采油注水基础知识普及

一
采油系统
2.抽油机宏观控制图 抽油机模板制作方法 Ⅰ.理论泵效线始点
给定a值（供液能力界限），计算出当流压等于供液能力界限a时的泵效。
b f 4 3 2 e 1
a. 若 <e（即当计算泵效小于零时），则起点位置应为线1和e线
a
（泵效为零）的交点。
b. 若 e b（即当计算泵效大于等于零，小于等于合理泵效时），则起 点位置应为线2和a线（供液能力界限）的交点 c. 若 >b（即当计算泵效大于合理泵效时），则给定f值，计算出
河采一矿工程组
提 纲
抽油机系统效率
一
采油系统
抽油机宏观控制图 抽油机平衡率
二
注水系统
注水系统效率 水井工况图
一
采油系统
1.抽油机系统效率
概念：常规有杆抽油系统采油是通过抽油设备将地面的电能转化、传
递给井筒中的生产流体，从而将其举升至地面的采油方式。整个系 统的工作实质上就是能量不断传递和转化的过程，在能量的每一次 传递和转化时都会有一定的能量损失。从地面供入系统提供的能量 扣除系统中的各种损失，就是系统给井筒流体的有效能量，其与系
一
采油系统
3.抽油机平衡率
功率法调整抽油机平衡方法
抽油机功率曲线是一个随冲程周期为周期的连续函数。数学分 析得知, 每一个周期性的非正弦量只要满足狄利斯利条件, 就可以 分解成一系列的三角级数。抽油机的功率曲线函数能满足狄利斯利 条件, 可以展开成收敛的三角级数—傅立叶级数, 即：
一
采油系统
3.抽油机平衡率 推出平衡块调整量的计算公式
1 2 3 P2 P1 P3 P2 P4 P3
P1—电动机输入功率，即Pλ ，kW； P2—电动机输出功率，kW； P3—减速箱输出功率，kW； P4—光杆功率，即P光，kW。
一
采油系统
1.抽油机系统效率
井下部分能量损失在盘根盒、抽油杆、抽油泵和管柱
一
采油系统
3.抽油机平衡率
3）复合平衡方式计算
– 平衡半径公式：
R (W r
Wl 2
)
s 2 W cb

R cW c W cb
( X uc W b )
cr bW
cb
复合平衡
一
采油系统
3.抽油机平衡率
平衡测量与调整
（1）利用 “上、下冲程电流峰值相等”来检测抽油机的平衡情况。 – 测电动机上、下冲程的电流峰值Iu和Id • Iu>Id 平衡不足 • Iu<Id 平衡过重 – 在两个电流中有一个小的，一个大的 – 若I小/I大≥0.8时就认为是平衡了，否则就要重新计算平衡半径或 平衡重，重新调整平衡。 （2）测量驴头上、下冲程的时间 – 平衡条件下上、下冲程所用的时间基本相等。 – 如果上冲程快，下冲程慢，说明平衡过量。
N m；
P max - 悬点最大负荷， P min - 悬点最小负荷，
N； N。
e
a
待落实区
供液能力界限线
最低自喷流压 平均理论泵效线：即在该 界限线 油田平均下泵深度、含水 c 等条件下的理论泵效
d g
合理区
断脱漏失区
泵、杆断脱漏失线
参数偏小区
一
采油系统
2.抽油机宏观控制图 各区域物理意义如下： 合理区：供排协调，参数合理，泵况好，系统效率高。
参数偏小区：流压偏高，泵效高，功图显示为连抽带喷功图，该区的油 井是挖潜增油的主要对象。
一
采油系统
3.抽油机平衡率
扭矩法：
上冲程中最大扭矩与下冲程中最大扭矩的比值为扭矩平衡率，其值大 于70%，则认为平衡；反之不平衡。不平衡时平衡块的平衡半径为：
Rl | T max W c R c | Wb
T max 曲柄轴最大扭矩， T max s 4 (P max - P min )
a , b 前、后臂长， r - 曲柄旋转半径， m； cm ； ， N； 力， N ；
曲柄平衡
W r - 抽油杆在液体中的重力 W l - 在柱塞面积上的液柱重 W cb - 曲柄平衡重， W c - 曲柄重， N； cm ； N。 N；
R c - 曲柄重心半径， X ub - 抽油机不平衡重，
o 油套环空内流体的相对
m 油管内混合液密度，
10 kg / m ;
有关参数。
3
3
下角 o , s - 分别为开机和停机时的
一
采油系统
2.抽油机宏观控制图
概念：抽油机井动态控制图，是在直角坐标系中以
流饱比（井底流压、沉没度等）为纵坐标，以泵效 为横坐标绘制的图幅，简称工况图。
参数偏大区
t p 有功电能表转
n p 圈所用的时间，
s
一
采油系统
1.抽油机系统效率 抽油机的有效功率 P水
P水
QH m g 86400
H H 102 ( p t p c )
Q-油井实际产液量，m3/d； H-有效举升高度，m；
m
H
d
d
m
2 . 75
-油管内混合液密度，103kg/m。 m 0 . 66 (1 0 . 1402 f w )
当流压接近零时的泵效
'
，判断：如果 ' b（即当计算泵效小于等于合理泵效时），
'
则起点位置应为线3和b线（合理泵效线）的交点；如果 >b（即当计算泵效大于合理泵效时）， 则起点位置应为线4和f线（流压等于0）的交点。
一
采油系统
2.抽油机宏观控制图 抽油机模板制作方法 Ⅱ.理论泵效线终点
地 P光 / P入 K 1 2 3
式中 K—有效载荷系数；
η1—电动机效率； η2—皮带和减速箱效率；
η3—四连杆机构效率。
一
采油系统
1.抽油机系统效率 由于皮带的输出功率（减速箱输入功率）不便测试，因此不再 进一步将它们分开。有效载荷系数K是由于上下冲程时四连杆机构 中能量的传递方向不同而引入的一个系数。 各个效率又可分别表示为：
中，因此：
井 P水 / P光 4 5 6 7
式中 η4—盘根盒效率；
η5—抽油杆效率；
η6—抽油泵效率； η7—管柱效率。
一
采油系统
1.抽油机系统效率
各个效率又分别表示为：

4

P5 P4
5

P6 P5
一
采油系统
2.抽油机宏观控制图 抽油机模板制作方法 （2）经验法： 经验法是指根据现场实际经验，且基于区块油井的不同工况，再结 合对应油井的特征值（如：流压、泵效等），进而确定出对应的六条界 线。 理论泵效上下线的确定：
由抽油机井基本模板可知，理论泵效上下线为曲线，因此与其他控制线不同， 理论泵效上下线必须由多个点组成。且其点数越多，越能全面反映油井生产状 况。 由曲线可知，曲线上点主要由泵效和流压组成，因此在其它基础参数相同条 件下，主要是确定理论泵效上下线始、终点。而其它点可在相应范围内取值， 进而应用迭代法计算不同压力下对应的理论泵效，再结合理论泵效和实际泵效 的误差要求，最后分别计算出不同压力下对应的泵效，进而确定出理论泵效上 下线。
一
采油系统
1.抽油机系统效率 计算方法： 3、停开机计算法
利用开机与停机时，油井产液量不同，地层输出能量也不同，按照 能量守恒原理，导出新的有效举液高度的计算公式为：
( Pto Pco Pcs Pts ) 120
H
m
密度，10 kg / m ;
3 3
(H
do
H
) ds
o m
抽油井的动液面， m；
p t 井口油压，
p c 井口套压，
MPa ；
MPa ；
一
采油系统
1.抽油机系统效率
1 . 134 10
-4

计算方法：
QH m
P入
1、常规法 2、实测计算法 3、停开机计算法 4、井口流速计算法 5、拟自喷井法 6、抽油量法 7、柱塞做功法 8、折算举液高度法
一
采油系统
1.抽油机系统效率 抽油机的输入功率 P入
P入
式中：
3600 n p K K l nw t p
n p 有功电能表所转的圈数
K 电流互感器变比，常数
K l 电压互感器变比，常数
, r;
；
；
n w 有功电能表耗电为
1 KW h 时所转的圈数，
r /( kW h )；
统输入的能量之比即为抽油机井的系统效率。
抽油机有效功率 抽油机输入功率 P水 P入


100 %
P入 拖动抽油机的电动机的输入功率为抽油机的输入功率。 P光 提升液体和克服各种阻力所消耗的功率为抽油机的光杆功率。 P水 将井下液体提升到地面所需要的功率叫有效功率，也叫水力功率
一
采油系统
1.抽油机系统效率
一
采油系统
2.抽油机宏观控制图 抽油机模板制作方法 （1）统计法：
统计法确定模板，主要是基于油井各种动静态数据与油井对应 工况（示功图解释结果），分别通过统计和计算出油井对应工况和 相应位臵，进而以不同工况油井位臵为界，确定出以上六条界线， 从而生成适合于该区块的评价模板。
注意：
– 模板必须针对同一区块或具有同一流体物性的区块； – 必须选择区块所有油井或具有代表性的油井； – 统计中个别问题井，可以不予考虑。
一
采油系统
3.抽油机平衡率
1）游梁Hale Waihona Puke Baidu衡方式计算
– 达到平衡所需要的游梁平衡块重:
W b (W r

W1 2
)
a c
X uc
游梁平衡
一
采油系统
3.抽油机平衡率
2）曲柄平衡方式计算
– 平衡半径公式：
W a r X Wc R W r l r ub R c 2 b W cb W cb W cb
给定d值（自喷流压界限），计算出当流压等于自喷流压d时的泵效
b f
a. 若 >h（即当计算泵效大于最大泵效时），则终点位置应为线1和h线 （泵效最大值）的交点。
a 1 e h 4 3 c 2 d
b. 若 c h（即当计算泵效大于等于断脱漏失，小于等于最大泵效时）
，则终点位置应为线2和d线（自喷流压界限）的交点 c. 若 <c（即当计算泵效小于断脱漏失界限时），则给定g值，计算出 当流压最大时的泵效
'
g
g
，判断：如果
' c （即当计算泵效大于断脱漏失界限时），
'
则终点位置应为线3和c线（断脱漏失界限）的交点；如果 <c，即当计算泵效小于断脱漏失线时
则终点位置应为线4和g线（流压等于最大值）的交点。
一
采油系统
3.抽油机平衡率
抽油机不平衡的后果 –①上冲程中电动机承受着极大的负荷，下冲程中抽油 机带着电动机运转，造成功率的浪费，降低电动机的 效率和寿命； –②由于负荷极不均匀，会使抽油机发生激烈振动，而 影响抽油装置的寿命。 –③破坏曲柄旋转速度的均匀性，影响抽油杆和泵正常 工作。
效率分解
抽油机系统的效率分为两部分，即地面效率和井下效率。以光杆悬绳 器为界，悬绳器以上的机械传动效率和电机运行效率的乘积为地面效率； 悬绳器以下到抽油泵为井下效率，即：

P水 P入

P水 P光

P光 P入
地 井
式中η地—地面效率；η井—井下效率。
一
采油系统
1.抽油机系统效率
地面部分的能量损失发生在电动机、皮带和减速箱、四连 杆机构中：
待落实区
合理区
断脱漏失区
参 数 偏 小 区
一
采油系统
η，％
0 0.1
0.2 0.3 P流/P饱 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
10
20
参数偏 大区
f
理论泵效的上限线： 30 40 50 60 即该油田最大下泵深 70 80 合理泵效 度、最高含水等条件 理论泵效的下限线：即该油 界限线 下的理论泵效 田最小下泵深度、低含水等 条件下的理论泵效 b
参数偏大区：流压低，功图显示供液不足或气体影响严重，主要是地层 条件差，抽汲参数偏大引起，因此,需采取油层压裂，酸化等改造措施 或调整注水量和调小参数达到供采协调。 断脱漏失区：流压高、泵效低。主要原因是泵磨损严重或泵工作不正常 (如泵阀漏等 ) 、油管漏或抽油杆断脱、筛管堵等现象。对该区的油井 应进行诊断和综合分析,弄清泵效低的原因 ,进而制定相应的措施使其 恢复正常生产。 待落实区：流压泵效不协调。理论分析是不应出现的，主要是由于量油 不准或动态数据有误所致。
6

P 7 P6
7

P8 P 7
式中
P5—光杆经盘根盒后传给抽油杆的功率，kW； P6—抽油泵的输入功率，kW； P7—抽油泵的输出功率，kW； P8—有杆抽油系统的有效功率，即P水，kW。
一
采油系统
1.抽油机系统效率
地 井 K 1 2 3 4 5 6 7