一种基于抽油泵有效冲程的抽油机间开制度确定方法技术

本发明专利技术属于采油技术领域，特别涉及一种基于抽油泵有效冲程的抽油机间开制度确定方法。一种基于抽油泵有效冲程的抽油机间开制度确定方法，包括以下步骤：通过安装在抽油机井口的载荷、位移传感器，获取油井示功图，然后建立有杆泵采油系统模型，得到抽油泵示功图，由抽油泵示功图得到抽油泵有效冲程，当检测到实际抽油泵有效冲程小于抽油泵有效冲程最小值时，停止抽油机；当检测到实际抽油泵有效冲程大于抽油泵有效冲程最大值时，开启抽油机。本发明专利技术通过确定油井抽油泵有效冲程上下限，实现间开制度的智能确定，间开制度确定抽油机自动启停、自动刹车，实现油井的智能间开。实现油井的智能间开。实现油井的智能间开。

【技术实现步骤摘要】
一种基于抽油泵有效冲程的抽油机间开制度确定方法


[0001]本专利技术属于采油
，特别涉及一种基于抽油泵有效冲程的抽油机间开制度确定方法。

技术介绍

[0002]低渗透油田开采成本高，对于低渗透油田来说，低产低效油井众多，此类井极易造成空抽，空抽又可造成油井管杆磨损加重，检泵周期缩短，增加了井下作业费用，也造成抽油机的磨损，出现设备故障，增加了维修费用，同时无功损耗大，浪费了电能，导致吨油成本高。
[0003]间开生产则是该类型井高效开发的有效手段。近年来国际油价一直在低价位徘徊，低油价时期效益开发更为重要。如何在低油价条件下对油井进行精细化管理，提质增效成为摆在油田开发者面前的迫切问题；目前大多数间歇出液井普遍采用人工间开方法，主要通过人工测试、分析动液面，然后确定此类井间开制度，但这种方式存在人工强度大、周期长、合理性不够等问题，人为影响大。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种基于抽油泵有效冲程的抽油机间开制度确定方法，通过确定油井抽油泵有效冲程上下限，实现间开制度的智能确定，间开制度确定抽油机自动启停、自动刹车，实现油井的智能间开。
[0005]本专利技术的技术方案在于：一种基于抽油泵有效冲程的抽油机间开制度确定方法，包括以下步骤：
[0006]S1：求取抽油泵有效冲程，具体包括：
[0007]S11：通过安装在抽油机井口的载荷、位移传感器，采集油井示功图数据；
[0008]S12：通过建立有杆泵采油系统模型，得到抽油杆柱各截面示功图的递推格式，根据S11中得到的油井示功图数据，得到抽油泵示功图；
[0009]S13:根据S12中得到的抽油泵示功图，从抽油泵示功图不同载荷段曲线曲率变化情况，得到抽油泵有效冲程SPE的范围，抽油泵有效冲程SPE的最小值为SPE
min
，最大值为SPE
max
；
[0010]S2：油井生产过程中，油井示功图是按采集频率实时获得的，当检测到抽油泵有效冲程SPE1≤SPE
min
时，停止抽油机；
[0011]S3：等待
Δt
小时后，启动抽油机进行抽汲，采集此时的油井示功图并得到此时抽油泵有效冲程为SPE2；
[0012]S4：计算抽油泵有效冲程的恢复速度SPEV＝(SPE2
‑
SPE1)/Δt，得到Δt小时的有效冲程恢复速度；
[0013]S5：利用T
开
＝(SPE
max
‑
SPE
min
)/SPEV计算开抽时间；
[0014]S6：当SPE2≥SPE
max
时，则启动抽油机开抽，当SPE2≤SPE
max
，则继续停井，直到停井
时间T
停
≥T
开
‑
Δt时再次启动抽油机；
[0015]S7：重复S1至S5，抽油机循环开启、关闭抽油机采油，形成基于抽油泵有效冲程的间开制度。
[0016]所述S1中的S12所建立的杆泵采油系统模型为多自由度振动模型，具体过程为：设定抽油杆柱的位移s向下为正、向上为负，抽油杆柱的轴力F受拉为正、受压为负，把整个抽油杆柱离散化，分为M个单元，M趋近于无穷大且最长单元的长度趋近于0时，最后的解答趋近于问题的精确解，对每个单元做如下的等效处理：去掉单元的弯曲刚度，弯曲刚度所引起的井身各处抽油杆和油管之间的侧压力可以单独考虑，将单元的质量集中到单元一端的结点上，形成一些集中质量m
i
，各个集中质量之间用拉压刚度为k
i
的弹簧来代替，由于井液的粘性，抽油杆和液柱之间存在粘滞阻尼力，其影响等效成阻尼系数为c
i
的阻尼器，此外，由于抽油杆和油管之间侧压力的存在，抽油杆还受到非粘滞摩擦力的作用，设抽油杆和油管之间的摩擦系数为μ
i
，把一个具有无限个自由度的连续弹性体振动模型化为多自由度振动模型，考虑抽油杆柱受到的粘滞阻尼力和非粘滞摩擦力会使模型变得很复杂，鉴于它们对泵有效冲程影响不明显，因此不予考虑，由于弹簧没有质量，所以它两端的作用力相同，如：弹簧k
i
两端的作用力都为F
i
‑1；而集中质量可认为是一个质点，所以它两端的位移可看作是相同的，如：集中质量m
i
两端的位移都为s
i
，于是有：
[0017]m
i
＝q
ri
L
i
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0018]式中，q
ri
，第i个单元的单长杆重，kg/m；L
i
，第i个单元的长度，m；
[0019][0020]式中，E
i
，第i个单元材料的弹性模量，Pa；A
i
，第i个单元的横截面面积，m2。
[0021]所述M个单元中的每个单元的单长杆重、每个单元的长度、每个单元材料的弹性模量、每个单元的横截面面积相同或不同，所述的多自由度振动模型适用于多级不同材料抽油杆柱，所述的级数≥1级，所述的材料数≥1种。
[0022]所述S1中的S12：通过建立有杆泵采油系统模型，得到抽油杆柱各截面示功图的递推格式，具体过程为：
[0023]先考虑弹簧k
i
，由胡克定律知：
[0024]F
i
‑1＝k
i
(s
i
‑
s
i
‑1)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0025]得到：
[0026][0027]再考虑集中质量m
i
，由牛顿第二定律知：
[0028][0029]将式(4)代入式(5)并进行整理，得
[0030][0031]将式(4)和式(6)统一记作：
[0032][0033]式(7)即为求解抽油杆柱各截面示功图的递推格式。
[0034]所述S1中的S12：通过建立有杆泵采油系统模型，得到抽油杆柱各截面示功图的递推格式，根据S11中得到的油井示功图数据，得到抽油泵示功图，具体过程为：
[0035]式(7)中的s
i
‑1＝s
i
‑1(θ)、F
i
‑1＝F
i
‑1(θ)、s
i
＝s
i
(θ)和F
i
＝F
i
(θ)都是曲柄转角θ的函数，把它们展开为Fourier级数：
[0036][0037][0038][0039][0040]把上面四个Fourier级数代入式(7)，并设曲柄匀速转动，n为冲次，min
‑1，整理可得：
[0041][0042][004本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于抽油泵有效冲程的抽油机间开制度确定方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：求取抽油泵有效冲程，具体包括：S11：通过安装在抽油机井口的载荷、位移传感器，采集油井示功图数据；S12：通过建立有杆泵采油系统模型，得到抽油杆柱各截面示功图的递推格式，根据S11中得到的油井示功图数据，得到抽油泵示功图；S13:根据S12中得到的抽油泵示功图，从抽油泵示功图不同载荷段曲线曲率变化情况，得到抽油泵有效冲程SPE的范围，抽油泵有效冲程SPE的最小值为SPE
min
，最大值为SPE
max
；S2：油井生产过程中，实际油井示功图是按采集频率实时获得的，通过实际油井示功图得到此时实际抽油泵有效冲程为SPE1，当检测到实际抽油泵有效冲程SPE1≤SPE
min
时，停止抽油机；S3：等待Δt小时后，启动抽油机进行抽汲，采集此时的实际油井示功图并得到此时实际抽油泵有效冲程为SPE2；S4：计算抽油泵有效冲程的恢复速度SPEV＝(SPE2
‑
SPE1)/Δt，得到Δt小时的有效冲程恢复速度；S5：利用T
开
＝(SPE
max
‑
SPE
min
)/SPEV计算开抽时间；S6：当SPE2≥SPE
max
时，则启动抽油机开抽，当SPE2≤SPE
max
，则继续停井，直到停井时间T
停
≥T
开
‑
Δt时再次启动抽油机；S7：重复S1至S5，抽油机循环开启、关闭抽油机采油，形成基于抽油泵有效冲程的间开制度。2.根据权利要求1所述一种基于抽油泵有效冲程的抽油机间开制度确定方法，其特征在于：所述S1中的S12所建立的杆泵采油系统模型为多自由度振动模型，具体过程为：设定抽油杆柱的位移s向下为正、向上为负，抽油杆柱的轴力F受拉为正、受压为负，把整个抽油杆柱离散化，分为M个单元，M趋近于无穷大且最长单元的长度趋近于0时，最后的解答趋近于问题的精确解，对每个单元做如下的等效处理：去掉单元的弯曲刚度，弯曲刚度所引起的井身各处抽油杆和油管之间的侧压力可以单独考虑，将单元的质量集中到单元一端的结点上，形成一些集中质量m
i
，各个集中质量之间用拉压刚度为k
i
的弹簧来代替，由于井液的粘性，抽油杆和液柱之间存在粘滞阻尼力，其影响等效成阻尼系数为c
i
的阻尼器，此外，由于抽油杆和油管之间侧压力的存在，抽油杆还受到非粘滞摩擦力的作用，设抽油杆和油管之间的摩擦系数为μ
i
，把一个具有无限个自由度的连续弹性体振动模型化为多自由度振动模型，考虑抽油杆柱受到的粘滞阻尼力和非粘滞摩擦力会使模型变得很复杂，鉴于它们对泵有效冲程影响不明显，因此不予考虑，由于弹簧没有质量，所以它两端的作用力相同，如：弹簧k
i
两端的作用力都为F
i
‑1；而集中质量可认为是一个质点，所以它两端的位移可看作是相同的，如：集中质量m
i
两端的位移都为s
i
，于是有：m
i
＝q
ri
L
i
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)式中，q
ri
，第i个单元的单长杆重，kg/m；L
i
，第i个单元的长度，m；式中，E
i
，第i个单元材料的弹性模量，Pa；A
i
，第i个单元的横截面面积，m2。
3.根据权利要求2所述一种基于抽油泵有效冲程的抽油机间开制度确定方法，其特征在于：所述M个单元中的每个单元的单长杆重、每个单元的长度、每个单元材料的弹性模量、每个单元的横截面面积相同或不同，所述的多自由度振动模型适用于多级不同材料抽油杆柱，所述的级数≥1级，所述的材料数≥1种。4.根据权利要求1或2所述一种基于抽油泵有效冲程的抽油机间开制度确定方法，其特征在于：所述S1中的S12：通过建立有杆泵采油系统模型，得到抽油杆柱各截面示功图的递推格式，具体过程为：先考虑弹簧k
i
，由胡克定律知：F
i
‑1＝k
i
(s
i
‑
s
i
‑1)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)得到：再考虑集中质量m
i
，由牛顿第二定律知：将式(4)代入式(5)并进行整理，得将式(4)和式(6)统一记作：式(7)即为求解抽油杆柱各截面示功图的递推格式。5.根据权利要求4所述一种基于抽油泵有效冲程的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李明江，刘天宇，艾信，樊晨，闫娟，于洋，魏小林，吴利利，田殿龙，张彬，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：