功图法油井计量技术概况功图法油井计量技术功图法量油技术开发背景长庆油田油井单井计量以双容积单量为主，双容积单井计量系统组成及地面流程复杂，控制部分易损坏，故障率高，电磁执行机构漏失严重，计量误差较大，且地面流程一次性投资大，维护困难，又不能实现计量数据远传和实时检测，人为影响因素多。
功图法量油技术开发背景2000年以来，长庆油田相继开发的一些小区块或出油点，地理位置较为偏远，油井分散、数量少、产量低．部分区块含水较高。
若按常规模式建立完善的地面流程会造成亏损经营。
为了降低投资、节约成本，提高油田管理水平，2000年，长庆油田公司油气工艺技术研院与西安威正电子科技有限公司联合提出了一种采用“功图法”计量单井产量的计算方式和测试方法，研制开发了一套基于这种方法的综合测试系统和相应的配套计量软件。
经过不断地研究和实践，该技术目前已在全油田共建数据处理点100多个，管理油井4000多口，在油田生产中发挥着重要作用。
功图法油井计量技术目录一、功图法油井计量技术理论研究二、功图法油井计量系统研制三、油田应用情况功图法油井计量技术地面示功图建立定向井条件下油管、抽油杆、液体三维力学、数学模型结合油井液体性质、抽油机型号、冲程、冲次、杆柱组合等主要参数泵功图采用多边形逼近法和矢量特征法进行分析和故障识别泵有效冲程结合油层物性及生产参数油井产液量功图法油井计量系统技术原理图全天候采集井口位移与载荷数据㈠基本原理功图法量油技术是依据抽油机井深井泵工作状态与油井产液量变化关系，把定向井有杆泵抽油系统视为一个复杂的振动系统（三维振动系统：包含抽油杆、油管和液柱三个振动子系统），该系统在一定的边界条件和一定的初始条件（如周期条件）下，对外部激励（地面功图）产生响应（泵功图）。
一、功图法油井计量技术理论研究功图法油井计量技术抽油杆连接条件连接条件油管液柱连接条件地面功图泵功图地面折算有效排量泵功图识别模块有杆泵抽油系统建立定向井有杆泵抽油系统的力学、数学模型，该模型能计算出给定系统在不同井口示功图激励下的泵功图响应，对此泵功图进行分析，确定泵的有效冲程，进而求出地面折算有效排量。
☞定向井有杆泵系统模型研究☞泵功图识别研究☞功图法油井计量系统研制☞功图法油井计量软件研制✓井身轨迹描述✓管杆液三维空间的振动力学模型建立✓泵功图计算模型及求解方法✓建立标准故障矢量链库✓泵功图多边形逼近✓矢量特征法识别泵功图故障✓泵有效冲程识别✓采集参数及传输方式的选择✓实时数据采集系统的建立✓数据处理平台的建立✓程序结构的选择与建立✓计量分析程序的实现㈡主要研究内容1.定向井有杆泵系统模型研究把定向井有杆泵系统视为一个复杂的三维振动系统，考虑抽油杆、液柱及油管三个子系统在三维空间的振动耦合和与抽油杆位移、速度、应变、应力和载荷之间随时间变化的因素，建立相关模型。
1.定向井有杆泵系统模型研究①建立了抽油杆、液柱和油管三个振动系统的空间三维模型。
②考虑了以上三个子系统在三维空间的振动耦合及液柱可压缩性。
③用有限单元法及有限差分法将抽油杆及油管结构离散化，建立了油管、杆振动的有限元方程与有限差分法结合的计算模型及方法。
2.泵功图识别研究采用多边形逼近法和矢量特征法对泵示功图进行工况识别、分析，考虑气体、结蜡等因素对泵功图有效冲程的影响，准确判断泵有效冲程，解决了以往功图法计量误差大的问题，使计量精度有了显著提高，这与以往的用示功图面积法求解油井产液量有实质上的差别。
3.数据采集研究考虑长庆油田具有的低渗、低压、低产特性，以全天候实测示功图作为数据源，计算油井平均产量，能更加真实地反映油井实际出液情况。
研究、开发集测试技术、通信技术和计算机技术为一体，抽油机井功图法油井自动计量与监测系统，解决油井示功图现场测试时间及数据连续录取这一关键难题，实现了抽油机井远程自动监测、实时示功图数据采集、油井工况诊断、产液量计量等功能。
4.功图法油井计量系统研制功图法油井计量技术目录一、功图法油井计量技术理论研究二、功图法油井计量系统研制三、油田应用情况系统采用分散数据采集、集中处理结构。
主要由多个数据采集点(硬件)和数据处理点(软件)两大部分组成。
且根据通信传输方式的不同可分为移动存储和无线传输两种监测方式。
㈠系统组成计量分析计算无线传输移动存储现场管理人员便携计量仪数据采集数据传输) ) ) ) ) ) ) ) ) )监测平台油井计量诊断分析数传电台1.数据采集点(井场)主要由安装在抽油机井口的载荷传感器、位移传感器、数据采集控制器（RTU ）、数据处理模块、通讯模块、主控制箱、数传电台、高增益天线等组成。
数据传输天线位移传感器数据采集控制器负荷传感器①一次仪表：包括固定载荷传感器、角位移传感器。
具有扩展功能时还需增加电机监控模块、压力、温度传感器等。
②RTU机柜（远程控制终端）：RTU模块、数传电台、开关电源、接线端子、机箱等。
③天馈线：全向天线、馈线、转换接头、避雷器等。
④电缆线与安装附件。
是对各数据采集点对象（抽油井）进行信息交换的平台。
采用小型计算机控制，原则上一个数据控制点管理40口井，一般设置在转油站或联合站。
它主要由中心天线、中心控制器（数据处理器、远距离通讯模块、服务器等）、计算机、系统监测软件、油井计量分析软件等组2.数据处理点（站点）计量软件㈡主要软件介绍1.系统监测软件自动采集及监测软件是安装在数据处理点（控制中心）的控制软件。
其作用是通过控制程序执行对数据采集点硬件设备的监测参数按照一定的逻辑顺序进行对话，获取现场抽油机井载荷、位移、电流、电压、压力、温度等实时监测数据，从而达到监测和控制现场设备的目的。
2. 计量分析软件在理论分析的基础上研发了有杆泵抽油系统计量软件。
软件采用BORLAND C++ BUILDER 6等有着RAD功能的OOP可视化编程软件进行编程，其中运用了动态连接库和插件技术。
软件本着“实用、可靠、操作方便”的原则，不断对结构和算法进行规范和改进，提高了运算速度，易于操作，便于推广应用。
功图法油井计量技术产量计量依据：－原油体积系数。
－冲次，有效冲程，泵径，油井产液量，B N m S mm D dm q B N S D q e e g g 132min1131----⋅⋅⨯=功图法油井计量技术二、功图法油井计量系统研制⑴结构及功能采用模块化数据结构，主要由下列模块组成：油井诊断计量分析油井数据库示功图管理抽油机分析井身数据管理各个模块功能相对独立、风格统一，便于维护和升级。
采用多媒体、数据库和网络技术，对复杂的理论计算进行封装，使软件界面简洁，便于操作和应用。
油压套压数据用户登录（给予不同权限）存取有关系统信息数据管理器（作为主界面）电动机电参数数据光杆示功图数据分析结果各种报表组成和工作原理抽油机分析器常用计算有杆泵抽油系统设计油井计量分析器在线帮助系统效率分析行为预测与工况仿真本地或远程数据库服务器示功图数据库故障数据库油井数据库抽油泵数据库抽油杆数据库光杆数据库油管数据库抽油机数据库井液数据库示功图管理器油井数据管理器井身数据管理器油井故障诊断油井工况实时监各种测试工具和手段井身曲线数据扩展功能附加功能软件结构示意图主要功能⑵软件特点①各部分采用较为先进的数学模型与计算方法，以保证较高的计算精度，理论上具有一定的先进性。
②提出了一种递推算法，在保证计算精度的前提下，快速将地面功图转换为井下泵功图，满足大量油井计量的需求。
⑵软件特点③集油井计量与诊断于一身，及时反映油井工况。
④对采集的功图进行识别，剔除错误功图，并采用多边形逼近法对泵功图进行预处理，过滤出主要特征，保证计量精度。
⑶系统主要功能①实时数据采集与远程工况监测。
②实时故障报警：遥测系统故障，抽油机停机、井场停电等故障报警提示。
③功图计量及油井工况诊断。
④自动生成报表。
⑤历史数据查询、网络数据浏览等。
⑶系统主要功能②实时故障报警：遥测系统故障，抽油机停机、井场停电等故障报警提示。
③功图计量及油井工况诊断。
④自动生成报表。
⑤历史数据查询、网络数据浏览等。
⑶系统主要功能③功图计量及油井工况诊断。
④自动生成报表。
⑤历史数据查询、网络数据浏览等。
⑶系统主要功能④自动生成报表。
⑤历史数据查询、网络数据浏览等。
⑶系统主要功能⑤历史数据查询、网络数据浏览等。
⑶系统主要功能⑥远程控制：抽油机自动间抽、远程启停控制。
功图法油井计量技术目录一、功图法油井计量技术理论研究二、功图法油井计量系统研制三、油田应用情况该技术已成为长庆油田工艺模式的主体技术之一，截至2008年底，共在100多个井站、4000多口油井上应用。
功图法数据采集点功图法数据处理点服务器客户端应用应用程序服务器数据库服务器Web 服务器数传电台固定载荷角位移RTU机柜电机监测柜功图法软件中心控制器站点客户端中心天馈线㈠应用情况1.单井计量数据的采集、传输比较稳定㈡应用效果通过对西峰油田07年10月份23个数据处理点，1181口油井数据采集和传输情况进行了跟踪，其数据采集、传输、运行的稳定性达到97.4%，表明系统运行总体平稳可靠，基本满足了现场生产需要。
西峰油田系统运行情况统计安装井数（口）计量井数（口）正常使用井数（口）未使用井原因描述（口）系统运行稳定性(%)转注计关间开出现通讯故障传感器损坏120111621081341229197.42.进站总液量与功图法计量获得的产量对比，误差较小通过对西峰油田西一转、西二转、西六增共190口油井进站总液量与功图法计量总液量进行对比，最小计量误差1.9％，最大计量误差4.3％，20天平均误差为1.0%。
较为准确的区块计量，能够反映油藏局部变化趋势，满足油井计量要求。
西一转、西二转、西六增油井计量误差对比表日期开井数（口）进站总液量（m3/d）功图法计产总液量（m3/d）偏差（m3/d）误差（％）3月1-10日1901354413797-253 1.9 3月11-20日1901163111127504 4.3合计2517524924251 1.03.油井诊断分析结果准确，为油井生产提供了技术保障西32-25井检泵前计量软件诊断为泵入口堵塞引起的严重供液不足，经检泵发现是由于砂堵原因所致，检泵后油井恢复正常。
西32—25井检泵前后示功图情况井名时间层位冲数/min冲程m泵径mm泵挂m日产液m3/d日产油t泵工作情况西32-254月2日长8 5.57 2.633815072.8 2.12泵入口堵塞引起的严重供液不足4月4日14.9211.2基本正常检泵前(严重供液不足) 检泵后(基本正常)⑴生产状况巡检——形象地反映区块内油井生产状况，有效了解非正常停井的油井，达到提高开井时率的效果。
⑵生产参数巡检——以表格分页形式滚动显示巡检油井的生产参数，包括冲程、冲次、最大载荷、最小载荷及抽油机的当前运行状态。