[发明专利]一种油井动液面求取方法

权利要求书

1.一种油井动液面求取方法，其特征在于，建立有杆泵采油系统的故障诊断简化模型，通过安装在井口的载荷、位移传感器，每间隔设定时间获取一张油井示功图，然后建立数学模型计算得到油井泵功图，由油井泵功图求取泵有效冲程及其面积，基于油井泵功图的面积就相当于把本次冲程泵筒内的液量由动液面处举升到地面所做的功，最后通过编程实现实时获取油井泵功图面积，进而得到油井动液面；

泵筒内的液量由动液面处举升到地面所做的功如下：

其中，ρ_液—油井产液密度；

d—泵筒内径；

H—有效扬程；

s_e—为泵有效冲程；

其中，有效扬程由下式求得

式中，H——有效扬程，m，

h——动液面深度，m，

p_c——油管压力，MPa；

p_t——套管压力，MPa；

液体密度由下式求得

ρ_液＝(1-f_w)ρ_o+f_wρ_w      (25)

式中，f_w——含水率，

ρ_o——油的密度，t/m³，

ρ_w——水的密度，t/m³；

动液面的求取如下：

由式S＝W        (26)

得

式中，S表示油井泵功图面积，x_max表示示功图位移最大值，x_min表示示功图位移最小值，F_u表示抽油机上冲程悬点载荷，F_d表示抽油机下冲程悬点载荷。

2.根据权利要求1所述的一种油井动液面求取方法，其特征在于，所述有杆泵采油系统的故障诊断简化模型建立如下：

设抽油杆柱的位移s向下为正，向上为负；抽油杆柱的轴力F拉为正、压为负，把整个抽油杆柱离散化，分为M个单元，对每个单元做如下的等效处理：去掉单元的弯曲刚度，将单元的质量集中到单元一端的结点上，形成一些集中质量m_i，各个集中质量之间用拉压刚度为k_i的弹簧来代替；

弹簧k_i两端的作用力都为F_i-1；而集中质量是一个质点，其两端的位移相同，即集中质量m_i两端的位移都为s_i，于是有：

m_i＝q_riL_i        (1)

式中，q_ri，第i个单元的单长杆重，kg/m；L_i，第i个单元的长度，m；

式中，E_i，第i个单元材料的弹性模量，Pa；A_i，第i个单元的横截面面积，m²。

3.根据权利要求2所述的一种油井动液面求取方法，其特征在于，所述油井示功图，即抽油杆柱各截面示功图的递推格式计算如下：

先考虑弹簧k_i，由胡克定律知：

F_i-1＝k_i(s_i-s_i-1)        (3)

解出：

再考虑集中质量m_i，由牛顿第二定律知：

将式(4)代入式(5)并进行整理，得

将式(4)和式(6)统一记作：

此式即为求解抽油杆柱各截面示功图的递推格式；

其中，F_i表示第i个单位的载荷值，S_i-1表示第i-1个单元的位移。