[发明专利]一种油井动液面求取方法

说明书

本发明公开了一种油井动液面求取方法，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。本发明简单易行，独辟蹊径，且不增加现有开发成本，是一种求取动液面的新思路。

技术领域

本发明属于油田数字化及采油工艺领域，具体涉及一种油井动液面求取方法。

背景技术

追求产量和综合效率最大化是油田开发的终极目标，而地层的供液能力将是制约实现这一目标的根本因素，所以了解掌握地层供液能力并加以科学地利用，就成为油田开发管理活动中不可回避的课题。而油井动液面是反应地层供液能力的重要指标，是进行机采井设计的重要依据。因此，及时准确地获得动液面将是非常重要和有意义的。

长久以来，抽油机井环空动液面都是使用回声仪测试的，测试方法是人工定期进行操作，使用的设备比较危险、笨重，而且也很难长时间连续测试。目前所采用的动液面测试仪器由于受油井套管环空内死油环、井下狗腿等因素的影响，造成测试分析结果与实际液面情况不符，目前也有使用其他测量方法(诸如电动气枪、电动氮气瓶)，但因工艺结构复杂，成本较高，使用周期短，因此推广起来比较困难。所以有必要寻求新的动液面获取方法，以实现油田开发降本增效之目的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种油井动液面求取方法，以克服现有技术存在的缺陷，本发明简单易行，独辟蹊径，且不增加现有开发成本，是一种求取动液面的新思路。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种油井动液面求取方法，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。

进一步地，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。

进一步地，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：