申请/专利权人：中国石油大学(华东)

申请日：2023-12-20

公开（公告）日：2024-03-19

公开（公告）号：CN117436319B

主分类号：G06F30/23

分类号：G06F30/23;G06Q50/02;E21B47/008

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.19#授权;2024.02.09#实质审查的生效;2024.01.23#公开

摘要：本发明属于石油开采技术领域，尤其涉及一种基于地面示功图的抽油机井生产气油比计算方法，以地面位移与载荷为边界条件，采用有限差分解法求解一维带阻尼波动方程，计算获得井下泵功图；建立井下泵功图曲率求解模型，求解泵阀的开、闭点的位置；建立气体及充不满造成泵效损失的计算模型及生产气油比的计算模型，结合油井实际泵效、冲程损失、泵漏失和液体体积变化引起泵效损失的计算，进而求解生产气油比。本方法只需获取实测地面示功图和生产数据，即可实现对生产气油比计算，精度高、动态响应迅速，可有效提升抽油机井数据采集能力和信息化管理水平，为油气智能化开采和降本增效提供支持。

主权项：1.一种基于地面示功图的抽油机井生产气油比计算方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、以地面位移与载荷为边界条件，采用有限差分解法求解一维带阻尼波动方程，获得井下泵功图：应力波在抽油杆柱中的传播过程可用一维带阻尼的波动方程来描述： ；式中，ux,t为抽油杆柱任意截面x在t时刻位移，以向下为正，m；c为应力波在抽油杆中的传播速度，ms；v为阻尼系数，1s;对于单级抽油杆，模型的有限差分解为： ；边界条件为： ；式中，Er为抽油杆弹性模量，MPa；Ar为抽油杆的横截面积，m2；收敛条件：；对于多级抽油杆，根据连续条件求解,其步骤如下： ；S2、建立井下泵功图曲率求解模型，求解泵功图中曲率变化最大的点的位置，即为阀的开、闭点的位置：泵功图各离散点的曲率K可利用离散点Xixi,yi及其前一离散点Xi-1xi-1,yi-1和后一离散点Xi+1xi+1,yi+1三点之间的几何关系计算得出，某一离散点曲率的数学模型为： ；计算阀开闭点位置的具体步骤为：①用五点平均法求每一点的坐标平均值；②分别求出泵功图离散点横坐标的最大值Xmax和最小值Xmin，纵坐标的最大值Ymax和最小值Ymin；③将离散点归一化，归一化公式如下： ；④将归一化的泵功图沿柱塞冲程展开，泵功图由闭合曲线变为单值曲线；⑤根据任一离散点的曲率计算模型，计算各离散点的曲率值Ki；⑥根据，求任意离散点的曲率Ki与其后一离散点的曲率Ki+1的变化量δi；⑦引入归一化载荷的平均载荷dfa，假设dfu=dfa+0.1，dfd=dfa-0.1，则上冲程过程中，在归一化载荷大于dfu范围内根据曲率变化量最大的两个点确定固定阀开闭点；下冲程过程中，在归一化载荷小于dfd范围内根据曲率变化量最大的两个点确定游动阀开闭点;S3、计算冲程损失、泵漏失和液体体积变化引起的泵效损失；在平面直角坐标系中绘制泵功图，将求解得到的阀的开、闭点位置在泵功图中标出，PSO（XSO，YSO）为固定阀开启点；PSC（XSC，YSC）为固定阀关闭点；PTO（XTO，YTO）为游动阀开启点；PTC（XTC，YTC）为游动阀关闭点，其中XL、XR分别为泵示功图左、右两端点的横坐标;S31泵漏失引起的泵效损失：①游动阀漏失引起的泵效损失为: ；②固定阀漏失引起的泵效损失为:泵功图中STO包含泵气体及充不满影响、下行程时固定阀漏失造成的泵冲程损失，此时可以认为下冲程固定阀的漏失量造成的泵冲程损失STOl等于STC，可以得到： ；S32冲程损失引起的泵效损失为: ；式中，ηλ为考虑抽油杆柱和油管柱弹性伸缩后的柱塞冲程与光杆冲程之比；sp为考虑抽油杆柱和油管柱弹性伸缩后的柱塞冲程，m；s为光杆冲程，m；S33液体体积变化引起的泵效损失为: ；式中，nw为标准条件Pst，Tst）下混合液的含水率，%；BO为地层条件下原油的体积系数，m3m3；Bw为地层条件下水的体积系数，m3m3;S4、根据实际产量和泵的理论排量，计算油井实际泵效； ；式中，η为油井实际泵效；Q实际为油井实际产液量，m3d；Q理论为油井理论排量，m3d;S5、计算泵充满系数，建立生产气油比的计算模型，求解生产气油比;泵充满系数为： ；式中，β为泵的充满系数，小数;根据β和生产气油比的关系，得到生产气油比计算模型： ；式中，Rp为生产气油比，m3m3；Rbs为泵内溶解气油比，m3m3；pi为沉没压力，MPa；fw为含水率，%。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 中国石油大学(华东) 一种基于地面示功图的抽油机井生产气油比计算方法

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