一种提高抽油机井示功图量油精度的方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及抽油机技术领域，特别是一种提高抽油机井示功图量油精度的方法，包括以下步骤，步骤S101：地面示功图预处理；步骤S102：地面示功图转化；步骤S103：工况诊断；步骤S104：产液量初算；步骤S105：产液量终算。本发明专利技术还包括一种提高抽油机井示功图量油精度的系统，包括依次连接的示功图处理模块、工况诊断及分类模块、产液量计量模块和产液量校核模块。采用上述方法和系统后，本发明专利技术对采集、传输到实时数据库的抽油机井的功图数据进行分析诊断优化，可以大大提高抽油机井产液量计量的精度，从而准确掌握油井生产动态变化，有效提高油井生产管理水平。

【技术实现步骤摘要】
一种提高抽油机井示功图量油精度的方法及系统
本专利技术涉及抽油机
，特别是一种提高抽油机井示功图量油精度的方法及系统。
技术介绍
抽油机井的产液量计量是油田生产管理的一项重要工作，是掌握油井生产动态，分析储油层的变化情况，科学地制定油田开发方案的重要依据。示功图量油是对抽油机井产液量进行计量的技术方法，下面介绍几种利用抽油机井示功图计算产液量的方法。1、面积法面积法是将地面示功图转换求解得到泵功图，通过计算泵功图的面积计算产液量的方法。由于该方法对于油稠、结蜡等情况的油井液量计量误差较大，且对功图采集设备的数据采集精度要求较高，故该方法的计量精度和适应性均较差。2、液量迭代法液量迭代法是通过人工拉线对示功图进行处理，并根据得到的示功图的情况计算泵在吸入和排出过程中的漏失量，并采用迭代法循环处理得到的泵排量。由于该方法在功图处理上仍然采用人工拉线处理，当面对如上碰泵、下碰泵、双阀尔漏失、游动法尔关闭迟缓等特殊井况时，根本无法拉出线对示功图进行处理，故该方法在应用时存在较大的局限性。3、有效冲程法有效冲程法是将地面示功图利用数学方法求解得到形状简单而又能真实反映泵工作状况的泵功图，进而求得柱塞冲程和有效排出冲程，从而计算出油井产液量。虽然该方法可以通过泵功图确定活塞的有效位移，也考虑了气体和供液不足对液量造成的影响，但其产液量计量方法比较单一，所有工况均用一种计算方法，故该方法计量精度相对较低。中国专利技术专利申请CN105672980A公开了一种基于地面示功图计算油井产液量的方法，运用现场数据采集设备获取抽油机井地面示功图，地面示功图通过数据远传设备将地面示功图上传到服务器；通过曲率分析方法对地面示功图确定地面示功图的进液有效冲程，根据不同区块，地面示功图计算产液量的存在误差的油井。此专利技术采用的也是上面陈述的有效冲程法，存在计算精度相对较低的问题。
技术实现思路
本专利技术需要解决的技术问题是提供一种能有效提高抽油机井产液量计量精度的方法及系统。为解决上述的技术问题，本专利技术的一种提高抽油机井示功图量油精度的方法，包括以下步骤，步骤S101：地面示功图预处理，筛选并删除影响产液量计算精度的错误地面示功图；步骤S102：地面示功图转化，将预处理后的地面示功图转化成泵功图；步骤S103：工况诊断，根据泵功图，利用综合诊断法对泵功图进行工况诊断；步骤S104：产液量初算，根据工况诊断结果，利用分工况建立的产液量计量模型，计算得到抽油机井的初算产液量；步骤S105：产液量终算，对初算的抽油机井产液量，通过时序分析和系数标定进行校核，最终得到准确的井口地面产液量。进一步的，所述步骤S101中使用最小二乘法对影响计量精度的错误功图数据进行筛选和剔除。进一步的，所述步骤S102具体包括以下步骤，步骤S1021：三维井眼轨迹处理，根据测深、井斜角和方位角参数计算抽油机井的三维井眼轨迹；步骤S1022：分段阻尼系数确定，根据计算得到的三维井眼轨迹，按井深分段计算阻尼系数；步骤S1023：地面示功图转化泵功图，根据井深分段阻尼系数，通过抽油杆柱波动方程的求解，将地面示功图转化为泵功图。进一步的，所述步骤S1021中采用最小曲率法计算井眼轨迹参数。进一步的，所述步骤S104中利用分工况建立的产液量计量模型，计算得到抽油机井的初算产液量，具体包括：建立正常工况和故障工况下的产液量计量模型；正常工况产液量计量模型如下：Q正常＝Q理论η泵；式中，Q正常：正常工况产液量，m3/d；Q理论-理论产液量，m3/d；η泵：泵效；Q理论由下式确定：Q理论＝1440SrNsAp；式中，Ns-抽油机的冲次，min-1；Sr-悬点冲程长度，m；Ap-柱塞横截面积，m2；η泵由下式确定：η泵＝η冲程η充满程度η漏失η压缩；式中，η冲程为考虑抽油杆柱和油管柱弹性伸缩后的柱塞冲程Sp与悬点冲程Sr之比；η充满程度表示进入泵内的液体体积与柱塞让出的泵内体积之比，表示泵的充满程度；η漏失表示泵漏失对泵效影响的漏失系数；η压缩为考虑地面原油脱气引起体积收缩对泵效计算的影响。R表示泵内气液比；K表示余隙比；fw表示含水率；B0为液体体积系数；故障工况产液量计量模型如下：Q1＝kf1(s，n，Dp，Lp，GT，μ，Rs，I1，I2，I3，U，cosφ)；Q2＝kf2(s，n，Dp，Lp，GT，μ，Rs，I1，I2，I3，U，cosφ)；…；Qn＝kfn(s，n，Dp，Lp，GT，μ，Rs，I1，I2，I3，U，cosφ)；式中：Q1，2...n：对应工况下的抽油机井的产液量，m3；f1，2...，n：对应工况下产液量计算模型，s：冲程，m；n：冲次，r/min；DP：泵径，mm；LP：杆柱组合，m；GT：功图数据；μ：井液粘度，mPa·s；Rs：生产气液比；I1，I2，I3：三相电流，A；U：电压，V；cosφ：功率因数；k：流量标定系数，无量纲。进一步的，所述步骤S105中通过时序分析和系数标定进行校核具体指利用ARIMA时序分析模型判断计算出的产液量是否发生异常；通过标定系数的方式对功图法初算的产液量进行校核；单井产液量标定系数计算方法为：K＝(qg-qy)/qy；其中K为标定系数，qg为功图法计算的产液量，qy为实际产量。将经过标定后的计算产液量作为油井计量产液量，Q＝K·qg，其中Q为标定后的油井产液量。更进一步的，所述步骤S105中ARIMA时序分析预测模型的分析过程包括1)平稳化检验：产液量指标随时间的变化由于受多种因素影响，其数值随时间的变化波动比较大，没有直观的线性规律，此时其随时间的变化表现为非平稳时间序列的特性；2)平稳化处理：通过差分的数学方法，使产液量指标随时间的变化呈现某种线性规律；3)预测：通过模型求解出产液量指标时间序列的预测式，得出预测结果。本专利技术还包括一种提高抽油机井示功图量油精度的系统，包括依次连接的示功图处理模块、工况诊断及分类模块、产液量计量模块和产液量校核模块；其中，功图处理模块，用于实现地面示功图预处理，并通过三维井眼轨迹的处理，分段阻尼系数的确定以及三维波动方程的求解，将地面功图转化为泵功图；工况诊断及分类模块，用于对抽油机井工况进行精确诊断，并将工况诊断结果分为正常工况和故障工况两类；产液量计量模块，用于针对不同的工况诊断结果，运用与之相对应的产液量计量模型进行产液量计量；产液量校核模块，主要通过时序分析、标定系数的手段对产液量进行校核，得到更加准确的抽油机井地面产液量。采用上述方法和系统后，本专利技术对采集、传输到实时数据库的抽油机井的功图数据进行分析诊断优化，可以大大提高抽油机井产液量计量的精度，从而准确掌握油井生产动态变化，有效提高油井生产管理水平。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1为本专利技术一种提高抽油机井示功图量油精度的方法流程示意图。图2为本专利技术地面功图求解泵功图示意图。图3为本专利技术三维井眼轨迹建模示意图。图4为本专利技术是泵功图几何特征示意图。图5为本专利技术最小二乘法功图自动诊断示意图。图6为本专利技术神经网络系统结构优化示意图。图7为本专利技术多元参数法工况诊断示意图。图8为正常工况和故障工况下产液量计量分类建模示意图。图9为本专利技术地面产液量校核方法示意图。具体实施方式如图1所示，本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高抽油机井示功图量油精度的方法，其特征在于，包括以下步骤，步骤S101：地面示功图预处理，筛选并删除影响产液量计算精度的错误地面示功图；步骤S102：地面示功图转化，将预处理后的地面示功图转化成泵功图；步骤S103：工况诊断，根据泵功图，利用综合诊断法对泵功图进行工况诊断；步骤S104：产液量初算，根据工况诊断结果，利用分工况建立的产液量计量模型，计算得到抽油机井的初算产液量；步骤S105：产液量终算，对初算的抽油机井产液量，通过时序分析和系数标定进行校核，最终得到准确的井口地面产液量。

【技术特征摘要】
1.一种提高抽油机井示功图量油精度的方法，其特征在于，包括以下步骤，步骤S101：地面示功图预处理，筛选并删除影响产液量计算精度的错误地面示功图；步骤S102：地面示功图转化，将预处理后的地面示功图转化成泵功图；步骤S103：工况诊断，根据泵功图，利用综合诊断法对泵功图进行工况诊断；步骤S104：产液量初算，根据工况诊断结果，利用分工况建立的产液量计量模型，计算得到抽油机井的初算产液量；步骤S105：产液量终算，对初算的抽油机井产液量，通过时序分析和系数标定进行校核，最终得到准确的井口地面产液量。2.按照权利要求1所述的一种提高抽油机井示功图量油精度的方法，其特征在于：所述步骤S101中使用最小二乘法对影响计量精度的错误功图数据进行筛选和剔除。3.按照权利要求1所述的一种提高抽油机井示功图量油精度的方法，其特征在于，所述步骤S102具体包括以下步骤，步骤S1021：三维井眼轨迹处理，根据测深、井斜角和方位角参数计算抽油机井的三维井眼轨迹；步骤S1022：分段阻尼系数确定，根据计算得到的三维井眼轨迹，按井深分段计算阻尼系数；步骤S1023：地面示功图转化泵功图，根据井深分段阻尼系数，通过抽油杆柱波动方程的求解，将地面示功图转化为泵功图。4.按照权利要求1所述的一种提高抽油机井示功图量油精度的方法，其特征在于：所述步骤S1021中采用最小曲率法计算井眼轨迹参数。5.按照权利要求1所述的一种提高抽油机井示功图量油精度的方法，其特征在于：所述步骤S104中利用分工况建立的产液量计量模型，计算得到抽油机井的初算产液量，具体包括：建立正常工况和故障工况下的产液量计量模型；正常工况产液量计量模型如下：Q正常＝Q理论η泵；式中，Q正常：正常工况产液量，m3/d；Q理论-理论产液量，m3/d；η泵：泵效；Q理论由下式确定：Q理论＝1440SrNsAp；式中，Ns-抽油机的冲次，min-1；Sr-悬点冲程长度，m；Ap-柱塞横截面积，m2；η泵由下式确定：η泵＝η冲程η充满程度η漏失η压缩；式中，η冲程为考虑抽油杆柱和油管柱弹性伸缩后的柱塞冲程Sp与悬点冲程Sr之比；η充满程度表示进入泵内的液体体积与柱塞让出的泵内体积之比，表示泵的充满程度；η漏失表示泵漏失对泵效影响的漏失系数；η压缩为考虑地面原油脱气引起体积收缩对泵效计算的影响。R表示泵内气液比；K表示余隙比；fw表示含水率；B0为液体体积系数；故障工况产液量...

【专利技术属性】
技术研发人员：檀朝东，孙聪，杨若谷，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，北京雅丹石油技术开发有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11