利用井下泵示功图实现对有杆抽油井的监测和控制

在有杆抽油技术中，抽空控制器已经占有了一席之地。现在已有许多方法可用来判断油井何时抽空。不过，基于地面示功图、马达速度或者产量的技术是目前使用最广泛的一种方法。本文提出了几种利用泵的井下示功图判断抽空的方法。这些方法包括：泵示功图的内部面积法、泵示功图的外部面积法、设置基准点法以及液体充满程度法等等。控制器的标定工作需要考虑到高液面开采的情况。将液体充满程度方法与变频驱动和涡流驱动相结合在文中作为     

预测抽油井地面示功图的简便方法

在假设抽油机悬点载荷主要受抽油杆柱和液柱的重力、惯性力、摩擦力及井口回压和沉没度等影响的前提下，利用经典的简化计算公式，对上、下冲程开始阶段由于部分载荷在抽油杆柱和管柱间交替转移而引起的抽油杆柱和管柱伸缩过程中的悬点载荷送行线性加权处理，提出了一种可为抽油机动力分析提供较高精度的地面示功图的简便方法。该方法既能全面反映悬点载荷变化规律，运算工作量又小，对抽油机动力参数优化设计和抽油机选型优化设计均具有实用价值。     

利用示功图计算抽油井阻尼系数

本文提出了在抽油井故障诊断中确定阻尼系数的重要性。在回顾了前人对阻尼系数计算所做工作后,提出了用示功图计算阻尼系数的方法。此法经过辽河油田与华北油田试验效果较好,作者在美国根据15口井资料,用预测模型根据假设的阻尼系数绘出地面示功图,再用此法求出阻尼系数,其相对误差平均为11.9%。     

用改进的有限差分法预测地面示功图

本文根据杆式抽油系统动力学模型,在建立了适合于多级抽油杆柱的一维粘滞阻力波动方程的基础上,给出了一种计算抽油杆柱任意位置处位移的差分格式。这种方法不仅适合子单级抽油杆柱,也适合任意交杆径和变杆材的多级抽油杆柱。该方法与Gibbs和schafer等人的预测模型不同之处,在于恰当地处理了抽油杆变杆径和变杆材处位移的计算。通过实例计算,证明该方法是可行的。     

有杆泵抽油井地面边界条件的分析

对描述有杆泵抽油井三维振动的数学模型进行了进一步的研究,主要分析了地面边界条件中油管速度和液柱压力变代后对示功图的影响。计算表明,各油管在井口处存在微振动或液柱出口压力有变化时,地面示功图和井下示功图均无明显变化。这就证明以往的假设(v_t(0,t)=0,P_f(0,t)=P_0=常量)是合理的。     

抽油井示功图综合解释

准确、及时地掌握深井泵在井下的工作状况,是管好抽油机井的关键。油井实测示功图是分析深井泵工作状况的主要依据。通过近几年对实测示功图和检泵结果的对比分析,对示功图的认识水平不断提高,逐步地摸索总结出一套实测示功图综合解释方法,在近两年的生产实际中创效32万元。     

陆梁油田两层分采采油工艺研究

陆梁油田纵向发育油层较多, 受目前工艺技术的限制均采用单层开采, 为了进一步提高油藏的动用程度, 避免多层合采的层间干扰, 提出了有杆泵两层分采工艺： 下封隔器将两油层分开, 空心杆传递抽油机的往复动力兼作下层排液通道, 油管和空心杆间的环空作为上层排液通道, 实现分采分输。文章详细地介绍了有杆泵分采分输原理, 成功研制了分采泵, 研究了井下管柱结构及配套清防蜡工艺, 完善了地面工艺流程。现场实施 ２ ０井次, 单井平均日增油４ ． ７ｔ , 含水率下降。该工艺能有效解决层间矛盾, 准确计量各层的产量和含水, 为油藏动态管理提供依据, 对于开采类似的两层油藏具有重要的借鉴作用。     

注聚合物后抽油井示功图的变化分析

对喇嘛甸油田北东块聚合物驱已见效的抽油机井示功图形状、载荷变化及与此有关的产油量变化进行了初步的分析，取得了初步认识，丰富了聚合物驱评价资料，使试井资料这一成果为聚合物驱的工作者全面分析评价聚合物驱油提供了经验，为今后进一步开展聚合物驱采油提供了实践依据。     

机械式有杆泵抽油井示功图的识别

介绍了一种用计算机精确、快速识别机械式示功图的方法。将绘制的示功图通过扫描仪输入计算机,通过对示功图进行二值、细化、矢量化等处理,将示功图的二值点阵信息转换为矢量信息,为后续示功图特征提取创造有利条件,有利于提高抽油井故障的诊断正确率。     

基于Hessian正则化支持向量机的多视角协同识别抽油机井工况方法

为了更好地了解抽油机井工作状况以提高抽油机井生产工况识别率,目前在抽油机井采油生产过程中采集了大量数据。传统的工况识别方法,主要是利用示功图或电参数单独进行训练建立学习模型,参数之间缺乏关联,影响了识别效果;此外,常用的传统识别方法,如基于支持向量机（SVM）学习的方法,需要对所有的采集样本进行类别标注,耗费大量的人力和物力,影响了工程应用。针对大数据下抽油机井生产特点,为实现在仅有少量已标注工况数据下能同时利用大量未知工况数据信息,且有效利用示功图和电参数两种测量参数,进一步提高抽油机井工况识别的精准率和实用性,提出一种基于Hessian正则化支持向量机（Hessian正则化SVM）的多视角协同识别抽油机井工况方法。通过分析目前工况识别研究中存在的局限性,结合先验知识和专家经验,选择实测地面示功图和实测电功率信号作为特征视角并进行特征提取,然后利用Hessian正则化SVM多视角协同训练算法建立抽油机井工况识别模型并进行分类识别。应用该方法对胜利油田X区块60口抽油机井的11种典型工况进行识别。以SVM方法为基准,该方法识别效果比基于实测地面示功图、实测电功率及传统特征连接多源识别方法分别提高了约3.2%、4.3%和7.4%,而在少量工况样本下该方法识别效果更优,从而验证了该方法的有效性。     

抽油机井自控式套管气回收装置

为了有效收集低套压抽油机井的套管气,研制了一种自控式套管气回收装置。该装置排液缸连接生产阀门,气缸通过进气管连接套管阀,两缸活塞通过连杆连接,利用抽油机井上下冲程时井口压力变化实现气缸强制吸入套管气。上冲程时排液缸压力上升,活塞右行,气缸容积增大,压力降低,完成套管气吸入;下冲程时井口压力下降,在集油管线压力下使气缸活塞左行,气缸内套管气进入排液管,如此往复循环,整个工作过程不需要额外动力,可以将套压低至0.1 MPa的油井套管气有效回收。现场应用22口井,平均日回收天然气1 352 m3,有效提高了天然气资源利用率。     

Multiple fault diagnosis of down-hole conditions of sucker-rod pumping wells based on Freeman chain code and DCA

It is important to achieve continuous, stable and efficient pumping well operation in actual oilfield operation. Down-hole pumping well working conditions can be monitored in real-time and a reasonable production scheme can be designed when computer diagnosis is used. However, it is difficult to make a comprehensive analysis to supply efficient technical guidance for operation of the pumping well with multiple faults of down-hole conditions, which cannot be effectively dealt with by the common methods. To solve this problem, a method based on designated component analysis （DCA） is used in this paper. Freeman chain code is used to represent the down-hole dynamometer card whose important characteristics are extracted to construct a designated mode set. A control chart is used as a basis for fault detection. The upper and lower control lines on the control chart are determined from standard samples in normal working conditions. In an incompletely orthogonal mode, the designated mode set could be divided into some subsets in which the modes are completely orthogonal. The observed data is projected into each designated mode to realize fault detection according to the upper and lower control lines. The examples show that the proposed method can effectively diagnose multiple faults of down-hole conditions.     

滤波技术在有杆泵抽油系统诊断中的应用

已被广泛采用的有杆泵抽油系统井下工况诊断技术依据光杆位移随时间的变化和光杆负荷随时间的变化规律,通过力学分析,从而了解整个抽油系统的运行状况。但是在测量光杆位移时,测量仪器的转速异常会使光杆位移的测量值与实际值有较大的偏差,光杆示功图出现一定程度的失真,且导致计算出的抽油泵示功图严重变形, 无法得到准确诊断结果。为此提出了一种对测量的光杆位移函数先进行滤波处理的有杆泵抽油系统诊断技术。该诊断技术可以对光杆位移数据进行滤波,优化光杆示功图,减少误差,计算出较准确的抽油泵示功图。在某油田多口抽油井上的应用证明了该技术具有可靠性和实用性。     

有杆抽油系统效率分析及抽汲参数优化设计

针对有杆泵往复抽汲采油方式使用广泛,但系统效率较低的实际情况,对有杆泵抽油系统进行了能量消耗分析,以机械采油系统效率最高为目标,确立了机械采油系统优化设计的目标函数和约束条件,给出了有杆泵抽油时机、杆、泵及抽汲参数的优化设计方法。该方法可应用于机抽油井的参数优化和新投产井的优化设计。胜利采油厂的应用实例表明,参数优化后油井的系统效率提高了11.6%,降低了综合成本,提高了经济效益。     

A simple model for computer-aided optimization and design of sucker-rod pumping systems

Design or optimization of a sucker-rod pumping system requires an evaluation of the system performance under different operating conditions. The precise evaluation of the performance is a complex task. A dynamic behavior of the sucker-rod string and complex interactions between components of the system and fluids in motion have to be taken into consideration.In this paper, a simple model of a sucker-rod pumping system is presented, and performance and applications of the model are outlined. A comprehensive, mathematical model of the system accounts for fluid and rod string dynamic behavior. Approximate surface and downhole dynamometer cards, production rates, downhole and surface forces, and energy consumption of sucker-rod pumping system are simulated with high accuracy for a variety of operating conditions. The model is defined by a system of linear algebraic equations derived from the straightforward Bergeron method rather than from numerical differentiation of wave equations. Example results of modeling indicate a good agreement with field data. The model was used to optimize an existing sucker-rod pumping system. Example results indicate significant savings over unoptimized operation. The model may also have an application at the design stage of the sucker-rod system development. The outline of the design procedure with application of the new model is presented.     

能耗最低机采系统设计方法的研究及应用

为了有效地降低有杆泵抽油系统能耗及提高抽油机井系统效率,建立了一套有杆泵抽油系统输入功率理论计算体系。该体系将有杆抽油系统输入功率划分为有效功率、地面损失功率、井下粘滞损失功率、井下滑动损失功率及溶解气膨胀功率5部分。分析了各部分功率的影响因素,确定了抽油系统输入功率与物性参数、井斜参数、设备参数及生产参数组合间的函数关系式。根据新的输入功率计算体系,提出了以能耗最低或以成本最低为目标函数的机采系统设计方法。运用该方法进行机采参数优化,能够确定最经济机采参数组合。现场应用表明,该方法可以有效降低抽油机井系统能耗,大幅度提高机采系统效率。     

基于实际井眼轨迹的有杆泵抽油系统泵工况诊断方法

井下泵工况的诊断是油田抽油杆系统的重要研究内容,根据基于实际井眼轨迹的抽油杆柱三维动力学振动方程,通过有限差分法进行时间和空间上的离散,并以实测近地面示功图为井下动态参数诊断的边界条件,迭代计算抽油杆柱任意截面一个周期内的载荷位移变化关系,实现对有杆抽油系统快速、准确的诊断,并利用井下实测功图数据来验证诊断结果的正确性。结果表明,利用本文方法诊断的泵示功图具有很好的精度,误差小于5%。     

抽油机井提高泵效技术研究

在保证油井正常生产的前提下,确定合理的抽汲参数及沉没度,可以最大限度提高采油系统效率。本文通过对影响泵效的因素分析,形成提高泵效的技术思路。     

抽油机减载器在试采井上的应用

针对大庆外围油田,特别是海拉尔勘探区块试采井具有试采层位深、地层能量低、渗透性差等特点,研制应用了抽油机减载器.通过分析抽油机减载器的结构及工作原理,推导了减载力的计算公式,对抽油机减载器在试采井的应用效果进行了分析,结果表明,该技术降低了抽油机悬点载荷,增加了泵挂深度,降低了能耗,提高了抽油井系统生产效率,满足了海拉尔油井试采资料录取需要.