功图量油技术

功图量油技术主要内容一.油田现有的量油技术二.功图量油法及原理三.功图量油的发展历程四.功图量油最新进展及应用现状五.功图量油的不足之处一.油田现有量油技术1.目前国内各油田采用的油井计量方法主要有：(1).玻璃管量油(2).翻斗量油(3).三相分离计量现有方法的不足：以上方法普遍存在应用装置多，工艺流程复杂，难以适应地面系统简化优化的要求.2.量油技术的最新进展：目前油田量油技术最新的技术是基于地面示功图和泵的示功图以及故障诊断技术发展而来的功图量油法来获取油井产量以及进行油井工况分析。通过功图量油法和计算机技术、通信技术的结合实现了油水井远程监测、液量自动计量及分析，提高了油田自动化管理水平，降低了产能建设投入和运行成本，实现了提高油井系统效率的目的。1.功图量油介绍功图量油技术最早可以追溯到上世纪80年代初提出的简单的用功图计算产液量的方法。在随后的几十年，功图量油经历了从“拉线法”处理功图面积求产到“有效冲程”求产的过程，理论技术也从定性逐渐发展到定量，最终发展到目前的以油井工况诊断为基础，结合泵漏失、泵充满程度、气体影响等因素的“综合诊断”油井计量技术。二.功图量油的原理2.功图量油的原理：①将油井有杆泵抽油系统视为一个复杂的振动系统，该系统包含抽油杆，油管和井液三个振动子系统.在一定边界条件和一定的初始条件下，对外部激励（地面示功图）产生的响应（泵的示功图）。②通过建立油井有杆泵抽油系统的力学数学模型（波动方程），计算出给定系统在不同井口示功图激励下的泵功图响应，然后对此泵示功图进行定量分析，判断游动阀、固定阀开闭点的位置，确定泵的有效冲程，充满系数，气体影响等参数，计算泵的排液量，进而求出地面折算的有效排量。其流程图如下所示：地面功图及地面生产数据有杆抽油系统动力学模型井下泵功图泵功图定量处理柱塞有效冲程，井下排量折算井口出液量3.典型示功图示功图是由载荷随位移的变化关系曲线所构成的封闭曲线图。表示悬点载荷与位移关系的示功图称为地面示功图或光杆示功图。典型示功图是指某一因素的影响十分明显，其形状代表了该因素影响下的基本特征的示功图。虽然实际情况下，有多种因素影响示功图的形状，但总有其主要因素。所以，示功图的形状也就反映着主要因素影响下的特征。常见的典型示功图如下所示：图2.考虑惯性和振动后的理论示功图图4.泵的吸入部分漏失图1.静载理论示功图图3.气体影响的理论示功图利用示功图在不同因素影响下表现出来的特征可以来进行产量计算和故障分析。不过地面示功图因为夹杂了很多影响因素，如杆柱弹性和液体影响，这些都严重影响了分析的准确性。而泵功图则很大程度上减少了这些因素的影响，增加了分析和计算的准确程度。图5.泵的排出部分漏失图6.充不满影响3.1地面示功图的获取通过在光杆上安装载荷——位移传感器，测量光杆载荷变化及抽油机运行周期变化情况，经过信号转换即可测出抽油机的地面示功图。3.2泵功图的获取：对地面示功图消除抽油杆柱的变形、杆柱的粘滞力、振动和惯性等的影响得到形状简单又能真实反映泵的工作状况的泵的示功图.其实现的方法就是借助波动方程进行求解。ttxuvxtxucttxu,,,22222（1）txu,——t时刻光杆x截面的位移；c——等效阻尼系数；v——抽油杆的平均速度。方程（1）即为吉布思建立的一维带阻尼的振动方程。该方程可通过傅里叶级数展开或有限差分的方法进行求解。以所测的的地面示功图的数据为边界条件，所得结果可以得到任一截面的动载荷以及泵的示功图。泵的典型示功图如下所示：（a）正常示功图（b）油管未锚定（c）气体影响（d）供液不足（e）排出部分漏失（f）吸入部分漏失)(1440ppepspQSANQ3.3产量的计算由泵功图可得到柱塞冲程和有效排出冲程，从而可以计算出泵的排量及油井产量。其关键是准确判定阀的开启点和闭合点，判断阀的开启点和闭合点后就很容易得到柱塞的有效冲程。然后根据如下公式计算即可得到泵的产液量，然后折算成井口产液量。peSsN——抽油机的冲次，min-1；pA——柱塞的横截面积，m2；peS——柱塞有效冲程，m；pQ——泵的日产液量，m3；其中：pQ——抽油泵在一个抽汲周期内的漏失量，m3/次井口产量的折算：其中：——混合物体积系数。pvQQv反映混合物在抽油泵排出压力条件下体积与其对应的地面体积之间的关系，设一个抽汲周期内抽油泵除去漏失量后的井下排液体积为，及其对应的地面体积为，则体积系数。因此要计算实际产液量需解决的三个问题是（1）计算柱塞的有效冲程（2）计算抽油泵的漏失量（3）泵排出压力下的混合物体积系数。vpeVV/vpeVV三.功图量油的发展历程功图量油技术在近来的几十年里是一个不断发展的过程，在功图处理和液量计算方面发生了质和量的变化，主要经历了以下五种方法。1.拉线法2.面积法3.液量迭代法4.有效冲程法5.综合诊断法“拉线法”、“面积法”等已经被生产实际淘汰，功图诊断与液量计算相结合的“综合诊断法”油井计量技术目前在新疆油田、大庆油田、延长油田、大港油田等得到逐渐得到应用，取得了很好的经济效益。随着计算机技术和通信技术的发展，结合采油工程和测试技术已经产生了基于功图量油法的油井自动监测与工况分析的一整套系统。基于功图量油的油井自动监测与工况分析系统抽油机井的井口数据采集综合自动监测系统抽油机的工况分析数据远程传输技术系统组成四.功图量油的最新进展及应用现状1.功图量油的最新进展目前国内功图量油的最新产品是北京雅丹石油技术开发有限公司开发研制的YD油井远程监控液量自动计量及分析优化系统。1）.系统组成系统的主要组成如下图所示：宏观控制图工况监控子系统数据采集远程控制远程视频监测子系统网络浏览子系统产液量计算数据分析产液量分析压力分析泵效分析系统效率分析载荷分析计量、分析优化子系统工况分析优化设计可以通过各种传感器得到，传感器都很易得到可以使用电子摄像头实现计算的核心部分，通过计算有效冲程模块以及漏失量实现对参数分析，为工况分析做准备判断泵是否正常工作，以便及时作出调整根据现有工作状况进行进一步优化一口油井安装一台RTU和多种传感器，包括载荷传感器、位移传感器、扭矩—载荷传感器、转速传感器、温度传感器、压力传感器、电流传感器等。它们均与油井RTU相连，对油井进行控制和采集各传感器的数据，并回发给主机。通过计算机上安装的远程监控软件，与油田公司控制计算机相连，既可以调取油田公司计算机的历史数据，也可以直接发出指令，对油井进行实时测量控制，得到现场数据在计算服务器上进行分析处理，采集的实时数据和分析结果在授权的计算机上可以打印和浏览。2）.系统的功能（1）油井工况检测功能；（2）注水井工况检测功能（3）故障报警和控制保护功能；（4）数据通讯功能；（5）数据管理功能；（6）摄像监视功能；（7）生产管理及遥控指挥；（8）油井产量计量功能；（9）油井生产系统分析与优化决策功能；（10）网络查询功能。2.应用现状国内油田中，大港油田较早应用功图量油法进行的产量计量的油田。随后在中原油田，大庆油田，延长油田，新疆油田都有所应用，并取得较好的计量效果，节省了地面建站的投资，取得了很好的经济效益。长庆油田于2000年开始研究功图量油在低渗透油田的应用，并于2003年在长庆油田四个采油厂分别进行了108井次的现场测试试验。2004年开始在油田全面推广应用，2008年《功图法油井计量装置》获国家发明专利，且在全油田90多个联合站建立了功图法油井计量系统数据处理点，管理4000余口油井，在油田生产中发挥着重大的作用。五.功图量油的不足之处1.阻尼系数的确定方法导致油井产量计量的不准确目前提出的计算阻尼系数的方法有很多种，而各种计算方法所得到的计算结果相差很大，有的甚至达到几十倍，因此阻尼系数的确定是能否准确计算产量的基本前提，而现在还没有一种公认的计算阻尼系数的方法。2.现有功图量油技术在低产液井上测量误差较大从部分油田做过的生产数据监测方面可以得到，对于产液量较大的井，现有功图量油技术可以很好的进行计量，且误差较小；而对于产液量较小的井，误差仍然比较大。