下载文档原格式
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。
功图计量与工况智能分析技术在大港油田的应用发表时间：2019-05-20T16:42:07.377Z 来源：《电力设备》2018年第32期作者：李智[导读] 摘要：本文从功图计量与工况智能分析技术的技术原理、有杆抽油系统数学模型的建立、泵功图的计算、有效冲程的识别及计算结果的修正五个方面对该技术进行了详细的阐述，重点介绍了功图计量与工况智能分析系统的构建及其拓展的功能，实现了生产数据的实时采集、产量自动计产、油井远程监控、油井故障诊断、动液面实时监测、系统效率实时监测、报表自动生成等功能，简化了流程，降低了投资、减少了用工总量，提高了油田数字化管理水平 (大港油田第三采油厂)摘要：本文从功图计量与工况智能分析技术的技术原理、有杆抽油系统数学模型的建立、泵功图的计算、有效冲程的识别及计算结果的修正五个方面对该技术进行了详细的阐述，重点介绍了功图计量与工况智能分析系统的构建及其拓展的功能，实现了生产数据的实时采集、产量自动计产、油井远程监控、油井故障诊断、动液面实时监测、系统效率实时监测、报表自动生成等功能，简化了流程，降低了投资、减少了用工总量，提高了油田数字化管理水平。
关键词：功图法；计量；工况诊断；系统效率；动液面；在线监测 1 功图计量与工况智能分析技术 1.1技术原理“功图法”油井计量技术是依据抽油机井深泵工作状态与油井产液量变化关系[2]，从能真实反映抽油系统有杆泵工况的示功图入手，把定向井有杆泵抽油系统视为一个复杂的三维振动系统（抽油杆、油管和液柱三个振动子系统），在一定的边界条件和初始条件下建立该系统的三维空间力学、数学模型及算法，在不同井口示功图激励下的泵功图响应，采用矢量特征法对泵功图进行分析及故障进行识别，提取泵示功图的矢量特征，确定泵的有效冲程，得出油井地面折算有效排量，再结合其它生产参数实现工况智能分析。
1.2有杆抽油系统数学模型把定向井有杆泵系统视为一个复杂的三维振动系统，考虑抽油杆、液柱及油管三个子系统在三维空间的振动耦合和与抽油杆位移、速度、应变、应力和载荷之间随时间变化的因素[3]，建立相关模型。
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。
功图计量系统常见故障解析【摘要】功图计量系统是在分析油井示功图基础上开发的一种智能分析、自动计算产液量的新技术体系，较传统计量方式有精度高、方便快捷、智能分析和预警、低成本与易推广的优点。
该系统在实际运行过程中易发生若干常见故障，本文深入剖析常见故障的原因，并提出解决方案，以便使该系统更大程度的发挥其功用。
【关键词】示功图预警故障1 前言油井传统计量方式有双容积、翻斗流量计、活动单量车、多相流量计等，它们的优点是计量准确，缺点是必须配套足够的相应设备或车辆，且只能对单井或单井组进行计量，数据需人工记录，成本较大，进度较慢。
未来油井计量发展方向是小型化、仪表化、自动化、高精度，建设方面要求低投资、简化流程，管理方面要求可连续、实时、自动计量。
功图计量系统是一种新型油井计量技术，它具有多井同时计量、实时分析、智能诊断、分级预警、web数据共享等功能。
2 功图计量系统工作原理系统的工作原理是根据泵功图计算油井理论产液量，如下式：q1=s柱塞·se1·r1·1440·t1/1440 （式1）qn=s柱塞·sen·rn·1440·tn/1440 （式2）q理论=（q1+q2+q3+ ┄ qn）/1440 （式3）产液从泵筒举升到地面以后因为压力、温度变化会产生体积变化，必须考虑原油体积系数β0（无因次），再充分考虑到泵的充满系数和泵、油管的漏失率，可确定一个某时段的修正系数β（百分数），即有q = q理论·β/β0 （式4）令κ=β/β0，则有q = q理论·κ（式5）s柱塞——抽油泵柱塞面积，m2；sen ——tn时刻悬点冲程长度，m；rn ———tn时刻抽油机冲次，r/min；qn ——tn时间段内计算产液量，m3；q理论——全天计算理论产液量，m3；q ——全天计算产液量，m3；κ——单井调整因数，无因次；即系统计算时为了保证计算准确，必须设定单井调整因数和保证采集功图点数足够。
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。
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。
油井功图计量及专家诊断系统
一、系统简介
示功图测量是抽油机井工况分析诊断的一种有效手段，该系统运用传感器技术、无线采集技术、无线网络数据传输即全无线技术，实现了油井远程液量计量、数据后期处理以及部分专家故障诊断和管理功能，为综合应用功图、电参、压力、温度等多元数据的实时油井故障综合诊断分析及优化设计提供基础支持；克服了以往的油井的产液量、故障状况、效率与损耗状况、泵运行状况等细节单井运行信息反馈不及时或无法反馈的问题，达到了国内同类产品相当水平。
我公司将常见抽油机故障做了基础分类，依据一级筛选诊断和二级诊断即故障类型16条规则作为专家系统推理依据，利用功图特征法，建立知识库或专家库，实现常见典型故障诊断。
见下图。
油井功图计量及专
家诊断系统以“功图法”
作为油井计量及诊断的
技术手段，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
的油田量油新技术。
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，实现了提山东世通信息科技有限责任公司 0546-8226773 7770781 1 / 7
高油井系统效率的目的。
本系统概括起来就是围绕一个中心、整合五大技术、提供十大功能、实现四大目标；
围绕一个中心：优化油井生产整合五大技术：自动化技术、计算机技术、网络技术、系统工程方法以及油气田开发技术。
提供十大功能：实时采集、数据管理、生产动态预测、实时工程分析、故障诊断、远程计量、系统效率及损耗分析、生产参数、实时优化设计、措施方案发布、智能控制。
实现四大目标：提高油井产量、系统效率、油田数字化水平和简化地面流程。
二、系统主要功能模块简介
2.1、数据录入模块
针对油井的基础数据，例如泵径、杆柱组合、油藏参数、设备参数、油井管理等信息进行人工录入或从油田开发数据库导入。
该模块可对油井工况监控和故障诊断结果进行实时报警，可以设置报警的种类、各种报警的展现方式（如报警信息的颜色、声音），并可以选择报警的井范围。
安装油井功图量油及诊断综合系统软件的任何计算机终端都能实时收到故障的语音、颜色、闪烁报警。
山东世通信息科技有限责任公司 0546-8226773 7770781 2 / 7
2.2、采集监控报警模块
2.3、工况诊断报警模块
2.4、实时诊断模块（扩展模块）
根据实时采集的功图、电流、扭矩、压力等数据，实现油井的诊断。
通过几何特征法、矢量特征法、差分曲线法、人工神经网络法、综合诊断法等多种方法，对抽油机井气锁、凡
尔漏失、断脱等二十多种故障，进行自动诊断。
山东世通信息科技有限责任公司 0546-8226773 7770781 3 / 7
2.5、远程液量计量模块
山东世通信息科技有限责任公司 0546-8226773 7770781 4 / 7
该模块以实测示功图、压力、温度、转速、电参数等采集参数作为分析有杆/无杆泵工
作状况的主要依据，建立先进的、适用的油水井系统数学模型及算法；诊断出油水井工况和存在的问题；计算出各种复杂工况下的油井的产液量；同时进行各种有效的数据分析与统计。
该软件模块与油井数据采集硬件系统构成了油井远程监控、液量自动计量，可以替代或简化油井计量流程，撤消计量站，以降低产能建设投入和运行成本。
三、系统组成即主要设备及平台简介
3.1 前端设备采集
（1） 量程：0～150kN 精度：优于1％F.S ；
（2） 工业环境设计：防护等级 IP67；工作环境温度：－40～＋85℃ ；
（3） 无线数字化传感器网络通讯，有效通讯距离≥200m。
ISM 工作频段载波，无需申
请频点。
GFSK 窄带调制，同时采用了高效前向纠错信道编解码技术，提高低功耗
情况下数据通讯可靠性；
（4） 供电：内置 3.6V/19Ah 高能电池；采用休眠与间歇工作机制，30 分钟采集一幅功 图的使用频率，可工作12 个月左右；
（6） 远程无线维护；
（7） 与STR-11 型号RTU 配套实现全无线功图采集；
山东世通信息科技有限责任公司 0546-8226773 7770781 5 / 7
（8） 适合于直径小于 40mm 光杆的抽油机井动态载荷测量。
开口式设计。
防脱螺栓安 全设计；
3.2手操器：PDA\PPC\MOBILE
1)操作系统：WINDOW MOBILE/WINCE
2)533MHZ以上
3)微型功图采集系统
3.3.智能无线接收RTU
本RTU通过无线通信的方式能够接收本公司的无线温度传感器、无线压力传感器、无线载荷位移一体化功图传感器、无线载荷传感器、无线角位移传感器的数据，并通过modbus通信协议输出给用户；
山东世通信息科技有限责任公司 0546-8226773 7770781 6 / 7
通信频段：430MHz~450MHz；
无线通信距离：200米；
供电：9~30VDC，2W
工作环境温度：－40～＋85℃；
3.4.智能无线GPRS独立模块
该模块和RTU可以灵活组网。
3.5.数据库服务器及应用程序服务器
1) WIN2003以上等，Sqlserver 2005
2)功图计量及专家诊断后台
3）PDA等手操器与系统平台同步模块
4）底层通信模块
5）其它等
山东世通信息科技有限责任公司 0546-8226773 7770781 7 / 7。
