功圖量油技術在紅井子作業區的應用及研究

孫學彪

摘要：結合功圖量油在紅井子作業區的應用情況，簡要說明功圖量油的基本原理及組成系統。通過對不同類型的油井應用效果進行對比分析，闡述功圖量油的優勢及存在的問。本文通過對現場已應用的99口井進行研究，證實功圖計量方法的可行性，并對存在問題提出個人見解，為下一步全面推廣數字化功圖計量工作奠定基礎。

關鍵詞：功圖計量技術；產液量；罐量油；誤差分析

應用背景：紅井子作業自2010年規模產建以來，在長慶油田公司全面建設數字化油田的背景下。紅井子作業區產建打破老油田的模式，打破常規的雙管流程、雙容積單量儀、翻斗流量計等等一套固定的計量流程。紅井子投產完全進入數字化油田建設模式，單井來油單管取代雙管，增壓點不設單量設備。因此在投產的同時數字化建設也同步進行，尤其是數字化功圖量油，已成為井口計量的主要手段。

一、數字化功圖量油技術及功能

1、技術原理

功圖法油井計量的基本原理是根據實測光桿示功圖、井深數據、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而和位移與時間的變化規律，分別建立抽油桿、油管有限元模型和液柱差分計算模型。然后求解出深井泵入口處載荷與位移的關系，經過計算機識別出泵有效沖程，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。

該技術就是將定向井油桿抽油系統視為一個復雜的抽油系統，他的模型就是一個振動的波動方程，則地面功圖就是這個振動方程的邊界條件，然后通過這個邊界條件，也就是地面功圖求出泵功圖，然后求出產量。

該技術是在油井自動錄取示功圖和監控的基礎上延伸實現產液計量的一項技術，能夠遠程在線自動計算單井產量。

2、系統組成

功圖量油系統主要是由硬件和軟件組成

①硬件主要由RTU、載荷傳感器以及壓力傳感器等組成。所有傳感器將采集到的數據通過小無線傳輸給RTU，RTU通過GPRS網絡傳送到服務器，服務器集中接收全部油井數據，自動進行計算，計算結果通過瀏覽器實時發布，10分鐘上傳一個功圖，實現了對油井生產的實時監測。數據的維護、查詢均可遠程操作，用戶可以通過網絡及時跟蹤單井的產業以及工況等。

②軟件主要是由遠程自動計量與分析系統客戶端、油井遠程監控計量系統、遠程計量與分析優化系統、報警提示軟件四部分組成。

遠程自動計量與分析系統客戶端主要用來建立抽油機井基礎臺賬；油井遠程監控計量系統主要用來設定抽油機井的通訊參數及日常油井的管理、瀏覽；遠程計量與分析優化系統主要用來將抽油機井數據及算產結果以網頁形式發布以便查詢；報警提示軟件主要對桿斷、停丼等診斷異常油井實時提供報警，提醒管理人員及時發現并跟蹤，極大便利了油井的日常管理。

二、功圖量油在紅井子作業區的應用

1、功圖量油的誤差分析

目前紅井子作業區共有99口油井采用了功圖計量技術，其中可對比油井數為39口（與大罐量油對比），從運行情況來看，功圖量油系統運行穩定，功圖量油技術能夠真實反映油井產量波動和功況變化，大部分油井的計量精確度基本滿足生產需求。

通過對功圖量油與大罐量油對比分析，在對比的39口井中，不難發現產量小于5m?的誤差較大，扣除不正常井外，平均誤差率在44.45%；產量在5-10m?的誤差相對較小，扣除不正常丼外，平均誤差率在35.12%；產量大于10m?的誤差最小，平均誤差11.51%。從分布圖看，高液量的井誤差率明顯小于低液量井。

①產液量小于5m?井誤差分析

產液量小于5m?的井25口，將功圖量油與大罐量油對比后，單井產液量平均誤差44.45%，最高誤差1232%。這類井由于產量較低，且大多數井是間歇出油，地層供液不穩定，大罐量油由于在一天的某個時間段進行計量，存在偶然性，并不能完全反應油井真是的日常水平，產量波動大，所以無法通過簡單的調整系數對其修正，對于這部分井，由于功圖量油連續24小時監控油井工況，能更好地反應油井的真實情況。

②產液量在5-10m?井誤差分析

產液量在5-10m?的井共有5口，將功圖量油結果與大罐量油對比后，單井產液量平均誤差35.12%，誤差最高342%，對于這部分井我們結合油井實際生產情況，用移動單量撬核實真實產液量后，對單井計算系數進行修正，修正完系數后，功圖量油結果基本滿足生產需要。

③產液量大于10m?井分析

產液量大于10m?的井共8口，將功圖量油結果與大罐量油對比后，單井產液量平均誤差11.51%，誤差最高30.76%，這類油井功圖往往比較飽滿，偏差小，在允許誤差范圍之內，基本滿足生產需求。

2、功圖誤差大油井誤差分析

油井產量波動大，無法通過簡單的調整系數對其進行修正，對于這部分油井，經過大量的現場試驗，我們認為由于功圖量油連續24小時監控油井工況，因此功圖量油技術能更細致地反映油井的真是情況。

從坊89-90生產曲線看，該井產液量波動較大，通過對比產量波動幅度較大的兩個點，對應的功圖也較大的變化。由于功圖量油是24小時傳送功圖，由此可以看出，對于功圖波動大的井來說，功圖量油結果更接近于油井的真是水平。

三、結論與認識

功圖量油工藝集成了油井自動監控、工況自動診斷、產量自動計量三大技術，實現了定時采集、自動計算，無需人為干預，比較客觀真實地反應了油井的產液量，排查了大罐量油的人為誤差、系統誤差、條件誤差等。

對于高產井，經過多次對比分析，功圖量油結果與大罐量油結交吻合，基本能正確反應油井的工況和真實日常水平。

油井的生產特征決定不能做到連續均勻出液。功圖計量是24小時跟蹤油井的產液量變化，因而對間歇出油、產油量波動較大的油井，功圖量油工藝比大罐量油更能準確反應油井的真實生產情況。

功圖量油技術不應該僅僅局限于數據精度的對比，功圖量油本身就是一個管理概念的提升，它不但大大的簡化了地面計量流程，降低了工程投資，同時能很好地實時跟蹤油井生產狀況，及時給管理者提供生產井的準確信息，減輕了工人勞動強度，提高了油井的管理水平。