提高數字化功圖計量資料符合率的分析

摘 要：數字化功圖量油技術依據井口載荷和位移傳感器采集數據進行油井工況分析及產液量計算，實現了油井生產遠程監控和實時工況預警。由于油井實際生產過程復雜，影響示功圖及油井產液計算結果的因素很多。從示功圖法計算油井產液的理論方法、油井自身數據及地面采集數據三個方面，分析影響油井計量結果的主要因素，指出在實際應用中應注意的問題，以提高示功圖法計算油井產液量的準確度。

關鍵詞：功圖計量；載荷傳感器；位移傳感器；數據丟包

一、數字化功圖計量原理

功圖計量技術是依據抽油井深井泵工作與油井產液量變化關系，把定向井有桿泵抽油系統視為一個復雜的振動系統（三維振動系統：包含抽油桿、油管和液柱三個振動子系統），該系統在一定的邊界條件和一定的初始條件（如周期條件）下，對外部激勵（地面功圖）產生響應（泵功圖）。從而，計算在不同井口示功圖激勵下的泵功圖響應，采用矢量特征法對泵功圖進行分析及故障進行識別，確定泵的有效沖程，得出油井地面折算有效排量。

二、影響數字化功圖計量的主要因素

（一）硬件設備故障

部分井載荷位移傳感器采集的功圖數據與實際誤差較大，主要表現在功圖形狀、載荷差、沖程與實際測試誤差大，對計算結果有較大影響。設備性能不穩定，容易出現故障，采集的無效光桿功圖較多或者嚴重丟失功圖，影響功圖正常分析。

1、位移傳感器故障

位移傳感器安裝在游梁與支架之間的夾角部位，霍爾探頭固定于支架上，磁鋼焊接在游梁下方。當位移傳感器工作不正常時，測試不到位移信號或出現測試位移數據與載荷數據不同步，造成示功圖采集失真，無法計算出有效的產液量。另外位移傳感器設置不合適造成油井沖程與實際不符，使數字化示功圖采集有效沖程錯誤，造成功圖計量結果誤差偏大。

2、載荷傳感器故障

載荷傳感器安裝不規范，調試不合格等因素，導致系統采集的光桿功圖無效，加之其性能不穩定，精度及信號漂移影響測試準確度，造成采集功圖失真，從而影響產液量計算。

（二）通訊故障導致數據丟包

安塞油田單井產液量低，間歇性出液嚴重，功圖計量軟件是通過所有采集功圖加權平均來計算日產液（計算公式見下圖），采集的功圖張數的多少對功圖計量的影響較大。

如坪22-19井利用兩個不同日期該井采集的功圖張數，所對應的液量進行對比，發現計量誤差較大。

圖2 坪 22-19井數據丟包功圖疊加圖3 坪22-19井正常采集功圖疊加

（三）基礎數據維護不到位

數示功圖法油井計量結果與抽汲參數、泵的大小等參數密切相關。所以，油井自身參數輸入的正確性，是確保油井計量結果準確的基本條件。在數字化功圖基礎數據庫中，需要將油桿直徑、油管直徑、柱塞直徑、泵掛、油層、動液面等基本參數正確錄入。若輸入參數與油井實際參數不一致，則經過計算得到的產液量結果必然也與油井實際產液量不符。

1、泵徑改變對計量結果的影響

由功圖功圖計量產量計算公式可以看出，泵徑的改變對計量結果影響較大，如坪橋作業區3口井基礎數據錄入泵徑與實際泵徑不符，泵徑參數修改后，示功圖計量液量誤差減小。

2、動液面改變對計量結果的影響

從功圖工況分析結果來看，動液面變化后泵的充滿系數相應改變，功圖計量結果變化較大。從以下坪平6井結果來看，沉沒度變化越大，產液量變化幅度增大。（見表1）

3、原油體積系數改變對計量結果的影響

根據功圖法計量的計算原理，需將計算出的井下產液量通過原油體積系數折算成地面產量，原油體積系數的改變對計量結果影響較大。比如某口長6層井Q井下為4.5m3，維護正確的原油體積系數1.21其地面產量應為3.72m3，若原油體積系數維護錯誤為1.06，則折算地面產量為4.25，其誤差為14.2%。

三、提高數字化功圖計產的解決對策

（一）落實油井單量數據

油井的功圖計產數據是否正確是和傳統的單量結果做對比的，日產液<1m3，誤差小于50%；1m3≤日產液<3m3，誤差小于30%；3m3≤日產液<5m3，誤差小于20%；日產液≥5m3，誤差小于10%。對于日產液量低于3m3和間歇出液的井，應盡可能使用24小時標定，另外標定設備應盡可能選擇正常生產壓力系統，如雙容積、質量流量計等，避免使用罐車標定，由于罐車單量屬于井口放噴生產，單量結果偏大，且量油誤差大。

（二）正確維護油井基礎數據

油井基礎參數輸入的正確性，是保證油井液量分析的基本條件之一。計量軟件運行前，為了達到對單井準確計算，需要將抽油機沖程，油井桿、管、泵、泵掛等基本參數初始化，對于一些基礎數據錄入錯誤的采油井，修改基礎數據，工作參數及時更新。

（三）及時維護數字化設備

位移傳感器與載荷傳感器只有在正常運行時功圖計量才能準確，在實際運行過程中，加強前端設備維護，建立定期巡查制度，發現硬件設備有損壞、脫落、斷線、工作異常等現象時，應及時向維修人員反映；油井修井、維護、保養時注意保護安裝在井場上的有關設備及器件，需要拆卸按規定做好設備保護；定期對載荷及位移傳感器進行標定調試。

（四）解決通訊故障，保證采集功圖的數量和質量

數字化功圖計量數據采集通訊故障表現為通訊易受天氣等環境因素影響，數據通訊時有中斷，數字化功圖采集張數不夠，尤其是采用無線網橋通訊的井場，數據丟包嚴重，導致數字化功圖計量不準確。因此，必須解決通訊故障問題，如采用無線網橋通訊的井場鋪設光纜或更換大功率電臺等措施。

四、結論

1、示功圖法油井產液計量是數字化油田建設中一項重要技術，具有簡化地面流程、降低投資和運行成本，實現油井實時動態產液計量，為油田生產開發和數字化管理奠定了基礎。

2、由于受外界環境影響，傳感器一直處于工作狀態，位移傳感器發生故障，載荷傳感器發生漂移，導致載荷大小、沖程大小發生改變，直接影響功圖計量的準確率。因此，通過對載荷傳感器及位移傳感器定期標定，減小傳輸中的誤差，使計量準確，從而提高數字化功圖計量資料符合率。

3、由于受通訊故障的影響，造成計量不準確，建議對采用無線網橋通訊的井場鋪設光纜或更換大功率電臺，通訊設備故障后及時維修，確保通訊暢通，保證功圖采集張數達到功圖計量要求。

4、功圖法油井液量分析與抽汲參數、泵的大小等參數密切相關。計量軟件運行前，為了達到對單井準確計算，需要將抽油機沖程，油井桿、管、泵、泵掛等基本參數初始化。

參考文獻：

[1]張乃祿，趙岐等.示功圖法計算油井產液量的影響因素[J].西安石油大學學報（自然科學版），2011.

[2]張金，余存等.功圖法計量技術在安塞油田的應用[J].石油天然氣學報，2012.