示功圖診斷技術在油田生產管理中的應用

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

關鍵詞：示功圖 診斷 油田生產 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的井下設備、地面設備和油井本身的工作動態。這是一種科學的定量分析方法，所得到的結果基本上是消除了人為因素影響的結果，它與分析人員的技巧和經驗無關，也不再需要根據在光桿上得到的示功圖，來猜測抽油系統的井下工作狀況。

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

低壓、低滲透、低產量的油田全部采用有桿泵生產。由于抽油機井生產狀況復雜，深井泵下入油井深處（從全國統計數據來看，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。目前國內泵掛最深的井已超過3000 m，對于下玻璃鋼抽油桿生產的油井，泵掛深度很容易超過3000 m，油井還可增產）。

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狀況。診斷資料的分析、判斷是關鍵，診斷技術水平的高低直接影響油田產量。

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量，類似于累積稱重；另一種是根據實測光桿示功圖、井身數據、抽油機、桿柱組合、動液面等諸多相關油井數據，利用有桿泵抽油系統的三維力學、數學模型，計算出泵功圖，再通過識別泵功圖獲得泵的有效沖程，進而得出油井產液量。采用在井口測取懸點載荷和位移與時間的變化規律（地處載荷與位移的關系（泵功圖）），經計算機識別計算出泵有效沖程，則油井井口產液量近似于泵有效沖程與泵活塞環形空間體積乘積。功圖量油技術是以泵示功圖為基礎。

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，油井產液量為零。

2.2 正常抽油、抽油機平衡重沒有調整好的實測示功圖

抽油機平衡重調整合適，可以運轉平穩和節能。油井生產平衡的地面示功圖，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，油井生產正常，泵閥不漏。該井泵生產正常，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（阻力磨擦發生，載荷瞬時變化，形成鋸齒狀圖形），進油部位砂堵。

3 現場應用情況

“功圖法”油井測試系統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據錄取的，是基于示功圖測試數據正確的基礎上進行泵功圖分析及產液量計算的。在實際測試過程中，由于傳感器的精度及元器件的穩定性，測試方法及測試條件的客觀影響，以及測試環境、測試人員操作水平等因素造成的影響，會產生計量誤差。

功圖法油井測試系統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，綜合起來對測試產生一個總的影響。本文通過分析產生誤差來源和現場測試數據，然后采取相應的措施，從而有效提高油井測試準確度。

4 結論

誤差明顯但是功圖效果良好，在現場處理中就會遇到很很多問題，對于出現的誤差進行分析：（1）傳感器一直處于工作狀態，由于受外界環境影響，負荷傳感器發生漂移，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塊的平均物性參數，而每口油井對應的參數不同（密度、體積系數、生產氣油比等），各個油井沒有準確的參數，導致油井計量誤差。（3）油井進行維護性作業后，要對井況參數及時地進行核實，及時更新真實數據，否則影響油井的計量。（4）低產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量（從功圖上看應該有產量），而實際上不能進入標定車系統（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。

功圖法計量技術的誤差從基礎上說存在三個環節，分為測量誤差、系統誤差和隨機誤差。因此，下一步應分別從系統的數據采集、軟件計算和對比統計三個方面進行功圖計量技術應用誤差分析和方法建立和完善工作。

參考文獻

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