油水井远程计量控制培训材料.ppt

油水井自动计量 技术汇报2010年1月10日一、 公司简介二、无线抽油机井三、自控调节注水井四、通讯方式油水井技术汇报§ 公司概况成立于1998年9月,注册资金2200万元坐落于北京上地信息产业基地于2007年改制为北京安控科技股份有限 公司,注册资金4366万元员工200多人现有生产办公场地4000多平米经北京市批准的高新技术企业中国自动化学会理事单位一、公司简介主营业务§油气田生产自动化 工业过程自动化 企业管理信息化 环保监测 §涉及行业§油田§气田§化工§供 水§环保§电力§农业§冶金§水文水利§污水处理§城市燃气§供热§楼宇自动化一、公司简介核心能力和优势二、拥有丰富的油田自动化经验,熟悉国内油田自动化现 状,可以准确把握用户的需求,为用户提供整体系统自 动化解决方案; 1、是中国自动化学会理事单位和中国自动化学会专家咨 询委员会成员单位2、在大港油田六个采油厂均有自动化项目，熟悉油田内 部管理流程，服务更加贴近用户；三、拥有一批经验丰富的自动化项目经理和专业的工程 技术人员;1、在多个油田设有长期办事处和分支机构，有专业的施 工和技术服务队伍，可以在最短的时间内响应用户的 服务要求。

一、公司简介§技术力量§科研院所§专业学会§公 司§高等院校§行业协会§技术交流与合作§人才分布北京安控科技股份有限公司一、公司简介§资质证书§计算机信息§系统集成资质证书§软件企业证书§入网证一、公司简介§资质证书§ISO 9001证书§抽油机控制器火炬计划 证书一、公司简介资质证书§安全生产许可§证书§中石油能源一号 网§证书一、公司简介§知识产权§抽油机控制器§专利证书§抽油机控制器§软件著作权证书一、公司简介会员资质§中国自动化学会 专家§咨询委员会证书§中国自动化学会§理事单位证书一、公司简介§生产制造 2000m2生产面积科学的生产管理专业的生产队伍严格的过程控制年生产能力:7000台/年§生产车间实景 §2001年实施ERP管理 一、公司简介§质量管理 2001年1月通过ISO9001质量体系认证质量方针：以一流质量创品质 以优质服务求信誉以科学管理争效益 以技术创新图发展质量目标：产品的一次交验合格率为95%客户投诉一年不超过一次一、公司简介§检测能力高温试验室§低温试验室§元器件：§ 严格筛选、高温§ 老化、合格投产§模块：§ 72小时高低温§ 循环测试§整机：§ 出厂前48小时§ 考机§检测中心 §严格的质量考核一、公司简介§制造计量许 可§抽油机控制器通过了国家鉴定，获得北京市 技术监督局颁发的制造计量器具许可证。

§航天部304所正在做样机检测一、公司简介§相关业绩§大港油田----300余台,并在6个采油厂均有自动化项目实施 一、公司简介§相关业绩§新疆油田----1000 余台一、公司简介§相关业绩§冀东油田----500 余台§青海油田----300余台，华北油田----200余台一、公司简介§服务体系§伊朗§哈萨克斯坦§北京、天津、哈尔滨、辽宁、山东 、浙江、福建、陕西、 山西、河南 、四川、云南、 湖南、浙江、 河北、香港……§客户分布一、公司简介一、 公司简介二、无线抽油机井三、自控调节注水井四、通讯方式油水井技术汇报二 、无线抽油机井__载荷传感器无 线 载 荷 传 感 器R T U 箱二、无线抽油机井__ RTU箱二、无线抽油机井__一体化配电柜吸 盘 天 线二、无线抽油机井__ RTU、DTU天线R T U 显 示 屏二、无线抽油机井__显示屏R T U 键 盘二、无线抽油机井__ RTU小键盘大港油田统一平台网址：http://10.76.19.52/二、无线抽油机井__大港统一平台1二、无线抽油机井__ 大港统一平台2二、无线抽油机井__ 大港统一平台3油井产液量二、无线抽油机井__ 大港统一平台4地面示功图地下泵功图二、无线抽油机井__安控科技平台1安控科技平台网址：http://10.76.35.33/echo_web/二、无线抽油机井__ 安控科技平台2二、无线抽油机井__ 安控科技平台3油井产液量二、无线抽油机井__ 安控科技平台4二、无线抽油机井__ 计量原理1§基本原理：§ 众所周知，有杆抽油井的功图是抽油系统作功的 一种描述，而油井的产量和系统的水马力直接相关， 因此油井的产液量和油井的功图就有一种固有的关系 。

深井泵正常工作时，每个冲程的抽汲量等于有效冲 程内泵筒的体积深井泵的示功图直接反映泵的工况 ，反映泵内液体的充满程度 § 通过采集每个冲程的示功图数据，根据示功图 数据的变化，分析每个冲程泵内液体的充满程度，把 泵筒作为计量容器，计算出每个冲程的抽汲量，经过 累加，计算出单井的产液量，再根据含水率就可以得 到油井的产油二、无线抽油机井__ 计量原理2§最终用户§ 现场RTU数据采集§1§求凡尔开闭点§5§油井诊断§4§计算有效冲程§6§计算压力梯度§7§计算吸入系数 §排出系数§8§泵产液量§9§结合含水率得出 §地层产油量§10§示功图采集 §2§3§泵功图转换功 图 量 油 流 程 图泵功图转换地面示功图泵功图 付氏矩阵法①计算各级杆端功图采用矩阵递推的形式，推 导简便，表达简捷； ②三角级数求和计算全部采用快速递推求和法 ，将三角函数的调用次数降到最低，大大提高 了运算速度； 通过用泵功图计算产液量可以消除抽油杆柱的 变形、杆柱的粘滞阻力、振动和惯性等的影响 二、无线抽油机井__ 计量原理3图中1、2、3、4点为凡尔开闭点 各种泵况其功图的几何特征都突出表现在阀开启的位 置变化，所以阀开启点和关闭点的位置确定，以及对 阀开启滞后和关闭超前产生的无效冲程造成的排量损 失的计算都很重要。

凡尔开闭点的确定主要通过泵功图各点的曲线斜率的 变化极值该方法曾获得中国石油天然气集团公司科 技进步二等奖 二、无线抽油机井__ 计量原理4凡尔开闭点的说明： 1、A点表示固定阀打开，上冲程起点 2、B点表示固定阀关闭，上冲程终点，也是下冲 程起点，固定阀完成使命后，自动关闭 3、C点表示游动阀打开，下冲程过程游动阀与液 体相遇，游动阀被迫打开 4、D点表示游动阀关闭§A§B§C§D二、无线抽油机井__ 计量原理5压力梯度确定 § 计算抽油井油管内的压力分布和密度分布，对于掌握抽油机 井油管内气液两相流的流动型态、计算抽油泵的效率及抽油机井 的产液量极为重要因此需要应用气液两相流体力学的原理，计 算出油管内的压力分布和密度分布所以我们选择奥齐思泽斯方 法，鉴于其只适用于圆管内的压降计算，所以将其应用于抽油机 井油管与抽油杆之间的环形空间时，须作以下假设： §1）与抽油杆之间的环空流计算中，可以引入当量直径的处理方 法 §2）下冲程中，假定抽油杆与流体之间无相对运动§ 在上述条件下，我们就可以应用奥齐思泽斯方法计算抽油机 井油管内的压力分布与密度分布压力梯度的基本方程如下：§ 二、无线抽油机井__ 计量原理6充满过程漏失系数取压缩气体的过程为多变过程，依据上述计算出的抽油机 井内的压力分布，计算泵的吸入口压力和排出口压力后，便 可以计算出泵的吸入因数、排出因数和充满因数。

再根据对 吸入过程和排出过程漏失因数的计算，最后求出泵的产液量 充满因数： 需要根据井筒的压力梯度，入口压力，出口压力 1. 气体压缩多变指数默认值（1.12~1.13）; 2. 入口压力/出口压力； 3. 得到的4个凡尔开闭点：游动凡尔开闭点长度/固定 凡尔开闭点的长度;通过这三个参数可以得到泵的充满因数二、无线抽油机井__ 计量原理71.需要计算参数：入口压力/出口压力； 2.曲柄运行速率，可以通过冲次推算出； 3.有效冲程/理论冲程； 4.得到的4个凡尔开闭点：游动凡尔开闭点长度 /固定凡尔开闭点的长度 通过这四个参数可以得到排出过程漏失因数排出过程漏失系数二、无线抽油机井__ 计量原理81. 需要计算参数：入口压力/出口压力； 2. 曲柄运行速率，可以通过冲次推算出； 3. 有效冲程/理论冲程； 4. 游动凡尔开闭点长度/固定凡尔开闭点的长度 5. 固定凡尔开闭点长度/理论固定凡尔开闭点长度通过这五个参数可以得到吸入过程漏失因数吸入过程漏失系数二、无线抽油机井__ 计量原理9§泵无漏失时的现有排量QL可按下式计算：§ 式中：D——抽油泵的直径； Sp——活塞冲程长度； § n——冲次； η——泵的充满系数。

§ §当泵排出过程有漏失时，现有排量可按下式计算：§ 式中：α——泵排出过程的漏失因数产液量计算二、无线抽油机井__ 计量原理10•当泵吸入过程有漏失时，现有排量可按下式计算：§ 式中：β——泵吸入过程的漏失因数 §QL/即为计算产液量，相对误差为：|Q实测-QL/|/Q实测§ 通过以上原理分析可以知道，单井量油技术是利用油 井工况数据和基本参数，利用采集的示功图数据反衍出的 泵实际有效行程，根据泵实际有效行程，确定凡尔开闭点 ，建立相关数学模型，计算出单井的产油量§产液量计算二、无线抽油机井__ 计量原理11§最终用户§ 现场RTU数据采集§1§GPRS数据传输§5§报警主动上传§4§GPRS接收服务§6§数据采集服务§7§示功图诊断§8§产液量计量 §9§回传数据中心§10§WEB发布§11§示功图采集 §2§3§压力、温度采集§系统关键技术§说 明§ RTU采集示功图必 须准确，真实反映油井 地面做功情况，为数据 处理做好基础 §好的输入是成功的一 半§说 明§ RTU要及时、准确 将现场报警上传到数据 中心，将井况第一时间 通知相关负责人。

§说 明§ GPRS通讯是RTU 与用户沟通的桥梁§说 明§ 数据采集服务每天 定时将数据收集到服务 器中，准备进行数据处 理§说 明§ 示功图诊断对油井 井况进行分析，以便确 定对该井采取的措施§说 明§地层产液量是指导油 井生产的重要数据，可 以真实的反映油井的运 行情况二、无线抽油机井__ 计量关键技术一、 公司简介二、无线抽油机井三、自控调节注水井四、通讯方式油水井技术汇报三、自控调节注水井__RTU箱三、自控调节注水井__太阳能太阳能功率 50W，储电池38Ah ，在无阳光情况下 可保证系统 稳定运 行7昼夜三、自控调节注水井__电动阀与流量计三、自控调节注水井__压力表保护箱三、自控调节注水井__压力表保护箱三、自控调节注水井__工作方式操作员站服务器汉信达网关GPRSRTU电动阀现场员工由操作员站发出注水调节指令，数据通过局域网送给 服务器，服务器再将数据送到大港信息中心的汉信达网关，汉信达 网关再通过GPRS将数据下达到对应的RTU内，RTU将对比设置流 量与实际流量，用PID方式向电动阀输出4～20mA电流信号，来调 节电动阀的开度，直到将流量调节到趋于稳定为止。

RTU具备自学习功能，可根据每口井流量不同自动在RTU内生 成50组对应流量的电动阀开度信号，一旦有新的调节指令下达， RTU将先对照记忆的流量组直接将电动阀打开到相应开度，当流量 稳定后再用PID细调，并在调节结束时更新当前的开度记忆数据，以 备下次使用§在工程实际中，应用最为广泛的调节器控 制规律为比例、积分、微分控制，简称PID 控制，又称PID调节PID控制器问世至今 已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性 好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的 主要技术之一当被控对象的结构和参数不 能完全掌握，或得不到精确的数学模型时， 控制理论的其它技术难以采用时，系统控制 器的结构和参数必须依靠。