專利名稱：一種有桿泵抽油井動態(tài)液位的測定方法
技術領域：
本發(fā)明涉及有桿泵抽油井參數(shù)測量技術領域，具體涉及一種有桿泵抽油井動態(tài)液位的測定方法。
背景技術：
油田開發(fā)初期，利用地層的原始壓力自噴開采，隨著地層能量的逐漸消耗，自噴開采已經不能滿足油田開采需要，人工舉升應運而生，其目的是獲得較大的井底生產壓差，保證油井具有較高的產量。人工舉升技術包括有桿泵、電潛泵、水力泵和氣舉等。有桿泵抽油工藝是應用最早也是最為廣泛的人工舉升方法，隨著技術的不斷發(fā)展，有桿泵抽油設備不斷完善，在各種人工舉升采油方法中，有桿泵仍居首要地位。我國約有90%的油井、全世界約80%的油井都采用有桿泵往復抽油方式進行生產。當油井進入到非自噴階段，由于井下供液不足等原因使得抽油泵不同程度地存在空抽或者充滿度不足的現(xiàn)象，這不僅造成抽油設備的無效磨損，還降低了抽油機的運行效率，造成了電能的大量浪費，由此看來，準確預測地層供液的能力就變得非常重要，而通過對動態(tài)液位的監(jiān)測就能夠更好的實現(xiàn)對地層供液的能力的準確預測。因此動態(tài)液位信息對反應井下供液情況、指導生產具有重要意思。目前實現(xiàn)動態(tài)液位測量的技術，大概有以下幾種:一、利用測井儀器、井下安裝壓力傳感器并利用作業(yè)機會回收壓力傳感器再推算動態(tài)液位等等。這樣的技術，測量的動態(tài)液位是比較準確的。但是，由于儀器和作業(yè)費用很高，不具備市場推廣價值。二、利用回聲儀技術，由采油廠測量工定期測量動態(tài)液位。這是目前國內各個油田普遍采取的一種辦法。這種技術的優(yōu)點的是動態(tài)液位相對準確度高，缺點是無法得到實時的數(shù)據，由于發(fā)聲介質使用無彈頭火藥子彈或氮氣瓶聲彈，工作有一定的危險性，并且每年的作業(yè)費用(人工、車輛、子彈)也是一個不小的數(shù)目。三、油井現(xiàn)場安裝電動氣槍、電動氮氣瓶，這樣倒是實現(xiàn)了連續(xù)的在線測量，但是，一個油井幾萬元的設備費用，也使得這樣的技術難以普遍使用，并且發(fā)聲設備在現(xiàn)場容易出現(xiàn)問題，一個小時發(fā)聲一次的計劃有時無法實現(xiàn)。

發(fā)明內容
針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種有桿泵抽油井動態(tài)液位的測定方法。本發(fā)明的技術方案是:一種有桿泵抽油井動態(tài)液位的測定方法，包括如下步驟:步驟1:測量抽油過程中電機輸入功率、有桿泵抽油井日產液量、有桿泵抽油井井口油壓、有桿泵抽油井井口套壓、抽油機沖程、抽油機沖次、光桿在抽油機上沖程中的平均載荷和光桿在抽油機下沖程中的平均載荷；所述抽油過程中電機輸入功率包括舉升油液過程中的有效功率和舉升過程中消耗的損失功率；舉升油液過程中消耗的損失功率，包括地面損失功率、地下?lián)p失功率和有助于舉升的含氣原油的溶解氣體積膨脹功率；步驟2:根據現(xiàn)場的油液密度值及測量的有桿泵抽油井日產液量，確定現(xiàn)場實際的油液舉升高度與舉升油液過程中的有效功率之間的關系；步驟3:根據測量得到的有桿泵抽油井井口油壓和有桿泵抽油井井口套壓，確定有桿泵抽油井動態(tài)液位與現(xiàn)場實際的油液舉升高度之間的關系；步驟4:根據測量得到的光桿在抽油機上沖程中的平均載荷、光桿在抽油機下沖程中的平均載荷、抽油機沖程和抽油機沖次，得到地面損失功率；步驟5:根據現(xiàn)場的油液粘度、油管長度、油管管徑、抽油桿徑、每米抽油桿的質量和井斜的水平軌跡長度，得到地下?lián)p失功率；步驟6:通過有桿泵抽油井日產液量、有桿泵抽油井井口油壓、原油飽和壓力和沉沒壓力，得到溶解氣體積膨脹功率；步驟7:根據得到的地面損失功率、地下?lián)p失功率和溶解氣體積膨脹功率，得到舉升油液過程中的有效功率；步驟8:根據步驟2確定的現(xiàn)場實際的油液舉升高度與舉升油液過程中的有效功率之間的關系，得到現(xiàn)場實際的油液舉升高度；步驟9:根據步驟3確定的有桿泵抽油井動態(tài)液位與現(xiàn)場實際的油液舉升高度之間的關系，得到有桿泵抽油井動態(tài)液位，完成有桿泵抽油井動態(tài)液位的測定。所述的地下?lián)p失功率包括粘滯摩阻損失功率和滑動摩阻損失功率。所述的溶解氣體積膨脹功率包括兩部分，一部分是溶解氣因所受壓力的降低而不斷從原油中析出，從液態(tài)轉化為氣態(tài)而導致內能降低的功率，另一部分是轉化成體積膨脹能而作用于舉升油液過程的功率。所述的粘滯摩阻損失功率是被舉升的油液因與油管、抽油桿發(fā)生磨擦而損耗的功率。所述的滑動摩擦損失功率是因有桿泵抽油井井斜造成的抽油桿與油管發(fā)生磨擦以及泵柱塞與泵筒間發(fā)生磨擦而損失的功率。所述的有桿泵抽油井動態(tài)液位的測定方法所采用的測定系統(tǒng)，包括多功能電力儀表、無線油壓變送器、套壓變送器、示功圖采集儀、翻斗計量器、以太網工控機和動態(tài)液位計算機；多功能電力儀表用于測量抽油過程中電機輸入功率，無線油壓變送器用于測量有桿泵抽油井井口油壓，套壓變送器用于測量有桿泵抽油井井口套壓，翻斗計量器用于測量有桿泵抽油井日產液量，示功圖采集儀用于測量抽油機沖程、抽油機沖次、光桿在抽油機上沖程中的平均載荷和光桿在抽油機下沖程中的平均載荷，以太網工控機用于接收多功能電力儀表、無線油壓變送器、套壓變送器、示功圖采集儀和翻斗計量器測量的數(shù)據，動態(tài)液位計算機用于接收以太網工控機發(fā)送的數(shù)據并進行動態(tài)液位計算。有益效果:結合歷史數(shù)據、生產現(xiàn)場調研及采油過程理論分析，從采油過程中能量轉換的角度建立有桿泵抽油井井下動態(tài)液位機理模型，從而得到有桿泵抽油井井下動態(tài)液位計算表達式。電機輸入功率、上沖程過程平均載荷、下沖程過程平均載荷、抽油機沖程、抽油機沖次、有桿泵抽油井井口套壓、有桿泵抽油井井口油壓、有桿泵抽油井日產液量為有桿泵抽油井井下動態(tài)液位計算表達式中的主要變量，均可通過相應傳感器實現(xiàn)實時檢測。本發(fā)明的有桿泵抽油井井下動態(tài)液位計算方法，能實現(xiàn)在線連續(xù)測量，測量成本低，安全性高；不需要操作人員進行現(xiàn)場操作，即可完成測量；現(xiàn)場數(shù)據自動保存，不需要人工記錄，降低數(shù)據丟失、記錄錯誤幾率。


圖1是本發(fā)明的具體實施方式
采用的有桿泵抽油井動態(tài)液位的測定系統(tǒng)示意圖；圖2是本發(fā)明的具體實施方式
有桿泵抽油井動態(tài)液位的測定方法流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
做詳細說明。本實施方式是將有桿泵抽油井動態(tài)液位的測定方法應用到某油田，采用的有桿泵抽油井動態(tài)液位的測定系統(tǒng)，如圖1所示，包括多功能電力儀表、無線油壓變送器、套壓變送器、示功圖采集儀、翻斗計量器、以太網工控機和動態(tài)液位計算機；
多功能電力儀表用于測量抽油過程中電機輸入功率，無線油壓變送器用于測量有桿泵抽油井井口油壓，套壓變送器用于測量有桿泵抽油井井口套壓，翻斗計量器用于測量有桿泵抽油井日產液量，示功圖采集儀用于測量抽油機沖程、抽油機沖次、光桿在抽油機上沖程中的平均載荷和光桿在抽油機下沖程中的平均載荷，以太網工控機用于接收多功能電力儀表、無線油壓變送器、套壓變送器、示功圖采集儀和翻斗計量器測量的數(shù)據，動態(tài)液位計算機用于接收以太網工控機發(fā)送的數(shù)據并進行動態(tài)液位計算。本實施方式中，無線油壓變送器(CSY-3⑶)和套壓變送器(CSY-3⑶)安裝在有桿泵抽油井的井口處，示功圖采集儀(NEU-COL)安裝在有桿泵抽油機的驢頭處，通過無線方式將數(shù)據傳輸?shù)竭B接在以太網工控機2 (NEU-TCPIP)的無線通訊接收RTU(NEU-RTU)上；通過Zigbee的無線傳輸方式，將檢測到的采油井交流電機電流、電壓數(shù)據傳輸?shù)揭蕴W工控機I上；通過無線Zigbee傳輸模塊(SZ02-232)，將有桿泵抽油井的日產液量數(shù)據傳輸?shù)揭蕴W工控機I (NEU-TCPIP)上；以太網工控機I (NEU-TCPIP)、以太網工控機2 (NEU-TCPIP通過交換機將數(shù)據傳送到無線AP (從站I)上，利用無線方式將數(shù)據傳送到無線AP (主站)(RSM5)，最終傳輸?shù)絼討B(tài)液位計算機上，進行動態(tài)液位的計算。本實施方式的有桿泵抽油井動態(tài)液位的測定方法，如圖2所示，包括如下步驟:步驟1:測量抽油過程中電機輸入功率、有桿泵抽油井日產液量、有桿泵抽油井井口油壓、有桿泵抽油井井口套壓、抽油機沖程、抽油機沖次、光桿在抽油機上沖程中的平均載荷和光桿在抽油機下沖程中的平均載荷；抽油過程中電機輸入功率包括舉升油液過程中的有效功率和舉升過程中消耗的損失功率，公式如下:
權利要求
1.一種有桿泵抽油井動態(tài)液位的測定方法，其特征在于:包括如下步驟: 步驟1:測量抽油過程中電機輸入功率、有桿泵抽油井日產液量、有桿泵抽油井井口油壓、有桿泵抽油井井口套壓、抽油機沖程、抽油機沖次、光桿在抽油機上沖程中的平均載荷和光桿在抽油機下沖程中的平均載荷； 所述抽油過程中電機輸入功率包括舉升油液過程中的有效功率和舉升過程中消耗的損失功率；舉升油液過程中消耗的損失功率，包括地面損失功率、地下?lián)p失功率和有助于舉升的含氣原油的溶解氣體積膨脹功率； 步驟2:根據現(xiàn)場的油液密度值及測量的有桿泵抽油井日產液量，確定現(xiàn)場實際的油液舉升高度與舉升油液過程中的有效功率之間的關系； 步驟3:根據測量得到的有桿泵抽油井井口油壓和有桿泵抽油井井口套壓，確定有桿泵抽油井動態(tài)液位與現(xiàn)場實際的油液舉升高度之間的關系； 步驟4:根據測量得到的光桿在抽油機上沖程中的平均載荷、光桿在抽油機下沖程中的平均載荷、抽油機沖程和抽油機沖次，得到地面損失功率； 步驟5:根據現(xiàn)場的油液粘度、油管長度、油管管徑、抽油桿徑、每米抽油桿的質量和井斜的水平軌跡長度，得到地下?lián)p失功率； 步驟6:通過有桿泵抽油井日產液量、有桿泵抽油井井口油壓、原油飽和壓力和沉沒壓力，得到溶解氣體積膨脹功率； 步驟7:根據得到的地面損失功率、地下?lián)p失功率和溶解氣體積膨脹功率，得到舉升油液過程中的有效功率； 步驟8:根據步驟2確定的現(xiàn)場實際的油液舉升高度與舉升油液過程中的有效功率之間的關系，得到現(xiàn)場實際的油液舉升高度； 步驟9:根據步驟3確定的有桿泵抽油井動態(tài)液位與現(xiàn)場實際的油液舉升高度之間的關系，得到有桿栗抽油井動態(tài)液位，完成有桿栗抽油井動態(tài)液位的測定。
2.根據權利要求1所述的有桿泵抽油井動態(tài)液位的測定方法，其特征在于:所述的地下?lián)p失功率包括粘滯摩阻損失功率和滑動摩阻損失功率。
3.根據權利要求1所述的有桿泵抽油井動態(tài)液位的測定方法，其特征在于:所述的溶解氣體積膨脹功率包括兩部分，一部分是溶解氣因所受壓力的降低而不斷從原油中析出，從液態(tài)轉化為氣態(tài)而導致內能降低的功率，另一部分是轉化成體積膨脹能而作用于舉升油液過程的功率。
4.根據權利要求2所述的有桿泵抽油井動態(tài)液位的測定方法，其特征在于:所述的粘滯摩阻損失功率是被舉升的油液因與油管、抽油桿發(fā)生磨擦而損耗的功率。
5.根據權利要求2所述的有桿泵抽油井動態(tài)液位的測定方法，其特征在于:所述的滑動摩擦損失功率是因有桿泵抽油井井斜造成的抽油桿與油管發(fā)生磨擦以及泵柱塞與泵筒間發(fā)生磨擦而損失的功率。
6.按權利要求1所述的有桿泵抽油井動態(tài)液位的測定方法所采用的測定系統(tǒng)，其特征在于:包括多功能電力儀表、無線油壓變送器、套壓變送器、示功圖采集儀、翻斗計量器、以太網工控機和動態(tài)液位計算機； 多功能電力儀表用于 測量抽油過程中電機輸入功率，無線油壓變送器用于測量有桿泵抽油井井口油壓，套壓變送器用于測量有桿泵抽油井井口套壓，翻斗計量器用于測量有桿泵抽油井日產液量，示功圖采集儀用于測量抽油機沖程、抽油機沖次、光桿在抽油機上沖程中的平均載荷和光桿在抽油機下沖程中的平均載荷，以太網工控機用于接收多功能電力儀表、無線油壓變送器、套壓變送器、示功圖采集儀和翻斗計量器測量的數(shù)據，動態(tài)液位計算機用于接收以太網工控機 發(fā)送的數(shù)據并進行動態(tài)液位計算。
全文摘要
一種有桿泵抽油井動態(tài)液位的測定方法，測量抽油過程中電機輸入功率、有桿泵抽油井日產液量、有桿泵抽油井井口油壓、有桿泵抽油井井口套壓、抽油機沖程、抽油機沖次、光桿在抽油機上沖程中的平均載荷和光桿在抽油機下沖程中的平均載荷；確定現(xiàn)場實際的油液舉升高度與舉升油液過程中的有效功率之間的關系、有桿泵抽油井動態(tài)液位與現(xiàn)場實際的油液舉升高度之間的關系；計算地面損失功率、地下?lián)p失功率和溶解氣體積膨脹功率，得到舉升油液過程中的有效功率，進而得到現(xiàn)場實際的油液舉升高度，得到有桿泵抽油井動態(tài)液位。本發(fā)明能實現(xiàn)在線連續(xù)測量，測量成本低，安全性高；不需要操作人員進行現(xiàn)場操作，即可完成測量。
文檔編號E21B47/047GK103089246SQ201310030099
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月25日 優(yōu)先權日2013年1月25日
發(fā)明者高憲文, 王明順, 劉洪濤, 張平, 李翔宇, 翁永鵬, 李文軍, 王建, 崔永斌, 尹晶晶 申請人:東北大學