高粘度低產(chǎn)原油單井計(jì)量一直是困擾油田原油生產(chǎn)管理的一個(gè)未解決的問題。由于計(jì)量不準(zhǔn)確，費(fèi)時(shí)間，很難做到其管理的科學(xué)性和高效率。目前使用的高粘度低產(chǎn)原油單井計(jì)量方法是采用傳統(tǒng)的容積法，這種方法對(duì)于高粘度低產(chǎn)原油的計(jì)量存在著計(jì)量誤差大（有時(shí)可達(dá)到20%），計(jì)量時(shí)間長(zhǎng)（低產(chǎn)井計(jì)量一次有時(shí)需兩個(gè)多小時(shí)）的顯著缺點(diǎn)。為了克服上述缺點(diǎn)，我們研制出了液控活塞式小流量計(jì)。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)證明，該液控活塞式小流量計(jì)具有良好的應(yīng)用前景。
技術(shù)參數(shù)
為了適用于高粘度、低產(chǎn)量的偏遠(yuǎn)生產(chǎn)井實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確、自動(dòng)地進(jìn)行產(chǎn)液量的計(jì)量，我們提出液控活塞式小流量計(jì)的技術(shù)參數(shù)如下：
流量范圍 1m3/d~10m3/d（水）
測(cè)量誤差 <2%
工作壓力 0.5MPa~6.0MPa
原油粘度 200Pa?s~300Pa?s
工作溫度 -15℃~60℃
原油體積質(zhì)量 0.8g/cm3~1.0g/cm3
原油含氣 <3%
原油含砂 不確定
儀器常數(shù)標(biāo)定 （5.8896）
設(shè)計(jì)原理與結(jié)構(gòu)
1. 工作原理和產(chǎn)液量計(jì)算[1]
液控活塞式小流量計(jì)工作原理如圖1所示。
圖1中，活塞在左死點(diǎn)時(shí)，由井口流出的高壓液體使集成液控?fù)Q向單元5控制的閥1、閥4通，閥2、閥3不通，液體推動(dòng)活塞向右運(yùn)動(dòng)，活塞右邊液缸內(nèi)的液體輸送到集輸站?；钊兄劣宜傈c(diǎn)，由井口流出的高壓液體使集成液控?fù)Q向單元5控制的閥1、閥4不，閥2、閥3通，液體推動(dòng)活塞向左運(yùn)動(dòng)，活塞左邊液缸內(nèi)的液體輸送到集輸站。這樣周而復(fù)始，用一機(jī)械計(jì)數(shù)器6記下活塞往復(fù)的次數(shù)，根據(jù)液缸的容積就可計(jì)算出總產(chǎn)液量。
液控活塞式小流量計(jì)的產(chǎn)液量計(jì)算公式為
2. 結(jié)構(gòu)與工藝設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)工作主要是根據(jù)技術(shù)參數(shù)做詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)等[2]。
設(shè)計(jì)計(jì)算包括流量、強(qiáng)度、摩擦力、計(jì)數(shù)頻率等的設(shè)計(jì)計(jì)算。
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括體積計(jì)量單元、液控?fù)Q向單元、計(jì)數(shù)方法和超壓保護(hù)的設(shè)計(jì)等。
工藝設(shè)計(jì)包括選擇合適的加工工藝，降低開發(fā)成本，特別考慮現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)性，如安裝、防盜、壽命、排砂等。在樣機(jī)的制造過程中，采用了缸體和流體通道的整體澆鑄工藝。
3. 技術(shù)關(guān)鍵
（1）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，在缸體上集成四個(gè)液控?fù)Q向閥，并實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制換向。
（2）加工工藝設(shè)計(jì)中容積缸體、控制缸體流體通道的整體鑄造。
（3）過壓保護(hù)設(shè)計(jì)中嵌入缸體的過壓保護(hù)安全閥。
（4）采用機(jī)械計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)流量的累計(jì)積數(shù)。
實(shí)驗(yàn)測(cè)試
1. 室內(nèi)實(shí)驗(yàn)
室內(nèi)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)其工作介質(zhì)為機(jī)油，體積質(zhì)量0.93g/cm3，實(shí)驗(yàn)溫度為10℃。實(shí)驗(yàn)測(cè)得的有關(guān)數(shù)據(jù)經(jīng)整理見表1[3]。
表1 液控活塞式小流量計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)
序號(hào)次數(shù)時(shí)間（min）理論值（L）流量（L）誤差（%）118.583.703.651.3521 3.703.700.0318.003.703.700.041 3.703.751.35517.303.703.700.061 3.703.700.0716.513.703.700.081 3.703.700.0917.833.703.700.0101 3.703.700.0
計(jì)算結(jié)果的平均流量為3.70L（1L=10-3m3）/次，誤差<1.35%，平均誤差為0.27% 。在實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)結(jié)果較為理想。
2. 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)
現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)分冬、夏季兩次在勝利油田某采油廠進(jìn)行。冬季進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)是為了考核儀器的的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否滿足現(xiàn)場(chǎng)要求，工作的可靠性和耐低溫性能。儀器運(yùn)行約3個(gè)月，實(shí)驗(yàn)證明了該單元設(shè)計(jì)是合理的，工作可靠，測(cè)量準(zhǔn)確。夏季進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，儀器已運(yùn)行約6個(gè)月。本次實(shí)驗(yàn)的目的是進(jìn)一步考核儀器測(cè)量的準(zhǔn)確性，長(zhǎng)時(shí)間工作的可靠性。
結(jié)論
該流量計(jì)體積較，對(duì)于低產(chǎn)井特別是間歇出油的油井生產(chǎn)計(jì)量，具有一定的使用價(jià)值。通過實(shí)驗(yàn)證明該儀器設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，運(yùn)行安全。
該流量計(jì)采用體積連續(xù)計(jì)量的方法，克服了利用分離器量油不能連續(xù)計(jì)量的缺陷，滿足預(yù)定的技術(shù)指標(biāo)，對(duì)于單井計(jì)量具有較好的推廣價(jià)值。
參考文獻(xiàn)
1 趙仕俊.偏置式鉆井往復(fù)泵活塞運(yùn)動(dòng)特性的計(jì)算機(jī)分析.石油鉆探技術(shù)，1989，（2）
2 機(jī)械工程手冊(cè)（第14卷） 機(jī)械工業(yè)出版社.1982
3 魯紹曾.現(xiàn)代計(jì)量學(xué)概論.中國(guó)計(jì)量出版社.1987
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