1 前言
油井生产过程中形成油、气、水三相流动，油井计量的任务是动态监测油井的产液量、产油量和产气量，并通过产量的动态分析得知井下油藏地质情况变化和生产异常，为生产决策提供准确的数据支持，需要准确测出油井产液量及产气量。多年以来，如何准确计量油井产液量及产气量，一直是石油人不断追求且亟待解决的问题。在油井实际计量工作中，非常需要一种精度高、技术先进、稳定性好的油井自动在线连续计量系统。
2 油井量油现状分析
油井计量技术主要分为不分离计量技术、分离计量技术和软件间接测量产量的功图法量油技术。
多年来计量技术人员通过攻关试验在油井计量技术上取得一些成果：玻璃管人工量油是国内各油田普遍采用的传统油井计量方法，该方法的主要特点是工艺流程简单、设备少、投资少，其缺点为：以间歇量油方式检测折算全天产液量，又受分离器内壁结蜡、底水混浊、人工计时不准等影响，计量准确性较差。两相分离器配全套仪表量油方法，能实现一段时间内连续的计量，缺点是系统复杂、仪器仪表多、成本高且维护费用高。近年来国内外研究试验了三相油井分离仪表计量系统，油井产出的油、气、水混合物经分离后直接计量油气水量。分离后原油含水率较低，一般在30%以下，解决了高含水测量的问题；但工艺设备、建设费用及维护费用很高，而且低产井难以正常计量。
近几年国际上油井不分离计量技术、多相流计量技术有了较快的发展，当前，相分率测量采用的主要方法有射线吸收法、电学法（电容法、电导法）和微波衰减法；流速（或流量）测量技术，主要有相关法、节流法和容积法等。多相流计量技术的研究，给石油计量技术的发展提供了广阔的领域。但由于技术水平的限制，目前国际上多相流计量技术正处于研究和开发的初级阶段，而且面临着许多技术难题的挑战，能计量油、气、水及砂四相混合液的流量计及含水仪均未过关，而且成本太高。上世纪八十年代，我国多相流计量技术的研究和开发开始起步，进入九十年代，多相流计量技术研究不断取得新的进展，目前我国已有很多厂家进行多相流计量技术研究和设备生产，采用的方法主要有γ射线衰减法、差压法、互相关流量测量方法等。国内的产品在油田虽然有部分应用，由于其结构组件比较复杂，受来流流型影响大，普遍存在适应工况范围狭窄，计量精度低，工艺复杂、价格昂贵等不足之处，大面积推广受到一定的限制。
针对外围油田油井普遍低产少气、地点偏僻、距离远不便管理的特点，试验应用了功图法量油技术。其优点是：老油田地面工艺简化工程可撤掉计量站，而新区产能建设中可不建计量站，节省计量站建设投资，降低维护费用。其缺点是：需要较多的油井生产数据及一些经验参数，而这些数据对于缺乏产量计量手段的油井是难于获得的，当油井发生变化时，远传数据无法显示油井真实情况，必须由厂家调整各种软件数据，对于气量较大的油 井使用效果不理想，在技术上还有待继续提高[1]。3 油井在线实时量油系统组成及工作原理
油井自动连续计量系统（如图1所示）主要由一台立式两相分离器、液量及气量流量计、液位自动控制排油系统及油井量油计算机系统（如图2所示）组成。该系统采用两相分离器将油井中的气液混合物分离为液体和气体。液体由液量计量仪表计量，天然气由气量计量仪表计量。液位自动控制排油系统由自力式压力调节阀和浮球式液位控制阀组成。油井连续自动量油计算机系统将油流量计、气流量计、掺水仪表、注水仪表、分离器压力、干线压力、输油温度和油回压（根据需要可选装含水分析仪）等相关仪表的电信号进行采集，利用先进的计算机技术，对计量站的油井进行连续计量和数据处理，计算出相关的井口产液量、掺水量、产油量、产气量、井口含水量等数据就地显示并通过无线方式实现远程显示。
3.1 系统组成
本系统由一个中心站和若干个分站组成，具体如下。
3.1.1 中心站
硬件由连续量油系统设备、服务器和UPS电源和全向天线组成。
软件包括WINDOWS2000SEVER软件、AdvantechStudio软件平台、SQL数据库软件和本系统专用软件一套；
3.1.2 分站
硬件由一体化工作站、连续量油设备、电源、UPS电源和定向天线组成；
软件包括WINDOWS2000软件、AdvantechStudio软件平台和本系统专用软件一套；
3.2 油井量油自动排油控制系统原理及试验情况
当油气分离器的液位及压力达到基本平稳时，才能使波动很大的油水混合液稳定输出，提高油气分离效果，减少出口排液的含气量，保证流量计正常工作，但过去搞的一些系统成本高、故障多。计量分离器作为一种气液分离器，经分离后的气液量分别通过流量计进行计量，实现油井量油在线计量仪表化，其关键在分离器液位控制系统上，达到分离器在油井正常生产状态下，边进边出，实时计量油井的产量变化。当进出分离器的气量和液量相对平衡时，分离器排油液位保持在某一位置上，在无控制状态下，当来液量增加来气量不变时，分离器液位上升，容易造成分离器充油，当来气量增加来液量降低时，分离器液位下降，甚至造成分离器液体排空。
为实现油井边进边出连续无扰动计量，我们先后制定了几种分离器自动排油方案，选定了无源机械式V型浮球控制阀和自力式压力调节阀，依靠分离器液位高低及压力大小自动调节排液量，使分离器内液面稳定在一个相对位置上，V型浮球控制阀采用无齿轮连杆结构，开关灵活，无泄漏量，使用寿命长。其原理是分离器内液位的变化直接作用在浮球调节阀上，液位高时调节阀自动开大，液位低时调节阀自动关小，控制排液量使之等于进液量，达到基本的液位平衡。因为各油井的气量、液量变化较大，光靠排油阀不能正常排油，为解决气量大小影响排油不正常问题，我们在分离器气出口管线上安装了自力式调节阀，根据外输干线回压的高低，将分离器内压力用自力式调节阀调节到略高于干线压力0.02～0.1MPa，使分离器压力与干线压力之间保持连续可调的恒定压差值，所以分离器压力总是高于干线回压，使分离器的液体能根据液位的高低自动连续排液。自力式压力调节阀是利用背压来调节阀位开关大小，所以与油井来液压力高低无关，分离器内压力高调节阀位开大，出气口压力也随之增加，始终保持一个恒定的压差，解决了分离器自动连续排油的技术难题。
现场试验应用效果良好，部分试验数据见表1表2。
从表1可以看出，港3-58#干线回压在0.41～0.42Mpa范围内波动，分离器压力在0.45～0.46Mpa范围内波动，它们对应的压差始终保持在0.03～0.04MPa之间，基本是一个恒定值，达到了预期的目的。
从表2可以看出，液面调节很平稳，其中最大波动只有10mm，优于原设计要求。
在开展油井连续计量系统试验中，应用了压力调节阀和液位控制阀，它们的密切配合解决了分离器的自动连续排油问题，同时，这两种阀均为自力式，无外加能耗，而且结构简单，寿命长。
3.3 流量测量仪表的选用
3.3.1 产液量测量仪表的选用
近几年我们通过反复试验和摸索，基本解决了产液量测量仪表的技术难题，原来使用的腰轮流量计和弹性刮板流量计都不能正常计量，其不足点是压力损失较大，砂蜡影响，液量低尤其是产气量小的井仪表根本不转。经过多方面的比较，我们选用了LTD型电子式流量计进行试验。在马西二站、马西三站、马西十三站和滨十三站进行了油井计量试验，现场部分试验数据见表3，通过现场试验，说明该仪表具有以下特点：1）结构简单，体积小，可靠性高，抗干扰能力强；2）工作温度范围宽，性能稳定，寿命长；3）测量范围宽，量程比可达1：20，如DN20通用电子流量计下限为0.2m3/h，上限为4m3/h，工艺流程采用2台宽量程比性能可靠的LTD型流量计并联方法解决了油井产量悬殊差别大的宽量程问题；4）压力损失小，对油井回压影响小；5）直接输出标准信号，便于与计算机联网；6）具有良好的防砂、防结垢、防杂质及防腐性能，维护方便，优越的价格比，安装费用低；7）流量计传感器叶轮在表体内以顺液流方向作旋转运动，液体流动阻力小，叶轮不易卡堵，特别适合于矿场原油计量。
3.3.2 产气量测量仪表的选用
天然气流量计量的仪表选用智能旋进旋涡流量计，实现了天然气计量的压力、温度自动补偿和压缩因子的修正，提高了计量准确度，量程范围宽，压力损失小，准确度高，无机械转动部件，结构简单，材质为不锈钢，具有良好的防腐性能。
4 结束语
通过对油井连续自动量油系统的试验应用，各项指标均达到设计要求，可为探索油井出油规律提供可靠的数据资料，尤其是低产间出井，连续量油的数据更接近实际情况，减少了人工量油时间短造成的计量误差，可以更好地进行资料整理和对油井进行分析。能准确反映油井生产动态，便于实时管理，为油田合理开发及降低采油厂实产与地产输差提供可靠的基础数据，提高了油田自动化应用水平和管理水平，给采油厂原油生产管理及稳产带来了新的模式和良好的经济和社会效益，具有广泛的推广价值。
参考文献：
[1]杨瑞等．功图法油井计量系统基于现场应用的误差分析[J]．工业控制计算机，2009，22（5）：35-37．
