功图法油井计量技术及其影响因素浅析

2022-09-11

采油八厂定边作业区目前共有6个站点安装应用了油井功图计量系统, 共安装油井312口, 上线油井261口, 上线率为83.6%, 分析成功并能够功图计产的井249口, 占上线井数的95.4%。该技术有效提高了油井计量相关管理水平, 对采油厂提高经济效益更是做出了不可磨灭的贡献。

一、示功图法量油基本原理

如图1所示, 示功图法油井计量技术将定向井有杆泵抽油系统看作是一个复杂的振动系统, 其由抽油杆、油管和井液三个有机部分通过一定的边界条件和初始条件 (即连接条件) 组成, 由此可以计算对不同条件地面示功图激励所产生的泵功图相应程度。再通过建立抽油系统波动方程, 对其进行定量分析, 如可以通过采用多边形逼近法和矢量特征法进行分析和故障识别, 计算出泵有效冲程;结合油层物性及生产参数, 计算泵有效排量, 等等。

1. 定向井有杆泵泵系系统统模模型型建建立立

如上所述, 可以将定向井有杆泵抽油系统看作是一个由抽油杆、油管和井液三个有机部分通过一定的边界条件和初始条件 (即连接条件) 组成的复杂的振动系统, 由此可以建立抽油系统波动模型。

(1) 定向井示功图具有比直井更大的摩擦负荷和惯性负荷, 所以其上行负荷较大而下行负荷较小, 示功图较宽。

(2) 因为定向井具有较大的摩擦力, 所以其示功图的摩擦影响会增大, 而振动影响则减小。

(3) 从定向井泵功图可以看出, 由于上冲程作用在活塞上的液柱载荷有所下降, 故而随着倾斜程度的增大, 柱塞冲程会增加。当其倾斜角度≤20°时, 定向井示功图可以按照直井方法诊断。

2. 泵功图有效冲程识别

采用多边形逼近法和矢量特征法对泵示功图进行工况识别、分析, 考虑气体、结蜡等因素对泵功图有效冲程的影响, 准确判断泵有效冲程, 解决了以往功图法计量误差大的问题, 使计量精度有了显著提高, 这与以往的用示功图面积法求解油井产液量有实质上的差别。

3. 数据采集程序

考虑油田具有的低渗、低压、低产特性, 以全天候实测示功图作为数据源 (每10min采集一个功图) , 计算油井平均产量, 能更加真实地反映油井实际出液情况。

4. 油井产液量计算

计算油井产液量一般有两个途径, 利用有效功率计算和利用有效冲程计算。前一种方法在应用时必须准确计算摩擦功率, 但是摩擦功率由于受到诸多因素的影响, 很难准确计算, 所以第一种方法较少采用。现将较为常用的后一种方法做如下分析。

式中:NS——抽油机的冲次 (min-1) ;

AP——柱塞横截面积 (㎡) ;

Spe——柱塞有效冲程 (m) 。

运用上式计算油井产液量的关键是如何准确计算柱塞有效冲程, 在抽油井工况诊断技术较为成熟的情况下, 对其中一些不确定因素的分析是比较容易的, 故而此方法较为可行。

二、影响计量结果因数分析

结合实际情况将定边作业区8增 (含27增压撬) 、2增两上线率高的站点作为前期试点区, 通过罐车单量与功图计量相对比, 分析功图计量准确性影响因素。

1. 硬件部分

⑴荷传感器发生损坏及漂移;⑵位移传感器安装位置偏差;⑶RTU控制终端故障;⑷数据传输故障;⑸设计安装不正确等。

2. 软件部分

计量软件考虑了定向井、结蜡、气体影响等因素, 但仍存在一定的局限性。如:苗84-12井固漏, 标定日产液1.04m3, 功图计量4.30m3, 误差313.5%。计量软件无法准确判断漏失井的有效冲程。漏失量的多少与有效冲程之间的对应关系有待研究。

3. 油井基础数据录入

功图法油井计量技术与测试技术、通信技术及计算机相关技术结合起来可以对油井生产数据进行实时的采集、计量产量、工况远程监测、故障自动诊断、报告自动生成及故障自动预警等多功能。

油井基础数据录入可以通过安装在每口油井抽油机上的载荷位移传感器获取相关载荷与位移方面的各项数据, 而后将数据传输至RTU, 再经由网络链路将其传输至站点。

4. 标定K值时出现计量误差影响

从目前采用大罐、双容积、标定罐车3种方法来确定K系数 (即单井系数) 本身就存在误差, 其中大罐标定存在量油误差、罐车标定存在泄压生产影响、双容积标定受气压影响。

例如:苗57-30井用双容积标定的K值为0.854, 而用单量罐车标定K值为0.742, 存在一定偏差。

5. 其他影响

系统管理部分。冲程初始化影响。在首次建立系统和油井进行措施操作后, 必须用便携式示功仪对每口井进行测试, 以此为依据对自动采集功图冲程进行初始化设置, 若在错误的参数下进行计算自然得不到正确的结果。

三、几点认识

1. 通过本文认识到影响功图法量油的主要因素有6个, 即油井基础数据录入、标定K值、油井井号 (生产节点编号) 、油井工况、功图计产公式、客观硬件和软件。

2. 连抽带喷、油管漏失功图计产出的液量与实际误差较大, 下步需完善、改进。

3. 基础数据录入耗时长、易出错, 建议编辑可导入的程序, 节省工作时间。

4. 为后期功图法量油实际应用提供借鉴。

摘要：功图法油井计量技术是通过建立定向井有杆泵系统三维空间的力学、数学模型, 将地面示功图转换成泵功图, 判断泵的有效冲程, 从而计算泵的排液量, 最后折算到地面油井产液量。本文通过对功图法油井计量技术的技术原理、抽油杆系统模型、示功图有效冲程识别、计算结果修正四个方面对进行了阐述, 根据采油八厂定边作业区油井功图计量使用情况分析功图计产影响因数, 为以后改进或应用功图计产提供一定参考依据。

关键词：功图法,油井计量,远程监控,数字化,工况诊断