杜紅勇　安蓉 　汪小平

　　抽油機(jī)系統(tǒng)是油田的主要耗能設(shè)備之一。目前，在有桿泵抽油方式的油井中，其機(jī)采系統(tǒng)效率一直較低。檢測(cè)部門(mén)通過(guò)對(duì)其效率進(jìn)行測(cè)算以及對(duì)測(cè)算結(jié)果進(jìn)行不確定度的評(píng)定，可以確定測(cè)試結(jié)果的可信程度及效率的變化范圍，從而掌握抽油機(jī)系統(tǒng)效率和相關(guān)測(cè)算參數(shù)的關(guān)系，并能夠確定降低不確定度和提高系統(tǒng)運(yùn)行效率的技術(shù)措施。    

　　一、測(cè)量不確定度的評(píng)定流程

　　我國(guó)于1999年，經(jīng)國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局批準(zhǔn)，頒布實(shí)施了由全國(guó)法制計(jì)量技術(shù)委員會(huì)提出的JJF1059-1999《測(cè)量不確定度評(píng)定與表示》技術(shù)規(guī)范。
　　測(cè)量不確定度評(píng)定的典型流程如圖1所示。
    

圖1　測(cè)量不確定度的評(píng)定流程

    　二、機(jī)械采油系統(tǒng)效率不確定度的數(shù)學(xué)模型

　　石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(SY/T5266-1996)，給出了機(jī)械采油單井系統(tǒng)效率測(cè)算方法。
　　機(jī)械采油井的輸入功率為:
    
　　通常輸入功率(有功功率)是由電參數(shù)測(cè)試儀(如DJ-33)測(cè)試所得的。

　　機(jī)械采油井的有效功率為:
　　
    式中:P₂——有效功率，kW；Q——油井產(chǎn)液量，m³/d；H——有效揚(yáng)程，m；ρ——油井液體密度，t/m³；g——重力加速度，g=9.8m/s²。其中有效揚(yáng)程H為:
    
    式中:H_d——油井動(dòng)液面深度，m；p_o——油管壓力，MPa；p_t——套管壓力，MPa。式(3)中油井液體密度ρ為:
    ρ=(1-f_w)·ρ_o+f_w·ρ_w  (4)
    式中:f_w——含水率；ρ_o——油的密度，t/m³；ρ_w——水的密度，ρ_w=1t/m³。
    單井的系統(tǒng)效率為:
    
    所以機(jī)械采油系統(tǒng)效率的數(shù)學(xué)模型為:
    η={Q·H_d〔(1-f_w)·ρ_o+f_wρ_w〕·9.8+Q(p_o-p_t)·1000}/(86400·P₁)  (6)

　　在式(6)中，Q、H_d、f_w、ρ_o、p_o、p_t、P1均為測(cè)量值且相互獨(dú)立。因此，單井系統(tǒng)效率的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度可表示為:
    
    式(7)中，u_Q、、、、、、、分別為Q、H_d、f_w、ρ_o、p_o、p_t、P₁分量的不確定度。
    由式(6)分別求導(dǎo)后整理可得:
    
    
　　通過(guò)A類或B類評(píng)定可求得各分量的不確定度，通過(guò)式(8)至式(14)可計(jì)算得到各分量的靈敏系數(shù)，最后按式(7)計(jì)算得到機(jī)械采油系統(tǒng)效率的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度u_η。    

　　三、應(yīng)用實(shí)例

　　井號(hào)為P2-232抽油機(jī)的測(cè)試結(jié)果如表1所示。
    

    表1　 P2-232抽油機(jī)系統(tǒng)效率及不確定度計(jì)算結(jié)果

　　通過(guò)B類評(píng)定求各分量的不確定度，由式(8)至式(14)及表1中的數(shù)據(jù)計(jì)算靈敏系數(shù)。如對(duì)輸入功率P₁而言，其靈敏系數(shù)為:
    
    其測(cè)試儀器的準(zhǔn)確度等級(jí)為1.0級(jí)，取均勻分布，則其不確定度分量為:
    
    其他計(jì)算與此類似。該抽油機(jī)的不確定度計(jì)算結(jié)果如表1所示。    

　　四、結(jié)論

　　各分量的不確定度對(duì)抽油機(jī)系統(tǒng)的合成不確定度的影響各不相同。影響較大的分量主要是產(chǎn)液量和有功功率。降低測(cè)試結(jié)果的不確定度應(yīng)從降低各測(cè)試分量的不確定度入手。
　　作者單位【杜紅勇  安蓉  勝利油田技術(shù)檢測(cè)中心、汪小平  四川石油管理局川東鉆探機(jī)械廠】