地面测试技术简介

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，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

()()1hr W &S K K S 1B 196V ⋅⋅-⋅-⋅=油Q

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； B S&W —原油含水百分数； S hr —原油收缩率；

K — 体积变化系数； K 1 —油流量计校正系数。

2） 气产量计算公式

w f pv tf g b P H F F F F 24⋅⋅⋅⋅⋅⋅=气Q （ft 3/d ）

或 w f pv tf g b P H F F F F 67968.0⋅⋅⋅⋅⋅⋅=气Q （m 3

/d ） Q 气 —天然气日产量； F b —孔板系数；

F g — 相对密度系数； F tf — 流动温度系数

F pv —压缩系数； H f —测气孔板前后压差

P w —测气装置上流绝对压力。

2.1.2 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，H 2S 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，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<40

2）工作温度<160o F

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，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”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。