本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)測(cè)油田井口生產(chǎn)狀況的系統(tǒng)及方法，具體涉及一種油田井流實(shí)時(shí)計(jì)量系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
在油田井口計(jì)量中，常用的方法為在平臺(tái)設(shè)置測(cè)試分離器，來計(jì)量井口油氣水的流量。但是測(cè)試分離器在實(shí)際應(yīng)用過程中，按照最大井口流量配置的測(cè)試分離器在計(jì)量較小井口流量時(shí)，計(jì)量結(jié)果常常不準(zhǔn)確。而且，測(cè)試分離器的測(cè)量頻率通常為每月一次，無法實(shí)時(shí)對(duì)油田井口的生產(chǎn)狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
另外，雖然目前油田井口一般都配置監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，井下電潛泵也配置相關(guān)監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，然而卻沒有一種有效的方法來充分利用這些系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行井口流量的計(jì)量。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種油田井流實(shí)時(shí)計(jì)量系統(tǒng)及方法，不僅能夠解決平臺(tái)測(cè)試分離器測(cè)量不準(zhǔn)確的問題，還能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)每口井的產(chǎn)量狀況。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：一種油田井流實(shí)時(shí)計(jì)量系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和中央數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，其特征在于：所述中央數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括效率流速比計(jì)算模塊、無量綱流速計(jì)算模塊、地表流量計(jì)算模塊以及數(shù)據(jù)校準(zhǔn)模塊；所述效率流速比計(jì)算模塊根據(jù)所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集到的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)計(jì)算得到效率流速比并發(fā)送到所述無量綱流速計(jì)算模塊；所述無量綱流速計(jì)算模塊根據(jù)效率流速比和電潛泵固有的性能曲線計(jì)算得到無量綱流速，并發(fā)送到所述地表流量計(jì)計(jì)算模塊；所述地表流量計(jì)計(jì)算模塊根據(jù)無量綱流速和原油體積系數(shù)，計(jì)算得到初始的地表流量值并發(fā)送到所述數(shù)據(jù)校準(zhǔn)模塊；所述數(shù)據(jù)校準(zhǔn)模塊根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量結(jié)果對(duì)初始地表流量值進(jìn)行校準(zhǔn)，得到最終的地表流量值，作為實(shí)際井口油氣水的流量。
一種基于所述系統(tǒng)的油田井流實(shí)時(shí)計(jì)量方法，其特征在于包括以下步驟：1)進(jìn)行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的收集，并發(fā)送到中央數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；2)中央數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中的效率流速比計(jì)算模塊基于功率平衡方程理論算法，利用收集的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，計(jì)算得到效率流速比并發(fā)送到無量綱流速計(jì)算模塊；3)無量綱流速計(jì)算模塊根據(jù)得到的效率流速比和電潛泵固有的性能曲線計(jì)算無量綱的流速，并發(fā)送到地表流量計(jì)算模塊；4)地表流量計(jì)算模塊根據(jù)得到的無量綱流速計(jì)算得到電潛泵流速，并進(jìn)而根據(jù)原油體積系數(shù)，計(jì)算得到初始的地表流量值；5)數(shù)據(jù)校準(zhǔn)模塊根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量的結(jié)果，對(duì)計(jì)算得到的初始的地表流量值進(jìn)行校準(zhǔn)，作為最終的地表流量值，也即井口油氣水的流量。
所述步驟1)中，收集的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括：電潛泵出入口的壓力、平臺(tái)開關(guān)設(shè)備或變頻器處的電壓、電流、頻率信號(hào)以及電潛泵的靜態(tài)數(shù)據(jù)，所述電潛泵的靜態(tài)數(shù)據(jù)包括電潛泵電機(jī)功率因子、電機(jī)效率、電潛泵供電電纜電阻和變量比和電潛泵性能曲線。
所述步驟2)中，效率流速比的計(jì)算公式為：
式中：△p為泵進(jìn)出口壓差，單位為pa；qp為采出物井底條件下流量，單位為m3/s；ηp為電潛泵效率；ηm為電機(jī)效率；id為變頻器或者開關(guān)設(shè)備電流單位，單位為a；pf為電機(jī)的功率因數(shù)；vm為電潛泵三相電壓，單位為v。
所述步驟3)中，無量綱流速為：
式中，ηp＝f(qp)為電潛泵的效率曲線。
所述步驟4)中，初始的地表流量值的計(jì)算公式為：
本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、本發(fā)明設(shè)置的中央數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行油田井流的計(jì)算，充分利用了現(xiàn)有油田平臺(tái)配置的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所采集的數(shù)據(jù)，降低了油田井口流量計(jì)算的成本。2、本發(fā)明數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實(shí)時(shí)對(duì)油田井口的生產(chǎn)狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，中央數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行油田井流的計(jì)算，有效提高了油田井口流量計(jì)算的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性。3、本發(fā)明中央數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)根據(jù)收集的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)計(jì)算油田井口流量，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量結(jié)果對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行校準(zhǔn)，進(jìn)一步保證了計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。本發(fā)明可以廣泛應(yīng)用于對(duì)油田井口的生產(chǎn)狀況的監(jiān)測(cè)領(lǐng)域。
附圖說明
圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
如圖1所示，本發(fā)明提供的一種油田井流實(shí)時(shí)計(jì)量系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)1和設(shè)置在油田平臺(tái)中控室的中央數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)2，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)1包括設(shè)置在油田井中的電潛泵11的出、入口的兩壓力測(cè)量裝置12、13以及設(shè)置在油田平臺(tái)上的平臺(tái)開關(guān)設(shè)備或變頻器14。電潛泵11出口的壓力測(cè)量裝置12和電潛泵11入口的壓力測(cè)量裝置13分別實(shí)時(shí)測(cè)量電潛泵11出入口壓力，并將測(cè)量的壓力信號(hào)發(fā)送到中央數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)2；平臺(tái)開關(guān)設(shè)備或變頻器14將實(shí)時(shí)測(cè)量的平臺(tái)開關(guān)設(shè)備或變頻器14的電壓、電流、頻率信號(hào)，并發(fā)送到中央數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)2。中央數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)2根據(jù)接收到的電潛泵11出入口的壓力信號(hào)、平臺(tái)開關(guān)設(shè)備或變頻器14處的電壓、電流、頻率信號(hào)，以及電潛泵的靜態(tài)數(shù)據(jù)，對(duì)油田井流進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算并存儲(chǔ)。
中央數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)包括效率流速比計(jì)算模塊、無量綱流速計(jì)算模塊、地表流量計(jì)算模塊以及數(shù)據(jù)校準(zhǔn)模塊。效率流速比計(jì)算模塊根據(jù)采集到的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)計(jì)算得到效率流速比并發(fā)送到無量綱流速計(jì)算模塊；無量綱流速計(jì)算模塊根據(jù)效率流速比和電潛泵固有的性能曲線計(jì)算得到無量綱流速，并發(fā)送到地表流量計(jì)計(jì)算模塊；地表流量計(jì)計(jì)算模塊根據(jù)無量綱流速和原油體積系數(shù)，計(jì)算得到初始的地表流量值并發(fā)送到數(shù)據(jù)校準(zhǔn)模塊；數(shù)據(jù)校準(zhǔn)模塊根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量結(jié)果對(duì)初始地表流量值進(jìn)行校準(zhǔn)，得到最終的地表流量值，作為實(shí)際井口油氣水的流量。
基于上述油田井流實(shí)時(shí)計(jì)量系統(tǒng)，本發(fā)明還提供一種油田井流實(shí)時(shí)計(jì)量方法，包括以下步驟：
1)進(jìn)行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的收集，包括電潛泵出入口的壓力、平臺(tái)開關(guān)設(shè)備或變頻器處的電壓、電流、頻率信號(hào)以及電潛泵的靜態(tài)數(shù)據(jù)，并發(fā)送到中央數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)2。
電潛泵出口壓力測(cè)量裝置12和電潛泵入口壓力測(cè)量裝置13分別實(shí)時(shí)測(cè)量電潛泵11出入口壓力，并將測(cè)量的壓力信號(hào)發(fā)送到中央數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)2；平臺(tái)開關(guān)設(shè)備或變頻器14將測(cè)量的平臺(tái)開關(guān)設(shè)備或變頻器14處的電壓、電流、頻率信號(hào)，發(fā)送到中央數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)2。
其中，電潛泵11的靜態(tài)數(shù)據(jù)包括電潛泵電機(jī)功率因子、電機(jī)效率、電潛泵供電電纜電阻和變量比和電潛泵性能曲線等。
2)中央數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)2中的效率流速比計(jì)算模塊基于功率平衡方程理論算法，利用收集的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，計(jì)算得到效率流速比并發(fā)送到無量綱流速計(jì)算模塊。其中，功率平衡方程是指泵的功率等于電機(jī)的制動(dòng)功率。
根據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)計(jì)算效率流速比的計(jì)算公式為：
式中：△p為泵進(jìn)出口壓差，單位為pa；qp為采出物井底條件下流量，單位為m3/s；ηp為電潛泵效率；ηm為電機(jī)效率；id為變頻器或者開關(guān)設(shè)備電流單位，單位為a；pf為電機(jī)的功率因數(shù)；vm為電潛泵三相電壓，單位為v。
其中，計(jì)算電潛泵三相電壓時(shí)需考慮對(duì)電纜上的電損失進(jìn)行補(bǔ)償，故電潛泵三相電壓的計(jì)算公式為：
vm＝id×(vd-a×r2×id)(3)
式中：vd為vsd電壓，單位為v；a為電纜電阻；r為考慮vsd與esp之間電壓變化而引入的變量比。
3)無量綱流速計(jì)算模塊根據(jù)得到的效率流速比和電潛泵固有的性能曲線計(jì)算無量綱的流速，并發(fā)送到地表流量計(jì)算模塊。
每個(gè)泵都有固有的性能曲線，也即ηp-q曲線，也就是說，效率是流量的函數(shù)，即
ηp＝f(qp)(4)
根據(jù)式(2)和式(4)即可得到無量綱流速為：
4)地表流量計(jì)算模塊根據(jù)得到的無量綱流速計(jì)算得到電潛泵流速，并進(jìn)而根據(jù)原油體積系數(shù)bo，計(jì)算得到初始的地表流量值。
初始的地表流量值的計(jì)算公式為：
5)數(shù)據(jù)校準(zhǔn)模塊根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量的結(jié)果，對(duì)計(jì)算得到的初始的地表流量值進(jìn)行校準(zhǔn)，作為最終的地表流量值，也即井口油氣水的流量。
由于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中的電機(jī)效率、電機(jī)功率因數(shù)均是隨負(fù)荷變化的常數(shù)，同時(shí)后期電機(jī)磨損情況下都會(huì)對(duì)電機(jī)效率和電機(jī)功率因素造成影響，故需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量結(jié)果對(duì)計(jì)算得到的初始地表流量值進(jìn)行校準(zhǔn)，得到最終的地表流量值，也即井口油氣水的流量。
最后應(yīng)說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換，而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。