示功图在油井工况分析中的应用研究--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

示功图在油井工况分析中的应用研究

发表时间：2021/6/10 来源：《中国科技信息》2021年7月作者：郑冬梅、徐玉英、胡海涛

[导读] 油井工况智能诊断是数字化油田发展的一个重要方面，其重点是通过智能诊断技术提高油井故障诊断的准确性和多故障同时诊断的能力。结合延长油田定边采油厂油田数字化研究项目，研究基于示功图的油井工况智能分析技术。通过实时采集有杆泵抽油机的示功图，应用人工神经网络技术进行模式动态识别，提取特征参数，并根据油井自身参数建立油井故障诊断模型，可对油井工况进行快速、准确地识别和智能分析。

山东东营中石化胜利油田分公司现河采油厂王岗六户采油管理区郑冬梅、徐玉英、胡海涛 257000

摘要：油井工况智能诊断是数字化油田发展的一个重要方面，其重点是通过智能诊断技术提高油井故障诊断的准确性和多故障同时诊断的能力。结合延长油田定边采油厂油田数字化研究项目，研究基于示功图的油井工况智能分析技术。通过实时采集有杆泵抽油机的示功图，应用人工神经网络技术进行模式动态识别，提取特征参数，并根据油井自身参数建立油井故障诊断模型，可对油井工况进行快速、准确地识别和智能分析。
关键词：油井工况；示功图；模式识别
        随着油田信息化的快速发展，我国各大油田已相继进入智能化、自动化、可视化和实时化的数字化阶段。油井工况智能诊断是数字化油田发展的一个重要方面，其重点是通过智能诊断技术提高油井故障诊断的准确性和多故障同时诊断的能力，提升油田生产与管理技术水平。其技术关键是通过波动方程将实测示功图转换成井下泵示功图，根据泵示功图的图形特征，用人工智能诊断法对工况进行诊断。
        1工况实时监测
        油井工况远程监测是通过安装在井口的无线示功图模块获取油井的示功图数据，每隔10min获取各油井光杆的载荷、冲程和冲次数据。经过信号检测提取抽油机的光杆示功图数据，并将这些示功图数据通过远程传输方式发送到监控中心，监控中心工况分析软件对接收到的数据进行实时分析。
        2工况智能分析
        实测示功图作为记录油井工况的曲线载体，能够反映出深井泵发生的各类异常现象；同时结合地质情况、油井动静态参数、地面抽油机工作参数和油井井筒生产变化情况，将相关生产数据纳入到示功图分析中，从而可以找出影响深井泵发生故障的主要原因；同时也可反映出油井是否出砂、出气、结蜡，以及井内不同介质对抽油泵及地面设备产生的影响。
        2.1肥胖形示功图的形成
        从现场发现，影响示功图形状变化的因素是多方面的，其中原油粘度是一个十分重要的因素。它造成上负荷线高于最大理论负荷线、下负荷线低于最小理论负荷线;粘度增大使得凡尔开关比正常时滞后，凡尔不严密，有一定漏失，图形四个角变圆。滑。
        2.2示功图面积及影响因素
        通常人们把示功图面积的大小，作为抽油泵是否正常的主要依据，但是通过统计及理论分析，这一观点是片面的。惯性载荷、振动载荷都会使示功图面积减小，。示功图坐标系减程比、力比的变化，也会导致示功图面积的变化。在减程比较大、力比较小时，示功图会变短变宽;在减程比较小、力比较大时示功图会变长变窄。
        2.3四边形示功图的成因及特征
        油管挂漏失，双公短节漏失是油管漏失的特殊形式，只是在油管最顶部的漏失，示功图和电流显示与油管漏完全相同。它们二者的区别主要是油管漏的井，在打开回压阀门后，会听到油返回井内，而油管挂、双公短节漏失，在打开回压阀门后，会有油从套管阀门刺出。
        断脱时四边形示功图是如何形成的，需要从示功图的减程比及力比的变化来解释。把一个断脱示功图，放在两个减程比、力比不同的示功图坐标系中，会得出不同的图形，在减程比较小，力比较大的坐标系中，会得到一个窄条状示功图;而在减程比相对较大，力比相对较小的坐标系中，会得到一个较宽的四边形示功图。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆

        通过分析，发现断脱示功图有六个显著的特征:示功图无冲程损失;动态上表现为突然不出液;光杆发热;井口憋不起压力;与正常时相比电流变化明显，上部断脱时上行电流、下行电流同时增大，下部断脱时上行电流减小、下行电流增大;最大、最小载荷与正常相比明显减小。
        2.4刀把状示功图的成因和特征
        刀把状示功图仅从图形上看，容易判断为供液不足或气体影响，但是筛管堵、活塞碰泵严重也会出现刀把状示功图。筛管堵出现刀把状示功图的原理是:筛管堵塞后，井液不能顺利进入到泵筒内，使泵的充满度降低，致使抽油杆柱延时卸载。筛管堵与供液不足的主要区别是:筛管堵时产液量逐渐下降，动液面逐渐上升，沉没度大;供液不足时产液量一直较低，动液面深，沉没度小。通过示功图判断出的筛管堵的井洗井后，恢复正常生产，避免了无功作业。活塞碰泵严重，出现刀把状示功图的成因是活塞猛烈的撞击固定凡尔，使得固定凡尔与泵筒底部丝扣处漏失严重，当活塞下行时，泵筒内的液体就会从丝扣处漏失，使抽油杆柱不能及时卸载，只是运行至下死点时，活塞撞击固定凡尔时，才突然卸载。
        2.5椭圆形示功图的成因和特征
        椭圆形示功图通常会判断为双凡尔漏，但抽油杆底部断脱，油管漏也会出现椭圆形示功图。有些井含水较低，在抽油杆断脱后，井筒中井液温度下降，粘度增大，抽油杆柱的运动就会受到较大的阻力，抽油杆柱会有一定的伸缩，尤其是泵挂深度大，且底部断脱时，示功图更接近椭圆形。这种示功图实际上是肥胖形的断脱示功图。抽油杆断脱与双凡尔漏的主要区别是在动态上，双凡尔漏的动态表现为:产液量逐渐下降，示功图逐渐变为椭圆形，动液面缓慢上升。断脱的动态表现为:突然不出液、示功图突然成为椭圆形，动液面突然上升。
         2.6窄条状示功图的成因和特征
         窄条状示功图人们常常把它当作断脱示功图，但窄条状示功图是最为复杂的，在实践中发现油管下部严重漏失，游动凡尔漏失，固定凡尔漏失，双凡尔漏失、油管掉落也会出现窄条状示功图。分析窄条状示功图时，习惯地采用载荷比较的方法，但在有些井上由于稠油影响以及传感器零点的飘移，示功图的最大载荷，最小载荷，已经与理论载荷不具有可比性，如果不能认识到这一点，会使分析走入歧途，但在大部分井上，仍有参考价值。由于油管下部漏失严重，活塞以上液柱降低，使得示功图上行线降低，示功图呈窄条状，但在示功图上仍有一个显著的特征，就是有倾斜的增载线，有冲程损失。另外现场的现象是打开回压阀门后会听到油流返入井内。
        油管掉落的示功图与抽油杆断脱的示功图完全一样，但在打开回压阀门后，断脱井不会有油流返回井内，而油管掉落的井，打开回压阀门后，会有大量的油流返回井内。游动凡尔漏、固定凡尔漏在生产动态上表现为产液量逐渐下降，动液面缓慢上升，井口憋压压力上升缓慢，停抽后压力可以稳住。
        3结束语
        通过近几年对实测示功图和检泵结果的对比分析，对示功图的认识水平不断提高，逐步地摸索总结出一套实测示功图综合解释方法，在生产实际中取得了较好的经济效益，创效近10万元。油井工况的准确判断，对油井的日常管理、作业监督等起到了重要的指导意义。
参考文献
[1]胡广杰，易斌，田宝库．抽油机井实测示功图泵况诊断分析[M]．北京：石油工业出版社，2008．
[2]杨瑞，齐俊林，王永全．有杆泵采油系统故障诊断的快速传递矩阵算法[J]．石油机械，2009，37（11）：19-22
[3]张乃禄，张源，徐竟天．基于通用无线分组业务（GPRS）的油田生产安全监控系统[J]．中国安全科学学报，2006，16 （8）：124-127．
作者简介：郑冬梅，女，安徽省砀山县人，汉族，高中学历，采油技师，研究方向为油气田开发工作。