CN104732063A - 一种窄条状功图工况分析方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种窄条状功图工况分析方法，实测出窄条状功图；根据抽油机在抽汲中悬点除抽油杆和液柱重量，还有惯性载荷、振动载荷、摩檫载荷，计算出最大、最小载荷数值，并在步骤一实测出的窄条状功图上绘制出理论最大载荷线和理论最小载荷线；根据窄条状功图、最大载荷和理论最小载荷读出窄条状功图的杆柱、活塞运动状态；根据步骤三中得到杆柱、活塞运动状态，并结合井口出液的情况得到窄条状功图的工况。本发明通过窄条状功图对工况进行分析，为目前现场出现的特殊功图做出了有效的技术支持，同时能够在窄条状功图情况下准确的判断出该功图情况下工况的具体情况。

Description

一种窄条状功图工况分析方法

技术领域

本发明涉及油井示功图工况识别与产液量计算技术领域，特别涉及油井窄条状功图的工况分析，是一种功图工况分析方法，适用于在数字化模式下的油井示功图产液量计算及实时数据管理。

背景技术

传统的油井产液量计量方式存在地面建设投资大，人工切换流程复杂，人工测试工作量大，时效性差的问题，为进一步提升油田管理水平，节约成本，开展了功图法油井计量技术研究与使用。泵功图是诊断抽油系统工作状态的依据，功图工况判定的关键在于如何提取其最具代表性的特征。在实际工作中以实测地面示功图作为分析有杆泵工作状况的主要依据，由于抽油井的情况较为复杂，在生产过程中，有杆泵将受到制造质量、安装质量，以及砂、蜡、水、气、稠油和腐蚀等多种因素的影响，所以，功图有时奇形怪状各不相同，为了能正确分析和解释示功图，提出了以理论示功图、抽油机工作过程为参照、游动凡尔、固定凡尔开关点及载荷变化趋势为依据进行特殊形状功图的工况分析方法，并没有针对实际的特殊形状功图的对特殊情况下功图的工况进行分析。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种针对特殊形状中的窄条状功图对工况的分析方法，主要通过示窄条状功图形状、凡尔工作状态、载荷变化趋势等进行工况分析，实现对窄条状示功图的分析判断，来对现场的工况进行判断。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案，一种窄条状功图工况分析方法，包括以下步骤：

步骤一，实测出窄条状功图；

步骤二，根据抽油机在抽汲中悬点除抽油杆和液柱重量，还有惯性载荷、振动载荷、摩檫载荷，计算出最大、最小载荷数值，并在步骤一实测出的窄条状功图上绘制出理论最大载荷线和理论最小载荷线；

步骤三，根据窄条状功图、最大载荷和理论最小载荷读出窄条状功图的杆柱、活塞运动状态；

步骤四，根据步骤三中得到杆柱、活塞运动状态，并结合井口出液的情况得到窄条状功图的工况。

所述的步骤二中的理论最大载荷和理论最小载荷是按照以下步骤计算得到的：

①抽油杆在空气中重量的计算：

W_r＝f_r*ρ_抽油杆*g*L

W_r：抽油杆在空气中的重量

f_r:抽油杆横截面积

ρ_抽油杆：抽油杆密度

L：抽油杆长度

②抽油杆在液体中重量的计算：

W＇＝W_r*(1-ρ_混/ρ_抽油杆)

W＇：抽油杆在液体中的重量

ρ_混：原油混合密度

③活塞以上的液柱重量计算：

W_l＝(F_p-f_r)*L*ρ_混*g

W_l：活塞以上的液柱重量

F_p：泵径横截面积

④惯性载荷计算：

W_惯＝W_r*s*n²/1440

s：抽油机冲程

n：抽油机冲次

⑤最大载荷计算：

W_最大＝(W_r+W_l)*(1+s*n²/1790)

⑥最小载荷计算：

W_最小＝W'(1-s*n²/1790)。

所述步骤一中的窄条状功图为扁平状和倾斜状。

所述的步骤三中的杆柱、活塞运动状态是按照以下方法进行判定的：

(1)行程判定，当窄条状功图的增载线与卸载线相对短小，表示在抽油机上冲程与下冲程时，活塞相对与泵筒没有移动，光杆负载变化、冲程损失很小，说明抽油杆柱与管柱在上行与下行中的弹性形变量很小；而活塞上行程线与活塞下行程线则相对较长，表示在光杆运动上反应了抽油杆柱带动活塞上、下行运动；所述的窄条状功图的增载线与卸载线为窄条状功图的短边，所述活塞上行程线与活塞下行程线为窄条状功图的长边；

(2)载荷判定，加入载荷量的变化，窄条状功图的增载线与卸载线的载荷差很小，表示抽油机杆柱上行与下行过程形变量接近；活塞上行程线与活塞下行程线所处的载荷量位置及变化，表示光杆悬点处所受抽油杆柱带动活塞运行时负载的趋势。

所述窄条状功图的工况分为以下几点：

a、抽油杆断脱：当窄条状功图形状呈扁平状，增载线与卸载线冲程损失很小，抽油杆柱与管柱在上下行中的形变量小，不能正常加载卸载；而活塞上行程线与活塞下行程线相对位置接近，并且上下行载荷低于理论载荷线，表示载荷在上下行中的载荷数值小于正常工作的理论值，光杆抽汐时只带部分抽油杆做上、下行往复运动，并且，井口无出液，该窄条状功图的工况为抽油杆断脱；

b、卡泵：当窄条状功图形状呈倾斜状，增载线与卸载线冲程损失很小，抽油杆柱与管柱在上下行中的形变量小，不能正常加载卸载；而活塞上行程线与活塞下行程线相对位置接近，并且在上行时载荷快速增加，并超过理论最大载荷，下行时载荷快速降低，并低于理论载荷线，并且井口无出液，该窄条状功图的工况为卡泵；

c、连抽带喷：当窄条状功图形状呈扁平状并与抽油杆断脱相似，但井口出液量大，动液面在井口，该窄条状功图的工况为连抽带喷。

本发明采用上述技术方案，具有以下优点：本发明通过窄条状功图对工况进行分析，为目前现场出现的特殊功图做出了有效的技术支持，同时能够在窄条状功图情况下准确的判断出该功图情况下工况的具体情况。

附图说明

图1是本发明扁平状窄条状功图；

图2是本发明倾斜状窄条状功图；

图3是理论示功图；

图4是实施例3实测窄条状功图；

图5是实施例3实测窄条状功图与理论公示图；

图6是实施例4实测窄条状功图；

图7是实施例4实测窄条状功图与理论公示图。

具体实施方式

下面实施例进一步对一种窄条状功图工况分析方法进行详细的说明。

实施例1

一种窄条状功图工况分析方法，包括以下步骤，步骤一，如图1、2所示实测出窄条状功图；

步骤二，根据抽油机在抽汲中悬点除抽油杆和液柱重量，还有惯性载荷、振动载荷、摩檫载荷，计算出最大、最小载荷数值，并在步骤一实测出的窄条状功图上绘制出理论最大载荷线和理论最小载荷线；

步骤三，根据窄条状功图、最大载荷和理论最小载荷读出窄条状功图的杆柱、活塞运动状态；

步骤四，根据步骤三中得到杆柱、活塞运动状态，并结合井口出液的情况得到窄条状功图的工况。

从以上步骤可以看出，对特殊形状的窄条状功图进行分析，能够得到实际状况中的工矿情况，为目前特殊形状的功图做出了有效的技术支持。

实施例2

在实施例1的基础上，一种窄条状功图工况分析方法

步骤一，实测出窄条状功图；所述步骤一中的窄条状功图为扁平状和倾斜状；

步骤二，根据抽油机在抽汲中悬点除抽油杆和液柱重量，还有惯性载荷、振动载荷、摩檫载荷，计算出最大、最小载荷数值，并在步骤一实测出的窄条状功图上绘制出理论最大载荷线和理论最小载荷线；

①抽油杆在空气中重量的计算：

W_r＝f_r*ρ_抽油杆*g*L

W_r：抽油杆在空气中的重量

f_r:抽油杆横截面积

ρ_抽油杆：抽油杆密度

L：抽油杆长度

②抽油杆在液体中重量的计算：

W＇＝W_r*(1-ρ_混/ρ_抽油杆)

W＇：抽油杆在液体中的重量

ρ_混：原油混合密度

③活塞以上的液柱重量计算：

W_l＝(F_p-f_r)*L*ρ_混*g

W_l：活塞以上的液柱重量

F_p：泵径横截面积

④惯性载荷计算：

W_惯＝W_r*s*n²/1440

s：抽油机冲程

n：抽油机冲次

⑤最大载荷计算：

W_最大＝(W_r+W_l)*(1+s*n²/1790)

⑥最小载荷计算：

W_最小＝W'(1-s*n²/1790)。

步骤三，根据窄条状功图、最大载荷和理论最小载荷读出窄条状功图的杆柱、活塞运动状态；

为了方便理解窄条状功图，本实施例通过图3理论示功图对窄条状功图进行分析，增载线AB：在上冲开始时，油管内活塞截面以上液柱的重量转加在抽油杆柱上，这时，就要发生弹性变形，油管缩短，抽油杆伸长。此时光杆虽然在上行，但活塞相对于泵筒却没有移动，这样就画出示功图中的AB段斜线，它表示光杆载荷增加的过程；

活塞上行线BC：当弹性变形完毕，光杆带动活塞开始上行，固定凡尔打开，液体进入泵筒并充满活塞所让出的泵筒空间，此时，光杆处所承受的载荷，仍和B点时一样没变化，所以画出一条直线BC；

卸载线CD：当活塞到达上死点，在转入下行程的瞬间，固定凡尔关闭，游动凡尔打开，活塞上下连通，抽油杆上所承受的液柱重量又转加在油管上，抽油杆卸掉了这一载荷，于是二者又发生弹性变形，此时油管伸长，抽油杆柱缩短，光杆虽下行，但活塞相对于泵筒没有移动，表示光杆上载荷减少的过程；

活塞下行线AD：当弹性变形完毕，活塞开始下行，液体就通过游动凡尔向活塞以上转移，此过程中，光杆所受的载荷不变，于是画出直线DA。图中各字母的表示如下：P静(最大)：光杆承受的最大载荷；λ：冲程损失；P杆：抽油杆在液体中的重量；λ₁：抽油杆伸缩长度；P液：抽油泵活塞以上的液柱重量；λ₂：油管在井中的伸缩长度；S光：光杆行程；S活：活塞行程；AB：增载线；CD：卸载线；BC：活塞上行线；AD：活塞下行线。

通过理论示功图与窄条状功图的结对杆柱、活塞运动状态进行判定，

(1)行程判定，当窄条状功图的增载线AB与卸载线CD相对理论示功图短小许多，表示在抽油机上冲程与下冲程时，活塞相对与泵筒没有移动，光杆负载变化、冲程损失(λ)很小，说明抽油杆柱与管柱在上行与下行中的弹性形变量很小；而活塞上行程线BC与活塞下行程线DA则相对较长，表示在光杆运动上反应了抽油杆柱带动活塞上、下行运动；所述的窄条状功图的增载线与卸载线为窄条状功图的短边，所述活塞上行程线与活塞下行程线为窄条状功图的长边；

(2)载荷判定，加入载荷量AB的变化，窄条状功图的增载线CD与卸载线的载荷差很小，表示抽油机杆柱上行与下行过程形变量接近；活塞上行程线BC与活塞下行程线DA所处的载荷量位置及变化，表示光杆悬点处所受抽油杆柱带动活塞运行时负载的趋势。

步骤四，根据步骤三中得到杆柱、活塞运动状态，并结合井口出液的情况得到窄条状功图的工况；

所述窄条状功图的工况分为以下几点：

a、抽油杆断脱：当窄条状功图形状呈扁平状，增载线AB与卸载线CD冲程损失(λ)很小，抽油杆柱与管柱在上下行中的形变量小，不能正常加载卸载；而活塞上行程线BC与活塞下行程线DA相对位置接近，并且上下行载荷低于理论载荷线，表示载荷在上下行中的载荷数值小于正常工作的理论值，光杆抽汐时只带部分抽油杆做上、下行往复运动，并且，井口无出液，该窄条状功图的工况为抽油杆断脱；

b、卡泵：当窄条状功图形状呈倾斜状，增载线AB与卸载线CD冲程损失(λ)很小，抽油杆柱与管柱在上下行中的形变量小，不能正常加载卸载；而活塞上行程线BC与活塞下行程线DA相对位置接近，并且在上行时载荷快速增加，并超过理论最大载荷，下行时载荷快速降低，并低于理论载荷线，并且井口无出液，该窄条状功图的工况为卡泵；

c、连抽带喷：当窄条状功图形状呈扁平状并与抽油杆断脱相似，但井口出液量大，动液面在井口，该窄条状功图的工况为连抽带喷。

实施例3

在实施例2的基础上，对单井董77-51的实测功图进行分析：如图4、5所示，①通过董77-51单井数据进行载荷计算：

最大载荷计算：W最大＝(Wr+Wl)*(1+s*n2/1790)＝45.4

最小载荷计算：W最小＝W'(1-s*n2/1790)＝58.2

②“窄条状”功图的增载线AB与卸载线CD冲程损失(λ)很小，抽油杆柱与管柱在上下行中的形变量小，不能正常加载卸载；而活塞上行程线BC与活塞下行程线DA相对位置接近，并且上下行载荷低于理论载荷线，表示载荷在上下行中的载荷数值小于正常工作的理论值，光杆抽汐时只带部分抽油杆做上、下行往复运动，由于摩擦力等因素导致上下载荷接近。

③现场核实该井出液量为0，综合以上分析该井为抽油杆断脱。

实施例4

如图6、7对单井董79-66的实测功图进行分析：

①通过董77-51单井数据进行载荷计算：

最大载荷计算：W最大＝(Wr+Wl)*(1+s*n2/1790)＝39.3

最小载荷计算：W最小＝W'(1-s*n2/1790)＝22.8

②“窄条状”功图的增载线AB与卸载线CD冲程损失(λ)很小，抽油杆柱与管柱在上下行中的形变量小，不能正常加载卸载；而活塞上行程线BC与活塞下行程线DA相对位置接近，并且在上行时载荷快速增加，并超过理论最大载荷，下行时载荷快速降低，并低于理论载荷线，表示光杆抽汐时卡住，在上下行程时并未做功。

③现场核实该井出液量为0，综合以上分析该井为卡泵。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种窄条状功图工况分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，实测出窄条状功图；

步骤二，根据抽油机在抽汲中悬点除抽油杆和液柱重量，还有惯性载荷、振动载荷、摩檫载荷，计算出最大、最小载荷数值，并在步骤一实测出的窄条状功图上绘制出理论最大载荷线和理论最小载荷线；

步骤三，根据窄条状功图、最大载荷和理论最小载荷读出窄条状功图的杆柱、活塞运动状态；

步骤四，根据步骤三中得到杆柱、活塞运动状态，并结合井口出液的情况得到窄条状功图的工况。

2.根据权利要求1所述的一种窄条状功图工况分析方法，其特征在于，所述的步骤二中的理论最大载荷和理论最小载荷是按照以下步骤计算得到的：

①抽油杆在空气中重量的计算：

W_r＝f_r*ρ_抽油杆*g*L

W_r：抽油杆在空气中的重量

f_r:抽油杆横截面积

ρ_抽油杆：抽油杆密度

L：抽油杆长度

②抽油杆在液体中重量的计算：

W＇＝W_r*(1-ρ_混/ρ_抽油杆)

W＇：抽油杆在液体中的重量

ρ_混：原油混合密度

③活塞以上的液柱重量计算：

W_l＝(F_p-f_r)*L*ρ_混*g

W_l：活塞以上的液柱重量

F_p：泵径横截面积

④惯性载荷计算：

W_惯＝W_r*s*n²/1440

s：抽油机冲程

n：抽油机冲次

⑤最大载荷计算：

W_最大＝(W_r+W_l)*(1+s*n²/1790)

⑥最小载荷计算：

W_最小＝W'(1-s*n²/1790)。

3.根据权利要求1所述的一种窄条状功图工况分析方法，其特征在于，所述步骤一中的窄条状功图为扁平状和倾斜状。

4.根据权利要求1所述的一种窄条状功图工况分析方法，其特征在于，所述的步骤三中的杆柱、活塞运动状态是按照以下方法进行判定的：

(1)行程判定，当窄条状功图的增载线与卸载线相对短小，表示在抽油机上冲程与下冲程时，活塞相对与泵筒没有移动，光杆负载变化、冲程损失很小，说明抽油杆柱与管柱在上行与下行中的弹性形变量很小；而活塞上行程线与活塞下行程线则相对较长，表示在光杆运动上反应了抽油杆柱带动活塞上、下行运动；所述的窄条状功图的增载线与卸载线为窄条状功图的短边，所述活塞上行程线与活塞下行程线为窄条状功图的长边；

(2)载荷判定，加入载荷量的变化，窄条状功图的增载线与卸载线的载荷差很小，表示抽油机杆柱上行与下行过程形变量接近；活塞上行程线与活塞下行程线所处的载荷量位置及变化，表示光杆悬点处所受抽油杆柱带动活塞运行时负载的趋势。

5.根据权利要求3所述的一种窄条状功图工况分析方法，其特征在于，所述窄条状功图的工况分为以下几点：

a、抽油杆断脱：当窄条状功图形状呈扁平状，增载线与卸载线冲程损失很小，抽油杆柱与管柱在上下行中的形变量小，不能正常加载卸载；而活塞上行程线与活塞下行程线相对位置接近，并且上下行载荷低于理论载荷线，表示载荷在上下行中的载荷数值小于正常工作的理论值，光杆抽汐时只带部分抽油杆做上、下行往复运动，并且，井口无出液，该窄条状功图的工况为抽油杆断脱；

b、卡泵：当窄条状功图形状呈倾斜状，增载线与卸载线冲程损失很小，抽油杆柱与管柱在上下行中的形变量小，不能正常加载卸载；而活塞上行程线与活塞下行程线相对位置接近，并且在上行时载荷快速增加，并超过理论最大载荷，下行时载荷快速降低，并低于理论载荷线，并且井口无出液，该窄条状功图的工况为卡泵；

c、连抽带喷：当窄条状功图形状呈扁平状并与抽油杆断脱相似，但井口出液量大，动液面在井口，该窄条状功图的工况为连抽带喷。