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1、泵示功图单井自动量油技术研究2006年l1月第21卷第6期西安石油大学(自然科学版)JoumalofXianShiyouUniversity(NaturalScienceEdition)Nov.2006Vl01.21No.6文章编号:1673—064X(2006)06—0092—04泵示功图单井自动量油技术研究Automaticmeasurementtechnologyofthesingle-welloil-gasyieldbasedonthepumpdynamometercardofasuck.rodpumpingwell严长亮,彭勇(
2、西安石油大学机械工程学院,陕西西安710065)摘要:以井下泵示功图为基础,结合油井工况自动诊断技术,通过封闭曲线的曲率确定有杆抽油系统深井泵的游动阀,固定阀的开启点和关闭点,从而提出了有杆抽油系统单井自动量油的理论及其数学模型,经油田现场实测资料验证,以该理论为核心的泵示功图单井自动量油技术计算的产油量与实际产油量的平均相对误差为8.93%,最大相对误差为20.26%,最小相对误差为0.07%,相对误差在15%以内的井占85.71%.因此,利用该方法中封闭曲线的曲率来确定泵示功图的4个凡尔开闭点的方案是可行的,用于有杆抽油系统的单井自动
3、量油具有实际的工程应用价值,该技术已应用于游梁式有杆抽油泵采油井自动监测系统中.关键词:有杆抽油系统;抽油泵;示功图;油气计量中图分类号:I瑚63.1文献标识码:A1技术背景油田现场的游梁式有杆抽油泵采油井的单井产量计量是一个比较棘手的问题.当前应用较广的是以传统的翻斗式流量计为代表的机械式计量装备.采用机械式计量装备所测出的产量与实际产油量之间存在较大误差,通常在30%左右.其原因在于传统的流量计所测出来的产量并不是单纯的产油量,而是油,气,水及相当数量的固态杂质的混合物的产量,流量计的计量精度受这些杂质的影响较大.因此,从某种意义上来
4、说,传统的机械式计量装备具有先天不足,影响油井的精确计量.游梁式有杆抽油泵采油井的示功图是抽油系统作功的一种描述,而油井的产量与系统的水马力直接相关,因此油井的产液量与油井的示功图就有一种固有的关系.在20世纪90年代中期,大庆石油学院在国内首次提出利用地面示功图计算抽油井采油量的技术…1,即有杆泵抽油井示功图量液技术.示功图量液技术是利用有杆抽油井的示功图,通过分析处理示功图的几何特征,得到示功图的4个凡尔开闭点,并计算抽油井的多相垂直管流的压力梯度,从而得到油井的产液量.但是该项技术提出之后,并没有在油田现场得到大规模的推广应用.主要
5、原因是示功图量油技术存在两个关键的技术难点:一是地面示功图包含有大量干扰信息,用其直接量油有较大的误差;二是示功图的4个凡尔开闭点的确定由人工完成,工作量较大,难于实现量油自动化.近年来,随着游梁式有杆抽油泵采油井自动监测系统的出现,地面示功图的采集已经变得很容易了,而且基于波动方程获得泵示功图的油井故障诊断技术也成了该自动监测系统的必备功能之一,这就为有杆泵抽油井示功图量液技术的发展提供了一定的技术基础,解决了示功图量液技术发展的第一个技术难点.在此背景之下,有杆泵抽油井示功图量液技术发展的第二个技术难点也就成了迫切需要研究解决的问题.
6、本文的研究收稿日期:2006—01—05作者简介:严长亮(1981.),男,江苏盐城人,主要从事电机系统状态监测与故障诊断方面的研究.严长亮等:泵示功图单井自动量油技术研究一93一目的也就是要解决这一问题,即在获得泵示功图的前提下,自动,准确,有效地找出泵示功图的4个凡尔开闭点.2理论依据2.1泵示功图计量法的提出目前国内利用示功图法计量油井产量的技术,均是以地面示功图为研究对象的.众所周知,地面示功图只是反映抽油机悬点载荷随其位移变化规律的图形,而不能完全反映深井泵本身的实际工作状况.换句话说,只有将地面示功图消除了抽油杆柱的变形,杆柱
7、的黏滞阻力,振动和惯性等的影响,才能得到形状简单而又能真实反映泵的实际工作状况的泵示功图.基于这一思路,提出通过求解杆柱系统波动方程2,从而由地面功图获得泵功图,进而直接分析泵示功图,这样不但容易对影响深井泵工作的各种因素做出定性分析,而且可以求得活塞冲程和有效排出冲程.同时由于泵示功图包含了油井含砂,含气等工况信息,所以能够直接排除气,砂等对产量计量的影响,从而克服了机械计量的固有缺点,实现泵排量及油井产量的精确计量.2.2泵示功图的分析处理方法【3-5J在对泵示功图进行分析处理时,首先运用模式识别技术,依据泵功图的灰度统计特征,判断泵
8、况[6-7],而后在此基础上结合油井参数与泵功图,对油井的产液量进行分析计算.2,2.1基于泵示功图的产液量的分析计算油井典型泵示功图见图1.(1)正常工况下产液量的计算抽油系统正常工况下,油
