功圖量油技術在實際生產中的應用

高 曦，曹培旺，別勇杰，嚴昌鵬，王文剛，楊志淑

（中國石油長慶油田分公司第九采油廠，寧夏銀川 750006）

功圖量油計產是近年來長慶油田數字化油田建設中大力推廣的新興技術，它是通過安裝在懸繩器上的有線（無線）載荷傳感器、安裝在游梁上的位移傳感器、無線電臺，進行油井示功圖的連續采集、集輸，應用功圖計量軟件，實現了油井功圖全天候采集、產量連續計量。它簡化了地面集輸流程，減少了地面建設投資，降低了工作人員勞動強度，以數字化的形式實現了遠程監控，為扁平化管理奠定了基礎。

1 功圖量油計產應用現狀

本廠目前油井總數2 783 口，實際開井數2 420口，已建油井總數2 473 口，數字化油井在用井數1 919口，已建關停油井423 口，已建轉注油井121 口，已建轉注后停注油井25 口。

目前日均上線1 800 口，功圖上線率91.1 %，分析成功油井1 692 口，各作業區使用功圖量油計量結果1 662 口，上線功圖量油使用率93.3 %。

1.1 功圖量油技術適用性研究

通過對調研區某日上線功圖量油數據與單量數據跟蹤監控，發現如下特點：

1.1.1 功圖計量誤差與單井液量呈現相關性

（1）泵況正常且產液量低（液量小于1.00 m3）的油井功圖量油計量誤差偏大，最大誤差達到427 %，平均誤差為116 %。

表1 上線功圖量油數據監控表

（2）泵況正常且產液量較高（液量大于5.00 m3）的油井功圖量油計量誤差較小，平均誤差24 %，現有的功圖量油技術可以較好地計量結果。

1.1.2 嚴重供液不足油井和漏失油井功圖計產偏高由于油井的泵況為嚴重供液不足、漏失, 實際產量接近0 m3，而功圖計量的產量偏高。

通過整理、分析調研區塊已上線且可對比的156口供液不足油井的功圖計產結果與功圖充滿程度，結合歷史單量數據，發現供液不足井功圖量油計產與功圖充滿程度呈相關性（見圖1）。

1.1.3 結蠟油井功圖計產偏高 對于結蠟井，由于管壁結蠟，造成流體流動時產生阻力作用，導致最小載荷減小，最大載荷增大，抽油機的載荷差增加，示功圖有效沖程增大，導致功圖計產產量偏高。

1.1.4 氣體影響油井、抽噴油井功圖計產偏低 氣體影響和氣鎖會產生供液不足，抽噴油井由于固定凡爾和游動凡爾無法完全閉合，造成抽油機無法正常加載，載荷差減小，示功圖有效沖程減小，導致功圖計產產量偏低。

圖1 供液不足油井功圖量油計產與功圖充滿程度線性關系

圖2 旗53-118 井功圖計產液量變化曲線

1.1.5 功圖計量能一定程度反應井口實際液量的變化趨勢 從圖2 趨勢來看，旗53-118 井功圖計產數據變化幅度與單量車單量液量變化趨勢基本吻合，說明功圖計量數據能在一定程度上反映井口實際產液量的變化趨勢。

以此為基礎，通過收集421 口數字化上線且可對比油井的歷史單量數據與功圖計產結果發現同樣的規律。

2 功圖量油與單量結果誤差原因分析

功圖量油結果是通過功圖計量系統計算所得，造成系統計量誤差的主要因素包括功圖量油設備、錄入終端基礎數據的準確性和采集數據。

2.1 設備影響

（1）載荷傳感器：該設備處于連續工作狀態，由于受到外界因素影響（天氣、人為因素），傳感器發生損壞或漂移，造成采集功圖失真，影響計量精度。

（2）位移傳感器：安裝在游梁與支架之間，當位移傳感器安裝位置發生偏差時，會發生測試不到位移信號或測試位移數據與載荷數據不同步，影響功圖計量結果的準確性。

（3）遠程控制終端（RTU 模塊）：主要表現為數據無法存儲或者存儲數據錯亂。

2.2 油井錄入終端基礎數據的準確性

通過對研究區域的油井基礎數據，重點是對泵徑泵掛、桿柱組合、井深數據、油管規格、液體密度、液體粘度等影響計量結果的關鍵參數進行統計發現，基礎數據錄入錯誤率達到12.7 %，從而影響了功圖計量結果的準確性。

功圖量油產量：Q=nSρπD2tK/4

從公式可見，n、S 為實測數據，功圖計量結果的準確性與人為錄入數據泵徑、混合液密度呈正相關。（其中式中：n 表示沖次；S 表示有效沖程；ρ 表示混合液密度；D 表示泵徑；t 表示開井時間；K 為標定系數）。

2.3 功圖數據采集量影響

無線傳輸計量系統是通過通信部分進行數據傳輸與轉換的。功圖數據采集量的影響因素有：油井工況、外界因素干擾、天氣影響等。

（1）油井工況：對于間歇性出液油井和嚴重供液不足油井，其采集量通常低于工況正常的油井，從而不能保證技術要求規定的最少10 min 采集一組數據的要求。

（2）載荷傳感器安裝不規范、調試不合適，電壓不穩定、上修等因素影響油井功圖數據采集數，造成功圖回傳數降低，功圖計產不能反映油井全天的真實產進，也會造成與實際產量偏差。

（3）氣候影響：氣候影響主要包括溫度和濕度影響兩個方面，溫度的變化引起的壓力傳感器輸出量的變化，影響數據傳輸的準確性；濕度的變化引起的壓力傳感器靈敏度，影響數據傳輸的準確性。

3 解決途徑及標定系數的確定

3.1 解決途徑

針對分析造成誤差的原因，通過更新基礎數據、維護基本設備，確保數據分析的準確性。

3.2 有效沖程的確定

在柱塞的一個沖程內，由于泵內充氣、泵筒充不滿、柱塞脫出工作筒等影響，有一部分行程沒有起到抽汲作用，真正起到抽汲作用的沖程稱之為有效沖程（見圖3）。

圖3 有效沖程

依據抽油泵工作過程，圖中A、B、C、D 依次為游動閥關閉點、固定閥開啟點、固定閥關閉點和游動閥開啟點。ABC 為上沖程，CDA 為下沖程，AB 為柱塞加載段，BC 為泵吸入過程的高載荷段，CD 為柱塞卸載段，DA為泵排出過程的低載荷段。

柱塞加載階段：游動閥關閉到固定閥開啟，柱塞上行，柱塞上所承受的載荷在短時間內迅速增大，但是，相對于泵筒的位移變化量較小。

高載荷階段：固定閥開啟到固定閥關閉，柱塞上行，柱塞上載荷維持在一個高的水平，同時相對于泵筒的位移變化量較大。

柱塞卸載階段：固定閥關閉到游動閥開啟，柱塞下行，柱塞上所承受的載荷在短時間內迅速減小，但是，相對于泵筒的位移變化量較小。

低載荷階段：游動閥開啟到游動閥關閉，柱塞下行，柱塞上載荷維持在一個低的水平，同時相對于泵筒的位移變化量較大。

綜合分析可得出如下結論：（1）圖形特征上：閥開、閉點處，泵示功圖曲線曲率變化顯著；（2）閥開、閉點位于泵示功圖的高、低載荷段，而高、低載荷段分別在上、下沖程；（3）柱塞有效沖程取固定閥開、閉點位移差與游動閥開、閉點位移差的較小值。

3.3 標定系數的確定

目前本廠生產中使用的油井產量計量手段主要有：進罐井組大罐單量、流程井組干線單量、質量流量計單量、罐車單量及功圖計量。

目前較為普遍的方法是標定系數法。設某口井的罐車單量液量為Q，功圖量油結果為Q1、Q2、Q3…Q10（設油井單量周期為10 d，所以同一個罐車單量數據會對應10 個功圖量油數據），兩者比值為標定系數，記作Ki。

第一天日報數據采用Q1與K1的乘積（即罐車單量數據）。第二天日報數據采用Q2與K1、K2求平均值的乘積，第三天的日報數據采用Q3與K1、K2、K3平均值的乘積。以此類推，直到下輪單量開始，10 天一循環。（另：在計算標定液量時，功圖量油計產結果采用扣除波動較大計量結果后的平均值）。

為驗證該方法的實用性，現以調研區域的旗64-113 井為例進行討論（見表2）。

表2 旗64-113 油井功圖計產液量統計表

通過整理、分析156 口上線供液不足油井的功圖計產結果與功圖充滿程度對比，發現如下特點（見表3）。

表3 供液不足、氣體影響油井功圖計產與泵充滿程度關系

4 結論與認識

本廠超低滲透油藏目前實現功圖量油的1 800 口油井中，通過不斷更新系統基本數據和標定系數法應用的基礎上，大力推廣使用后平均誤差僅為6.1 %。充分證明了該方法在桿柱組合更新及時、基礎設備維護及時的情況下，能夠較好地克服功圖量油自身存在的誤差對計量結果的影響，同時發揮功圖量油定性準確的優勢，較為準確的求得油井的日產液量。

（1）低產井功圖計產結果與實際單量結果偏差較大，但是可以反映變化趨勢，通過標定系數法可大幅度降低誤差。

（2）加強功圖量油的系統維護、定期校正傳感器，及時更新基礎數據，可以提高功圖量油精度。

（3）供液不足井功圖量油計產與泵充滿程度呈現相關性：σ≤20 %對應標定系數0.08～0.22；20 %＜σ≤50 %對應標定系數0.22～0.65；50 %＜σ≤70 %對應標定系數0.6～0.89。

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