功图计量误差原因分析及对策探讨

陈中伟 侯斌 李正伟 唐曼（长庆油田分公司第八采油厂地质研究所，陕西西安 710018）

功图计量误差原因分析及对策探讨

陈中伟 侯斌 李正伟 唐曼（长庆油田分公司第八采油厂地质研究所，陕西西安 710018）

本文通过查阅文献及深入分析功图计量原理，得出影响功图计量准确度的3个主要因素—柱塞的有效冲程Spe、泵的漏失量ΔQ、泵排出压力下的油水混合物的体积系数B，并通过选用W地区F采油作业区X14、X7、X3、X16增压站这4个站点某一天的实际产液量与功图计量液量之和进行对比分析，对这3个主要因素的影响程度进行了定量分析，求解出了这3个影响因素的具体误差值或者计算公式。

功图计量；误差；有效冲程；泵漏失；体积系数

1 功图计量原理

1.1 功图计量原理

示功图量油方法将油井有杆泵抽油系统视为一个复杂的振动系统，该系统包含抽油杆、油管和井液三个振动子系统。在一定边界条件和一定的初始条件下，对外部激励（地面示功图）产生响应（泵的示功图）。

通过建立油井有杆泵抽油系统的力学数学模型（波动方程），计算出给定系统在不同井口示功图激励下的泵功图响应，然后对此泵示功图进行定量分析，判断游动阀、固定阀开闭点的位置，确定泵的有效冲程，充满系数等参数，计算泵的排液量，然后利用油管内混合液的PVT关系计算出体积系数，进而求出地面折算的有效排量。

图1-1 有杆抽油系统功图计量流程图

1.2 井口产液量计算

抽油机井的理论产液量指假设柱塞冲程长度等于悬点冲程长度，泵内为油水两相混合物且充满时的井口产液量。其计算表达式为：

式中：Qth：理论产液量，m3/d；

N：冲次，min-1；

D：泵径，mm；

S：冲程，m。

综合考虑冲程损失、泵的充满程度、泵漏失、泵内油水混合物的体积变化，经推导求得抽油井井口产液量的计算公式［1］为：

式中：Spe：柱塞有效冲程，m；

ΔQp：泵一个冲次的漏失量，m3/次；

B：泵排出压力下的油管内油水混合物的体积系数；

2 功图计量误差统计

2.1 功图计量系统采用的计量公式

由于泵一个冲次的漏失量ΔQp很小，对于高液量油井，其影响可以忽略不计；而泵排出压力下的油管内油水混合物的体积系数B，与油井的静、动态资料有关，不同的油井其B值不同。因此目前的功图计量系统，在初始状态下，都未对ΔQp及B值的影响进行修正。

F采油作业运行的功图系统，计量出来的数据也未剔除ΔQp及B的影响，因此F采油作业区运用的功图计量系统，其计量数据实际采用的计算公式为：

2.2 功图计量误差

按照理论计算，功图计量适用于除连喷带抽工况外的所有油井工况，但在实际运用中，发现现有功图计量系统的计量准确率跟油井工况有关，不同油井工况下准确率不同。

2.3 油井工况异常

通过观察统计，油井在油漏、固漏、游漏等工况异常情况下，功图计量得出的数据与实际差距特别大。功图计量不适用于油漏、固漏等异常工况下的油井。

例如：X3-34井，该井功图显示固漏，现场核实日产液0方，但是功图计量结果为10.3方（图2-1）；X3-27井，该井功图显示为油管漏失（已经检泵核实），现场核实日产液量为0方，而功图计量结果为14.1方。

图2-1 x3-34井固漏（有效冲程2.31m，功图计产10.30 m3，实际日产0 m3）

图2-2 x3-27油管漏失（有效冲程2.40m，功图计产14.11m3，实际日产0 m3）

3 功图计量误差分析

3.1 误差原因分析

从公式（1-2）可以看出，功图计量与油井冲次、冲程、泵径、漏失量、体积系数、柱塞有效冲程有关，柱塞有效冲程与油井的泵挂、含水、杆柱组合、取值办法等密切相关。

从图2-1中看出，功图计量的准确性与油井的工作参数等基础数据息息相关，本文在分析时，这些基础数据已全部更新，因此基础数据不是影响F采油作业区功图计量误差的原因。

综合对比功图计量的正确公式（1-2）及F作业区功图计量采用的计算公式（2-1），可知影响功图计量准确性主要有以下3个因素：

3.1.1 柱塞的有效冲程Spe；

3.1.2 泵的漏失量ΔQ；

3.1.3 泵排出压力下的油水混合物的体积系数B。

3.2 泵的漏失量ΔQ

从式（1-2）中，泵的漏失量取决于泵1个冲次的漏失量ΔQp，由于ΔQp求解复杂，且泵处于24小时工作中。因此对于泵的漏失量的分析，本文采用泵的日漏失量ΔQ进行整体分析。

经查阅资料得知，F作业区所用的抽油泵，泵筒与活塞的配合间隙为Ⅰ级，即28mm泵最大间隙漏失量为170ml/min，32mm泵最大间隙漏失量为200ml/min，38mm泵最大间隙漏失量为250ml/min。

F作业区油井以32mm泵为主，综合考虑抽油泵的高温、高压、高腐蚀的工作环境，因此按照抽油泵的最大间隙漏失量200ml/min进行分析，因此抽油泵的日间隙漏失量ΔQ=200*60* 24/1000000=0.29m3/d。

用ΔQ对4个站点的功图计量数据进行了矫正，4个站点功图计量的误差率明显降低，平均降低5.4%。

4 误差校正

本文经过分析计算，求解出了影响功图计量准确率的3个主要因素的误差值或者计算公式：油井工况正常时柱塞有效冲程Spe取值误差为+0.084mm；泵日漏失量ΔQ为0.29m3/d；各油层油井泵排出压力下油水混合物的体积系数B的计算公式为（3-16）、（3-17）、（3-18）。

通过对这3个影响因素分别进行误差校正，X7增等4个站点的功图计量误差率都成功下降至10%以内或者接近10%（表3-4），误差已控制在合理范围以内。

因此，本文求解出的3个影响因素的误差值或者计算公式较为准确，可以用于功图计量数据的误差校正。鄂尔多斯盆地油井单井产量较低，采用此方法校正后的功图计量数据已基本能满足生产现场及试验分析的要求。

5 结语

5.1 功图法计量不适用于固漏、油漏等工况异常下的油井。

5.2 油井工况正常时，未经误差校正的功图计量数据的误差率为+18%-+34%。

5.3 柱塞的有效冲程Spe、泵的漏失量ΔQ、泵排出压力下油水混合物的体积系数B，是影响功图计产准确率的主要原因。油井工况正常时柱塞有效冲程Spe取值误差为+0.084mm；泵日漏失量ΔQ为0.29m3/d；泵排出压力下油水混合物的体积系数B的计算公式为（3-16）、（3-17）、（3-18）。

5.4 油井生产参数、井身结构、管柱组合等基础数据的准确录入，是保证功图计产准确度的前提。

［1］高银中.用示功图计算抽油机井井口产液量方法研究.北京交通大学，2007.

［2］董宏艳等.抽油机示功图量油原理及应用.油气田地面工程，2009，28（7）：31-32.

［3］杨瑞等.功图法油井计量技术在长庆油田的应用.油气田地面工程，2010，29（2）：55-57.