[发明专利]一种利用抽油机泵功图在线计算油井动液面方法

说明书

技术领域

本发明属于油田测量技术领域，具体涉及利用抽油机泵功图在线计算油井动液面方法。

背景技术

在油田开采中，油井动液面是反映地质储量、优化生产规划、保证采油设备安全运行的重要参数。油井的动液面参数直接反映了地层的供液情况及井下供排关系，是进行采油工艺适应性评价和优化的关键数据之一。

在传统管理模式下，动液面的测量主要是利用声波法，需由工人定期到井口进行测量，除了劳动强度大，测量误差也相对较大，同时不能实现实时监测。这在一定程度上降低了油田管理的管理水平，随着数字油田和智能油田建设进程的推进，对于实现油井动液面的实时监测需求日益旺盛。

发明内容

为解决上述现有技术缺陷，本发明的目的在于提供利用抽油机泵功图在线计算油井动液面方法，其特征在于：所述利用抽油机泵功图在线计算油井动液面方法包括：获取地面示功图，用计算机进行数学处理，消除抽油杆柱的变形、杆柱的粘滞阻力、振动和惯性等的影响，得到形状简单而又能真实反映泵工作状况的井下泵示功图，建立井下泵示功图模型，进行井下泵示功图的付氏级数解、粘滞阻尼系数v的计算，然后根据上述得到的井下泵示功图与阀开闭点的关系以及粘滞阻尼系数v建立曲率模型，确定阀开闭点位置。

优选的，所述井下泵示功图模型为：

式中，Fpu为上冲程固定阀打开后到关闭前泵载；Fpd为下冲程游动阀打开后至关闭前泵载；ρo为原油密度；fp为柱塞截面积；Pc为井口套压；Pn为井口回压；△p为过阀压降；Pl为液体密度；L为抽油杆总长；f为柱塞与泵筒间的摩擦阻力。

优选的，所述粘滞阻尼系数v的计算采用A.M.皮尔维尔江阻尼力公式，根据做功相等原理推导出的阻尼系数计算公式：

v(I)＝v_r(I)+v_c(I)

式中，v(I)—第I级抽油杆柱的粘滞阻尼系数；v_r(I)—第I级抽油杆按杆体计算的粘滞阻尼系数；v_c(I)—第I级抽油杆柱考虑接箍阻力后，附加的粘滞阻尼系数；L_c—当量长度；m(I)—抽油杆与油管的半径比；u(I)—第I级抽油杆对应井下流体的平均粘度；ρ_r—抽油杆密度；B₁(I)，B₂(I)—与m(I)有关的常数；L_i—第I级抽油杆深度；x_a—频率比；y_a，y_b，y_c，y_d—可由ω及各级杆柱的长度计算的三角函数；y_e，y_f—可用m(I)，y_a，y_b，y_c，y_d计算得到的常数。

所述曲率模型建立步骤为：

1)根据井下泵示功图与阀开闭点的关系，建立井下泵示功图与阀开闭点的关系图形，

2)取连续曲线上任意一点，将其曲率K定义为夹角α对弧度S的变化率，并等于曲率半径R的倒数，计算方程如下：

所述阀开闭点位置确定方法为：

假设A点为游动阀关闭点，B点为固定阀开启点，C点为固定阀关闭点，D点为游动阀开启点，ABC为上冲程，CDA为下冲程。

根据泵的工作过程和泵柱塞上载荷的大小及阀开闭点的位置，可以将泵示功图分为四个阶段，

AB柱塞加载段，从游动阀关闭到固定阀开启，柱塞上行，柱塞载荷在短时间内迅速增大，但相对于泵筒的位移变化量较小；

BC高载荷段又称为泵的吸入过程，从固定阀开启到固定阀关闭，柱塞上行，柱塞载荷维持在一个较高的水平，同时相对于泵筒的位移变化量较大；

CD柱塞卸载段，从固定阀关闭到游动阀开启，柱塞下行，柱塞载荷在短时间内迅速减小，但相对于泵筒的位移变化量较小；

DA低载荷段又称为泵排出过程，从游动阀开启到游动阀关闭，柱塞下行，柱塞载荷维持在一个较低的水平，同时相对于泵筒的位移变化量较大；

通过分析可知，泵示功图曲线曲率变化最大点即为阀开闭点；固定阀的开闭点位于泵示功图上冲程的高载荷段，游动阀的开闭点位于泵示功图下冲程的低载荷段；柱塞有效冲程为固定阀开、闭点位移差与游动阀阀开、闭点位移差的绝对值中较小的一个。

附图说明

图1为本发明的泵示功图与阀开闭点的关系图；