王军平
新疆敦华石油技术股份有限公司 新疆 克拉玛依 834000
摘要:新疆油田浅层稠油区块很多进入开发后期，开发成本高，油田建设成本控制要求越来越高，但油田生产又需要准确及时的了解油井生产状况；电功图计算产量技术依托最易获取的电功图数据，通过神经网络学习建模来最终实现油井产量计算，建设成本底、方法科学简单，针对不同井采用各自的模型，计算准确度高，适应性强，取得良好的应用效果，适用于浅层稠油井单井产量计算。
关键词：示功图，电功图，计算产量，充满度
引言
井的单井计量是油田开发动态分析取资料的必要手段，由于常规的油井计量周期比较短，多年来油田大多采用多井式计量站来完成。目前国内外油田油井计量通常采用的方法有六种：（1）水平高架罐量油；（2）玻璃管量油；（3）电极液位量油；（4）翻斗量油；（5）液面恢复法；（6）功图法。其中，水平高架罐量油法和玻璃管流量计及翻斗量油计量法，由于计量方法比较原始，工人劳动强度大，准确度低，可靠性差，尤其是超稠油油井产量的计量，速度非常慢，含气不易排出，需要沉降4小时以上，无法实现实时在线计量。我国浅层稠油井开发采用蒸汽热采方式，油井井距小、产量低，一个采油站管理油井数量一般在20口井以上，单井的计量周期为4～5天一次，每次计量时间也较短，数据随机性大，经常需要重复计量来确认计量数据波动的真实性。油田单井计量是油田各项计量中工作量最大、最繁琐的一项基础工作。
1．技术现状
最近几年，国内有一些油田采用载荷位移法和有效冲程法计算产量，这两种计量方法通过油井载荷和位移数据，用固化的数学模型求得油井产量，但油井在实际生产中存在着结蜡、气体、油稠等井况变化发生，计算数据和真实数据的误差波动大；不同油井的地面抽油机基础数据和井下基础数据都不一样，也给产量计算带来非常大的难度。除此之外，该方法需要在抽油机安装载荷传感器，造价本身偏高外，载荷传感器本身在运行1年之后的维护工作量也增大很多，其中包括了：损坏、电池更换、载荷漂移等。
2．载荷位移法计算产量
目前油田大多采用游梁式抽油机，传动机构为四连杆机构，电动机通过减速箱带动曲柄，曲柄带动游梁摆动，实现悬点的上下往复运动。
油井示功图的形状代表了不同的井下油泵工作状态，供液不足图形代表井下油泵工作时没有被液体充满（如图1），在载荷位移法中，通过计算充满度来表示理想油泵泵效（忽略漏失）。充满度e=S1/S*100% ；S1代表下行程中的有效冲程，S代表整个冲程长度。充满度e 是计算油井产量数据的关键数据之一。
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图1 供液不足功图图形
理想的产量计算公式：
Q1=K*e*n*1440*η
其中Q1表示计算产量，
K表示泵理论排量。
n表示冲次。
η表示漏失系数。
漏失系数η是计算单井产量数据的关键所在。在以往的方法中，大多采用通过理论产量和实际产量的比例关系来直接指定系数，或者通过一系列公式来计算出η。但这两种方式在实际使用中，均无法适用油井井况的复杂多变。
3．电功图计算产量
电动机将电能转化为转子的机械能输出，电机通过皮带传动与减速器相连，可以看出电机输出功率的变化将引起减速器输出轴扭矩的变化，而悬点载荷的变化将导致减速器输出轴扭矩需求的变化，因此载荷与电机输入功率变化具有很强的相关性。悬点载荷受井下油气环境影响而发生变化，悬点载荷的变化导致曲柄扭矩随之改变，而曲柄扭矩的变化又导致电机输入功率随之改变。由此可见电机输入功率曲线间接反映了载荷曲线的变化。
开展电功图计算产量技术，首先要实现通过电功图计算充满度e值。过对电功图和载荷功图的对比研究分析（图2），我们可以在功率曲线上找到与载荷曲线对应的拐点（下行程载荷突变点），图2中*为载荷曲线下行程拐点，△为电功图曲线下行程拐点，将两个点同时放到载荷功图上可以看到（图2下），下行程中两个点基本重合。
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图2 电功图和载荷功图曲线分析图
单井产量数据的最大用途不是用作产油量数据做为生产单位考核数据，而是做为油井产生情况的一个重要判断依据，因此不论是计量设备计量的产量数据还是通过仪器仪表计算的产量数据，都要能真实反映油井的生产波动变化。以往通过固定公式、固定系数的方式，最大的问题就是受井况变化的影响严重，而稠油井除了受油井气体、漏失、原油黏度影响外，还受温度影响，影响因素多且复杂多变，因此传统的计算方式不可行。
针对该问题，先采集一段时间的单井电功图、温度数据和油井计量产量数据，对采集到的数据进行预处理分析，计算电功图充满度数据，采用神经网络技术将位移、功率、冲次、温度、充满度做为学习数据训练产量计算模型（图3），将计算模型用于以后该井的产量计算。
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通过该方法，我们在浅层稠油井进行了应用验证，下图为新疆油田某稠油井的实际计量产量数据和计算产量数据的对比图。从图中，我们可以看到，40天的数据对比，计算数据能很好的根据井况变化反映油井产量变化，真实反映出单井生产状况。
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利用本区块油井模型测试，油井数据及趋势吻合度接近，准确率90%以上 占比46.1%。趋势准确率大于85%，达到测试需求。
4.总结
电功图计算产量技术，依托稳定好的电参数数据，获取便利且成本低，不受载荷传感器电池、漂移等问题干扰；通过现场实际应用对比，数据准确度高，且实时性好，与当前通过多通阀计量产量的方式相比，电功图计算产量技术更能真实反映油井生产能力变化，数据更具备生产指导意义，有助于现场管理效率的提高，适用于浅层稠油井；且当前油田物联网建设成本控制要求高，在采集油井电参数的同时就能实现单井产量数据计算，具有很好的推广应用前景。
5.参考文献
[1] 张兴华，王俊奇，高志光，郑欣 . 计量油井产量的功图发技术[J]. 河南石油， 2005（05）-0038-03.
[2] 钟张起，侯读杰，马尚俊，田中政，梁龙飞 . 载荷位移法在功图量油技术中的应用[J]. 复杂油气藏， 2014，7（04）-0069-04.