功图量油技术在实际生产中的应用

高 曦，曹培旺，别勇杰，严昌鹏，王文刚，杨志淑

（中国石油长庆油田分公司第九采油厂，宁夏银川 750006）

功图量油计产是近年来长庆油田数字化油田建设中大力推广的新兴技术，它是通过安装在悬绳器上的有线（无线）载荷传感器、安装在游梁上的位移传感器、无线电台，进行油井示功图的连续采集、集输，应用功图计量软件，实现了油井功图全天候采集、产量连续计量。它简化了地面集输流程，减少了地面建设投资，降低了工作人员劳动强度，以数字化的形式实现了远程监控，为扁平化管理奠定了基础。

1 功图量油计产应用现状

本厂目前油井总数2 783 口，实际开井数2 420口，已建油井总数2 473 口，数字化油井在用井数1 919口，已建关停油井423 口，已建转注油井121 口，已建转注后停注油井25 口。

目前日均上线1 800 口，功图上线率91.1 %，分析成功油井1 692 口，各作业区使用功图量油计量结果1 662 口，上线功图量油使用率93.3 %。

1.1 功图量油技术适用性研究

通过对调研区某日上线功图量油数据与单量数据跟踪监控，发现如下特点：

1.1.1 功图计量误差与单井液量呈现相关性

（1）泵况正常且产液量低（液量小于1.00 m3）的油井功图量油计量误差偏大，最大误差达到427 %，平均误差为116 %。

表1 上线功图量油数据监控表

（2）泵况正常且产液量较高（液量大于5.00 m3）的油井功图量油计量误差较小，平均误差24 %，现有的功图量油技术可以较好地计量结果。

1.1.2 严重供液不足油井和漏失油井功图计产偏高由于油井的泵况为严重供液不足、漏失, 实际产量接近0 m3，而功图计量的产量偏高。

通过整理、分析调研区块已上线且可对比的156口供液不足油井的功图计产结果与功图充满程度，结合历史单量数据，发现供液不足井功图量油计产与功图充满程度呈相关性（见图1）。

1.1.3 结蜡油井功图计产偏高 对于结蜡井，由于管壁结蜡，造成流体流动时产生阻力作用，导致最小载荷减小，最大载荷增大，抽油机的载荷差增加，示功图有效冲程增大，导致功图计产产量偏高。

1.1.4 气体影响油井、抽喷油井功图计产偏低 气体影响和气锁会产生供液不足，抽喷油井由于固定凡尔和游动凡尔无法完全闭合，造成抽油机无法正常加载，载荷差减小，示功图有效冲程减小，导致功图计产产量偏低。

图1 供液不足油井功图量油计产与功图充满程度线性关系

图2 旗53-118 井功图计产液量变化曲线

1.1.5 功图计量能一定程度反应井口实际液量的变化趋势 从图2 趋势来看，旗53-118 井功图计产数据变化幅度与单量车单量液量变化趋势基本吻合，说明功图计量数据能在一定程度上反映井口实际产液量的变化趋势。

以此为基础，通过收集421 口数字化上线且可对比油井的历史单量数据与功图计产结果发现同样的规律。

2 功图量油与单量结果误差原因分析

功图量油结果是通过功图计量系统计算所得，造成系统计量误差的主要因素包括功图量油设备、录入终端基础数据的准确性和采集数据。

2.1 设备影响

（1）载荷传感器：该设备处于连续工作状态，由于受到外界因素影响（天气、人为因素），传感器发生损坏或漂移，造成采集功图失真，影响计量精度。

（2）位移传感器：安装在游梁与支架之间，当位移传感器安装位置发生偏差时，会发生测试不到位移信号或测试位移数据与载荷数据不同步，影响功图计量结果的准确性。

（3）远程控制终端（RTU 模块）：主要表现为数据无法存储或者存储数据错乱。

2.2 油井录入终端基础数据的准确性

通过对研究区域的油井基础数据，重点是对泵径泵挂、杆柱组合、井深数据、油管规格、液体密度、液体粘度等影响计量结果的关键参数进行统计发现，基础数据录入错误率达到12.7 %，从而影响了功图计量结果的准确性。

功图量油产量：Q=nSρπD2tK/4

从公式可见，n、S 为实测数据，功图计量结果的准确性与人为录入数据泵径、混合液密度呈正相关。（其中式中：n 表示冲次；S 表示有效冲程；ρ 表示混合液密度；D 表示泵径；t 表示开井时间；K 为标定系数）。

2.3 功图数据采集量影响

无线传输计量系统是通过通信部分进行数据传输与转换的。功图数据采集量的影响因素有：油井工况、外界因素干扰、天气影响等。

（1）油井工况：对于间歇性出液油井和严重供液不足油井，其采集量通常低于工况正常的油井，从而不能保证技术要求规定的最少10 min 采集一组数据的要求。

（2）载荷传感器安装不规范、调试不合适，电压不稳定、上修等因素影响油井功图数据采集数，造成功图回传数降低，功图计产不能反映油井全天的真实产进，也会造成与实际产量偏差。

（3）气候影响：气候影响主要包括温度和湿度影响两个方面，温度的变化引起的压力传感器输出量的变化，影响数据传输的准确性；湿度的变化引起的压力传感器灵敏度，影响数据传输的准确性。

3 解决途径及标定系数的确定

3.1 解决途径

针对分析造成误差的原因，通过更新基础数据、维护基本设备，确保数据分析的准确性。

3.2 有效冲程的确定

在柱塞的一个冲程内，由于泵内充气、泵筒充不满、柱塞脱出工作筒等影响，有一部分行程没有起到抽汲作用，真正起到抽汲作用的冲程称之为有效冲程（见图3）。

图3 有效冲程

依据抽油泵工作过程，图中A、B、C、D 依次为游动阀关闭点、固定阀开启点、固定阀关闭点和游动阀开启点。ABC 为上冲程，CDA 为下冲程，AB 为柱塞加载段，BC 为泵吸入过程的高载荷段，CD 为柱塞卸载段，DA为泵排出过程的低载荷段。

柱塞加载阶段：游动阀关闭到固定阀开启，柱塞上行，柱塞上所承受的载荷在短时间内迅速增大，但是，相对于泵筒的位移变化量较小。

高载荷阶段：固定阀开启到固定阀关闭，柱塞上行，柱塞上载荷维持在一个高的水平，同时相对于泵筒的位移变化量较大。

柱塞卸载阶段：固定阀关闭到游动阀开启，柱塞下行，柱塞上所承受的载荷在短时间内迅速减小，但是，相对于泵筒的位移变化量较小。

低载荷阶段：游动阀开启到游动阀关闭，柱塞下行，柱塞上载荷维持在一个低的水平，同时相对于泵筒的位移变化量较大。

综合分析可得出如下结论：（1）图形特征上：阀开、闭点处，泵示功图曲线曲率变化显著；（2）阀开、闭点位于泵示功图的高、低载荷段，而高、低载荷段分别在上、下冲程；（3）柱塞有效冲程取固定阀开、闭点位移差与游动阀开、闭点位移差的较小值。

3.3 标定系数的确定

目前本厂生产中使用的油井产量计量手段主要有：进罐井组大罐单量、流程井组干线单量、质量流量计单量、罐车单量及功图计量。

目前较为普遍的方法是标定系数法。设某口井的罐车单量液量为Q，功图量油结果为Q1、Q2、Q3…Q10（设油井单量周期为10 d，所以同一个罐车单量数据会对应10 个功图量油数据），两者比值为标定系数，记作Ki。

第一天日报数据采用Q1与K1的乘积（即罐车单量数据）。第二天日报数据采用Q2与K1、K2求平均值的乘积，第三天的日报数据采用Q3与K1、K2、K3平均值的乘积。以此类推，直到下轮单量开始，10 天一循环。（另：在计算标定液量时，功图量油计产结果采用扣除波动较大计量结果后的平均值）。

为验证该方法的实用性，现以调研区域的旗64-113 井为例进行讨论（见表2）。

表2 旗64-113 油井功图计产液量统计表

通过整理、分析156 口上线供液不足油井的功图计产结果与功图充满程度对比，发现如下特点（见表3）。

表3 供液不足、气体影响油井功图计产与泵充满程度关系

4 结论与认识

本厂超低渗透油藏目前实现功图量油的1 800 口油井中，通过不断更新系统基本数据和标定系数法应用的基础上，大力推广使用后平均误差仅为6.1 %。充分证明了该方法在杆柱组合更新及时、基础设备维护及时的情况下，能够较好地克服功图量油自身存在的误差对计量结果的影响，同时发挥功图量油定性准确的优势，较为准确的求得油井的日产液量。

（1）低产井功图计产结果与实际单量结果偏差较大，但是可以反映变化趋势，通过标定系数法可大幅度降低误差。

（2）加强功图量油的系统维护、定期校正传感器，及时更新基础数据，可以提高功图量油精度。

（3）供液不足井功图量油计产与泵充满程度呈现相关性：σ≤20 %对应标定系数0.08～0.22；20 %＜σ≤50 %对应标定系数0.22～0.65；50 %＜σ≤70 %对应标定系数0.6～0.89。

［1］ 铁成军，燕云，等.长庆八厂功图计量系统校正方法研究与应用［J］.石油工程技术，2011，（3）：57-59.

［2］ 王伟，杨若谷，等.大庆油田提高功图量油精度的研究［J］.石油工程技术，2011，（9）：56-58.

［3］ 杨伟. 功图法在油井产量计量中的应的研究［J］. 机械，2011，（4）：70-73.