地面测试技术简介

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1、地面测试技术简介王运喜(大庆油田有限责任公司 试油试采分公司) 摘要：本文简要介绍了油气井地面测试技术，以及在地面测试过程中遇到的问题， 并结合实际经验提出了一些解决方法,对地面测试工作具有一定的借鉴和指导意 义。主题词：地面测 试; 分离器 ; 流体 处理 ; 解决方 法1 前 言地面测试是勘探过程中油藏评价的重要技术手段，通过对地层流体的分离、计量，从而 得到油藏的一些重要参数，如地层流体的性质、稳定产量、油气比、压缩系数等。本文结 合实际介绍了油气井地面测试技术，以及在测试过程中遇到的生产问题，并提出 了一些解决方法。2 地面测试技术简介地层产出的流体多数情况下是多相流体，即油、气、水的

2、混合液，地面测试主要是利用 专用的承压设备组成一套从井口到分离装置、最后到放喷出口的密闭流程。通过井口测试树 和油嘴管汇的将地层流体安全的引入分离器，分离器根据多相流体之间的互不相容性和密度 不同，将地层流体分离成单相的油、气、水，根据各种仪器、仪表测得的参数，使用计量公 式分别求得各自的产量，并通过改变油嘴大小求得几个不同流压下的稳定产量。2.1地面测试主要设备2.1.1 三相分离器 三相分离器是地面测试的最主要设备，是一个能承受高压的筒式容器。按主体容器的外 形可分为卧式、立式和球式三种类型，最常用的是卧式三相分离器。它是根据多相流体之间 的彼此不相容性，利用重力将多相流体分离成单相流体，

3、并分别计量。分离后的油、水采用 涡轮流量计或标准计量罐进行计量，气计量采用巴顿记录仪， 它与丹尼尔孔板流量计配 合使用，记录分离器的静压、孔板前后的压差、温度，并通过相应测气公式进行计 算。三相分离器上装有油、水液位控制仪，当液位调到固定位置之后，可自动控制罐体内 油、水的排放计量，从而始终保持分离器内部的压力稳定。确定分离器工作状态的主要工作参数有3 个：1) 分离器的内部压力；2) 分离器的内部温度；3) 分离内部的气、液界面。 要获得高效的分离，一旦选择好了工作体积，以上参数必需保持不变，使气、液相达到 动态平衡，以便能得到正确的油、气产量值。油、气、水的分离过程包括：1) 气体从液体中

4、分离出来；2) 油从水中分离出来。油、气分离后的产量计算公式如下：1) 原油产量计算公式Q 二96V-B)-(1 -S ) K-K油S&Whr1作者简介:王运喜(1967-),男,工程师,现从事试油、地面测试等现场工作.Q油原油日产量；V每15 min油流量计读数之差；BS&W 原油含水百分数；Shr 原油收缩率；S&WhrK 体积变化系数；K1 油流量计校正系数。2) 气产量计算公式Q = 24 - F - F - F - F 、H - Pft3/d)气b g tf pvf w或 Q = 0.67968-F - F - F - F H - P(m3/d)气b g tf pvf wQ 天然气日

5、产量；F孔板系数；气bF 相对密度系数；F 流动温度系数gtfF 压缩系数；H测气孔板前后压差pvfP 测气装置上流绝对压力。w2.1.2油嘴管汇油嘴管汇通常由五阀组成，一侧装有可调油嘴，用于测试开始时的早期流动控制。另一 侧装有固定油嘴，用于流动稳定之后的测试流动通道。中间是直通，用于油井放喷和洗井。 2. 1.3蒸汽热交换器蒸汽热交换器分直接加热交换器和间接加热交换器，主要是用于高压、高产气井，对 进入分离器之前的流体进行升温处理，一是防止水化物形成，避免堵塞流动通道；二是提高 油水的分离效果。交换器内部装有很多盘管，可充分对流体加热。2.1.4缓冲计量罐缓冲罐是一种标准的计量罐，它与分离

6、器油出口连接，对分离器分离出来的原油精确计 量。并且对分离器出来的原油提供一个缓冲，便于用罐的压力而不是分离器的压力将原油输 送到其它地方。缓冲罐也可作为二级分离器使用，将分离器分离不完善的原油进一步油气分 离计量。2.1.5 ESD紧急关闭系统ESD紧急关闭系统是地面测试流程的重要安全保障系统，它由地面安全阀、井口测试树、 ESD控制面板、远程控制按扭、高低压传感器组成。ESD控制面板与井口测试树、地面安全 阀的液控阀以及装在其它主设备上的高低压传感器连接，当流程中任何一处压力超出设定范 围(高压或低压)，系统很快将这一信号迅速传到控制面板，在2秒中内测试树和安全阀上 的液控阀迅速被关闭，从

7、而起到保护整个系统的作用。多个远程控制按扭可以同时和 ESD 控制面板连接，在不同地方实行远程控制。2.1.6数据采集系统数据采集系统是通过安装在油嘴管会数据头上的温度、压力传感器，以及安装在分离器 上的流量传感器自动采集流动过程中的压力、温度、流量等数据，并由计算机自动计算出产 量。2.2其它辅助设备 除以上地面主设备之外，地面测试辅助设备主要包括：化学注入泵，多传感器安全泄压 阀(MSRV),油、气分流管汇，数据头，计量罐，蒸汽发生器，原油传输泵，燃烧器，探砂 仪，除砂器，h2s检测报警装置，实验室设备等。3 地面测试过程中的实际问题3.1 原油除水 在地面测试过程中，对于油、水同出的井，

8、要想将原油产量准确计量出来，就必需将 水从原油中完全分离出去，可以使用三相（油、气、水）分离器将油、水分离。通常油和水 在分离器中的分离可以通过自然沉淀和使用化学药剂的方法来完成，但是对于油水乳化液的 分离有时比较困难，在这种情况下，一般采用乳化液处理器来完成油水的分离，这种设备可 以对油水乳化液加热、储电和化学处理，用电控制水分子，增加它们的吸引力和结合力，达 到水从乳状液分离的效果；对于高密度、低API比重的原油中的除水多使用破乳剂来完成。3.2 泡沫原油的分离、计量 当地层产出的原油到达地面时，压力降低，气体以微小的薄膜气泡形式从原油中释放出 来，导致原油起泡、产生泡沫，就是所说的泡沫原

9、油，另外原油的粘度和表面张力也可以使 气体保持在原油当中，也可引起类似泡沫似的影响。原油最可能产生泡沫的条件是：1）API 比重402）工作温度160呼3）油的粘度53cp原油中的泡沫能大大降低油气分离器的分离能力，因为油气分离和稳定要求较长的停留 时间（多于20 min）。容积式流量计和常规体积计量罐不能精确计量泡沫原油，不适当的分 离和不准确的计量都将导致油藏评价的失误。要解决这些问题，在计量之前就要将泡沫破坏 掉，采用特殊设计的分离器来分离计量。而这种特殊分离器就是将分离器的规格、形状、内 部尺寸、结构构造设计成能够满足将泡沫在分离器里破坏的那种。有助于处理泡沫油的主要 方式有：搅动、加

10、热、化学处理。这些减少和处理泡沫原油的方法也可以用来除去以气泡形式存在原油中的其它气体。3.3不是地层流体分离不完全 分离器在工作时，首先要保证地层产出流体在分离器内有一定的停留时间，停留时间的长短决定分离效果的好坏， 对于比较容易分离的流体， 在很短的时间内 （1-2min ）就能将流体完全分离。而针对某些特殊井产出的流体，在处理过程中， 需要进行特殊处理才能分离计量。3.4凝析气的分离计量 凝析气藏产出的气体在适当的压力、温度条件下，凝析油不断地从气中凝析出来，那么针对凝析气如何使用分离器分离计量，才能使更多的凝析油从中分离出来。3.5 高含蜡原油的处理方法高含蜡原油在进入分离器处理过程中

11、，蜡可能粘附在罐内表面，或者堵塞分离器的扑雾 器和流体通道，一旦蜡层形成就不易清除掉，更严重的是会降低分离器的分离效果。要避免 这种情况，针对高含蜡原油，最好的解决方法是通过对进入分离器之前的上游流体进行蒸汽 加热和加药化学处理，防止蜡在罐体内沉积。另一个方法，在很多情况也是比较有效的，就 是在分离器内表面附上一层塑料，减少蜡的沉淀和粘附，蜡的自身重量可以使它在分离器内 表面形成有害沉积垢之前从塑料膜上脱落下来。3.6 气井中的水化 在气井的生产、测试过程中，当外界的压力条件和液性条件改变，流体温度降到了水化点时，此时在流动系统中的任何地方都可形成碳氢化合物的冰结晶体和水化物。水化、“结 冰”

12、严重对正常的生产、测试有很大的影响，如不及时采取措施很有可能造成生产、测试终 止。通常在地面流动系统中易结水化物的地方有：油嘴、阀门、孔板和管线弯曲处和缩径处。 通常水化温度随着压力的升高而升高，另外也与气体中甲烷含量有关，随着碳含量的增加水 化温度升高。对于一定的流体，在相同温度下，降低系统的压力可以防止水化物的生成。另 外还可以增加加热器的温度，选择上游作为抑制剂注入点，注入有效的水化抑制剂，通常采 用甲醇和乙醇作为水化物抑制剂。对于高产、高压气井，水化问题是经常会遇到，如果产气过程中伴随产出少量液体，一 般来讲，这种井不会产生严重的水化问题，也不会影响正常的测试，因为产出的液体包含一 定

13、的热量，可以抵消水化产生的温降。但是有些特殊井，即使有液体随气体产出，也不能消 除水化的产生，如在大庆卫深-5 气井测试过程中，该井是一口压后测试井，压后井口压力 高达3800psi,气无阻流量103X 104m3/d,开井测试时，随气产出一些压裂液，但在油嘴管 汇上、下油的管线外面仍能观察到结一层厚厚的冰，此时无疑流程内部也一定结大量的水化 物，为了防止水化物过多堵塞油嘴，在油嘴管汇上游数据头上的针阀不停地注入乙二醇来缓 解水化物地生成，同时对进入分离器的流体进行加热处理，保证了测试的正常进行。在地面测试系统中观察到任何结冰水化迹象之前，井下的生产管柱已经开始结水化物。 最初在油管壁上和环空

14、产生水化物，使井口控制头的流动压力降低，流动减慢，然后出现井 口流温的快速降低。只要观察到气体流速和流动压力在不正常降低，就可以判断出井内已经 结水化物了，因此不断地监测井口温度是非常重要的。对于无封隔器的井，在整个流动期，往井口控制阀（油管闸门或套管闸门）注入甲醇水 化抑制剂，可以防止井内生产管柱中水化。如果井内下有封隔器将油管和套管封隔开来，更 应注意防止油管被结冰完全堵死，一旦发生水化现象要及时关井，注入一桶甲醇除去开始在 油管壁上形成的固体水化物。（在这之前监测记录井口压力和温度是非常重要的。）因为一旦 水化结冰堵塞油管，就很难除去堵塞物。对于套管未被封住的井，比较容易解决，只要往环

15、空内泵入热油就可以解冻油管上的水化物。若水化塞恰巧很短，则可以通过高泵压将堵塞物 打掉，这个泵压值依据井口的压力来决定。对于有严重的结水化物倾向的套管井，必须更改测试工序，可通过提高流速（增加油嘴） 使流动管线变热这样的流动工序来达到以上目的，或者在测试开始时向油管内注入甲醇（最 多 1 桶），然后打开流动产生最大程度压降，在高压降范围内进行生产、测试，同时不断进 行的温度检测，直到在油管内水化开始形成时通过压降和温度降低显示出来。3.7 气井压井当气井测试结束之后，在进行后续操作施工之前，首先要进行压井作业，因为压井涉及 到重要的施工安全问题，所以这一工序历来受到现场施工人员的普遍重视。压井

16、应本着“压 而不死，活而不喷”的原则，认真分析井况，根据井底压力、气产量确定合理的压井液比重 和压井方法，制订合理可行的压井施工方案。一般来讲，对于无封隔器的生产管柱和环空内的压井不会产生其它的问题。但是，一旦 出现其它问题的话，那么这种井就很特别，需认真分析井的实际情况。井中没有封隔器，井 口最初流出的液体所显示的可能是不正常的井下关井的井口压力，或者是井口油套之间较大 的压差。此时可通过降低井口流动压力，伴随着降低流速，（井内无封隔器，套管内的流体 进入油管内，或次级凡尔），可保持井的相对平稳状态，但此时必须利用所有相关资料做出 判断井下是否憋压，或开始结水化物，因为井口压力在这两种情况下有同样的显示。随