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目前国内油田油井产量的计量主要是将各口井的油输送到计量站进行集中计量。这种计量方法既不经济,也不适合油田的发展。了解和掌握采油系统的工况,实现油井单井计量,是国内石油生产简化工艺流程、提高经济效益迫切需要解决的一个课题。示功图量油技术就是为解决单井计量问题而提出的,尽管目前已部分应用于油田实际生产,但仍有许多问题未能很好地解决。为此,本文针对示功图量油技术开展了以下研究。
首先以地面示功图为边界条件,通过对抽油杆柱进行受力分析,建立一维波动方程,分别采用傅立叶级数法和有限差分法求解该方程,从而获得井下泵示功图。通过对两种方法得到结果的对比分析,验证了本文求解泵示功图方法的正确性。
根据泵示功图确定游动阀和固定阀开闭点位置是对阀漏失量、泵充满度及泵效等进行定量分析的关键。目前判断游动阀和固定阀开闭点位置主要是将离散点拟合成一条直线,然后求直线斜率的方法。针对该方法不够准确的缺点,本文提出采用连续曲线的曲率近似泵示功图离散点的曲率,并通过分析泵示功图几何特征,划分查找最大曲率点区域的方法,能够相对准确地判断阀开闭点的位置。
判断泵工况种类是油井产量定量分析的基础,本文采用网格法和灰度理论相结合的方法判断泵的工况种类。首先计算标准示功图灰度矩阵的六个特征值并建立其数据库;然后计算实测示功图灰度矩阵的六个特征值,并建立与标准示功图特征值的灰关联度;最后根据灰关联度的大小来判断两者之间的相似度识别泵的工况种类。
在上述工作的基础上,对油井的产量计算做了定量分析。根据获得的泵示功图、阀开闭点的位置和油井工况种类,定量分析了柱塞有效冲程及其损失、漏失量、气体充满度及泵效,计算出油井的日产液量。
最后,本文运用Visual Basic语言编写了《有杆泵抽油井示功图量油》软件。运用该软件计算了现场采集正常工况油井的产液量,计算误差在6%左右。通过仿真和实际示功图的计算,验证了示功图量油方法的可行性。