抽油机功图法量油.doc

抽油机功图量油摘要：本文针对目前在抽油机井量油过程中存在的一些问题，初步探讨了利用功图检验单井产液量准确性的方法，为进一步取全取准资料提供依据。主题词：功图 检验 产液量一、前言单井产液量资料为油田开发方案的制定调整和措施井效果分析提供了依据，同时也是评价油田生产管理好坏的主要指标。目前，录取产液量资料的方法主要是分离器量油，这种量油方法的缺点在于：（1）目前油田多为低饱和压力开采，气体在井底油层中就已析出，造成气串，形成一定误差；（2）所测液量为瞬时值，以点代面，有一定的误差；（3）双挂井由于各井回压不一样，量油时也存在误差；（4）量油设备原因形成一定误差，如分离器堵、玻璃管刻度误差；（5）人为因素影响，也增大了误差。在这里，我特别要说一下双挂井的管理。我队有30口双挂井，量油时采取停一口井，另一口井倒入分离器，但是小班跟踪量油时发现以下几种现象：一是多数单井每遍的量油值波动都较大，取值较难。二是两口井产液量时而一口井高，另一口井低，时而一口井低，另一口井高；三是双挂井只要有一口井异常，另一口井产液一般都有所变化，或高或低，异常井措施开井后，另一口井一般会恢复到先前产量，但有时仍然不是很稳定，给单井量油取值带来很大难度，我们分析认为这跟单井回压有关。双挂井特别到冬季管理难度更大，为防止冻井，产液量低的井只能量一遍，在取值时更难，致使资料全准性遭到致疑，同时给相关分析带来失误。二、利用功图检验产液量方法的提出示功图是最直接反映深井泵工作情况的好坏，图上被封闭的线所围成的面积表示驴头在一次往复运动中抽油泵所作的功。采油井测得的实际示功图与折算示功图的面积应当和理论排量与实际排量成正比，由此我们想到以功图的面积来估算采油井产液量的可行性。三、功图量油法的理论推导SP.PLQrSP.PLQrP=P1-P吸P1- 油层中部深度P吸-泵吸入口压力因为SP=3/4d2，d为泵径已知，SP就能求出，只要求出P1、 P吸就可以了。31套压降低法测出油层中部及泵吸入口压力 套压降低法是采用降低套压，使液面上升的原理推算油层中部流动压力的方法。通过放套管气降低套压迫使液面上升，并连续测出一系列随套压变化的液面深度，把这些资料处理后，可推算出油套环空的泡沫段高度，找出真实液面，并根据液面套压关系曲线的斜率，推算出油套环空液柱的压力梯度。从而准确地推算出机采井泵吸入口压力和油层中部压力。通过现场的实测资料证明，误差较小。测试工艺和资料处理方法简便易行，是一种耗资低、测试工艺简单、易于推广应用的测压方法。1套压降低法的基本原理根据流体力学的基本原理，以及机采井稳定生产时排量不变则吸入口压力不变的基本条件。降低套管压力，环空动液面就会上升(如图3-1-1a、b所示)。当套压降到一定值后，真实液面超过游离气所造成的泡沫段高度时，泡沫段并随之消失。此后套压继续下降，实际液面就继续上升。此时对应下降的套压数值就有相应的液柱上升高度(如图3-1-2)所示，套压与液面深度关系如图3-1-1中的曲线BC段所示，该井套压在2.5MPa后保持稳定下降。则动液面按线性关系上升。2套压降低法测试方法首先，用测一般液面的方式测取初始液面，再根据油井条件平稳释放套管气。当压力降到压力梯度线上预定的第一点时，停放套管气，稳定2分钟后测液面深度；然后继续放套管气。当压力降到第二压力点时，稳定后再测对应压力下的液面深度；再用同样的方法可测出第三点、第四点，直到套压放到零，测出最后一个液面深度。套压是否要放到零，以及各测点的压力间隔，可根据油井具体情况及套压和液面的初始值而定，以取得能充分表明套压液面关系曲线的变化关系的足够点数为原则。在稳定变化段取点可少，在不稳定变化阶段取点要密些。3资料处理及计算方法 （1）图解曲线的绘制 在等格坐标纸上建好直角坐标系，把各测点套压与对应液面所决定的点画在坐标系中，根据这些点所表现出的曲线趋势，作出曲线，如图3-1-3。按照油井生产协调关系，忽略气柱重量，泵吸入口压力P吸与套压Pc和沉没度hs的关系为： 式中 l油套环空的液体密度。在油井稳定生产时，吸入压力应是不变的，只是套压与沉没度对应变化，于是在变化套压的情况下应有 即 而 式中 Lp泵挂深度，m； Lf动液面深度，m。所以 因此，曲线的斜率即压力梯度就是油套环空的液体重度。有了油套环空液体重度值和套压液面数值。就可以可靠地推算出吸入口压力和油层中部流压。 （2）泡沫段影响的分析与计算在实际井的测试中可以发现，有些井在降套压测试中初始液面距第二、第三测点的液面值相差不很大(如图3-1-3所示)。甚至无变化，使得到的压力梯度很大。这超出实际液体可能达到的重度值。这是由于死油封闭或液面以上泡沫段所造成的影响。当有死油封闭时，套压降到一定程度死油上下形成了一定压差后，油套环空液体才克服死油的阻塞而正常地随套压的变化对应上升，如图3-1-3，当套压降到Pc3下时，液面的上升才进入线性规律。在有泡沫段的情况下，所测得的液面值反映了泡沫段的上部位置。降压时泡沫段并不是随着真实液面保持固定长度同步上升，而是部分被下面上升的液体所占据。直到整个泡沫段全部被占据后才测到真实液面。此后曲线的斜率才近于常量。反映出套压与液面的对应关系。因此在存在泡沫段的情况下，曲线变化规律同死油封闭情况很接近，属于同一类型。这种情况下的流压折算。混合液重度应使用反映线性规律的后几个测点所得到的直线斜率。图解时把各测点连成一条光滑曲线。过第一个测点P1 (Pc1，Lf1)与后几个真实液面测点所得到的直线的延长线的横向距离，就是泡沫段的长度或死油上界面距真实液面的距离。同理。过不同测点作横轴的平行线，都可与该直线相交，从而得到不同时刻的真假液面距离Li。应用这种降套压连续测液面的方法就可以克服假液面的影响，求得可靠的流压。较好地解决液面法测流压的误差较大的问题。 （3）压力梯度曲线的修正由于测液面时的操作和测试仪器(双频道)，走纸非均匀性以及压力录取精度误差等因素的影响，即使是在直线段范围各测点的梯度也不尽相同，各测点不能刚好在同一直线上(如图3-1-4所示)。当各点简单连线便成一折线形状。这时除可概略地根据它的变化趋势划出曲线外，还可用均衡斜率法求出直线斜率，确定梯度。具体做法如下。对每两个测点之间，其斜率 (3-1-1)用此式求符合总趋势的各两点间的斜率，将这些斜率值相加后除以该范围的测点间隔数，就得到该井的均衡斜率值 （3-1-2)式中 n进入直线趋势的测点总数。 为找出直线范围或考证直线的近似程度，还可以采用累入点同步计算相关系数的方法。 从实用意义方面来看，与压力计测环空测压和测压阀对比，测试工艺简单。因此，比压力计测压工作效率高得多，有显著的经济效益，而更主要的是这种测试方法不受井口设备条件(偏心井口、测压阀)限制，可以普遍应用，又不会造成生产事故，利于推广。4测试方法的校正 要想测出油井真实的流压，必须在油井动态平衡条件下测试。每降低x个帕斯卡环空液面上升的体积为Q环 (3-1-3)式中 液体重度，N/m3。设在停机时，地层流出的液量正好等于这个体积，方程式可写成： (3-1-4)式中 D套、D t分别表示套管内径和油管外径，mm； t代表停机时间，min； Q油井产液量，m3/d； 井液密度，kg/cm3。 （3-1-5)根据式(3-1-5)即可求出套压每降低Pc使井下达到平衡所需的时间，式(3-1-5)是在产液量稳定的情况下导出的方程式。由于停机，或降低套压，都使井下流压发生变化。同理，可证明在产量变化条件下的时间，设在套压变化不大的前提下，采液指数是常数，则 （3-1-6)式中 I采液指数， m3/d/MPa； P生产压差； MPa。那么最大产液量是刚把套压降到目的值(设套压降低了Pc)时， (3-1-7)产液量的最小值 (3-1-8)平均产液量 (3-1-9)把(6-1-31)式代入(6-1-34)式得 (3-1-10)由(3-1-6)式得 (3-1-11)把(6-1-36)式代入(6-1-32)式得 (3-1-12) 根据(3-1-12)式，或(3-1-5)式可以计算出Pc等于0.1MPa时，在特定油套管组合下不同产量井的停机时间，(如表3-1-1)纵向是不同的油套管组合，表中的数据是停机时间。 在实际应用时，根据不同的油套管组合Q值，在表3-1-1上查出套压每降0.1MPa的停机时间，然后再计算出降低PcMPa所停的时间。在现场实际测试的过程中，为了节省时间，停机放气同时进行。当套压降到预定套压值停机分钟后启抽，运行510分钟再测，测完之后再进行下一个测点。表3-1-1 套压每降低0.1MPa需停机时间套管直径mm壁 厚mm套管内径mm油管外径mm时 产量 间 m3/d dmin 油管内径mm14012010080605040302520159631407125.773620.361.001.211.512.012.423.024.034.836.048.0513.4220.1340.283.975.90.650.760.911.141.521.322.283.043.644.556.0710.1215.1830.378123.773620.820.961.151.441.922.302.883.834.605.757.6712.7819.1738.3488.975.90.610.710.851.071.421.712.132.843.414.275.699.4814.2228.459121.773620.780.911.091.371.822.192.733.654.375.477.2912.1518.2336.4688.975.90.570.660.801.001.331.591.992.663.193.985.318.8513.2826.5610119.773620.740.871.041.301.732.082.603.464.155.196.9211.5317.3034.688.975.90.530.620.740.931.241.481.852.472.963.714.948.2312.3524.711117.773620.700.820.981.231.641.972.463.283.934.926.5610.9316.3932.7888.975.90.490.570.690.861.141.371.722.292.753.434.587.6311.4422.881688152.373621.471.722.062.583.434.125.156.878.2410.313.7422.934.3468.788.975.91.261.471.762.202.943.534.415.887.068.3211.7619.629.4058.809150.373621.421.661.992.493.323.984.986.647.969.9613.2722.1233.1866.3788.975.91.211.411.692.122.823.394.245.656.788.4711.2918.8228.2356.4710148.373621.371.601.922.403.203.844.816.417.699.6112.8121.3432.0464.0788.975.91.161.351.632.032.713.254.065.426.508.1310.8318.0627.0954.1711146.373621.321.551.852.323.093.754.636.187.419.2712.3620.630.9061.8188.975.91.111.291.561.942.593.113.895.196.237.7910.3017.325.9551.903.2、油管混合液密度测试方法计算油井油管内平均混合液比重是非常困难的，特别是有杆泵抽油井，井内有抽油杆管，为满足现场应用，提供简易测试方法。（一）资料录取1为计算油管混合液比重，记录关回油闸门后，泵抽排掉油管游离气时，螺杆泵的转数或抽油机累计冲次(或时间)，具体方法如下。保证除泵抽液量进油管外，其它方面的液体、气体不能进油管；除油管内游离气排出外，油管内液体不得从任何地方排出。做完准备工作，关回油闸门，开始记录转数(或记录时间)；观察压力表的变化情况，如果压力表量程允许，最好油压高于1.5MPa的某一允许值。打开取样闸门放气，放气到闸门出油时关取样闸门，压力再升到前一压力值，再开取样闸门放气，这样重复做，到油压在规定值时无游离气再结束，开井生产。从关回油闸门到开回油闸门泵抽的累计转数(或用从关到开回油闸门的时间乘冲次/分)即是所要测得的总转数。2油井和机泵参数录取与收集记录油压、套压、抽油杆各级深度及直径、转子直径、偏心、导程、油管内径、当日综合含水、原油比重、饱和压力、油层中部深度、抽油杆极限抗拉强度等。（二）油管平均混合液比重计算油管混合液比重，是诊断油井问题必须应用的参数。计算平均混合液比重是根据物质平衡原理，把油管作为一个盛有混合液体的容器，如图3-2-1正常抽吸状态下如图(3-2-1a)，主要分两段，1是气液段；2是纯液段；（图3-2-1c)是压力弊高还未排气，3是进液段；4是气段；图(3-2-1e)最终排气后2是纯液段；3是进液段；进液段等于关闸门后泵抽进油管的体积，它等 于(3-2-1a)中的1段内气泡累计体积，气体重量忽略不计，则正常抽油状态下油气体积等价于图(3-2-1a)中的分布规律，气段V3段，纯液段V2段，则油管平均气液比是： (3-2-1)螺杆泵每一转的液量： (3-2-2)式中 V3是泵抽液量，m3/d； D、e、T分别为螺杆泵转子直径、偏心、定子导程，mm。n转抽进油管的体积是：V3nV1 (3-2-3)V3V气V油泵深度的油管体积-抽油杆占据体积V油0.7854L(Dt2d22) (3-2-4)将(6-1-49)、(6-1-50)代入(6-1-47)式得： (3-2-5)油、水两相混合液比重： (3-2-6) 油、气、水三相混合液比重： (3-2-7)将(6-1-50)、(6-1-52)式代入(6-1-53)得 (3-2-8)式中 R、RgJ分别表示油管内油水、油、气、水三相平均混合液比重，小数； n 螺杆泵累计转数或抽油机井累计冲次； L下泵深度，mm； Dt、d2分别表示油管内径、抽油杆外径，mm； fw油井综合含水，小数； Ro脱气原油比重，小数。机采井的油管平均混合液比重都可以用上述原理作出，用同样的方法可测出抽油机、螺杆泵井油管的平均混合液比重，但公式有区别。四、功图量油法的现场应用我统计北一二排西水驱40口生产井的功图资料，分类情况见表1，由表得：功图类型为正常,泵效在55-65之间的井数25口，所占比例为42%；气体影响且套压控制在合理范围内的井13口，所占比例为22%，供液不足井2口，所占比例为3%。功图解释为正常的井，我们以北1-1-043井为例，泵径为70mm，理论排量99.27t，分离器量油值为81t,功图类型为正常（如图1），量出AD= 53mm, BC= =59mm,CBDA 图1 北1-1-043井功图泵效计算公式为：=Q实/ Q理=( AD/ BC ), Q实= AD/ BC* Q理=53/59*99.27=89 t该井产液量上限为89t (10%)，即该井应用功图估算产液量值为89t，与实际量油值相吻合,在允许误差范围内波动也是可以的。功图解释为气体影响的井，我们以北1-330-47为例，泵径为70mm，理论排量138.92t，分离器量油值为74.4t，功图类型为气体影响（如图2），偿法作量出AD=35mm,BC=57mm,CDBA图2北1-330-47功图泵效计算公式为：A=Q实/ Q理=( AD/ BC), Q实= AD/ BC* Q理=35/57*138.92=85.3 t该井产液量上限为81.8t (10%)，即该井应用功图估算产液量值为85.3t，比实际量油值高3.5t，在允许误差范围内波动也是可以的。 根据以上例子,我们认为利用功图估算单井产液量可以应用在功图类型正常或受气体影响但套压控制在合理范围内的井。41实际中的具体应用:4.1.1双挂井应用情况:我们把此方法用在双挂井北1-D3-441和北1-330-42上。北1-丁3-441井泵径57mm，冲程3m，冲次6n/min，理论排量65.17t，分离器量油值为54t, 功图类型为正常（如图3），量出AD=53mm,BC=60mm,DABC图3北1-丁3-441井功图泵效计算公式为：=Q实/ Q理=( AD/ BC), Q实= AD/ BC* Q理=53/60*65.17=57.6 t分离器量油值为54t,，应用功图估算产液量值为57.6t， 所得估算产液量与分离器量油值相符。北1-330-42井泵径44mm，冲程4m，冲次6n/min，理论排量54.59t，分离器量油值为23t, 功图类型为正常（如图4），量出AD=60mm,BC=61mm,ADCB 图4北1-330-42井功图泵效计算公式为：=Q实/ Q理=( AD/ BC), Q实= AD/ BC* Q理=60/61*54.59=53.7 t该井产液量上限为28t (20%)，应用功图估算产液量值为53.7t， 所得估算产液量与分离器量油值相差26t，严重超符。我们对该井进行加密量油，同时在量油时把另一口双挂井的生产、回油闸门都关死，每隔一小时量一次油。从加密量油结果可看出，平均产液量为40t，接近利用功图估算的产液量。说明双挂井量油存在误差，用该公式可以明确检验出量油误差大的井。4 2、应用功图法与分离器量油有差别原因分析当用功图法与分离器量油有差别时,应从各方面考虑,是哪方面出了问题,是设备问题、井口流程、是否热洗、测试功图时是否正规操作等都会受影响到准确率。4.2.1功图上的理论排量与实际理论排量的差别示功图上的冲程、冲次比较精确，保留二位数字，而现场取整数，这样理论会有误差，这点对产量影响不大。4.2.2 设备原因我们以北1-31-553为例，泵径为