功圖計(jì)量誤差原因分析及對(duì)策探討

陳中偉 侯斌 李正偉 唐曼（長(zhǎng)慶油田分公司第八采油廠(chǎng)地質(zhì)研究所，陜西西安 710018）

功圖計(jì)量誤差原因分析及對(duì)策探討

陳中偉 侯斌 李正偉 唐曼（長(zhǎng)慶油田分公司第八采油廠(chǎng)地質(zhì)研究所，陜西西安 710018）

本文通過(guò)查閱文獻(xiàn)及深入分析功圖計(jì)量原理，得出影響功圖計(jì)量準(zhǔn)確度的3個(gè)主要因素—柱塞的有效沖程Spe、泵的漏失量ΔQ、泵排出壓力下的油水混合物的體積系數(shù)B，并通過(guò)選用W地區(qū)F采油作業(yè)區(qū)X14、X7、X3、X16增壓站這4個(gè)站點(diǎn)某一天的實(shí)際產(chǎn)液量與功圖計(jì)量液量之和進(jìn)行對(duì)比分析，對(duì)這3個(gè)主要因素的影響程度進(jìn)行了定量分析，求解出了這3個(gè)影響因素的具體誤差值或者計(jì)算公式。

功圖計(jì)量；誤差；有效沖程；泵漏失；體積系數(shù)

1 功圖計(jì)量原理

1.1 功圖計(jì)量原理

示功圖量油方法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)生響應(yīng)（泵的示功圖）。

通過(guò)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(kāi)閉點(diǎn)的位置，確定泵的有效沖程，充滿(mǎn)系數(shù)等參數(shù)，計(jì)算泵的排液量，然后利用油管內(nèi)混合液的PVT關(guān)系計(jì)算出體積系數(shù)，進(jìn)而求出地面折算的有效排量。

圖1-1 有桿抽油系統(tǒng)功圖計(jì)量流程圖

1.2 井口產(chǎn)液量計(jì)算

抽油機(jī)井的理論產(chǎn)液量指假設(shè)柱塞沖程長(zhǎng)度等于懸點(diǎn)沖程長(zhǎng)度，泵內(nèi)為油水兩相混合物且充滿(mǎn)時(shí)的井口產(chǎn)液量。其計(jì)算表達(dá)式為：

式中：Qth：理論產(chǎn)液量，m3/d；

N：沖次，min-1；

D：泵徑，mm；

S：沖程，m。

綜合考慮沖程損失、泵的充滿(mǎn)程度、泵漏失、泵內(nèi)油水混合物的體積變化，經(jīng)推導(dǎo)求得抽油井井口產(chǎn)液量的計(jì)算公式［1］為：

式中：Spe：柱塞有效沖程，m；

ΔQp：泵一個(gè)沖次的漏失量，m3/次；

B：泵排出壓力下的油管內(nèi)油水混合物的體積系數(shù)；

2 功圖計(jì)量誤差統(tǒng)計(jì)

2.1 功圖計(jì)量系統(tǒng)采用的計(jì)量公式

由于泵一個(gè)沖次的漏失量ΔQp很小，對(duì)于高液量油井，其影響可以忽略不計(jì)；而泵排出壓力下的油管內(nèi)油水混合物的體積系數(shù)B，與油井的靜、動(dòng)態(tài)資料有關(guān)，不同的油井其B值不同。因此目前的功圖計(jì)量系統(tǒng)，在初始狀態(tài)下，都未對(duì)ΔQp及B值的影響進(jìn)行修正。

F采油作業(yè)運(yùn)行的功圖系統(tǒng)，計(jì)量出來(lái)的數(shù)據(jù)也未剔除ΔQp及B的影響，因此F采油作業(yè)區(qū)運(yùn)用的功圖計(jì)量系統(tǒng)，其計(jì)量數(shù)據(jù)實(shí)際采用的計(jì)算公式為：

2.2 功圖計(jì)量誤差

按照理論計(jì)算，功圖計(jì)量適用于除連噴帶抽工況外的所有油井工況，但在實(shí)際運(yùn)用中，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有功圖計(jì)量系統(tǒng)的計(jì)量準(zhǔn)確率跟油井工況有關(guān)，不同油井工況下準(zhǔn)確率不同。

2.3 油井工況異常

通過(guò)觀(guān)察統(tǒng)計(jì)，油井在油漏、固漏、游漏等工況異常情況下，功圖計(jì)量得出的數(shù)據(jù)與實(shí)際差距特別大。功圖計(jì)量不適用于油漏、固漏等異常工況下的油井。

例如：X3-34井，該井功圖顯示固漏，現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)日產(chǎn)液0方，但是功圖計(jì)量結(jié)果為10.3方（圖2-1）；X3-27井，該井功圖顯示為油管漏失（已經(jīng)檢泵核實(shí)），現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)日產(chǎn)液量為0方，而功圖計(jì)量結(jié)果為14.1方。

圖2-1 x3-34井固漏（有效沖程2.31m，功圖計(jì)產(chǎn)10.30 m3，實(shí)際日產(chǎn)0 m3）

圖2-2 x3-27油管漏失（有效沖程2.40m，功圖計(jì)產(chǎn)14.11m3，實(shí)際日產(chǎn)0 m3）

3 功圖計(jì)量誤差分析

3.1 誤差原因分析

從公式（1-2）可以看出，功圖計(jì)量與油井沖次、沖程、泵徑、漏失量、體積系數(shù)、柱塞有效沖程有關(guān)，柱塞有效沖程與油井的泵掛、含水、桿柱組合、取值辦法等密切相關(guān)。

從圖2-1中看出，功圖計(jì)量的準(zhǔn)確性與油井的工作參數(shù)等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)息息相關(guān)，本文在分析時(shí)，這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)已全部更新，因此基礎(chǔ)數(shù)據(jù)不是影響F采油作業(yè)區(qū)功圖計(jì)量誤差的原因。

綜合對(duì)比功圖計(jì)量的正確公式（1-2）及F作業(yè)區(qū)功圖計(jì)量采用的計(jì)算公式（2-1），可知影響功圖計(jì)量準(zhǔn)確性主要有以下3個(gè)因素：

3.1.1 柱塞的有效沖程Spe；

3.1.2 泵的漏失量ΔQ；

3.1.3 泵排出壓力下的油水混合物的體積系數(shù)B。

3.2 泵的漏失量ΔQ

從式（1-2）中，泵的漏失量取決于泵1個(gè)沖次的漏失量ΔQp，由于ΔQp求解復(fù)雜，且泵處于24小時(shí)工作中。因此對(duì)于泵的漏失量的分析，本文采用泵的日漏失量ΔQ進(jìn)行整體分析。

經(jīng)查閱資料得知，F(xiàn)作業(yè)區(qū)所用的抽油泵，泵筒與活塞的配合間隙為Ⅰ級(jí)，即28mm泵最大間隙漏失量為170ml/min，32mm泵最大間隙漏失量為200ml/min，38mm泵最大間隙漏失量為250ml/min。

F作業(yè)區(qū)油井以32mm泵為主，綜合考慮抽油泵的高溫、高壓、高腐蝕的工作環(huán)境，因此按照抽油泵的最大間隙漏失量200ml/min進(jìn)行分析，因此抽油泵的日間隙漏失量ΔQ=200*60* 24/1000000=0.29m3/d。

用ΔQ對(duì)4個(gè)站點(diǎn)的功圖計(jì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行了矯正，4個(gè)站點(diǎn)功圖計(jì)量的誤差率明顯降低，平均降低5.4%。

4 誤差校正

本文經(jīng)過(guò)分析計(jì)算，求解出了影響功圖計(jì)量準(zhǔn)確率的3個(gè)主要因素的誤差值或者計(jì)算公式：油井工況正常時(shí)柱塞有效沖程Spe取值誤差為+0.084mm；泵日漏失量ΔQ為0.29m3/d；各油層油井泵排出壓力下油水混合物的體積系數(shù)B的計(jì)算公式為（3-16）、（3-17）、（3-18）。

通過(guò)對(duì)這3個(gè)影響因素分別進(jìn)行誤差校正，X7增等4個(gè)站點(diǎn)的功圖計(jì)量誤差率都成功下降至10%以?xún)?nèi)或者接近10%（表3-4），誤差已控制在合理范圍以?xún)?nèi)。

因此，本文求解出的3個(gè)影響因素的誤差值或者計(jì)算公式較為準(zhǔn)確，可以用于功圖計(jì)量數(shù)據(jù)的誤差校正。鄂爾多斯盆地油井單井產(chǎn)量較低，采用此方法校正后的功圖計(jì)量數(shù)據(jù)已基本能滿(mǎn)足生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)及試驗(yàn)分析的要求。

5 結(jié)語(yǔ)

5.1 功圖法計(jì)量不適用于固漏、油漏等工況異常下的油井。

5.2 油井工況正常時(shí)，未經(jīng)誤差校正的功圖計(jì)量數(shù)據(jù)的誤差率為+18%-+34%。

5.3 柱塞的有效沖程Spe、泵的漏失量ΔQ、泵排出壓力下油水混合物的體積系數(shù)B，是影響功圖計(jì)產(chǎn)準(zhǔn)確率的主要原因。油井工況正常時(shí)柱塞有效沖程Spe取值誤差為+0.084mm；泵日漏失量ΔQ為0.29m3/d；泵排出壓力下油水混合物的體積系數(shù)B的計(jì)算公式為（3-16）、（3-17）、（3-18）。

5.4 油井生產(chǎn)參數(shù)、井身結(jié)構(gòu)、管柱組合等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確錄入，是保證功圖計(jì)產(chǎn)準(zhǔn)確度的前提。

［1］高銀中.用示功圖計(jì)算抽油機(jī)井井口產(chǎn)液量方法研究.北京交通大學(xué)，2007.

［2］董宏艷等.抽油機(jī)示功圖量油原理及應(yīng)用.油氣田地面工程，2009，28（7）：31-32.

［3］楊瑞等.功圖法油井計(jì)量技術(shù)在長(zhǎng)慶油田的應(yīng)用.油氣田地面工程，2010，29（2）：55-57.