1.一种基于油井示功图获取原油含水量的方法,其特征在于,包括如下步骤
步骤一:在示功图中获取数据
在油井工况系统中获取示功图中的冲程、冲次数据值及油井静态参数;
步骤二:获取悬点静载荷值
悬点静载荷分为上行程悬点静载荷和下行程悬点静载荷,根据步骤一获取的油井静态参数,计算得出上行程悬点静载荷值和下行程悬点静载荷值;
步骤三:获取悬点惯性载荷值
悬点惯性惯性载荷包括上冲程悬点最大惯性载荷和下冲程悬点最大惯性载荷,根据步骤一获取的油井静态参数,计算得出上冲程悬点最大惯性载荷值和下冲程悬点最大惯性载荷值;
步骤四:获取悬点振动载荷值
步骤五:获取摩擦载荷值
计算上冲程摩擦载荷值和下冲程摩擦载荷值;
步骤六:计算油井含水率
根据步骤二、步骤三、步骤四和步骤五得到的悬点静载荷值、悬点惯性载荷值、悬点振动载荷值和摩擦载荷值,计算得到油井含水率;
步骤七:原油含水率监控
根据步骤六计算得到的油井含水率,对油井中原油含水率进行监控,用于后续生产性调整注水计划。
2.如权利要求1所述的一种基于油井示功图获取原油含水量的方法,其特征在于:所述的步骤二计算上行程悬点静载荷值和下行程悬点静载荷值时,采用的步骤一获取的油井静态参数包括每米抽油杆在液体中的重力、混合液密度、原油密度、底层水水密度、原油含水量、泵深、动液面、柱塞面积、油管压力和套管压力油井静态参数。
3.如权利要求2所述的一种基于油井示功图获取原油含水量的方法,其特征在于:所述的步骤二中的获取悬点静载荷值中的上行程悬点静载荷值和下行程悬点静载荷值是采用如下公式进行计算得到的
p静上=9.81qrll+aplfρ+106(pt-pc)ap(1)
p静下=9.81qrll(2)
ρ=ρo(1-fw)+ρwfw(3)
其中,
p静上——上行程悬点静载荷,kn;
p静下——下行程悬点静载荷,kn;
qrl——每米抽油杆在液体中的重力,组合抽油杆分段计算,kgf/m;
ρ——混合液密度,kg/m3;
ρo——原油密度,kg/m3;
ρw——地层水水密度,kg/m3;
fw——原油含水量;
l——泵深,m;
lf——动液面,m;
ap——柱塞面积,m2;
pt——油管压力,mpa;
pc——套管压力,mpa。
4.如权利要求1所述的一种基于油井示功图获取原油含水量的方法,其特征在于:所述的步骤三计算上冲程悬点最大惯性载荷值和下冲程悬点最大惯性载荷值是采用步骤一获取的冲程、冲次及每米抽油杆在空气中的重力、油管过流断面变化引起液柱加速度变化的系数、油管的流通断面面积和平均抽油杆截面积油井静态参数进行计算的。
5.如权利要求4所述的一种基于油井示功图获取原油含水量的方法,其特征在于:所述的步骤三中的上冲程悬点最大惯性载荷值和下冲程悬点最大惯性载荷值采用如下公式计算得到
其中,
p惯上——上冲程悬点最大惯性载荷,kn;
p惯下——下冲程悬点最大惯性载荷,kn;
s——冲程,m;
n——冲次,min-1;
qr——每米抽油杆在空气中的重力,kgf/m;
ε——考虑油管过流断面变化引起液柱加速度变化的系数;
atf——油管的流通断面面积,m2;
ar——平均抽油杆截面积,组合抽油杆柱取等效面,
6.如权利要求1所述的一种基于油井示功图获取原油含水量的方法,其特征在于:所述的步骤四中的悬点振动载荷值是采用如下公式得到
式中,
p振——在抽油杆顶端产生的振动载荷,kn;
k——常数,其值取决于
e——油管、抽油杆钢材弹性模量,2.02×108kn/m2;
λr——抽油杆变形,m;
λ——油管和抽油杆总变形,m;
υu,d——静变形结束时的悬点速度,υu是上冲程,υd为下冲程,m/s;
c——抽油机游梁前臂长,m;
e——自然对数底数;
c——抽油杆内声波传播速度;其中:单级杆柱c=5000,二级杆柱c=5400,三级杆柱c=5800,m/s;
α——曲柄转角,度;
αu,d——静变形结束时的曲柄转角,度。
7.如权利要求1所述的一种基于油井示功图获取原油含水量的方法,其特征在于:所述的步骤五中摩擦载荷由五部分组成:抽油杆与油管的摩擦力f1、柱塞与泵筒之间的半干摩擦力f2、液柱与抽油杆之间的摩擦力f3、液柱与油管之间的摩擦力f4及液柱通过游动阀的摩擦阻力f5,通过f1、f2、f3、f4和f5,得到计算上冲程摩擦载荷值和下冲程摩擦载荷值。
8.如权利要求7所述的一种基于油井示功图获取原油含水量的方法,其特征在于:所述的步骤五中的上冲程摩擦载荷值和下冲程摩擦载荷值是通过如下方法得到的
抽油杆与油管的摩擦力f1=1.5%g;
f2=1717n,当抽油泵径不大于70mm时;
f4=1.3f3;
f5≈0
f摩上=f1+f2+f4
f摩下=f1+f2+f3
其中,
m——油管内径与抽油杆直径之比值;
g——抽油杆重量,kn
μ——混合液粘度,mpa.m。
9.如权利要求1所述的一种基于油井示功图获取原油含水量的方法,其特征在于,所述的步骤六中计算油井含水率是采用如下方式得到的:
步骤二中的获取悬点静载荷值中的上行程悬点静载荷值和下行程悬点静载荷值是采用如下公式进行计算得到的
p静上=9.81qrll+aplfρ+106(pt-pc)ap(1)
p静下=9.81qrll(2)
ρ=ρo(1-fw)+ρwfw(3)
其中,
p静上——上行程悬点静载荷,kn;
p静下——下行程悬点静载荷,kn;
qrl——每米抽油杆在液体中的重力,组合抽油杆分段计算,kgf/m;
ρ——混合液密度,kg/m3;
ρo——原油密度,kg/m3;
ρw——地层水水密度,kg/m3;
fw——原油含水量;
l——泵深,m;
lf——动液面,m;
ap——柱塞面积,m2;
pt——油管压力,mpa;
pc——套管压力,mpa。
所述的步骤三中的上冲程悬点最大惯性载荷值和下冲程悬点最大惯性载荷值采用如下公式计算得到
其中,
p惯上——上冲程悬点最大惯性载荷,kn;
p惯下——下冲程悬点最大惯性载荷,kn;
s——冲程,m;
n——冲次,min-1;
qr——每米抽油杆在空气中的重力,kgf/m;
ε——考虑油管过流断面变化引起液柱加速度变化的系数;
atf——油管的流通断面面积,m2;
ar——平均抽油杆截面积,组合抽油杆柱取等效面,
所述的步骤四中的悬点振动载荷值是采用如下公式得到
式中,
p振——在抽油杆顶端产生的振动载荷,kn;
k——常数,其值取决于
e——油管、抽油杆钢材弹性模量,2.02×108kn/m2;
λr——抽油杆变形,m;
λ——油管和抽油杆总变形,m;
υu,d——静变形结束时的悬点速度,υu是上冲程,υd为下冲程,m/s;
c——抽油机游梁前臂长,m;
e——自然对数底数;
c——抽油杆内声波传播速度,单级杆柱c=5000,二级杆柱c=5400,三级杆柱c=5800,m/s;
α——曲柄转角,度;
αu,d——静变形结束时的曲柄转角,度;
所述的步骤五中的获取摩擦载荷值是通过如下方法得到的抽油杆与油管的摩擦力f1=1.5%g;
f2=1717n,当抽油泵径不大于70mm时;
f4=1.3f3;
f5≈0
f摩上=f1+f2+f4
f摩下=f1+f2+f3
其中,
m——油管内径与抽油杆直径之比值;
g——抽油杆重量,kn;
μ——混合液粘度,mpa.m,
根据式(1)~式(7),可得出式(8)和式(9)
pmax=p静上+p惯上+p振上+f摩上(8)
pmin=p静下-p惯下-p振下-f摩下(9)
式(8)减去式(9)得出式(10):
对式(10)进行换算计算后,得出下列混合液密度式(11);
根据式(3),可以得出含水量fw的计算公式为:
用油井已有示功图的载荷、冲程、冲次和相关油井静态参数带入上式,得出油井的含水率;
其中,
pmax——抽油机最大载荷,kn;
pmin——抽油机最小载荷,kn;
δp——抽油机最大最小载荷差,kn。