功圖法油井計量技術(shù)及其影響因素淺析

曹雄科 陳德照（長慶油田分公司采油八廠工藝研究所 陜西 西安 710021）

采油八廠定邊作業(yè)區(qū)目前共有6個站點安裝應(yīng)用了油井功圖計量系統(tǒng)，共安裝油井312口，上線油井261口，上線率為83.6%，分析成功并能夠功圖計產(chǎn)的井249口，占上線井?dāng)?shù)的95.4%。該技術(shù)有效提高了油井計量相關(guān)管理水平，對采油廠提高經(jīng)濟效益更是做出了不可磨滅的貢獻。

一、示功圖法量油基本原理

如圖1所示，示功圖法油井計量技術(shù)將定向井有桿泵抽油系統(tǒng)看作是一個復(fù)雜的振動系統(tǒng)，其由抽油桿、油管和井液三個有機部分通過一定的邊界條件和初始條件（即連接條件）組成，由此可以計算對不同條件地面示功圖激勵所產(chǎn)生的泵功圖相應(yīng)程度。再通過建立抽油系統(tǒng)波動方程，對其進行定量分析，如可以通過采用多邊形逼近法和矢量特征法進行分析和故障識別，計算出泵有效沖程；結(jié)合油層物性及生產(chǎn)參數(shù)，計算泵有效排量，等等。

圖1.示功圖法油井計量模型

1.定向井有桿泵系統(tǒng)模型建立

如上所述，可以將定向井有桿泵抽油系統(tǒng)看作是一個由抽油桿、油管和井液三個有機部分通過一定的邊界條件和初始條件（即連接條件）組成的復(fù)雜的振動系統(tǒng)，由此可以建立抽油系統(tǒng)波動模型。

①定向井示功圖具有比直井更大的摩擦負(fù)荷和慣性負(fù)荷，所以其上行負(fù)荷較大而下行負(fù)荷較小，示功圖較寬。

②因為定向井具有較大的摩擦力，所以其示功圖的摩擦影響會增大，而振動影響則減小。

③從定向井泵功圖可以看出，由于上沖程作用在活塞上的液柱載荷有所下降，故而隨著傾斜程度的增大，柱塞沖程會增加。當(dāng)其傾斜角度≤20°時，定向井示功圖可以按照直井方法診斷。

2.泵功圖有效沖程識別

采用多邊形逼近法和矢量特征法對泵示功圖進行工況識別、分析，考慮氣體、結(jié)蠟等因素對泵功圖有效沖程的影響，準(zhǔn)確判斷泵有效沖程，解決了以往功圖法計量誤差大的問題，使計量精度有了顯著提高，這與以往的用示功圖面積法求解油井產(chǎn)液量有實質(zhì)上的差別。

3.數(shù)據(jù)采集程序

考慮油田具有的低滲、低壓、低產(chǎn)特性，以全天候?qū)崪y示功圖作為數(shù)據(jù)源（每10 min采集一個功圖），計算油井平均產(chǎn)量，能更加真實地反映油井實際出液情況。

4.油井產(chǎn)液量計算

計算油井產(chǎn)液量一般有兩個途徑，利用有效功率計算和利用有效沖程計算。前一種方法在應(yīng)用時必須準(zhǔn)確計算摩擦功率，但是摩擦功率由于受到諸多因素的影響，很難準(zhǔn)確計算，所以第一種方法較少采用。現(xiàn)將較為常用的后一種方法做如下分析。

Q=1440NSAPSPe（1）

式中：NS——抽油機的沖次（min-1）；

AP——柱塞橫截面積（m2）；

Spe——柱塞有效沖程（m）。

運用上式計算油井產(chǎn)液量的關(guān)鍵是如何準(zhǔn)確計算柱塞有效沖程，在抽油井工況診斷技術(shù)較為成熟的情況下，對其中一些不確定因素的分析是比較容易的，故而此方法較為可行。

表1.計算井口產(chǎn)液量所需參數(shù)

二、影響計量結(jié)果因數(shù)分析

結(jié)合實際情況將定邊作業(yè)區(qū)8增(含27增壓撬)、2增兩上線率高的站點作為前期試點區(qū)，通過罐車單量與功圖計量相對比，分析功圖計量準(zhǔn)確性影響因素。

1.硬件部分

⑴ 荷傳感器發(fā)生損壞及漂移；⑵ 位移傳感器安裝位置偏差；⑶ R T U控制終端故障；⑷ 數(shù)據(jù)傳輸故障；⑸設(shè)計安裝不正確等。

2.軟件部分

計量軟件考慮了定向井、結(jié)蠟、氣體影響等因素，但仍存在一定的局限性。如：苗84-12井固漏，標(biāo)定日產(chǎn)液1.04 m3，功圖計量4.30 m3，誤差313.5%。計量軟件無法準(zhǔn)確判斷漏失井的有效沖程。漏失量的多少與有效沖程之間的對應(yīng)關(guān)系有待研究。

3.油井基礎(chǔ)數(shù)據(jù)錄入

功圖法油井計量技術(shù)與測試技術(shù)、通信技術(shù)及計算機相關(guān)技術(shù)結(jié)合起來可以對油井生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行實時的采集、計量產(chǎn)量、工況遠(yuǎn)程監(jiān)測、故障自動診斷、報告自動生成及故障自動預(yù)警等多功能。

油井基礎(chǔ)數(shù)據(jù)錄入可以通過安裝在每口油井抽油機上的載荷位移傳感器獲取相關(guān)載荷與位移方面的各項數(shù)據(jù)，而后將數(shù)據(jù)傳輸至R T U，再經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)鏈路將其傳輸至站點。

4.標(biāo)定K值時出現(xiàn)計量誤差影響

從目前采用大罐、雙容積、標(biāo)定罐車3種方法來確定K系數(shù)（即單井系數(shù)）本身就存在誤差，其中大罐標(biāo)定存在量油誤差、罐車標(biāo)定存在泄壓生產(chǎn)影響、雙容積標(biāo)定受氣壓影響。

例如：苗57-30井用雙容積標(biāo)定的K值為0.854，而用單量罐車標(biāo)定K值為0.742，存在一定偏差。

表2.標(biāo)定K值時出現(xiàn)計量誤差

5.其他影響

系統(tǒng)管理部分。沖程初始化影響。在首次建立系統(tǒng)和油井進行措施操作后，必須用便攜式示功儀對每口井進行測試，以此為依據(jù)對自動采集功圖沖程進行初始化設(shè)置，若在錯誤的參數(shù)下進行計算自然得不到正確的結(jié)果。

三、幾點認(rèn)識

1.通過本文認(rèn)識到影響功圖法量油的主要因素有6個，即油井基礎(chǔ)數(shù)據(jù)錄入、標(biāo)定K值、油井井號（生產(chǎn)節(jié)點編號）、油井工況、功圖計產(chǎn)公式、客觀硬件和軟件。

2.連抽帶噴、油管漏失功圖計產(chǎn)出的液量與實際誤差較大，下步需完善、改進。

3.基礎(chǔ)數(shù)據(jù)錄入耗時長、易出錯，建議編輯可導(dǎo)入的程序，節(jié)省工作時間。

4.為后期功圖法量油實際應(yīng)用提供借鑒。

[1]楊瑞，黃偉，辛宏，王永全，李明江.功圖法油井計量技術(shù)在長慶油田的應(yīng)用.油氣田地面工程.第29卷第2期（2O10.2）.55.

[2]余金澤，彭永剛，關(guān)成堯，張杰.“功圖量油”技術(shù)的發(fā)展.中國石油與化工.51.