【精品课件】油井功图法自动计量与监测技术培训
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油藏动态监测技术系列精品PPT课件
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6、需注意的问题及建议
L>15m
地层 地层
L>20m
地层 地层
①由于井内流体粘稠程度不均匀，使测 得的连续曲线不稳定、波动大，测井时需保 证测井速度的平稳。
②井筒内径对流量值的测量有一定的影 响，建议在不同深度加密测量，减少井径对 流量的影响。
③采油矿必须保证地面流量的准确性。
注聚剖面测井
7、实例 2006年9月20日对7-34-4146井利用电磁流量计进行注聚测井，54+5层总厚
度10.1m，从所测曲线分析，1266.9-1269.2m段吸聚92m3/d，占全井注聚量的 65.7%；1269.2-1271.5m及1277-1287.1m段不吸聚；1271.5-1277m处吸聚 48m3/d。
7-34-4146井注聚测井解释成果图
注聚剖面测井
7、实例
7-34-4146井点测数据
停点深度 （m） 1260 1269
1280
1290
测井数据 （cps）
370 290
248
248
射孔 层位
54+5
井段(m)
1266.9-1269.2 1269.2-1271.5
分层注入量
92m3/d 0m3/d
相对注入量 （%） 65.7
0
1271.5-1277.0 48m3/d
34.3
1277.0-1287.1
中子寿命测井
8、实例 7-44-195
该井自投产以来先后生产过43+4+55462+3层，测井前生产43+4+5层，含水98.1%， 根据测量结果，62+3层上部和下部为出水点，建议封堵62+3层，合采43+4+5和54层，采 取措施后仍然是单采43+4+5层，推断测井前含水率上升为砂面封堵失效引起，对砂面 重新封堵后，日增油4.0t。
6、需注意的问题及建议
L>15m
地层 地层
L>20m
地层 地层
①由于井内流体粘稠程度不均匀，使测 得的连续曲线不稳定、波动大，测井时需保 证测井速度的平稳。
②井筒内径对流量值的测量有一定的影 响，建议在不同深度加密测量，减少井径对 流量的影响。
③采油矿必须保证地面流量的准确性。
注聚剖面测井
7、实例 2006年9月20日对7-34-4146井利用电磁流量计进行注聚测井，54+5层总厚
度10.1m，从所测曲线分析，1266.9-1269.2m段吸聚92m3/d，占全井注聚量的 65.7%；1269.2-1271.5m及1277-1287.1m段不吸聚；1271.5-1277m处吸聚 48m3/d。
7-34-4146井注聚测井解释成果图
注聚剖面测井
7、实例
7-34-4146井点测数据
停点深度 （m） 1260 1269
1280
1290
测井数据 （cps）
370 290
248
248
射孔 层位
54+5
井段(m)
1266.9-1269.2 1269.2-1271.5
分层注入量
92m3/d 0m3/d
相对注入量 （%） 65.7
0
1271.5-1277.0 48m3/d
34.3
1277.0-1287.1
中子寿命测井
8、实例 7-44-195
该井自投产以来先后生产过43+4+55462+3层，测井前生产43+4+5层，含水98.1%， 根据测量结果，62+3层上部和下部为出水点，建议封堵62+3层，合采43+4+5和54层，采 取措施后仍然是单采43+4+5层，推断测井前含水率上升为砂面封堵失效引起，对砂面 重新封堵后，日增油4.0t。
功图法油井计量技术
功图法油井计量技术概况功图法油井计量技术功图法量油技术开发背景长庆油田油井单井计量以双容积单量为主，双容积单井计量系统组成及地面流程复杂，控制部分易损坏，故障率高，电磁执行机构漏失严重，计量误差较大，且地面流程一次性投资大，维护困难，又不能实现计量数据远传和实时检测，人为影响因素多。
功图法量油技术开发背景2000年以来，长庆油田相继开发的一些小区块或出油点，地理位置较为偏远，油井分散、数量少、产量低．部分区块含水较高。
若按常规模式建立完善的地面流程会造成亏损经营。
为了降低投资、节约成本，提高油田管理水平，2000年，长庆油田公司油气工艺技术研院与西安威正电子科技有限公司联合提出了一种采用“功图法”计量单井产量的计算方式和测试方法，研制开发了一套基于这种方法的综合测试系统和相应的配套计量软件。
经过不断地研究和实践，该技术目前已在全油田共建数据处理点100多个，管理油井4000多口，在油田生产中发挥着重要作用。
功图法油井计量技术目录一、功图法油井计量技术理论研究二、功图法油井计量系统研制三、油田应用情况功图法油井计量技术地面示功图 建立定向井条件下油管、抽油杆、液体三维力学、数学模型结合油井液体性质、抽油机型号、冲程、冲次、杆柱组合等主要参数泵功图采用多边形逼近法和矢量特征法进行分析和故障识别泵有效冲程结合油层物性及生产参数油井产液量功图法油井计量系统技术原理图全天候采集井口位移与载荷数据㈠ 基本原理功图法量油技术是依据抽油机井深井泵工作状态与油井产液量变化关系，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）。
一、功图法油井计量技术理论研究功图法油井计量技术抽油杆连接条件连接条件油管液柱连接条件 地面功图泵功图地面折算有效排量泵功图识别模块有杆泵抽油系统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。
3-功图自动量油
1、油井示功图监控诊断计量系统组成 现场采集设备：
无线二合一传感器：每小时采集 位移、载荷数据，绘制示功图发送到 RTU，自身存储最近48小时内的示功 图数据。
信号发送器：每个周期给二合一 传感器一个开始、结束信号用来判断 起始点位置；向RTU实时发送开停机 报警信息。
数据处理单元（RTU)：RTU可以 接收存储500米内的12口井功图数据 及开停井信息，并通过GPRS等公网上 传到服务器。
2、油井示功图计量产液量原理
油井示功图监控诊断计量系统应用实现以下几个目标： 1、通过动态实时监控功能，实现了油井生产信息的自下而上 传递和管理考核压力的自上而下传递，队、矿两个层级实现了“要 我管理”到“我要管理”的转变。
2、通过示功图数据的资源共享，工况诊断工作由过去的每月进 行一次转变为现在的实时诊断；同时，由于厂、矿级管理人员随时 能够看到单井即时示功图，参与油井工况分析中，使得油井工况诊 断优化的及时率和准确率得到了革命性的提高。 3、实现了示功图的自动录取及远传，减轻了采油工的测试和 量油工作量。油井量油频率由过去的每2天量油一次转变为一天计 量24次，计量的精确度大大提高。
计算 示功图 产液量
加权平均 24个产液量 全天产液量
2、油井示功图计量产液量原理
解决间歇出油井产液量计量问题
2、油井示功图计量产液量原理
结论：
1.间歇出液井产液量波动较大，用示功图量液方式计量更为准确。 2.对于油管漏失、游动凡尔、固定凡尔漏失严重的井，示功图量油 不准确，需要分离器手工量油。 3.其余正常生产井完全可以用功图量油产量替代人工分离器量油方 式。
油井示功图计量系统
1、油井示功图监控诊断计量系统组成
2、油井示功图计量产液量原理
功图解释培训教材(采油室)
冲次 （r/min）
5.8 气油比 （m3/t） 97.24
动液面 （m）
580 含水量 （%） 37.0
作业间隔 时间（d）
98 泵效 （η） 86.7
热洗间隔 时间（d）
27 原油性质 稀油
三、典型与实测示功图的分析与解释 各类功图特征
正常：平行四边形
气体影响右上角像菜刀把
气锁像笔尖
游漏左上角缺失
活塞卡死在泵上部
活塞卡死在下部
活塞脱像倒置菜刀
下碰左下角打扭
上碰右上角打扭
连喷带抽
断脱一条线
三、典型与实测示功图的分析与解释
1、正常时的示功图
实测正常功图的特点是和理论示功图的差异不大，均为近似的平行四边形。但是由 于抽油设备的震动、油井深度使抽油杆柱受到较大的惯性力，以及冲次的加快，惯性载 荷及震动载荷增加，使图形波动和偏转得更加厉害。一般来说，功图中上下波形的平均 线平行，左右曲线平行，所不同的是：上下负荷与基线不平行，成一个夹角。
B
B’
C
A
D'A为下冲程柱塞有效冲程
D'
D S
深井泵受气体影响与供液不足图十分相似，区别：减载线呈现为圆弧线，受气体影 响越大，圆弧曲线特征更明显。
一、示功图由来
为了工作方便，将垂直的示功图按顺时针旋转90°就得到了工作中 常见的水平示功图。 横坐标上的S代表冲程，单位是：米，符号：m。 纵坐标上的P代表载荷，单位是：牛，符号：N。
内容提要
第一部分
第二部分 第三部分
示功图由来
理论示功图 实测及典型示功图
二、理论示功图
理论示功图就是认为光杆只承受抽油杆柱与活塞截面积以上液柱的静 载荷时，理论上所得到的示功图。
油井计量原理及功图分析(1)
油井产液量计量原理目前，我厂已经在40多口抽油井、自喷井以及注水井上推广应用了微功耗无线变送器油水井井口自动计量装置，应用范围涉及6个采油队。
这套系统最基本的求产原理、示功图以及泵功图的定性分析有必要向各采油队技术人员做如下介绍，希望能对各位分析油井的生产状况起到作用。
(一)游梁式抽油机井功图法求产原理抽油井示功图的纵坐标为光杆（露出地面，通过悬绳器与驴头连接的第一根光滑的抽油杆）在抽油过程中受力的载荷坐标，横坐标为抽油杆上、下行程时的位移坐标。
抽油机驴头所悬拄的悬绳器承受光杆和井下全部抽油杆柱，并带动最下部有杆泵的柱塞作上、下运动，即一个周期。
相应地可画出一个载荷与位移的函数关系曲线，即示功图。
抽油井生产情况千变万化，井下泵况相当复杂，只有通过自动量油技术或动力仪、诊断仪测得反映有杆泵工作状况的示功图，只有掌握了诊断技术，才能分析和管理好抽油井。
采油二厂管辖的油田抽油机井目前已经有30多口井采用了“功图法”自动计量，相比较采用分离器求产，由于受各种因素影响求产波动较大，而且求产时间较长，不利于快速、准确、及时掌握油井生产动态，直接关系到油田的稳产，流量计或分离器的检修，也大量增加油气操作成本；以往在油田产量紧张时，大多是技术人员通过繁重的油水井大调查工作来摸清所辖井的生产情况，费时费力，其中个别油井因工程技术人员水平差异而无法进行定论，不但增加了井下作业工作量，也存在一定程度的误诊，漏诊，给油田生产造成极大不便。
通过示功图求产可以解决常期困绕油田的各类机采井求产、诊断和综合评判中存在的问题，在一定程度上不仅解决油井的求产困难，而且减轻采油工作者劳动强度。
自动计量系统油井产量提供了一个快速、准确测算方法，使决策部门能够对我厂所辖油井实现宏观上的控制和决策。
1.理论示功图特征分析在实际的示功图分析工作中，为便于分析常常要拿理论示功图与实测示功图进行对比，从中分析该油井的工作状况。
下面就先来了解一下理论示功图的绘制和解释。
抽油井示功图的分析及应用ppt课件(共36张PPT)
抽油井示功图的分析及应用
第二部分 理论示功图的特征分析
6.计算充满系数的地面示功图〔图 7）
图7中柱塞的有效行程可以在图 中冲程曲线段上量出，而泵的充满部分可 以在下冲程曲线中量得。确定泵的充满系 数即AE/BC〔小于1），泵的排出系数即 AE/AC=充满部分/光杆冲程。
图7 计算充满系数的地面示功图
抽油井示功图的分析及应用
第四部分 实测地面示功图图例分析
②游动凡尔漏失的示功图
图13为实测游动凡尔漏失的 示功图。
图13 游动凡尔漏失时的示功图
排出部分漏失包括：排出阀球与阀座配合不严；活塞与泵的衬套配合 不当；或长期磨损使间隙变大；阀尔罩内积有脏物、砂、蜡，使阀球 起落失灵等原因造成的漏失。这类功图的特点是：卸载线与增载线陡， 图形的左下角变尖，右上角变圆。当漏失特别严重时，增载线、卸载 线和最大载荷线便构成了一条向下方弯曲的圆滑弧线。
抽油井示功图的分析及应用
第四部分 实测地面示功图图例分析
通过对所测近1000余份定向井有效功图进行收集、整理、归类，并结全油 井的生产资料、动液面、泵深、单井日产液量、泵效、含水等资料，对上述资料 进行全面细致地分析，筛选出部分具有代表性的功图，对井下抽油泵的工况进行 综合分析，及时、准确地发现抽油泵在抽汲过程中存在的问题，以指导生产。现 将陇东油田的几种常见实测示功图进行介绍。
抽油井示功图的分析及应用
第四部分 实测地面示功图图例分析
第四部分 实测地面示功图图例分析 该井出油不好，固定凡尔漏。 受砂影响的示功图上明显见到“小牙齿〞形的不规则齿状，深井泵寿命短，免修期短。
③双凡尔漏失 2、示功图概念：示功图是由载荷随位移的变化关系曲线所构成的封闭曲线图。
国内目前所用的理论示功图〔图2）
示功图分析课件PPT
3
案例三
在航空航天领域，示功图分析用于研究飞行器动 力系统的工作状态，确保飞行安全。
实践经验分享
经验一
01
在实践过程中，要注重数据采集的质量和准确性，这是示功图
分析的基础。
经验二
02
对于复杂的问题，需要综合运用多种分析方法和技术，以获得
更准确的结论。
经验三
03
与专业人士进行交流和合作，可以获得更多的经验和启示，促
示功图分析课件
目录
• 示功图概述 • 示功图分析方法 • 常见示功图解读 • 示功图分析实践 • 示功图发展趋势与展望
01
示功图概述
定义与意义
定义
示功图是表示抽油机井的工作状况的一种图形，通过实测示功图，可以了解油 井的工作状况，分析其产生的原因，并采取相应的措施来改善油井的工作状况。
意义
示功图是油田生产管理中重要的分析手段，通过对示功图的解读和分析，可以 及时发现油井存在的问题，预测油井的生产动态，为油田生产提供科学依据。
未来，示功图技术将与大数据、 云计算等技术深度融合，为工 业互联网的发展提供有力支持。
谢谢观看
进个人和团队成长。
实践中的挑战与解决方案
挑战一
数据采集过程中可能存在误差和干扰，影响分析结果的准 确性。解决方案：采用高精度的传感器和设备，加强数据 预处理和校验。
挑战二
示功图分析涉及到多个学科领域，需要具备广泛的知识储 备和实践经验。解决方案：不断学习和积累相关知识，参 加专业培训和交流活动。
挑战三
越野行驶示功图
越野行驶中需要大功率输出时，应选择合适的挡位和转速，避免发 动机过载或功率不足。
04
示功图分析实践
实际应用案例
抽油机井示功图量油及诊断精品PPT课件
功图与工况
由于动载荷的影响，示功图的上、下行程不是水平 的，但只要bc//da,而且ab//cd，就是泵工作正常。否则就 是泵出现了问题。
上图中所示的行程线与水平线之间的夹角α越大，说 明动载越大，另外冲数越快，动载也越大。
功图与工况
二、标准地面示功图及生产实例
1. 泵工作正常
此图为最理想的地 面示功图(无气，多水， 供液充足的正常示功图)， 充满系数100％，特征为 平行。
对受气体影响较大的井或 易发生气锁的井应尽可能加深 泵挂，增大泵的沉没度，大泵 径长冲程机抽，特别是防冲距 要调到最小，尽量减小余隙体 积；下高效气锚和防气泵，合 理放套气，控制套压生产，使 之保持在较低值。
功图与工况
气锁现象：属于气体影响的
特殊现象，由于气体大量进入 泵筒，上冲程时气体膨胀，全 部占满柱塞让出的容积，固定 凡尔打不开。下冲程时，气体 压缩，但压力仍低于游动凡尔 上部压力，游动凡尔也打不开， 柱塞运动只是对气体压缩和膨 胀，泵不排油，这种现象称为 “气锁”。
此图为气体影响严重时发 生“气锁”而不出油或无沉没 压力时的示功图。
功图与工况
6.阀尔漏失：
6.1 固定阀尔漏失
此图是为泵固定阀漏失的 示功图。 特征:为示功图左下方呈圆形缺 损(无气体影响时右下角也呈圆 形)。 如果阀或阀座被严重刺坏时， 不出油，下行曲线呈图中虚线 形状。
功图与工况
6.2 游动阀尔漏失
功图与工况
3. 油稠
此图的上、下行曲 线呈凸状。 原因系油稠，由于上、 下冲程的行程中间速度 较快，阻力增大所致。
对于油稠的抽油井应采 取降粘措施，这样有利于生 产。
功图与工况
4. 油井出砂
此图是柱塞受油井出砂影 响，容易卡泵时的示功图。 特征为上、下曲线没有明显的 “阻尼”状，而是呈“小牙齿” 状的不规则，不重复的示功图。
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第一部分 监测系统简介
三、系统主要功能
① 实时数据采集与远程工况监测。 ② 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。 ③ 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）。 ④ 功图计量及油井工况诊断。 ⑤ 自动生成报表。 ⑥ 历史数据查询、网络数据浏览等。
打 印 示 功 图 数 据 ， 根 据 示 功
第二部分 计量软件简介
示功图管理器
第二部分 计量软件简介
抽油机分析器
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。
油井计量分析器
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。
目录
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
第一部分 监测系统简介
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。
第二部分 计量软件简介
第二部分 计量软件简介
地面示功图
建立定向井条件下 油管、抽油杆、液 体三维力学、数学 模型
结合油井液体性质、抽 油机型号、冲程、冲次 、杆柱组合等主要参数
泵功图
采用多边形逼近法和矢 量特征法进行分析和故 障识别
泵有效冲程
结合油层物性及生产参 数
油井产液量
功图法油井计量系统技术原理图
① 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。
数据传输天线
数据采集控制器
位移传感 器
负荷传感 器
第一部分 监测Leabharlann 统简介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。
第二部分 计量软件简介
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。
第一部分 监测系统简介
位移传感器
负
荷
传
12 位 A/D
感
器
8kB 缓存器
RS485 通讯板
数传电台 调制解调
工 业 单 片 机
电源板
数传电台 调制解调
工业单片机
232 通讯口
油井工况诊断 产液量计算
数据处理平台 监测系统软件 油井计量软件
数据采集点
数据处理点
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
获并
得 并 计 算 其 它 工 况
对 采 集 数 据 进 行 计
实 时 监 测 、 显 示
参量每
数 。
分 析
口 井
，示
同功
时图
，
第二部分 计量软件简介
油井工况实时监测
井液数据库 抽油机数据库 油管数据库 光杆数据库 抽油杆数据库 抽油泵数据库
油井数据库 故障数据库 示功图数据库 本地或远程 数据库服务器
有杆泵抽油系统设计 油井故障诊断 系统效率分析 行为预测与工况仿真
附加功能 扩展功能
第二部分 计量软件简介
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：
qg113 d21 Sen/B 1
软件结构示意图
用户登录 （给予不同权限
） 存取有关系统信息 数据管理器（作为主界面）
各种报表
分析结果
井身曲线数据 光杆示功图数据 电动机电参数数 据 油压套压数据
油井工况实时监 各种测试工具和手段
组成和工作原理 常用计算 抽油机分析器 井身数据管理器 示功图管理器
油井数据管理器 油井计量分析器 在线帮助
磁钢
霍尔探 头
磁钢
霍尔探头
GT401型角位移传感器
GT402型角位移传感器
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。
数传电台
无线天线
第一部分 监测系统简介
② 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。
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。
一、工作原理
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
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
地面功图
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，
有杆泵抽油系统
进而求出地面折算有效
排量。
连接条件
抽油杆
油管
连接条件
液柱
连接条件
泵功图
泵功图识别模块
地面折算有效排量
第一部分 监测系统简介 二、系统组成
计量软件
第二部分 计量软件简介
软件功能 结构图
用户登录
主主界界面面
第三方提供软件
……
油 井 数 据 库 管 理 器
井 身 数 据 管 理 器
示
抽
功
油
图
机
管
分
理
析
器
器
油 井 计 量 分 析 器
各 种 格 式 功 图 导 入
油 井 工 况 实 时 监 测
图
数
据可
生导
成入
图、
形 ， 并 可 保 存 和 打 印 图 形 。