一种按照主控因素分类建立宏观控制图的方法与流程

本发明涉及一种油田抽油机工况分析方法，特别涉及一种按照主控因素分类建立宏观控制图的方法。

背景技术：

抽油机工况宏观控制图是根据油井生产和管理的需要而绘制的用于分析`抽油机井工作状况的图形。油田现场实践表明，泵效影响因素较多（粘度、气油比、沉没压力、泵深和温度等），各个因素对泵效影响程度并不相同，而且在每个影响因素变化以后都会影响其他因素对泵效的敏感性。根据国内外工况分析调研可以看出，目前工况图版根据特定区块的平均参数计算泵效和沉没压力的关系，都只是考虑了泵效与泵入口处沉没压力之间的关系，制作出的图版都是两维图形，忽略了影响泵效的其他因素。简单地采用二维方式制作工况图版，相当于默认给其他影响因素赋值，认为其他因素不再变化，或认为其他参数对泵效的影响较小，可以忽略不计，这与实际情况是不相吻合的。根据特定区块的平均参数计算的泵效和沉没压力的关系也无法进行不同区块之间抽油机井工况的对比。

目前采用的宏观工况控制图仅考虑泵效与沉没压力关系，具有工况评价不合理，提升井筒效率的优化方向不明确等不足之处，需要从渗透率、粘度、泵深等各项举升参数入手，研究多因素约束条件下系列化工况图版的建立方法。

技术实现要素：

本发明的目的就是针对现有技术存在的上述缺陷，提供一种按照主控因素分类建立宏观控制图的方法。

本发明提到的一种按照主控因素分类建立宏观控制图的方法，其技术方案是：包括以下步骤：

步骤一：抽油机泵效理论计算模型的建立；

步骤二：宏观控制图版主控因素、分类标准研究；

步骤三：油井分类方案的确定；

步骤四：平均理论泵效a线的确定

步骤五：理论泵效上、下限b线的确定

步骤六：理论泵效下、上限c线的确定

步骤七：供液能力界限f线的确定

步骤八：断脱漏失线g线的确定

步骤九：最低自喷流压界限d线的确定

步骤十：合理区泵效下线e线的确定

步骤十一：区域的划分。

优选的，步骤一中的抽油机泵效理论计算模型，其计算公式为：

（1）

（2）

（3）

（4）

（5）

式中，为理论泵效，小数；为油管及抽油杆弹性伸缩产生冲程损失时的泵效，小数；为泵的充满程度，小数；为泵漏失对泵效影响的漏失系数，小数；为原油地面脱气体积收缩对泵效的影响，小数；抽油杆材料的密度，；为下泵深度，；重力加速度，；为光杆冲次，；为抽油泵柱塞的截面积，；体积含水率；为原油密度，；为柱塞两端压差，；为油管的加权平均横截面积，；为抽油杆柱自上而下依次编排得级数，是最下部一级抽油杆柱；为第级抽油杆的长度，；为第级抽油杆柱横截面积，；为悬点处光杆冲程，；为钢材的弹性模量，；泵内溶解气油比，；为气体压缩系数，pa^-1；为吸入条件下被抽汲液体的体积系数；为泵柱塞直径，；为柱塞和泵筒间的间隙，；为井液动力粘度，；为有效柱塞长度，；为沉没压力下原油体积系数，小数。

优选的，步骤二中，通过分析可以看出排液参数敏感性程度依次为：地面气油比、含水、泵内气油比、泵深、沉没度、柱塞直径。

优选的，步骤四中，通过某种分类标准划分一个井群中各井参数的平均值作为一口虚拟井，进行计算确定的沉没度与泵效的对应关系经光滑插值处理后绘制得到，或流压或泵的吸入口压力与泵效的对应关系经光滑插值处理后绘制得到。

优选的，步骤五中，取目标油田对应分类标准划分得到井群下泵深度、含水参数的最大值，采用公式（1）-（5）计算出的流压-泵效曲线；以a线为基础乘以0.75的系数绘制而成，具体系数的值根据边界线附件的井的工况确定。

优选的，步骤五中，取目标油田对应分类标准划分得到井群下泵深度、含水参数的最小值，采用公式（1）-（5）计算出的流压-泵效曲线，以a线为基础乘以1.25左右绘制而成，具体系数的值根据边界线附件的井的工况确定。

优选的，步骤七中，液能力界限f线的确定可以根据固定阀打开的最低压力、给定最低泵吸入口压力和给定管理上的最低泵效三者综合确定；

根据泵阀开启压力，结合实测示功图变化，规定为统计有效冲程低于泵充满状态下有效冲程2/3时的曲线确定最低泵效线e，b线与e线的交点所引出的水平线作为供液能力界限f线。

优选的，步骤九中，最低自喷流压界限d线的确定可以根据给定的最大沉没压力、随沉没压力的增加泵效不再增加或减小对应时的沉没压力和最低自喷流压线三者综合确定；

实际计算中取该井群最大值的90%，确定好d线后，根据g线附近油井结合示功图判断其工况区，适当调整d线的特征值。

优选的，步骤十中，根据相关按分类标准划分的井群的统计数据获得，可以根据固定阀打开要求的沉没压力计算最小值，实际计算中取理论接近最小值7/8和理论最大值的1/8的折算值和给定最小沉没压力中的最大值，确定好e线后，根据f线附近油井结合示功图判断其工况区，适当调整e线的特征值。

优选的，步骤十一中，由上述七条线及框图线，将抽油机井动态控制图整个图幅划分为五个大的区域，即合理区、参数偏大区、潜力区、待落实区、断脱漏失区。

本发明的有益效果是：本发明将对进行工况评价的抽油机井建立分类标准，把除沉没压力以外影响泵效的其他主要因素设定为边际条件，进行不同层级分类，通过分类把工况分析由过去的一个工况图版，变为多个工况图版，实现工况分析由两维分析变成三维乃至多维分析，将同类井纳入到相同图版中评价，实现了不同区块抽油机井工况的横向对比，使油井工况宏观控制评价更加科学。

附图说明

附图1是本发明的泵效参数敏感性分析图；

附图2是一种工况的宏观控制图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的详细技术方案如下：

步骤一：抽油机泵效理论计算模型研究

通过国内外研究总结，考虑泵效的主要影响因素为冲程损失、游离气、溶解气、余隙损失和漏失等，其计算公式为：

（1）

（2）

（3）

（4）

（5）

式中，为理论泵效，小数；为油管及抽油杆弹性伸缩产生冲程损失时的泵效，小数；为泵的充满程度，小数；为泵漏失对泵效影响的漏失系数，小数；为原油地面脱气体积收缩对泵效的影响，小数；抽油杆材料（钢）的密度，；为下泵深度，；重力加速度，；为光杆冲次，；为抽油泵柱塞的截面积，；体积含水率；为原油密度，；为柱塞两端压差，；为油管的加权平均横截面积，；为抽油杆柱自上而下依次编排得级数，是最下部一级抽油杆柱；为第级抽油杆的长度，；为第级抽油杆柱横截面积，；为悬点处光杆冲程，；为钢材的弹性模量，；泵内溶解气油比，；为气体压缩系数，pa^-1；为吸入条件下被抽汲液体的体积系数；为泵柱塞直径，；为柱塞和泵筒间的间隙，；为井液动力粘度，；为有效柱塞长度(柱塞密封接触部分的长度)，；为沉没压力下原油体积系数，小数(可从原油高压物性曲线上查到)。

与现有常规抽油机泵效计算方法相比，本专利中泵效计算方法考虑流体流经吸入阀和排出阀压力损失，泵的充满程度计算更为准确，同时结合准确计算泵内压力和动载荷，抽油杆、油管的弹性伸缩计算的更为准确。

步骤二：宏观控制图版主控因素、分类标准研究

工况宏观控制图实质是油井生产过程中“供”和“排”的关系图，“供”的方面反映油层供液能力的主控物性参数是渗透率和粘度，以胜利油田为例，其渗透率、粘度通用分类标准分别如表1、表2所示：

影响井筒“排”的因素主要包括冲程、冲次、泵深、油气比等诸多因素，根据泵效计算模型分析，以10%的幅度调整模拟井单个参数变化时泵效敏感性程度，结果如图1所示。

通过分析可以看出排液参数敏感性程度依次为：地面气油比、含水、泵内气油比、泵深、沉没度、柱塞直径。前三项油气比和含水都反映的是气体影响，实际工作中通过气锚等工艺消除，而沉没度本身是工况图制作参数，因此最终选定下泵深度为分类标准参数。

同时，以泵深为分类标准，可以同时带来物性参数（综合含水、原油密度、动力粘度、气体相对密度）、生产参数（泵径、冲程、冲次）等参数的自然分离，从而使得计算结果更加准确。

步骤三：油井分类方案的确定

根据分类标准，以及目标油田的实际参数，将油田一张二维工况控制图版分解成多个工况图版。以胜利采油厂75个单元中1389口生产井为例，根据上述分类标准，可以对该单元绘制24张工况图版，分类如表3所示：

步骤四：平均理论泵效a线（见图2）的确定

常规方法中对于平均理论泵效a线主要绘制方法为：取目标油田的下泵深度、含水等参数的平均值，采用公式（1）-（5）计算出的流压-泵效曲线即为控制图中的平均理论泵效线，在本方法中主要是通过某种分类标准划分一个井群中各井参数的平均值作为一口虚拟井，进行计算确定的沉没度（或流压或泵的吸入口压力）与泵效的对应关系经光滑插值处理后绘制得到。本方法与常规方法相比针对具体油井类型计算得到对应曲线，精确度更高；

步骤五：理论泵效上下限b线（见图2）的确定

取目标油田对应分类标准划分得到井群下泵深度、含水等参数的最大值，采用公式（1）-（5）计算出的流压-泵效曲线；以a线为基础乘以0.75左右(小于1)的系数绘制而成。具体系数的值根据边界线附件的井的工况确定。

步骤六：理论泵效下上限c线（见图2）的确定

取目标油田对应分类标准划分得到井群下泵深度、含水等参数的最小值，采用公式（1）-（5）计算出的流压-泵效曲线。以a线为基础乘以1.25左右(大于1)绘制而成。具体系数的值根据边界线附件的井的工况确定。

步骤七：供液能力界限f线（见图2）的确定

供液能力界限f线的确定可以根据固定阀打开的最低压力、给定最低泵吸入口压力和给定管理上的最低泵效三者综合确定。

考虑泵阀开启压力，结合实测示功图变化，规定为统计有效冲程低于泵充满状态下有效冲程2/3时的曲线确定最低泵效线e，b线与e线的交点所引出的水平线作为供液能力界限f线。

步骤八：断脱漏失线g线（见图2）的确定

g线是从b线与d线的交点引垂线得到。

步骤九：最低自喷流压界限d线（见图2）的确定

最低自喷流压界限d线的确定可以根据给定的最大沉没压力、随沉没压力的增加泵效不再增加(或减小)对应时的沉没压力和最低自喷流压线三者综合确定。

实际计算中取该井群最大值的90%。确定好d线后，根据g线附近油井结合示功图判断其工况区，适当调整d线的特征值。

步骤十：合理区泵效下线e线（见图2）的确定

根据相关按分类标准划分的井群的统计数据获得，可以根据固定阀打开要求的沉没压力计算最小值。实际计算中取理论接近最小值7/8和理论最大值的1/8的折算值和给定最小沉没压力中的最大值。确定好e线后，根据f线附近油井结合示功图判断其工况区，适当调整e线的特征值。

步骤十一：区域的划分

由上述七条线及框图线，将抽油机井动态控制图整个图幅划分为五个大的区域，即合理区、参数偏大区(供液不足区)、潜力区(参数偏小区)、待落实区、断脱漏失区。

以上所述，仅是本发明的部分较佳实施例，任何熟悉本领域的技术人员均可能利用上述阐述的技术方案加以修改或将其修改为等同的技术方案。因此，依据本发明的技术方案所进行的任何简单修改或等同置换，尽属于本发明要求保护的范围。