新型GY功图液面测试仪在油田中的应用研究

高先武

摘 要：目前我国是通过检测抽油机工作时本身的载荷及其位移信号的瞬间变化来绘制成示功图，从而对抽油机的工作情况实施检测和分析。传统的功图液面测试仪在抽油机的实际工作过程中主要是检测抽油机工作的稳定性，检测具有单一性。随着油田现代化大生产的发展，传统的功图液面测试方式已不能满足企业对抽油机准确性与快速性的需求。因此，一种新型的GY功图液面测试仪开始运用到抽油机的实际工作当中去。文章主要是介绍新型GY功图液面测试仪的基本构成及其具体操作情况，并对其工作原理及其如何计算误差进行了阐述，从而运用新的科学技术来完善传统功图液面测试中存在的不足。

关键词：新型GY；功图液面测试仪；抽油机；应用研究

中图分类号：TE9381 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）24-0043-01

由于油田的持续勘探和开发，很多油田的井下勘探情况变得复杂，井下的不同种介质会影响到油井出现出砂、出气、结蜡等情况，从而对抽油泵或井上相关基础配套设备产生负面影响。因为各个地区油井的实际情况不同，所以导致了功图液面测试仪的种类繁多。随着科学技术的不断发展，使得功图液面测试仪在相关功能及其性能方面得到了极大的改善，一种新型的GY功图液面测试仪孕育而生。新型GY功图液面测试仪可以用来精准的测量油井下方液面的深度以及提供绘制示功图的参数数据等。为了更好的使用这种仪器来进行井下作业勘察，就必须了解这种仪器的优点及相关操作方法。

1 新型GY功图液面测试仪的基本构成及具体操作

GY功图是采集抽油机井下作业信息的重要曲线载体，可以实时监测抽油机在井下作业时发生的一些情况，并及时把采集到的数据用示功图绘制出来，对其进行分析和研究，从而找出产生这些突发状况的重要原因。除此之外，还可以对油井下工作程序是否合理，各种参数的组合是否符合井下作业的基本情况做出测评，从而运用示功图来对结果进行评价和分析，有针对性地消除油井故障，进而保证井下作业的顺利进行及提高油井的产油量。

1.1 新型GY功图液面测试仪的组成部分

新型GY功图液面测试仪主要是由三部分组成，分别是数据记录仪、液面测试仪及示功图测试者三个部分，除此之外还有一些辅助性的测试电缆。传统数据记录是采用箱式结构，搜集和分析数据一般是要靠相对独立的主控板插接方式。所以导致其井下作业的稳定性、分析数据的精确性及调控与维护的可能性越来越不能油井勘探的现实需求。数据记录仪设计成手持式，有按键和触摸两种操作方式。液面测试仪由井口连接器和声波发生器两部分组成，采取内压、氮气及空气三种发声方式。示功图测试仪分为载荷传感器与位移传感器，通过检测抽油机的载荷和位移的变化来进行曲线的绘制。它通过无线接口来接收采集到的数据信号，从而进行绘图操作[1]。伴随着石油勘探技术的发展，让操作流程一体化、简单化，数据采集的精确化，检测结果的快速有效化是目前石油井下勘探的发展趋势。

1.2 新型GY功图液面测试仪的技术指标

GY功图液面测试仪给示功图的检测和诊断带来了方便，它可以精确的获取到井下作业的一些实际数据，通过示功图来对测试结果进行描绘和分析。这种仪器现在广泛应用于对煤层气、油井的检测，满足了实时监控油井作业的需要。它的数据存储是采用SD卡的形式，这种存储方式具有储量大，回放资料便捷的特点。像平常一个两G作左右的SD存储卡大概可以存入3万口油井的资料。

这种仪器的实际数据技术指标有这些：它的载荷测试范围在0～140 kN之间，载荷测试的精度控制在2%左右。动液面测试范围在10～3 000 m之间，动液面测试的精度为1%左右。位移测试范围在0～9 m之间，位移测试的精度为1%左右。传感器的工作适宜温度为-40～85℃之间，记录仪的工作适宜温度为-35～85 ℃之间。井口连接器的耐压度为20 MP，存储数量为3万口井。

1.3 新型GY功图测试仪的操作流程

在操作数据记录仪时，要通过液面上面的信号接口来显示并记录所探测到的信号波形。在开机后6 min以上，如果没有在键盘上进行操作，那么数据记录仪的显示屏就会熄灭，从而进入关机状态[2]。在温度较低的环境下，数据记录仪还会自动开启加热系统，进而保证仪器进行正常工作。由一体化井口组成的液面测试仪把井口连接器与声波发射器进行连接，继而通过接纳声波来探测液面的深度。示功图测试仪分为载荷传感器与位移传感器，通过检测抽油机的载荷和位移的变化来进行曲线的绘制。它通过无线接口来接收采集到的数据信号，从而进行绘图操作。

2 新型GY功图液面测试仪的工作原理及计算误差的方法

2.1 通过声波测试来计算液位

这种仪器计算液位的方法就是，在已知声波传播速率的情况下，运用GY功图液面测试仪来统计声波从井口到油井液面的传播时间来计算液位井口连接器装在油井的套管上，声波信号就在油管和套管之间进行传播。声波发射器在向井底发射出声波后，微音器就开始采集回声信号，数据记录仪进行相应的存储。通过统计声波信号在井下传播的时间，来计算油井的液位。它的一般公式是这样：液位会等于声波速度乘上声波在传递过程中所花的时间再除以二。（下转53页）

（上接43页）

2.2 示功图的主要工作原理

示功图主要是用来检测抽油机的载荷及位移信号的瞬时变化，通过数据记录仪来收集信息进行计算和绘图。示功图主要是反映抽油机悬点做功的大小，横坐标是悬点所做的位移，纵坐标是悬点的载荷。抽油机的实际工作情况会在示功图上反映出来，从而形成一个封闭的图形。相关工作人员可以通过观察示功图来判断抽油机的实际运行状况。要测试载荷的瞬时变化，则是通过感应柱上黏贴的应变片把感应柱头的形变转化为应变片内阻值的变化，进而将载荷变化转化为可以实时监控的电信号。

2.3 液位测试误差计算方法

回声图测试会有一个时间间隔误差，它的数值为1 ms，相当于液位测试误差的0.2 m。误差的产生有很多因素，套管的压力、还有传播中媒介的温度及材质都会影响到误差的产生，但大体来说，都还在可控的范围内[3]。测试信号的误差决定了压力测试的误差，但由于数据都标定在每个仪器中，用工程值来显示，因此，压力信号的最大误差不能超过1%，载荷的测试误差不能超过1%。而位移传感器的测试误差是由标定的精度和采样间隔所决定的，标准位移测试误差不得超过0.5%。

3 结 语

新型GY功图测试仪在石油勘探中的广泛应用极大地节省了油井作业时间，从而节省了大量的人力物力，提高了油田的开采效率。随着科学技术的不断发展，对于油田开采的技术和方法也会不断的更新与研发，GY功图测试仪也会不断得到完善与发展，从而革故鼎新，推动我国石油化工业又好又快发展。

参考文献：

[1] 郝宏伟.新型GY功图液面测试仪在油田中的应用研究[J].科技创新与应用，2014，（31）.

[2] 刘中磊.基于功图的抽油井远程工况诊断系统研究[D].西安：西安石油大学，2013.

[3] 蒋子健.基于软测量的油田动液面测量方法的研究[D].沈阳：沈阳工业大学，2014.