杜紅勇　安蓉 　汪小平

　　抽油機系統(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，其機采系統(tǒng)效率一直較低。檢測部門通過對其效率進行測算以及對測算結(jié)果進行不確定度的評定，可以確定測試結(jié)果的可信程度及效率的變化范圍，從而掌握抽油機系統(tǒng)效率和相關(guān)測算參數(shù)的關(guān)系，并能夠確定降低不確定度和提高系統(tǒng)運行效率的技術(shù)措施。    

　　一、測量不確定度的評定流程

　　我國于1999年，經(jīng)國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局批準，頒布實施了由全國法制計量技術(shù)委員會提出的JJF1059-1999《測量不確定度評定與表示》技術(shù)規(guī)范。
　　測量不確定度評定的典型流程如圖1所示。
    

圖1　測量不確定度的評定流程

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

　　石油天然氣行業(yè)標準(SY/T5266-1996)，給出了機械采油單井系統(tǒng)效率測算方法。
　　機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)測試儀(如DJ-33)測試所得的。

　　機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。其中有效揚程H為:
    
    式中:H_d——油井動液面深度，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均為測量值且相互獨立。因此，單井系統(tǒng)效率的合成標準不確定度可表示為:
    
    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A類或B類評定可求得各分量的不確定度，通過式(8)至式(14)可計算得到各分量的靈敏系數(shù)，最后按式(7)計算得到機械采油系統(tǒng)效率的合成標準不確定度u_η。    

　　三、應(yīng)用實例

　　井號為P2-232抽油機的測試結(jié)果如表1所示。
    

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

　　通過B類評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)計算靈敏系數(shù)。如對輸入功率P₁而言，其靈敏系數(shù)為:
    
    其測試儀器的準確度等級為1.0級，取均勻分布，則其不確定度分量為:
    
    其他計算與此類似。該抽油機的不確定度計算結(jié)果如表1所示。    

　　四、結(jié)論

　　各分量的不確定度對抽油機系統(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。降低測試結(jié)果的不確定度應(yīng)從降低各測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)檢測中心、汪小平  四川石油管理局川東鉆探機械廠】