长庆油田公司第一采油厂王窑作业区 陕西延安 716000
摘要：数字化功图量油技术依据井口载荷和位移传感器采集数据进行油井工况分析及产液量计算，实现了油井生产远程监控和实时工况预警。由于油井实际生产过程复杂，影响示功图及油井产液计算结果的因素很多。本文从示功图法计算油井产液的理论方法、油井自身数据及地面采集数据三个方面，分析影响油井计量结果的主要因素，指出在实际应用中应注意的问题，以提高示功图法计算油井产液量的准确度。
关键词：功图计量、载荷传感器、位移传感器、数据丢包
示功图法油井计量是数字化油田建设中的一项重要技术，与传统计量方式相比，示功图法计量技术具有地面工艺流程简化、生产数据实时采集等优点。由于油井实际生产过程比较复杂，不但要考虑油井自身结构、油藏基础数据等对泵功图分析的影响，还要考虑泵充满度、凡尔漏失、冲程损失、油井含气等对油井产液计算的影响，因此，对示功图法油井产液计算及结果进行分析研究，以王窑作业区25口功图计量误差较大井为研究对象，提出在实际应用中示功图法油井产液量计算主要影响因素和注意的问题。
1 数字化功图计量原理
功图计量技术是依据抽油井深井泵工作与油井产液量变化关系，把定向井有杆泵抽油系统视为一个复杂的振动系统（三维振动系统：包含抽油杆、油管和液柱三个振动子系统），该系统在一定的边界条件和一定的初始条件（如周期条件）下，对外部激励（地面功图）产生响应（泵功图）。从而，计算在不同井口示功图激励下的泵功图响应，采用矢量特征法对泵功图进行分析及故障进行识别，确定泵的有效冲程，得出油井地面折算有效排量。功图计量产量计算公式：
式中：
qg—采油井产液量，m3/d；
D—泵径，mm；
Se—有效冲程，m；
N—冲次，min-1；
B—原油体积系数。
2 影响数字化功图计量的主要因素
“功图法”油井计量系统是借助于安装在井口的载荷和位移传感器来完成示功图数据录取的，是基于示功图测试数据正确的基础上进行泵功图分析及产液量计算的。参与计算的数据分为示功图采集数据和油井基础数据，由于基础数据录入、传感器的精度及元器件的稳定性等因素造成的影响，将产生计量误差。影响功图量油精度和正常使用的因素有以下几方面：
1) 硬件设备故障
部分井载荷位移传感器采集的功图数据与实际误差较大，主要表现在功图形状、载荷差、冲程与实际测试误差大，对计算结果有较大影响。设备性能不稳定，容易出现故障，采集的无效光杆功图较多或者严重丢失功图，影响功图正常分析。
2)位移传感器故障
位移传感器安装在游梁与支架之间的夹角部位，霍尔探头固定于支架上，磁钢焊接在游梁下方。当位移传感器工作不正常时，测试不到位移信号或出现测试位移数据与载荷数据不同步，造成示功图采集失真，无法计算出有效的产液量。另外位移传感器设置不合适造成油井冲程与实际不符，使数字化示功图采集有效冲程错误，造成功图计量结果误差偏大。
3 )载荷传感器故障
载荷传感器安装不规范，调试不合格等因素，导致系统采集的光杆功图无效，加之其性能不稳定，精度及信号漂移影响测试准确度，造成采集功图失真，从而影响产液量计算。
4)通讯故障导致数据丢包
安塞油田单井产液量低，间歇性出液严重，功图计量软件是通过所有采集功图加权平均来计算日产液（计算公式见下图），采集的功图张数的多少对功图计量的影响较大。
5) 基础数据维护不到位
数示功图法油井计量结果与抽汲参数、泵的大小等参数密切相关。所以，油井自身参数输入的正确性，是确保油井计量结果准确的基本条件。在数字化功图基础数据库中，需要将油杆直径、油管直径、柱塞直径、泵挂、油层、动液面等基本参数正确录入。若输入参数与油井实际参数不一致，则经过计算得到的产液量结果必然也与油井实际产液量不符。另外，对于修井等作业后油井已经改变的参数，如杆柱组合数据、泵径，动液面等，要求及时进行更新，防止对计量结果产生影响。
6) 泵径改变对计量结果的影响
由功图功图计量产量计算公式可以看出，泵径的改变对计量结果影响较大，如王窑作业区3口井基础数据录入泵径与实际泵径不符，泵径参数修改后，示功图计量液量误差减小。
7) 原油体积系数改变对计量结果的影响
根据功图法计量的计算原理，需将计算出的井下产液量通过原油体积系数折算成地面产量，原油体积系数的改变对计量结果影响较大。比如某口长6层井Q井下为4.5m3，维护正确的原油体积系数1.21其地面产量应为3.72m3，若原油体积系数维护错误为1.06，则折算地面产量为4.25，其误差为14.2%。
3 提高数字化功图计产的解决对策
1） 落实油井单量数据
油井的功图计产数据是否正确是和传统的单量结果做对比的，日产液＜1m3，误差小于50%；1 m3≤日产液＜3 m3，误差小于30%；3 m3≤日产液＜5 m3，误差小于20%；日产液≥5 m3，误差小于10%。对于日产液量低于3 m3和间歇出液的井，应尽可能使用24小时标定，另外标定设备应尽可能选择正常生产压力系统，如双容积、质量流量计等，避免使用罐车标定，由于罐车单量属于井口放喷生产，单量结果偏大，且量油误差大。
2） 正确维护油井基础数据
油井基础参数输入的正确性，是保证油井液量分析的基本条件之一。计量软件运行前，为了达到对单井准确计算，需要将抽油机冲程，油井杆、管、泵、泵挂等基本参数初始化，对于一些基础数据录入错误的采油井，修改基础数据，工作参数及时更新，如修井后的泵径、泵挂、管柱组合；调参后的冲程、冲次；每月动液面均要及时更新。
3 ） 及时维护数字化设备
位移传感器与载荷传感器只有在正常运行时功图计量才能准确，在实际运行过程中，加强前端设备维护，建立定期巡查制度，发现硬件设备有损坏、脱落、断线、工作异常等现象时，应及时向维修人员反映；油井修井、维护、保养时注意保护安装在井场上的有关设备及器件，需要拆卸按规定做好设备保护；定期对载荷及位移传感器进行标定调试。
4 ） 解决通讯故障，保证采集功图的数量和质量
数字化功图计量数据采集通讯故障表现为通讯易受天气等环境因素影响，数据通讯时有中断，数字化功图采集张数不够，尤其是采用无线网桥通讯的井场，数据丢包严重，导致数字化功图计量不准确。因此，必须解决通讯故障问题问题，如采用无线网桥通讯的井场铺设光缆或更换大功率电台等措施。
认 识
1、示功图法油井产液计量是数字化油田建设中一项重要技术，具有简化地面流程、降低投资和运行成本，实现油井实时动态产液计量，为油田生产开发和数字化管理奠定了基础。
2、由于受外界环境影响，传感器一直处于工作状态，位移传感器发生故障，载荷传感器发生漂移，导致载荷大小、冲程大小发生改变，直接影响功图计量的准确率。因此，通过对载荷传感器及位移传感器定期标定，减小传输中的误差，使计量准确，从而提高数字化功图计量资料符合率。
3、由于受通讯故障的影响，造成计量不准确，建议对采用无线网桥通讯的井场铺设光缆或更换大功率电台，通讯设备故障后及时维修，确保通讯畅通，保证功图采集张数达到功图计量要求。
4、功图法油井液量分析与抽汲参数、泵的大小等参数密切相关。计量软件运行前，为了达到对单井准确计算，需要将抽油机冲程，油井杆、管、泵、泵挂等基本参数初始化，修井后的泵径、泵挂、管柱组合；调参后的冲程、冲次；每月动液面均要及时更新。
论文作者:刘晓文
论文发表刊物:《防护工程》2019年16期
论文发表时间:2019/12/16
标签：油井论文; 示功图论文; 载荷论文; 冲程论文; 数据论文; 误差论文; 位移传感器论文; 《防护工程》2019年16期论文;