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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。
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。
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。
用示功图计算抽油机井井口产液量方法研究一、本文概述本文旨在探讨和研究利用示功图计算抽油机井井口产液量的方法。
随着石油工业的发展，抽油机井作为重要的石油开采设备，其运行状态的监测和产液量的准确计量对于油田的开发与管理具有至关重要的意义。
示功图作为一种反映抽油机工作状态的图形化工具，能够直观地展示抽油机的工作过程和性能参数，因此，研究如何利用示功图计算抽油机井井口产液量具有重要的实践价值和理论意义。
本文将首先介绍抽油机井的工作原理和示功图的基本原理，为后续的研究提供理论基础。
然后，详细阐述利用示功图计算抽油机井井口产液量的方法，包括相关的数学模型、计算步骤和注意事项。
在此基础上，通过案例分析，验证所提方法的可行性和有效性。
总结研究成果，指出存在的问题和未来的研究方向，为石油工业的可持续发展提供有益参考。
本文的研究方法结合了理论与实践，旨在提高抽油机井井口产液量的计算精度和效率，为油田的日常管理和决策提供有力支持。
本文的研究也有助于推动石油工业技术的进步，促进我国石油工业的健康发展。
二、示功图基本原理示功图是一种用于描述抽油机井工作状态的重要工具，它反映了抽油机在一个完整冲程中，驴头悬点载荷随位移变化的封闭曲线。
示功图的基本原理基于抽油机的工作过程，即抽油泵在上下冲程中的液体吸入、压缩和排出过程。
在抽油机工作过程中，驴头悬点的载荷会随着抽油泵的工作状态而变化。
在抽油泵吸入液体时，由于液柱的重力作用，悬点载荷会减小；而在压缩和排出液体时，由于液柱的压缩和排出阻力，悬点载荷会增大。
这种载荷的变化会被示功图记录下来，形成一条封闭的曲线。
示功图的形状和大小可以反映抽油机井的工作状态。
例如，示功图的面积可以表示抽油泵在一个冲程中所做的功，从而反映出泵的效率和能耗情况。
示功图还可以用于计算抽油机井的井口产液量。
在计算井口产液量时，我们需要根据示功图中的数据，结合抽油泵的几何尺寸和流体的物理性质，进行一系列的计算和推导。
抽油机井参数调整方法摘要：给出了抽油机井调整参数方法及调参依据，坚持采用长冲程、慢冲次、合理泵径效果较好。
当地层压力高于原始压力，可以上调参数；当地层压力低于原始压力甚至低于饱和压力，可以下调参数。
抽油系统效率随流压的增加而呈下降趋势。
对于正常抽油机井，注意保持适当的流压值，可使抽油机高效运行。
依据流压与泵效，流压与系统效率的关系，确定合理流压范围为3-6 MPa，满足生产的要求。
关键词：抽油机井；调参方法；合理流压合理调整工作参数是充分发挥油井的生产能力，使动液面和流压保持一定的合理范围之内，并使消耗的能量最小，做到高产低耗[1，2]。
抽油机井的抽汲参数不完全是合理的，对动液面低，示功图气体影响或供液不足的井，应在条件允许的情况下量化调整参数。
1 调整参数依据合理调整工作参数，应该具备和油井情况相适应的合理生产压差、合理流压及调参预测方法。
（1）合理生产压差。
由于受措施效果、流体性质、油层污染等因素的影响，抽油泵对生产压差的适应性是不同的。
通常认为合理的生产压差应控制为2.5-6.5 MPa。
但有些井虽然流压低、生产压差大，但示功图分析正常，而流压接近合理，示功图分析却出现气体影响或供液不足的现象，见表1。
由表1可知，B、C、D 口井的流压对比，C井最低，但C井示功图正常，另外，B、D 井流压比C井高，但抽油泵出现了气体影响或供液不足的现象。
C井的静压接近于原始地层压力水平，供液能力较为充足，原油不会从地层状况下分离出来，抽油泵没有气体影响情况。
所以，对于地层压力较低（特别是低于饱和压力）的井时，可以通过调小参数，提高地层压力，保持油井的生产能力。
统计调小参数的11口井，日产液量由518 t上升到535 t，静压由10.08 MPa上升到10.71 MPa，流压由3.84 MPa 上升到4.07 MPa，抽油机井泵效由39.4%上升到43.4%，这些井的压力比原始地层压力（11.9 MPa）低1.08 MPa，饱和压力为10.5 MPa。
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。
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。
游梁式抽油机曲柄平衡控制简易算法黄伯棠【摘要】根据游梁式抽油机曲柄平衡基本原理,导出了控制平衡重块的一种简易算法.以CYJ12-4.8-73HB型抽油机为例,利用驴头悬点上、下冲程测得的电流和SG7示功诊断仪测得示功图中的参数,计算并调整了曲柄平衡重块的位置.该方法计算简单,便于现场应用.【期刊名称】《长江大学学报（自然版）理工卷》【年(卷),期】2004(001)002【总页数】2页(P7-8)【关键词】游梁式抽油机;曲柄;平衡块;控制;示功图;算法【作者】黄伯棠【作者单位】长江大学机械工程学院,湖北,荆州,434023【正文语种】中文【中图分类】TE933.102在游梁式抽油机的机械平衡方式中，按照平衡重块安装的位置不同，分为游梁平衡、曲柄平衡和复合平衡3种。
从目前各油田所使用的大型游梁式抽油机来看，大部分采用的是曲柄平衡装置，即在曲柄上安装平衡重块。
现在的问题是，平衡重块的位置不是一成不变的，那么如何对它进行控制。
文献[1～3]提供的控制方法比较复杂，难以据此调整好平衡重块位置。
为此，笔者从游梁式抽油机曲柄平衡的基本原理出发，提出一种控制平衡重块的简易算法。
1 算法推导游梁式抽油机采用曲柄平衡时，在悬点下冲程，要把平衡重块从低处抬到高处，增加它的位能，除了依靠抽油杆下落所释放的位能外，还要电动机付出部分能量，从而消除了下冲程时电动机接受能量的现象；在悬点上冲程，平衡重块由高处落下，释放位能，帮助电动机提升抽油杆柱和液柱，这就减少了电动机上冲程时所需要付出的能量。
如果平衡重块选择合适，可使得电动机上冲程时输出的能量等于下冲程时输出的能量，则上、下冲程时电动机所做的功相等。
游梁式抽油机起初所加曲柄平衡重块的大小和安装位置，是根据上、下冲程时电动机所做的功相等这一原理进行设计计算的。
设I上max和I下min分别为驴头悬点上冲程和下冲程时用钳形电流表测得的最大、最小电流值，此时电动机电流值与减速箱曲柄轴扭矩间存在正比关系。
示功图计产的实际应用作者：葛云有来源：《中国科技博览》2013年第29期摘要：功图计产作为一种方便快捷的产量计量方式，在油田实际工作中已经得到了广泛应用，本文对不同功图量油方法进行对比，确定其中准确率较高的一种方法。
关键词：应用量油示功图中图分类号：TG333.7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）29-262-02一、理论示功图悬点载荷随位移变化规律的图形称为地面（光杆）示功图，理论示功图为平行四边形，如图1。
图中的ABC为上冲程静载变化线，其中AB为加载线。
这一加载过程中，游动阀和固定阀均处于关闭状态，B点加载结束。
此后柱塞与泵筒开始发生相对位移，固定阀开始打开吸液进泵，故BC为泵的吸入过程。
CDA为下冲程静载变化线，其中CD为卸载线。
卸载过程中，游动阀和固定阀均处于关闭状态，到D点卸载结束，此后柱塞和泵筒之间开始发生位移，游动阀被顶开，泵开始排液，故DA为泵的排液过程。
抽油机井地面理论示功图（图1）图中，FH为最大载荷，N；FL为最小载荷，N；Hp为地面功图有效冲程，m；H为地面功图冲程，m；λ为冲程损失，m。
二、示功图量油的常用方法1、示功图面积法该方法利用的参数：1）求得实测示功图的面积与理论示功图的面积的比值。
2）求得该参数下的理论排量。
公式如下：式中，为计算的油井产量，m3/d；为理论排量，m3/d；S为实测示功图面积，m2；为功图最大载荷，N；为功图最小载荷，N；为地面功图冲程，m。
2、功图有效冲程法（1）泵功图有效冲程法该方法利用的参数：1）利用实测地面示功图推导出井下泵示功图，求得井下泵示功图的柱塞有效冲程和柱塞冲程。
2）求得该参数下的理论排量。
公式如下：式中，为泵功图有效冲程法计算的油井产量，m3/d；为理论排量，m3/d；为泵功图有效冲程，m；为泵功图冲程，m。
（2）地面功图有效冲程法该方法利用的参数：1）利用实测示功图求得功图有效冲程和功图冲程。
2）求得该参数下的理论排量。
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。
