[发明专利]一种采油机节能装置及油井动液面模型估计方法

说明书

本发明公开了一种采油机节能装置及油井动液面模型估计方法，对恢复模型，当采油机停机等待液面恢复时，确定采油机关机后油井动液面恢复高度的动液面恢复模型；对于下降模型，当采油机工作时，确定采油机开机生产后动液面高度的动液面下降模型；根据停歇时间与工作时间建立动液面恢复与下降模型参数估计关系，根据拟牛顿法求解最优化问题得到动液面恢复与下降模型参数，进而完成油井动液面模型建模工作，计算得到动液面恢复和下降目标高度为稳定高度的95％后采油机的最优停歇时间与工作时间。本发明根据动液面高度变化规律，采用动液面模型估计方法，针对低渗透油田供液能力不足，能够实现智能间抽、流量检测、监测保护、界面显示、文件传输等功能。

技术领域

本发明属于原油开采技术领域，具体涉及一种低产油井的间歇采油节能控制装置及动液面模型评估方法。

背景技术

我国大部分油田都属于低渗透油田，普遍存在油井供液能力不足的问题，其中30％以上采油机长期处于空抽状态，能量浪费严重，不仅损耗经济效益，而且长期空抽会产生泵空和液击的现象，对采油设备造成严重的损坏，影响系统安全运行。采油机间抽机制是一种应对油井供液能力不足问题的有效方案，对提高油井效率与实现企业节能降耗有着重大意义。合理地制定与设计间抽机制能保证油井供采协调，发挥油井产能，同时减少采油机工作时间，降低运行成本。

低产井间抽机制设计方法主要有示功图法，固定采油间隔法，动液面检测法等。其中，示功图法是通过在抽油杆上安装传感器来检测抽油杆的负载情况，根据负载随时间的变化绘制示功图，进而利用示功图中的图像特征估计井底供液情况并适时采取停机动作。该方法虽然可以监测到井底供液情况，但是由于示功图图形复杂，很难进行自动识别，造成工作量繁重，准确性不高，采油机启停的随机性大。

固定采油间隔法需要人工地设定采油机工作时间与停歇时间，虽然可以起到一定的节能效果，但是人为设定的工作时间与停歇时间经常无法与油井实际蓄液情况相匹配，很难达到最佳的节能效果，影响油井产能。

动液面检测法是诸多低产井间抽机制设计方法中较为准确的方法，该方法通过检测井下动液面高度随停机及采油行动变化的曲线，建立油井动液面高度恢复模型与下降模型。该模型也用于估计井下实时动液面实时高度，进而可优化采油机工作时间与停歇时间，实现最优间抽功能。然而由于动液面高度的检测需要特殊设备进行专门的动液面检测实现，不仅造成其获得成本高昂、操作复杂，而且该模型不能实时在线获得。另外，由于动液面模型会随气候、降水、温度、井下压力波动等因素影响发生变化，通过实验得到的动液面模型往往不能反映实时动液面模型的变化，预测出的动液面高度与实际有较大偏差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种采油机节能装置及油井动液面模型估计方法，方便地估计动液面模型，智能地设定最优间采间隔，提高采油机产能效率。

本发明采用以下技术方案：

一种油井动液面模型估计方法，对于恢复模型，当采油机停机等待液面恢复时，确定采油机关机后油井动液面恢复高度H_s(t)的动液面恢复模型；对于下降模型，当采油机工作时，确定采油机开机生产后动液面高度H_L(t)的动液面下降模型；根据停歇时间t₁与工作时间τ₁建立动液面恢复与下降模型参数估计关系，根据拟牛顿法求解最优化问题得到动液面恢复与下降模型参数，进而完成油井动液面模型建模工作，计算得到动液面恢复和下降目标高度为稳定高度的95％后采油机的最优停歇时间t_op与工作时间τ_op。

具体的，恢复模型中，令根据井底流压的变化dP_wf计算采油机关机后油井动液面恢复高度H_s(t)如下：