气节流装置有孔板，喷咀，文丘利管和文丘利喷咀等几种形式，由于孔板形状简单，易于复制、造价低，故已被油田广泛应用于测气工艺中。,（四）油气计量装置,天然气计量装置的分类,天然气的计量方法有多种，其计量装置和手段也各不相同，经常使用的有：临界速度流量计，垫圈流量计和孔板流量计，这些测气方法各有其使用的局限性，在新探区的探井进行中途测试时，由于对该井的产气量不清楚，单用一种方法进行天然气计量，
45、往往会遇到许多麻烦。因此有时将两种或两种以上的测气方法联合使用。,（四）油气计量装置,临界速度流量计,该仪器具有结构简单，所取参数少，计算不复杂，计量比较准确，测气范围广等优点。因此应用于高产气井的天然气计量，但它同时也具有现场使用时更换孔板困难，并且需加旁通管线，使流程管线复杂，压力表的读数受人力的影响而容易造成读数误差等缺点。,（四）油气计量装置,临界速度流量计的结构,临界速度流量计是由测气短节，压帽接箍、孔板和下流管线等部分所组成的。孔板一般有6、10、12、16、18、20和25mm等七种。流量计的直径有2和4的两种。,（四）油气计量装置,当使用临界速度流量计时应遵守下述要求：,（1）
46、通过孔板的气流必须达到临界流动（即流速等于声速）。（2）日产气量要求大于8000立方米。（3）流量计短节内径必须与排气管线内径相同。（4）上流压力需用标准压力表。（5）测气孔板的喇叭口应对准下流，而且所选孔板必须符合P下0.54P上。,（四）油气计量装置,临界速度流量计的工作原理,当天然气流经孔板产生节流，P下0.546P上时，则为达到了临界状态，也就是在临界气流的流速断面处，天然气的流速等于该处温度下天然气的声速。此时虽然再增加上流压力，而流速断面最小的速度仍不会再增加。只增加气体的密度和流量。因此当气流形成这种状态时，气体流量与下流压力无关。仅取决于上流压力。于是利用孔板前的压力值即可推算
47、出气体流量。,（四）油气计量装置,垫圈流量计,垫圈流量计只适用于测量较小的气体流量。当U形管内盛水时，只适用于测量3000立方米/日以下的气体流量。当U形管内盛水银时，可测量30008000立方米/日之间的气体流量。它具有结构简单，携带方便等优点。垫圈流量计是由测气短节、压帽、孔板（档板）、U形管四部分组成。,（四）油气计量装置,垫圈流量计的原理,垫圈流量计测量的原理是根据气体流经测气孔板时，孔板内、外形成压差，将其压差反映在U形式管的压差计上。同一气量，不同孔径的孔板，其压差随孔板也径的增大而变小；同一孔径的孔板其压差随气量的增大而增大。故此，可以根据孔板孔径与压差两个数值，计算出所测油井的
48、气产量。,（四）油气计量装置,丹尼尔孔板节流装置,丹尼尔孔板节流装置分上下壳体，中间由螺栓联接，下壳体分为内外两腔。,孔板更换视频,（四）油气计量装置,下壳体内腔包括前后部分的直管段与直管段中间垂直的环形密封槽，外腔上部装有两根齿轮，一根齿轮驱动装有测气孔板的滑架上下运动，另一根驱动中间滑阀开关。下壳体两侧各设有一对取压孔，两侧下部各设一排污孔，在上下壳体中间设有切断或连通上下壳体腔用的中间滑阀。,丹尼尔孔板节流装置的内部结构,（四）油气计量装置,上壳体下部设有一个润滑阀，用于中间滑阀的润滑，并设有均压阀，其作用是若中间滑阀处地关闭状态而需要打开时。（需要换孔板时）应先打开均压阀，对上下两腔进
49、行均压，然后才能打开中间滑阀，关闭中间滑阀后，再打开另一测的泄压阀，泄掉上壳体腔内的压力，再打开上密封板，取出孔板。,丹尼尔孔板节流装置的内部结构,（四）油气计量装置,节流件和测气孔板加密封件后，装在孔板滑架上与齿轮轴啮合、摇动手柄齿轮轴驱动孔板滑架组合体能自如地装入直管段中间的环形密封槽，操作方便，复位精度高。,孔板、密封垫及托架,（四）油气计量装置,该装置的工作原理与临界速度流量计的测气原理基本相同，只是两者取压力式不同。在测气管道内装有节流孔板时，气体经过节流孔板，其上下游之间就会产生静压力差，并通过传压管传入双波纹差压计，在巴顿记录仪上显示出来。,丹尼尔孔板节流装置的工作原理,（四）油
50、气计量装置,（1）测气管线承压时，可快速更换或检修孔板，而不需 附设旁通管线。（2）换孔板不会遇阻，当提起孔板时沉积物，结晶物可 顺利通过。（3）随着流量的变化可载压更换不同孔径的孔板。（4）可进行定时或某一瞬时的流量计量。,丹尼尔孔板节流装置的特点,（四）油气计量装置,巴顿记录仪是与丹尼尔孔板节流装置配套使用的。它所记录的一些参数均是从丹尼尔节流装置中获取的。巴顿记录仪是由一个封闭防水不受气候影响的箱子和压差计构成的，主要包括：压差装置、静压装置、测温装置和记录机构。压差计位于记录箱后面，压差计的扭矩管穿过记录箱与箱内的压差记录机构的连杆臂相连。,巴顿记录仪（又称双波纹管差压计）,（四）油气
