馬德文，顧永強.

(1.中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司勝利采油廠，山東東營 257041; 2.中國石油化工股份有限公司勝利油田分公司孤東采油廠，山東東營 25237)

1 基本概況

坨128單元目前共開油井95口，日產(chǎn)液量580噸，日產(chǎn)油量280噸。坨128單元是一個超低滲透油藏，單元油井液量低，平均單井液量6.1噸，其中液量小于5噸的共42口，占比44.2%；液量5-10噸的共37口，占比38.9%。因此，該單元絕大部分井液量都在10噸以內，共占83.2%(圖1)。由于液量低，常規(guī)的分離器量油時間長，量油難度大，難以對單元內每一口井適時跟蹤。此外，坨128單元油井間歇出油非常嚴重，不同時間產(chǎn)液量差別較大(圖2)，而常規(guī)的分離器量油測量的是一個短時間內的液量，不同時間段的液量差別較大，因此分離器量油不能獲得油井的準確產(chǎn)量。

圖1 坨128單元油井產(chǎn)液分布圖Fig.1 The distribution curve of liquid-producing in wells of T128 block

2011年以來，勝利采油廠大力推行功圖量油，它能夠連續(xù)計量油井產(chǎn)液量，特別適合間歇出油井，而且能夠極大的降低現(xiàn)場量油工作量[1]。但是在對坨128單元油井標產(chǎn)時發(fā)現(xiàn)，功圖液量比標產(chǎn)液量明顯偏高，導致該區(qū)塊的很多油井無法采用功圖量油。針對這個問題，本文對功圖量油的影響因素進行了分析，然后利用定壓標產(chǎn)進行驗證，在此基礎上對功圖液量進行了擬合校正，最終實現(xiàn)了功圖量油在坨128單元的推廣應用。

圖2 STT128X64井連續(xù)功圖分布圖Fig.2 The continuous dynamometer card in well of STT128X64

2 功圖量油誤差的影響因素

目前勝利采油廠功圖量油采用的是有效沖程法，它是利用功圖下沖程直線段為有效沖程來計算油井產(chǎn)量(圖3)，實際計算時按照以下公式計算功圖產(chǎn)液量：

圖3 功圖液量計算原理圖Fig.3 The principal of measurement using dynamometer card

其中：Q為日產(chǎn)液量，D為泵徑，n為沖次，為柱塞有效沖程，ρo為泵內原油密度，fw為含水。泵徑、泵內原油密度和含水根據(jù)單井數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng)，沖次由功圖系統(tǒng)現(xiàn)場自動采集，柱塞有效沖程通過功圖系統(tǒng)自動識別計算。

從功圖量油的計產(chǎn)公式看，功圖量油的密度是泵內原油密度，而現(xiàn)場無法獲得泵內原油密度，現(xiàn)場用的是地面原因密度，由于地下和地面溫度及壓力等參數(shù)的差異，地面原油密度和泵內原油密度存在差異。影響比較大的主要是原油脫氣導致的體積的差異[2]。此外，功圖量油沒有考慮活塞間隙漏失量，而抽油泵是存在一定間隙漏失量的，這必然導致功圖量油出現(xiàn)誤差。因此，導致功圖量油存在誤差的影響因素主要有兩個，一是原油脫氣的影響，二是活塞間隙漏失的影響。

2.1 原油脫氣的影響

從功圖產(chǎn)液量的計算公式看，泵內原油密度是計算功圖液量的重要參數(shù)之一。由于泵內原油密度無法直接獲取，目前在設定時用的是地面原油的密度。然而泵內混合物是由油氣水三相組成，具有可壓縮性。泵內的流體壓力大，部分或全部天然氣溶于原油中，當混合物被舉升到地面的過程中由于壓力逐漸變小，天然氣會析出，原油的體積也隨著壓力、溫度的變化而變化，因此地面原油的密度通常大于泵掛處原油的密度。

由于氣體的質量較小，基本可以忽略脫氣導致的質量差。因此，液體密度之比與體積之比成反比，而體積之比就是原油的體積系數(shù)。因此泵內原因密度與體積系數(shù)存在以下關系：

式中ρo——為泵內原油密度，

ρ1——為地面原因密度，

B0——為原油的體積系數(shù)。

原油的體積系數(shù)一般采用Standing經(jīng)驗公式進行計算[3]：

Bo=0.972+1.121 3×10-2F1.175

式中RS——為氣油比，

ρg——為氣體密度。

從以上公式看，原因的體積系數(shù)是大于1的，且與氣油比成正比，氣油比越大原油的體積系數(shù)越大，泵內原油密度就越小于地面原油密度，這就造成功圖液量偏高。

此外，脫氣導致的密度差異對功圖液量影響的大小還與含水有關，含水越低原油密度對混合液質量的影響就越大，坨128單元油井含水普遍較低，平均含水為51.7%，因此原油脫氣對該區(qū)塊油井有明顯影響。

為了定量分析原因脫氣導致的密度差異對功圖液量的影響，本文利用示功圖監(jiān)控系統(tǒng)分別計算了同一口井分別在泵內原油密度及地面原油密度條件下的功圖液量。計算時原因體積系數(shù)采用1.2[2]。計算結果見表1，計算發(fā)現(xiàn)不同密度條件下，功圖液量差別較大，STT128-30不同密度條件下液量差約0.6噸，誤差約22.5%。STT128X81液量差約0.8噸，誤差約16%。因此，在坨128單元由于本身單井液量較低，原油密度差異導致的功圖液量誤差仍然較高。所以，原油脫氣導致的密度差異是導致功圖量油誤差的重要影響因素之一。

表1 相同有效沖程下不同密度功圖液量差距統(tǒng)計

2.2 柱塞間隙漏失的影響

從功圖量油的計算公式看，功圖量油沒有考慮柱塞間隙漏失。然而實際抽油泵是存在著間隙漏失的，即使是新泵也存在一定的漏失量。目前坨128單元油井采用的是44防腐泵，泵間隙為二級間隙。根據(jù)抽油泵制造國標提供的柱塞間隙漏失實驗，在壓差10 MPa下，44泵二級間隙，最大漏失量為580 mL/min(表2)[4]。

坨128單元油井由于供液較差，泵深比較深，平均泵深2 205 m，功圖都呈現(xiàn)供液不足，動液面基本都在泵口，這導致活塞兩端的壓差比較大，平均壓差約21.6 MPa，這遠遠大于其他單元油井的壓差實驗介質選用10號輕柴油，柱塞長度為1.2m

表2 抽油泵柱塞間隙漏失實驗Table 2 Experiment of gap leakage in plunger of oil pump

(圖4)，由于間隙漏失量與壓差成正比，壓差越大間隙漏失量必然越大。在功圖飽滿不出現(xiàn)供液不足的情況下，上沖程存在間隙漏失，下沖程不存在間隙漏失，據(jù)此計算新泵的漏失量約0.9噸/天。由于坨128單元功圖都呈現(xiàn)供液不足，在下沖程活塞在碰到泵內液面之前也會存在間隙漏失，因此，實際漏失量會明顯大于0.9噸/天。

圖4 不同單元油井平均活塞壓差對比圖Fig.4 The contrast diagram of differential pressures in plunger of wells with different blocks

在油井生產(chǎn)的過程中也發(fā)現(xiàn)存在活塞間隙漏失的現(xiàn)象。例如STT128-150井固定凡爾漏失(后期作業(yè)發(fā)現(xiàn)固定凡爾斷)，漏失初期液柱載荷無法卸載導致光桿下行時最小載荷很大與正常生產(chǎn)時的最大載荷接近，此后由于間隙漏失導致泵內液柱逐漸下降，液柱載荷逐漸下降，功圖反映的最大和最小載荷也逐漸下降，后期泵內液體通過間隙漏失基本全部漏失后，載荷不再發(fā)生明顯變化，根據(jù)載荷下降的速度計算間隙漏失量約1.4 t/d(圖5)。

雖然間隙漏失量從數(shù)值上看并不大，放在其他能量較好單元這個漏失量甚至可以忽略。但是，坨128單元油井液量較低，平均單井液量6.1噸，間隙漏失量所占比例相對較大(表3)，其造成的誤差達到14.8%。而且隨著抽油泵在井時間的逐漸延長，活塞和泵筒的磨損逐漸加劇，間隙漏失量必然還要增大。因此，間隙漏失是導致該區(qū)塊功圖量油誤差的重要因素，在坨128單元應用功圖量油時，必須考慮間隙漏失。

圖5 STT128-150井載荷變化圖Fig.5 The changing of load in well STT128-150

表3 不同單元44泵間隙漏失誤差對比表Table 3 The contrast of errors by gap leakage in plunger of oil pump with 44 centimeter indifferent blocks

3 標產(chǎn)分析

為了進一步驗證以上兩個因素對坨128單元油井功圖量油的影響，本次選擇坨128單元的典型單井進行連續(xù)標產(chǎn)，獲得油井的準確產(chǎn)能，然后對比標產(chǎn)數(shù)據(jù)和功圖量油數(shù)據(jù)，進而驗證實際生產(chǎn)過程中以上兩個因素對功圖液量的影響。而且后期對功圖液量的修正也需要標產(chǎn)數(shù)據(jù)。

3.1 標產(chǎn)井選擇

為了使標產(chǎn)井具有代表性，能夠反映整個坨128單元油井的生產(chǎn)情況，根據(jù)以下原則選擇標產(chǎn)井：(1)油井工況正常，不存在了管漏、泵漏及其他工況問題；(2)功圖液量平均分布0-15噸之間，既有高液量井，也有低液量井(15噸以上的井供液穩(wěn)定且誤差較小，基本可以忽略)；(3)標產(chǎn)井包含不同氣油比的油井，從而能夠反映氣體對功圖液量的影響；(4)油井功圖傳輸正常穩(wěn)定，能夠進行后期的對比分析。根據(jù)以上原則本次選擇了坨128單元26口典型單井進行了標產(chǎn)(表4、表5)。

3.2 標產(chǎn)方法

標產(chǎn)時采用定壓連續(xù)標產(chǎn)，標產(chǎn)回壓設置為0.5 MPa，基本接近油井正常生產(chǎn)時的回壓。標產(chǎn)罐5方，現(xiàn)場采取罐滿后將液量打到流程，然后再繼續(xù)標產(chǎn)，計算標產(chǎn)時間時扣除回打時間。累計標產(chǎn)時間24小時，這樣標產(chǎn)液量基本能夠代表該井的真實產(chǎn)液量。功圖液量根據(jù)標產(chǎn)時間段內所有功圖的液量進行平均計算(功圖每小時1個)。

3.3 標產(chǎn)結果

為了統(tǒng)一對比分析不同井功圖液量與標產(chǎn)液量的差值，統(tǒng)一設置了誤差參數(shù)。由于標產(chǎn)液量是油井的準確產(chǎn)量，本次將誤差定義為：

誤差=(功圖液量-標產(chǎn)液量)/標產(chǎn)液量

為了驗證脫氣的影響，選擇不同氣油比且液量相近的油井3組(表4)，對比分析其誤差與氣油比的關系。標產(chǎn)結果顯示氣油比越高，含水越低，功圖量油誤差越大，但是并沒有非常嚴格的正比函數(shù)關系。這個結果與本文上述分析的影響因素一致。

其他16口油井氣油比為0，統(tǒng)計對比發(fā)現(xiàn)功圖液量越小誤差越大。分析該誤差與間隙漏失有關，液量越低，間隙漏失占的比例必然越大，造成的誤差就越大(表5)。

表4 不同汽油比油井標產(chǎn)結果Table 4 The standard production of wells with different gas oil ratio

表5 不同產(chǎn)液量油井標產(chǎn)結果Table 5 The standard production of wells with different liquid-producing

4 功圖液量擬合計算

雖然功圖液量存在一定誤差，但是功圖量油仍然是目前最理想的量油方式。為了推廣功圖量油降低現(xiàn)場量油工作量，需要對功圖液量進行校正。標產(chǎn)結果顯示以上兩個因素對功圖液量的影響沒有嚴格的函數(shù)關系，這主要是因為影響原油體積系數(shù)的原因多，且不同井井況不一致，原油體積系數(shù)存在差別，無法統(tǒng)一定量修正?；钊g隙漏失量與泵制造初期的間隙漏失量有關，這個數(shù)值也不固定，且后期在生產(chǎn)過程中，隨著生產(chǎn)時間的延長活塞和泵筒的磨損加劇，間隙漏失量會上升，不同井所處的井況不同而磨損的大小也不同，也無法定量進行修正間隙漏失量。因此無法采取合適的參數(shù)進行準確計算單井的準確功圖液量。

雖然無法對單井利用公式進行準確的計算單井液量，但是本文對功圖液量與標產(chǎn)液量之間的關系進行了擬合計算。通過對比多種擬合方式發(fā)現(xiàn)，線性擬合的擬合率最高(圖6)。因此，可以利用線性擬合的方法來校正功圖液量，其擬合公式為：

y=1.0091x-1.851

式中y——為實際液量；

x——為功圖液量。

圖6 不同擬合方法擬合率對比圖Fig.6 Corrective ratio of different fitting methods

雖然這種校正對應到具體某口單井，可能還是存在一定的誤差，但是總體看誤差相對較小，基本能夠反映該單元的準確產(chǎn)能。

線性擬合公式存在一個問題，當功圖液量小于1.83t時計算值是負值，但是這種井較少坨128單元只有1口，7區(qū)也僅1口，全廠僅13口(圖7)。而且功圖液量2噸以下現(xiàn)場標產(chǎn)及憋壓發(fā)現(xiàn)基本不出液(表5)，所以在應用時基本可以忽略這種情況。

利用此擬合關系將坨128單元功圖液量小于15噸的油井的功圖液量進行了校正，校正后79口井產(chǎn)液量下降41.8噸，產(chǎn)油量下降約25.2噸。這明顯提高了坨128單元油井的計量準確度。

表6 坨128單元油井功圖液量校正表Table 6 The correction of liquid production by dynamometer card in the block of T128

圖7 管理7區(qū)及全廠功圖液量分布圖Fig.7 The distribution curve of liquid-producing in wells of the seven Management and Plant

5 結論及認識

(1)原油脫氣及柱塞間隙漏失是導致坨128單元功圖量油液量偏高的主要因素。

(2)標產(chǎn)顯示液量越低功圖量油誤差越大，氣油比越大功圖量油誤差越大，反應并驗證了柱塞間隙漏失及原油脫氣對功圖量油的影響。

(3)標產(chǎn)液量和功圖液量的關系最符合線性關系，利用線性關系對功圖液量進行了修正，修正后在坨128單元進行了推廣應用，明顯提高了該斷塊油井計量精度并且降低了現(xiàn)場量油工作量。