机采井泵况分析课件.ppt

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1、,机采井工况诊断,一、机采井工况分析理论基础知识 二、抽油机井示功图分析 三、机采井疑难工况处理方法 四、系统效率计算方法 五、采油工程数据库的维护,目录,采油工程的任务：就是通过在生产井和注入井上采取一系列的工程（工艺）技术措施，利用生产井和注入井直接作用于油藏，使油、气畅流入井，并举升到地面进行分离和计量。采油工程的工作目标：是尽可能的发展、应用先进、高效、实用的工艺技术，在当前经济界限允许的条件下，力争不断的提高油气田的采收率。,一、机采井工况分析理论基础知识,一、 机采井工况分析理论基础知识,现代钻井工艺技术的标志为：多井底的分支井；单井底的斜井、水平井等。,单井底的井分类：按在目的层

2、段中的井身轴线与铅垂线间的夹角来分。,单井底的井分,铅直井（直井）5（大庆取3）,定向井570,斜直井545斜井（存在造斜段）,水平井（直井）7090,分支井的定义:,分支井就是在一个主井筒中侧钻出两个或两个以上的分支井筒的井。 分支井主井筒可以是直井、定向井，也可以是水平井。 分支井可从新钻一口井开始，也可以从老井中侧钻（有效井眼必须是两个或两个以上）,一、 机采井工况分析理论基础知识,一、 机采井工况分析理论基础知识,一、 机采井工况分析理论基础知识,（一）、名词解释：,1、油、水井的井身结构： 所谓井身结构，指的是下入套管的层次，各层套管的直径和下入深度，套管外水泥返高及相应的钻头完钻井

3、深，人工井底、管鞋、胶木塞、承托环等。井下的数据均以方补芯上平面算起。,导管：为防止钻井时井口周围地层坍塌、以便使钻井泥浆循环，人为在开钻前下入的几米大直径管（通常为水泥管）。,（一）、名词解释：,一、 机采井工况分析理论基础知识,表层套管：为加固上部疏松岩层避免其坍塌和安装封井器，防止钻井过程中发生井喷而下入的套管。 技术套管：为控制在钻井过程中所遇到的复杂地层，所下入的用于隔绝目的层以上的高压水层、气层及流砂层等而下入的套管。 油层套管：为巩固油层井段、封隔生产层和非生产层，防止油、气、水串通干扰，以便分层实施开采而下入的套管。 完钻井深、水泥返高和人工井底。 完钻井深：裸眼完钻井底到方补

4、芯上平面间的距离。 水泥返高：固井后，套管和井壁的环形空间中水泥上返高度，即水泥环上平面到方补芯上平面间的距离。 人工井底：固井后，残留在套管水泥基的上平面，即水泥基的上平面到方补芯上平面间的距离。,一、 机采井工况分析理论基础知识,（一）、名词解释：,2、机械采油：利用各种机械将油从井底举升到地面的方法叫机械采油。3、泵：是一种对流体实施能量补充的装置。4、泵的扬程：指泵将能量传给流体后，使单位重量的流体所获得的总能量。,5、有效厚度:指在目前的科技水平和工艺技术条件下,人为所能开采的油层厚度。,6、动液面：是指油井（机采井）正常生产时，油套环形空间中的液面。动液面深度是指方补芯上平面到动液

5、面间的距离，也可近似的认为是从井口底平面到动液面间的距离。,一、 机采井工况分析理论基础知识,（一）、名词解释：,8、采油（气）井口装置：在完井以后，用于控制油（气）井的流量和井口压力，开、关以及井下作业时进行井口操作用的装置。,井口装置命名标准：,例 “KY24.5/78” 其正确的解释为：K为控制的“控”字的汉语拼音字头。Y为采油的“油”字的汉语拼音字头。额定工作压力为24.5MPa。采油树主通径为77.8mm，通径代号为78。,一、 机采井工况分析理论基础知识,（一）、名词解释：,9、套管头：是连接套管和各种井口装置的一种部件，用以支持技术套管和油层套管的重力，密封各层套管间的环形空间，

6、为安装防喷器、油管头和采油树等上部井口装置提供过渡连接。并且通过套管头本体上的两个侧口（多级套管头），可以进行补挤水泥，监控井沉和注平衡液等作业。,10、油管头：是安装与采油树和套管头之间的部件，其上法兰平面为计算油补距和井深数据的基准面。,功能为： 支撑井内油管重量； 与油管悬挂器配合密封油管和套管的环形空间； 为下接套管头，上接采油树提供过渡； 通过油管头四通体上的两个侧口（接套管闸门），完成注平衡液及洗井等作业 油管悬挂器则用于悬挂油管。,一、 机采井工况分析理论基础知识,（二）、液面的确定,目前常见的液面确定方法有两种即：温度法和声波法,1、温度法 温度法是通过向井内下入温度测量装置，

7、通过测量油套环空中的温度变化情况来确定液面所在位置的方法。温度法是较为原始的液面确定方法，当温度测量装置碰到液面后，温度会产生突变，该方法确定的液面位置相对精度较高，但是测量过程相对较为复杂。,2、声波法 声波法是在井口使用专用设备（回声仪）产生一个声源，利用接受到的反射波来计算液面深度的方法。声波法测量液面的过程简单，但受干扰的因素较多，测量的相对精度较低，目前国内广泛采用此种方法。,音标：是一个外径为90，长度为600mm的加长短节。,一、 机采井工况分析理论基础知识,2、声波法,在此以有音标井为例：声波反射曲线如图所示。,令：h为音标的下入深度 m t1为接收到音标反射波所用的时间 S

8、t为接收到液面反射波所用的时间 S V声波的传播速度 m/s L动液面深度 m,声波的传播速度的确定：,动液面深度的确定：,备注：无音标的井采用油管节箍波来近似计算声波的传播速度。,目前用双声道回声仪,一、 机采井工况分析理论基础知识,4、液面测试结果的应用,、实测沉没度的计算方法,令：h动实测动液面深度 m h泵实际下泵深度 m h沉实测沉没度 m、折算动液面、沉没度等的计算方法 折算动液面 单位m,折算沉没度 单位m,、泵口吸入压力 单位MPa,、计算流压 单位MPa,H油层中部深度 m,一、 机采井工况分析理论基础知识,（三）、大庆油田常用的三种举升方式,大庆油田自1981年大面积转抽以

9、来，宣告了自喷开采阶段的结束，随之油田进入了强采即“机械采油”阶段。 机采阶段大庆油田在用的举升方式主要有三种：,三种常规举升工艺技术简介,在20世纪30年代前苏联人依据力学理论中的“四连杆”机构发明了游梁式抽油机。,1、抽油机,游梁式节能抽油机,对于有游梁的抽油机而言，指在平衡状态下，只要是满足其净扭矩曲线波动范围小（与常规机比较）、且趋于平稳，无负净扭矩值出现的抽油机，我们将其定义为节能抽油机。,、节能抽油机的定义：,游梁式抽油机,、三种机型的净扭矩曲线对比图：,对于非节能抽油机而言，其本身的结构设计就允许其做负功，这是一种正常现象；对于节能抽油机而言则是因为其失去平衡而出现了做负功，这是

10、一种不正常现象。,、对有游梁抽油机电机做负功的科学解释：,游梁式抽油机,、活塞式抽油泵,泵型号命名标准,泵筒型式：对于金属柱塞的泵，厚壁筒填“H”，薄壁筒填“W”，组合泵筒（指衬套泵）填“L”；对于软密封柱塞的泵，薄壁筒填“S”，厚壁筒填“P”。 备注：壁厚为4mm的为薄壁筒，5mm以上的为厚壁筒。,加长短节：是起调整（弥补）杆管弹性变形量作用的，常规衬套（普通）泵、杆式泵均需要配备加长短节，但是整筒泵一般情况下不需要配备加长短节。,2、电动潜油离心泵,电动潜油离心泵简称电泵，由前苏联人A.S.艾鲁托诺夫先生发明，1923年电泵被引入美国，美国第一台潜油电泵在洛杉矶问世。1926年美国开始在坎

11、隆斯的鲁赛尔油田应用潜油电泵抽油。 我国是从1964年首先在沈阳机电局开始研制40方/日潜油电泵的，通过现场试验，各项技术指标没有达到要求，另外由于当时的一些其它原因，被迫停止研制。1981年天津电机厂首先研制成功200方/日800米扬程潜油电泵。,三种常规举升工艺技术简介,潜油电泵是井下工作的多级离心泵，同油管一起下入井内，地面电源通过变压器、控制屏、接线盒和动力电缆将电能输送给井下潜油电机，使潜油电机带动多级离心泵旋转，将电能转换为机械能，把油井中的井液举升到地面。,2、电动潜油离心泵,三种常规举升工艺技术简介,3、地面驱动螺杆泵,、螺杆泵采油系统的组成：,电控部分：电控箱是螺杆泵的控制部

12、分，控制电机的启、停。该装置能自动显示、记录螺杆泵正常生产时的电流、电压等数据，有过、欠载自动保护功能。,地面驱动部分：地面驱动装置是螺杆泵系统的主要地面设备，是把动力传递给井下泵转子，使转子实现星行运动，实现抽吸液体的机械装置。,3、地面驱动螺杆泵,螺杆泵是有别于“活塞式抽油泵和电动潜油泵”的一种容积式泵，如图所示（1：2结构）：,e转子偏心距 mm D转子截圆直径 mm T（T=2t）定子导程 mm,螺杆泵的三个基本结构参数：,3、地面驱动螺杆泵,它是借助于单螺旋线的转子与双螺旋线的定子配合时产生的空腔实现抽吸液体入泵举升液体出井。,、螺杆泵的工作原理：,、螺杆泵的型号表示方法：,地面驱动

13、螺杆泵,螺杆泵定子加工质量在工艺上难于保证 体现在：脱胶 起泡 溶涨 三种现象上,螺杆泵井旋转杆的挠曲变形的合理扶正问题没有从根本上得到解决，一定程度的缩短了其工作时效（检泵周期）。,螺杆泵井供排关系的协调问题（也就是合理沉没度的控制）没有从根本上得到解决，一定程度的影响了其产能效益的发挥。,螺杆泵井的功况诊断技术尚未完善，给其日常管理带来了一些不便。,存在问题：,一、 机采井工况分析理论基础知识,（四）、工况分析中的相关计算内容,1、泵效的计算,容积效率(泵效),式中：Q泵的实际排量 m3/d Qt泵的理论排量 m3/d 混合液体（即含水原油）的密度 t/m3,混合液的密度,式中： o 原油

14、密度单位 t/m3，计算时取0.86 t/m3。 w水的密度 单位 t/m3，计算时取1.0 t/m3。 fw油井的含水率 %,一、 机采井工况分析理论基础知识,（四）、工况分析中的相关计算内容,2、理论排量的计算,单作用活塞泵理论排量Qt：,式中：Qt理论排量 m3/d D抽油泵的直径 m S使用的光杆冲程 m n抽油机的冲次 n/min,式中：Q每分钟的理论排量 mm3/min q每转的排量 mm3 e转子偏心距 mm D转子截圆直径 mm T（T=2t）定子导程 mm QV理论排量 m3/d,螺杆泵理论排量Q：,利用结构参数计算,利用每转排量q计算QV ：,备注：实际应用中q的单位为ml

15、,二、抽油机井示功图分析,在此仅讨论单作用的有杆活塞泵,(一)、理论示功图,1、示功图：是指反映深井泵工作状况的一种二维图形。,2、地面示功图：因为力与位移的矢量积我们将其称为功，故此应用动力仪实际测量的悬点载荷随光杆运动位移间的变化图形就叫“地面示功图”。,3、理论载荷指通过对抽油泵工作时的受力分析，借助于力学理论通过计算得到的抽油机悬点载荷。,理论载荷的计算方法有两种即：不考虑抽油杆弹性时的抽油机悬点载荷考虑抽油杆弹性时的抽油机悬点载荷,在此仅给出“忽略了抽油杆弹性”的载荷计算方法。在该种方法中我们计算悬点载荷所依据的力学理论是“牛顿第二定律”即：,二、抽油机井示功图分析,理论示功图的分类

16、：,动载荷条件下的“理论示功图”,静载荷条件下的“理论示功图”,第一类理论示功图 第二类理论示功图此时的抽油杆为匀速直线运动。 此时的抽油杆为变速直线运动。,二、抽油机井示功图分析,(二)、理论示功图的建立,1、理论负荷线的确定,利用 有：,上冲程过程中的悬点载荷（上行载荷）,下冲程过程中的悬点载荷（下行载荷）,式中： 、 悬点上行和下行载荷 KN 、 上、下冲程中作用在悬点上的抽油杆柱载荷 KN 作用在活塞上的液柱载荷 KN 、 上、下冲程中的最大惯性载荷 KN 、 上、下冲程中井口回压造成的悬点载荷 KN 、 上、下冲程中的最大摩擦载荷 KN 振动载荷 KN 上冲程中吸入压力作用在活塞上产

17、生的载荷 KN,静载荷条件下的“理论示功图”,利用 有：,1、上理论载荷线计算公式如下：,将上式变形有：,2、下理论载荷线计算公式如下：,3、冲程损失的计算 ：,应用胡克定律 有：,静载荷条件下的“理论示功图”,式中： 作用在活塞全面积上的液柱载荷 KN 活塞的截面积 m2 抽油杆截面积 m2 抽油杆材料（钢）的密度 L抽油杆柱长度 m 静液柱载荷引起的抽油杆弹性变形 m 静液柱载荷引起的油管弹性变形 m,E钢的弹性模量 (E=2.11011 Pa) MPa,油管锚定时油管的弹性变形量为零。,动载荷条件下的“理论示功图”,由于考虑功图因惯性旋转时，需要进行较复杂的精确计算，故在此仅给出不计旋转

18、时，负荷线与弹性损失的近似计算方法。,利用 进行计算时，加速度的确定很重要,1、悬点加速度的确定,悬点加速度的确定方法有 （四连杆机构）,精确计算方法,近似计算方法,简谐运动,曲柄滑块运动,在此仅讨论曲柄滑块运动,动载荷条件下的“理论示功图”,1、悬点加速度的确定,如图所示，当t时刻曲柄沿顺时针方向转过度时，游梁后端点B移动的距离为SB。,令：=0时，驴头处在下死点；=180，驴头处在上死点。,利用正弦定理有：,令：,利用级数展开 有：,动载荷条件下的“理论示功图”,1、悬点加速度的确定,B点的速度：,B点的加速度：,悬点A点的加速度：,悬点的最大加速度即在上、下死点处：,2、最大、最小载荷（

19、建议做为理论负荷线）,3、冲程损失的计算,动载荷条件下的“理论示功图”,对于多级抽油杆,对于油管,惯性载荷使抽油杆增加的冲,三、机采井疑难工况处理方法,四、系统效率计算方法,第二采油厂2005年生产耗电状况表,（一）、机采井的能耗现状,第二采油厂机采井耗电状况统计表,（一）、机采井的能耗现状,截止到2005年底萨南油田的机采总井总装机功率为20.18104KW，平均单井装机功率为36.83KW；机采井平均系统效率为24.89%。,（一）、机采井的能耗现状,依据我厂05年机采井井口的电能测试结果推算，全厂机采井的日耗电量为161.4584104 KW.h，占全厂总用电量的40.21%。 1、抽油

20、机井平均单井日耗电量为315.7549KW.h； 2、电泵井平均单井日耗电量为767.555 KW.h； 3、螺杆泵井平均单井日耗电量为152.1451 KW.h。,（二）、系统效率的定义,在此我们将消耗能量后、对外做功的某一整体称之为一个系统。 系统效率：指整个系统的效率。 定义：,式中： 效率 % P有用有用功率 KW P总总功率 KW 注：1KW=103W 1W=1 N.m/S=1 V.A,（二）、机采井系统效率的定义,抽油机井的系统效率定义为：式中： 机采井的系统效率 % 地面地面机械设备的效率 % 地下井下泵的工作效率 %,1、举升高度H的确定方法： 如图所示：在1-1，2-2断面上

21、应用伯努利方程：,当忽略hw1-2和v1时有,当忽略v2时有,用输入功率加权平均法计算一个区块的平均系统效率，即：,式中：a 一个区块某种机械采油井的平均系统效率。 P1i 机械采油井系统单井输入功率 KW i 机械采油井单井系统效率； n 一个区块机械采油井测试井数。,2、一个区块某种机械采油井的平均系统效率,（三）、影响机采井系统效率的因素：,地面设备因素,地下泵系统因素,影响机采井系统效率的因素,以抽油机井为例，统计我厂系统效率在20%60%的245口井的能耗分布情况如下：,抽油机井的能耗分布统计表,由此可见，对于抽油机井而言 “地下效率”的提高不容忽视,1.1.1泵功图建立理论的发展现

22、状 伴随着人们对有杆泵系统工作原理认识的逐步深入，示功图智能诊断理论被不断的完善，目前已诞生的“泵功图建立理论（连续系统的动态数学模型）”已达到了三种，即： 微分方程（S.Glbbs波动方程） 传递函数 状态方程 在国内的诊断系统中，目前多采用“微分方程（S.Glbbs波动方程）或传递函数”。 在国外的诊断中也仅少部分采用“状态方程”， 我厂开发的智能诊断系统采用了“状态方程”。,1.1.2诊断理论的发展现状1.1.2.1阻尼系数的计算方法的完善 在国外目前人们仍在沿用Glbbs阻尼系数的计算方法，但该方法对我国多数油田的适应性较差。统计结果显示“阻尼系数”影响诊断准确率为5-6%。,我厂开发

23、的智能诊断系统使用了一种新的“迭代阻尼系数的计算方法”。采用迭代阻尼系数后其诊断的准确率较其它阻尼系数计算方法平均提高了5.3个百分点。,在国内目前多数诊断系统是选用下列计算方法中的一种 S.Glbbs阻尼系数的计算方法； 西南石油学院阻尼系数的计算方法1石油大学阻尼系数的计算方法；西南石油学院阻尼系数的计算方法2。,1.1.2.2诊断理论数模的完善 目前国内外在诊断理论数模的完善上都有了长足的发展，示功图的智能诊断在90年代以来逐步走向了实用阶段。 国外的诊断理论目前可诊断17种功况，其诊断准确率在80%左右。 国内的诊断理论目前可诊断13种功况，其诊断准确率在70%左右。,我厂开发的智能诊

24、断系统可诊断14种功况 其诊断准确率在90%左右,依据S.Glbbs波动方程的基础理论，利用状态方程对地下功图实施求解，建立完善阻尼系数求解过程及计算方法。开发井下泵工况故障自动识别系统软件：依据泵功图不同故障其几何特征的差异，归纳出8个点、2条线和3个面积，选择出18个特征几何特征函数，然后采用几何特征综合评判法、模糊数学综合评判法进行诊断。 采用几何特征分析法和特征综合评判自动诊断油井故障。 采用数据自动提取或手动输入、公式计算，自动迭代方法计算阻尼系数。 利用一次回归，二次回归，多次回归的方法确定凡尔开闭点，定量计算游动凡尔漏失量、固定凡尔漏失量及充满系数。 基于勘探开发数据库标准结构，

25、编制网上运行诊断处理系统程序，开发网上WEB图形查询分析管理程序。,1.2 研究目标及内容,1.2.1 研究内容：,对井下常见泵况故障类型自动识别，（包括：连抽代喷、气锁或严重液击、凡尔失灵或抽油杆在泵口断脱、抽油杆断脱、气体影响、供液不足、固定凡尔漏失、游动凡尔漏失、泵上挂、泵下碰、柱塞脱出工作筒、卡泵、泵工作基本正常），并对影响泵况的敏感性参数进行定量分析。 对示功图正常、气体影响、供液不足诊断符合率达到100%，综合诊断符合率达到80%以上。批量生产井计算机智能诊断速度达到50口/分以上。,1.2.1 达到技术指标：,2.1抽油机井智能诊断技术理论 自1966年S.Glbbs将井下抽油泵

26、处的负荷变化假象成以应力波的形式沿抽油杆柱传递到地面，由此推导并建立了抽油杆系一维带阻尼波动方程。即 S.Glbbs波动方程：,式中： 抽油杆x断面处t时刻的位移 m a应力传播速度 m/s c粘滞阻尼系数 1/s,二、技术分析,伴随着人们对有杆泵系统工作原理认识的逐步深入，示功图智能诊断理论被不断的完善，目前已诞生的诊断理论已达到了三种，即： 微分方程 传递函数 状态方程 在此仅介绍“微分方程、状态方程”两种诊断方法。,2.1.1微分方程,a分离变量法（付氏级数解）求解。b变步长有限差分法求解。,在此利用光杆处所得到的光杆载荷与时间的关系曲线以及光杆位移与时间的关系曲线作为边界条件来求解S.

27、Glbbs方程，最终形成泵功图。,S.Glbbs波动方程的两种求解方法：,在此仅介绍分离变量法（付氏级数解）求解：在两个以截断傅立叶级数表示的边界条件下，即：,悬点动载荷函数光杆位移函数 其特解为：位移与深度、时间的函数载荷与深度、时间的函数,使用微分方程的数学模型有下列特点： 便于用数字计算机求解； 特别适用于线性系统，对于非线性系统的判断准确率较低； 计算过程烦琐，所用时间相对较长。,2.1.2.1建立数学模型的基本假设：,便于用数字计算机求解；不但适用于线性系统，也可适用于非线性系统；不但适用于恒参数系统，也可适用于变参数系统；不但适合单输入、单输出系统，也适用于多输入、输出系统。 我厂

28、选用了状态方程诊断理论,2.1.2状态方程,忽略油管的振动； 泵处的倾角不很大（直井），凡尔球在工作时不会发生断续跳动； 将杆柱微段视为集中质量、弹簧、粘滞阻尼、机械阻尼的系统。,2.1.2.2应用状态方程来表示的数学模型有下列优点：,2.1.3诊断理论模型的建立 有杆活塞泵由于受机械磨损、化学腐蚀、含气、抽汲参数选取不当等因素的影响，在实际生产中会出现各种各样的井下故障。根据泵工作时的力学行为，可将其区分为如下的17种基本的工作状态：,2.1.2状态方程,连抽带喷；凡尔失灵(不能打开)；抽油杆断脱；气锁；气体影响；供液不足(液击)；柱塞脱出工作筒；固定凡尔漏失；游动凡尔漏失；泵上挂；泵下碰；

29、卡泵；工作正常；油管漏；油管断；砂影响；蜡影响。,对于不同的泵的工作状态，泵的力学行为不同，泵腔内的压力P及泵载荷Fp的变化规律不同，从而表现为泵功图具有不同的典型几何特征。这些几何特征的差异，为油田故障识别提供了理论依据。油田常见的各种故障基本上可将其概括为上述17种工作状态或其不同的组合，如双凡尔漏失可视为固定凡尔漏失与游动凡尔漏失的组合。通过对不同的工作状态下，泵的力学行为及泵功图上表现的典型的几何特征进行具体分析。 归纳、总结出常见油井故障泵功图的几何特征主要表现在下述的8个点，2条线和3个面积上，由此可建立18个用于油井故障自动诊断的几何特征参数。,如图所示：八个点分别为“理论泵功图

30、的四个顶点（a、c、d、h）； 实际游动阀尔的关闭点（b），固定阀尔的关闭点（e）；供液不足的拐点（f），有效行程的启始点（g）”。,2.1.3.1八个点，两条线和三个面积:,两条线: 两条线分别为：上、下两条理论负荷线。,泵理论示功图面积；实际泵功图面积；实际面积较理论面积的缺少值，但在此需要判断卸载线的曲率。,三个面积:,八个点:,依据上述诊断理论模型，已经能够诊断出常见的14种功况,18个用于油井故障自动诊断的几何特征参数:,2.1.3.2通用阻尼系数的计算方法,对于工况分析，阻尼系数（用C表示）是一个关键参数，可采用下面的公式，即： 式中： Kr 加权系数，无因次； 抽油杆平均密度，K

31、g/m3； Ar 抽油杆截面积，m2； br 可以采用下面的公式计算：,式中： 动力粘滞系数， N.S/m2 ； Dr 抽油杆直径，m；对于多极杆取平均值； Dc 抽油杆接箍直径，m； Dt 油管内径，m；组合管取平均值；,依据上述通用的计算方法，国内外许多研究人员与机构分别给出了许多阻尼系数的计算方法。其主要区别在于对（Kr）加权系数的确定方法上存在差异。但是这些方法也存在一个共性，即对于正常、气影响工况的井，其计算的地下功图其几何形状大致是相同的，但是对于断漏井的计算结果差异较大。,为了追求通用性强，计算结果准确的阻尼系数计算方法，在此我们总结出了一种新的方法，既：“迭代阻尼系数的计算方法

32、”。 对于具体的油井来说，C值可以采用计算机自动迭代计算。迭代的收敛判据是：,实际的C值应使泵功图确定的液柱载荷与由动液面和下泵深度确定的液柱载荷一致；即有： 式中： F 由泵功图求出的液柱载荷（N）； P0 抽油泵排出压力，MPa； Pi 抽油泵的吸入压力，MPa；,2.1.3.3迭代阻尼系数的计算方法,阻尼系数的迭代公式为：式中：K 迭代收敛系数； Ap 柱塞截面积，m2； 如果 ，则说明C值偏小，应增加C值；反之应减小C值。最终收敛的C值趋于一致，K在C值稳定收敛时取1。,上述方法还适用于“稠油或高凝油井”。,生产井基础数据及相关数据检索提取，数据维护与管理；诊断方法选择；批量诊断及单井

33、诊断运行操作；诊断结果（各类功况）输出与查看；诊断结果网上存储入库；网上查询与分析。 在用户界面设计上涵概以下内容： 数据源配置操作界面，以实现与数据服务器的连接； 数据维护界面，以检索数据的全面准确性； 诊断操作界面，具备批量、单井诊断； 其它操作界面，包括帮助与代码维护配置等。,三、软件设计,3.1 内容设计,系统开发基于CLIENT/SERVER结构做软件开发，服务器端装有WINNT 操作系统和ORACLE9I 数据库，系统总体网络协议为TCP/IP协议。客户端安装了软件ORACLE CDE 产品SQL*NET 等，并装有诊断应用管理系统。系统前端开发工具为VISUAL BASIC。客户

34、端安装诊断系统软件，配置SQL NET 与服务器相连接。,3.2系统结构设计,三、软件设计,应用程序（诊断系统）,操作系统,客户端,操作系统,客户端,操作系统,客户端,操作系统(WINNT),DBMS(oracle),数据,服务器,局域网,应用程序（诊断系统）,应用程序（诊断系统）,其客户/服务器模式的系统图示如下：,三、软件设计,生产井低压测试信息、油井生产动态信息实现队、矿、厂三级网络管理模式，采用数据及数据结构全部按统一标准实施，符合油田开发数据库结构标准，示功图图形数据按标准数字化格式入库存储。,3.3网络流程设计,抽油机井示功图智能诊断系统运行流程：,3.4.1抽油机井示功图智能诊断

35、系统功能：3.4.1.1 数据管理功能,3.4诊断系统功能及运行环境,实现数据源配置、诊断数据检索、生产数据的查询。在数据源的配置中完成与诊断系统相关联的数据源的自动联接，如与厂ORACLE 数据库相关联并提取待诊断井的测试信息、单井日综合记录等，在数据检索中检索出诊断数据是否齐全等。,该诊断系统可对以下十四种功况类型进行诊断，分别是连抽带喷；凡尔失灵(不能打开)； 抽油杆断脱；气锁；气体影响供液不足(液击)； 柱塞脱出工作筒； 固定凡尔漏失游动凡尔漏失；泵上碰 ;泵下碰；卡泵；泵基本工作正常；油管漏失。诊断即可进行单井定量诊断也可批量进行定性诊断。每分钟可诊断100余口生产井，符合率可达到9

36、0%。,3.4诊断系统功能及运行环境,3.4.1抽油机井示功图智能诊断系统功能：3.4.1.2高速度高符合率诊断功能,对于诊断后的所有生产井可进行如下功能检索：可对所有诊断井、非诊断井进行检索。对于诊断井的检索可全部进行浏览其示功图及生产信息，也可按各类功况进行分类检索，如：只查看杆断脱井示功图信息及相关生产参数等，在正常生产中，生产技术人员可对不同功况井进行二次功况诊断，对生产井二次诊断后可方便的更改其功况类别，方便的入厂ORACLE数据库中，从而达到软件的适用性。,3.4诊断系统功能及运行环境,3.4.1抽油机井示功图智能诊断系统功能：3.4.1.3诊断结果检索功能,对于诊断生产井信息，可

37、批量井输出报表功能，也可进行单井进行输出，单井报表输出中，加入了示功图图形的输出，及相关联的生产参数信息等。,3.4.1抽油机井示功图智能诊断系统功能：3.4.1.4报表输出功能,3.4诊断系统功能及运行环境,对于诊断井生产功况具有标准代码（开发数据库代码统一标准）维护功能，从功况代码入库、诊断结果修正全部采用代码库进行连接，实现了标准化入库，保证了代码的唯一性，数据维护简易性。,3.4.1.5代码维护功能,服务器端：操作系统NT4.0以上版本, 安装7.0以上版本的Oracle客户端：操作系统WIN98以上版本, SQL*NET2.0,3.4.2软件运行环境：,服务器端：9G以上硬盘空间，

38、64M以上内存客户端：586以上微机, 64M以上内存, 1G以上剩余空间,软件环境：,硬件环境：,4.1.1 抽油机井示功图智能诊断系统采用的理论：依据S.Glbbs波动方程建立的基础理论，从提高计算精度、力争得到真实地下功图的角度出发，在兼顾运算速度的前提下，利用状态方程对地下功图实施求解，并完善了阻尼系数求解过程及计算方法。4.1.1.1采用几何特征分析法和特征综合评判自动诊断油井故障。4.1.1.2采用数据自动提取或手动输入、公式计算自动迭代方法计算阻尼系数。4.1.1.3利用一次回归，二次回归，多次回归的方法确定凡尔开闭点，定量计算游动凡尔漏失量、固定凡尔漏失量及充满系数。,四、 项

39、目创新点及技术关键,4.1项目创新点,4.1.2井下泵工况故障自动识别功能： 能对井下常见泵况故障类型自动识别，（包括：连抽代喷、气锁或严重液击、凡尔失灵或抽油杆在泵口断脱、抽油杆断脱、气体影响、供液不足、固定凡尔漏失、游动凡尔漏失、泵上挂、泵下碰、柱塞脱出工作筒、卡泵、泵工作基本正常），并对影响泵况的敏感性参数进行定量分析。,四、项目创新点及解决的技术关键,4.1项目创新点,4.2.1 对状态方程求解； 依据S.Glbbs波动方程建立的基础理论，从提高计算精度、力争得到真实地下功图的角度出发，在兼顾运算速度的前提下，利用状态方程对地下功图实施求解，完善阻尼系数求解过程及计算方法。4.2.2采

40、用特征分析法和特征综合评判法自动诊断油井故障；4.2.3依据泵功图不同故障其几何特征的差异，归纳出8个点、2条线和3个面积，选择出18个特征几何特征函数，然后采用几何特征综合评判法、模糊数学综合评判法进行诊断。,4.2技术关键,四、项目创新点及解决的技术关键,4.2.4采用数据自动提取或手动输入、公式计算自动迭代方法计算阻尼系数。4.2.5利用一次回归，二次回归，多次回归的方法确定凡尔开闭点，定量计算游动凡尔漏失量、固定凡尔漏失量及充满系数。4.2.6 ASP动态服务器主页、Javascript设计开发。 基于勘探开发数据库标准结构，编制网上运行诊断处理系统程序，开发网上WEB图形查询分析管理

41、程序。4.2.7批量井诊断速度可达100口/分钟，且对功况为示功图正常、气体影响、供液不足诊断符合率达到100%，综合诊断符合率可达到90%以上，达到了研究目标要求。,抽油机井示功图智能诊断系统在整个软件的开发中，从队、矿、厂三级诊断数据库的建立、诊断数据环境与诊断内核接口程序的开发、诊断结果输出、厂门户网站示功图查询及软件运行操作流程、系统设计全部由自己承担，从而保证了该软件的实用性、可移植性与可维护性等。,五、 系统开发应用情况,在应用上，于2003年下半年在我厂矿、厂两级网络系统上进行双轨试运行，示功图智能诊断系统理论模型也经连续两年来的不断完善、修改（其中包括接口程序的编制、诊断辅助数

42、据库的建立、诊断数据源的上传入库、调试），最终达到了现场实用的目的， 2004年6月在各矿服务器及厂信息中心服务器投入了正式运行，该程序可安装在队、矿、厂三级，厂、矿两级数据源直接调用厂中心服务器数据，诊断结果直接入厂中心服务器ORACLE数据库中，对于基层采油队数据源直接调用本机生产动静态数据即可诊断。从系统整体运行结果上看, 首先，系统具有极高的诊断速度，每分钟可诊断100口以上，全厂抽油机井诊断时间总计也不超过1小时。,五、系统开发应用情况,以下为系统运行时操作界面：,五、系统开发应用情况,五、系统开发应用情况,抽油机井示功图智能诊断系统的开发与应用，是计算机网络技术、数据库应用技术、抽

43、油机诊断技术的综合性应用，是由机器取代人来完成的智能化技术，它的开发是全部采用标准化逻辑数据结构进行的并与实际生产信息进行了综合性的评判，在应用上具有较高的诊断符合率及诊断速度，所以实用性较强，具有较高的推广应用价值，可在队、矿、厂三级网络系统上进行应用。 通过开展示功图智能诊断的研究工作，加深了我们对示功图的智能诊断理论的进一步了解，我们认为:提高示功图智能诊断的符合率应是在实际应用中不断完善、不断提高的过程，同时影响诊断符合率的因素也是多方面的，主要体现在以下几个方面：,六、认识与结束语,6.1认识,示功图采集点数低、图形不闭合不规范； 当图形的采集点数低于144时，就有可能出现气影响与供

44、液不足的基本几何特征显示不明显（液击的拐点直角被消除）；图形不闭合加载线变为铅垂线，软件中用来判断其基本几何特征的数学模型无解。诊断关联数据准确程度（如杆、管数据、原油物性数据等）； 例如断脱井提取了正常生产时的数据后，几何判断与综合评判的泵况也许就会产生差异，两种结果的出现，计算机难断真伪。示功图、动液面资料的准确性； 例如载荷漂移就会导致将正常井的功况判断为断脱井。诊断理论模型完善程度； 诊断理论模型建立的好坏将直接影响诊断结果的符合率，伴随着油田三次采油的推进，抽油机井示功图智能诊断理论还需不断的完善与扩展，同时对疑难工况井的诊断还需借助于大量的生产数据进行推导，找出影响其油井生产工况的各种因素摸索其规律，完善其诊断数学模型，这样才能更好的应用于生产，指导生产。,6.2 结束语 我厂抽油机井示功图智能诊断系统自应用以来，有效地解决了由计算机取代人来完成对抽油机井示功图智能诊断分析工作，该诊断系统的开发与应用，对机采管理模式的创新具有重要意义。,统一分析标准，使生产井泵况分析统一到一个标准上来，减少不同分析人员分析结果不一致的问题； 初步实现生产井智能化管理，大大的解脱生产技术员繁忙的分析过程，提高了生产管理人员的工作效率； 系统的开发基于勘探开发标准化结构及网络化管理，具有广泛的推广应用前景。,汇报结束！谢谢！,