功圖量油技術(shù)

關(guān)于功圖量油技術(shù)第1頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月主要內(nèi)容一.油田現(xiàn)有的量油技術(shù)二.功圖量油法及原理三.功圖量油的發(fā)展歷程四.功圖量油最新進(jìn)展及應(yīng)用現(xiàn)狀五.功圖量油的不足之處第2頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月一.油田現(xiàn)有量油技術(shù)1.目前國內(nèi)各油田采用的油井計(jì)量方法主要有：(1).玻璃管量油(2).翻斗量油(3).三相分離計(jì)量

現(xiàn)有方法的不足：以上方法普遍存在應(yīng)用裝置多，工藝流程復(fù)雜，難以適應(yīng)地面系統(tǒng)簡化優(yōu)化的要求.第3頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月2.量油技術(shù)的最新進(jìn)展：

目前油田量油技術(shù)最新的技術(shù)是基于地面示功圖和泵的示功圖以及故障診斷技術(shù)發(fā)展而來的功圖量油法來獲取油井產(chǎn)量以及進(jìn)行油井工況分析。通過功圖量油法和計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)的結(jié)合實(shí)現(xiàn)了油水井遠(yuǎn)程監(jiān)測、液量自動(dòng)計(jì)量及分析，提高了油田自動(dòng)化管理水平，降低了產(chǎn)能建設(shè)投入和運(yùn)行成本，實(shí)現(xiàn)了提高油井系統(tǒng)效率的目的。第4頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月

1.功圖量油介紹

功圖量油技術(shù)最早可以追溯到上世紀(jì)80年代初提出的簡單的用功圖計(jì)算產(chǎn)液量的方法。在隨后的幾十年，功圖量油經(jīng)歷了從“拉線法”處理功圖面積求產(chǎn)到“有效沖程”求產(chǎn)的過程，理論技術(shù)也從定性逐漸發(fā)展到定量，最終發(fā)展到目前的以油井工況診斷為基礎(chǔ)，結(jié)合泵漏失、泵充滿程度、氣體影響等因素的“綜合診斷”油井計(jì)量技術(shù)。二.功圖量油的原理第5頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月2.功圖量油的原理：

①將油井有桿泵抽油系統(tǒng)視為一個(gè)復(fù)雜的振動(dòng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含抽油桿，油管和井液三個(gè)振動(dòng)子系統(tǒng).在一定邊界條件和一定的初始條件下，對(duì)外部激勵(lì)（地面示功圖）產(chǎn)生的響應(yīng)（泵的示功圖）。②通過建立油井有桿泵抽油系統(tǒng)的力學(xué)數(shù)學(xué)模型（波動(dòng)方程），計(jì)算出給定系統(tǒng)在不同井口示功圖激勵(lì)下的泵功圖響應(yīng)，然后對(duì)此泵示功圖進(jìn)行定量分析，判斷游動(dòng)閥、固定閥開閉點(diǎn)的位置，確定泵的有效沖程，充滿系數(shù)，氣體影響等參數(shù)，計(jì)算泵的排液量，進(jìn)而求出地面折算的有效排量。其流程圖如下所示：第6頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月地面功圖及地面生產(chǎn)數(shù)據(jù)有桿抽油系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型井下泵功圖泵功圖定量處理柱塞有效沖程，井下排量折算井口出液量第7頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月3.典型示功圖

示功圖是由載荷隨位移的變化關(guān)系曲線所構(gòu)成的封閉曲線圖。表示懸點(diǎn)載荷與位移關(guān)系的示功圖稱為地面示功圖或光桿示功圖。

典型示功圖是指某一因素的影響十分明顯，其形狀代表了該因素影響下的基本特征的示功圖。雖然實(shí)際情況下，有多種因素影響示功圖的形狀，但總有其主要因素。所以，示功圖的形狀也就反映著主要因素影響下的特征。常見的典型示功圖如下所示：第8頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月圖2.考慮慣性和振動(dòng)后的理論示功圖圖4.泵的吸入部分漏失圖1.靜載理論示功圖圖3.氣體影響的理論示功圖第9頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月

利用示功圖在不同因素影響下表現(xiàn)出來的特征可以來進(jìn)行產(chǎn)量計(jì)算和故障分析。不過地面示功圖因?yàn)閵A雜了很多影響因素，如桿柱彈性和液體影響，這些都嚴(yán)重影響了分析的準(zhǔn)確性。而泵功圖則很大程度上減少了這些因素的影響，增加了分析和計(jì)算的準(zhǔn)確程度。圖5.泵的排出部分漏失圖6.充不滿影響第10頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月3.1地面示功圖的獲取

通過在光桿上安裝載荷——位移傳感器，測量光桿載荷變化及抽油機(jī)運(yùn)行周期變化情況，經(jīng)過信號(hào)轉(zhuǎn)換即可測出抽油機(jī)的地面示功圖。3.2泵功圖的獲?。?/p>

對(duì)地面示功圖消除抽油桿柱的變形、桿柱的粘滯力、振動(dòng)和慣性等的影響得到形狀簡單又能真實(shí)反映泵的工作狀況的泵的示功圖.其實(shí)現(xiàn)的方法就是借助波動(dòng)方程進(jìn)行求解。

（1）——t時(shí)刻光桿x截面的位移；——等效阻尼系數(shù)；——抽油桿的平均速度。第11頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月

方程（1）即為吉布思建立的一維帶阻尼的振動(dòng)方程。該方程可通過傅里葉級(jí)數(shù)展開或有限差分的方法進(jìn)行求解。以所測的的地面示功圖的數(shù)據(jù)為邊界條件，所得結(jié)果可以得到任一截面的動(dòng)載荷以及泵的示功圖。泵的典型示功圖如下所示：（a）正常示功圖（b）油管未錨定（c）氣體影響（d）供液不足（e）排出部分漏失（f）吸入部分漏失第12頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月3.3產(chǎn)量的計(jì)算

由泵功圖可得到柱塞沖程和有效排出沖程，從而可以計(jì)算出泵的排量及油井產(chǎn)量。其關(guān)鍵是準(zhǔn)確判定閥的開啟點(diǎn)和閉合點(diǎn)，判斷閥的開啟點(diǎn)和閉合點(diǎn)后就很容易得到柱塞的有效沖程。然后根據(jù)如下公式計(jì)算即可得到泵的產(chǎn)液量，然后折算成井口產(chǎn)液量?！橛蜋C(jī)的沖次，min-1；——柱塞的橫截面積，m2；——柱塞有效沖程，m；——泵的日產(chǎn)液量，m3；其中：——抽油泵在一個(gè)抽汲周期內(nèi)的漏失量，m3/次第13頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月井口產(chǎn)量的折算：其中：——混合物體積系數(shù)。

反映混合物在抽油泵排出壓力條件下體積與其對(duì)應(yīng)的地面體積之間的關(guān)系，設(shè)一個(gè)抽汲周期內(nèi)抽油泵除去漏失量后的井下排液體積為，及其對(duì)應(yīng)的地面體積為，則體積系數(shù)。因此要計(jì)算實(shí)際產(chǎn)液量需解決的三個(gè)問題是（1）計(jì)算柱塞的有效沖程（2）計(jì)算抽油泵的漏失量（3）泵排出壓力下的混合物體積系數(shù)。第14頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月三.功圖量油的發(fā)展歷程

功圖量油技術(shù)在近來的幾十年里是一個(gè)不斷發(fā)展的過程，在功圖處理和液量計(jì)算方面發(fā)生了質(zhì)和量的變化，主要經(jīng)歷了以下五種方法。1.拉線法2.面積法3.液量迭代法4.有效沖程法5.綜合診斷法第15頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月

“拉線法”、“面積法”等已經(jīng)被生產(chǎn)實(shí)際淘汰，功圖診斷與液量計(jì)算相結(jié)合的“綜合診斷法”油井計(jì)量技術(shù)目前在新疆油田、大慶油田、延長油田、大港油田等得到逐漸得到應(yīng)用，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，結(jié)合采油工程和測試技術(shù)已經(jīng)產(chǎn)生了基于功圖量油法的油井自動(dòng)監(jiān)測與工況分析的一整套系統(tǒng)。

第16頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月基于功圖量油的油井自動(dòng)監(jiān)測與工況分析系統(tǒng)抽油機(jī)井的井口數(shù)據(jù)采集綜合自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)抽油機(jī)的工況分析數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸技術(shù)系統(tǒng)組成第17頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月四.功圖量油的最新進(jìn)展及應(yīng)用現(xiàn)狀1.功圖量油的最新進(jìn)展目前國內(nèi)功圖量油的最新產(chǎn)品是北京雅丹石油技術(shù)開發(fā)有限公司開發(fā)研制的YD油井遠(yuǎn)程監(jiān)控液量自動(dòng)計(jì)量及分析優(yōu)化系統(tǒng)。1）.系統(tǒng)組成系統(tǒng)的主要組成如下圖所示：第18頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月宏觀控制圖工況監(jiān)控子系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集遠(yuǎn)程控制遠(yuǎn)程視頻監(jiān)測子系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)瀏覽子系統(tǒng)產(chǎn)液量計(jì)算數(shù)據(jù)分析產(chǎn)液量分析壓力分析泵效分析系統(tǒng)效率分析載荷分析計(jì)量、分析優(yōu)化子系統(tǒng)工況分析優(yōu)化設(shè)計(jì)可以通過各種傳感器得到，傳感器都很易得到可以使用電子攝像頭實(shí)現(xiàn)計(jì)算的核心部分，通過計(jì)算有效沖程模塊以及漏失量實(shí)現(xiàn)對(duì)參數(shù)分析，為工況分析做準(zhǔn)備判斷泵是否正常工作，以便及時(shí)作出調(diào)整根據(jù)現(xiàn)有工作狀況進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化第19頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月

一口油井安裝一臺(tái)RTU和多種傳感器，包括載荷傳感器、位移傳感器、扭矩—載荷傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器、電流傳感器等。它們均與油井RTU相連，對(duì)油井進(jìn)行控制和采集各傳感器的數(shù)據(jù)，并回發(fā)給主機(jī)。通過計(jì)算機(jī)上安裝的遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件，與油田公司控制計(jì)算機(jī)相連，既可以調(diào)取油田公司計(jì)算機(jī)的歷史數(shù)據(jù)，也可以直接發(fā)出指令，對(duì)油井進(jìn)行實(shí)時(shí)測量控制，得到現(xiàn)場數(shù)據(jù)在計(jì)算服務(wù)器上進(jìn)行分析處理，采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和分析結(jié)果在授權(quán)的計(jì)算機(jī)上可以打印和瀏覽。第20頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月2）.系統(tǒng)的功能（1）油井工況檢測功能；（2）注水井工況檢測功能（3）故障報(bào)警和控制保護(hù)功能；（4）數(shù)據(jù)通訊功能；（5）數(shù)據(jù)管理功能；（6）攝像監(jiān)視功能；（7）生產(chǎn)管理及遙控指揮；（8）油井產(chǎn)量計(jì)量功能；（9）油井生產(chǎn)系統(tǒng)分析與優(yōu)化決策功能；（10）網(wǎng)絡(luò)查詢功能。第21頁，課件共23頁，創(chuàng)作于2023年2月2.應(yīng)用現(xiàn)狀

國內(nèi)油田中，大港油田較早應(yīng)用功圖量油法進(jìn)行的產(chǎn)量計(jì)量的油田。隨后在中原油田，大慶油田，延長油田，新疆油田都有所應(yīng)用，并取得較好的計(jì)量效果，節(jié)省了地面建站的投資，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。

長慶油田于2000年開始研究功圖量油在低滲透油田的應(yīng)用，并于2