一種提高抽油機井系統效率的參數調整方法及系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種提高抽油機井系統效率的參數調整方法及系統，方法包括：根據油井系統的地面效率、地面效率理想值、油井系統的井下效率、井下效率理想值確定井下當量效率和當量系統效率，建立抽油機井系統效率評價圖；根據預設的地面當量效率、井下當量效率對抽油機井系統效率評價圖中當量系統效率小于井下當量效率的區域進行分區；采集有功功率、懸點載荷、沖程、沖次、單井抽油機井的產液量、單井抽油機井的動液面深度、井口油壓及井口套壓數據，確定單井的井下當量效率和單井的當量系統效率，確定單井在評價圖中的分區位置，對抽油機井系統的參數進行調整。公平評價不同類型抽油機井的系統效率水平，為提高抽油機井系統效率提供方法。
【專利說明】一種提高抽油機井系統效率的參數調整方法及系統
【技術領域】
[0001]本發明關于油田抽油機井抽油【技術領域】，具體的講是一種提高抽油機井系統效率的參數調整方法及系統。
【背景技術】
[0002]抽油機采油是我國乃至全世界最重要的采油方式，我國90%以上的油井應用抽油機采油。抽油機井系統由地面系統和井下系統組成。地面系統包括電機、皮帶、減速箱和四連桿機構；井下系統包括盤根、抽油桿、油管、抽油泵和供液油藏。由于力學傳送單元多，各環節都會帶來能量的損失，抽油機井能耗巨大，我國抽油機井年耗電近300億度。衡量抽油機井是否節能的指標是系統效率，即舉升液體所做需功率與電機輸入功率的比值。目前我國抽油機井的平均系統效率僅23%，仍然有較大的提升潛力，預計系統效率平均提高1%，我國年節電12億度，因此各油田都把提高系統效率作為采油工作的重點，同時制定了系統效率對標值，藉此達到提高系統效率的目的。
[0003]然而,影響油井系統效率的因素眾多,可分為固有因素和可控因素。其中固有因素包括油藏供液能力、油藏深度、流體性質、井眼軌跡等，可控因素包括設備型號、工作參數、抽油機平衡狀況等。例如一口抽油機井A，其埋藏較深的、供液不足的、稠油、大斜度井，由于自身固有條件惡劣，即使把可控因素調整到最佳，其系統效率也低于埋藏淺、供液充足的常規直井B，這就說不同類型的油井系統效率不具可比性。因此，當前通過系統效率對標的方法不能公平地評價不同類型油井的系統效率水平，不利于發現系統效率潛力油井，同時也不利于提升系統效率。
【發明內容】
[0004]為提高抽油機井系統效率提供方法，本發明提供了一種提高抽油機井系統效率的參數調整方法及系統，公平評價不同類型抽油機井的系統效率水平，根據評價結果對參數進行調整，提供抽油機井系統效率。
[0005]本發明實施例提供了一種提高抽油機井系統效率的參數調整方法，所述的方法包括:
[0006]根據油井系統的地面效率和地面效率理想值的比值確定地面當量效率；
[0007]根據油井系統的井下效率和井下效率理想值的比值確定井下當量效率；
[0008]根據所述地面當量效率和井下當量效率的乘積確定油井系統的當量系統效率；
[0009]根據所述井下當量效率和當量系統效率建立二維坐標體系的抽油機井系統效率評價圖；
[0010]根據預設的地面當量效率、井下當量效率對抽油機井系統效率評價圖中當量系統效率小于井下當量效率的區域進行分區；
[0011]采集單井抽油機電機曲柄運行一個周期內的有功功率、懸點載荷、沖程、沖次、單井抽油機井的產液量、單井抽油機井的動液面深度、井口油壓及井口套壓數據；[0012]根據有功功率、懸點載荷、沖程、沖次、單井抽油機井的產液量、單井抽油機井的動液面深度、井口油壓及井口套壓數據確定單井的井下當量效率和單井的當量系統效率；
[0013]根據所述的單井的井下當量效率和單井的當量系統效率確定單井在所述評價圖中的分區位置；
[0014]根據確定的單井在評價圖中的分區位置對抽油機井系統的參數進行調整。
[0015]此外，本發明還提供了一種提高抽油機井系統效率的參數調整系統，所述的系統包括:效率評價圖生成裝置，數據處理裝置、主控計算機及數據采集裝置，所述的效率評價圖生成裝置與所述主控計算機相連接，所述數據采集裝置通過數據處理裝置與所述主控計算機相連接，其中，
[0016]所述的效率評價圖生成裝置包括:
[0017]地面當量效率確定模塊，用于根據油井系統的地面效率和地面效率理想值的比值確定地面當量效率；
[0018]井下當量效率確定模塊，用于根據油井系統的井下效率和井下效率理想值的比值確定井下當量效率；
[0019]當量系統效率確定模塊，用于根據所述地面當量效率和井下當量效率的乘積確定油井系統的當量系統效率；
[0020]評價圖生成模塊，用于根據所述井下當量效率和當量系統效率建立二維坐標體系的抽油機井系統效率評價圖；
[0021]分區模塊，用于根據預設的地面當量效率、井下當量效率對抽油機井系統效率評價圖中當量系統效率小于井下當量效率的區域進行分區；
[0022]所述數據采集裝置，用于采集單井抽油機電機曲柄運行一個周期內的有功功率、懸點載荷、沖程、沖次、單井抽油機井的產液量、單井抽油機井的動液面深度、井口油壓及井口套壓數據；
[0023]所述數據處理裝置，用于根據所述的有功功率、懸點載荷、沖程、沖次、單井抽油機井的產液量、單井抽油機井的動液面深度、井口油壓及井口套壓數據確定單井的井下當量效率和單井的當量系統效率；
[0024]所述主控計算機，用于根據單井的井下當量效率和單井的當量系統效率確定單井在所述評價圖中的分區位置，根據確定的單井在評價圖中的分區位置生成參數調整結果。
[0025]本發明提供了一種提高抽油機井系統效率的參數調整方法及系統，提供了一種評價和提高抽油機系統效率的方法，為不同類型的抽油機井提供了一個公平的系統效率評價平臺，為系統效率挖掘提供了方法。
[0026]為讓本發明的上述和其他目的、特征和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附圖式，作詳細說明如下。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。[0028]圖1為本發明公開的一種提高抽油機井系統效率的參數調整方法的流程圖；
[0029]圖2為一種提聞抽油機井系統效率的參數調整系統的不意圖；
[0030]圖3為本發明實施例中的效率評價圖生成裝置的結構框圖；
[0031]圖4為本發明實施例中確定單井的井下當量效率的流程圖；
[0032]圖5為本發明實施例中確定單井的當量系統效率的流程圖；
[0033]圖6為本發明實施例中繪制抽油機井系統效率評價圖；
[0034]圖7為本發明實施例中繪制抽油機井系統效率評價圖；
[0035]圖8為M油田單井抽油機井系統效率評價圖；
[0036]圖9為M油田五區抽油機井系統效率評價圖。
【具體實施方式】
[0037]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0038]如圖1所示，為本發明公開的一種提高抽油機井系統效率的參數調整方法，包括:
[0039]步驟S101，根據油井系統的地面效率和地面效率理想值的比值確定地面當量效率；
[0040]步驟S102，根據油井系統的井下效率和井下效率理想值的比值確定井下當量效率；
[0041]步驟S103，根據所述地面當量效率和井下當量效率的乘積確定油井系統的當量系統效率；
[0042]步驟S104，根據所述井下當量效率和當量系統效率建立二維坐標體系的抽油機井系統效率評價圖；
[0043]步驟S105，根據預設的地面當量效率、井下當量效率對抽油機井系統效率評價圖中當量系統效率小于井下當量效率的區域進行分區；
[0044]步驟S106，采集單井抽油機電機曲柄運行一個周期內的有功功率、懸點載荷、沖程、沖次、單井抽油機井的產液量、單井抽油機井的動液面深度、井口油壓及井口套壓數據；
[0045]步驟S107，根據所述的有功功率、懸點載荷、沖程、沖次、單井抽油機井的產液量、單井抽油機井的動液面深度、井口油壓及井口套壓數據確定單井的井下當量效率和單井的當量系統效率；
[0046]步驟S108，根據所述的單井的井下當量效率和單井的當量系統效率確定單井在所述評價圖中的分區位置；
[0047]步驟S109，根據確定的單井在評價圖中的分區位置對抽油機井系統的參數進行調
難
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[0048]此外，如圖2所示，本發明還提供了一種提高抽油機井系統效率的參數調整系統，包括:效率評價圖生成裝置201，數據處理裝置203、主控計算機204及數據采集裝置202，效率評價圖生成裝置201主控計算機204相連接，數據采集裝置202通過數據處理裝置203與主控計算機204相連接.[0049]如圖3所示，本發明中的效率評價圖生成裝置201包括:
[0050]地面當量效率確定模塊2011，用于根據油井系統的地面效率和地面效率理想值的比值確定地面當量效率；
[0051]井下當量效率確定模塊2012，用于根據油井系統的井下效率和井下效率理想值的比值確定井下當量效率；
[0052]當量系統效率確定模塊2013，用于根據所述地面當量效率和井下當量效率的乘積確定油井系統的當量系統效率；
[0053]評價圖生成模塊2014，用于根據所述井下當量效率和當量系統效率建立二維坐標體系的抽油機井系統效率評價圖；
[0054]分區模塊2015，用于根據預設的地面當量效率、井下當量效率對抽油機井系統效率評價圖中當量系統效率小于井下當量效率的區域進行分區；
[0055]數據采集裝置202，用于采集單井抽油機電機曲柄運行一個周期內的有功功率、懸點載荷、沖程、沖次、單井抽油機井的產液量、單井抽油機井的動液面深度、井口油壓及井口套壓數據；
[0056]數據處理裝置203，用于根據所述的有功功率、懸點載荷、沖程、沖次、單井抽油機井的產液量、單井抽油機井的動液面深度、井口油壓及井口套壓數據確定單井的井下當量效率和單井的當量系統效率；
[0057]主控計算機204，用于根據單井的井下當量效率和單井的當量系統效率確定單井在所述評價圖中的分區位置，根據確定的在評價圖中的分區位置生成參數調整結果。
`[0058]其中，如圖4所示，上述的根據有功功率、懸點載荷、沖程、沖次、單井抽油機井的產液量、單井抽油機井的動液面深度、井口油壓及井口套壓數據確定單井的井下當量效率包括:
[0059]步驟S401，根據所述的懸點載荷、沖程、單井抽油機井的產液量、單井抽油機井的動液面深度、井口油壓及井口套壓生成單井的井下效率；
[0060]步驟S402，根據單井的可控因素與固有因素的關系模型確定單井的井下理想效率；
[0061]步驟S403，根據所述單井的井下效率和單井的井下理想效率的比值確定所述單井井下當量效率。
[0062]其中，步驟S401中根據懸點載荷、沖程、單井抽油機井的產液量、有效揚程生成單井的井下效率包括:
[0063]根據單井抽油機井的動液面深度、井口油壓及井口套壓、單井抽油機井的產液量和式(I)、(2)確定水力功率；
[0064]根據所述懸點載荷、沖程和式(3)確定光桿功率；
[0065]根據所述水力功率和光桿功率的比值確定單井井下效率；
[0066]
/HHvg⑴
* 86400
[0067]
【權利要求】
1.一種提高抽油機井系統效率的參數調整方法，其特征在于，所述的方法包括: 根據油井系統的地面效率和地面效率理想值的比值確定地面當量效率； 根據油井系統的井下效率和井下效率理想值的比值確定井下當量效率； 根據所述地面當量效率和井下當量效率的乘積確定油井系統的當量系統效率； 根據所述井下當量效率和當量系統效率建立二維坐標體系的抽油機井系統效率評價圖； 根據預設的地面當量效率、井下當量效率對抽油機井系統效率評價圖中當量系統效率小于井下當量效率的區域進行分區； 采集單井抽油機電機曲柄運行一個周期內的有功功率、懸點載荷、沖程、沖次、單井抽油機井的產液量、單井抽油機井的動液面深度、井口油壓及井口套壓數據； 根據所述的有功功率、懸點載荷、沖程、沖次、單井抽油機井的產液量、單井抽油機井的動液面深度、井口油壓及井口套壓數據確定單井的井下當量效率和單井的當量系統效率；根據所述的單井的井下當量效率和單井的當量系統效率確定單井在所述評價圖中的分區位置； 根據確定的單井在評價圖中的分區位置對抽油機井系統的參數進行調整。
2.如權利要求1所述的提高抽油機井系統效率的參數調整方法，其特征在于，所述的根據所述的有功功率、懸點載荷、沖程、沖次、單井抽油機井的產液量、單井抽油機井的動液面深度、井口油壓及井口套壓數據確定單井的井下當量效率包括: 根據所述的懸點載荷、沖程 、單井抽油機井的產液量、單井抽油機井的動液面深度、井口油壓及井口套壓生成單井的井下效率； 根據單井的可控因素與固有因素的關系模型確定單井的井下理想效率； 根據所述單井的井下效率和單井的井下理想效率的比值確定單井的井下當量效率。
3.如權利要求2所述的提高抽油機井系統效率的參數調整方法，其特征在于，所述的根據所述的懸點載荷、沖程、單井抽油機井的產液量、有效揚程生成單井的井下效率包括: 根據所述單井抽油機井的動液面深度、井口油壓及井口套壓、單井抽油機井的產液量和式(I)、(2)確定水力功率； 根據所述懸點載荷、沖程和式(3)確定光桿功率； 根據所述水力功率和光桿功率的比值確定單井井下效率；Pt=ILQ^.CD
* 86400.(P -R;)xl000H = II ~--C2)Qg 其中，Q——油井產液量，m3/d ； P——油井液體密度，t/m3 ；g——重力加速度，=9.8m/S2 ；H-有效揚程，m ； H’——油井動液面高度，m ;P油——井口油壓，MPa ；PS——井口套壓，MPa ；p =丄rlW)(邛+丨)部)) ⑴
/"-1 /:_| 其中，設曲柄運行一個周期，有m個 載荷、位移測試點F(i)、S(i)。
4.如權利要求2所述的提高抽油機井系統效率的參數調整方法，其特征在于，所述的根據所述的有功功率、懸點載荷、沖程、沖次、單井抽油機井的產液量、單井抽油機井的動液面深度、井口油壓及井口套壓數據確定單井的當量系統效率包括: 根據所述的有功功率、單井抽油機井的產液量、單井抽油機井的動液面深度、井口油壓及井口套壓生成單井的系統效率； 根據理想狀態下的電機效率、皮帶效率、減速箱效率及四連桿效率生成地面理想效率； 根據所述的地面理想效率和單井的井下理想效率確定單井的理想系統效率； 根據所述單井的系統效率和單井的理想系統效率的比值生成單井的當量系統效率。
5.如權利要求4所述的提高抽油機井系統效率的參數調整方法，其特征在于，所述的根據所述的有功功率、單井抽油機井的產液量、單井抽油機井的動液面深度、井口油壓及井口套壓生成單井的系統效率包括: 根據所述單井抽油機井的動液面深度、井口油壓及井口套壓、單井抽油機井的產液量和式(I)、(2)確定水力功率； 根據所述有功功率和式(4)生成電機輸入功率； 根據所述水力功率和電機輸入功率的比值生成單井的系統效率；
6.一種提高抽油機井系統效率的參數調整系統，其特征在于，所述的系統包括:效率評價圖生成裝置，數據處理裝置、主控計算機及數據采集裝置，所述的效率評價圖生成裝置與所述主控計算機相連接，所述數據采集裝置通過數據處理裝置與所述主控計算機相連接，其中， 所述的效率評價圖生成裝置包括: 地面當量效率確定模塊，用于根據油井系統的地面效率和地面效率理想值的比值確定地面當量效率； 井下當量效率確定模塊，用于根據油井系統的井下效率和井下效率理想值的比值確定井下當量效率； 當量系統效率確定模塊，用于根據所述地面當量效率和井下當量效率的乘積確定油井系統的當量系統效率；評價圖生成模塊，用于根據所述井下當量效率和當量系統效率建立二維坐標體系的抽油機井系統效率評價圖； 分區模塊，用于根據預設的地面當量效率、井下當量效率對抽油機井系統效率評價圖中當量系統效率小于井下當量效率的區域進行分區； 所述數據采集裝置，用于采集單井抽油機電機曲柄運行一個周期內的有功功率、懸點載荷、沖程、沖次、單井抽油機井的產液量、單井抽油機井的動液面深度、井口油壓及井口套壓數據； 所述數據處理裝置，用于根據所述的有功功率、懸點載荷、沖程、沖次、單井抽油機井的產液量、單井抽油機井的動液面深度、井口油壓及井口套壓數據確定單井的井下當量效率和單井的當量系統效率； 所述主控計算機，用于根據所述的單井的井下當量效率和單井的當量系統效率確定單井在所述評價圖中的分區位置，根據確定的在評價圖中的分區位置生成參數調整結果。
7.如權利要求6所述的提高抽油機井系統效率的參數調整系統，其特征在于，所述的數據處理裝置根據所述的有功功率、懸點載荷、沖程、沖次、單井抽油機井的產液量、單井抽油機井的動液面深度、井口油壓及井口套壓數據確定單井的井下當量效率包括: 根據所述的懸點載荷、沖程、單井抽油機井的產液量、單井抽油機井的動液面深度、井口油壓及井口套壓生成單井的井下效率； 根據單井的可控因素與固有因素的關系模型確定單井的井下理想效率； 根據所述單井的井下效率和單井的井下理想效率的比值確定單井的井下當量效率。
8.如權利要求7所述的提高抽油機井系統效率的參數調整系統，其特征在于，所述的根據所述的懸點載荷、沖程、單井抽油機井的產液量、有效揚程生成單井的井下效率包括: 根據所述單井抽油機井的動液面深度、井口油壓及井口套壓、單井抽油機井的產液量和式(I)、(2)確定水力功率； 根據所述懸點載荷、沖程和式(3)確定光桿功率； 根據所述水力功率和光桿功率的比值確定單井井下效率；
9.如權利要求7所述的提高抽油機井系統效率的參數調整系統，其特征在于，所述的數據處理裝置根據所述的有功功率、懸點載荷、沖程、沖次、單井抽油機井的產液量、單井抽油機井的動液面深度、井口油壓及井口套壓數據確定單井的當量系統效率包括:根據所述的有功功率、單井抽油機井的產液量、單井抽油機井的動液面深度、井口油壓及井口套壓生成單井的系統效率； 根據理想狀態下的電機效率、皮帶效率、減速箱效率及四連桿效率生成地面理想效率； 根據所述的地面理想效率和單井的井下理想效率確定單井的理想系統效率； 根據所述單井的系統效率和單井的理想系統效率的比值生成單井的當量系統效率。
10.如權利要求9所述的提高抽油機井系統效率的參數調整系統，其特征在于，所述的根據所述的有功功率、單井抽油機井的產液量、單井抽油機井的動液面深度、井口油壓及井口套壓生成單井的系統效率包括: 根據所述單井抽油機井的動液面深度、井口油壓及井口套壓、單井抽油機井的產液量和式(I)、(2)確定水力功率； 根據所述有功功率和式(4)生成電機輸入功率； 根據所述水力功率和電極輸入功率的比值生成單井的系統效率；
11.如權利要求6所述的提高抽油機井系統效率的參數調整系統，其特征在于，所述的數據采集裝置包括: 電參數測量儀，用于測量單井抽油機電機在曲柄運行一個周期內的有功功率； 示功圖測試儀，用于測試單井抽油機井曲柄運行一個周期內的懸點載荷、沖程、沖次； 雙容積單井計量儀，用于測量抽油機井的產液量； 聲波測試儀，用于測試單井抽油機井動液面深度； 壓力表，用于測試井口油壓、井口套壓。
【文檔編號】E21B43/00GK103498647SQ201310412540
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年9月11日 優先權日:2013年9月11日
【發明者】師俊峰, 張建軍, 趙瑞東, 馬文明, 張鑫, 朱拾東, 孫慧峰, 劉猛, 劉炎 申請人:中國石油天然氣股份有限公司