数字化功图量油系统在彭阳采油作业区的应用及效果评价

屈英豪 张秉伟 王定军 胡天宝 赵露

摘 要：结合功图量油在彭阳采油作业区的应用情况，简要说明功图量油的基本原理及组成系统。通过对不同类型的油井应用效果进行对比分析，阐述功图量油的优势及存在的问题。本文通过对现场已应用的118口井进行研究，证实功图计量方法的可行性，并对存在问题进行分析，为下一步全面推广数字化功图计量工作提供一定的理论基础。

关键词：功图量油;量油误差;误差分析;修正办法;系数标定

1 数字化功图量油系统基本情况

1.1 数字化功图量油系统计产原理

油井示功图能够反映抽油系统做功的大小，而油井的产量与系统的水动力有直接的关联，所以油井的产液量与油井的示功图具有一定的固有联系。抽油井正常工作时，每个冲程的抽汲量与有效冲程内泵筒的容积是相等的，抽油井的示功图能够反映泵筒内液体的充满度。通过每个冲程内的示功图，把泵筒作为计量容器，根据示功图上反映的充满度，可以计算出每个冲程的抽汲量，把每个冲程的抽汲量累加，得到单位时间内单井的产液量。

功图量液技术的原理是将油井有杆泵抽油系统看作一个包含抽油杆柱、油管和井内液体的三维振动系统。通过建立抽油杆柱动态行为的波动方程，计算出给定系统在不同的地面示功图激励下的泵功图响应，进而对油井的泵功图进行定量分析，判断游动阀和固定阀的开闭点位置，从而确定泵的有效冲程、充满系数等相关参数，计算出泵的排液量，再结合油层的物性参数进行地面产液量的折算。

1.2 数字化功图量油系统应用现状

彭阳作业区目前油井开井总数146口（侏罗系油井111口，三叠系油井35口），已建数字化功图量油系统油井总数118口（侏罗系油井84口，三叠系油井34口），日均功图上线116口，上线率98.3%;日均分析成功井数111口，分析成功率95.7%。

2 现场应用适应性及效果评价

通过与车载式单量仪及大罐量油数据的对比，发现如下特点：①功图量油数据的波动能准确反映油井液量的变化。功图量油数据的增减能准确反映油井的液量变化;②功图量油准确性与单井液量呈相关性。单井液量低于1.5m3的油井，功图计量误差偏大，最大误差446.2%，平均误差75.2%;单井液量大于5.0m3的油井功图计量误差较小，平均误差22.5%，功图量油数据在此类油井上具有较好的适用性;③功图量油准确性与供液情况呈相关性。通过整理功图分析成功的111口油井，其中55口轻微供液不足，17口严重供液不足，39口供液充足;而其分析平均误差则为35.7%、79.7%、25.4%。可以明显发现供液充足的油井其分析误差率较小，适用性较好;供液不足的油井误差率较大，适用性较差;④气体含量较高油井功图量油误差较大。彭阳油田三叠系油井具有较大的含气量，通过整理分析，三叠系油井的功图量油误差73.1%，侏罗系油井功图量油误差28.7%;⑤结蜡油井功图计量数值偏高。通过整理功图分析井中的12口结蜡井，发现结蜡油井功图分析误差率较正常井高出17.8%。

3 数字化功图量油误差分析

通过分析功图量油数据从采集到分析处理形成结果的全过程，发现导致误差产生的几个主要原因如下：①数据采集方面的误差。油田现场数据的采集主要依靠于各类传感器，在抽油机悬绳器处安装载荷传感器和位移传感器，测量得到悬点的载荷和位移，就可以得到地面示功图。由于载荷传感器的弹性元件需要反复加载、卸载，承受着交变的载荷，其漂移表现得较为明显，也成为引起示功图失真的主要原因。因此，传感器的精度和工作稳定性直接影响着示功图的质量;②油井参数误差。油井参数的误差，包括抽汲参数和油藏参数，如物性参数：原油的粘度，油层的温度，油井的含水率，生产气液比等;生产数据参数：冲程、冲次、泵深、井口油压、井口套压、沉没度等;③柱塞有效冲程的判断误差。柱塞有效冲程的判断误差，特别是严重供液不足的油井，确定凡尔开闭点时容易产生误差;④供液不足导致的计量误差。低产井油井地层供液量不充足，存在着间歇出油的现象，如采集功图的周期间隔过大，容易漏采部分不出油段的悬点示功图数据，计算出来的产量容易偏大;⑤气体影响泵的充满度导致计量误差。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，造成抽油機无法正常加载，载荷差减小，示功图有效冲程减小，导致功图量油误差较大;⑥结蜡造成的计量误差。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。

4 功图量油技术应用中的修正

针对以上产生这些误差的原因，在功图量油技术的现场应用中，提出以下修正方法：

针对传感器容易漂移失真问题，要求现场传感器定期进行标定，建议每季度定期标定一次;

针对油井参数的误差，如井下泵的柱塞直径、泵漏失等原因引起的产量预测误差，可以通过改变井下的溶解气油比、混合液体的体积系数来进行修正。如基础生产数据的误差时，油田应加强日常管理来提高采集的数据准确性;

针对功图计算出的产液量与油井实际产液量有较大误差时，可采取以下几种方法来减少产液量的误差：

由于不同区块油井的原油物性参数不同，溶解气的含量不同，由于含气原油脱气体积收缩的原因，会引起地层原油与地面原油具有一定的体积差，在每个区块应用前，应选取一些井进行油井测试，然后经过对比分析，来得出对应这个区块对功图量液计算结果的修正值。具体方法为：

式中Q为油井产量（m3/d）;K为修正系数，无因次;qg 为泵功图产量（m3/d）;qy为实际单量产量（m3/d）。

针对间歇出油的单井而言，对计算方法进行改进。以大罐单量液量或车载式单量仪单量液量为该井液量的衡量标准，分析出二者之间的比例系数，从而来计算出单井日产液量。具体方法为：

式中Qa为功图量油的产液量（m3/d）;Qb为修正后的功图量油产液量（m3/d）;ρ为混合液体的相对密度（kg/m3）;η为比例系数，无因此;Qdi为第i（i=1，2，3，…n）次大罐量油或车载式单量仪单量液量;Qcj为第j（j=1，2，3…n）天功图法预测的井口产液量（m3/d）。

5 结论与认识

①虽然部分油井功图量油液量与实际液量存在较大差值，但功图量油数值的变化能够准确的反映出油井液量变化趋势;②分区块落实原油的粘度、气液比等物性参数，及时更新油井的生产参数能够有效降低功图量油数据的误差;③定期进行单量校验，及时修订功图量油系数能够有效提高功图量油准确性。

参考文献：

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

[2]袁养平，李萍，张海浪等.示功图求产的方法研究及应用分析[J].青海石油，2007，25（2）：36-42.

[3]郭长会.油井计量技术现状与发展趋势[J].石油规划设计，2001，12（3）：41-42.

[4]石在虹，魏兆胜.利用示功图计算油井的产液量[J].大庆石油学院学报，1996（12）：20-23.

[5]高国华，彭勇，余国安，等.有杆抽油井泵示功图的定量分析方法[J].石油学报，1993，14（4）：141-150.

[6]高志光.油井产量计量功图法技术的开发与应用[J].新疆石油科技，2010，2（15）：19-21.