抽油机井工况诊断浅析

抽油机井工况诊断浅析

胡明 尹恬恬 张晓艳

中石化胜利油田分公司滨南采油厂 山东滨州 256600

摘要：本文综合了油井的功图、压力、电参数、井身结构等多元数据进行理论分析研究，与油井的工况进行分析对比，得出了油井多元数据相互之间以及与油井工况之间的主要关系，从而为更加准确的判断油井工况、提高油井的生产效率、计算机的工况自动识别等方面，提供了有力的技术支持。

关键词：抽油机井；多元数据；工况

1引言

有杆泵采油是我国油田原油生产的最主要的开采方式，我国油田普遍开采多年，对于油井的功况诊断，已经是油田采油工艺技术的重要组成部分。正确的油井工况诊断不仅可以为油井的生产提供保证、为油井作业提供依据，而且能够提高油井的系统效率和管理水平。

本文结合油井工况对油井的功图、压力、电参数、井身结构等多元数据的影响进行分析，得出了油井多元数据与油井工况的关系，通过油井工况诊断，可以查明故障原因，采取相应措施，针对性的解除故障，保障油井长期稳产和长寿。

2工况因素分析

2.1示功图

通过实测功图进行油井工况诊断是油田生产中普遍应用的方法，实测示功图可以反映出深井泵在井下工作的异常现象，可以结合地质情况和利用生产数据、仪器工作状况，来分析解释抽油井的工作制度是否合理。机、杆、泵参数组合是否与油井相适应。实测示功图经过诊断技术处理，可以找出影响油井泵效或不出油的原因，然后根据油田采油工艺技术的配套措施来解决生产问题。

在油田生产过程中，技术人员基本都是通过功图进行油井诊断，对于一些常规的油井工况可以方便准确的判断出来。有的油井供液不足，动液面下降过快；有的油井抽油时出现的一些工程问题，例如：泵失效、阀漏失、抽油杆断脱、碰泵、缸套错位等工况。但对于一些油管漏失、丝扣漏失、管线堵、泵阀常开、连抽带喷等工况，仅仅靠单一功图的数据是不能够进行准确判断的，因此必须通过一些其它数据，进行对比分析。

随着计算机技术的不断发展，通过地面功图的特征进行自动判断油井工况已经成为可能。由于地面实测功图影响因素较多，因此，在计算机识别中往往求解出其井下泵功图，然后再进行油井工况的诊断。由于计算机自动识别功图，判断得出的工况准确率低，尤其对相近工况很难区分，因此学者进行了不同的计算机识别方法研究，主要的计算机自动识别功图的方法例如：网格法、矢量法、差分法、神经网络法、矩特征识别法、模糊理论诊断法等多种方法。由于其往往只考虑功图的单一数据，因此成功诊断的工况，只限于图形特征十分明显的工况中，对于功图特征相近的工况准确率较低，例如：抽油杆断脱、油井连抽带喷、阀尔常开，其功图形状都为一窄条，图形特征十分相近，其诊断结果就会混乱，只有借助其它条件，才能够进行准确判断。

2.2井口回压

在油井正常生产过程中，不改变油井生产制度，油井的井口套压、油压是不会产生很大波动的。通过对油井的压力的变化可以帮助人们确定出一些疑似工况，例如：油管漏失、泵漏失、阀漏失等。对于这些产液量变化大，但是功图变化小的工况，应用功图识别技术进行工况识别比较困难，但是增加对压力的分析就可以很快地确定油井的工况。

在压力影响方面，对于高含气油井尤为明显，高含气油井套压往往较高，不仅对油藏本身的供液能力有较大影响，而且对油井生产影响很大，因此，油田生产中往往会进行放套管气的工作。当套管压力过高时，井口实测功图为一小窄条，分析其原因可以根据含气油井的基本特性，进行力学分析可以知道，当气液比较大时，泵筒内压力变化较小，因此，当游动阀尔处于关闭状态时，柱塞的下端面受到的柱塞内逸出气体产生的压强的影响，产生一个向上的推力，经由杆柱向上传递，最终影响悬点载荷，致使功图形状产生变化。

在计算机自动识别油井工况时，如果应用传统的功图识别的技术，对于含气量大油井，由于实测油井的功图与抽喷等工况的实测功图相近，计算机自动识别就比较困难。在求解泵功图的过程中，从地面功图中将油井的管柱载荷、摩擦影响、振动影响等多种因素从中求解分离，传统的功图求解方法并没有把气体影响放入功图的影响因素中，由于气体影响的真实存在，往往使求解的结果，与实际相差甚远。由于泵功图的求解是一个复杂的数学模型的求解，载荷与位移是相互耦合的，为得到更合理的泵功图，考虑到油井的油压、套压的变化，并将其考虑到计算中，才能使求解的泵功图更加接近真实的泵运行状态，从而为油井工况的判断提供有力的技术支持。

2.3实测电参数

油井电机的电参数是油井的重要数据，它对油井的系统效率分析，抽油机井的平衡度分析等都是十分重要的指标。油井的电参数主要包括：电压、电流、电功率、功率因素等。由于油井的输入电能全部被消耗，即为克服摩擦、重力等载荷做功。在油井的功率方面，油井悬点的载荷与在该位移点的速度的乘积即为其该时刻悬点消耗功率的功率值，其余的功率值，将被抽油机克服摩擦力、皮带打滑、不平衡等多种因素所损耗。

由于抽油机的损耗在生产过程中是几乎不变的，因此油井的悬点载荷与油井的输入功率之间就可以建立一个关系，即油井电机的输入功率减去抽油机的损耗功率与油井悬点功率成正比。通过对油井电参数的监测，结合油井的产液量、井身结构、动液面等数据，可以计算油井的系统效率。由于将一定质量的原油提升到地面所作的功是一定的，因此，通过对各参数的深入分析，可以确定出油井的合理工作制度，降低能耗，从而提高油井系统效率。

由于抽油机的损耗一定，这样就可以知道油井的输入功率的增量与抽油机悬点功率的增量相等，从而确定抽油机悬点功率，进而确定油井的变化。当油井的输入功率有突变和渐变时，如果抽油机没有异常情况，那就只有井下的设备等出现问题，通过对油井电参数的监测，就应该能够及时的发现油井的异常工况，从而为油井的正常生产提供保证。

2.4井身结构

油井的井身结构数据（井眼轨迹、杆柱组合等）对于油井工作中的功图、偏磨影响等情况是十分重要的。对于井身结构的深入研究可以发现井深较浅的直井，其偏磨现象就会较少，油井功图也较规则，油井工况在功图上反映的很明显，工作人员很容易就可以识别油井工况。对于深井、斜井结构，油井的影响因素较多并且影响程度也比较严重，因此实测功图形状不规则，应用传统的功图判断很难直接判断出油井井况。

根据油井的井深结构参数，即：杆柱组合数据。可以应用抽油杆的重量，大致推断出油井的大体的静载，从而与实测功图的载荷进行对比，对于载荷飘移严重的情况可以及时判断。通过对油井杆柱组合的精确计算，不仅可以判断正常生产井的功图飘移，还可以判断杆断脱的情况。如果油井实测载荷准确，还可以判断其杆断脱的具体位置，因此，对油井杆柱组合的分析是很必要的。

考虑到油井的偏磨情况，油井的中往往都会有扶正器。在扶正器设置中，主要通过考虑油井的井斜数据来确定该油井的扶正器位置，从而防止管杆偏磨。由于扶正器的存在，在油井生产中肯定会造成对悬点载荷的影响，从而影响示功图。因此，在通过功图判断井况的时候就必须考虑油井的具体井身结构和扶正器数量、位置情况。

3结论

油井的功图、压力、井身结构、电参数等数据，综合反映了油井的工况。油井的压力、井身结构直接影响到理论功图中的载荷值，因此，识别功图是否正确，首先要分析其井口回压、井身结构等与功图载荷密切相关的数据，从而确定准确的泵功图，然后通过正确的油井功图再进行工况识别；对油井的井身结构的研究，不仅可以判断出合理的油井功图，还可以为油井优化设计提供资料；结合油井的井口温度，可以及时确定油井工况的突变；油井电机的电参数，不仅可以分析油井的系统效率，还可以根据油井电参数的突变和渐变，及时发现油井的工况变化，为油田的安全、正常、高效生产提供保证。

参考文献

[1]王九松.抽油井诊断图形分析.北京：石油工业出版社，1994：29-116

[2]韩国庆，吴晓东，张庆生，毛凤英.示功图识别技术在有杆泵工况诊断中的应用.石油钻采工艺，2003，25(5):70-74