抽油機(jī)井示功圖分析及應(yīng)用

抽油機(jī)井示功圖分析及應(yīng)用長慶油田公司油氣工藝研究院2011年3月（第一講）一、抽油泵的工作原理二、抽油機(jī)井示功圖分析三、功圖法油井計(jì)量技術(shù)講課內(nèi)容㈠泵的抽汲過程抽油桿柱帶動(dòng)活塞向上運(yùn)動(dòng)。游動(dòng)閥關(guān)閉，泵內(nèi)壓力降低。固定閥在沉沒壓力與泵內(nèi)壓力構(gòu)成的壓差作用下，克服重力而被打開，原油進(jìn)泵而井口排油。抽油桿伸長加載；油管卸載而縮短。泵內(nèi)進(jìn)液的條件：泵內(nèi)壓力(吸入壓力)低于沉沒壓力。⒈上沖程一、抽油泵的工作原理活塞上下運(yùn)動(dòng)一次稱為一個(gè)沖程，分為上沖程和下沖程。⒉下沖程

抽油桿柱帶動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)。固定閥關(guān)閉，游動(dòng)閥打開，當(dāng)泵內(nèi)壓力升高到大于活塞以上液柱壓力和游動(dòng)閥重力時(shí)，游動(dòng)閥被頂開，泵內(nèi)液體排向油管。抽油桿由于卸載而縮短，油管加載而伸長。泵排出的條件：泵內(nèi)壓力(排出壓力)高于柱塞以上的液柱壓力。

柱塞上下抽汲一次為一個(gè)沖程，在一個(gè)沖程內(nèi)完成進(jìn)油與排油的過程。

一、抽油泵的工作原理在一個(gè)沖程內(nèi)，排出的液體體積：每分鐘的沖數(shù)為N，則每分鐘排量：每日排量:㈡泵的理論排量一、抽油泵的工作原理柱塞在泵內(nèi)讓出容積原油進(jìn)泵泵內(nèi)排出原油泵的工作過程

實(shí)際產(chǎn)量Q與理論產(chǎn)量Qt的比值

在實(shí)際生產(chǎn)中，由于油管、抽油桿的彈性伸縮、氣體進(jìn)泵、砂、蠟等各種因素影響，實(shí)際產(chǎn)量往往小于理論排量Qt

。泵效的大小反映了泵的工作狀況，泵效越大，泵的工作條件越好。一、抽油泵的工作原理㈢泵效在有桿泵采油過程中，用動(dòng)力儀測(cè)試的地面示功圖，定性地分析深井泵的工作情況，是了解井下抽油泵工作狀況的重要手段。由于抽油井井下情況復(fù)雜，在生產(chǎn)過程中，深井泵將受到制造質(zhì)量、安裝質(zhì)量，以及砂、蠟、水、氣、供液和腐蝕等多種因素的影響，所以，實(shí)測(cè)示功圖的形狀很不規(guī)則。為了正確分析和解釋示功圖，常需要以理論示功圖及典型示功圖為基礎(chǔ)，進(jìn)而分析和解釋實(shí)測(cè)示功圖。二、抽油機(jī)井示功圖分析示功圖定義：

由載荷隨位移的變化關(guān)系曲線所構(gòu)成的封閉曲線圖稱為示功圖。表示懸點(diǎn)載荷與位移關(guān)系的示功圖稱為地面示功圖或光桿示功圖。理論示功圖定義：

只考慮靜載荷作用下的示功圖稱為理論示功圖。典型示功圖定義：

指某一因素的影響十分明顯，其形狀代表了該因素影響下的基本特征的示功圖。

二、抽油機(jī)井示功圖分析s

pABC為上沖程靜載荷變化線。AB為加載過程，加載過程中，游動(dòng)凡爾和固定凡爾處于關(guān)閉狀態(tài)；在B點(diǎn)加載完畢，變形結(jié)束，柱塞與泵筒開始發(fā)生相對(duì)位移，固定凡爾打開而吸入液體。BC為吸入過程（BC=sP為泵的沖程），游動(dòng)凡爾處于關(guān)閉狀態(tài)。CDA為下沖程靜載荷變化線。CD為卸載過程，游動(dòng)凡爾和固定凡爾處于關(guān)閉狀態(tài)；在D點(diǎn)卸載完畢，變形結(jié)束，柱塞與泵筒發(fā)生向下相對(duì)位移，游動(dòng)凡爾被頂開、排出液體。DA為排出過程，固定凡爾處于關(guān)閉狀態(tài)。彈性抽油桿靜載時(shí)的示功圖二、抽油機(jī)井示功圖分析λ——沖程損失，mWl′——抽油泵活塞以上液柱重量，kNWr′——抽油桿在液體中的重量，kNSp——有效行程，mS——光桿行程，m㈠靜載荷作用下的理論示功圖

循環(huán)過程：下死點(diǎn)A加載完成B上死點(diǎn)C卸載完成D下死點(diǎn)A㈡考慮慣性載荷后的理論示功圖

考慮慣性和振動(dòng)后的理論示功圖

在實(shí)際生產(chǎn)中抽油桿要承受動(dòng)載荷、靜載荷和慣性載荷的影響。使原本正常的圖形按順時(shí)針方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，動(dòng)載的大小與上下行程線與水平線的夾角成正比。偏轉(zhuǎn)角二、抽油機(jī)井示功圖分析

由于存在沖程損失和無效沖程，使得柱塞沖程總是小于光桿沖程。沖程損失是指光桿已發(fā)生位移，而柱塞因種種原因還沒有位移，因此而損失的沖程即為沖程損失。無效沖程是指柱塞已在運(yùn)動(dòng)，因種種原因泵沒有起抽汲作用，這部分沖程沒有起作用，稱之為無效沖程。㈢

沖程分析二、抽油機(jī)井示功圖分析懸點(diǎn)從下死點(diǎn)到上死點(diǎn)雖然走了沖程長度S，但由于抽油桿柱和油管柱的靜變形，抽油泵柱塞沖程損失為⑴靜載荷作用下的柱塞沖程損失抽油桿柱和油管柱變形過程L：下泵深度，m；E：鋼材彈性模數(shù)，Pa；fr：抽油桿截面積，m2；ft：油管管壁斷面積，m2；fp：泵柱塞截面積，m2；hd：動(dòng)液面，m；S：光桿沖程，m；γo：原油重度，N/m3。⒈沖程損失二、抽油機(jī)井示功圖分析沖程損失與下泵深度成正比，隨著下泵深度的增加，沖程損失變大。沖程損失—下泵深度關(guān)系曲線Dp:32mmρo:850kg/m3dr:22mmdt:73mmhd:1000m二、抽油機(jī)井示功圖分析沖程損失與動(dòng)液面成正比。隨著動(dòng)液面的降低，沖程損失增加，當(dāng)動(dòng)液面下降到泵吸入口時(shí)，沖程損失最大。沖程損失—?jiǎng)右好骊P(guān)系曲線Dp:32mmρo:850kg/m3dr:22mmdt:73mmL:2500m二、抽油機(jī)井示功圖分析沖程損失與抽油泵泵徑成正比，泵徑越大，沖程損失越大。不同泵徑?jīng)_程損失—下泵深度關(guān)系曲線泵徑—沖程損失關(guān)系ρo:850kg/m3dr:22mmdt:73mmhd:1000mdt:73mmρo:850kg/m3dr:22mmL:1800mhd:1000mdt:73mmρo:850kg/m3dr:22mmL:2000mhd:1000m二、抽油機(jī)井示功圖分析沖程損失與抽油桿直徑成反比，抽油桿越細(xì)，沖程損失越大。不同桿徑?jīng)_程損失—下泵深度關(guān)系曲線ρo:850kg/m3

Dp:32mmdt:73mmhd:1000mdt:73mmρo:850kg/m3Dp:32mmL:1800mhd:1000m桿徑—沖程損失關(guān)系曲線二、抽油機(jī)井示功圖分析⑵慣性載荷作用下的柱塞沖程與靜載變形情況相反，慣性載荷作用使柱塞沖程增加。當(dāng)懸點(diǎn)到達(dá)上死點(diǎn)后，抽油桿在慣性力的作用下會(huì)帶著柱塞繼續(xù)上行，使柱塞比靜載變形時(shí)向上多移動(dòng)一段距離。當(dāng)懸點(diǎn)下行到下死點(diǎn)后，抽油桿的慣性力向下，使抽油桿柱伸長，柱塞比靜載變形時(shí)向下多移動(dòng)一段距離。λi：慣性載荷作用增加的柱塞沖程；Wr：抽油桿柱在空氣中重力，N；S：光桿沖程，m；n：沖次，min－1；L：下泵深度，m；fr：抽油桿截面積，m2；E：鋼材彈性模數(shù)，Pa。增加的柱塞沖程二、抽油機(jī)井示功圖分析抽油桿柱和油管柱變形過程盡管慣性載荷引起的抽油桿的變形使柱塞沖程增大，有利于提高泵效，但增加慣性載荷會(huì)使懸點(diǎn)最大載荷增大，最小載荷減小，使抽油桿受力條件變壞。所以，通常并不用增加慣性載荷(快速抽汲)的辦法來增加柱塞沖程。dr:22mmqr:3.07kg/mL:2000mn:2.5min-1dr:22mmqr:3.07kg/mL:2000mS:3m光桿沖程—沖程增加關(guān)系曲線沖次—沖程增加關(guān)系曲線二、抽油機(jī)井示功圖分析不論是上沖程還是下沖程，抽油桿柱振動(dòng)引起的伸縮對(duì)柱塞沖程的影響都是一致的，即要增加都增加，要減小都減小。至于究竟是增加還是減小，取決于抽油桿柱自由振動(dòng)與懸點(diǎn)運(yùn)動(dòng)引起的強(qiáng)迫振動(dòng)的相位配合。對(duì)于油井來說，都有一個(gè)配合的不利區(qū)域，在此區(qū)域內(nèi)，由于抽油桿柱本身的振動(dòng)，將減小柱塞沖程。⑶振動(dòng)載荷作用下的柱塞沖程二、抽油機(jī)井示功圖分析抽油桿為細(xì)長桿，在軸向壓力作用下穩(wěn)定性較差。抽油桿受軸向壓力和失穩(wěn)狀態(tài)下的變形，會(huì)造成抽油泵在下沖程時(shí)與抽油機(jī)運(yùn)動(dòng)不同步，即抽油泵柱塞實(shí)際行程小于抽油機(jī)光桿沖程。⑷抽油桿彎曲引起的沖程損失抽油桿長度與臨界壓力關(guān)系曲線二、抽油機(jī)井示功圖分析⑴漏失對(duì)沖程的影響⒉無效沖程漏失量與柱塞上、下端壓差關(guān)系曲線抽油泵間隙漏失量：ql：間隙漏失量，m3/d；dp：泵徑，m；δ：單面間隙，m；μ：動(dòng)力粘度，Pa.s；l：柱塞長度，m；Δp：柱塞上、下端壓差；Pa。長慶油田滲透率低，原油粘度小，油井動(dòng)液面低即抽油泵柱塞上、下端壓差較大，泵的間隙漏失應(yīng)加以重視。二、抽油機(jī)井示功圖分析⑵氣體和充不滿對(duì)沖程的影響油井生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)出的伴生氣部分進(jìn)入泵筒，占據(jù)泵筒有效空間，減少進(jìn)泵液量，形成吸入過程的無效沖程，而且這部分游離氣在柱塞由上死點(diǎn)下行時(shí)受壓縮，不像液體受壓時(shí)壓力很快上升，達(dá)不到柱塞上部液柱壓力時(shí)，游動(dòng)閥打不開，不能進(jìn)行排液，當(dāng)泵筒中全部充滿氣體時(shí)，游動(dòng)閥始終打不開，形成氣鎖。液體進(jìn)泵阻力大或者供液不足，造成充不滿，也形成吸入過程的無效沖程。二、抽油機(jī)井示功圖分析⒊實(shí)際產(chǎn)液量與沖程的關(guān)系二、抽油機(jī)井示功圖分析從下圖的對(duì)比中可以看出，實(shí)際產(chǎn)量與沖程損失是直接有關(guān)的。

為了提高油井產(chǎn)液量，盡可能地減少?zèng)_程損失、減少氣體影響和油管漏失，提高深井泵的質(zhì)量和抽油參數(shù)優(yōu)化組合，減少桿柱摩擦阻力，保證合理沉沒度，調(diào)小防沖距，延長檢泵周期。PSABDB’C㈢典型示功圖⒈氣體和充不滿對(duì)示功圖的影響⑴氣體影響示功圖充滿系數(shù)：二、抽油機(jī)井示功圖分析氣鎖當(dāng)進(jìn)泵氣量很大而沉沒壓力很低時(shí)，泵內(nèi)氣體處于反復(fù)壓縮和膨脹狀態(tài)，吸入和排出閥處于關(guān)閉狀態(tài)，出現(xiàn)“氣鎖”現(xiàn)象。D'⑵充不滿影響的示功圖

充不滿現(xiàn)象：地層產(chǎn)液在上沖程末充滿泵筒的現(xiàn)象。

液擊現(xiàn)象：泵充不滿生產(chǎn)時(shí)，柱塞與泵內(nèi)液面撞擊引起抽油設(shè)備受力急劇變化的現(xiàn)象。二、抽油機(jī)井示功圖分析PSABDCD'123PSABD⑴排出部分的漏失

⒉漏失對(duì)示功圖的影響包括：排出閥球與閥座配合不嚴(yán)；活塞與泵的襯套配合不當(dāng)；或長期磨損使間隙變大；閥爾罩內(nèi)積有臟物、砂、蠟，使閥球起落失靈等原因造成的漏失。柱塞的有效吸入行程：泵效：B’C’C二、抽油機(jī)井示功圖分析A'PSABDCD'B’二、抽油機(jī)井示功圖分析⑵吸入部分漏失

柱塞的有效吸入行程：泵效：

包括：固定凡爾與凡爾座配合不嚴(yán)、凡爾球被砂子刺壞或凡爾罩內(nèi)積有砂、蠟等臟物，使凡爾球的起落失靈等原因造成的漏失。

雙凡爾漏失說明球閥不嚴(yán)而產(chǎn)生少部分漏失但油井仍然出液，有一定減產(chǎn)。對(duì)這類功圖要看下泵時(shí)間長短是否疲勞磨損、腐蝕等，一般為臟物蠟塊卡墊造成球閥不嚴(yán)，后者可輕微碰泵或洗井。對(duì)生產(chǎn)時(shí)間超常的油井大多是閥球、閥座磨損、剝蝕必須換泵。漏失大必須及時(shí)換泵恢復(fù)正常生產(chǎn)。游動(dòng)閥漏失影響固定閥漏失影響⑶雙凡爾漏失

雙凡爾漏失二、抽油機(jī)井示功圖分析⒊活塞遇卡的示功圖

柱塞在泵筒內(nèi)被卡死在某一位置時(shí)，在抽汲過程中柱塞無法移動(dòng)而只有抽油桿的伸縮變形，圖形形狀與被卡位置有關(guān)。

活塞卡在泵筒中部二、抽油機(jī)井示功圖分析⒋帶噴井的示功圖在抽汲過程中，游動(dòng)閥和固定閥處于同時(shí)打開狀態(tài)，液柱載荷基本加不到懸點(diǎn)。示功圖的位置和載荷變化的大小取決于噴勢(shì)的強(qiáng)弱及抽汲液體的粘度。二、抽油機(jī)井示功圖分析噴勢(shì)強(qiáng)、油稀帶噴的示功圖噴勢(shì)弱、油稠帶噴的示功圖⒌抽油桿斷脫抽油桿斷脫后的懸點(diǎn)載荷實(shí)際上是斷脫點(diǎn)以上的抽油桿柱重量，只是由于摩擦力，才使上下載荷線不重合。長條圖形越向上，表示斷脫位置越向下。L斷LD斷——抽油桿斷脫部位，m；D——抽油桿柱深度，m；L斷——實(shí)測(cè)段脫圖形上下負(fù)荷線平均中線距基線的距離，mm；L——最小負(fù)荷線距基線的距離，mm。L斷.DLD斷

=抽油桿斷脫二、抽油機(jī)井示功圖分析⒍結(jié)蠟由于油井結(jié)蠟，使活塞在整個(gè)行程中或某個(gè)區(qū)域增加一個(gè)附加阻力，上沖程，附加阻力使懸點(diǎn)載荷增加；下沖程，附加阻力使懸點(diǎn)載荷減小，并且會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)載荷，反映在示功圖上，上下載荷線上出現(xiàn)波浪型彎曲。二、抽油機(jī)井示功圖分析

⒎活塞脫出工作筒二、抽油機(jī)井示功圖分析

由于活塞下的過高，在上沖程中活塞會(huì)脫出工作筒，懸點(diǎn)突然卸載，因此卸載線急劇下降。另外由于突然卸載，引起活塞跳動(dòng)，反映在示功圖中，右下角為不規(guī)則波浪形曲線?；钊闲忻摮龉ぷ魍泊_有發(fā)生，主要是完井?dāng)?shù)據(jù)太差，防沖距過大，或是長沖程而下了短泵（泵筒長度不夠不能滿足地面沖程要求）。⒏出砂受砂影響的示功圖上明顯見到“小牙齒”形的不規(guī)則齒狀，深井泵壽命短，免修期短。該功圖是不出油的，固定凡爾卡死在罩內(nèi)，進(jìn)油部位砂堵。二、抽油機(jī)井示功圖分析出油正常，圖形為大齒形特征，為抽油機(jī)變速箱內(nèi)的軸鍵磨損串動(dòng)而振動(dòng)。⒐機(jī)械性跳動(dòng)二、抽油機(jī)井示功圖分析碰泵是防沖距過小造成活塞底部與固定凡爾罩相碰擊，左下角出現(xiàn)一個(gè)“圓圈”，出現(xiàn)圓圈一般都為硬碰。發(fā)現(xiàn)后要及時(shí)上提防止凡爾磁化影響靈活啟閉。實(shí)際上防沖距應(yīng)該是越小越好，特別是高氣油比油井以不碰為宜。⒑碰泵碰泵二、抽油機(jī)井示功圖分析氣體影響㈣實(shí)測(cè)示功圖游動(dòng)凡爾漏供液不足二、抽油機(jī)井示功圖分析固定凡爾漏卡泵

抽油桿斷脫

二、抽油機(jī)井示功圖分析脫筒雙凡爾漏失結(jié)蠟二、抽油機(jī)井示功圖分析油井生產(chǎn)計(jì)量是油田開發(fā)的一項(xiàng)最基礎(chǔ)工作，需要投入相應(yīng)的計(jì)量設(shè)備、輔助設(shè)施及操作管理人員，成本高、效率低。為此，油氣院研制發(fā)明了一種新的井口計(jì)量技術(shù)——抽油機(jī)井功圖法油井計(jì)量技術(shù)。經(jīng)過便攜綜合測(cè)試儀、無線傳輸式功圖法計(jì)量系統(tǒng)、油井功圖法計(jì)量及遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)三個(gè)不同階段的研發(fā)，逐步改進(jìn)完善了功圖法油井計(jì)量技術(shù)及裝置，已成為長慶油田工藝模式的主體技術(shù)之一。實(shí)現(xiàn)了計(jì)量方式的一次變革，簡化了流程、降低了投資、減少了用工總量，提高了油田智能化管理水平，為建設(shè)數(shù)字化油田搭建了平臺(tái)。

2008年《功圖法油井計(jì)量裝置》獲得國家發(fā)明專利和《集團(tuán)公司2008年自主創(chuàng)新重要產(chǎn)品》認(rèn)證。三、功圖法油井計(jì)量技術(shù)這是一種最通用的計(jì)量方法，即按井組分別將每一口油井的產(chǎn)出液通過出油管道輸送到計(jì)量站，進(jìn)入油氣分離器、經(jīng)氣液分離后，對(duì)產(chǎn)出液進(jìn)行計(jì)量，然后經(jīng)齒輪泵輸入集油管線中，輸入接轉(zhuǎn)站。該方法計(jì)量簡單、運(yùn)行可靠。

缺點(diǎn)：需配套建設(shè)相應(yīng)地面設(shè)備流程。

㈠油井計(jì)量技術(shù)背景三、功圖法油井計(jì)量技術(shù)1.雙容積單井計(jì)量是在井口用小型量油缸計(jì)量油井產(chǎn)量的一種方法。其主體為兩個(gè)對(duì)稱設(shè)置的可翻轉(zhuǎn)計(jì)量斗，兩個(gè)計(jì)量斗聯(lián)接一體、腔體為相互獨(dú)立的結(jié)構(gòu)。

缺點(diǎn)：計(jì)量時(shí)受油井不規(guī)則出氣產(chǎn)生的脈動(dòng)氣流影響，會(huì)導(dǎo)致流量計(jì)發(fā)生誤翻，嚴(yán)重影響測(cè)試準(zhǔn)確性。

2.井口翻斗計(jì)量三、功圖法油井計(jì)量技術(shù)

模擬計(jì)量間單井集中計(jì)量的技術(shù)流程,用壓縮氣體模擬單井油壓,用稱重計(jì)量法計(jì)量出一定時(shí)間內(nèi)產(chǎn)出液的質(zhì)量,折算成日產(chǎn)量,計(jì)量完成后將計(jì)量罐中的原油通過氣泵打入管匯流程,再進(jìn)行下一次的計(jì)量。計(jì)量方便、快捷。

缺點(diǎn)：在計(jì)量時(shí)需要改接油井管線，特別在冬天使用時(shí)，易造成管線堵塞。長慶油田油井多、計(jì)量任務(wù)重，不能滿足現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的需要。3.活動(dòng)計(jì)量車計(jì)量三、功圖法油井計(jì)量技術(shù)總之，以上油井產(chǎn)出液計(jì)量方法面臨：①受計(jì)量裝置的性能及技術(shù)的局限性限制，不能滿足油田計(jì)量需要；②計(jì)量數(shù)據(jù)錄集時(shí)間短，低產(chǎn)油井存在產(chǎn)液間歇現(xiàn)象，短時(shí)間計(jì)量很難得出真實(shí)產(chǎn)液量；③需配備相應(yīng)的地面管線及裝置，投入費(fèi)用比較高等諸多問題。采用常規(guī)的計(jì)量方法已難以滿足油田計(jì)量要求，難以滿足低滲透油田油井計(jì)量及開發(fā)的低成本運(yùn)行。三、功圖法油井計(jì)量技術(shù)地面示功圖建立定向井條件下油管、抽油桿、液體三維力學(xué)、數(shù)學(xué)模型結(jié)合油井液體性質(zhì)、抽油機(jī)型號(hào)、沖程、沖次、桿柱組合等主要參數(shù)泵功圖采用多邊形逼近法和矢量特征法進(jìn)行分析和故障識(shí)別泵有效沖程結(jié)合油層物性及生產(chǎn)參數(shù)油井產(chǎn)液量

功圖法油井計(jì)量系統(tǒng)技術(shù)原理圖全天候采集井口位移與載荷數(shù)據(jù)1.基本原理該技術(shù)從能真實(shí)反映抽油系統(tǒng)有桿泵工況的示功圖入手，把定向井有桿泵抽油系統(tǒng)視為一個(gè)復(fù)雜的三維振動(dòng)系統(tǒng)，研究建立了該系統(tǒng)的力學(xué)、數(shù)學(xué)模型及算法，計(jì)算在不同井口示功圖激勵(lì)下的泵功圖響應(yīng)，采用矢量特征法對(duì)泵功圖進(jìn)行分析及故障進(jìn)行識(shí)別，確定泵的有效沖程，得出油井地面折算有效排量。

㈡功圖法油井計(jì)量技術(shù)理論三、功圖法油井計(jì)量技術(shù)定向井有桿泵系統(tǒng)模型研究泵功圖識(shí)別研究功圖法油井計(jì)量系統(tǒng)研制功圖法油井計(jì)量軟件研制井身軌跡描述管桿液三維空間的振動(dòng)力學(xué)模型建立泵功圖計(jì)算模型及求解方法建立標(biāo)準(zhǔn)故障矢量鏈庫泵功圖多邊形逼近矢量特征法識(shí)別泵功圖故障泵有效沖程識(shí)別采集參數(shù)及傳輸方式的選擇實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的建立數(shù)據(jù)處理平臺(tái)的建立程序結(jié)構(gòu)的選擇與建立計(jì)量分析程序的實(shí)現(xiàn)及編程⒉主要研究內(nèi)容三、功圖法油井計(jì)量技術(shù)把定向井有桿泵系統(tǒng)視為一個(gè)復(fù)雜的三維振動(dòng)系統(tǒng)，考慮抽油桿、液柱及油管三個(gè)子系統(tǒng)在三維空間的振動(dòng)耦合和與抽油桿位移、速度、應(yīng)變、應(yīng)力和載荷之間隨時(shí)間變化的因素，建立相關(guān)模型。①建立了抽油桿、液柱和油管三個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)的空間三維模型。②考慮了以上三個(gè)子系統(tǒng)在三維空間的振動(dòng)耦合及液柱可壓縮性。③用有限元法及有限差分法將抽油桿及油管結(jié)構(gòu)離散化，建立了油管、桿振動(dòng)的有限元方程與有限差分法結(jié)合的計(jì)算模型及方法。⑴定向井有桿泵系統(tǒng)模型研究三、功圖法油井計(jì)量技術(shù)采用多邊形逼近法和矢量特征法對(duì)泵示功圖進(jìn)行工況識(shí)別、分析，考慮氣體、結(jié)蠟等因素對(duì)泵功圖有效沖程的影響，準(zhǔn)確判斷泵有效沖程，解決了以往功圖法計(jì)量誤差大的問題，使計(jì)量精度有了顯著提高，這與以往的用示功圖面積法求解油井產(chǎn)液量有實(shí)質(zhì)上的差別。⑵

泵功圖識(shí)別研究三、功圖法油井計(jì)量技術(shù)三、功圖法油井計(jì)量技術(shù)⑶數(shù)據(jù)采集研究考慮長慶油田具有的低滲、低壓、低產(chǎn)特性，油井間歇出油情況普遍，以全天候?qū)崪y(cè)示功圖作為數(shù)據(jù)源，計(jì)算油井平均產(chǎn)量，能夠更加真實(shí)地反映油井實(shí)際出液情況。三、功圖法油井計(jì)量技術(shù)三、功圖法油井計(jì)量技術(shù)研究、開發(fā)集測(cè)試、通信和計(jì)算機(jī)技術(shù)為一體，抽油機(jī)井功圖法油井自動(dòng)計(jì)量與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，解決油井示功圖現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試時(shí)間及數(shù)據(jù)連續(xù)錄取這一關(guān)鍵難題，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、產(chǎn)量自動(dòng)計(jì)量、工況遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、油井故障診斷、報(bào)告自動(dòng)生成、故障實(shí)時(shí)預(yù)警等功能。⑷功圖法油井計(jì)量系統(tǒng)研制三、功圖法油井計(jì)量技術(shù)⒈系統(tǒng)組成三、功圖法油井計(jì)量技術(shù)㈢功圖法油井計(jì)量和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)分散采集、集中處理的結(jié)構(gòu)。主要由前端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和計(jì)量分析系統(tǒng)兩部分組成。在有網(wǎng)絡(luò)條件下，安裝應(yīng)用功圖計(jì)量網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)，需要建立服務(wù)器和安裝客戶端應(yīng)用程序。功圖法數(shù)據(jù)采集點(diǎn)功圖法數(shù)據(jù)處理點(diǎn)服務(wù)器客戶端應(yīng)用⑴數(shù)據(jù)采集點(diǎn)三、功圖法油井計(jì)量技術(shù)①

獨(dú)立結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集位移和載荷時(shí)相對(duì)獨(dú)立，分別由載荷、位移傳感器采集數(shù)據(jù)，通過電纜傳送到數(shù)據(jù)采集控制器，應(yīng)用數(shù)學(xué)關(guān)系進(jìn)行對(duì)應(yīng)分配，從而形成示功圖圖形。數(shù)據(jù)傳輸天線數(shù)據(jù)采集控制器載荷傳感器位移傳感器②一體化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)系統(tǒng)以太陽能電池為動(dòng)力，是一種將載荷位移傳感器、微型電臺(tái)和太陽能電池集成的一體化載荷位移儀。一體化結(jié)構(gòu)簡化了現(xiàn)場(chǎng)安裝、修井、維護(hù)等的程序，降低了匹配誤差和天氣因素對(duì)數(shù)據(jù)采集的影響。三、功圖法油井計(jì)量技術(shù)⑵系統(tǒng)主要功能實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與遠(yuǎn)程工況監(jiān)測(cè)。功圖計(jì)量及油井工況診斷。自動(dòng)生成報(bào)表。實(shí)時(shí)故障報(bào)警：遙測(cè)系統(tǒng)故障，抽油機(jī)停機(jī)、井場(chǎng)停電抽油機(jī)超載、故障預(yù)警提示等。歷史數(shù)據(jù)查詢、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)瀏覽等。三、功圖法油井計(jì)量技術(shù)自2004年首次在西峰整裝大油田應(yīng)用以來，該技術(shù)已成為長慶油田工藝模式的主體技術(shù)之一。截至目前，全油田共建油井功圖法數(shù)據(jù)處理點(diǎn)329個(gè)，管理油井11243口。功圖法油井計(jì)量技術(shù)在長慶油田應(yīng)用統(tǒng)計(jì)（四）油田應(yīng)用情況三、功圖法油井計(jì)量技術(shù)⒈應(yīng)用情況管理井?dāng)?shù)管理站點(diǎn)數(shù)2009年2010年2011年4月632433292009年2010年2011年4月2247881811243⑴系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，滿足現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)需要建立了功圖法油井計(jì)量系統(tǒng)安裝、運(yùn)行情況月報(bào)制度，統(tǒng)計(jì)顯示系統(tǒng)平均應(yīng)用率達(dá)90%以上。2009年5月六個(gè)廠系統(tǒng)應(yīng)用率達(dá)到91.6%，系統(tǒng)運(yùn)行總體平穩(wěn)，基本滿足了現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)需要。系統(tǒng)運(yùn)行情況統(tǒng)計(jì)主站數(shù)（個(gè)）總井?dāng)?shù)（口）安裝井?dāng)?shù)（口）未使用井原因描述（口）系統(tǒng)應(yīng)用率(%)轉(zhuǎn)注、間開、通訊故障、傳感器損壞1205050474217491.62.應(yīng)用效果三、功圖法油井計(jì)量技術(shù)年份地點(diǎn)測(cè)試井次平均單量液量（m3/d）平均測(cè)試液量（m3/d）平均誤差(%)2000招安（一廠）116.656.767.592001招安、王窯（一廠）196.636