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1、油井远程智能功图测试诊断计量 节能分析优化系统 CDMA/GPRS/GSM 数字油田全无线监控系统 汇报人：陈 涛 北京科斯奇石油科技有限公司 2009.04,汇报内容,一、企业简况及综合说明,一、企业简况及综合说明,一、企业简况及综合说明,北京科斯奇石油科技有限公司是美国COSOG公司在北京的分公司,为专业的油气开采技术服务公司。 公司位于北京市中关村软件园汉王大厦。公司主要业务： 油气田协同工作环境建设 油气田数据资源建设 油气藏工程研究与服务 采油气工程研究与服务油田无线监控系统开发与应用: 抽油机井、注水井、计量间、联合站 软件自主开发与销售：采油工程、油藏工程系列软件产品 公司人员状
2、况 北京分公司有员工30人（包括中方员工和美方员工） 员工大部分具有硕士以上学位,二、数字油田全无线监控系统,1、系统组成及主要功能,主要功能：油井工况检测故障报警功能控制保护功能数据通讯功能数据管理功能摄像监视功能生产管理遥控产量电量计量平衡优化 分析优化功能网络查询,产品简介： 该测试终端能够测试抽油机井的地面示功图（载荷、位移），同时通过内置的GPRS或CDMA远传功能，能直接将测试的数据上传到远程的数据库服务器。,优点： 设备安装简单、易维护 整套设备集数据采集、数据存储、数据发送于一体，且采用高能锂电池供电，实现了全无线设备的功能。设备体积小，安装简单、维护方便。 设备防水、防尘、防
3、盗 整套设备采用密封处理，安装在油井上以后，真正做到了防水防尘，可以在恶劣的环境下使用。设备安装在抽油机光杆上，不容易被盗。,2、无线载荷位移远传一体化测试终端,技术指标： 测试周期：可后台设置 供电方式：大容量电池供电，1年以上无需更换,电量传感器,冲次传感器,温度变送传感器,压力变送传感器,标准型,液晶显示型,3、集成设备,系统集成简介： 系统可同时集成压力、温度、动液面、电流、电压、电量、摄像等传感设备，组成多功能油井无线监控系统。,（1）设备安装简单、易维护 延长油田定边、西区、南泥湾采油厂现场安装的是一体化采集设备，整套设备集数据采集、数据存储、数据发送于一体，且采用高能锂电池供电，
4、实现了全无线设备的功能。设备体积小，安装简单、维护方便。 （2）设备防水、防尘、防盗 整套设备采用密封处理，安装在油井上以后，真正做到了防水防尘，可以在恶劣的环境下使用。设备安装在抽油机光杆上，不容易被盗。,4、延长油田现场安装设备,载荷、位移、远传一体化智能测试终端,三、功图法综合计算单井产量技术,1、应用实例-H75区块,H75 应用效果,平均相对误差：4.6 %,2、应用实例-45区块,萨尔图45 区应用效果,平均相对误差：6.0 %,两区块综合误差：5.3 %,3、定边注水示范区,平均绝对误差：0.35 m3,平均相对误差：3.72 %,问题一:惯性载荷(高冲次、深泵挂)导致地面功图顺
5、时偏转问题 问题二:地面功图的阻尼影响问题 问题三:冲程损失(油管伸缩、抽油杆伸缩、活塞超行程) 问题四:漏失影响A:间隙漏失B:游动凡尔漏失C:固定凡尔漏失D:确定游动凡尔打开、游动凡尔关闭、固定凡尔打开、固定凡尔关闭点 问题五:气体影响 问题六:液体收缩系数(原油体积系数和地层水的体积系数) 问题七:地层间歇性出油,4、功图求产的关键技术问题,以地面功图为基础结合生产动静态数据求解泵功图，利用泵功图提取特征点，针对不同的功图类型结合泵功图计算产液量等参数。,地面示功图,泵功图,泵效计算模型,油井产量,共12种方法,5、技术路线,软件主要功能：,功能1:由地面示功图计算不同深度的井下示功图
6、功能2:利用泵功图确定游动凡尔打开、游动凡尔关闭、固定凡尔打开、固定 凡尔关闭点 功能3:应用PVT、多相管流模型结合抽油杆柱、管柱等参数计算柱塞冲程、柱塞有效冲程。包含油管伸长、抽油杆伸长、活塞超行程等参数 功能:计算泵吸入口和排出口压力，结合抽油泵的型号参数计算泵的漏失量。 功能5:利用泵内的原油体积系数和地层水的体积系数 ,计算液体收缩系数。 功能6:综合冲程损失、气体影响、泵漏失、充满程度、液体收缩系数等因素，计算单井产量（产液量、产油量）。,6、应用示功图进行单井求产主要功能,功能1、地面示功图计算井下示功图,（1）任意截面处示功图计算,描述抽油杆柱动态的基本微分方程：,边界条件：,
7、在上行程SV开启前，由于TV(或柱塞)漏失或气体膨胀，使P随S的增加而减小，Fp则随之增大，柱塞加载。泵示功图上这段曲线为一增函数，其斜率大于K0。在SV开启后P=Pi为一常数，Fp保持不变。泵示功图曲线为一水平线，其斜率K=0。在SV关闭后，P将随S的增加而增加，Fp则随之减小。泵示功图这段曲线为一减函数，其斜率K0。在TV开启后，P=Po为一常数，Fp保持不变。泵示功图上这段曲线为一水平线，其斜率K=0。在TV关闭后，P将随S的减小而减小，Fp逐渐增加，泵示功图上的这段曲线为一减函数，其斜率K0。在上下死点处，斜率K发生突变。,因此，可利用泵示功图曲线斜率的变化作为确定凡尔开、闭点位置的判
8、据。,功能2、泵功图特征点确定方法,计算方法,泵效影响因素：,冲程损失对泵效的影响，考虑抽油杆柱和油管柱弹性伸缩后的柱塞冲程与光杆冲程之比；,泵的充满程度，进入泵内的液体体积与柱塞让出的泵内体积之比；,漏失影响，柱塞与衬套的间隙及阀和其它连接部件间的漏失；,体积变化影响，考虑地面原油脱气引起体积收缩对泵效计算的影响；,功能3、泵效影响因素,泵效影响因素：,冲程损失对泵效的影响，Sp由泵功图求得；,泵的充满程度，由功图形状计算分析求得；,漏失影响，由功图形状计算分析求得；,体积变化影响，通过计算泵条件下的液体体积系数求得；,计算方法,功能3、泵效影响因素,计算泵的充满因数,考虑了气体压缩影响 ;
9、,m为泵筒中的气体压缩多变指数 ;,计算原油体积系数Bo,功能3、泵效影响因素,根据不同故障类型计算不同因素（漏失、气体影响、活塞脱出等）造成的 冲程损失Sloss,A, 正常,Sloss=0;,B,供液不足,供液不足游动凡尔漏 ：Sloss= XR-Xsc+ Xso-XL；,供液不足固定凡尔漏 ：Sloss= Xtc-XL；,功能4、产量计算,根据不同故障类型计算不同因素造成的 冲程损失Sloss,C,气体影响,气体影响 游动凡尔漏 ：Sloss= XR-Xsc+ Xso-XL,气体影响 固定凡尔漏 ：Sloss=Xtc-XL + Xso- XL；,气体影响 其它 ：Sloss= Xso-
10、XL；,功能4、产量计算,根据不同故障类型计算不同因素造成的 冲程损失Sloss,D,固定凡尔漏,固定凡尔漏游动凡尔漏 ：Sloss= Xtc-XL + XR-Xsc+ Xso-XL；,固定凡尔漏活塞突出工作筒 ：Sloss= Xtc-XL+ XR-Xsc；,固定凡尔漏气影响 ：Sloss=Xtc-XL+ Xso- XL； 。,功能4、产量计算,根据不同故障类型计算不同因素造成的 冲程损失Sloss,E, 游动凡尔漏,游动凡尔漏固定凡尔漏Sloss= Xtc-XL + XR-Xsc+ Xso-XL；,游动凡尔漏活塞突出工作筒 ：Sloss= XR-Xsc+ Xso-XL；,游动凡尔漏气影响 ：
11、Sloss= XR-Xsc+ Xso-XL； 。,功能4、产量计算,根据不同故障类型计算不同因素造成的 冲程损失Sloss,F,活塞突出工作筒,活塞突出工作筒 游动凡尔漏Sloss=Xso-XL+XR-Xsc,活塞突出工作筒固定凡尔漏： Sloss=Xtc-XL+XR-Xsc；,。 活塞突出工作筒其它；Sloss=XR-Xsc；,功能4、产量计算,根据不同故障类型计算不同因素造成的 冲程损失Sloss,G,气锁,Sloss=Sp；,Sloss=Sp；,。,H,抽油杆断脱,功能4、产量计算,计算泵的理论排量：,计算泵的排量损失，包括漏失、活塞脱出、气体影响因素：,计算泵的实际排量:,功能4、产量
12、计算,计算地面产液量,（1）计算泵条件下的产油量，其中fw为含水，%Qw =QC*（fw/100）； （2）计算泵条件下的产水量，其中fw为含水，% Qo =QC*（1-fw/100）； （3）计算地面条件下的产液量，其中Bo为泵条件下的原油体积系数，Bw为地层水的体积系数 QLSur=Qo/Bo+Qw/Bw；,功能4、产量计算,7、知识产权,四、基于数字功图的生产故障诊断技术,当前,国外和国内对抽油机井井下生产故障诊断技术研究非常广泛，一直是采油工程技术的一个重要研究课题。经过几十年的研究、实践，抽油机井的故障分析和诊断技术有了相当大的发展。 目前国内外抽油机井下故障诊断由以往的单一功图诊断
13、向井下综合的故障诊断分析发展，不仅包含功图诊断，同时包含泵效组成分析、杆柱应力诊断分析等功能。功图诊断目前有差分曲线、专家系统、神经网络诊断、数字功图诊断等方法；前两种方法依赖于系统本身的固化知识，不具有较强的适应性。神经网络诊断系统类似于语音识别系统，自身带有训练、学习的过程，具有较强的适应性，可以有效的提高诊断正确率，但受自身数学模型限制，存在应用的局限性。数字功图诊断技术主要将功图图形数字化，从数字化中提取信息，判断特征，结合油井其它工作参数进行的诊断分析，目前此项诊断技术是一项前沿的诊断技术。,1、项目背景,本项目针对油田目前井下故障诊断软件诊断正确率低，适用性较差的现状，建立了数字功
14、图诊断系统，从图形识别方法和计算机实现技术上有了创新，采用可升级的诊断分析数据包，用户可以象杀毒软件一样远程升级诊断特征库，诊断正确率接近100，解决井下故障诊断的核心问题，将会给油田生产管理和技术研究工作带来可观的经济效益。,2、目的意义,3、功图特征,3、功图特征,3、功图特征,4、数字功图分析,4、数字功图分析,计算各级杆柱的阻尼系数求解波动方程计算各级杆柱端面功图,5、井下功图分析,抽油杆柱安全校核 应力分布图 最大载荷 最小载荷 许用应力 应力百分数,6、杆柱应力分布分析,泵入口压力 泵出口压力 泵入口气液比 液体载荷 柱塞上载荷 柱塞下载荷,7、井下泵透视分析,泵效组成图冲程损失泵
15、效系数抽油杆伸缩量油管伸缩量惯性载荷增量原油体积系数漏失系数充满系数,7、井下泵透视分析,8、知识产权,BalanceAnalysis,五、抽油机地面节能分析优化技术,抽油机在我国石油开采有重要的地位，其能耗已占油田能耗的三分之一，全国每年抽油机耗电约四十二亿人民币。一般的油田都有上万口油井，目前对抽油机的平衡状况缺少实时监测、诊断、分析优化设计系统，不能及时的发现节能潜力井，节能工作缺少明确的目标；同时缺少精确的平衡调节手段，节能效果有较大的提升空间。,1、项目背景,本项目针对油田现场抽油机地面节能存在的问题，建立了一套系统、精确的发现问题和解决问题的方法，有效的对抽油机平衡状况进行监测、诊断、优化设计，使之工作在最佳平衡状态，解决抽油机地面节能的核心问题，将会给油田生产管理和节能工作带来可观的经济效益。,2、目的意义,抽油机平衡状况电机匹配无功损耗,（1）抽油机地面节能工作与本系统优化的目标：,优选电机,变频、无功补偿等,3、系统原理,抽油机平衡了吗？,我们把抽油机比作“跷跷板”，跷跷板的一端是悬点载荷，另一端是平衡块、曲柄等，经大量现场测试表明如果抽油机平衡达到了最佳位置，电机匹配合理，抽油机系统耗电量是非常低的。本系统的目标就是使“跷跷板”达到最佳平衡，电机匹配合理，解决抽油机地面节能的核心问题。,
