油井产量计量技术探讨与研究

郑娟，桂博翔

（西安石油大学 机械工程学院，西安 710065）

0 前言

油井产量计量是油田生产管理工作中一项长期而又繁琐的基础工作，综合反映了原油生产管理水平，其精准、稳定的计量技术，对掌握油田的油藏状况，制定经济合理的开采方案具有重要意义。因此，建立可靠的油井计量系统，组织实施合理有效的油井计量管理，准确掌握油井日产液量和油井运行状况是对油田原油正常、持续、稳定生产的基础保障。目前，国内的油井计量方式普遍存在计量精度不准确、稳定性差，人工劳动强度大，操作复杂，不能实时连续自动化计量等缺点。随着开采地不断深入，华庆油田中，低渗、超低渗油田比例不断增加，增大了油田开采难度，从而对油井产量计量的准确性、稳定性、连续性提出了更高的要求。

1 计量装置对比分析

1.1 玻璃管量油法

1）玻璃管量油原理[1]：在分离器侧壁装一高压玻璃管和分离器构成连通器，根据连通器平衡原理，将分离器内液柱的压力与玻璃管内水柱压力相平衡，原油进入分离器内，分离器使气液分开，玻璃管内水柱上升的高度与分离器内油柱上升的高度和关系，进而得到分离器内油的重量，再根据玻璃管内水柱上升高度所需的时间就可以求得每日油井产量。

2）优缺点分析：

a.优点：玻璃管量油法基础设施简单，操作方法简便，资金投入少，计量技术容易掌握等。

b.缺点：操作工人劳动强度大，计量精度受人为因素干扰，不能实现连续计量油井产液量，仅仅适用于油田开发初期含水率低的油井。

1.2 翻斗计量法

1）翻斗计量原理[2]：翻斗计量装置主要由量油器、计数器等组成。分离器首先将原油中的气体和液体分离，气体上升，液体流入量油翻斗中，当量油翻斗流入液体后，翻斗因重心偏移而失去平衡翻转排油，此时翻斗处于排油状态，另一个翻斗处于进油状态，当进油翻斗重心偏移产生力矩使其中的液体流出，此时的进油翻斗变成排油状态，如此循环反复，记录时间以及翻斗翻动的次数，根据翻斗容积、翻动次数计量时间即可计算出油井的日产量。

2）优缺点分析：

a.优点：计量设备简单，计量方法简便，易于管理，资金投入少，能实现连续计量油井产液量。

b.缺点：翻斗因长时间工作容易出现计量精度不准、翻斗不翻的现象；冬季计量油井产液量易出现油体在翻斗内挂壁，使翻斗的容积发生改变，影响计量精度；后期维修维护成本高。

表1 油井产量计量方式数据对比表Table 1 Flow metering data contrast table

1.3 示功图量油法

1）功图量油原理：根据抽油杆柱的振动特性，建立杆柱系统的数学、力学模型，得到抽油杆运动的波动方程，在一定的初始条件和边界条件下，将地面示功图转化为井下泵的示功图，根据这些示功图可以对油井生产系统的工作状况作出分析和判断，其中包括计算柱塞冲程、充满系数、泵效、泵排量、判断各种漏失程度，进而求出油井产量，同时结合示功图远传技术，实现油田产量的连续自动化计量。

2）功图量油模型：有杆抽油系统模型选取时只考虑抽油杆柱振动的影响，忽略液柱和管柱振动的影响建立一维带阻尼的波动方程：

式中：u(x,t)为抽油杆柱任意时刻t，截在任意面x处的位置；

c为应力波在抽油杆中的传播速度；

v为阻尼系数；

Gf为抽油杆在液体中的重量。

3）泵示功图分析：在一个抽汲的循环过程中，忽略抽油杆柱变形、粘滞阻力、振动和惯性等的影响，在正常工况下，油管锚定时，泵示功图为矩形，柱塞冲程Sp即为有效排出冲程Spe；油管未锚定时，泵示功图为平行四边形，柱塞冲程Sp大于有效排出冲程Spe；而在实际工作中，有杆抽油系统处在复杂的工况下，示功图会受到气体、供液不足、排出部分漏失、吸入部分漏失等因素的影响，使其形状发生变化，使得柱塞冲程Sp小于有效排出冲程Spe。其中柱塞的有效排出冲程Spe是计算油井产液量的关键，而有效排出冲程Spe主要由泵示功图当中阀开闭点的位置来确定。

4）功图量油系统组成[3]：该计量系统由数据采集系统和计量监测系统两部分组成。数据采集系统主要由安装在抽油机上的载荷传感器、位移传感器和数据监测单元、供电模块、移动存储模块组成，通过传感器、存储模块和数据处理单元实现数据的收集和分析。计量监测系统通过数传电台传输数据，经计量分析软件对采集到的数据进行分析诊断，计算出油井产液量。

5）优缺点分析：

a.优点：示功图量油方法操作简便，资金投入量低，便于油田生产管理，可实现产量连续自动计量，并能实时掌握井下工况。

b.缺点：示功图形状易受井下工况影响，对于工况不稳定、含气量大、不能连续出油的低产井不适用。

从表1可以看出，与玻璃管量油和翻斗量油相比，示功图量油较及时、准确地反映了单井产液量，优于玻璃管量油和翻斗量油，是目前较好的计量方式。

2 结论

随着抽油井有杆抽油系统设备技术的发展，我国油井计量方式从传统的非连续油井玻璃管计量方法到翻斗计量方法，再到新型的连续在线示功图计量方法，油井计量技术不断向自动化、智能化的方向发展，不但提高了油井产量计量的稳定性和准确性，还能够实现油井计量的连续性和实时性，同时地面计量流程也得到简化，减少了油田的开发投资以及运行成本。试验证明，新型的示功图计量方法与传统的玻璃管计量方法和翻斗计量方法相比较，能准确及时地反映油井产液量，计量精度较高，并且可以连续在线计量，更适合油田的生产管理，能够适应油田的“数字信息化”发展及管理。

[1]崔振华,余国安.有杆抽油系统[M].北京:石油工业出版社,1994:119-120.

[2]洪河,杨远东.翻斗量油分离器防淹措施初探[J].江汉石油科技,2013,23(3):11-12.

[3]李建华.安塞油田油井集群"功图法"计量监测系统[J].石油仪器,2005,19(6):28-30.