新型GY功圖液面測試儀在油田中的應用研究

高先武

摘 要：目前我國是通過檢測抽油機工作時本身的載荷及其位移信號的瞬間變化來繪制成示功圖，從而對抽油機的工作情況實施檢測和分析。傳統的功圖液面測試儀在抽油機的實際工作過程中主要是檢測抽油機工作的穩定性，檢測具有單一性。隨著油田現代化大生產的發展，傳統的功圖液面測試方式已不能滿足企業對抽油機準確性與快速性的需求。因此，一種新型的GY功圖液面測試儀開始運用到抽油機的實際工作當中去。文章主要是介紹新型GY功圖液面測試儀的基本構成及其具體操作情況，并對其工作原理及其如何計算誤差進行了闡述，從而運用新的科學技術來完善傳統功圖液面測試中存在的不足。

關鍵詞：新型GY；功圖液面測試儀；抽油機；應用研究

中圖分類號：TE9381 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）24-0043-01

由于油田的持續勘探和開發，很多油田的井下勘探情況變得復雜，井下的不同種介質會影響到油井出現出砂、出氣、結蠟等情況，從而對抽油泵或井上相關基礎配套設備產生負面影響。因為各個地區油井的實際情況不同，所以導致了功圖液面測試儀的種類繁多。隨著科學技術的不斷發展，使得功圖液面測試儀在相關功能及其性能方面得到了極大的改善，一種新型的GY功圖液面測試儀孕育而生。新型GY功圖液面測試儀可以用來精準的測量油井下方液面的深度以及提供繪制示功圖的參數數據等。為了更好的使用這種儀器來進行井下作業勘察，就必須了解這種儀器的優點及相關操作方法。

1 新型GY功圖液面測試儀的基本構成及具體操作

GY功圖是采集抽油機井下作業信息的重要曲線載體，可以實時監測抽油機在井下作業時發生的一些情況，并及時把采集到的數據用示功圖繪制出來，對其進行分析和研究，從而找出產生這些突發狀況的重要原因。除此之外，還可以對油井下工作程序是否合理，各種參數的組合是否符合井下作業的基本情況做出測評，從而運用示功圖來對結果進行評價和分析，有針對性地消除油井故障，進而保證井下作業的順利進行及提高油井的產油量。

1.1 新型GY功圖液面測試儀的組成部分

新型GY功圖液面測試儀主要是由三部分組成，分別是數據記錄儀、液面測試儀及示功圖測試者三個部分，除此之外還有一些輔助性的測試電纜。傳統數據記錄是采用箱式結構，搜集和分析數據一般是要靠相對獨立的主控板插接方式。所以導致其井下作業的穩定性、分析數據的精確性及調控與維護的可能性越來越不能油井勘探的現實需求。數據記錄儀設計成手持式，有按鍵和觸摸兩種操作方式。液面測試儀由井口連接器和聲波發生器兩部分組成，采取內壓、氮氣及空氣三種發聲方式。示功圖測試儀分為載荷傳感器與位移傳感器，通過檢測抽油機的載荷和位移的變化來進行曲線的繪制。它通過無線接口來接收采集到的數據信號，從而進行繪圖操作[1]。伴隨著石油勘探技術的發展，讓操作流程一體化、簡單化，數據采集的精確化，檢測結果的快速有效化是目前石油井下勘探的發展趨勢。

1.2 新型GY功圖液面測試儀的技術指標

GY功圖液面測試儀給示功圖的檢測和診斷帶來了方便，它可以精確的獲取到井下作業的一些實際數據，通過示功圖來對測試結果進行描繪和分析。這種儀器現在廣泛應用于對煤層氣、油井的檢測，滿足了實時監控油井作業的需要。它的數據存儲是采用SD卡的形式，這種存儲方式具有儲量大，回放資料便捷的特點。像平常一個兩G作左右的SD存儲卡大概可以存入3萬口油井的資料。

這種儀器的實際數據技術指標有這些：它的載荷測試范圍在0～140 kN之間，載荷測試的精度控制在2%左右。動液面測試范圍在10～3 000 m之間，動液面測試的精度為1%左右。位移測試范圍在0～9 m之間，位移測試的精度為1%左右。傳感器的工作適宜溫度為-40～85℃之間，記錄儀的工作適宜溫度為-35～85 ℃之間。井口連接器的耐壓度為20 MP，存儲數量為3萬口井。

1.3 新型GY功圖測試儀的操作流程

在操作數據記錄儀時，要通過液面上面的信號接口來顯示并記錄所探測到的信號波形。在開機后6 min以上，如果沒有在鍵盤上進行操作，那么數據記錄儀的顯示屏就會熄滅，從而進入關機狀態[2]。在溫度較低的環境下，數據記錄儀還會自動開啟加熱系統，進而保證儀器進行正常工作。由一體化井口組成的液面測試儀把井口連接器與聲波發射器進行連接，繼而通過接納聲波來探測液面的深度。示功圖測試儀分為載荷傳感器與位移傳感器，通過檢測抽油機的載荷和位移的變化來進行曲線的繪制。它通過無線接口來接收采集到的數據信號，從而進行繪圖操作。

2 新型GY功圖液面測試儀的工作原理及計算誤差的方法

2.1 通過聲波測試來計算液位

這種儀器計算液位的方法就是，在已知聲波傳播速率的情況下，運用GY功圖液面測試儀來統計聲波從井口到油井液面的傳播時間來計算液位井口連接器裝在油井的套管上，聲波信號就在油管和套管之間進行傳播。聲波發射器在向井底發射出聲波后，微音器就開始采集回聲信號，數據記錄儀進行相應的存儲。通過統計聲波信號在井下傳播的時間，來計算油井的液位。它的一般公式是這樣：液位會等于聲波速度乘上聲波在傳遞過程中所花的時間再除以二。（下轉53頁）

（上接43頁）

2.2 示功圖的主要工作原理

示功圖主要是用來檢測抽油機的載荷及位移信號的瞬時變化，通過數據記錄儀來收集信息進行計算和繪圖。示功圖主要是反映抽油機懸點做功的大小，橫坐標是懸點所做的位移，縱坐標是懸點的載荷。抽油機的實際工作情況會在示功圖上反映出來，從而形成一個封閉的圖形。相關工作人員可以通過觀察示功圖來判斷抽油機的實際運行狀況。要測試載荷的瞬時變化，則是通過感應柱上黏貼的應變片把感應柱頭的形變轉化為應變片內阻值的變化，進而將載荷變化轉化為可以實時監控的電信號。

2.3 液位測試誤差計算方法

回聲圖測試會有一個時間間隔誤差，它的數值為1 ms，相當于液位測試誤差的0.2 m。誤差的產生有很多因素，套管的壓力、還有傳播中媒介的溫度及材質都會影響到誤差的產生，但大體來說，都還在可控的范圍內[3]。測試信號的誤差決定了壓力測試的誤差，但由于數據都標定在每個儀器中，用工程值來顯示，因此，壓力信號的最大誤差不能超過1%，載荷的測試誤差不能超過1%。而位移傳感器的測試誤差是由標定的精度和采樣間隔所決定的，標準位移測試誤差不得超過0.5%。

3 結 語

新型GY功圖測試儀在石油勘探中的廣泛應用極大地節省了油井作業時間，從而節省了大量的人力物力，提高了油田的開采效率。隨著科學技術的不斷發展，對于油田開采的技術和方法也會不斷的更新與研發，GY功圖測試儀也會不斷得到完善與發展，從而革故鼎新，推動我國石油化工業又好又快發展。

參考文獻：

[1] 郝宏偉.新型GY功圖液面測試儀在油田中的應用研究[J].科技創新與應用，2014，（31）.

[2] 劉中磊.基于功圖的抽油井遠程工況診斷系統研究[D].西安：西安石油大學，2013.

[3] 蔣子健.基于軟測量的油田動液面測量方法的研究[D].沈陽：沈陽工業大學，2014.