油井產量計量技術探討與研究

曹克蕓

摘 要：伴隨油田開采的不斷深入，低滲透油田在華慶油田開采中的比例不斷增大。低滲透油田雖然具有儲量大、面積廣等特點，但其單井產液量低增加了開采難度。從華慶油田的計量現狀出發，對國內現有的油井計量技術進行簡要的對比分析，精度高、可連續自動化計量是低產油井產量計量的技術要求。

關鍵詞：油井計量；玻璃管計量；翻斗計量；示功圖計量

1 前言

油井產量計量是油田生產管理工作中一項長期而又繁瑣的基礎工作，綜合反映了原油生產管理水平，其精準、穩定的計量技術，對掌握油田的油藏狀況，制定經濟合理的開采方案具有重要意義。因此，建立可靠的油井計量系統，組織實施合理有效的油井計量管理，準確掌握油井日產液量和油井運行狀況是對油田原油正常、持續、穩定生產的基礎保障。目前，國內的油井計量方式普遍存在計量精度不準確、穩定性差，人工勞動強度大，操作復雜，不能實時連續自動化計量等缺點。隨著開采的不斷深入，華慶油田中，低滲、超低滲油田比例不斷增加，增大了油田開采難度，從而對油井產量計量的準確定、穩定性、連續性提出了更高的要求。

2 計量裝置對比分析

2.1 玻璃管量油法

（1）玻璃管量油原理：在分離器側壁裝一高壓玻璃管和分離器構成連通器，根據連通器平衡原理，將分離器內液柱的壓力與玻璃管內水柱壓力相平衡，原油進入分離器內，分離器使氣液分開，玻璃管內水柱上升的高度與分離器內油柱上升的高度和關系，進而得到分離器內油的重量，再根據玻璃管內水柱上升高度所需的時間就可以求得每日油井產量。

（2）優缺點分析：優點：玻璃管量油法基礎設施簡單，操作方法簡便，資金投入少，計量技術容易掌握等優點。缺點：操作工人勞動強度大，計量精度受人為因素干擾，不能實現連續計量油井產液量，僅僅適用于油田開發初期含水率低的油井。

2.2 翻斗計量法

（1）翻斗計量原理：翻斗計量裝置主要由量油器、計數器等組成。分離器首先將原油中的氣體和液體分離，氣體上升，液體流入量油翻斗中，當量油翻斗流入液體后，翻斗因重心偏移而失去平衡翻轉排油，此時翻斗處于排油狀態，另一個翻斗處于進油狀態，當進油翻斗重心偏移產生力矩使其中的液體流出，此時的進油翻斗變成排油狀態，如此循環反復，記錄時間以及翻斗翻動的次數，根據翻斗容積、翻動次數計量時間即可計算出油井的日產量。

（2）優缺點分析：優點：計量設備簡單，計量方法簡便，易于管理，資金投入少，能實現連續計量油井產液量。缺點：翻斗因長時間工作容易出現計量精度不準、翻斗不翻的現象；冬季計量油井產液量易出現油體在翻斗內掛壁，使翻斗的容積發生改變，影響計量精度；后期維修維護成本高。

2.3 示功圖量油法

（1）功圖量油原理：根據抽油桿柱的振動特性，建立桿柱系統的數學、力學模型，得到抽油桿運動的波動方程，在一定的初始條件和邊界條件下，將地面示功圖轉化為井下泵的示功圖，根據這些示功圖可以對油井生產系統的工作狀況作出分析和判斷，其中包括計算柱塞沖程、充滿系數、泵效、泵排量、判斷各種漏失程度，進而求出油井產量，同時結合示功圖遠傳技術，實現油田產量的連續自動化計量。

（2）功圖量油模型：有桿抽油系統模型選取時只考慮抽油桿柱振動的影響，忽略液柱和管柱振動的影響建立一維帶阻尼的波動方程：

式中：為抽油桿柱任意時刻，截在任意面處的位置；

為應力波在抽油桿中的傳播速度；

為阻尼系數；

為抽油桿在液體中的重量。

（3）泵示功圖分析。在一個抽汲的循環過程中，忽略抽油桿柱變形、粘滯阻力、振動和慣性等的影響，在正常工況下，油管錨定時，泵示功圖為矩形，柱塞沖程Sp即為有效排出沖程Spe；油管未錨定時，泵示功圖為平行四邊形，柱塞沖程Sp大于有效排出沖程Spe；而在實際工作中，有桿抽油系統處在復雜的工況下，示功圖會受到氣體、供液不足、排出部分漏失、吸入部分漏失等因素的影響，使其形狀發生變化，使得柱塞沖程Sp小于有效排出沖程Spe。其中柱塞的有效排出沖程Spe是計算油井產液量的關鍵，而有效排出沖程Spe主要由泵示功圖當中閥開閉點的位置來確定。

抽油泵實際產液量為：

式中：為抽油泵的理論體積排量，m3/d；

為沖次，min-1；

為柱塞截面積，m2；

為柱塞有效沖程，m；

為每個沖資的漏失量，m3/次；

為泵排出壓力條件下油管內混合物的體積系數。

（4）功圖量油系統組成：該計量系統由數據采集系統和計量監測系統兩部分組成。數據采集系統主要由安裝在抽油機上的載荷傳感器、位移傳感器和數據監測單元，供電模塊，移動存儲模塊組成，通過傳感器，存儲模塊和數據處理單元實現數據的收集和分析。計量監測系統通過數傳電臺傳輸數據，經計量分析軟件對采集到的數據進行分析診斷，計算出油井產液量。

（5）優缺點分析：優點：示功圖量油方法操作簡便，資金投入量低，便于油田生產管理，可實現產量連續自動計量，并能實時掌握井下工況。缺點：示功圖形狀易受井下工況影響，對于工況不穩定，含氣量大，不能連續出油的低產井不適用。

可以看出，與玻璃管量油和翻斗量油相比，示功圖量油較及時、準確的反映了單井產液量，優于玻璃管量油和翻斗量油，是目前較好的計量方式。

3 結論

隨著抽油井有桿抽油系統設備技術的發展，我國油井計量方式從傳統的非連續油井玻璃管計量方法到翻斗計量方法，再到新型的連續在線示功圖計量方法，油井計量技術不斷向自動化、智能化的方向發展，不但提高了油井產量計量的穩定性和準確性，還能夠實現油井計量的連續性和實時性，同時地面計量流程也得到簡化，減少了油田的開發投資以及運行成本。試驗證明，新型的示功圖計量方法與傳統的玻璃管計量方法和翻斗計量方法相比較，能準確及時的反映油井產液量，計量精度較高，并且可以連續在線計量，更適合油田的生產管理，能夠適應油田的“數字信息化”發展及管理。