利用示功图计算动液面方法研究及应用_任桂山

2011-06-11 08:01:52 2楼油井的动液面参数直接反映了地层的供液情况及井下供排关系, 是进行采油工艺适应性评价和优化的关键数据之一[ 1- 3] 。

动液面测试传统的方法是利用声波进行测试, 但是, 这种方法有两方面的缺点, 一是回声的技术受井筒的情况制约产生误差; 二是不能实时在线测量。

文献[ 3- 4] 通过地面功图推算动液面, 但是由于悬点载荷的确定比较复杂和繁琐, 而且在计算过程中忽略了一些阻力因素, 也存在误差。

有杆泵主要由泵简、柱塞、游动阀( T V) 、固定阀( SV) 等组成。

把地面示功图或悬点载荷与时间的关系用计算机进行数学处理之后, 由于消除了抽油杆柱的变形、杆柱的粘滞阻力、振动和惯性等的影响, 将会得到形状简单而又能真实反映泵工作状况的井下泵示功图[ 8- 9] 。

井下泵相对于悬点受力简单、动载荷的影响小。

泵工作工程中, 泵筒内压力p ( t ) 随柱塞运动方向的改变, 由吸入压力p i 升至排出压力p o 或由p o 降至p i , 柱塞完成卸载或加载: 当SV 开启后, 液体经SV 孔吸入泵腔, 此时p ( t ) = p i , 柱塞加载完成, 泵载保持不变; 当TV 开启后, 液体经T V 孔排出泵腔, 此时p ( t ) = p o , 柱塞卸载完成, 泵载保持不变,当SV、T V 均处于关闭状态时, p i< p ( t ) < p o 。

如果忽略柱塞与液体的惯性力, 则作用于柱塞上的平衡方程应是: Fp ( t) = p p ( f p - f r ) - p ( t ) f p + Wp f ( 1)其中, Fp ( t ) ! ! ! 泵的载荷, N; p p ! ! ! 游动阀上部的压力, Pa; p ( t ) ! ! ! 泵筒内压力, Pa; Wp ! ! ! 柱塞重量, N; f ! ! ! 柱塞与泵筒间的摩擦阻力, N ; f p、f r ! ! ! 柱塞、抽油杆的截面积, m2。

专利名称：一种基于油井示功图的能量计算动液面方法
专利类型：发明专利
发明人：李明江,冯守松,刘天宇,陆梅,樊晨,艾信,于洋,闫娟,吴利利,魏小林,张彬
申请号：CN202011313633.X
申请日：20201120
公开号：CN112392466A
公开日：
20210223
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明属于油田数字化及采油工艺技术领域，具体涉及一种基于油井示功图的能量计算动液面方法。

本发明通过油井有杆抽油功图系统获取数据而得到油井示功图、计算得到油井泵功图、求取泵有效冲程、计算泵功图面积、计算得到油井动液面参数值及将得到的油井动液面参数值用于油田生产的指导六个步骤，在油井示功图的基础上得到了动液面参数值，达到了指导生产，降本增效的目的。

申请人：中国石油天然气股份有限公司
地址：100007 北京市东城区东直门北大街9号中国石油大厦
国籍：CN
代理机构：西安吉盛专利代理有限责任公司
代理人：王伟超
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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。

抽油机井实测示功图与动液面分析摘要：抽油井实测示功图和动液面是油井工况诊断的一项非常重要措施，通过油井示功图，结合动液面资料能够将深井泵泵况通过图形和数据的方式直观的展示出来，为技术人员分析、判断并采取有效的油井管控措施提供保障。

本文将根据现场实测示功图及动液面数据在油井泵况判断中的应用做一简要分析。

关键词：示功图；实测示功图；动液面；管理措施一、实测示功图与动液面分析（一）、油井正常工作示功图与动液面油井正常工作示功图与理论示功图非常接近，其上下增载线和活塞移动线都呈平行状，形成近似的平行四边形，此类油井工作的特点是油层供液充足，气体影响小，一般动液面都大于两百米以上，沉没度大、泵充满程度好，没有砂、蜡、气体的影响，产量高。

（二）、供液不足油井示功图与动液面供液不足油井实测示功图为一种形似“”菜刀“”形状的功图，但是这个“刀把”始终是处于图形右上的位置，这种油井功图由于油层供液差，沉没度小，所以泵经常处于半充满状态，甚至在某一段时间内不进油。

也就是所谓的“间歇出液”。

所以当活塞上行时光杆正常加载，但下行时由于活塞接触不到泵内的液体，不能正常减载，所以在图形上显示减载线始终处于接近上载荷线处形成“刀把”当活塞下行接触到液面时则迅速减载，形成“刀”头，这类油井的油层供液差，或有堵塞，动液面非常低沉没度几十米到几米。

（三）、气体影响功图与动液面气体影响示功图形状与供液不足类似，但油层供液能力相对较好，由于原油气油比过大，套气压力控制过高，使泵内进入大量气体，下冲程时泵内气体受到活塞压缩，减载缓慢，图形上减载线表现为弧状下行，这类井动液面相对较高，现场动液面一般为一百米至四五百米之间，换算沉没度较高。

（四）、气锁影响功图与动液面当进入泵的气量很大时，活塞在上下冲程中始终是气体在压缩与膨胀，井口不出液或出液很少，由于泵内高压气体的顶托作用，使得光杆加载缓慢，图线呈现缓慢上行，下行时，气体同样的顶托作用使得卸载线变缓，这类井油层供液能力较好，原油气油比大，液面一般较高，但有些供液不足油井由于套管闸门常关，套气压力太大也会造成气锁功图，对于下封隔器的油井来说，由于油层产生的气体被封堵在油套环空里，所以有一部分产气量大的井也有气锁现象。

抽油机井示功图法计算动液面的修正算法
张胜利;罗毅;吴赞美;王丽娜;赵磊;章莎莉
【期刊名称】《石油钻采工艺》
【年(卷),期】2011(033)006
【摘要】通过抽油机井示功图计算动液面是近年来油井闭环控制的研究方向.在研究功图法计算动液面模型的基础上,通过对10口井的环空压力梯度现场测试数据的统计回归,建立了实测动液面与环空压力梯度关联的修正计算模型,利用上述计算模型修正了根据示功图计算动液面的基础方法,获得了相对准确的计算结果.对于华北油田现场应用示功图计算动液面实现油井智能供排协调是一种有益的尝试.
【总页数】3页(P122-124)
【作者】张胜利;罗毅;吴赞美;王丽娜;赵磊;章莎莉
【作者单位】华北油田公司采油工艺研究院,河北任丘062552;华北油田公司采油工艺研究院,河北任丘062552;华北油田公司采油工艺研究院,河北任丘062552;华北油田公司采油工艺研究院,河北任丘062552;华北油田公司采油一厂,河北任丘062552;华北油田公司采油工艺研究院,河北任丘062552
【正文语种】中文
【中图分类】TE355.5
【相关文献】
1.用示功图计算抽油机井动液面深度 [J], 杨利萍
2.用泵的示功图法计算抽油机井的产量 [J], 王淑梅
3.示功图计算抽油井动液面模型及提高精度方法研究 [J], 许艳;陈见成;展转盈;檀朝东;杨若谷
4.抽油机井示功图法液量计量分析系统误差浅析 [J], 李强;闫学峰;何天文;郭燕;刘志华;马谦
5.示功图法在抽油机井动液面深度测试时的应用 [J], 梁海兵;邹晶雯
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抽油机井动液面资料录取方法的探索与应用摘要：为掌握抽油井生产动态及判断井下设备的工作状况，测试动液面是生产现场经常而必要的一项工作。

测试方法一般采用回声探测仪来进行测试。

现场上应用过程中，由于受设备、环境及人力资源因素限制，存在液面测试率低、测试成功率低、准确程度不高及安全隐患多等诸多问题。

一是液面测试操作繁琐，安全隐患多，测试率较低；二是环形空间狭窄（掺油井套管结蜡或小套管井）及液面偏深，声波衰减幅度大，测试成功率低；三是音速指标影响因素多且变化幅度大，采用同一音速计算，液面准确程度低。

种种因素致使液面资料测试率、准确率偏低，难以满足现场生产需要。

为此，提出了液面资料录取方法与应用的这个课题，通过研究与应用，即减少了测试工作量，规避了安全风险，又可以提高液面资料的全准率，为实时了解及掌握油井生产状况提供了技术保证。

关键词：液面录取探索应用一、技术路线确定动液面计算方法，求准动液面资料；利用动液面与泵充满系数的协调关系，制作关系图版；通过功图资料推导动液面，从而实现减少测试工作量、提高动液面资料全准率的目的。

1.动液面计算方法的确定目前动液面计算方法有三种方式，即音标法、接箍法及音速法。

①音标法在油管已知位置上安装音标，在声波反射曲线上，通过比例关系可以计算动液面位置。

②接箍法利用油管接箍数计算动液面深度，即在测试曲线上选出连续、一定数量的接箍波，通过比例关系可以计算液面深度。

③音速法声波速度与介质压力存在函数关系，利用音标井求得不同压力下的液面，通过下式即可计算不同压力下声波速度和动液面。

以雷64-18-17C为例，该井2010年6月25日下入音标，位置1198.15米。

对该井进行系统测试，取得不同压力下液面及对应声波速度资料（见表1）。

确定声波速度即可求准动液面，可作为本地区动液面计算的主要方法。

2.供排关系图版的建立沉没度水平反映地层供液能力，充满系数反映深井泵排液状况，二者结合在一起可以反映油井供、排的协调关系。

油井动液面测量算法研究油井动液面测量算法研究摘要：本文以油井动液面测量为研究对象，提出了一种基于声波测量的算法。

该算法通过分析声波信号的传播特性，识别出液面位置，从而实现对油井液面的准确测量。

实验结果表明，该算法具有高精度和稳定性，可以在油井生产过程中得到广泛应用。

1. 引言油井动液面测量是油田开发和生产过程中的重要环节，通过对油井液面的测量，可以实时了解油井的产量和动态变化情况，为油田管理提供有力依据。

目前，常用的液位测量方法包括超声波测量、电容式测量和压力传感器测量等。

然而，传统的液位测量方法存在精度较低、受环境干扰大等问题，亟待改进。

因此，本文旨在研究一种基于声波测量的液位测量算法，以提高测量精度和稳定性。

2. 声波传播特性分析声波是一种机械波，在液体中的传播速度与液体的密度和弹性模量有关。

通过测量声波的传播时间，可以得到液体的距离和液面位置。

声波传播过程中会受到各种因素的影响，如温度、压力、介质性质等，因此需要对声波传播特性进行分析和建模，以提高测量精度和准确性。

3. 液面识别算法设计基于声波测量液位的算法设计主要包括声波发射、接收和信号处理三个步骤。

在声波发射过程中，通过声波传感器将声波信号发射到油井中，液面会引起声波的反射。

在声波接收过程中，通过接收器接收声波信号，并将信号转化为电信号进行处理。

在信号处理过程中，通过分析声波信号的幅度、频率和相位等特征，可以识别出液面位置。

4. 算法实验与结果分析为验证算法的准确性和稳定性，进行了一系列实验。

实验结果表明，该算法可以达到较高的测量精度和稳定性，相对于传统的液位测量方法具有更好的性能。

另外，通过对实验数据的分析，还发现了一些影响测量精度的因素，如温度变化、介质性质和传感器性能等，对于实际应用中的量测任务具有一定的参考价值。

5. 算法应用前景展望基于声波测量的液位测量算法具有广泛的应用前景。

首先，该算法可以在油井生产过程中实时监测液面的变化情况，提供重要的参考数据和决策依据。

采油井动液面测试问题的分析与措施摘要：油井动液面是反映地层供液能力的重要指标，是进行采油工艺合理性评价和优化的重要依据。

了解油井的液面高度，确定泵挂深度，分析油井供液能力，并根据液面的高低和液体的相对密度，计算泵的沉没度、流压和静压。

经常性定期不定期的进行测取，实时采集动液面可获取油井动态信息。

而动液面分析是油田开发中油井管理必须的手段，是一种方便，快捷并且有一定可行性的动态管理方法。

操作人员在长期的现场测试过程中，对填充氮气低压测试时遇到了一些问题，液面测试计算结果与实际情况有误差，个别井次测试计算液面低于泵挂深度，而实际该井能间歇产液；个别井测试结果中液面波不好判断；个别井没有测试时波形显示无明显液面。

经过反复查找原因现场验证，找到了问题的根本所在，提出了解决问题的方法。

关键词：抽油机；动液面；分析；措施引言油井动液面数据反映了油井生产过程中地层供液与能量消耗情况，是抽油机井生产管理与评价的重要参数。

目前，常规动液面测量一般采用声波法，需要人工定期到井口现场测量数据并分析动液面，操作工作量大、数据不连续。

该方法用于气、液比较大的低渗油藏，因环空中形成气、液混合的泡沫段产生“假液面”，测量值比实际液面小。

近年来，示功图计算油井动液面技术的应用，可以实时监测分析油井动液面的变化趋势，但该方法主要存在示功图测试仪在露天环境下使用易老化，油井悬点示功图测量精度低，计算误差大等问题。

本文提出了基于电功图计算动液面方法，建立电功图计算动液面数学模型，实现油井动液面的实时计算与监控。

1影响液面测试因素分析1.1液面波无规律的原因分析关于现场反映液面波无规律的问题，我们根据实际井况调研，发现该部分井的套压小或没有套压。

我们知道，声波的传播需要在空气介质中进行，如果套管套压小，或者没有套压，空气的密度小，声波的传播衰减大，使得测试出来的声波曲线特征不明显，再加上井下情况的复杂性，软件无法识别。

现场测试时，风沙天气等环境因素的影响，也会造成液面波混乱。