油井功图法自动计量与监测技术(培训)

第一部分
监测系统简介
一、工作原理 油井功图法计量技术是依据抽油机井深井泵工作状态 与油井产液量变化关系，即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）。
功图法计量技术授课材料
目 录 第一部分 监测系统简介
第二部分 计量系统简介
第三部分 参数录入规范 第四部分 影响计量结果的主要因素 第五部分 系统常见问题及故障判断与处理
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第一部分
监测系统简介
长庆油田以丛式井组为主。为简化流程、减少 计量管线、降低建设投资，满足低渗透油田经济高
试不到位移信号或出现测试位移数据与载荷数据不同步。主要原因是
由于位移传感器安装位置偏差所致。
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第四部分
影响计量结果的主要因素
位移传感器安装时霍尔探头与磁钢必须对齐，当在驴头到达下死点时， 二者不能完全接触，必须留有一定间隙（按技术规定）。如没有达到技术 要求则会出现以下现象：
计量软件 第三方提供软件
油 井 数 据 库 管 理 器
井 身 数 据 管 理 器
示 功 图 管 理 器
抽 油 机 分 析 器
油 井 计 量 分 析 器
各 种 格 式 功 图 导 入
油 井 工 况 实 时 监 测
……
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第二部分
示功图管理器
计量软件简介
图 数 据 生 成 图 形 ， 并 可 保 存 和 打 印 图 形 。
考虑到不同区块原油物性不同，溶解气含量不同，含气原油脱
气体积收缩引起的地层原油与地面原油的体积差，在每个区块应用 前应选取一些井进行油井测试，然后经对比分析得出这个区块对功
图计算结果的修正值进行修正。
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第二部分
计量软件简介
油井工况实时监测
获 得 并 计 算 其 它 工 况 参 数 。
并 对 采 集 数 据 进 行 计 量 分 析 ， 同 时
实 时 监 测 、 显 示 每 口 井 示 功 图 ，
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用户登录 （给予不同权限 ） 存取有关系统信息
数据管理器（作为主界面）
感器 （m） (1/min) 正常 2.56 5.013 5
泵工作情况 结蜡 上碰、 结蜡严重
不正常 2.57
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第四部分
影响计量结果的主要因素
2）传感器采集载荷值偏大
负荷传感器测试载荷偏大（远超过抽油机额定载荷），也能影
响计算准确性。
西28-04 负荷传感器发生漂移
时间如实反映，对时率不全的井在报表备注栏中注明停
井原因。
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第四部分
影响计量结果的主要因素
㈠ 硬件部分 1、硬件及元器件的影响 ⑴ 负荷传感器发生损坏及漂移
由于受外界环境影响，传感器一直处于工作状态，加之负荷传感
器易发生损坏及漂移，造成采集功图失真，影响计量精度。 ① 传感器漂移 1）传感器采集载荷值偏小 如大水坑油田d12-10井2003年10月25日传感器漂移后计算产液量
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第二部分
计量软件简介
计量分析软件简介
油井功图法计量技术是从能真实反映抽油系统有杆泵工况的示功图入 手，把定向井有杆泵抽油系统视为一个复杂的三维振动系统（抽油杆、油 管和液柱），研究建立定向井有杆泵抽油系统的力学、数学模型及算法， 计算在不同井口示功图激励下的泵功图响应，并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，得出地面折算有效排量。 在理论分析的基础上编制了有杆泵抽油系统计量分析软件。软件主要 使用面向对象编程C++ Builder 6语言编写，其中运用了数据库、动画、
组成和工作原理 各种报表 井液数据库 抽油机数据库 油管数据库 光杆数据库 抽油杆数据库 抽油泵数据库 油井数据库 故障数据库 示功图数据库 本地或远程 数据库服务器 油井工况实时监 据 油压套压数据 油井故障诊断 系统效率分析 行为预测与工况仿真 井身曲线数据 光杆示功图数据 电动机电参数数 有杆泵抽油系统设计 分析结果 井身数据管理器 示功图管理器 油井数据管理器 常用计算
泵功图
泵功图识别模块
地面折算有效排量
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第一部分
监测系统简介
二、系统组成
① 数据采集点：主要由安装在抽油机井口的负荷传感器、 位移传感器、数据采集控制器、数据处理模块、通讯模块等 组成。
数据传输天线 位移传感 器
数据采集控制器
负荷传感 器
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第一部分
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第四部分
影响计量结果的主要因素
⑷ 数据传输 在使用中由于选择元器件、数传电台等技术指标、性能、
更新；
（3）油管规格一般为2-7/8；
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第三部分
参数录入规范
（4）抽油杆组合的输入
①全井为普通抽油杆时，直接按检泵总结中的组合级
数由上而下，一般按两级或三级组合输入，相同杆径的 抽油杆和扶正杆相连时要输成其总长。 ②当组合中有玻璃钢杆时，要按修井总结如实填写； ③当组合中有HL杆时，考虑到模型的欠缺性，要求按
第四部分
影响计量结果的主要因素
⑶ RTU控制终端
RTU模块（即远程控制终端），是系统硬件最主要的部分，RTU 提供了多个与现场测试端的接口，采集各类数据，并进行转换存储 在临时寄存器当中，当RTU存储出现问题时，造成数据存储不上，或 存储错误的现象导致无法准确计产。当RTU出现故障时，最直接的判 断方法是监测软件巡检界面油井显示黄色。
数传电台
无线天线
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Leabharlann Baidu
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第一部分
监测系统简介
② 数据处理点：是对各数据采集点对象（抽油井）进行信
息交换的平台。采用小型计算机控制，原则上一个数据控制点管理40
口井，一般设置在转油站或联合站。它主要由中心天线、中心控制器
（数据处理器、远距离通讯模块、服务器等）、计算机、系统监测软 件、油井计量分析软件等组成。
① 间隙过大信号接收不到，间隙过小易使探头或磁钢损坏。
② 如在驴头下死点时传感器探头与磁钢未对齐，将造成测试示功图 位移数据与载荷数据不同步。
③ 位移传感器工作不正常时，可利用油井计量软件观察采集示功图
形状，判断位移传感器是否正常工作。
西27-43位移传感器安装位置歪
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第一部分
监测系统简介
建立定向井有杆泵
连接条件
抽油系统的力学、数学
模型，该模型能计算出
抽油杆
地面功图
液柱
油管
给定系统在不同井口示 功图激励下的泵功图响 应，对此泵功图进行分 析，确定泵的有效冲程， 进而求出地面折算有效 排量。
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有杆泵抽油系统
连接条件
连接条件
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第三部分
参数录入规范
（二）机杆管泵数据 机杆管泵数据包括：抽油机型号、抽油杆组合、油管规
格、泵径、泵挂、上次检泵日期等。
具体要求： （1）抽油机型号分十型和八型如实填写； （2）抽油杆组合、泵径、泵挂及上次检泵日期按最近一 次检泵总结如实填写，杆管泵数据要于总结返回当日及时
相同杆径的钢杆输入，钢级输为D级；
④组合中若泵上有一根8m长的φ 19mm抽油杆，应将其 长度加在φ 19mm抽油杆中； ⑤确保杆型、级别、长度等参数输入正确；
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第三部分
参数录入规范
（三）其它数据
（1）冲程
要求冲程初始化，即按实测示功图的冲程在计量软 件中输入。 （2）开井时率 要求开井时率在批量计量生成的报表中按实际开井
效的开发要求，采用适宜的计量方式，对搞准区块、
井组和单井产量及降低产建投资，具有十分重要的
意义。
功图法油井自动计量与监测技术是从示功图有 效冲程的确定为突破点，依据示功图理论和泵功图 工况识别及诊断理论技术的研究和应用效果，提出 的一种利用地面示功图计算分析单井产液量的计算
方法。
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O型
U型
固定载荷传感器
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第一部分
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位移传感器：采用位
置传感器或角位移传
磁钢
磁钢
感器来实现油井地面
功图的测试。
霍尔探 头 霍尔探头
GT401型角位移传感器
GT402型角位移传感器
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第一部分
监测系统简介
由天线、数传电台和无线通讯模块组成抽油机井口单元 的通讯系统。
为15.65 m3/d；经标定后，计算产液量为18.14 m3/d。可见，负荷
传感器发生漂移将会影响油井计量的准确性。
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第四部分
影响计量结果的主要因素
负荷传感器漂移引起的示功图变化
负荷传感器漂移引起的计算结果变化表
负荷传 冲程
冲次
泵有效冲程 地面折算有效排量 大罐计量液 (m) 2.207 1.917 (m3/d) 18.141 17.2 15.651 量(m3/d)
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第一部分
监测系统简介
位移传感器 负 荷 传 感 器 数传电台 调制解调 油井工况诊断 产液量计算 工业单片机 电源板 232 通讯口 数据处理平台 监测系统软件 油井计量软件
12 位 A/D 8kB 缓存器 RS485 通讯板
数传电台 调制解调
工 业 单 片 机
数据采集点
计量软件简介
结合油井液体性质、抽 油机型号、冲程、冲次 、杆柱组合等主要参数 泵功图 采用多边形逼近法和矢 量特征法进行分析和故 障识别 泵有效冲程 结合油层物性及生产参 数 油井产液量
功图法油井计量系统技术原理图
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第二部分
计量软件简介 软件功能 结构图
用户登录
主界面 主界面
数据处理点
系统原理框图
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第一部分
监测系统简介
三、系统主要功能
① 实时数据采集与远程工况监测。
② 实时故障报警：遥测系统故障，抽油机停机、井场停电
等故障报警提示。 ③ 远程控制：抽油机的自动间抽、启动/停止（在部分装有 扩展功能的油井）。 ④ 功图计量及油井工况诊断。 ⑤ 自动生成报表。 ⑥ 历史数据查询、网络数据浏览等。
多媒体以及OLE（Object
Linking
and
Embedded对象链接和嵌入）自
动化技术及网络等功能。界面友好，易于操作，便于管理。
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第二部分
计量软件简介
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第二部分
地面示功图 建立定向井条件下 油管、抽油杆、液 体三维力学、数学 模型
第三部分
参数录入规范
（一）生产数据
生产数据包括：油田区块、生产层位、动液面、含水、 油压、套压等。 具体要求： 1、动液面按每旬测取的试井资料，当旬及时更新，当
旬动液面未测出的，按上旬测试结果输入；一直测不出的，
根据实际情况进行估算，严禁动液面输入值为零。 2、含水、油压、套压要求每旬更新一次，含水变化在5 个百分点以上的井要求及时更新。
可 导 入 、 打 印 示 功 图 数 据 ， 根 据 示 功
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第二部分
计量软件简介
抽油机分析器
对数据库中各种型号的抽油机运动分析（计算悬点 位移、速度、加速度），利用示功图数据得到悬点载荷、 抽油机当前平衡状况，并给出最佳的调整方法。
油井计量分析器
该模块是本套软件的核心模块，可以对一个或一批 示功图进行计量分析。
西38-039 负荷传感器发生漂移前后功图变化情况
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第四部分
影响计量结果的主要因素
② 传感器损坏
耿18-7负荷传感器发生损坏
西32-20负荷传感器发生损坏
⑵ 位移传感器
由于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
附加功能
抽油机分析器
油井计量分析器
在线帮助
扩展功能
软件结构示意图
各种测试工具和手段
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第二部分
计量软件简介
油井产液量计算
根据泵的有效冲程计算产液量，则油井井口产液量：
qg 1131 d 2 Se n / B1
式中：d—泵径, Se—有效冲程， n—冲次， B1—原油体积系数。