[发明专利]一种快速计算油井井筒中混合液体含水率的方法

说明书

本发明公开一种快速计算油井井筒中混合液体含水率的方法，本发明通过上冲程悬点静载荷、下冲程悬点静载荷、井口油压、井口套压、抽油泵柱塞截面积、井液中油的密度、重力加速度、动液面深度和井液中水的密度，根据含水率公式快速计算出油井井筒液体含水率。本发明具有成本低、速度快、更好地利用矿场数字化的特点，节约蒸馏法取样、测定含水率的时间和工作量。对于安装数字化载荷传感器的油井，还可以减少应用超声波等设备在线监测含水率成本。

技术领域

本发明属于油田采油工程领域，涉及一种快速计算油井井筒中混合液体含水率的方法。

背景技术

有杆泵抽油是当前国内外应用最广泛的机械采油技术。目前世界上机械采油井数已超过总生产井数的90％以上，80％左右的机械采油井都采用有杆泵抽油模式；我国则有80％左右的生产井是采用有杆泵抽油模式。

抽油机在正常工作时，反映悬点载荷随其位移变化规律的图形称为光杆(地面)示功图，参照图1。悬点载荷根据其性质分为静载荷、动载荷以及各种摩擦载荷。静载荷是指在同向冲程中保持不变的力(抽油杆柱自重、液柱重量、油压、套压等)所产生的悬点载荷，动载荷是指大小和方向与悬点运动状态有关的惯性力产生的悬点载荷。在井液粘度不大的直井中，摩擦载荷不大，一般可以忽略。

抽油泵(有杆泵)是有杆抽油系统的井下关键设备，安装在油管柱的下部，沉没在井液中，通过抽油机、抽油杆传递的动力抽汲井内的液体。抽油泵主要由泵筒、柱塞、固定阀和游动阀四部分组成。泵筒内装有带游动阀的柱塞。柱塞与泵筒形成密封，用于从泵筒内排出液体。固定阀为泵的吸入阀，抽油过程中该阀位置固定。游动阀为泵的排出阀，它随柱塞运动。柱塞上下运动一次称一个冲程，其间完成泵进液和排液的过程，如图2所示。

含水率是指油井采出液体中水所占的质量分数或体积分数。现场一般是从采油井口取出原油样品，在化验室中采用蒸馏法测定样品的含水率。目前的含水率测定的周期较长，通常为5-10天，这样就导致了含水率突然变化不能及时了解。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种快速计算油井井筒中混合液体含水率的方法，本发明利用油井悬点载荷计算油井井筒液体含水率，适用于现场知道抽油机悬点载荷的油井，能够及时获得含水率，达到日常掌握油井含水变化趋势的目的。

本发明采用的技术方案如下：

一种快速计算油井井筒中混合液体含水率的方法，包括如下过程：

对于间歇抽油的油井，获取油井的上冲程悬点静载荷、下冲程悬点静载荷、井口油压、井口套压、抽油泵柱塞截面积、井液中油的密度、动液面深度以及井液中水的密度，利用上冲程悬点静载荷、下冲程悬点静载荷、井口油压、井口套压、抽油泵柱塞截面积、井液中油的密度、动液面深度以及井液中水的密度计算得到间歇抽油的油井中混合液体的含水率，含水率fw的计算公式如下：

式中，W_j1-上冲程悬点静载荷，W_j2-下冲程悬点静载荷，p_t-井口油压，p_c-井口套压，A_p-抽油泵柱塞截面积，ρ_o-井液中油的密度，g-重力加速度，L_f-动液面深度，ρ_w-井液中水的密度。

优选的：

上冲程悬点静载荷W_j1的计算过程如下：

W_j1＝W′_r+W′_L+(p_t-p_c)A_p-p_tA_r