抽油機(jī)井工況診斷淺析

1、抽油機(jī)井工況診斷淺析摘要：本文綜合了油井的功圖、壓力、電參數(shù)、井身結(jié)構(gòu)等多元數(shù)據(jù)進(jìn)行理 論分析研究，與油井的工況進(jìn)行分析對(duì)比，得出了油井多元數(shù)據(jù)相互之間以及與 油井工況之間的主要關(guān)系，從而為更加準(zhǔn)確的判斷油井工況、提高油井的生產(chǎn)效 率、計(jì)算機(jī)的工況自動(dòng)識(shí)別等方面，提供了有力的技術(shù)支持。關(guān)鍵詞：抽油機(jī)井；多元數(shù)據(jù)；工況1引言有桿泵采油是我國(guó)油田原油生產(chǎn)的最主要的開(kāi)采方式，我國(guó)油田普遍開(kāi)采多 年，對(duì)于油井的功況診斷，已經(jīng)是油田采油工藝技術(shù)的重要組成部分。正確的油 井工況診斷不僅可以為油井的生產(chǎn)提供保證、為油井作業(yè)提供依據(jù)，而且能夠提 高油井的系統(tǒng)效率和管理水平。本文結(jié)合油井工況對(duì)油井的功圖、壓力、

2、電參數(shù)、井身結(jié)構(gòu)等多元數(shù)據(jù)的影 響進(jìn)行分析，得出了油井多元數(shù)據(jù)與油井工況的關(guān)系，通過(guò)油井工況診斷，可以 查明故障原因，采取相應(yīng)措施，針對(duì)性的解除故障，保障油井長(zhǎng)期穩(wěn)產(chǎn)和長(zhǎng)壽。2工況因素分析2.1示功圖通過(guò)實(shí)測(cè)功圖進(jìn)行油井工況診斷是油田生產(chǎn)中普遍應(yīng)用的方法，實(shí)測(cè)示功圖 可以反映出深井泵在井下工作的異?，F(xiàn)象，可以結(jié)合地質(zhì)情況和利用生產(chǎn)數(shù)據(jù)、 儀器工作狀況，來(lái)分析解釋抽油井的工作制度是否合理。機(jī)、桿、泵參數(shù)組合是 否與油井相適應(yīng)。實(shí)測(cè)示功圖經(jīng)過(guò)診斷技術(shù)處理，可以找出影響油井泵效或不出 油的原因，然后根據(jù)油田采油工藝技術(shù)的配套措施來(lái)解決生產(chǎn)問(wèn)題。在油田生產(chǎn)過(guò)程中，技術(shù)人員基本都是通過(guò)功圖進(jìn)行油井診斷，

3、對(duì)于一些常 規(guī)的油井工況可以方便準(zhǔn)確的判斷出來(lái)。有的油井供液不足，動(dòng)液面下降過(guò)快； 有的油井抽油時(shí)出現(xiàn)的一些工程問(wèn)題，例如：泵失效、閥漏失、抽油桿斷脫、碰 泵、缸套錯(cuò)位等工況。但對(duì)于一些油管漏失、絲扣漏失、管線堵、泵閥常開(kāi)、連 抽帶噴等工況，僅僅靠單一功圖的數(shù)據(jù)是不能夠進(jìn)行準(zhǔn)確判斷的，因此必須通過(guò) 一些其它數(shù)據(jù)，進(jìn)行對(duì)比分析。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，通過(guò)地面功圖的特征進(jìn)行自動(dòng)判斷油井工況已 經(jīng)成為可能。由于地面實(shí)測(cè)功圖影響因素較多，因此，在計(jì)算機(jī)識(shí)別中往往求解 出其井下泵功圖，然后再進(jìn)行油井工況的診斷。由于計(jì)算機(jī)自動(dòng)識(shí)別功圖，判斷 得出的工況準(zhǔn)確率低，尤其對(duì)相近工況很難區(qū)分，因此學(xué)者進(jìn)行了不

4、同的計(jì)算機(jī) 識(shí)別方法研究，主要的計(jì)算機(jī)自動(dòng)識(shí)別功圖的方法例如：網(wǎng)格法、矢量法、差分 法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、矩特征識(shí)別法、模糊理論診斷法等多種方法。由于其往往只考 慮功圖的單一數(shù)據(jù)，因此成功診斷的工況，只限于圖形特征十分明顯的工況中， 對(duì)于功圖特征相近的工況準(zhǔn)確率較低，例如：抽油桿斷脫、油井連抽帶噴、閥爾 常開(kāi)，其功圖形狀都為一窄條，圖形特征十分相近，其診斷結(jié)果就會(huì)混亂，只有 借助其它條件，才能夠進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。2.2井口回壓在油井正常生產(chǎn)過(guò)程中，不改變油井生產(chǎn)制度，油井的井口套壓、油壓是不 會(huì)產(chǎn)生很大波動(dòng)的。通過(guò)對(duì)油井的壓力的變化可以幫助人們確定出一些疑似工況， 例如：油管漏失、泵漏失、閥漏失等。對(duì)于

5、這些產(chǎn)液量變化大，但是功圖變化小 的工況，應(yīng)用功圖識(shí)別技術(shù)進(jìn)行工況識(shí)別比較困難，但是增加對(duì)壓力的分析就可 以很快地確定油井的工況。在壓力影響方面，對(duì)于高含氣油井尤為明顯，高含氣油井套壓往往較高，不 僅對(duì)油藏本身的供液能力有較大影響，而且對(duì)油井生產(chǎn)影響很大，因此，油田生 產(chǎn)中往往會(huì)進(jìn)行放套管氣的工作。當(dāng)套管壓力過(guò)高時(shí)，井口實(shí)測(cè)功圖為一小窄條， 分析其原因可以根據(jù)含氣油井的基本特性，進(jìn)行力學(xué)分析可以知道，當(dāng)氣液比較 大時(shí)，泵筒內(nèi)壓力變化較小，因此，當(dāng)游動(dòng)閥爾處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，柱塞的下端面 受到的柱塞內(nèi)逸出氣體產(chǎn)生的壓強(qiáng)的影響，產(chǎn)生一個(gè)向上的推力，經(jīng)由桿柱向上 傳遞，最終影響懸點(diǎn)載荷，致使功圖形狀產(chǎn)生

6、變化。在計(jì)算機(jī)自動(dòng)識(shí)別油井工況時(shí)，如果應(yīng)用傳統(tǒng)的功圖識(shí)別的技術(shù)，對(duì)于含氣 量大油井，由于實(shí)測(cè)油井的功圖與抽噴等工況的實(shí)測(cè)功圖相近，計(jì)算機(jī)自動(dòng)識(shí)別 就比較困難。在求解泵功圖的過(guò)程中，從地面功圖中將油井的管柱載荷、摩擦影 響、振動(dòng)影響等多種因素從中求解分離，傳統(tǒng)的功圖求解方法并沒(méi)有把氣體影響 放入功圖的影響因素中，由于氣體影響的真實(shí)存在，往往使求解的結(jié)果，與實(shí)際 相差甚遠(yuǎn)。由于泵功圖的求解是一個(gè)復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型的求解，載荷與位移是相互 耦合的，為得到更合理的泵功圖，考慮到油井的油壓、套壓的變化，并將其考慮 到計(jì)算中，才能使求解的泵功圖更加接近真實(shí)的泵運(yùn)行狀態(tài)，從而為油井工況的 判斷提供有力的技術(shù)支持

7、。2.3實(shí)測(cè)電參數(shù)油井電機(jī)的電參數(shù)是油井的重要數(shù)據(jù)，它對(duì)油井的系統(tǒng)效率分析，抽油機(jī)井 的平衡度分析等都是十分重要的指標(biāo)。油井的電參數(shù)主要包括：電壓、電流、電 功率、功率因素等。由于油井的輸入電能全部被消耗，即為克服摩擦、重力等載 荷做功。在油井的功率方面，油井懸點(diǎn)的載荷與在該位移點(diǎn)的速度的乘積即為其 該時(shí)刻懸點(diǎn)消耗功率的功率值，其余的功率值，將被抽油機(jī)克服摩擦力、皮帶打 滑、不平衡等多種因素所損耗。由于抽油機(jī)的損耗在生產(chǎn)過(guò)程中是幾乎不變的，因此油井的懸點(diǎn)載荷與油井 的輸入功率之間就可以建立一個(gè)關(guān)系，即油井電機(jī)的輸入功率減去抽油機(jī)的損耗 功率與油井懸點(diǎn)功率成正比。通過(guò)對(duì)油井電參數(shù)的監(jiān)測(cè)，結(jié)合油井

8、的產(chǎn)液量、井 身結(jié)構(gòu)、動(dòng)液面等數(shù)據(jù)，可以計(jì)算油井的系統(tǒng)效率。由于將一定質(zhì)量的原油提升 到地面所作的功是一定的，因此，通過(guò)對(duì)各參數(shù)的深入分析，可以確定出油井的 合理工作制度，降低能耗，從而提高油井系統(tǒng)效率。由于抽油機(jī)的損耗一定，這樣就可以知道油井的輸入功率的增量與抽油機(jī)懸 點(diǎn)功率的增量相等，從而確定抽油機(jī)懸點(diǎn)功率，進(jìn)而確定油井的變化。當(dāng)油井的 輸入功率有突變和漸變時(shí)，如果抽油機(jī)沒(méi)有異常情況，那就只有井下的設(shè)備等出 現(xiàn)問(wèn)題，通過(guò)對(duì)油井電參數(shù)的監(jiān)測(cè)，就應(yīng)該能夠及時(shí)的發(fā)現(xiàn)油井的異常工況，從 而為油井的正常生產(chǎn)提供保證。2.4井身結(jié)構(gòu)油井的井身結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)（井眼軌跡、桿柱組合等）對(duì)于油井工作中的功圖、偏 磨

9、影響等情況是十分重要的。對(duì)于井身結(jié)構(gòu)的深入研究可以發(fā)現(xiàn)井深較淺的直井， 其偏磨現(xiàn)象就會(huì)較少，油井功圖也較規(guī)則，油井工況在功圖上反映的很明顯，工 作人員很容易就可以識(shí)別油井工況。對(duì)于深井、斜井結(jié)構(gòu)，油井的影響因素較多 并且影響程度也比較嚴(yán)重，因此實(shí)測(cè)功圖形狀不規(guī)則，應(yīng)用傳統(tǒng)的功圖判斷很難 直接判斷出油井井況。根據(jù)油井的井深結(jié)構(gòu)參數(shù)，即：桿柱組合數(shù)據(jù)?？梢詰?yīng)用抽油桿的重量，大 致推斷出油井的大體的靜載，從而與實(shí)測(cè)功圖的載荷進(jìn)行對(duì)比，對(duì)于載荷飄移嚴(yán) 重的情況可以及時(shí)判斷。通過(guò)對(duì)油井桿柱組合的精確計(jì)算，不僅可以判斷正常生 產(chǎn)井的功圖飄移，還可以判斷桿斷脫的情況。如果油井實(shí)測(cè)載荷準(zhǔn)確，還可以判 斷其桿斷

10、脫的具體位置，因此，對(duì)油井桿柱組合的分析是很必要的。考慮到油井的偏磨情況，油井的中往往都會(huì)有扶正器。在扶正器設(shè)置中，主 要通過(guò)考慮油井的井斜數(shù)據(jù)來(lái)確定該油井的扶正器位置，從而防止管桿偏磨。由 于扶正器的存在，在油井生產(chǎn)中肯定會(huì)造成對(duì)懸點(diǎn)載荷的影響，從而影響示功圖。 因此，在通過(guò)功圖判斷井況的時(shí)候就必須考慮油井的具體井身結(jié)構(gòu)和扶正器數(shù)量、 位置情況。3結(jié)論油井的功圖、壓力、井身結(jié)構(gòu)、電參數(shù)等數(shù)據(jù)，綜合反映了油井的工況。油 井的壓力、井身結(jié)構(gòu)直接影響到理論功圖中的載荷值，因此，識(shí)別功圖是否正確， 首先要分析其井口回壓、井身結(jié)構(gòu)等與功圖載荷密切相關(guān)的數(shù)據(jù)，從而確定準(zhǔn)確 的泵功圖，然后通過(guò)正確的油井功圖再進(jìn)行工況識(shí)別；對(duì)油井的井身結(jié)構(gòu)的研究， 不僅可以判斷出合理的油井功圖，還可以為油井優(yōu)化設(shè)計(jì)提供資料；結(jié)合油井的 井口溫度，可以及時(shí)確定油井工況的突變；油井電機(jī)的電參數(shù)，不僅可