功圖量油技術(shù)在紅井子作業(yè)區(qū)的應(yīng)用及研究

孫學(xué)彪

摘要：結(jié)合功圖量油在紅井子作業(yè)區(qū)的應(yīng)用情況，簡要說明功圖量油的基本原理及組成系統(tǒng)。通過對不同類型的油井應(yīng)用效果進(jìn)行對比分析，闡述功圖量油的優(yōu)勢及存在的問。本文通過對現(xiàn)場已應(yīng)用的99口井進(jìn)行研究，證實功圖計量方法的可行性，并對存在問題提出個人見解，為下一步全面推廣數(shù)字化功圖計量工作奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：功圖計量技術(shù)；產(chǎn)液量；罐量油；誤差分析

應(yīng)用背景：紅井子作業(yè)自2010年規(guī)模產(chǎn)建以來，在長慶油田公司全面建設(shè)數(shù)字化油田的背景下。紅井子作業(yè)區(qū)產(chǎn)建打破老油田的模式，打破常規(guī)的雙管流程、雙容積單量儀、翻斗流量計等等一套固定的計量流程。紅井子投產(chǎn)完全進(jìn)入數(shù)字化油田建設(shè)模式，單井來油單管取代雙管，增壓點(diǎn)不設(shè)單量設(shè)備。因此在投產(chǎn)的同時數(shù)字化建設(shè)也同步進(jìn)行，尤其是數(shù)字化功圖量油，已成為井口計量的主要手段。

一、數(shù)字化功圖量油技術(shù)及功能

1、技術(shù)原理

功圖法油井計量的基本原理是根據(jù)實測光桿示功圖、井深數(shù)據(jù)、抽油機(jī)、桿柱組合、動液面等諸多相關(guān)油井?dāng)?shù)據(jù)，利用有桿泵抽油系統(tǒng)的三維力學(xué)、數(shù)學(xué)模型，計算出泵功圖，再通過識別泵功圖獲得泵的有效沖程，進(jìn)而得出油井產(chǎn)液量。采用在井口測取懸點(diǎn)載荷而和位移與時間的變化規(guī)律，分別建立抽油桿、油管有限元模型和液柱差分計算模型。然后求解出深井泵入口處載荷與位移的關(guān)系，經(jīng)過計算機(jī)識別出泵有效沖程，則油井井口產(chǎn)液量近似于泵有效沖程與泵活塞環(huán)形空間體積乘積。

該技術(shù)就是將定向井油桿抽油系統(tǒng)視為一個復(fù)雜的抽油系統(tǒng)，他的模型就是一個振動的波動方程，則地面功圖就是這個振動方程的邊界條件，然后通過這個邊界條件，也就是地面功圖求出泵功圖，然后求出產(chǎn)量。

該技術(shù)是在油井自動錄取示功圖和監(jiān)控的基礎(chǔ)上延伸實現(xiàn)產(chǎn)液計量的一項技術(shù)，能夠遠(yuǎn)程在線自動計算單井產(chǎn)量。

2、系統(tǒng)組成

功圖量油系統(tǒng)主要是由硬件和軟件組成

①硬件主要由RTU、載荷傳感器以及壓力傳感器等組成。所有傳感器將采集到的數(shù)據(jù)通過小無線傳輸給RTU，RTU通過GPRS網(wǎng)絡(luò)傳送到服務(wù)器，服務(wù)器集中接收全部油井?dāng)?shù)據(jù)，自動進(jìn)行計算，計算結(jié)果通過瀏覽器實時發(fā)布，10分鐘上傳一個功圖，實現(xiàn)了對油井生產(chǎn)的實時監(jiān)測。數(shù)據(jù)的維護(hù)、查詢均可遠(yuǎn)程操作，用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)及時跟蹤單井的產(chǎn)業(yè)以及工況等。

②軟件主要是由遠(yuǎn)程自動計量與分析系統(tǒng)客戶端、油井遠(yuǎn)程監(jiān)控計量系統(tǒng)、遠(yuǎn)程計量與分析優(yōu)化系統(tǒng)、報警提示軟件四部分組成。

遠(yuǎn)程自動計量與分析系統(tǒng)客戶端主要用來建立抽油機(jī)井基礎(chǔ)臺賬；油井遠(yuǎn)程監(jiān)控計量系統(tǒng)主要用來設(shè)定抽油機(jī)井的通訊參數(shù)及日常油井的管理、瀏覽；遠(yuǎn)程計量與分析優(yōu)化系統(tǒng)主要用來將抽油機(jī)井?dāng)?shù)據(jù)及算產(chǎn)結(jié)果以網(wǎng)頁形式發(fā)布以便查詢；報警提示軟件主要對桿斷、停丼等診斷異常油井實時提供報警，提醒管理人員及時發(fā)現(xiàn)并跟蹤，極大便利了油井的日常管理。

二、功圖量油在紅井子作業(yè)區(qū)的應(yīng)用

1、功圖量油的誤差分析

目前紅井子作業(yè)區(qū)共有99口油井采用了功圖計量技術(shù)，其中可對比油井?dāng)?shù)為39口（與大罐量油對比），從運(yùn)行情況來看，功圖量油系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，功圖量油技術(shù)能夠真實反映油井產(chǎn)量波動和功況變化，大部分油井的計量精確度基本滿足生產(chǎn)需求。

通過對功圖量油與大罐量油對比分析，在對比的39口井中，不難發(fā)現(xiàn)產(chǎn)量小于5m?的誤差較大，扣除不正常井外，平均誤差率在44.45%；產(chǎn)量在5-10m?的誤差相對較小，扣除不正常丼外，平均誤差率在35.12%；產(chǎn)量大于10m?的誤差最小，平均誤差11.51%。從分布圖看，高液量的井誤差率明顯小于低液量井。

①產(chǎn)液量小于5m?井誤差分析

產(chǎn)液量小于5m?的井25口，將功圖量油與大罐量油對比后，單井產(chǎn)液量平均誤差44.45%，最高誤差1232%。這類井由于產(chǎn)量較低，且大多數(shù)井是間歇出油，地層供液不穩(wěn)定，大罐量油由于在一天的某個時間段進(jìn)行計量，存在偶然性，并不能完全反應(yīng)油井真是的日常水平，產(chǎn)量波動大，所以無法通過簡單的調(diào)整系數(shù)對其修正，對于這部分井，由于功圖量油連續(xù)24小時監(jiān)控油井工況，能更好地反應(yīng)油井的真實情況。

②產(chǎn)液量在5-10m?井誤差分析

產(chǎn)液量在5-10m?的井共有5口，將功圖量油結(jié)果與大罐量油對比后，單井產(chǎn)液量平均誤差35.12%，誤差最高342%，對于這部分井我們結(jié)合油井實際生產(chǎn)情況，用移動單量撬核實真實產(chǎn)液量后，對單井計算系數(shù)進(jìn)行修正，修正完系數(shù)后，功圖量油結(jié)果基本滿足生產(chǎn)需要。

③產(chǎn)液量大于10m?井分析

產(chǎn)液量大于10m?的井共8口，將功圖量油結(jié)果與大罐量油對比后，單井產(chǎn)液量平均誤差11.51%，誤差最高30.76%，這類油井功圖往往比較飽滿，偏差小，在允許誤差范圍之內(nèi)，基本滿足生產(chǎn)需求。

2、功圖誤差大油井誤差分析

油井產(chǎn)量波動大，無法通過簡單的調(diào)整系數(shù)對其進(jìn)行修正，對于這部分油井，經(jīng)過大量的現(xiàn)場試驗，我們認(rèn)為由于功圖量油連續(xù)24小時監(jiān)控油井工況，因此功圖量油技術(shù)能更細(xì)致地反映油井的真是情況。

從坊89-90生產(chǎn)曲線看，該井產(chǎn)液量波動較大，通過對比產(chǎn)量波動幅度較大的兩個點(diǎn)，對應(yīng)的功圖也較大的變化。由于功圖量油是24小時傳送功圖，由此可以看出，對于功圖波動大的井來說，功圖量油結(jié)果更接近于油井的真是水平。

三、結(jié)論與認(rèn)識

功圖量油工藝集成了油井自動監(jiān)控、工況自動診斷、產(chǎn)量自動計量三大技術(shù)，實現(xiàn)了定時采集、自動計算，無需人為干預(yù)，比較客觀真實地反應(yīng)了油井的產(chǎn)液量，排查了大罐量油的人為誤差、系統(tǒng)誤差、條件誤差等。

對于高產(chǎn)井，經(jīng)過多次對比分析，功圖量油結(jié)果與大罐量油結(jié)交吻合，基本能正確反應(yīng)油井的工況和真實日常水平。

油井的生產(chǎn)特征決定不能做到連續(xù)均勻出液。功圖計量是24小時跟蹤油井的產(chǎn)液量變化，因而對間歇出油、產(chǎn)油量波動較大的油井，功圖量油工藝比大罐量油更能準(zhǔn)確反應(yīng)油井的真實生產(chǎn)情況。

功圖量油技術(shù)不應(yīng)該僅僅局限于數(shù)據(jù)精度的對比，功圖量油本身就是一個管理概念的提升，它不但大大的簡化了地面計量流程，降低了工程投資，同時能很好地實時跟蹤油井生產(chǎn)狀況，及時給管理者提供生產(chǎn)井的準(zhǔn)確信息，減輕了工人勞動強(qiáng)度，提高了油井的管理水平。