示功圖診斷技術(shù)在油田生產(chǎn)管理中的應(yīng)用

摘 要：示功圖的計算機診斷技術(shù)是六十年代采油工程上重大成果之一。目前，這項技術(shù)在美國、加拿大、等國，已作為檢測抽油系統(tǒng)工況不可缺少的手段之一，在油田生產(chǎn)管理中被廣泛地應(yīng)用著。油井示功圖它不僅能在不停產(chǎn)的情況下取得大量有用的數(shù)據(jù)，簡化了井下直接測試工作，而且能隨時監(jiān)控油井動態(tài)，使之在最佳工作方式下生產(chǎn)，為最優(yōu)化抽油技術(shù)和抽油井監(jiān)測與控制管理階段開辟了道路。

關(guān)鍵詞：示功圖 診斷 油田生產(chǎn) 管理

中圖分類號：TE4 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）12（a）-0150-01

通過對示功圖，特別是泵示功圖的計算、分析，可以準確地獲得抽油系統(tǒng)的井下設(shè)備、地面設(shè)備和油井本身的工作動態(tài)。這是一種科學的定量分析方法，所得到的結(jié)果基本上是消除了人為因素影響的結(jié)果，它與分析人員的技巧和經(jīng)驗無關(guān)，也不再需要根據(jù)在光桿上得到的示功圖，來猜測抽油系統(tǒng)的井下工作狀況。

隨著油田開發(fā)工作的進展，大部分油井停噴后必須采取機械采油的方式來生產(chǎn)。當前，機械采油方式中，有桿泵抽油機井占全國油井總數(shù)的94%；即使下電潛泵生產(chǎn)井數(shù)較多的油田如中原油田，抽油機井也占總生產(chǎn)井樹的80%以上。

低壓、低滲透、低產(chǎn)量的油田全部采用有桿泵生產(chǎn)。由于抽油機井生產(chǎn)狀況復(fù)雜，深井泵下入油井深處（從全國統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，平均的泵掛深度1500 m之多，淺的油田600～800 m，而中原油田的抽油井較深，平均泵掛在1650 m。目前國內(nèi)泵掛最深的井已超過3000 m，對于下玻璃鋼抽油桿生產(chǎn)的油井，泵掛深度很容易超過3000 m，油井還可增產(chǎn)）。

泵的工作狀況是否正常，必須使用診斷儀器來測試，用動力儀或診斷儀來測井下功圖判斷泵況，用回聲儀測井下液面判斷深井泵是否沉沒在液面以下工作，還可以測電機電流或采用井口憋壓方法來判斷生產(chǎn)狀況。診斷資料的分析、判斷是關(guān)鍵，診斷技術(shù)水平的高低直接影響油田產(chǎn)量。

1 功圖量油基本原理

功圖法油井計量的基本原理有兩種：一是根據(jù)示功圖的測試載荷，計算光桿功率，通過功率法計算井下泵產(chǎn)量，類似于累積稱重；另一種是根據(jù)實測光桿示功圖、井身數(shù)據(jù)、抽油機、桿柱組合、動液面等諸多相關(guān)油井數(shù)據(jù)，利用有桿泵抽油系統(tǒng)的三維力學、數(shù)學模型，計算出泵功圖，再通過識別泵功圖獲得泵的有效沖程，進而得出油井產(chǎn)液量。采用在井口測取懸點載荷和位移與時間的變化規(guī)律（地處載荷與位移的關(guān)系（泵功圖）），經(jīng)計算機識別計算出泵有效沖程，則油井井口產(chǎn)液量近似于泵有效沖程與泵活塞環(huán)形空間體積乘積。功圖量油技術(shù)是以泵示功圖為基礎(chǔ)。

2 實測地面示功圖圖例分析

2.1 抽油桿斷脫時的實測示功圖

如圖1，抽油桿斷脫時，光桿只承受斷裂上部抽油桿在液體中的重力，因而示功圖形成長條，長條圖形越向上，表示斷脫位置越向下。抽油桿斷脫時，油井產(chǎn)液量為零。

2.2 正常抽油、抽油機平衡重沒有調(diào)整好的實測示功圖

抽油機平衡重調(diào)整合適，可以運轉(zhuǎn)平穩(wěn)和節(jié)能。油井生產(chǎn)平衡的地面示功圖，其上行曲線與下行曲線呈相同波幅的阻尼曲線，如果平衡太輕，下沖程較快，下行曲線波幅較大；如果平衡太重，桿柱上行較快，上行曲線的波幅較大。該井抽油機平衡偏輕，油井生產(chǎn)正常，泵閥不漏。該井泵生產(chǎn)正常，泵閥不漏，上行快，抽油機平衡偏重。

2.3 油管漏失時實測示功圖

如圖2，該井產(chǎn)量明顯減少、泵效低，用蹩壓的方法證實蹩不起壓力，而套管環(huán)空的動液面卻在升高。此類功圖特征：圖形面積減小，載荷下降。減少的面積與正常功圖時的面積是平行減少，最大載荷線下降，最小載荷線不變。

2.4 油井出砂時的實測示功圖

如圖3，受砂影響的示功圖上明顯見到“小牙齒”形的不規(guī)則齒狀，深井泵壽命短，免修期短。該功圖是不出油的，固定凡爾上卡死在罩內(nèi)（阻力磨擦發(fā)生，載荷瞬時變化，形成鋸齒狀圖形），進油部位砂堵。

3 現(xiàn)場應(yīng)用情況

“功圖法”油井測試系統(tǒng)是借助于安裝在井口的負荷和位移傳感器來完成示功圖數(shù)據(jù)錄取的，是基于示功圖測試數(shù)據(jù)正確的基礎(chǔ)上進行泵功圖分析及產(chǎn)液量計算的。在實際測試過程中，由于傳感器的精度及元器件的穩(wěn)定性，測試方法及測試條件的客觀影響，以及測試環(huán)境、測試人員操作水平等因素造成的影響，會產(chǎn)生計量誤差。

功圖法油井測試系統(tǒng)主要由多個電子元器件部分組成，每個單元的誤差都要影響總的測量誤差。另外，每個單元誤差的來源不一，既有確定性，也有不確定性，綜合起來對測試產(chǎn)生一個總的影響。本文通過分析產(chǎn)生誤差來源和現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)，然后采取相應(yīng)的措施，從而有效提高油井測試準確度。

4 結(jié)論

誤差明顯但是功圖效果良好，在現(xiàn)場處理中就會遇到很很多問題，對于出現(xiàn)的誤差進行分析：（1）傳感器一直處于工作狀態(tài)，由于受外界環(huán)境影響，負荷傳感器發(fā)生漂移，成采集功圖失真，從而影響泵功圖，最終影響計量精度。（2）由于地層物性參數(shù)隨著開采的不斷進行是變化的，而功圖法計量的油井使用的是整個區(qū)塊的平均物性參數(shù)，而每口油井對應(yīng)的參數(shù)不同（密度、體積系數(shù)、生產(chǎn)氣油比等），各個油井沒有準確的參數(shù)，導(dǎo)致油井計量誤差。（3）油井進行維護性作業(yè)后，要對井況參數(shù)及時地進行核實，及時更新真實數(shù)據(jù)，否則影響油井的計量。（4）低產(chǎn)井的誤差大的主要原因是：低于3 t/d的油井，一般情況下不能通過功圖反映真實的油井產(chǎn)量（從功圖上看應(yīng)該有產(chǎn)量），而實際上不能進入標定車系統(tǒng)（采用分離器也量不出液），因此無法說明其精度高低，這一方面我們通過二連標定時就充分說明這一點。

功圖法計量技術(shù)的誤差從基礎(chǔ)上說存在三個環(huán)節(jié)，分為測量誤差、系統(tǒng)誤差和隨機誤差。因此，下一步應(yīng)分別從系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、軟件計算和對比統(tǒng)計三個方面進行功圖計量技術(shù)應(yīng)用誤差分析和方法建立和完善工作。

參考文獻

[1]熊偉，宋必軒，崔國際.84興隆臺典型示功圖分析[J].內(nèi)蒙古石油化工，2008，（8）：139-142.

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