虚拟计量：从空白到世界先进

Ľ>　　[中国海洋石油报2016-04-18]
　　在研究总院2016年初举行的科技进步奖表彰会上，“水下虚拟计量自主研发与工程应用”成果获2015年中海油研究总院科技进步奖一等奖。该项目成果改变了传统的单井计量观念，实现了我国海上气田单井计量技术从仪表计量到数字计量的根本突破，填补了国内空白，基本与BP等国际石油公司同步，且各项指标达到世界同类产品先进水平。
　　而这项具有前瞻性的原创技术从起步、发展到成熟，最后到应用，走过了漫漫长路。
　　前瞻研究，做好技术储备
　　单井油气水产量计量是油气田生产管理的重要环节。常规的方式是采用多相流量计设备，然而多相流量计为国外垄断、价格高昂，其测试校准及安装维护都存在较多问题。
　　针对这种状况，2006年，研究总院技术研发中心首席工程师李清平经过认真思考突发“奇想”：在油气田开发方案的设计阶段，是已知流量来确定井筒、油嘴、海管的规格、给出相应压力和温度分布等信息，而在油气田投产后，可以获得井筒、油嘴、海管压力等现场监测数据。那是否可采用逆向思维，通过多相流软件反算出单井流量呢？如果能实现，就可以在无实际计量设备的情况下，利用传感器采集到的相关参数编制特定的计算软件，获得单井流量信息。
　　对此，李清平将其定义为“虚拟计量”，意指非实物测量，是基于数值计算来获得多相流各相流量。她查阅资料时进一步发现，此时国际上也出现了部分类似想法。之后，李清平带领团队成员开始虚拟计量技术的研究。
　　在她的带领下，团队完成了该技术从基本原理、系统组成到软件各模型选取等一系列前瞻性基础研究工作，自主开发了油气水多相流流型在线识别系统，建立了海底天然气凝析液流动模型，并依托课题建造的35兆帕高压多相流动试验系统，对标准的流型图进行了验证和修订，创建了基于监测及预测压力、迭代压差、压力进行典型流型识别的方法。正是这些扎实深入的前期基础科研工作，为虚拟计量技术走向工程应用打下了良好基础。
　　抓住契机，响应现场需求
　　2008年，研究总院承担了崖城13-4气田前期研究任务。由于该气田是边际气田，采用水下生产系统进行开发，若使用传统的价格昂贵的水下多相流量计方案，将无法满足经济效益要求。研究总院前期研究项目组与有限公司湛江分公司急需寻求一种能够降低投资、替代多相流量计的单井计量方案。这对于已历经较长时间基础研究的虚拟计量技术而言，不啻为一个绝佳的应用契机。
　　李清平带领团队成员根据崖城13-4气田气藏及工程开发的特点，通过多个月比选优化、分析评估，提出了一套适用于崖城13-4气田开发的天然气多相流虚拟计量系统技术方案。
　　虽然存在一些质疑之声，可中国海油专家组决定给这项创新技术一个机会，同意并认可采用“虚拟计量”作为单井计量方式，而这也成为崖城13-4气田最终得以经济开发的关键技术之一。
　　按照每台水下多相流量计100万美元价格来估算，以一套虚拟计量系统代替气田多口井上所需安装的多台水下多相流量计，为油气田工程投资节省了设备购置费数百万美元，同时也减少了所需的高额日常维护费。最终，“崖城13-4气田虚拟计量”成果荣获了“中国海油2011年度QC成果奖三等奖”。
　　再接再厉，实现自主研发
　　崖城13-4气田的虚拟计量方案是由研究总院在国内首次提出并完成基本设计，最终推动实现了应用。但在产品采办阶段，考虑到研究总院自主研发的多相流计算软件尚未经现场动态认证、盲目推进可能导致整套系统较大工作误差和较长调试时间，李清平提出虚拟计量技术循序渐进式推进原则，即在第一次工业实践中，采办国外成熟的多相流软件模块，验证自主设计系统正确性的同时保证虚拟计量这项新技术的应用效果，争取用最短的时间实现核心软件自主研发。
　　最终，流花19-5气田成为自主研发应用的“第一站”。一年多的时间里，项目组成员兵分几路，有人负责专门收集各类基础参数、沟通协调与其他产品界面，有人负责硬件配置及数据通讯方式处理，更多的人将精力投入到核心软件的开发上，借助重大专项研究成果的基础，同时借鉴崖城13-4气田应用经验及教训，进行了大量模型比选测试及优化修正工作。
　　2013年10月，虚拟计量系统顺利完成研制、出厂测试并安装在流花19-5气田的依托平台番禺30-1平台上。2014年1月，流花19-5气田投产。截至目前，这套国内自主研发的虚拟计量系统设备工作正常，各项数据记录完整，整体可靠性满足了生产运行需要。该系统的国产化多相流核心计算软件取得了2项国家版权局计算机软件著作权登记证书，另获得发明专利2项、实用新型专利1项，计量精度达到世界先进水平，整体价格约为国外同类商用软件系统的50%。