CN104196519B - 一种石油伴生气日产量测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种石油伴生气日产量测量方法，为解决现有技术中测量效率低、人工成本高等问题而设计。本发明提供的测量方法通过将被测油井套管伴生气排空，然后憋压Δt时间；憋压结束后对油井套管内伴生气进行检测，获取气体的第一压力值p₁、第一温度值T₁；排放至少部分套管伴生气，并在排气结束后对套管内伴生气进行第二次检测，获取气体的第二压力值p₂、第二温度值T₂，并记录和计算得到第一次测量和第二次测量之间的套管气排放量ΔV_sta；根据前述步骤获得的各个参数，通过理想气体状态方程导出的计算公式对伴生气日产量值Q进行计算。本发明提供的方法的测量时间约为常规方法的十分之一，极大提高了测量效率、提高了流量计量装置的使用效率并能节约人工成本。

Description

一种石油伴生气日产量测量方法

技术领域

本发明涉及石油伴生气产量领域，具体涉及一种石油伴生气日产量测量方法。

背景技术

在整个石油开采过程当中，一些天然气会溶解在石油之中，当开采过程导致压力逐步降低之后，这些天然气通常会从所开采的石油中脱离，即石油伴生气，也叫原油伴生气。而其中的一些气体也伴随着井液而被抽出来，另一部分则会进入采油管套当中环形空间之中，最终形成了套管伴生气，简称套管气。如果这些天然气资源得不到有效的回收，一方面随着日积月累，数量会越来越多，从而会带来较为严重的资源浪费；另一方面也将对周围空气造成污染，如果存在于采油套管中的天然气被不法分子私自接口使用，也存在着较为严重的安全风险。另外，随着当前采油工作逐步进入含水较高的开发阶段，因此使得开采的原油所具有的伴生气数量急剧减少，这进一步导致了当前的产气量已经很难再满足整个开采系统的需求，不得不应用原油来加热整个系统，并且需求量也是每年都在增加。因此，在资源需求与安全隐患的双重因素下，要求对采油套管气加以回收，另外，油井井口套管气日产量大小与油井地质情况和原油日产量相关，回收油井套管气，需首先了解各油井套管气日产量，以评价套管气回收利用价值。

由于套管伴生气的流量不稳定，现有技术一般都采用8h以上在线测量气体流量从而得到套管气日产量的方式。但是这种测量方式有很多缺陷：每口油井的套管气产量需要测量一天才能获得，测量效率很低；每个流量计一天只能测量一口井的流量，测量设备使用效率也较低；测量人员的工作效率也很低，从而导致人工成本较高。因而亟需要一种新型的套管气测量方法，以解决现有技术中存在的严重问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种石油伴生气日产量测量方法，能够极大地提高测量效率并节约人工成本。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种石油伴生气日产量测量方法，所述方法至少包括以下步骤：

步骤A、将被测油井套管伴生气排空，然后憋压Δt时间，所述Δt大于等于8小时；

步骤B、憋压结束后对油井套管内伴生气进行检测，获取气体的第一压力值p₁、第一温度值T₁；

步骤C、排放至少部分套管伴生气，并在排气结束后对套管内伴生气进行第二次检测，获取气体的第二压力值p₂、第二温度值T₂，并记录和计算得到第一次测量和第二次测量之间的套管气排放量ΔV_sta；

步骤D、根据前述步骤得到的憋压时间Δt，第一压力值p₁、第一温度值T₁，第二压力值p₂、第二温度值T₂，以及套管气排放量ΔV_sta，通过理想气体状态方程导出的计算套管伴生气日产量的公式进行计算从而获取伴生气日产量值Q。

进一步的，所述导出的计算套管伴生气日产量的公式为：

Q＝24(V_1,sta-V₀)/Δt，其中，Q为套管伴生气日产量；V₁,_sta为第一次测量时的套管内气体标准体积；V₀为放空状态下套管内气体标准体积；Δt为憋压时间。

优选的，V_1,sta和V₀均可用与所述第一次测量参数值和所述第二次测量参数值相关的公式计算得出，其中，

V_1,sta＝ΔV_sta·p₁T₂/(p₁T₂-p₂T₁)；

V₀＝p_staΔV_sta·T₁T₂/(T_sta·(p₁T₂-p₂T₁))，式中，p₁和T₁分别为第一压力值和第一温度值；p₂和T₂分别为第二压力值和第二温度值；ΔV_sta为两次测量期间套管气排放量；p_sta为标准大气压值；T_sta为标准温度值；

优选的，通过流量计来检测套管的排气量，分别得到憋气结束后第一累计流量值Q₁和排放部分套管气后所获取的第二累计流量值Q₂，ΔV_sta＝Q₂-Q₁。

一种石油伴生气日产量测量方法，所采用的装置包括套设于油管外部的套管、与所述套管外端依次通过管路连通的第一阀门、天然气流量计、第二阀门和设于末端的排气软管，优选的，所述方法具体为：

被测油井套管伴生气开始憋压时，关闭第一阀门和第二阀门，憋压Δt时间；

憋压结束后对油井套管内伴生气进行检测，打开第一阀门，记录流量计上显示的第一压力值p₁、第一温度值T₁及第一累计流量值Q₁；

打开第二阀门，排放套管内气体，直至套管内压力值低于预设值；

关闭第二阀门，记录流量计上显示的第二压力值p₂、第二温度值T₂及第二累计流量值Q₂；

利用套管伴生气日产量计算公式将所测得的参数值代入进行计算；

优选的，憋压Δt时间为憋压24小时。

本发明的有益效果为：本发明提供的一种石油伴生气日产量测量方法，通过憋压一段时间，收集在该段时间内伴生气产生量，然后在短时间内快速测量套管伴生气全体的平均流量。常规在线测量的方法测量单口油井的时间为8h以上，而本发明方法测量单口井的时间大约在10min到1h，大大缩短了测量时间，约为常规方法测量时间的十分之一。采用本发明测量方法极大地提高了测量效率，并且在一口井的套管伴生气憋压期间，流量计可以用于其他井的测量，大大提高了流量计量装置的使用效率，采用本发明的测量方法，节约了人工成本，不需要多个专人看守井口套管气的测量，为了解各油井套管气日产量提供了便利条件，为评价套管气回收利用价值做了进步一步的贡献。

附图说明

图1是本发明具体实施方式提供的测量石油伴生气日产量方法的管线示意图；

图中：

1、油管；2、套管；3、第一阀门；4、天然气流量计；5、第二阀门；6、排气软管。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

图1是本发明具体实施方式提供的测量石油伴生气日产量方法的管线示意图，油管1的外部设置有套管2。石油伴生气日产量测量方法至少包括以下步骤：

步骤A、将被测油井套管伴生气排空，然后憋压Δt时间，所述Δt大于等于8小时；

步骤B、憋压结束后对油井套管内伴生气进行检测，获取气体的第一压力值p₁、第一温度值T₁，其中，所述第一压力值p₁为绝对压力值；

步骤C、排放至少部分套管伴生气，并在排气结束后对套管内伴生气进行第二次检测，获取气体的第二压力值p₂、第二温度值T₂，并记录和计算得到第一次测量和第二次测量之间的套管气排放量ΔV_sta，其中，所述第二压力值p₂也为绝对压力值；

步骤D、根据前述步骤得到的憋压时间Δt，第一压力值p₁、第一温度值T₁，第二压力值p₂、第二温度值T₂，以及套管气排放量ΔV_sta，通过理想气体状态方程导出的计算套管伴生气日产量的公式进行计算从而获取伴生气日产量值Q。

所述第一次测量获取的参数值和所述第二次获取的测量参数值的获取方法均是通过控制阀门的开闭进而由天然气流量计4测得，所述石油伴生气日产量测量方法所采用的装置包括套设于油管1外部的套管2、与所述套管2外端依次通过管路连通的第一阀门3、天然气流量计4、第二阀门5和设于末端的排气软管6。

由于油井套管伴生气成分比较复杂，含油和油污严重，需要对套管排出污垢进行清除，以保证测量的准确，因而在将套管伴生气憋压结束且测量前，需进行套管排污，避免污垢卡堵流量计，具体方法是慢慢微打开套管阀门5秒钟，使套管排出气体冲净套管口残留的液体，然后关闭套管阀门。在套管阀门关闭状态下，将测量用工装(图1中的3-6)连接到套管上，排气软管上的排气口放置到油井井口下风10米以外合适位置，准备测量。排放部分套管伴生气后即可测量，具体排放停止状态应使得第二次压力值p₂应至少小于第一次压力值p₁的二分之一，即油井套管伴生气成分复杂，因而气体流量计污染后造成计量精度下降，需要日常维护和校对，保证测量数据可靠。流量计4与套管2之间连接管线距离尽量短，降低套管压力和温度测量误差。

石油伴生气日产量测量方法具体为：

被测油井套管2伴生气开始憋压时，关闭第一阀门3和第二阀门5，憋压Δt时间；憋压结束后对油井套管内伴生气进行检测，记录套管气井口压力为第一压力值p₁，打开第一阀门3，记录流量计上显示第一温度值T₁及第一累计流量值Q₁；

打开第二阀门5，排放套管内气体，直至套管内压力值低于预设值，所述预设值最大为0.5Mpa，且所述预设值的大小与流量计4最大测量压力值有关；

关闭第二阀门5，记录流量计上显示的第二压力值p₂、第二温度值T₂及第二累计流量值Q₂；

利用套管伴生气日产量计算公式将所测得的参数值代入进行计算。

由于气体流量计有最大测量压力值，超过最大测量值气体流量计无法有效测量，因此在开始测量之前需要将工装连接到套管上，包括将套管压力表安装到套管上，且在开始测量前需做以下判断：

读取套管压力表数值，若该数值超过气体流量计最大压力测量值，将第二阀门5全开，通过控制第一阀门3排气，形成阀控压力损耗，使通过流量计气体压力值降低到最大压力测量值以下，关闭第二阀门5开始测量；若该数值小于等于气体流量计最大压力测量值，全开第一阀门3，慢慢微开第二阀门5，排出套管气体10秒钟，使套管内气体温度传递到流量计，关闭第二阀门5，开始测量。前述的判断过程目的是保护天然气流量计4的量程，以防止其损坏。

利用测量方法获得了第一测量参数值和第二测量参数值，进而通过理想气体状态方程导出的计算套管伴生气日产量的公式计算，所述套管伴生气日产量的计算公式为：

Q＝24(V_1,sta-V₀)/Δt，具体推导过程如下：

理想气体状态方程为:pV＝nRT，

式中：p为气体压力，单位kPa；V为气体体积，单位m³；n为气体的物质的量，单位mol；T为气体温度，单位K；通用气体常数R＝8.314J/mol·K。

计算假设：憋压时间为Δt(大约为24小时，但不限于24小时，也可以短于或长于24小时)，套管内环空体积为V₀，即套管内气体工况体积，套管内气体标准体积为V_1,sta。第一次测量套管内压力p₁，气体温度T₁，套管内气体的物质的量为n₁。套管气排放一段时间，套管内气体压力下降，第二次测量套管内压力p₂，气体温度T₂，套管内气体的物质的量为n₂。两次测量期间套管气排放量为ΔV_sta＝Q₂-Q₁，(流量计测量的气体标准体积，单位Nm³)。设定标准压力p_sta为101.325kPa(标准大气压)，标准温度T_sta为293.15K(20℃)。

第一次测量时套管内气体状态方程：p₁V₀＝n₁RT₁；

第二次测量时套管内气体状态方程：p₂V₀＝n₂RT₂；

由两次测量所得联立方程1为：n₁/n₂＝(p₁T₂)/(p₂T₁)；

排出气体状态方程：p_staΔV_sta＝(n₁-n₂)RT_sta；

由第一次测量方程和联立方程1得到联立方程2为：

n₁＝p_staΔV_sta·p₁T₂/(RT_sta·(p₁T₂-p₂T₁))；

将联立方程2代入第一次测量时套管内气体状态方程可得：

V₀＝p_staΔV_sta·T₁T₂/(T_sta·(p₁T₂-p₂T₁))；

第一次测量时按标准状态下的气体状态方程为：p_staV_1,sta＝n₁RT_sta；

由标准状态下的方程和联立方程2可得：V_1,sta＝ΔV_sta·p₁T₂/(p₁T₂-p₂T₁)；

则油井套管伴生气日产量为Q，单位Nm³/d为：

Q＝24(V_1,sta-V₀)/Δt

其中，Δt为开始测量时间与憋压起始时间的差值，所述Δt大于等于8小时，优选测量时间是24小时。

通过所述石油伴生气日产量测量方法获得的值可以采用有效手段进行修正，以获取更高精度的值，具体可通过24小时在线测量伴生气的方法：在常规测量数据中选取憋压24小时套管压力高低不同的3个油井进行修正测量；放空油井套管伴生气，安装气体流量计，在线测量套管排出伴生气24小时，读取流量计上累计流量数据，得出油井套管伴生气日产量；计算3种不同憋压压力下常规测量误差比例，将憋压压力和误差比例按线性差关系计算其他憋压压力对应的误差比例，对常规测量数据全部进行修正，使得本发明提供的测量方法获得的数据精度更高。

下面以一个具体实例来更详细的说明本发明的测量方法。

一个油井作业区，套管气日产量范围大致在1Nm³/d至100Nm³/d，要求现场测量，不影响油井生产，测量精度控制在10％以内，套管排放口上游安装有阀门，具体安装管线如图1的示意图，流量计4采用TDS-25B智能旋进流量计，测量气体的最大压力值为1MPa。

测量前一天将被测油井套管伴生气排空后再憋压，同时记录憋压起始时间，憋压24小时后进行测量；

测量时先进行套管2排污，避免污垢卡堵流量计4，慢慢微打套管阀门5秒钟，使套管2排出气体冲净套管口残留的液体，然后关闭套管阀门；

在套管阀门关闭状态下，将测量用工装连接到套管上，排气软管6上的排气口放置到油井井口下风10米以外合适位置，记录测量开始时间；

观察井口套管压力表，按套管气体压力值大于或小于1MPa(气体流量计最大测量压力1MPa)分别进行判断：

若套管气体压力值大于1MPa时，将第二阀门5全开，通过控制第一阀门3排气，形成阀控压力损耗，使通过流量计气体压力不超过1MPa，直至套管2压力降低到1MPa；若套管气体压力值等于或小于1MPa时，关闭第二阀门5，全开第一阀门3，慢慢微开第二阀门5，排出套管气体10秒钟，使套管内气体温度传递到流量计4；

关闭第二阀门5，记录流量计4上显示的第一压力值p₁和第一温度值T₁，即套管内气体第一压力值和第一温度值，作为第一次测量数据，记录流量计上第一累计流量值Q₁；

全开第二阀门5，全开第一阀门3，排放套管气体，直至套管2压力值降低到比第一次压力测量值低0.5MPa，或者套管压力值达到0.2MPa以下；

关闭第二阀门5，记录流量计4上显示的第二压力值p₂和第二温度值T₂，即套管内气体第二压力值和第二温度值，作为第二次测量数据，记录流量计上第二累计流量值Q₂；

通过石油伴生气日产量计算公式获得：Q＝24(V_1,sta-V₀)/Δt，

其中，Δt为24小时，

V_1,sta＝ΔV_sta·p₁T₂/(p₁T₂-p₂T₁)，

V₀＝p_staΔV_sta·T₁T₂/(T_sta·(p₁T₂-p₂T₁))，

ΔV_sta＝Q₂-Q₁，

p_sta为101.325kPa，

T_sta为293.15K。

以上是结合附图给出的实施例，仅是实现本发明的优选方案而非对其限制，任何对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神，均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。本发明的保护范围还包括本领域技术人员不付出创造性劳动所能想到的任何替代技术方案。

Claims (6)

1.一种石油伴生气日产量测量方法，其特征在于：所述方法至少包括以下步骤：

步骤A、将被测油井套管伴生气排空，然后憋压Δt时间，所述Δt大于等于8小时；

步骤B、憋压结束后对油井套管内伴生气进行检测，获取气体的第一压力值p₁、第一温度值T₁；

步骤C、排放至少部分套管伴生气，并在排气结束后对套管内伴生气进行第二次检测，获取气体的第二压力值p₂、第二温度值T₂，并记录和计算得到第一次测量和第二次测量之间的套管气排放量ΔV_sta；

步骤D、根据前述步骤得到的憋压时间Δt，第一压力值p₁、第一温度值T₁，第二压力值p₂、第二温度值T₂，以及套管气排放量ΔV_sta，通过理想气体状态方程导出的计算套管伴生气日产量的公式进行计算从而获取伴生气日产量值Q。

2.根据权利要求1所述的一种石油伴生气日产量测量方法，其特征在于：所述导出的计算套管伴生气日产量的公式为：

Q＝24(V_1,sta-V₀)/Δt，

其中，Q为套管伴生气日产量，单位为Nm³/d；

V_1,sta为第一次测量时的套管内气体的标准体积，单位为Nm³；

V₀为套管的环空体积，单位为m³；

Δt为憋压时间，单位为h。

3.根据权利要求2所述的一种石油伴生气日产量测量方法，其特征在于：V_1,sta和V₀可通过以下公式计算得出，其中，

V_1,sta＝ΔV_sta·p₁T₂/(p₁T₂-p₂T₁)；

V₀＝p_staΔV_sta·T₁T₂/(T_sta·(p₁T₂-p₂T₁))，

式中，p₁和T₁分别为第一压力值和第一温度值；

p₂和T₂分别为第二压力值和第二温度值；

ΔV_sta为两次测量期间套管气排放量，由标准流量计量装置测量得到，单位为Nm³；

p_sta为标准状态下压力值，即101325Pa；

T_sta为标准状态下温度值，即293.15K。

4.根据权利要求3所述的一种石油伴生气日产量测量方法，其特征在于：通过流量计来检测套管的排气量，分别得到憋气结束时第一累计流量值Q₁和排放部分套管气后所获取的第二累计流量值Q₂，且排气量ΔV_sta＝Q₂-Q₁。

5.根据权利要求4所述的一种石油伴生气日产量测量方法，所采用的装置包括套设于油管(1)外部的套管(2)、与所述套管(2)外端依次通过管路连通的第一阀门(3)、天然气流量计(4)、第二阀门(5)和设于末端的排气软管(6)，其特征在于，所述方法具体为：

被测油井套管伴生气开始憋压时，关闭第一阀门(3)和第二阀门(5)，憋压Δt时间；

憋压结束后对油井套管内伴生气进行检测，打开第一阀门(3)，记录流量计上显示的第一压力值p₁、第一温度值T₁及第一累计流量值Q₁；

打开第二阀门(5)，排放套管内气体，直至套管内压力值低于预设值；所述预设值须使

关闭第二阀门(5)，记录流量计上显示的第二压力值p₂、第二温度值T₂及第二累计流量值Q₂；

利用套管伴生气日产量计算公式将所测得的参数值代入进行计算。

6.根据权利要求5所述的一种石油伴生气日产量测量方法，其特征在于：憋压Δt时间为24小时。