一种抽油机井油稠和结蜡工况识别方法及系统与流程

1.本发明属于油气田开发技术领域，具体涉及一种抽油机井油稠和结蜡工况识别方法及系统。


背景技术：

2.抽油机举升系统是我国最常用的一种人工举升方式。随着油田数字化、信息化、智能化建设的发展，越来越多的抽油机井安装了各种传感器，实时采集地面示功图、电流、电压、井口压力和温度等参数，为现场工程师进行油井工况的快速诊断和措施决策提供了基础。
3.目前，现场常常利用面积法、匹配法、网格法、矢量法、方向链码法等方法对地面示功图或者井下泵功图进行特征提取，然后再结合典型工况理论特征进行油井工况判断，这些方法涉及图形处理且计算工作量大，对一些特殊工况的油井，甚至可能出现误判。
4.油稠和结蜡是抽油机井生产中经常遇到的特殊工况，是油井生产管理中的重点监控和管理对象。仅仅依靠人工判断工况变化不仅工作量大，而且要求管理人员具有较高的技术水平和经验，还容易造成误判或漏判。而目前尚未简单有效的油稠和结蜡工况的判识方法。


技术实现要素：

5.本发明主要目的是提供一种抽油机井油稠和结蜡工况的识别方法及系统，本发明方法通过简便计算综合阻尼系数实现油稠和结蜡工况的判断，判断结果更为准确，且过程简单，弥补了现有技术空白。
6.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
7.本发明提供一种抽油机井油稠和结蜡工况的识别方法，其包括以下步骤：
8.获取油井抽油杆柱组合参数；
9.获取油井的动液面、冲程、冲次、井口回压、井口套压、含水参数；
10.获取油井当前的地面示功图，获取当前抽油机悬点的最大载荷和最小载荷；
11.计算目标油井的综合阻尼系数；
12.将计算所得综合阻尼系数与油田确定的界限值进行对比分析。
13.进一步地，若计算得到的综合阻尼系数大于油田确定的界限值，则判断为油稠或结蜡工况；否则判断该井为正常工况。
14.进一步地，获取的油井抽油杆柱组合参数包括抽油杆级数、直径和长度；读取下泵深度和泵径参数以及油气水密度参数。
15.进一步地，上下冲程所受摩擦载荷ε的计算公式为：
16.ε＝fu fd＝p
max-p
min-w
l-frlgρ
l-2p
v-2f
bg-p
hfp
p
ifp
17.式中：ε－上下冲程所受摩擦载荷，n；fu、fd－上、下冲程中的最大摩擦载荷，n；p
max
、p
min
－悬点最大、最小载荷，n；w
l
－作用在柱塞上的液柱载荷，n；fr－抽油杆截面积，m2；l－
抽油杆柱长度，m；g－重力加速度，m/s2；ρ
l
－抽汲液体的密度，kg/m3；f
p
－柱塞截面积，m2；ph－井口回压，pa；pi－泵入口压力，pa；f
bg
柱塞与泵筒之间的半干摩擦力，n。
18.进一步地，振动载荷pv的计算公式为：
[0019][0020]
式中：pv－振动载荷，n；e－抽油杆的弹性模量，pa；a－弹性波在抽油杆柱中的传播速度，m/s；v－初变形期末抽油杆柱下端对悬点的相对运动速度，m/s。
[0021]
进一步地，柱塞与泵筒之间的半干摩擦力f
bg
计算公式为：
[0022][0023]
式中：f
bg
－柱塞与泵筒之间的半干摩擦力，n；d－抽油泵柱塞直径，mm；δ－在柱塞衬套副半径上的间隙，mm。
[0024]
进一步地，根据现场油稠和结蜡井数据计算和统计分析，确定界限值。
[0025]
本发明还提供一种抽油机井油稠和结蜡工况识别系统，其包括：
[0026]
数据采集模块，采集目标油井的抽油杆级数、直径和长度；读取下泵深度和泵径参数以及油气水密度参数，目标油井的动液面、冲程、冲次、井口回压、井口套压、含水参数，当前抽油机悬点的最大载荷和最小载荷；
[0027]
数据处理模块：
[0028]
利用以下模型计算柱塞与泵筒之间的半干摩擦力f
bg
：
[0029][0030]
式中：f
bg
－柱塞与泵筒之间的半干摩擦力，n；d－抽油泵柱塞直径，mm；δ－在柱塞衬套副半径上的间隙，mm；
[0031]
利用以下模型计算振动载荷pv：
[0032][0033]
式中：pv－振动载荷，n；e－抽油杆的弹性模量，pa；a－弹性波在抽油杆柱中的传播速度，m/s；v－初变形期末抽油杆柱下端对悬点的相对运动速度，m/s；
[0034]
利用以下模型计算上下冲程所受摩擦载荷ε：
[0035]
ε＝fu fd＝p
max-p
min-w
l-frlgρ
l-2p
v-2f
bg-p
hfp
p
ifp
[0036]
式中：ε－上下冲程所受摩擦载荷，n；fu、fd－上、下冲程中的最大摩擦载荷，n；p
max
、p
min
－悬点最大、最小载荷，n；w
l
－作用在柱塞上的液柱载荷，n；fr－抽油杆截面积，m2；l－抽油杆柱长度，m；g－重力加速度，m/s2；ρ
l
－抽汲液体的密度，kg/m3；f
p
－柱塞截面积，m2；ph－井口回压，pa；pi－泵入口压力，pa；
[0037]
利用以下模型计算目标油井的综合阻尼系数：
[0038][0039]
[0040]
式中，δ为综合综合阻尼系数，ε为上下冲程所受摩擦载荷，l为抽油杆柱长度，v
max
为悬点最大运动速度，s为抽油机冲程，n为抽油机冲次。
[0041]
油稠和结蜡工况分析模块：将计算所得综合阻尼系数与油田确定的界限值进行对比，若计算得到的综合阻尼系数大于油田确定的界限值，则判断为油稠或结蜡工况；否则判断该井为正常工况。
[0042]
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0043]
(1)将抽油杆受到的各种摩擦阻力的计算考虑成一个综合阻尼系数来进行处理，由此反映出不同油井抽油机悬点载荷的差异，油稠和结蜡井的综合阻尼系数显著偏大，因此以综合阻尼系数来进行油藏和结蜡的判识更为准确；实际应用中，参数获取容易，计算方法简便；
[0044]
(2)油稠和结蜡工况自动判断准则结合现场工作经验，判断结果更准确；
[0045]
(3)避免了现有的地面示功图工况诊断所需的繁琐计算过程，且计算过程中所需的参数更少。
附图说明
[0046]
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
[0047]
图1为本发明一具体实施例所述抽油机井油稠和结蜡工况的识别方法的流程图。
具体实施方式
[0048]
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0049]
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作和/或它们的组合。
[0050]
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本发明的技术方案。
[0051]
实施例1
[0052]
如图1所示，所述抽油机井油稠和结蜡工况的识别方法，包括以下步骤：
[0053]
步骤1：从油田生产静态数据库中读取油井的抽油杆柱组合参数，包括抽油杆级数、直径和长度；读取下泵深度和泵径参数以及油气水密度参数；
[0054]
步骤2：从油田生产动态数据库中读取油井的动液面、冲程、冲次、井口回压、井口套压、含水参数；
[0055]
步骤3：从油田生产动态数据库中读取当前的地面示功图，获取当前抽油机悬点的最大载荷和最小载荷；
[0056]
步骤4：利用步骤1读取的油气水密度参数和步骤2读取的含水参数，计算油井混合物密度；
[0057]
步骤5：根据步骤1读取的抽油杆级数、直径和长度，计算抽油杆总长度和各级杆断面面积；根据步骤1读取的泵径，计算泵截面积；
[0058]
步骤6：根据步骤2读取的井口套压和动液面参数以及步骤1读取的气密度参数，计算泵入口压力；
[0059]
步骤7：根据公式(1)计算柱塞与泵筒之间的半干摩擦力f
bg
；
[0060][0061]
式中：f
bg
－柱塞与泵筒之间的半干摩擦力，n；d－抽油泵柱塞直径，mm；δ－在柱塞衬套副半径上的间隙，mm。
[0062]
步骤8：根据公式(2)计算振动载荷；
[0063][0064]
式中：pv－振动载荷，n；e－抽油杆的弹性模量，pa；a－弹性波在抽油杆柱中的传播速度，m/s；v－初变形期末抽油杆柱下端对悬点的相对运动速度(油管下端固定时，为初变形期末的悬点运动速度)，m/s。
[0065]
步骤9：根据公式(3)计算上下冲程所受摩擦载荷；
[0066]
ε＝fu fd＝p
max-p
min-w
l-frlgρ
l-2p
v-2f
bg-p
hfp
p
ifp
ꢀꢀꢀ
(3)
[0067]
式中：ε－上下冲程所受摩擦载荷，n；fu、fd－上、下冲程中的最大摩擦载荷，n；p
max
、p
min
－悬点最大、最小载荷，n；w
l
－作用在柱塞上的液柱载荷，n；fr－抽油杆截面积，m2；l－抽油杆柱长度，m；g－重力加速度，m/s2；ρ
l
－抽汲液体的密度，kg/m3；f
p
－柱塞截面积，m2；ph－井口回压，pa；pv－振动载荷，n；pi－泵入口压力，pa。
[0068]
步骤10：利用公式(4)计算该井当前的综合阻尼系数；
[0069][0070][0071]
式中，δ为综合综合阻尼系数，ε为上下冲程所受摩擦载荷，l为抽油杆柱长度，v
max
为悬点最大运动速度，s为抽油机冲程，n为抽油机冲次。
[0072]
步骤11：根据现场油稠和结蜡井数据计算和统计分析，确定界限值；将计算的综合阻尼系数与油田确定的界限值进行对比；若计算的综合阻尼系数大于油田确定的界限值，则自动判断为油稠或结蜡工况；否则判断该井为正常工况。
[0073]
实施例2
[0074]
一种抽油机井油稠和结蜡工况识别系统，其包括：
[0075]
数据采集模块，采集目标油井的抽油杆级数、直径和长度；读取下泵深度和泵径参数以及油气水密度参数，目标油井的动液面、冲程、冲次、井口回压、井口套压、含水参数，当前抽油机悬点的最大载荷和最小载荷；
[0076]
数据处理模块：
[0077]
利用以下模型计算柱塞与泵筒之间的半干摩擦力f
bg
：
[0078][0079]
式中：f
bg
－柱塞与泵筒之间的半干摩擦力，n；d－抽油泵柱塞直径，mm；δ－在柱塞衬套副半径上的间隙，mm；
[0080]
利用以下模型计算振动载荷pv：
[0081][0082]
式中：pv－振动载荷，n；e－抽油杆的弹性模量，pa；a－弹性波在抽油杆柱中的传播速度，m/s；v－初变形期末抽油杆柱下端对悬点的相对运动速度，m/s；
[0083]
利用以下模型计算上下冲程所受摩擦载荷ε：
[0084]
ε＝fu fd＝p
max-p
min-w
l-frlgρ
l-2p
v-2f
bg-p
hfp
p
idp
[0085]
式中：ε－上下冲程所受摩擦载荷，n；fu、fd－上、下冲程中的最大摩擦载荷，n；p
max
、p
min
－悬点最大、最小载荷，n；w
l
－作用在柱塞上的液柱载荷，n；fr－抽油杆截面积，m2；l－抽油杆柱长度，m；g－重力加速度，m/s2；ρ
l
－抽汲液体的密度，kg/m3；f
p
－柱塞截面积，m2；ph－井口回压，pa；pi－泵入口压力，pa；
[0086]
利用以下模型计算目标油井的综合阻尼系数：
[0087][0088][0089]
式中，δ为综合综合阻尼系数，ε为上下冲程所受摩擦载荷，l为抽油杆柱长度，v
max
为悬点最大运动速度，s为抽油机冲程，n为抽油机冲次。
[0090]
油稠和结蜡工况分析模块：根据现场油稠和结蜡井数据计算和统计分析，确定界限值；将计算所得综合阻尼系数与油田确定的界限值进行对比，若计算得到的综合阻尼系数大于油田确定的界限值，则判断为油稠或结蜡工况；否则判断该井为正常工况。
[0091]
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。