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12利用示功图计算油井产量的方法及应用利用示功图计算油井产量的方法及应用12阳雪飞张立会(1(青海油田公司采油三厂;2(青海油田公司钻采工艺研究院)摘要机械采油是国内外各油田的重要开采手段。
在我国的油田生产中，除少量的自喷井外，其余的采油井均采用机械采油的方法。
而在机械采油工艺上，绝大多数油井采用游梁式抽油机、抽油杆、抽油泵组成的有杆泵抽油系统。
示功图作为有杆泵采油技术的重要诊断手段，不仅技术成熟，而且应用广泛;除了常见的油井泵况诊断之外，示功图还有许多其它的用途，本文所揭示的就是示功图的另一方面应用:利用示功图计算油井产量。
示功图油井产量计算主题词1(利用示功图计算油井产量的理论基础对于有杆泵采油系统而言，抽油泵的理论排量主要由抽汲参数决定，即冲程、冲次和泵径，这三个参数的不同组合，抽油泵就能得到不同的理论排量，在油层供液能力相对充裕的情况下，油井就会得到不同的产量。
当油井出现地层供液不足、有气体影响等情况时，泵筒内必然不能完全充满，而是出现一段空隙的距离，此时必须根据泵的充满程度来计算抽油泵的实际排量和油井的实际产量。
图1是供液不足时采油井的典型功图。
图中各点距离的意义为:OD的距离表示抽油机的冲程，即在井口处光杆的行程;OB表示抽油杆的弹性伸缩距离，即冲程损失;BD表示抽油泵活塞在泵筒内的运行距离，即有效冲程;OC则表示在筒内，实际充满液体的长度，这里称之为充满行程。
图1 供液不足示功图参考抽油泵理论排量的计算公式，在供液不足、泵未充满的条件下，油井的实际产量取决于三个参数:充满行程、冲次、泵径，其计算公式应为: Q,K×OC×N式中:K--排量系数，与泵径有关，当泵径为38mm时，K,1.6330;当泵径为44mm 时，K,2.1888;当泵径为32mm时，K,1.1578。
OC--充满行程(由示功图直接读取，m。
3N--抽油机冲次，次/min。
Q--油井的日产液量，m/d。
油井产液量计量原理目前，我厂已经在40多口抽油井、自喷井以及注水井上推广应用了微功耗无线变送器油水井井口自动计量装置，应用范围涉及6个采油队。
这套系统最基本的求产原理、示功图以及泵功图的定性分析有必要向各采油队技术人员做如下介绍，希望能对各位分析油井的生产状况起到作用。
(一)游梁式抽油机井功图法求产原理抽油井示功图的纵坐标为光杆（露出地面，通过悬绳器与驴头连接的第一根光滑的抽油杆）在抽油过程中受力的载荷坐标，横坐标为抽油杆上、下行程时的位移坐标。
抽油机驴头所悬拄的悬绳器承受光杆和井下全部抽油杆柱，并带动最下部有杆泵的柱塞作上、下运动，即一个周期。
相应地可画出一个载荷与位移的函数关系曲线，即示功图。
抽油井生产情况千变万化，井下泵况相当复杂，只有通过自动量油技术或动力仪、诊断仪测得反映有杆泵工作状况的示功图，只有掌握了诊断技术，才能分析和管理好抽油井。
采油二厂管辖的油田抽油机井目前已经有30多口井采用了“功图法”自动计量，相比较采用分离器求产，由于受各种因素影响求产波动较大，而且求产时间较长，不利于快速、准确、及时掌握油井生产动态，直接关系到油田的稳产，流量计或分离器的检修，也大量增加油气操作成本；以往在油田产量紧张时，大多是技术人员通过繁重的油水井大调查工作来摸清所辖井的生产情况，费时费力，其中个别油井因工程技术人员水平差异而无法进行定论，不但增加了井下作业工作量，也存在一定程度的误诊，漏诊，给油田生产造成极大不便。
通过示功图求产可以解决常期困绕油田的各类机采井求产、诊断和综合评判中存在的问题，在一定程度上不仅解决油井的求产困难，而且减轻采油工作者劳动强度。
自动计量系统油井产量提供了一个快速、准确测算方法，使决策部门能够对我厂所辖油井实现宏观上的控制和决策。
1.理论示功图特征分析在实际的示功图分析工作中，为便于分析常常要拿理论示功图与实测示功图进行对比，从中分析该油井的工作状况。
下面就先来了解一下理论示功图的绘制和解释。
油井产液量计量原理
目前，我厂已经在40多口抽油井、自喷井和注水井上推行应用了微功耗无线变送器油水井井口自动计量装置，应用范围涉及6个采油队。
这套系统最大体的求产原理、示功图和泵功图的定性分析有必要向各采油队技术人员做如下介绍，希望能对列位分析油井的生产状况起到作用。
(一)游梁式抽油机井功图法求产原理
抽油井示功图的纵坐标为光杆（露出地面，通过悬绳器与驴头连接的第一根滑腻的抽油杆）在抽油进程中受力的载荷坐标，横坐标为抽油杆上、下行程时的位移坐标。
抽油机驴头所悬拄的悬绳器经受光杆和井下全数抽油杆柱，并带动最下部有杆泵的柱塞作上、下运动，即一个周期。
相应地可画出一个载荷与位移的函数关系曲线，即示功图。
抽油井生产情形千变万化，井下泵况相当复杂，只有通过自动量油技术或动力仪、诊断仪测得反映有杆泵工作状况的示功图，只有把握了诊断技术，才能分析和治理好抽油井。
采油二厂管辖的油田抽油机井目前已经有30多口井采纳了“功图法”自动计量，相较较采纳分离器求产，由于受各类因素阻碍求产波动较大，而且求产时刻较长，无益于快速、准确、及时把握油井生产动态，直接关系到油田的稳产，流量计或分离器的检修，也大量增加油气操作本钱；以往在油田产量紧张时，大多是技术人员通过繁重的油水井大调查工作来摸清所辖井的生产情形，费时费力，其中个别油井因工程技术人员水平不同而无法进行定论，不但增加了井下作业工作量，也存在必然程度的误诊，漏诊，给油田生产造成极大不便。
通过示功图求产能够。
功图法计量技术及现场应用冯亚莉(大庆油田采油三厂) 摘要:功图量油作为一种计量技术,其原理可行,与计量间分离器量油相比,直接反映了油井泵的运行状况,人为影响因素少,具有重复性好、系统误差较小、精度较高的特点。
通过采用功图法计量技术,可提高油井的科学管理程度,降低油田建设投资,产生可观的社会效益和经济效益。
关键词:功图法;计量;应用1 功图法计量的关键技术在泵的有效冲程确定后,则泵功图油井产量可由下式计算q g=1440S e d2(n/B0)式中d为泵径(m);S e为有效冲程(m);n为冲次(次/min);B0为原油体积系数,无因次。
于是油井产量为Q=Kq g式中Q为油井产量(m3/d);K为修正系数,无因次;q g为泵功图产量(m3/d)。
从上式可以看出,当仪器测出泵功图产量后还必须乘以一个修正系数才能得出油井的实际产量,而这个修正系数则主要取决于示功图形状。
首先利用示功图的最大、最小载荷和最大位移(冲程)确定功图的水平外接矩形;然后找出与功图右下角部分相切且稳定的切线AB。
B点对应的冲程与总冲程之间的比值即为功图的基本相对有效冲程β值。
该方法具有传统方法不具备的普适性和稳定性。
其次考虑到饱满功图会比较接近总冲程,而实际产量却达不到这么高。
分析实际数据发现,饱满功图的实际β值,基本上保持在80%附近。
根据这一边界条件,采用了下述方法对相对有效冲程进行修正:在功图水平外接矩形右边上求得距离该矩形右下角点015倍β值的点C(以矩形下底边长度为单位长度1),连接该点与矩形左下角点O,过B 点做直线OC的垂线BD,垂足D到O点的距离与OC长度的比值即为修正后的相对有效冲程α,而修正系数K=α/018。
通过采集不同层系、不同功图、不同泵况的油井的大量现场数据,依据一定的理论基础,摸索出了不同泵况、不同功图条件下的修正系数经验值:①当功图分析正常时,采用修正系数110进行计产;②当功图反映出是气影响或供液不足时,采用修正系数017进行计产;③当功图反映出是微漏时,采用修正系数015～016进行计产;④当功图反映出是漏失时,采用修正系数012～014进行计产。
Sam Gavin. Gibbs教授关于采用功图计算油井产量的论述王双全（供具有采油工程基本理论知识的工程技术人员参考）提起有杆泵波动方程诊断创始人吉布斯（Sam Gavin. Gibbs）教授，所有采油工程领域的人工举升专业的工程技术人员都是非常熟悉的。
翻开近30年出版的采油工程和技术方面的书籍、手册和教材，都有吉布斯教授波动方程诊断的内容。
下面我们来了解一下吉布斯教授对采用功图推算油井产量方面的论述。
主要论点取自吉布斯教授2012年版的专著《有杆泵设计、诊断和监控的现代方法》。
2012年在吉布斯教授被选入德克萨斯石油博物馆名人堂时，他完成了上述著作。
吉布斯教授在有杆泵优化讲习班上对这本著作进行介绍讲解这里着重介绍介绍著作中有关功图推算油井产量的论述。
著作中的第152页关于推断产量（Inferred Production）章节中划红线的地方翻译如下：“泵功图对每个冲程通过抽油泵的液体和气体进行量化指示，这归功于微处理计算器的进展，抽空控制器（比较好的表达为，WM即油井管理器），是一个适合的能真正计算抽油机每个冲程的示功图和产量。
这被称为推算产量的过程，能够将井底泵功图作为生产计量仪表连续进行产量测试。
”对于用功图进行产量测试，书中提出了4个基本先决条件（将书中红框内论述），翻译如下:“作为推断产量系统最简单的形式（这里称做IP），设立了一些基本的假设：1、抽油泵应具有良好的机械加工质量和最小的泄漏量；2、油管应在靠近抽油泵的地方被锚定；3、泵内气体所占的体积在游动凡尔打开时是微不足道的；4、原油收缩的影响也是微不足道的。
”以上基本假设如果满足的话，产量推算就非常简单。
如果上述基本假设不那么理想。
就要对功图进行诊断，然后采取一定的工艺措施、参数调整来尽量达到4个基本假设的要求。
同时对对4个基本假设进行定量实验测试，利用静载SV和TV曲线测试，计算泄漏量。
吉布斯教授在论述有杆泵优化、诊断和监控现代方法中指出示功图和泵功图在生产运行管理中的一个认知识别和三个定量计算的作用：关于一个认知识别，既是判断抽油泵的各种工况，下图给出了功图对抽油泵正常和异常的识别模型：上图中除了红框内的两个功图，其余为异常功图。
2003年的寒冬，国内第一个“功图法量油”示范工程，长庆油田分公司西峰油田2个计转站121口油井。
“功图量液”最大的贡献不是真正实现了利用油井功图计量产液量，而是大大提升了油井生产工况的诊断水平。
……油井生产工况的诊断……。
1、作为生产工况分析的一种方法；2、但并不是最简捷的分析方法，用起来很不方便。
示功图是通过示功仪记录抽油机每完成一次抽油过程(上冲程和下冲程)电流变化，从而计算出抽油机井载荷变化的图示。
示功图单井自动量油技术计算的产油量与实际产油量的平均相对误差为8．93％，最大相对误差为20．26％，最小相对误差为0．07％，相对误差在15％以内的井占85．71％．因此，利用该方法中封闭曲线的曲率来确定泵示功图的4个凡尔开闭点的方案是可行的，用于有杆抽油系统的单井自动量油具有实际的工程应用价值，该技术已应用于游梁式有杆抽油泵采油井自动监测系统中。
单井液量的计量的主要作用：1、反映油井的产能2、反映油井能力动态变化3、反映油井抽油设备的工作情况4、反映措施作业的效果引用| 回复| 2011-06-09 11:39:44 21楼黄花大小伙油井计量技术的发展：1、玻璃管量油孔板测气：国内各油田普遍采用的传统方法，约占油井总数的90%以上。
该方法装备简单、投资少，但由于采用间歇量油的方式来折算产量，导致原油系统误差为10% ～20%。
2、翻斗量油孔板测气：翻斗量油装置主要由量油器、计数器等组成。
一个斗装满时翻到排油，另一个斗装油，这样反复循环来累积油量。
这种量油装置结构简单，具有一定计量精度。
3、两相分离计量法4、三相分离计量方法等。
引用| 回复| 2011-06-09 11:41:04 22楼黄花大小伙油井计量系统组成：单井远程在线计量与分析系统是以采油工程技术、通信技术和计算机技术相结合的系统，具有油水井自动监测和控制、实时数据采集、油井工况诊断优化设计、油水井液量、电量计量等功能。
该装置是单井集群单井远程自动监测系统，与专门的油井计量软件结合，构成了油井远程监控、液量自动计量及分析优化系统，替代或简化计量流程，以降低产能建设投入和运行成本。
油井产液量计量原理目前，我厂已经在40多口抽油井、自喷井以及注水井上推广应用了微功耗无线变送器油水井井口自动计量装置，应用范围涉及6个采油队。
这套系统最基本的求产原理、示功图以及泵功图的定性分析有必要向各采油队技术人员做如下介绍，希望能对各位分析油井的生产状况起到作用。
(一)游梁式抽油机井功图法求产原理抽油井示功图的纵坐标为光杆（露出地面，通过悬绳器与驴头连接的第一根光滑的抽油杆）在抽油过程中受力的载荷坐标，横坐标为抽油杆上、下行程时的位移坐标。
抽油机驴头所悬拄的悬绳器承受光杆和井下全部抽油杆柱，并带动最下部有杆泵的柱塞作上、下运动，即一个周期。
相应地可画出一个载荷与位移的函数关系曲线，即示功图。
抽油井生产情况千变万化，井下泵况相当复杂，只有通过自动量油技术或动力仪、诊断仪测得反映有杆泵工作状况的示功图，只有掌握了诊断技术，才能分析和管理好抽油井。
采油二厂管辖的油田抽油机井目前已经有30多口井采用了“功图法”自动计量，相比较采用分离器求产，由于受各种因素影响求产波动较大，而且求产时间较长，不利于快速、准确、及时掌握油井生产动态，直接关系到油田的稳产，流量计或分离器的检修，也大量增加油气操作成本；以往在油田产量紧张时，大多是技术人员通过繁重的油水井大调查工作来摸清所辖井的生产情况，费时费力，其中个别油井因工程技术人员水平差异而无法进行定论，不但增加了井下作业工作量，也存在一定程度的误诊，漏诊，给油田生产造成极大不便。
通过示功图求产可以解决常期困绕油田的各类机采井求产、诊断和综合评判中存在的问题，在一定程度上不仅解决油井的求产困难，而且减轻采油工作者劳动强度。
自动计量系统油井产量提供了一个快速、准确测算方法，使决策部门能够对我厂所辖油井实现宏观上的控制和决策。
1.理论示功图特征分析在实际的示功图分析工作中，为便于分析常常要拿理论示功图与实测示功图进行对比，从中分析该油井的工作状况。
下面就先来了解一下理论示功图的绘制和解释。
科技成果——油井工况诊断及功图计产技术
技术开发单位
中国石油天然气股份有限公司长庆油田分公司
适用范围
1、配套示功图采集设备的油井工况诊断、产液量计算及动液面计算的抽油机井。
2、配套电参采集设备的系统效率在线监测、平衡分析的抽油机井。
3、配套变频设备的抽汲参数智能调整的抽油机井。
成果简介
依据有杆泵工作状态与油井产液量变化关系，在一定的边界条件和初始条件下，通过采集地面示功图，利用有杆泵抽油系统的力学、数学模型求解出泵示功图，对泵示功图进行分析，判识油井工况，确定泵的有效冲程，计算出地面有效排量。
工艺技术及装备
1、基于泵示功图的油井工况诊断技术；
2、油井产液量计算技术；
3、抽汲参数调整技术；
4、低产低效油井间开技术；
5、利用泵示功图计算动液面技术；
6、油井系统效率及平衡度技术。
市场前景
该技术运行平稳，减少站控数据处理点，取得了显著的经济和社会效益，可移植性强，适用于国内油田采用抽油机生产的油井，对国内油田油井数字化管理将会起到示范和引领作用。
功图法油井计量技术概况功图法油井计量技术功图法量油技术开发背景长庆油田油井单井计量以双容积单量为主，双容积单井计量系统组成及地面流程复杂，控制部分易损坏，故障率高，电磁执行机构漏失严重，计量误差较大，且地面流程一次性投资大，维护困难，又不能实现计量数据远传和实时检测，人为影响因素多。
功图法量油技术开发背景2000年以来，长庆油田相继开发的一些小区块或出油点，地理位置较为偏远，油井分散、数量少、产量低．部分区块含水较高。
若按常规模式建立完善的地面流程会造成亏损经营。
为了降低投资、节约成本，提高油田管理水平，2000年，长庆油田公司油气工艺技术研院与西安威正电子科技有限公司联合提出了一种采用“功图法”计量单井产量的计算方式和测试方法，研制开发了一套基于这种方法的综合测试系统和相应的配套计量软件。
经过不断地研究和实践，该技术目前已在全油田共建数据处理点100多个，管理油井4000多口，在油田生产中发挥着重要作用。
功图法油井计量技术目录一、功图法油井计量技术理论研究二、功图法油井计量系统研制三、油田应用情况功图法油井计量技术地面示功图建立定向井条件下油管、抽油杆、液体三维力学、数学模型结合油井液体性质、抽油机型号、冲程、冲次、杆柱组合等主要参数泵功图采用多边形逼近法和矢量特征法进行分析和故障识别泵有效冲程结合油层物性及生产参数油井产液量功图法油井计量系统技术原理图全天候采集井口位移与载荷数据㈠基本原理功图法量油技术是依据抽油机井深井泵工作状态与油井产液量变化关系，把定向井有杆泵抽油系统视为一个复杂的振动系统（三维振动系统：包含抽油杆、油管和液柱三个振动子系统），该系统在一定的边界条件和一定的初始条件（如周期条件）下，对外部激励（地面功图）产生响应（泵功图）。
一、功图法油井计量技术理论研究功图法油井计量技术抽油杆连接条件连接条件油管液柱连接条件地面功图泵功图地面折算有效排量泵功图识别模块有杆泵抽油系统建立定向井有杆泵抽油系统的力学、数学模型，该模型能计算出给定系统在不同井口示功图激励下的泵功图响应，对此泵功图进行分析，确定泵的有效冲程，进而求出地面折算有效排量。
