CN113404483B - 一种利用游梁式抽油机电机电参计量油井产量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种利用游梁式抽油机电机电参计量油井产量的方法，包括以下步骤：1)实测抽油机电机的运行电参和悬点载荷，建立电参、悬点载荷的跟随函数对应关系；2)通过监测运行电参捕捉抽油机光杆悬点载荷变化奇点，推测抽油泵充满系数；3)将充满系数乘以泵筒理论排量即为举升一个周期的油井产量，每天的举升冲次与单泵筒举升量的乘积即为初测单井日产量，再以计量器对油井计量确定油井漏失系数，实现油井产量修正后的准确计量。本发明直接由抽油机电动机电参进行油井产量计量；在电参获取抽油机电能消耗的基础上，获得油井产量数据，可以直接计算油井的系统效率，能够在计量抽油机电能消耗的同时，又能够计量产量，具有实际使用价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种油井产量计量方法，具体为一种利用游梁式抽油机电机电参计量油井产量的方法。
背景技术
抽油机系统将电能通过电动机及连杆结构转化为动能实现原油举升。电机转动经皮带传递拖动减速箱并经过曲柄游梁结构转化为驴头的上下运动，驴头运动经悬绳与抽油杆带动抽油泵柱塞运动实现原油汲取。抽油机系统具有能量守恒特性，能量由电机电能输入逐级向后传递。虽然在能量传递过程中可能由于各种原因产生消耗，抽油机电机输入端的功率变化与悬点载荷变化有着必然的联系。抽油机运行信息也能够一定程度上在电功率信号中体现。
油井产量是采油管理的核心数据，目前油田使用多相流油井计量设备和称重式油井计量器(专利ZL 2017 2 0826332.4)进行油井产量计量，能够相对准确的测量油井产量变化。由于国际油价波动，国内油井产量普遍较低，单井计量器成本仍然较高，采油现场需要研究成本更低，方式相对简单可靠的单井计量技术，一种能够在计量抽油机电能消耗的同时，又能够计量产量的技术方法具有研究价值。
发明内容
针对现有技术中单井计量器成本较高等不足，本发明要解决的问题是提供一种低成本的利用游梁式抽油机电机电参计量油井产量的方法
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
本发明提供一种利用游梁式抽油机电机电参计量油井产量的方法，包括以下步骤：
1)实测抽油机电机的运行电参和悬点载荷，建立电参、悬点载荷的跟随函数对应关系；
2)通过监测运行电参捕捉抽油机光杆悬点载荷变化奇点，推测抽油泵充满系数；
3)将充满系数乘以泵筒理论排量即为举升一个周期的油井产量，每天的举升冲次与单泵筒举升量的乘积即为初测单井日产量，再以计量器对油井计量确定油井漏失系数，实现油井产量修正后的准确计量。
步骤1)中，实测抽油机电机的运行电参包括：
101)实测电机输出转数和曲柄平衡块的旋转周期的起始定位，以光杆载荷传感器测量的悬点载荷传感器与实时测量的电机电参反测出对应比例系数Ki，
102)确定抽油机一个周期内的载荷与电参的对应比例系数Ki；
103)用实时监测电参捕捉抽油机光杆悬点载荷在一个举升周期内的奇变特征点，确定抽油泵的充满系数KC，充满系数乘以泵筒理论排量QL即为举升一个周期的油井产量Qi，每天举升冲次C与单泵筒举升量的乘积即为初测单井日产量Q1＝Qi×C＝QL×KC×C。
步骤3)中确定油井漏失系数为：
用称重式油井计量器5对油井进行初始计量确定油井漏失系数Kj，通过电参监测直接进行油井产量的准确计量Q＝Q1×Kj+B，其中，Kj为漏失系数，B为漏失补偿参数。
本发明具有以下有益效果及优点：
1.本发明在借助载荷传感器和称重式油井计量器的基础上，直接由抽油机电动机电参进行油井产量计量；在电参获取抽油机电能消耗的基础上，获得油井产量数据，可以直接计算油井的系统效率，为油井优化运行提供技术依据，能够在计量抽油机电能消耗的同时，又能够计量产量，具有实际使用价值。
附图说明
图1为本发明主要参数获取传感为光杆载荷采集传感器器安装示意图；
其中，1为光杆载荷采集传感器，2为抽油机电动机输出转速传感器，3为曲柄平衡块旋转周期起始定位传感器，4为配电箱，5为称重式油井计量器。
下面结合说明书附图对本发明作进一步阐述。
本发明提供一种利用游梁式抽油机电机电参计量油井产量的方法，其特征在于包括以下步骤：
1)实测抽油机电机的运行电参和悬点载荷，建立电参、悬点载荷的跟随函数对应关系；
2)通过监测运行电参捕捉抽油机光杆悬点载荷变化奇点，推测抽油泵充满系数；
3)将充满系数乘以泵筒理论排量即为举升一个周期的油井产量，每天的举升冲次与单泵筒举升量的乘积即为初测单井日产量，再以计量器对油井计量确定油井漏失系数，实现油井产量修正后的准确计量。
步骤1)中，实测抽油机电机的运行电参包括：
101)实测电机输出转数和曲柄平衡块的旋转周期的起始定位，以光杆载荷传感器测量的悬点载荷传感器与实时测量的电机电参反测出对应比例系数Ki，
102)确定抽油机一个周期内的载荷与电参的对应比例系数Ki，然后拆除光杆载荷采集传感器1(如图1所示，光杆载荷采集传感器1是开始调试的时候测量Ki的一个工具，获取参数后将其拆除可用到其他井去标定Ki)；
103)用监测电参捕捉抽油机光杆悬点载荷在一个举升周期内的奇变特征点，确定抽油泵的充满系数KC，充满系数乘以泵筒理论排量QL即为举升一个周期的油井产量Qi，每天举升冲次C与单泵筒举升量的乘积即为初测单井日产量Q1＝Qi×C＝QL×KC×C。
步骤3)中确定油井漏失系数为：
用称重式油井计量器5对油井进行初始计量确定油井漏失系数Kj，确定系数Kj后，就可不再使用称重式油井计量器5进行校准，通过电参监测直接进行油井产量的准确计量Q＝Q1×Kj+B，其中，Kj为漏失系数，B漏失补偿参数。
如图1所示，为实现油井产量计量，本发明采用三个传感器，其中光杆载荷采集传感器1只在获取悬点载荷传感器与实时测量的电机电参反推出系数Ki在计量调试确定系数的过程中使用，一旦获取到Ki的值，因为抽油机的物理结构是固定不变的，该系数为一固定系数，即可拆除传感器1用到其它井去标定Ki。
抽油机电动机输出转速传感器2用于确定抽油机的减速比，因为抽油机使用的是交流异步电动机，存在转速差，所以要实测电机转速差的变化，用在电机功率与曲柄负载扭矩之间的函数对应计算公式中。
曲柄平衡块旋转周期起始定位传感器3用于测量曲柄平衡块的旋转周期的起始定位，确定电机电参的变化与汲取周期变化的准确对应关系。
配电箱4内设有抽油机电机电参测量模块(硬件，为现有数据采集设备)，可以在线实时测量抽油机电机的电压、电流、功率、能耗等参数。
称重式油井计量器5采用可移动式，在计量调试时，利用实测的油井产量可以校准由于油井油管和抽油泵漏失造成的漏失误差，作为一个修正系数用到电参计量油井产量的方法中。
由于抽油机电机功率与曲柄扭矩的对应关系M＝9549(Pni)/nm；曲柄负载扭矩与抽油机光杆悬点载荷的对应关系基中/>称作扭矩因数或扭矩因子，即为悬点载荷在曲柄轴上造成的扭矩(负荷扭矩)MW曲柄负载扭矩，W为光杆悬点载荷，电机功率与电机电流的对应关系/> 同一台抽油机的悬点载荷与电机功率在测定电机输出效率和电机转速的前提下是有跟随线性函数关系，本发明在抽油机结构无变化，游梁平衡条件已经确定，电机输出效率和电机转速可采用电动机监测传感器分别进行测量，可以建立电机输出功率P与抽油机悬点载荷W的跟随函数关系式：
其中，K为抽油机机械损耗系数，W为抽油机悬点载荷，nm为电机输出转速可以实测，ni传动比为抽油机固定值。
下面以辽河单井为例，现有技术采用光杆载荷采集传感器1、游梁位移传感器测量的数据绘制出油井的示功图，根据示功图的特征点推算抽油泵的泵筒充满系数，再根据泵筒理论排量和冲次计算理论举升排量，用充满系数乘以理论排量获得实际泵举升产量，但是因为管柱漏失和气体影响，实际井口的产量要低于计算产量，因此还要用移动计量车核实计算产量与实际产量的误差，确定为油井的油管漏失或是泵活塞漏失，由于油井作业频繁，载荷位移传感器多次拆卸带来安装偏差，环境对载荷传感器的测量具有影响，光杆载荷为10千牛以上大载荷测量，容易造成传感器变形疲劳，造成测量偏差逐渐增大，测量结果误差较大。
本发明利用电机电参与光杆载荷的对应关系，避免了上述测量问题，提高测量实时性和准确度，在测量电动机能耗的基础上，获得功图和充满系数，并实现在油井产量的计量的同时，进行油井举升能耗效率的计算，不需要再每口油井安装功图测量传感器和产量计量器，极大地降低了油井计量的成本。
| 计量方式 | 计量设备 | 计量成本 | 备注 |
| 单井实测计量 | 单井计量器 | 5万元 | |
| 功图计算测量 | 位移载荷传感器，RTU | 1.5万元 | |
| 电机参数计量 | 电机参数监测传感器，RTU | 0.6万元 |
通过以上比较可知，采用本发明，在借助载荷传感器和称重式油井计量器的基础上，直接由抽油机电动机电参进行油井产量计量；在电参获取抽油机电能消耗的基础上，获得油井产量数据，可以直接计算油井的系统效率，为油井优化运行提供技术依据。
Claims (1)
1.一种利用游梁式抽油机电机电参计量油井产量的方法，其特征在于包括以下步骤：
1)实测抽油机电机的运行电参和悬点载荷，建立电参、悬点载荷的跟随函数对应关系，其中：
101)实测电机输出转数和曲柄平衡块的旋转周期的起始定位，以光杆载荷传感器测量的悬点载荷传感器与实时测量的电机电参反测出对应比例系数Ki，
102)确定抽油机一个周期内的载荷与电参的对应比例系数Ki，拆除光杆载荷采集传感器，用于其他井进行对应比例系数K i的标定；
2)通过监测运行电参即电机输出功率P捕捉抽油机光杆悬点载荷变化奇点，推测抽油泵充满系数；建立电机输出功率P与抽油机悬点载荷W的跟随函数关系式，所述跟随函数关系式为：
其中，M为曲柄扭矩，K为抽油机机械损耗系数，W为抽油机悬点载荷，nm为电机输出转速，ni为传动比，抽油机固定值，为扭矩因数；
3)将充满系数乘以泵筒理论排量即为举升一个周期的油井产量，每天的举升冲次与单泵筒举升量的乘积即为初测单井日产量Q1，再以计量器对油井计量确定油井漏失系数，实现油井产量修正后的准确计量；
用电机输出功率P捕捉抽油机光杆悬点载荷在一个举升周期内的奇变特征点，确定抽油泵的充满系数KC，充满系数乘以泵筒理论排量QL即为举升一个周期的油井产量Qi，每天举升冲次C与单泵筒举升量的乘积即为初测单井日产量Q1＝Qi×C＝QL×KC×C；
确定油井漏失系数为：
用称重式油井计量器对油井进行初始计量确定油井漏失系数Kj，通过电参监测直接进行油井产量的准确计量Q＝Q1×Kj+B，其中，Kj为漏失系数，B为漏失补偿参数。
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Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116752953B (zh) * | 2023-07-17 | 2023-12-08 | 黑龙江程氏食品机械生产有限公司 | 一种油田抽油机示功图智能测量装置 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101105119A (zh) * | 2006-07-11 | 2008-01-16 | 刘克文 | 一种抽油机平衡调节仪及抽油机平衡结构调节方法 |
| CN104533382A (zh) * | 2014-12-16 | 2015-04-22 | 哈尔滨斯特凯峰电子有限公司 | 一种抽油机井电参数“示功图”的确定方法 |
| WO2016107592A1 (zh) * | 2014-12-31 | 2016-07-07 | 新疆维吾尔自治区第三机床厂 | 智能控制抽油方法和智能抽油机 |
| EP3117071A1 (en) * | 2014-03-14 | 2017-01-18 | Bristol, Inc., D/B/A Remote Automated Solutions | Methods and apparatus for calibrating rod pump controllers for use with wells |
| CN110489921A (zh) * | 2019-08-30 | 2019-11-22 | 东北大学 | 一种基于电参数的有杆泵抽油井产液量软测量方法 |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7168924B2 (en) * | 2002-09-27 | 2007-01-30 | Unico, Inc. | Rod pump control system including parameter estimator |
| CN100513738C (zh) * | 2005-07-19 | 2009-07-15 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种抽油机井系统参数的确定方法 |
| CN201535241U (zh) * | 2009-10-30 | 2010-07-28 | 北京佰旺合康节能科技有限公司 | 有杆泵抽油井抽空控制器 |
| US20140343743A1 (en) * | 2011-08-31 | 2014-11-20 | Long Meadow Technologies, Llc | System, method and apparatus for computing, monitoring, measuring, optimizing and allocating power and energy for a rod pumping system |
| CN107288617B (zh) * | 2016-07-21 | 2020-10-02 | 中国石油大学(北京) | 一种提高抽油机井示功图量油精度的方法及系统 |
| CN107143322B (zh) * | 2017-07-04 | 2020-09-11 | 新疆敦华石油技术股份有限公司 | 以电参数计量单井产液量的装置及方法 |
| CN109611064B (zh) * | 2018-12-13 | 2021-03-30 | 中国石油天然气股份有限公司 | 确定抽油机用电量的方法及装置 |
| CN110043246B (zh) * | 2019-04-19 | 2021-12-03 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种利用电参“示功图”识别供液不足的方法 |
| CN110685650A (zh) * | 2019-09-26 | 2020-01-14 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种油田游梁式抽油机智能间抽控制系统及其控制方法 |
-
2020
- 2020-07-14 CN CN202010674594.XA patent/CN113404483B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101105119A (zh) * | 2006-07-11 | 2008-01-16 | 刘克文 | 一种抽油机平衡调节仪及抽油机平衡结构调节方法 |
| EP3117071A1 (en) * | 2014-03-14 | 2017-01-18 | Bristol, Inc., D/B/A Remote Automated Solutions | Methods and apparatus for calibrating rod pump controllers for use with wells |
| CN104533382A (zh) * | 2014-12-16 | 2015-04-22 | 哈尔滨斯特凯峰电子有限公司 | 一种抽油机井电参数“示功图”的确定方法 |
| WO2016107592A1 (zh) * | 2014-12-31 | 2016-07-07 | 新疆维吾尔自治区第三机床厂 | 智能控制抽油方法和智能抽油机 |
| CN110489921A (zh) * | 2019-08-30 | 2019-11-22 | 东北大学 | 一种基于电参数的有杆泵抽油井产液量软测量方法 |
Also Published As
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|---|---|
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