油井功图法自动计量与监测技术培训.ppt

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1、油井功图法自动计量与监测技术,第一部分 监测系统简介第二部分 计量系统简介第三部分 参数录入规范第四部分 影响计量结果的主要因素第五部分 系统常见问题及故障判断与处理,目 录,长庆油田以丛式井组为主。为简化流程、减少计量管线、降低建设投资，满足低渗透油田经济高效的开发要求，采用适宜的计量方式，对搞准区块、井组和单井产量及降低产建投资，具有十分重要的意义。功图法油井自动计量与监测技术是从示功图有效冲程的确定为突破点，依据示功图理论和泵功图工况识别及诊断理论技术的研究和应用效果，提出的一种利用地面示功图计算分析单井产液量的计算方法。,第一部分 监测系统简介,油井功图法计量技术是依据抽油机井深井泵工

2、作状态与油井产液量变化关系，即把定向井有杆泵抽油系统视为一个复杂的振动系统（三维振动系统：包含抽油杆、油管和液柱三个振动子系统），该系统在一定的边界条件和一定的初始条件（如周期条件）下，对外部激励（地面功图）产生响应（泵功图）。,第一部分 监测系统简介,一、工作原理,建立定向井有杆泵抽油系统的力学、数学模型，该模型能计算出给定系统在不同井口示功图激励下的泵功图响应，对此泵功图进行分析，确定泵的有效冲程，进而求出地面折算有效排量。,第一部分 监测系统简介,数据采集点：主要由安装在抽油机井口的负荷传感器、位移传感器、数据采集控制器、数据处理模块、通讯模块等组成。,二、系统组成,第一部分 监测系统简

3、介,O型,U型,固定载荷传感器,第一部分 监测系统简介,位移传感器：采用位置传感器或角位移传感器来实现油井地面功图的测试。,第一部分 监测系统简介,由天线、数传电台和无线通讯模块组成抽油机井口单元的通讯系统。,无线天线,数传电台,第一部分 监测系统简介,数据处理点：是对各数据采集点对象（抽油井）进行信息交换的平台。采用小型计算机控制，原则上一个数据控制点管理40口井，一般设置在转油站或联合站。它主要由中心天线、中心控制器（数据处理器、远距离通讯模块、服务器等）、计算机、系统监测软件、油井计量分析软件等组成。,第一部分 监测系统简介,系统原理框图,第一部分 监测系统简介,第一部分 监测系统简介,

4、第一部分 监测系统简介,实时数据采集与远程工况监测。实时故障报警：遥测系统故障，抽油机停机、井场停电等故障报警提示。远程控制：抽油机的自动间抽、启动/停止（在部分装有扩展功能的油井）。功图计量及油井工况诊断。自动生成报表。历史数据查询、网络数据浏览等。,三、系统主要功能,第一部分 监测系统简介,计量分析软件简介 油井功图法计量技术是从能真实反映抽油系统有杆泵工况的示功图入手，把定向井有杆泵抽油系统视为一个复杂的三维振动系统（抽油杆、油管和液柱），研究建立定向井有杆泵抽油系统的力学、数学模型及算法，计算在不同井口示功图激励下的泵功图响应，并采用矢量特征法对泵功图进行分析及故障进行识别，确定泵的有

5、效冲程，得出地面折算有效排量。在理论分析的基础上编制了有杆泵抽油系统计量分析软件。软件主要使用面向对象编程C+Builder 6语言编写，其中运用了数据库、动画、多媒体以及OLE（Object Linking and Embedded对象链接和嵌入）自动化技术及网络等功能。界面友好，易于操作，便于管理。,第二部分 计量软件简介,第二部分 计量软件简介,功图法油井计量系统技术原理图,第二部分 计量软件简介,软件功能结构图,第二部分 计量软件简介,第二部分 计量软件简介,可导入、打印示功图数据，根据示功图数据生成图形，并可保存和打印图形。,示功图管理器,第二部分 计量软件简介,抽油机分析器,油井计

6、量分析器,对数据库中各种型号的抽油机运动分析（计算悬点位移、速度、加速度），利用示功图数据得到悬点载荷、抽油机当前平衡状况，并给出最佳的调整方法。,该模块是本套软件的核心模块，可以对一个或一批示功图进行计量分析。,第二部分 计量软件简介,实时监测、显示每口井示功图，并对采集数据进行计量分析，同时获得并计算其它工况参数。,油井工况实时监测,扩展功能,附加功能,软件结构示意图,油井产液量计算 根据泵的有效冲程计算产液量，则油井井口产液量：,考虑到不同区块原油物性不同，溶解气含量不同，含气原油脱气体积收缩引起的地层原油与地面原油的体积差，在每个区块应用前应选取一些井进行油井测试，然后经对比分析得出这

7、个区块对功图计算结果的修正值进行修正。,式中：d泵径,Se有效冲程，n冲次，B1原油体积系数。,第二部分 计量软件简介,（一）生产数据 生产数据包括：油田区块、生产层位、动液面、含水、油压、套压等。具体要求：1、动液面按每旬测取的试井资料，当旬及时更新，当旬动液面未测出的，按上旬测试结果输入；一直测不出的，根据实际情况进行估算，严禁动液面输入值为零。2、含水、油压、套压要求每旬更新一次，含水变化在5个百分点以上的井要求及时更新。,第三部分 参数录入规范,（二）机杆管泵数据 机杆管泵数据包括：抽油机型号、抽油杆组合、油管规格、泵径、泵挂、上次检泵日期等。具体要求：（1）抽油机型号分十型和八型如实

8、填写；（2）抽油杆组合、泵径、泵挂及上次检泵日期按最近一次检泵总结如实填写，杆管泵数据要于总结返回当日及时更新；（3）油管规格一般为2-7/8；,第三部分 参数录入规范,（4）抽油杆组合的输入 全井为普通抽油杆时，直接按检泵总结中的组合级数由上而下，一般按两级或三级组合输入，相同杆径的抽油杆和扶正杆相连时要输成其总长。当组合中有玻璃钢杆时，要按修井总结如实填写；当组合中有HL杆时，考虑到模型的欠缺性，要求按相同杆径的钢杆输入，钢级输为D级；组合中若泵上有一根8m长的19mm抽油杆，应将其长度加在19mm抽油杆中；确保杆型、级别、长度等参数输入正确；,第三部分 参数录入规范,（三）其它数据（1）

9、冲程 要求冲程初始化，即按实测示功图的冲程在计量软件中输入。（2）开井时率 要求开井时率在批量计量生成的报表中按实际开井时间如实反映，对时率不全的井在报表备注栏中注明停井原因。,第三部分 参数录入规范,负荷传感器发生损坏及漂移 由于受外界环境影响，传感器一直处于工作状态，加之负荷传感器易发生损坏及漂移，造成采集功图失真，影响计量精度。传感器漂移 1）传感器采集载荷值偏小 如大水坑油田d12-10井2003年10月25日传感器漂移后计算产液量为15.65 m3/d；经标定后，计算产液量为18.14 m3/d。可见，负荷传感器发生漂移将会影响油井计量的准确性。,硬件部分,1、硬件及元器件的影响,第

10、四部分 影响计量结果的主要因素,负荷传感器漂移引起的计算结果变化表,负荷传感器漂移引起的示功图变化,第四部分 影响计量结果的主要因素,2）传感器采集载荷值偏大 负荷传感器测试载荷偏大（远超过抽油机额定载荷），也能影响计算准确性。,西28-04 负荷传感器发生漂移,西38-039 负荷传感器发生漂移前后功图变化情况,第四部分 影响计量结果的主要因素,传感器损坏,位移传感器 由于位移传感器安装在游梁与支架之间的夹角部位，霍尔探头固定于支架上，磁钢焊接在游梁下方。当位移传感器工作不正常时，测试不到位移信号或出现测试位移数据与载荷数据不同步。主要原因是由于位移传感器安装位置偏差所致。,耿18-7负荷传

11、感器发生损坏,西32-20负荷传感器发生损坏,第四部分 影响计量结果的主要因素,位移传感器安装时霍尔探头与磁钢必须对齐，当在驴头到达下死点时，二者不能完全接触，必须留有一定间隙（按技术规定）。如没有达到技术要求则会出现以下现象：间隙过大信号接收不到，间隙过小易使探头或磁钢损坏。如在驴头下死点时传感器探头与磁钢未对齐，将造成测试示功图位移数据与载荷数据不同步。位移传感器工作不正常时，可利用油井计量软件观察采集示功图形状，判断位移传感器是否正常工作。,西27-43位移传感器安装位置歪,第四部分 影响计量结果的主要因素,RTU模块（即远程控制终端），是系统硬件最主要的部分，RTU提供了多个与现场测试

12、端的接口，采集各类数据，并进行转换存储在临时寄存器当中，当RTU存储出现问题时，造成数据存储不上，或存储错误的现象导致无法准确计产。当RTU出现故障时，最直接的判断方法是监测软件巡检界面油井显示黄色。,RTU控制终端,第四部分 影响计量结果的主要因素,在使用中由于选择元器件、数传电台等技术指标、性能、质量、监测程序、外界信号干扰、天气等诸多因素，有时出现数据通信错误、传输数据失真、误接收数据等错误，造成系统数据传输失败、瘫痪或油井数据错乱等现象，使油井计量误差增大。该问题显得特别突出。常见的数据传输问题主要是通讯故障，判断方法是监测软件上油井显示兰色或在计量软件上采集功图为空白。,数据传输,第

13、四部分 影响计量结果的主要因素,信号电缆线设计走线过紧、接触不良引起的示功图测试异常。下图为西峰油田西25-24井2003年5月31日及6月1日测试的连接线异常与正常时的示功图。,传输信号电缆线引起的示功图变化,设计安装,第四部分 影响计量结果的主要因素,当测试的位移与载荷不是同一时刻的数据时，造成测试示功图失真、图形整体移位。通过计算得到的泵功图有效冲程也发生变化，严重影响测试及计量值的准确度。,2、技术要求方面,载荷与位移测试值同步性对测试准确度的影响,第四部分 影响计量结果的主要因素,示功图测试点数少，会直接影响泵有效冲程的判别。从下图可以看出：由于采集示功图数组数不同，通过计算泵的有效

14、冲程有明显的变化。经现场应用证明：在一个冲程周期内示功图采集数据达200组以上，则能够满足功图法计量要求。,采集示功图数组数不同时计算结果变化表,不同采集数组下测试的示功图,采集示功图数据组数不能达到技术要求,第四部分 影响计量结果的主要因素,错误示功图,如果功图打扭、打折，则无法正常计算。,第四部分 影响计量结果的主要因素,由于通讯故障等因素影响造成油井采集数据量少，不能保证技术要求规定的最少10分钟采集一组数据的要求。对于间歇出油和严重供液不足的井采集数据量如果太少，功图计产将不能反映油井全天的真实产量，造成与实际单量偏差大。,采集数据量少影响油井产量计算结果,第四部分 影响计量结果的主要

15、因素,1、计量软件自身影响 错误功图剔除 油井计量软件通过完善，对大部分错误功图的剔除功能有一定程度的提高，但是对于少数出现的错误功图还不能做到完全剔除，该类采集功图参与计算也会影响计量精度。计算时出错 计量软件对极个别功图在计算时，出现“被0除”的现象，导致计算时出错，造成该井当天产量无法计算。,软件部分,第四部分 影响计量结果的主要因素,2、功图法计量的局限性 对连喷带抽油井无法计量 由于部分油井投产初期产能高，出现连喷带抽情况，计量软件无法计算。,西3023井10月16日功图,西32-21井10月14日功图,第四部分 影响计量结果的主要因素,井筒上部漏失会造成计量失准,西45井正常功图,

16、西45井漏失功图,第四部分 影响计量结果的主要因素,在首次建立系统和油井进行措施操作后，必须用便携式示功仪对每口井进行测试，以此为依据对自动采集功图冲程进行初始化设置，若在错误的参数下进行计算自然得不到正确的结果。,系统管理的影响,1、冲程初始化,输入不同初始化冲程值时的计量结果,第四部分 影响计量结果的主要因素,2、油井数据及时更新 系统要求对修井作业后的油井参数及时进行更新，如泵径、杆柱组合等，以保证计量的准确性。下表列出泵径分别为38mm及44mm时的计算液量结果。从数据分析可以看出，如不及时更新调整参数，将造成计算误差。,3、正确输入油井节点号 油井监测输入节点编号如果发生混乱，则传回

17、的采集功图数据也就发生错乱，导致油井计量发生产量“张冠李戴”的现象。,第四部分 影响计量结果的主要因素,4、正确选择开井时间,在程序报表中设置了开井时间选项，现场使用中开井时间应按实际时间选择，这时程序可自动折算出对应的日产液量。如果未按实际开井时间选择，开井时间与计算时间不相符，将造成计算产量失准。下图给出开井时间选择不同，产液量的变化情况。,第四部分 影响计量结果的主要因素,油井井况的影响,油井本身存在漏失、柱塞松晃、泵卡等现象，影响计产准确性。,第四部分 影响计量结果的主要因素,巡检软件,1、巡检界面井位图圆圈颜色为黄色,井位图,所有圆圈为黄色 井位图为黄色表示系统无法通讯、无数据返回，

18、主要原因：中心控制器断电。串口线与计算机串口或串口线与中心控制器串口没有连好。软件中串口号设置不对或波特率等通讯参数设置有误。中心控制器电台故障。,第五部分 系统常见问题及故障判断与处理,解决办法：检查电路供电情况。一般情况下中心控制器前面的面板上有一个指示灯，灯亮表示供电正常，灯灭表示没有供电，用户将开关拨到打开的位置即可。如打开开关还没有电源，需继续检查上一级电源是否有故障。当供电电源正常时，需检查串口的接线是否正确及松动；检查接口通讯参数、设置是否正确（这项工作需要技术人员来操作完成）。,通过以上操作仍有问题，可能是中心控制器的电台有故障了，此时需现场维护人员及时解决问题。,电源指示灯,

19、第五部分 系统常见问题及故障判断与处理,个别圆圈为黄色 这种情况，表明控制中心无法和该井的RTU取得联系，可能出现的问题有以下几种情况：现场的通讯线路有问题，包括通讯线到RTU的连接，通讯线到馈线的连接，现场电台故障。现场RTU故障或RTU供电系统故障。遥测软件中RTU的ID号录入有误。遇到此情况需通知现场硬件维护人员解决。,第五部分 系统常见问题及故障判断与处理,当出现这种情况一般有三种可能：井场出现停电情况。该井是否正在进行检修、保养或其它作业。抽油机井是否出现故障。遇到此情况，站内值班人员应及时通知巡井人员到井场检查问题，并及时给予解决。,2、巡检界面井位图圆圈颜色为红色,第五部分 系统

20、常见问题及故障判断与处理,现象：当用户启动油井计量软件时，系统提示没有软件加密狗。检查和解决方法：首先检查USB接口上是否插有软件加密狗。已装软件加密狗，则检查加密狗与USB接口连接是否接触良好。在没有安装软件加密狗时，请立即将配套的加密狗安装上。,油井计量软件,1、启动过程提示没有发现软件狗,第五部分 系统常见问题及故障判断与处理,2、启动过程提示发现没有注册的类 这种情况是由于在系统中没有安装Flash插件，用户可寻找Macromedia Flash 5.0或以上版本的软件，按操作提示安装上即可。3、找不到油井基础数据 现象：在使用过程中，往往出现某口或几口油井井号消失查找不到，更无法找到

21、该井的基础数据。原因：多数是由于操作过程中误将油井数据删除所致。解决办法：将以前备份过的油井基础数据文件（Oilwell）重新导入一次。可将该井的基础数据重新输入一次，然后保存数据。,第五部分 系统常见问题及故障的判断与处理,4、井身数据的导入 在新井投产设计时，设计人员已根据完井资料，建立了定向井井身数据文件，由于计量软件中的井身数据文件的格式是一样的，这里用户可直接导入应用即可。具体的操作方法 直接将井身数据文件导入。如导入时出现问题，可先将井身数据文件打开，然后将井深、井斜角、方位角相对应的各组数据复制粘贴到写字板中，再保存为井名.dat即可。其余导入步骤同。注意需要新建井身数据时，操作

22、步骤同上，但保存文件时一定要在井名后加后缀.dat，否则在下一次的调用时你将无法找到该口井的井身数据。,第五部分 系统常见问题及故障判断与处理,现象：在软件使用中，由于计算机系统文件丢失、病毒侵害、软件个别文件被删除等等原因，导致油井计量软件无法正常运行。解决办法 在第一次安装计量软件后，要及时将油井计量软件安装程序备份在光盘上或计算机的硬盘上。同时将已经建立好的井身数据文件（井名.dat）、油井基础数据文件（Oilwell）、油井方案文件（作业区名.SCM）都备份一份待用。,5、重新安装计量软件,第五部分 系统常见问题及故障判断与处理,在计算机开始菜单设置中选择控制面板，然后选择添加/删除程序组进入，并将油井计量应用程序删除。这样做的目的是为了确保新安装的程序能安全正常的运行。安装油井计量程序。将油井方案文件（作业区名.SCM）复制到C:Program FilesKylinsoftPPEESDataSchemes下。将油井基础数据文件、井身数据文件导入到应用程序中。,第五部分 系统常见问题及故障判断与处理,敬请各位提出宝贵意见！,