有杆抽油系统地面设备效率评价方法

摘要

有杆抽油系统地面设备效率评价方法，应用于油田有杆抽油技术领域。特征是：A.绘制工况图，并划分为4个区域：测试参数待查区、工作正常区、机械部分低效率区和电动机轻载低效区。B.单井在图中位置确定：测量电动机运转参数、抽油机井悬点参数和采用功图法液量计量等技术快速测量产液量；计算电机输入输出功率、电机负载率、抽油机光杆功率；抽油机系统地面效率。将计算获得的电机负载率、抽油机系统地面效率数据填入到地面机电系统工况图。判定抽油机井地面效率。效果是：可以全面快速地评价抽油机井的系统工作状况，指导油井的生产管理和优化调整。使有杆抽油系统地面机电系统平均系统效率提高，节约电能。

主权项

1、一种有杆抽油系统地面设备效率评价方法，其特征是：A.绘制有杆抽油机井地面机电系统工况图以抽油机的电动机负载率ξ为横坐标变量，抽油机系统地面效率η_up为纵坐标变量绘制直角坐标平面图，在直角坐标平面图上按下列步骤操作：(1)绘制电动机效率η_mt-负载率ξ特性曲线即上边界线；(2)绘制下边界线0.77cη_mt，c为0.7～0.85；(3)绘制横坐标ξ＝ξ₀的垂直线，ξ₀为0.1-0.25；(4)过该垂直线与上边界线的交点作一条水平线与纵坐标轴相交；经过上述步骤，绘制出有杆抽油机井地面机电系统工况图，有杆抽油机井地面机电系统工况图分为4个区域：上边界线之上的区域与所述水平线之上的区域重叠的区域为地面机电系统测试参数待查区，上边界线和下边界线之间的区域与所述垂直线之右的区域重叠的区域为地面机电系统电机系统工作正常区，下边界线之下的区域与所述垂直线之右的区域重叠的区域为地面机电系统机械部分低效率区，纵坐标轴、横坐标轴、ξ＝ξ₀垂直线及所述水平线所包围的左下角小矩形区域内为地面机电系统电动机轻载低效区，B.单井处于有杆抽油机井地面机电系统工况图位置的确定(1)利用电参数测量仪测量单井抽油机电动机的电流I、电压V、有功功率P_a和无功功率P_V；(2)利用光杆动力仪测量单井抽油机井悬点载荷PRL、冲程S、冲次N；(3)利用功图法油井液量计量，或双容积单井计量测量抽油机井的产液量Q；或用下式计算油井产液量QQ＝1440αnSA_p  m³/d；α——排量系数n--冲次S--冲程A_p--泵柱塞截面积(4)油井有效功率测试计算$P_h=\frac{{\rho }_f\mathrm{QH}}{8810}$式中ρ_f——井液密度    Q——油井产液量，    H——液体有效举升高度$H=H_0+\frac{p_0-p_c}{{\rho }_{f}g}$    H₀——动液面深    p₀——油管压力    p_c——套管压力    g——重力加速度(5)利用测试的有功功率计算抽油机电动机输入功率，公式为：$P_1=\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}\max (P_a\left(i\right),0)$式中，函数max(P_a(i)，0)定义为取P_a(i)和0两值中的最大值，结果是只计正有用功，N表示曲柄回转一个周期测试点的个数；(6)计算抽油机电动机负载率，方法是：运用抽油机的电动机生产厂家提供的电动机工作特性曲线η、ξ、P₁与电动机输出功率P₂的关系，将P₁代入，得到抽油机电动机负载率ξ；(7)计算抽油机光杆功率，公式为：$P_r=\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\Sigma }}P\left(i\right)\upsilon \left(i\right)$式中，P(i)、υ(i)分别为第i个测试点曲柄运行瞬时的光杆悬点载荷和悬点线速度；(8)计算抽油机系统地面效率，公式为：${\eta }_{\mathrm{up}}=\frac{P_r}{P_1}$(9)将计算获得的电动机负载率ξ、抽油机系统地面效率η_up数据输入到有杆抽油机井地面机电系统工况图；上述绘图和计算工作由计算机及软件自动完成；现场数据采集元器件主要包括：井场供电电源、载荷传感器、位移传感器、远程数据控制终端、数据传输接收设备、高增益全向天线；载荷传感器安装位置在井口悬绳器上；位移传感器由磁钢与霍尔探头两部分组成，安装在抽油机游梁与支架对应位置上，磁钢与霍尔探头之间的距离变化，霍尔探头采集的信号强弱变化，经电路处理转化为电流信号，再经远程数据控制终端处理后识别出上死点、下死点，同时将游梁角度信号与载荷信号按等时间点数据对应获得功图数据；远程数据控制终端是系统硬件最主要的部分，专门完成油井数据采集和控制，提供多个与现场测试端的接口，分别采集各类数据，并进行转换存储在临时寄存器当中，成为计算机可以识别的格式，并能通过输入程序实现对油井的控制；数据传输接收是利用数传电台、工业以太网、CDMA、GPRS或GSM数据传输方式；采集的数据向数据处理点的发送通过高增益全向天线实现；数据处理点主要装置包括：用于接收各数据采集点传来的采集数据的中心天线、中心控制器以及计算机、打印机。