一种基于泵示功图的井口产液量采集方法技术

本发明专利技术公开了一种基于泵示功图的井口产液量采集方法，包括地面示功图的录取，然后通过计算泵的日排量、液面深度、水力功率、阻尼系数、泵示功图等对阻尼系数进行迭代，当相邻两次阻尼系数收敛后再进一步迭代计算水力功率和泵功率的差值，当二者的差值符合收敛条件时，即可计算井口产液量，本发明专利技术将地面示功图转换为泵示功图，而泵示功图可以为油井产液量计算和识别井下泵的工况提供依据，泵的工况识别以及油井产液量计算是以泵的功图为依据，不再受地面示功图的影响，由此计算的产液量精确度更高。

A method of collecting wellhead fluid production based on pump dynamometer diagram

【技术实现步骤摘要】
一种基于泵示功图的井口产液量采集方法
本专利技术涉及油井产量计算领域，具体涉及一种基于泵示功图的井口产液量采集方法。
技术介绍
随着油田开发的深入，油田多数进入高含水期，油田越来越需要自动化程度高、实时性强的油井产量计量技术。原有的小站计量模型难以适应简化地面流程、产量连续计量等系统优化和生产管理的需要，并且对于掺水流程井、低产井，井口计量的方式很难准确计算油井产液量。因此利用抽油机井示功图计算油井产液量的技术进一步得到了认识，逐步得到了应用。然而地面示功图由于受到各种因素的影响，不能反映井下泵的真实工况，因此用地面示功图来计算油井产液量存在较大的误差。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种基于泵示功图的井口产液量采集方法。其技术方案如下：一种基于泵示功图的井口产液量采集方法，其关键在于按以下步骤进行：(1)功图采集装置录取到地面示功图；(2)地面示功图预处理，得到归整后的地面示功图曲线；(3)建立泵示功图计算模型，该模型中泵位移uj和泵载荷Fj按以下公式计算：uj＝upump，j＝[(1+CΔt)]um-1，j+1-CΔtum-1，j+um-1，j-1-um-2，j其中，E-弹性模量，pound/in；A-抽油杆横截面积，m2；Δt为时间步长，s；Δx为距离步长，m；um-1，j+1、um-1，j、um-1，j-1、um-2，j分为抽油杆的m-1和m-2两个距离节点在不同时间节点的位移，m；(4)给定初始的泵有效冲程S，将归整后的地面示功图曲线作为初始泵示功图；(5)计算泵的日排量：q＝1440×S×Ap×Ns其中，q-泵日排量，S-泵有效冲程，m；Ap-柱塞横截面积，m2；Ns-冲次，1/min；(6)计算液面深度：其中，Lf-液面深度，m；Fca-泵示功图中读取的上死点与下死点的载荷差，KN；ρl-井液密度，kg/m3；g-重力加速度常数；(7)计算水力功率：HH＝7.36*10-6qrLf其中，HH-水力功率，KW；(8)计算阻尼系数C：其中，gc-转换系数；HPR-泵功率，KW；T-周期；ρ-抽油杆密度，kg/m3；L-抽油杆长度，m；其中，t0-功图开始时刻；Fu(t)-泵示功图中上行程t时刻的载荷，KN；Fd(t)-泵示功图中下行程t时刻的载荷，KN；u(t)-泵示功图中t时刻的位移，m：(9)利用步骤(3)中建立的模型重新计算泵示功图；(10)计算泵的有效冲程S；(11)计算相邻两次泵的有效冲程S的差值，若相邻两次泵的有效冲程S的差值＜0.01，则转入步骤(12)，否则返回步骤(5)；(12)再次计算并更新泵的日排量q、液面深度Lf、水力功率HH；(13)再次计算并更新阻尼系数C；(14)再次计算并更新泵示功图、泵功率HPR；(15)计算更新后的水力功率HH和泵功率HPR的差值，若二者的差值＜0.01，则输出步骤(14)中的泵示功图、步骤(12)中泵的日排量q、液面深度Lf，并转入步骤(16)；否则返回步骤(13)，并更新阻尼系数为C’，C’＝C*(HH÷HPR)；(16)根据泵的日排量计算油井井口的产液量Q，式中，ΔQp-抽油泵一个冲次的漏失量，m3；-泵排出压力条件下油管内混合物的体积系数，m3/m3；其中，Dp-柱塞直径，m；l-柱塞长度，m；δ-柱塞与泵筒之间半径方向的平均间隙，m；e-柱塞与泵筒轴线之间的偏心距，m；μ-井内液体粘度，mPa·s；pd-抽油泵的排出压力，MPa；ps-抽油泵的吸入压力，MPa；-柱塞上冲程的平均速度，m/s；其中，Bo-原油体积系数；Bw-水的体积系数；ns-溶解汽油比；nw-混合液的含水率。上述技术方案，录取到地面示功图后，将其进行归整以作为初始泵示功图，并进一步迭代计算泵的日排量、液面深度、水力功率、阻尼系数、泵示功图，当阻尼系数符合收敛条件后进一步对水力功率和泵功率进行迭代计算，当其符合收敛条件后再计算井口产液量，从而避免了受传统产液量计算中地面示功图的各不良因素的影响，精确度更高。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：将地面示功图转换为泵示功图，而泵示功图可以为油井产液量计算和识别井下泵的工况提供依据，泵的工况识别以及油井产液量计算是以泵的功图为依据，不再受地面示功图的影响，由此计算的产液量精确度更高。附图说明图1为本专利技术的流程图；图2为标准泵示功图；图3不同情况下泵示功图与阀开闭点关系；图4曲率Ki计算模型；图5为不同井口的地面示功图转为井下泵示功图的效果转换。具体实施方式以下结合实施例和附图对本专利技术作进一步说明。如图1所示，一种基于泵示功图的井口产液量采集方法，按以下步骤进行：(一)功图采集装置录取到地面示功图；(二)地面示功图预处理，得到归整后的地面示功图曲线，具体步骤如下：①按照抽油机动力学公式得到标准的等时间间隔的位移数据Xi(kk)，kk＝1，2，...M；②将步骤①中得到的标准的等时间间隔的位移数据按公式重新赋值，将其归整到和地面示功图(X(j)，j＝1，2，...N)同位移，其中k＝Xmax-Xmin，Xmin-地面位移的最小值，Xmax-地面位移的最大值，Ximin-标准的等时间间隔的位移的最小值(来自①)，Ximax-标准的等时间间隔的位移的最大值(来自①)；③将地面示功图去除位移重复的点，此处只保留位移相同的第一个位移和载荷值；④将归整后的Xi(kk)按照地面位移和载荷做插值，插值公式为：其中：F(j)-地面载荷，j＝1，…，N；Fi(kk)-归整后的地面载荷，i＝1，2，…，M；⑤由步骤②和④即得到归整后的等时间间隔的位移和载荷，即归整后的地面示功图曲线。(三)建立泵示功图计算模型，具体步骤如下：有杆泵系统的工况非常复杂。对其工况研究需要模拟该系统的一部分，即从地面到泵处的抽油杆部分，用波动方程来研究比较理想，因为现场上所遇到的问题必然包括应力在连续介质中的传播。一维波动方程是一个线性双曲型微分方程。它描述了细长抽油杆柱的纵向振动，利用这一有粘滞阻尼的方程式能够估计抽油杆的运动。考虑到抽油杆的不同直径，在波动方程的两边同时除以来进行修正，下面给出建立有限差分模型所用的波动方程式：其中，A-抽油杆横截面积，m2；E-弹性模量，pound/in；ρ-抽油杆密度，kg/m3；u-位移，m；x-沿抽油杆的等距离，m；t-时间，s；C-阻尼系数；gc-转换系数；由于在方程中包含有对位移的两阶求导，在通常情况下，解波动方程需要两个边界条件，即地面的光杆载荷和位移，由地面示功图上的记录点直接读取，因为解决周期性问题初始条件的影响是逐渐减弱的，所以可不需要初始条件。地面示功图是随着时间不断增长，在相同时间间隔内光杆载荷与位移的关系图，是一个典型的连续曲线，而不是一个在相同时间间隔上的由点组成的图。在这种情况下，必须用抽油机动力学来得到时间和抽油杆位移之间的关系。由抽油机动力学公式可得到光杆的等时间间隔的标准位移。要从根本上提高泵示功图计量方法的精度和可靠性，必须解决4个问题：(a)研究抽油机井系统动力学特性，建立更为合理的诊断用系统模型；(b)建立或选用普适性好、便于修正的模型参数计算公式或方法，如系统阻尼系数计算公式的选用；(c)建立更准确的泵有效冲程计算模型和方法；(d)研究油管内可压缩多相流的体积变化与压力、温度之间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于泵示功图的井口产液量采集方法，其特征在于按以下步骤进行：(1)功图采集装置录取到地面示功图；(2)地面示功图预处理，得到归整后的地面示功图曲线；(3)建立泵示功图模型，该模型中泵位移uj和泵载荷Fj按以下公式计算：uj＝upump，j＝[(1+CΔt)]um‑1，j+1‑CΔtum‑1，j+um‑1，j‑1‑um‑2，j

【技术特征摘要】
1.一种基于泵示功图的井口产液量采集方法，其特征在于按以下步骤进行：(1)功图采集装置录取到地面示功图；(2)地面示功图预处理，得到归整后的地面示功图曲线；(3)建立泵示功图模型，该模型中泵位移uj和泵载荷Fj按以下公式计算：uj＝upump，j＝[(1+CΔt)]um-1，j+1-CΔtum-1，j+um-1，j-1-um-2，j其中，E-弹性模量，pound/in；A-抽油杆横截面积，m2；Δt为时间步长，s；Δx为距离步长，m；um-1，j+1、um-1，j、um-1，j-1、um-2，j分为抽油杆的m-1和m-2两个距离节点在不同时间节点的位移，m；(4)给定初始的泵有效冲程S，将归整后的地面示功图曲线作为初始泵示功图；(5)计算泵的日排量：q＝1440×s×Ap×Ns其中，q-泵日排量，S-泵有效冲程，m；Ap-柱塞横截面积，m2；Ns-冲次，1/min；(6)计算液面深度：其中，Lf-液面深度，m；Fca-泵示功图中读取的上死点与下死点的载荷差，KN；ρl-井液密度，kg/m3；g-重力加速度常数；(7)计算水力功率：HH＝7.36*10-6qrLf其中，HH-水力功率，KW；r-转换系数，0-1之间的小数；(8)计算阻尼系数C：其中，gc-转换系数；HPR-泵功率，KW；T-周期；ρ-抽油杆密度，kg/m3；L-抽油杆长度，m；其中，t0-功图开始时刻；Fu(t)-泵示功图中上行程t时刻的载荷，KN；Fd(t)-泵示功图中下行程t时刻的载荷，KN；u(t)-泵示功图中t时刻的位移，m；(9)利用步骤(3)中建立的模型重新计算泵示功图；(10)计算泵的有效冲程S；(11)计算相邻两次泵的有效冲程S的差值，若相邻两次泵的有效冲程S的差值＜0.01，则转入步骤(12)，否则返回步骤(5)；(12)再次计算并更新泵的日排量q、液面深度Lf、水力功率HH；(13)再次计算并更新阻尼系数C；(14)再次计算并更新泵示功图、泵功率HPR；(15)计算更新后的水力功率HH和泵功率HPR的差值，若二者的差值＜0.01，则输出步骤(14)中的泵示功图、步骤(12)中泵的日排量q、液面深度Lf，并转入步骤(16)；否则返回步骤(13)，并更新阻尼系数为C’，C’＝C*(HH÷HPR)；(16)根据泵的日排量计算油井井口的产液量Q，式中，ΔQp-抽油泵一个冲次的漏失量，m3；-泵排出压力条件下油管内混合物的体积系数，m3/m3；其中，Dp-柱塞直径，m；l-柱塞长度，m；δ-柱塞与泵筒之间半径方向的平均间隙，m；e-柱塞与泵筒轴线之间的偏心距，m；μ-井内液体粘度，mPa·s；pd-抽油泵的排出压力，MPa；ps-抽油泵的吸入压力，MPa；-柱塞上冲程的平均速度，m/s；其中，Bo-原油体积系数；Bw-水的体积系数；ns-溶解汽油比；nw-混合液的含水率。2.根据权利要求1所述一种基于泵示功图的井口产液量采集方法，其特征在于步骤(2)所述的归整后的地面示功图曲线通过以下步骤得到：①按照抽油机动力学公式得到标准的等...

【专利技术属性】
技术研发人员：周建峰，李晓芳，朱运周，刘凯，张良，田小凯，杨东霖，
申请(专利权)人：海默潘多拉数据科技深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44