功图法油井计量技术

功图法油井计量技术长庆培训中心1功图法油井计量技术5/8/20241、功图法量油技术原理是什么？2、功图法量油系统由几部分组成？3、硬件部分包括哪些？4、软件部分包括哪些？5、影响计量准确性的因素有哪些？6、哪些参数需要及时更新？7、系统主要有哪些功能？8、如何判断系统故障？2功图法油井计量技术5/8/2024双容积单量流程图功图法量油技术开发背景3功图法油井计量技术5/8/2024缺点：系统组成及流程复杂故障率高电磁执行机构漏失严重计量误差大投资大维修困难不能实现实时检测和数据远传功图法量油技术开发背景4功图法油井计量技术5/8/2024地理位置较为偏远、油井分散、数量少、产量低、部分区块含水较高

功图法量油技术开发背景小区块5功图法油井计量技术5/8/2024

为了降低投资、节约成本，提高油田管理水平，提出了“功图法”量油技术和测试方法，研制开发了相应的测试系统和配套计量软件。

功图法量油技术开发背景6功图法油井计量技术5/8/2024目录一、功图法油井计量技术理论研究二、功图法油井计量系统研制三、油田应用情况7功图法油井计量技术5/8/2024地面示功图建立定向井条件下油管、抽油杆、液体三维力学、数学模型结合油井液体性质、抽油机型号、冲程、冲次、杆柱组合等主要参数泵功图采用多边形逼近法和矢量特征法进行分析和故障识别泵有效冲程结合油层物性及生产参数油井产液量

功图法油井计量系统技术原理图

全天候采集井口位移与载荷数据㈠基本原理一、功图法油井计量技术理论研究8功图法油井计量技术5/8/2024抽油杆连接条件连接条件油管液柱连接条件地面功图泵功图地面折算有效排量泵功图识别模块建立定向井有杆泵抽油系统的力学、数学模型，该模型能计算出给定系统在不同井口示功图激励下的泵功图响应，对此泵功图进行分析，确定泵的有效冲程，进而求出地面折算有效排量。9功图法油井计量技术5/8/2024一、功图法油井计量技术理论研究定向井有杆泵系统模型研究泵功图识别研究功图法油井计量系统研制功图法油井计量软件研制井身轨迹描述管杆液三维空间的振动力学模型建立泵功图计算模型及求解方法建立标准故障矢量链库泵功图多边形逼近矢量特征法识别泵功图故障泵有效冲程识别采集参数及传输方式的选择实时数据采集系统的建立数据处理平台的建立程序结构的选择与建立计量分析程序的实现㈡主要研究内容10功图法油井计量技术5/8/2024

把定向井有杆泵系统视为一个复杂的三维振动系统，考虑抽油杆、液柱及油管三个子系统在三维空间的振动耦合和与抽油杆位移、速度、应变、应力和载荷之间随时间变化的因素，建立相关模型。

一、功图法油井计量技术理论研究1.定向井有杆泵系统模型研究11功图法油井计量技术5/8/2024

①建立了抽油杆、液柱和油管三个振动系统的空间三维模型。②考虑了以上三个子系统在三维空间的振动耦合及液柱可压缩性。

一、功图法油井计量技术理论研究1.定向井有杆泵系统模型研究12功图法油井计量技术5/8/2024

③用有限单元法及有限差分法将抽油杆及油管结构离散化，建立了油管、杆振动的有限元方程与有限差分法结合的计算模型及方法。

一、功图法油井计量技术理论研究1.定向井有杆泵系统模型研究13功图法油井计量技术5/8/2024

采用多边形逼近法和矢量特征法对泵示功图进行工况识别、分析，考虑气体、结蜡等因素对泵功图有效冲程的影响，准确判断泵有效冲程，解决了以往功图法计量误差大的问题，使计量精度有了显著提高。一、功图法油井计量技术理论研究2.泵功图识别研究14功图法油井计量技术5/8/2024一、功图法油井计量技术理论研究3.数据采集研究

考虑长庆油田具有的低渗、低压、低产特性，以全天候实测示功图作为数据源，计算油井平均产量，能更加真实地反映油井实际出液情况。15功图法油井计量技术5/8/2024

研究、开发集测试技术、通信技术和计算机技术为一体，抽油机井功图法油井自动计量与监测系统，解决油井示功图现场测试时间及数据连续录取这一关键难题，实现了抽油机井远程自动监测、实时示功图数据采集、油井工况诊断、产液量计量等功能。一、功图法油井计量技术理论研究4.功图法油井计量系统研制16功图法油井计量技术5/8/2024目录一、功图法油井计量技术理论研究二、功图法油井计量系统研制三、油田应用情况17功图法油井计量技术5/8/2024

系统采用分散数据采集、集中处理结构。主要由多个数据采集点(硬件)和数据处理点(软件)两大部分组成。且根据通信传输方式的不同可分为移动存储和无线传输两种监测方式。㈠系统组成计量分析计算无线传输移动存储现场管理人员便携计量仪数据采集数据传输))))))))))))))))))))))))))))))监测平台油井计量诊断分析数传电台二、功图法油井计量系统研制18功图法油井计量技术5/8/2024

主要由安装在抽油机井口的载荷传感器、位移传感器、数据采集控制器（RTU）、数据处理模块、通讯模块、主控制箱、数传电台、高增益天线等组成。数据传输天线数据采集控制器负荷传感器位移传感器二、功图法油井计量系统研制1.数据采集点(井场)19功图法油井计量技术5/8/2024

①一次仪表：包括固定载荷传感器、角位移传感器。具有扩展功能时还需增加电机监控模块、压力、温度传感器等。②RTU机柜（远程控制终端）：RTU模块、数传电台、开关电源、接线端子、机箱等。③天馈线：全向天线、馈线、转换接头、避雷器等。④电缆线与安装附件。二、功图法油井计量系统研制20功图法油井计量技术5/8/2024

是对各数据采集点对象（抽油井）进行信息交换的平台。采用小型计算机控制，原则上一个数据控制点管理40口井，一般设置在转油站或联合站。它主要由中心天线、中心控制器（数据处理器、远距离通讯模块、服务器等）、计算机、系统监测软件、油井计量分析软件等组成。2.数据处理点（站点）计量软件二、功图法油井计量系统研制21功图法油井计量技术5/8/2024

自动采集及监测软件是安装在数据处理点（控制中心）的控制软件。其作用是通过控制程序执行对数据采集点硬件设备的监测参数按照一定的逻辑顺序进行对话，获取现场抽油机井载荷、位移、电流、电压、压力、温度等实时监测数据，从而达到监测和控制现场设备的目的。㈡主要软件介绍1.系统监测软件二、功图法油井计量系统研制22功图法油井计量技术5/8/2024

在理论分析的基础上研发了有杆泵抽油系统计量软件。软件本着“实用、可靠、操作方便”的原则，不断对结构和算法进行规范和改进，提高了运算速度，易于操作，便于推广应用。2.计量分析软件二、功图法油井计量系统研制23功图法油井计量技术5/8/2024产量计量依据：24功图法油井计量技术5/8/2024

⑴结构及功能

采用模块化数据结构，主要由下列模块组成：

二、功图法油井计量系统研制

油井诊断计量分析油井数据库示功图管理抽油机分析井身数据管理

各个模块功能相对独立、风格统一，便于维护和升级。采用多媒体、数据库和网络技术，对复杂的理论计算进行封装，使软件界面简洁，便于操作和应用。25功图法油井计量技术5/8/2024

油压套压数据用户登录

（给予不同权限）存取有关系统信息数据管理器（作为主界面）

电动机电参数数据

光杆示功图数据

分析结果

各种报表

组成和工作原理

抽油机分析器

常用计算

有杆泵抽油系统设计

油井计量分析器

在线帮助

系统效率分析

行为预测与工况仿真本地或远程

数据库服务器

示功图数据库

故障数据库

油井数据库

抽油泵数据库

抽油杆数据库

光杆数据库

油管数据库

抽油机数据库

井液数据库

示功图管理器

油井数据管理器

井身数据管理器

油井故障诊断

油井工况实时监各种测试工具和手段

井身曲线数据扩展功能附加功能软件结构示意图主要功能26功图法油井计量技术5/8/2024

①各部分采用较为先进的数学模型与计算方法，以保证较高的计算精度，理论上具有一定的先进性。②提出了一种递推算法，在保证计算精度的前提下，快速将地面功图转换为井下泵功图，满足大量油井计量的需求。

⑵软件特点二、功图法油井计量系统研制27功图法油井计量技术5/8/2024

③集油井计量与诊断于一身，及时反映油井工况。④对采集的功图进行识别，剔除错误功图，并采用多边形逼近法对泵功图进行预处理，过滤出主要特征，保证计量精度。⑵软件特点二、功图法油井计量系统研制28功图法油井计量技术5/8/2024

⑶系统主要功能二、功图法油井计量系统研制①实时数据采集与远程工况监测。29功图法油井计量技术5/8/2024

⑶系统主要功能二、功图法油井计量系统研制②实时故障报警：遥测系统故障，抽油机停机、井场停电等故障报警提示。30功图法油井计量技术5/8/2024

⑶系统主要功能二、功图法油井计量系统研制③功图计量及油井工况诊断。31功图法油井计量技术5/8/2024

⑶系统主要功能二、功图法油井计量系统研制④自动生成报表。32功图法油井计量技术5/8/2024

⑶系统主要功能二、功图法油井计量系统研制⑤历史数据查询、网络数据浏览等。33功图法油井计量技术5/8/2024

⑶系统主要功能二、功图法油井计量系统研制⑥远程控制：抽油机自动间抽、远程启停控制。34功图法油井计量技术5/8/2024目录一、功图法油井计量技术理论研究二、功图法油井计量系统研制三、油田应用情况35功图法油井计量技术5/8/2024该技术已成为长庆油田工艺模式的主体技术之一，截至2010年底，共在200多个井站、上万口油井上应用。三、油田应用情况功图法数据采集点功图法数据处理点服务器客户端应用㈠应用情况36功图法油井计量技术5/8/20241.单井计量数据的采集、传输比较稳定㈡应用效果三、油田应用情况

通过对西峰油田07年10月份23个数据处理点，1181口油井数据采集和传输情况进行了跟踪，其数据采集、传输、运行的稳定性达到97.4%，表明系统运行总体平稳可靠，基本满足了现场生产需要。

西峰油田系统运行情况统计

安装井数（口）计量井数（口）正常使用井数（口）未使用井原因描述（口）系统运行稳定性(%)转注计关间开出现通讯故障传感器损坏120111621081341229197.437功图法油井计量技术5/8/20242.进站总液量与功图法计量获得的产量对比，误差较小三、油田应用情况

通过对西峰油田西一转、西二转、西六增共190口油井进站总液量与功图法计量总液量进行对比，最小计量误差1.9％，最大计量误差4.3％，20天平均误差为1.0%。较为准确的区块计量，能够反映油藏局部变化趋势，满足油井计量要求。

西一转、西二转、西六增油井计量误差对比表

日期开井数（口）进站总液量（m3/d）功图法计产总液量（m3/d）偏差（m3/d）误差（％）3月1-10日1901354413797-2531.93月11-20日19011631111275044.3合计25175249242511.038功图法油井计量技术5/8/20243.油井诊断分析结果准确，为油井生产提供了技术保障三、油田应用情况西32-25井检泵前计量软件诊断为泵入口堵塞引起的严重供液不足，经检泵发现是由于砂堵原因所致，检泵后油井恢复正常。

西32—25井检泵前后示功图情况

井名时间层位冲数/min冲程m泵径mm泵挂m日产液m3/d日产油t泵工作情况西32-254月2日长85.572.633815072.82.12泵入口堵塞引起的严重供液不足4月4日14.9211.2基本正常检泵前(严重供液不足)检泵后(基本正常)39功图法油井计量技术5/8/2024三、油田应用情况⑴生产状况巡检——形象地反映区块内油井生产状况，有效了解非正常停井的油井，达到提高开井时率的效果。生产状态巡检

4.以功图法计量系统为基础，逐步实现油田数字化管理

40功图法油井计量技术5/8/2024三、油田应用情况⑵生产参数巡检——以表格分页形式滚动显示巡检油井的生产参数，包括冲程、冲次、最大载荷、最小载荷及抽油机的当前运行状态。生产参数巡检

4.以功图法计量系统为基础，逐步实现油田数字化管理

41功图法油井计量技术5/8/2024

⑶实时功图巡检——以滚动形式实时显示各井的最近时刻功图，每10秒刷新一次，并将该井的生产参数以表格的形式列出，直观、方便。

实时功图巡检四、油田应用情况42功图法油井计量技术5/8/2024⑷单井生