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1、三相分离器在西北油田完井测试中的研究与应用编写时间：2007年12月5日参加人：冯永波韩志坚王辉新疆项目部完井队二零零七年十二月五日三相分离器在完井测试中的研究与应用刖言三相分离器测试技术是新井勘探的有效手段，也是完井测试 过程中必须配备的计量设备。通过三相分离器测试计量，可以获 得准确的油气井产量，了解产能液性，为油田的勘探开发、油气 藏评价提供可靠的地质参数。在完井测试中，可以采用一次射、采联作、地面三相分离器 计量相互配合，使高产油气井测试计量与快速投产同步进行，产 生了较高的经济效益。二、完井测试工艺1、三相分离器测试工艺三相分离器测试工艺的工作原理是：地层高压流体经过锅炉 加温后进入
2、三相分离器，高速高压流体进入分离器后喷射在伞状 折射板上，进行粉碎，依靠其自身的密度，首先进行气液分离， 分离后的气相再经过消泡板消泡、除雾窗除雾等进一步过滤，达 到分离标准后从分离器上部逸出，通过丹尼尔测气装置获得产量 参数后至火把燃烧。液相经粉碎后落入分离器底部的水相室内， 密度大的水沉在下部，密度小的油浮在上部，当油高出水相室与 油相室中间的档板后油进入油相室内，油水两室分别有液位控制 系统的气动阀控制，当液体达到一定高度后，从分离器下部管道 流出，流经智能感应涡轮流量计后，获得实际的油、水产量数据， 由此完成油、气、水的三相分离器计量。如下图所示2、完井测试工艺所谓完井测试工艺就是在钻
3、井过程中发现有良好油气显示的层段后，继续钻进至目的层，由原钻机进行完井后，再进行管 柱刮削、替浆、洗井、组下完井管柱，安装井口流程，试压，替 环空保护液，下测试管柱，打压座封，打压射孔，放喷求产（测 试计量），测静压等工序，一次完井、射、测、采工艺作为一种 先进的完井工艺，具有以下优点：（1）实现射、测、采联作，可以进行负压射孔，有效保 护油气层，且射后无需进行诱喷作业，节省了时间和费用。（2） 采用套管液压封隔器有效封隔环空，在组下完井管 柱前，将井筒替为环空保护液，在封隔器座封前用轻质油正替， 然后投球座封，实现了造负压和保护套管双重功能。（3）安全系数高，在射、测、采联作时，已安装好井口
4、 采油（气）树，井下安全阀和地面安全阀。（4）测、采同步进行，提前投入生产，为产能建设创造 了时间，产生了较高的经济效益。虽然完井测试工艺有诸多优点，但同时也存在一些缺点， 在超深井中由于管柱力学等因素的影响，如座封后打压射孔时产 生一定的误差，在测试生产过程中，工作压力的控制、工作温度 的选择对于产量的影响，测试过程中环保的控制等，从而影响油 藏开发效果或产生严重的污染后果及产量不真实等情况。4、完井测试的特点及存在问题（1）在完井测试中，设备的安装与就位时间，往往能够影 响一个队伍的形象，如何能在较短的时间内达到开井测试要求非 常重要。在一些重点井中，尤其是高产高压井，这个问题显得更为突
5、出，快速安装及早投产，更加体现出时效观念，但是由于每口井 场地条件有别，在设备安装时，经常需要调整流程角度、天然气 火把方向、排污口位置等，再加上有时缺少短节、变扣、活动弯 头等原因，较易延误安装时间。（2）由于西部地区富含油气，因此高压高产油气井居多（单 井日产油30方以上，日产气7万方以上），压力大（井口油压 2050MPa）层位深（45006500米居多）温度高（130C-170C）， 在测试计量生产中对设备、仪表的性能、人员素质要求高，工作 难度加大。（3）环保要求严格：西部地区生态脆弱，少数民族居多， 气候炎热干旱，水源河流较少，在测试中时刻防止污染盐场、水 源、树木等，使得三相分离
6、器在压力控制、工作温度、分离效果 等方面难度增加。（4）在一些高压高产井测试求产后期，由于建站或安装水 套炉分离器、高架灌时位置常与计量油灌等重合或相近，往往需 要测试过程中不关井移位，相对增加了一定难度。3、三相分离器在完井测试中的作用由于进口三相分离器耐压高，有油气两用加热锅炉，加温后 分离效果好，直读产量等诸多优点，因此在完井测试中起到了如 下重要作用：（1）能够满足050万方天然气，0300方液体产能的处 理能力。（2）实现完井测试计量与投产同步。（3）油、气、水产量直读，三相分离效果好，巴顿记录 仪卡片实时记录各项参数。三、三相分离器在完井测试中的技术研究根据完井施工的特点和存在的问
7、题，不断进行总结和借签学 习，优化设计、勘查现场，迅速制订完井施工组织设计，确定设 备摆放位置，流程方向，选择火把点和排污口尽量远离水源和其 它资源，将设备安装标准与现场具体情况相结合。1、流程的快速安装与试压按照设备摆放图，采用快速接头，缩短安装时间，在分离器 上游到井口之间的高压区，选用2 1502活动弯头和变扣油壬连 接，连接时将丝扣清洗干净，涂脂均匀后上紧，每隔10米用地 矛墩加固，有固化地面时采用膨胀螺丝及钢板卡子加固，分离器 下游至油罐至火把出口等低压区选用卡箍连接，清洗钢圈及卡槽 后涂脂，将卡箍螺丝上紧，每隔10米用地矛加固，安装完成后 分级试压。分级试压表试压区间试压级别Mpa
8、稳压时间min要求井口 油嘴管汇3515不降压油嘴管汇一一分离器1515不降压分离器815不降压出口流程215不降压2、安全保障系统（1）分离器三级降压措施：为了有效控制工作压力，在 井口至分离器之间设置三级降压措施。第一级：在采气（油）树井口安装油嘴控制放喷，保持井内 稳定压力，若产油井口流压不低于20Mpa，若产气井口流压不低 于 35Mpa，第二级：在井口油嘴至三相分离器前旁通之间安装节流管汇 及油嘴，进一步降低油嘴下游压力，安装回压表，监测和控制回 压的大小。第三级：利用加热炉进口的针阀将分离器压力调整在安全压 力范围内。（2）二级应急保障：在采气（油）树大四通与 之间安 装一级安全阀
9、，由液压控制柜控制液压1216Mpa，以保证其处 于开启状态，遇有异常情况时及时卸压，即可地面关井控制主闸 门以下设备，在井下完井管柱100200米处，安装二级安全阀， 由液压控制柜控制液压4045Mpa，保证其整个地面采油（气） 树及流程的安全。（3）井场配置：可燃气体监测仪一套和H2S监测仪二套， 正压式空气呼吸器四套，消防器材一套，静电报警接地链一套， 高压自动点火枪一套。3、三相分离器在完井测试中的井口压力控制三相分离器在实际工作中，一般调节工作压力为13Mpa， 最高不超过8Mpa，超过这个工作压力安全阀将自动开启，压力 如果继续升高，达到1440psi，破裂盘将被打开泄压，在高产油
10、 气井测试中，利用三级降压措施，控制三相分离器工作压力，是 有关产量计算和施工安全的一项重要参数，如果工作压力太大， 利用气控柜转盘调节气动阀，使常开式气动阀开启角度增大，另 一方面利用丹尼尔节流装置更换大一级的孔板。若工作压力太 小，则利用转盘调节气动阀，将开启角度减少，另外更换小一级 的孔板，使三相分离器的工作压力控制在额定工作压力的 20%80%之间。4、三相分离器工作温度的选择三相分离器在工作时，由于油气分离后气体呈膨胀态势，带 走大量热量，使三相分离器工作温度大幅降低，油气分离逐渐产 生困难，因此，必须使用加热炉进行流体分离前的加温，这在高 产气井测试中显得尤为重要。另外，在加温过程
11、中，选择适当的 加热温度非常重要，如果单纯为了油气彻底分离而将温度设定太高，会造成加热燃烧器功耗大，设备疲劳，易损坏，一部分凝析 轻质油因温度过高而气化，随着天燃气燃烧掉，造成产量不准确； 如果温度设定太低，又不利于油、气、水三相的彻底分离，稠油 和腊状凝析物将结附于消泡板和除雾窗上，形成堵塞，使分离器 工作压力增高，并有时随气流带出燃烧，造成污染和减产，严重 时有堵塞管道的可能，经过多次分析，调试试验，总结出将锅炉 燃烧器温度设定在30C-35C，三相分离器工作温度保持在15C -21 C为最佳工作状态。5、环保的控制方法：随着环保要求力度的不断增加，员工的环保意识也逐步提 高，经过现场施工
12、中的不断总结和摸索，研究出了做好环保工作 的几点方法：(1) 优化设计，确定合理的火把位置、火把高度、排污口 位置。(2) 在设备和计量罐下面铺塑料薄膜，防止发生泄漏。(3) 调节三相分离器，选择合理的工作压力、工作温度， 分离效果达到最佳状态。(4) 安装高压自动点火枪或长燃火种，使火把出口的可 燃气体、有毒有害气体彻底燃烧。(5) 加强责任心，及时监测计量罐液位和拉运灌车密切联系，防止发生冒罐。(6) 确实有污染事故发生时，尽量控制污染源，执行污 染损失低、易回收、不对人员生活带来不利影响甚至危害到生命 的原则。四、应用情况分析：通过从2006到2007年两年来三相分离器在完井测试中的 研
13、究与应用技术在西北油田分公司的应用，取得了非常好的效 果，多项技术指标符合要求，产生了较高的经济效益和非常多的 间接效益，使完井测试技术更加完善，并且具有一定的指导意义。首先，完井测试组织设计、应急预案、完井测试与结果形成 模式化，经过总结经验，分析对比，摸清了规律，利用电子文档 进行优化，使资料的收集汇总、编辑、设计的制作迅速便捷、节 约时间、简化了工作量。流程安装采用优选法，连接方便快捷、缩短了安装时间，布 局更加合理，原来安装流程需要3639小时，现在只需要3135 小时，在7 口井上应用效果明显，安装时间如下表：井号安装时间(h)节约时间塔深1井354雅轮1井345TK426 井318
14、S3-2 井336AT1-1 井354TK714 井32. 56. 5其次实行三级降压措施的安全模式8井次，没有出现分离器超压现象，分离器工作压力平稳，安全阀无开启，有效控制了 环保，避免污染的发生，应用二级安全阀控制油压3248Mpa= 井次没有发生井喷、着火等失控现象的发生，安全施工率100%。选择合理的分离器工作温度，使分离器分离效果良好，气体 携液率达到标准，引入环保模式，有效避免了污染现象，没有发 生随气带油等污染现象，应用7井次效果良好。选择合理的分离器工作压力，应7井次，确保了分离器，工 作压力稳定、产量稳定，卡片曲线浮动振幅小，曲线清晰圆滑。在S3-2H 井，测试层段 5069
15、.325492.0米，井口油压 36.7Mpa，5-6mm油嘴，日产气14-19万方，日产油46-50方， 进行有效分离后，油气产量非常稳定，连续生产39天，累计生 产凝析轻油1917.41方，按每方油3000元计算，产生的社会效 益为1917.41X3000元=575.22万元。在DK25井，测试层段 5928.636004.0 米，井口油压 48.3 Mpa，3-9mm 油嘴求产， 最高日产气50.8万方，日产油80方，累计生产凝析轻油837.3 方，按每方油3000元计算，产生的社会效益为837.3X3000元 =251.2 万元。附表：稳定的卡片曲线。五、经济效益分析从三相分离器在完井
16、测试中的研究与应用开展应用以来， 共实施8井次，现场应用有效合理，缩短了安装时间，优化了 工作制度，产生了较高的经济效益。以S3-2H井为例，测试计量39天，测试日费6700元/天， 加上其它费用直接获得经济效益34万多元，在未建站前累计生 产凝析轻油1917.41方，按每方油3000元计算，产生的社会效 益为 1917.41 方X3000 元=575.223 万元。采用合理的工作温度，避免随气带油燃烧情况，累计施工4 次，每天平均少烧掉0.5方轻质油计算，相对节约土X0.5方X 3000元=60000元/天，如果按平均每井生产20天计算即为120 万元。附表：部分井的压力温度数据表井号最高油
17、压井段分离器工作 温度完井方式S3-2H36.7Mpa5069.32-5492.05075 F割缝衬管YL1井21.3 Mpa5397.5-5428.555-70 F套管射孔DK-25 井48.3 Mpa5928.63-6004.060-70 F裸眼完井AT1-1 井32 Mpa4582.0-4710.050-60 F尾管射孔塔深1井23 Mpa5220.0-5225.055-67 F套管射孔TK426 井22.7 Mpa5710.0-5858.050-65 F裸眼酸压S3-5 井34 Mpa5346.08-5743.6453-57 F割缝衬管附图井下和地面安全阀示意图444.5nmX 506
18、17.8皿乂1*.侦11琦怏唇次5069 06-5069.斯:幡挂P皈蚣拒吊3 1/TfOJ融管 10Q代特下安全质四流幻短寸W口1跟彻割经对首深度5492.01339. TmiiX 807.On套管悬拌311.2 x 3298.2m J244. 5nmK 4000. Om2 r/8FO源4阳5m士-F所玉封隔器:4H5n4,理丝-2 7忸旬油管血士2 VFeUE淮管了加土IA点涂变；斜涕 5141,24垂深5036.瞄3341.6E-3815.70n苣斜点！ 080小215.9nin： 54明.川B点怵废：斜深 5491.32m 垂浜 5037.01m就；井段:5069. 32-5492.00m附图井场布置图
