抽油泵动态充满度试井确定间歇泵抽制度法.pdf

本发明公开了一种抽油泵动态充满度试井确定间歇泵抽制度法。该法通过连续光杆载荷-时间曲线和光杆连续位移-时间曲线的同步测量，确定抽油泵活塞的净冲程，并将净冲程和毛冲程的百分比作为充满度量度值，根据充满度的连续读取和分析，建立了完整的抽油泵动态充满度递减历史曲线，根据曲线得到ηmax和ηc。将给定特性油井的充满度从ηmax下降到ηc的时间作为固定泵抽时间，选取不同的待抽时间Tg，组成一个间歇周期。将泵抽时间和关井时间的百分比作为泵抽占空比，根据不同的周期制度，编制一系列间歇泵抽制度，通过最大日产量法和最小泵抽占空比确定最佳间歇泵抽制度。该方法使有杆泵抽油井发挥最大产能，减小能量消耗和作业费用。

1.  一种抽油泵动态充满度试井确定间歇泵抽制度法，其特征在于：该法是针对泵抽能力大于井底供液能力的有杆泵抽油井，建立的确定油井最佳间歇泵抽制度的方法，具体包括如下步骤：
（1）同步测量连续光杆载荷-时间曲线和光杆连续位移-时间曲线，由载荷-时间曲线上的上行的载荷转捩点和下行的载荷转捩点分别确定抽油泵的固定凡尔和游动凡尔的开启时间,并进一步确定抽油泵活塞的净冲程和毛冲程，将净冲程和毛冲程的百分比作为充满度量度值；
（2）制定关井压力恢复时间，使井底动液面达到相应高度，然后再连续不间断进行泵抽，在泵抽全过程中连续测量抽油泵的充满度值，建立充满度-时间曲线，该曲线即为抽油泵动态充满度递减历史曲线，根据曲线对抽油泵的泵抽动态特性分析得到最大泵抽充满度η_max和临界最小泵抽充满度η_c；
（3）将对给定特性油井的充满度从η_max下降到η_c的时间作为固定泵抽时间T_c，选取不同的待抽时间T_g，由泵抽时间和待抽时间组成一个间歇周期，在一个间歇周期内，泵抽时间占间歇周期的百分比作为泵抽占空比D_p；
（4）根据不同的周期设置，编制一系列间歇泵抽制度，通过最大日产量法和最小泵抽占空比确定最佳间歇泵抽制度。

2.  根据权利要求1所述的间歇泵抽制度法，其特征在于：所述步骤（1）具体包括：
（1）定义抽油泵充满度为抽油泵内吸入液体高度S_n和抽油泵全冲程S_g的百分比，以公式表示为：

式中：η为抽油泵充满度，S_n为抽油泵内吸入液体高度，S_g为抽油泵全冲程；
（2）进行载荷-时间曲线和位移-时间曲线的测量，位移-时间曲线的最低点为下死点A，最高点为上死点B；载荷-时间曲线上从下死点向上运动时出现载荷突然卸载形成活塞上行的载荷转捩点C，转捩点C的位置在位移-时间曲线上对应C’点，根据C’点确定抽油泵固定凡尔打开的位置，此时抽油泵活塞所处的仍然是下死点的位置；在A点至C’点所发生的位移量变化，是由于抽油杆弹性形变所引起的，活塞在这段时间内没有产生位移变化，所以毛冲程为 载荷-时间曲线上从上死点B下行到液体充满的高度时，活塞上下的压力会突然改变，随即游动凡尔打开，游动凡尔打开后活塞表面压力又突然下降，地面载荷-时间曲线会经历突然下降和增高转折，形成活塞下行的载荷转捩点D；根据时间同步分析，载荷-时间曲线上的D点对应的是位移-时间曲线上的D’点，从D’确定游动凡尔打开的位置，这个位置即液体吸入到抽油泵内的高度，也是抽油泵活塞的净冲程的 开始点，所以净冲程为 将测量所得的净冲程值η_n和毛冲程η_g代入公式（1）中，可得到充满度值η，以公式表示为：

其中：η_n为抽油泵净冲程，η_g为抽油泵毛冲程。

3.  根据权利要求1所述的间歇泵抽制度法，其特征在于：步骤（1）中所述连续光杆载荷-时间曲线利用光杆上的光杆载荷传感器测量，光杆连续位移-时间曲线利用角位移传感器测量。

4.  根据权利要求1所述的间歇泵抽制度法，其特征在于：步骤（2）中所述根据曲线对抽油泵的泵抽动态特性分析得到最大泵抽充满度η_max和临界最小泵抽充满度η_c具体为：
抽油泵动态充满度变化历史曲线上，抽油泵的充满度会保持一段平稳状态，这个充满度值为给定特性抽油系统能够达到的最大充满度值η_max；这个阶段划分为第I段；抽油泵的充满度值开始递减后,递减的速度由快到慢，递减速度快的阶段划分为第II段，递减速度变慢后这一阶段划分为第III阶段；将第II阶段和第III阶段的交叉点作为抽油泵抽空评价点η_c。

5.  根据权利要求1或3所述的间歇泵抽制度法，其特征在于：所述给定特性包括了给定的杆管泵的几何尺寸、给定的泵速和给定的井底液体性质，这些给定条件的不同，会使不同的油井的抽油泵达到不同的最大充满度值η_max。

6.  根据权利要求1所述的间歇泵抽制度法，其特征在于：所述步骤（4）具体为：
针对给定油井，泵抽时间固定，选取不同的待抽时间，建立不同的间歇周期和相应的泵抽占空比的间歇泵抽制度，然后将该制度中每一种间歇周期运行至少24小时，获取每一间歇周期对应的日产量值；
将该制度中日产量最大者作为最佳间歇泵抽制度；在间歇泵抽制度中出现不同的间歇周期对应的日产量值相等时，选取泵抽占空比最小者为最佳间歇泵抽制度。 

抽油泵动态充满度试井确定间歇泵抽制度法
技术领域
本发明涉及有杆泵抽油井试井方法技术领域，具体为一种抽油泵动态充满度试井确定间歇泵抽制度法。
背景技术
陆上石油开采技术采用有杆泵进行泵抽（Pumping）已经有150多年的历史。现阶段的陆上石油的勘探和开发表明，老油田的地下油藏压力递减严重，井底压力在能够提供使抽油泵充满的能力，新开发的油藏埋藏深度大，大多为低渗透和超低渗透油层，向井底供液能力也同样不足以将抽油泵充满。机械抽油系统的设计上又具有最小尺寸的物理条件限制，造成过高的泵抽能力和过低的井底供液能力之间的严重不协调。这样的抽油井会使抽油系统在低效率下工作，油井能耗增大。同时由于泵内在不充满时产生“液击”，造成机械失效，增加了作业费用。
如何解决供采不协调的问题的最初办法是人工方式进行间歇泵抽。开始阶段被称作间歇控制泵抽，按照现场人员的经验采用让油井停下来一段时间后等待井底动液面上升到使抽油泵能充满的高度时再开动抽油机。近年来对诸如大型游梁式抽油机和出沙油井采用变速泵抽，实际也是用快慢交替的办法使抽油泵在最大充满度下工作，原理在本质上是相同的。只是间歇方式不同而已。一个是采用关井等待法，一个是慢抽等待法。这种间歇控制油井运行的方法在最初阶段称作间歇泵抽法（Inermitent Pumping），到了能够自动判断抽油泵抽空状态时，被称作抽空控制法（Pump Off Control），简称POC。
用人工经验的做法带有一定的盲目性，首先，抽油泵抽空的状态的判定是不连续的间隔取值法，对抽油泵抽空的形成和演化没有一个完整的了解，二是对影响抽油泵抽空状态的井底压力也没有一个完全的了解，不能准确知道什么时候，在多少压力下形成充满或抽空。对抽空的判定也没有一个评价指标。所以各种低 产低渗透抽油井的间歇制度的制定上，至今没有一套科学的可操作的方法，急需要加以解决。
以下对有杆泵抽油井结构和工作原理、井底供液原理及泵抽间歇控制方法和装置的现状进行介绍。
1、有杆泵抽油井结构和工作原理
图1是机械抽油系统的工作原理图。其工作原理是，由电动机1带动减速器2将转速变到合适速度，通过平衡重3和连杆4带动游梁5一端上下摆动，另一端驴头7作相反方形的上下摆动，拖拽抽油光杆8做上下往复运动。光杆8连接的抽油杆系和抽油泵中的游动凡尔和活塞13也一起上下往复运动，当活塞上行时，抽油泵内的压力小于沉没压力，抽油泵的固定凡尔14打开，井底液体吸入进抽油泵。当抽油泵活塞下行时，抽油泵内的压力超过活塞上部油管内液体压力时，游动凡尔打开，抽油泵内的液体被排泄到上部的油管中。通过这样不断地往复运动，井底的液体被举升到地面。泵抽的举升能力主要依赖于抽油泵的直径大小、冲程长度和冲次多少，抽油系统的理论泵抽能力不能过小，过小就不能有效地将深井中的液体举升到地面。
2、井底供液原理概述
图2为井底近井油藏向井渗流示意图，一个生产油井的井底为带有射孔19的套管结构，套管18外部有水泥固定。套管18的射孔19和油藏相连，油藏中的含油和气体的混合液在油藏静压力与井底工作压力的压差作用下向井底渗流。油藏内液体通过射孔渗到井筒，通过抽油泵将渗到井底的液体举升到地面。
图2中，Pe为油藏静压力，但是当油井生产时会造成井底压力降低，井底的压力用P_wf表示。井底渗流的快慢与Pe和P_wf的差值△P有关。井底在工作时液体具有一个高度，称作动液面16。动液面16的高低由△P的大小来决定。动液面变化有三种情况，一种是当泵抽速度小于井底渗流速度时，动液面会保持在一定位置并且形成的流入压力P_wf和油藏静压力相等，也就是说流入压力等于油藏静压力；一种是泵抽排量速度大于井底流入速度时，井底的动液面会降低，△P值增大，导致了渗流速度增加。当渗流速度增加到与泵的排泄速度相等时，动液面将不再变化，形成相对稳定的状态。当井底渗流速度达不到泵抽速度时，动液面继续下降导致抽油泵的充满程度也降低。在泵挂深度允许加大的情况下，可以 通过将抽油泵的位置安放到井下更深的位置，可以达到使泵抽能力和井底渗流能力再相协调的状态。但是在采油后期或低渗透油井，泵挂已经不能加大的情况下，抽油泵就只好在不完全充满状态下工作。这种泵抽能力过大和渗流能力过小的不协调状态被采油工程界称作“供采不协调”。
如果能使抽油泵在较准确的时间停止泵抽和关井后直到动液面升高到抽油泵能充满的较准确的时间，无疑会大量节省能源，充分发挥油井的生产潜能，延长油井的经济寿命，最终提高采收率。所以，精确控制油井泵抽时间和等待泵抽时间是一个具有重大意义的技术需求。最佳间歇泵抽制度的确定成为近半个世纪以来人们不懈地追求。
3、泵抽间歇控制方法和装置现状
最佳间歇泵抽制度的确定在技术上有很多的方案。但所有的方案都是只考虑了抽油泵的抽空的判定技术，美国现在大多数采用的判定技术是充满度到达75%以下时为抽空。国内尚没有判定准则。但是什么时候开始泵抽的确定基本上不依赖于对抽油泵状态的判定，而是根据定时地进行油井声学法动液面测量的数据来估算。这种泵抽能力和井底向井渗流能力的关系很不容易建立，是一种非常模糊的关系。解决如何确定抽油泵是否到达了不可容忍的继续工作的状态和井底的动液面是否达到了可以使抽油泵工作的状态，至今仍然是油井进行最佳控制的关键技术。
关于抽空判定技术的历史和现状，早在上世纪五十年代，当时美国大量的已经运行十几年甚至几十年的有杆泵抽油井的产量都已经递减到很低的程度，迫切需要进行间歇运行。要使间歇泵抽制度更合理，就需要专门了解井底抽油泵的吸入状态，和抽油泵的不充满的状态，所以相应开发出一些专门的测量井底抽油泵充满程度的专利[US3817094Jun.,1974Montgomery et al.73/151;US3838597Oct.,1974Montgomery 73/151;US3851995Dec.,1974Mills 417/12;3930752Jan.,1976Douglas 417/53;US3936231Feb.,1976Douglas 417/12;US3951209Apr.,1976Gibbs166/250;US4363605Dec.,1982Mills 417/44;US4487061Dec.,1984McTamaney417/12;US4490094Dec.,1984Gibbs 417/53;US4631954Dec.,1986Mills 417/12]，如振动法、电流法、电机转速法等等。但用这些方法所测量的参数依然受到各种其它因素的影响，具有很大的不确定性。这些专利技术主要采用的是电子学装置， 利用模拟电路技术对抽油泵和井底的状态进行判断。但是到了上世纪九十年代后，由于计算机技术的迅速发展，采用数字化测试分析诊断技术已经成为不可替代。尤其是最困难的是光杆示功图和利用一维粘滞阻尼波动方程将示功图转换成井底泵功图已经非常容易，所以示功图和井底泵功图诊断抽油泵的不完全充满程度被普遍采用。
关于示功图和井底泵功图的测试和分析以及诊断的历史也很长。井底功图法是在1935年由Gibert第一次采用，但是测量需要将绘制功图装置放到到井底，测量后还要将装置取出来，根据图形形状可以获得抽油泵的充满状态。需要进行重复作业。既耗费时间，成本也很大。
1950‘s，示功图的测取采用了在地面光杆上进行测量，机械式的示功图测量带来了很大的方便，但是由于所测量的图形受抽油杆系振动的影响，图形的形状被扭曲，导致了示功图解释上的困难。到上世纪60年代初，美国石油学会API组成专门的有杆泵设计方法研究组，对几千个油井的示功图进行对比分析，结合多自由度抽油杆系的电模拟求解，编制了解示功图形状所表达的抽油泵工况信息。这些方法仍具有在数据处理分析上的繁琐和复杂性，需要特别有经验的功图分析专家进行解释。
也是在1960’s，美国著名的有杆泵诊断专家S Gibbs对抽油杆系的振动采用数学波动方程进行求解，获得了井底泵功图，可以直接根据井底泵工图判断抽油泵工况。但是求解波动方程需要分别获得光杆载荷与时间曲线和光杆位移与时间曲线。再将两个曲线的数值分别代入方程通过傅里叶级数求解，再将求解的值绘制成XY曲线，即载荷位移曲线，称作井底泵功图。这种做法需要速度较快的计算机运算速度和数字绘图仪，所以在1990‘s以前，只能将现场测量的数字化示功图带回计算机房进行计算，不能对油井的泵况进行实时分析和诊断。2000年以后，由于计算机的小型化，油井的测量分析和诊断可以通过便携式笔记本电脑或直接安装在采用带有强大CPU的单板机或PLC上的测试软件，能够完成从测量到分析、诊断和控制的一系列过程。但是对抽油泵充满程度的变化的分析，也就自然地沿用了泵功图的分析法。2006年Sam Gibbs又申请了关于采用地面示功图和井底泵功图推算油井产量的专利[US2006149476]，该专利技术主要是通过示功图和井底泵功图的分析，确定抽油泵活塞的净冲程，再根据净冲程计算每一个循环泵 抽下吸入液体的体积，再通过一系列修正如粘滞系数、泄漏和气体等的影响，最后求得油井产量。功图法是将测量的载荷-时间曲线和位移-时间曲线通过波动方程计算后绘制成泵功图，再通过对泵功图分析对一些列参数进行修正。尤其是要进行粘滞系数的计算，对得出抽油泵活塞的净冲程进行修正，然后算出抽油泵的充满度。这种方法需要多个步骤和大量的数据运算，才能获得结果。根据这种原理编写的软件，运算程序量大，不适合现场实时快速测量和分析诊断。国内在有杆泵充满度的确定上方法基本上沿用了以上所列举的方法，只是在发明的控制装置上变换了一些结构和电路的设计或制造工艺上改变。
综上所述的有杆泵充满度的测量和控制有几个不足。一是方法繁琐，美国所采用的抽空控制装置所嵌入的抽油泵净冲程测量和机械控制软件，价格昂贵，而且不易与控制器生产厂家配套。二是方法只给出了如何通过计算示功图和泵功图来计算抽油泵的净冲程值，确定停止泵抽的参量，没有给出需要停抽多少时间再开始泵抽的判断参量。所有以上方法只是在泵抽时有连续的定量的控制，而在停止泵抽的时间判断上没有定量的方法，因而是一种定性的方法。
目前，测量传感器技术，通讯和通讯传输技术以及计算机技术在抽油井上的控制应用已经是非常容易的事情。问题是控制装置根据什么来对油井进行控制。如大多数抽空控制产品或间抽产品的介绍，只是提到抽油泵能充满就抽，不能充满就不抽。或井底有动液面就抽，没有动液面就不抽。这种控制就没有确切的控制参数。因为对什么叫充满，什么叫不充满，只是一种有或无的状态，没有一个量度值，更没有一个评价值。致使抽空控制技术不能应用到石油生产实际当中。所以，控制装置的设计和制造已经不是问题，一个迫切需要解决的根本性问题是建立一套如何实现最佳的控制制度的方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种抽油泵动态充满度试井确定间歇泵抽制度法，该法是在充分对目前世界上有杆泵抽油井实施抽空控制技术以及现场多年试验的基础上，总结和归纳了大量的有杆泵抽油井生产和实验数据，建立了一套完整的确定油井最佳机械泵抽制度的试验方法和程序，通过此种方法，可以确定那些泵抽能力大于井底供液能力的抽油井，在不同的间歇制度 下能获得最大日产量和最小泵抽占空比的最佳制度，达到产量最大化，能耗最小化。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种抽油泵动态充满度试井确定间歇泵抽制度法，该法是针对泵抽能力大于井底供液能力的有杆泵抽油井，建立的确定油井最佳间歇泵抽制度的方法，具体包括：
1）同步测量连续光杆载荷-时间曲线和光杆连续位移-时间曲线，由载荷-时间曲线上的上行的载荷转捩点和下行的载荷转捩点分另确定抽油泵的固定凡尔（SV）和游动凡尔（TV）的开启时间，并进一步确定抽油泵活塞的净冲程和毛冲程，将净冲程和毛冲程的百分比作为充满度量度值。
根据不完全充满抽油泵的工作原理及抽油泵结构，当抽油杆带动活塞运动是刻分为两个阶段。首先是活塞从下死点向上运动到上死点的过程。在上行开始后，当泵内的压力降至与小于井底压力时，抽油泵内固定凡尔打开，井底的液体通过泵吸入口进入泵中。但是当吸入到抽油泵中的液体高度不断增加，井底压力不能进一步提供足够的压力时，泵内的液体高度停止增加，产生了抽油泵的不完全充满现象。抽油泵内的空间形成两部分，下部分为进入到抽油泵内的液体，上部分为空气充满部分，称为余隙空间。然后是当活塞运动到上死点后，转为向下死点的运动过程。在向下运动过程中，活塞首先通过充满空气的余隙空间，当接触到液体吸入高度位置时，活塞开始压缩液体，当活塞下部分压力大于上部分压力时，游动凡尔打开，活塞下部分液体被排入到上部的油管当中。
根据上述原理，定义抽油泵活塞冲程（毛冲程）为活塞往复运动中上死点和下死点之间的距离，单位M。则有效冲程（净冲程）由光杆冲程上固定凡尔打开的活塞位置和游动凡尔打开的活塞位置所确定，单位M。定义抽油泵充满度为抽油泵内吸入液体高度S_n（净冲程）和抽油泵全冲程S_g（毛冲程）的百分比，以公式表示为：
η=SnSg×100%---(1)]]>
其中：η为抽油泵充满度，S_n为抽油泵内吸入液体高度，S_g为抽油泵全冲程。
抽油泵的充满度的测试首先利用设置于光杆上的光杆载荷传感器和游梁上的 角位移传感器进行载荷-时间曲线和位移-时间曲线的测量。位移-时间曲线表示出了连接抽油泵地面上的光杆作正弦位移运动，正弦曲线的最低点（A点）为下死点，最高点（B点）为上死点。载荷-时间曲线是一个不规则的运动曲线，但是在载荷-时间曲线上有两个特征点即C点和D点。C点是当活塞从下死点向上运动时，到抽油泵内的压力小于井底压力时固定凡尔的开启点。因为当固定凡尔打开后，抽油泵和油井井底的液体相连通，抽油杆不再继续加载，造成抽油杆上的弹性变形力突然松弛，载荷突然卸载形成转捩点C（活塞上行的载荷转捩点）。根据时间同步原理，转捩点C的位置在位移-时间曲线上对应的是C’点。根据C’点就能确定抽油泵固定凡尔打开的位置，此时抽油泵活塞所处的仍然是下死点的位置。在A点至C’点所发生的位移量变化，是由于抽油杆弹性形变所引起的，活塞在这段时间内没有产生位移变化，所以毛冲程应为载荷-时间曲线上从上死点B下行时出现了另一个转捩点D（活塞下行的载荷转捩点），是抽油泵的游动凡尔打开点。因为当抽油泵内活塞从上死点下行过程中将经历量充满不同介质的空间，首先通过的是充满气体的空间。但是下行到液体充满的高度时，活塞与液体接触，由于液体的近似的不可压缩性质，活塞上下的压力会突然改变，活塞表面压力突然增加，但随即游动凡尔立刻打开，游动凡尔打开后活塞表面压力又突然下降，地面载荷-时间曲线会经历突然下降和增高转折，形成力学的转捩点D。根据时间同步分析，载荷-时间曲线上的D点对应的是位移-时间曲线上的D’点。从D’可以断定游动凡尔打开的位置。这个位置也是液体吸入到抽油泵内的高度，也是抽油泵活塞的净冲程的开始点，所以净冲程为将测量所得的净冲程值η_n和毛冲程η_g代入公式（1）中，可得到充满度值η。以公式表示为：
η=ηnηg=D′A‾C′B‾×100%---(2)]]>
其中：η_n为抽油泵净冲程，η_g为抽油泵毛冲程。
2）制定关井压力恢复时间，使井底动液面达到相应高度，然后再连续不间断进行泵抽，在泵抽全过程中连续测量抽油泵的充满度值，建立充满度-时间曲线，该曲线即为抽油泵动态充满度递减历史曲线，根据曲线对抽油泵的泵抽动态特性分析得到最大泵抽充满度η_max和临界最小泵抽充满度η_c（抽油泵抽空评价点）；
连续泵抽动态充满度递减曲线可通过制定一个较长期的关井压力恢复时间， 使井底动液面达到一个相应的高度，然后再连续不间断进行泵抽，在全过程中连续测量抽油泵的充满度η值。由于油井的泵抽能力大于井底供液能力，所以充满度η值在时间轴上呈现递减趋势。
通过抽油泵动态充满度变化历史曲线可以看出，曲线不是线性递减，由于通过关井或慢抽，井底动液面可恢复到一定高度，抽油泵的充满度会保持一段平稳状态，这个恒定的充满度值为给定抽油系统能够达到的最大充满度值η_max（定义最大充满度为给定条件下抽油泵可能达到的最大充满度值，用η_max表示）。所谓给定抽油系统包括了给定的杆管泵的几何尺寸、给定的泵速和给定的井底液体性质，这些给定条件的不同，会使不同的油井的抽油泵达到不同的最大充满度值η_max。这个阶段划分为第I段。直到井底动液面下降到某一位置，在这一位置上所形成的井底压力不足以使抽油泵的充满度保持在稳定状态，抽油泵的充满度值开始递减,递减的速度在一开始比较快，这一阶段划分为第Ⅱ段。但是到了一定阶段后将减小递减速度，递减速度减小后这一阶段划分为第Ⅲ阶段。在第Ⅲ阶段，充满度的变化比较复杂，有时很高，有时很低，但是总的递减趋势已经比较缓慢。这是由于抽油泵的充满程度递减后，吸入和排除液量减少，也就是泵抽能力减弱。但是动液面降低后，井底流入压力降低，工作压差增大，近井渗流速度相应加快，使抽油泵充满度下降减慢，形成了与抽油泵的泵抽能力相适应的状态，所以在一定的时间段内，井底压力抽油泵的充满度会有一个相应的自调节平衡。将第Ⅱ阶段和第Ⅲ阶段的交叉点作为抽油泵抽空评价点η_c，即临界最小泵抽充满度η_c或临界充满度η_c（临界充满度是指通过泵抽充满度递减曲线的斜率拐点所确定的值，用η_c表示）。
3）将对给定特性油井的充满度从η_max下降到η_c的时间作为固定泵抽时间，选取不同的待抽时间T_g，由泵抽时间和待抽时间组成一个间歇周期，在一个间歇周期内，泵抽时间占间歇周期的百分比作为泵抽占空比。
从泵抽动态充满度曲线的三个阶段分析，找出最佳适合泵抽的时间段。第I阶段是理想的泵抽时间段，但是要达到这样一个最大充满度下泵抽时间段需要关井和慢抽很长时间，降低了油井的工作时率，意味着日产量不能保证。第Ⅲ阶段是一个与井底渗流相平衡的阶段，但是这一阶段是不适合进行泵抽的，其理由有两个，一是抽油泵内产生“液击”，导致机械系统故障增多；二是在长期近井油 藏泡点压力下渗流，会导致近井油藏工作损伤。这里不详细论述。
根据曲线上三个阶段段的分析，可以确定第Ⅱ阶段是比较合适的泵抽阶段，在这个阶段，即不需要通过关井或慢抽等待过长的时间，又避免了抽油泵由于不完全充满所产生的液击。所以将第Ⅱ阶段持续的时间确定为一个给定油井的固定泵抽时间T_c，或称周期有效泵抽时间T_c。
由于每个给定的油杆泵抽油井都有自己的抽油泵动态充满度递减曲线，也就都有自己的相对固定的泵抽时间段。所以当确定了泵抽时间T_c后，就需要选择一个待抽时间段T_g（周期无效泵抽时间T_g或停抽时间T_g），由泵抽时间T_c和待抽时间T_g组成一个间歇周期T，即间歇周期（间歇周期时间T）为单次有效泵抽时间T_c加单次无效泵抽时间T_g或停抽时间。
一天24小时泵抽时间的累计值为日累计有效泵抽时间T_ct；
一天24小时无效泵抽时间或停抽时间的累计值为日累计无效泵抽时间或日累计停抽时间T_gt。
每天周期数为一天24小时被周期时间除所得数值，为一天内的循环周期数。
日累计间歇周期n，为24小时被日累计有效泵抽时间T_ct除，采用实际统计数值。
在一个间歇周期内，泵抽时间T_c占整个间歇周期时间T的百分比称作泵抽占空比D_p。由下式表示：
Dp=Tc(Tc+Tg)---(2)]]>
如果在一个周期内，待抽时间过长，就意味着泵抽占空比小，抽油机的工作效率就降低，会影响到油井的日产量。
4）根据不同的间歇周期设置，编制一系列间歇泵抽制度，通过最大日产量法和最小泵抽占空比确定最佳间歇泵抽制度。
对某一给定油井，泵抽时间T_c由抽油泵动态充满度递减曲线上确定，为固定泵抽时间。待抽时间T_g可以选一组不同的时间值，可以编制成不同间歇周期时间T和泵抽占空比D_p的制度系列，然后间歇循环在系列中每一种制度下运行最少24小时，获取一系列的日产量数值，这些数值可列成试验制度编制表。
其中，一个间歇周期内以充满度为变量所计算的产量为单次周期产量，以q_n 表示；采用抽油泵充满度为变量的24小时各间歇周期产量之和为泵抽日产量Q_N（24小时内各间歇周期产量之和），单位M³/天；在N个泵抽制度中泵抽日产量Q_N最大者为最大泵抽日产量（最大日产量值），以Q表示；在N个泵抽制度中占空比最小者为最小泵抽占空比，单位％。
将试验中每一间歇周期中的每个冲次的产量q进行计算，计算公式为：
q＝S_n×πR²        （3）
式（3）中q为一个间歇周期中每个冲次的产量，S_n为抽油泵充满高度，R为抽油泵抽油管的半径。将单个周期每一次泵抽循环的产量累加的值作为每周期的产量q_n。将每天各周期内所获得产量累计相加，就获得日产量Q_N。
从一系列间歇泵抽制度中选取最佳制度可由两项指标确定。首选指标为日产量Q_N。在一系列间歇泵抽制度中日产量最大者为最佳间歇泵抽制度。
第二个指标是占空比，在其中两个以上间歇泵抽制度所获产量值Q_N相等的情况下，选取占空比最小者为最佳间歇泵抽制度。
本发明具有如下有益效果：
1、本发明主要采用了与传统的功图法判定充满度的不同原理。动态充满度试验法是非功图法，它直接在所测量的载荷-时间曲线和位移时间曲线上根据时间同步法获取抽油泵的充满度，速度块，精度高，容易在现场进行实时测量、分析和诊断。这种方法和美国先进的S.Gibbs井底功图法相比较更适合中国国情。在美国大多数的有杆泵抽油井采用波动方程计算出井底泵功图进行分析诊断的必要条件为大泵快抽。也就是抽油泵的直径大而且冲次高，这样的工艺条件使地面测量的载荷发生严重畸变，造成分析和诊断的困难。美国抽油井采用泵径大都在56mm以上，冲次大多数在6次/分钟以上。而我国抽油井的泵径一般都在56mm以下，冲次都小于6次/分钟，所以在地面测量的载荷只有很小的畸变，而且容易修正，这是直接通过地面载荷-时间曲线和位移-时间曲线确定抽油泵充满度值的充分且必要条件。
2、本方法和程序实现了连续的充满度的测量和计算，给出了完整的抽油泵充满度在递减过程中的变化过程和特点，通过分析给出了确定意义的抽空评价值，使抽空控制具有了实际的物理意义。
3、本方法为便于抽油泵充满度的动态变化的测量和控制，确定了一套用于 试验的参数和对本试验方法所采用的术语进行定义，使试验方法和过程形成一套科学的规范。便于在不同油藏的区块和不同有杆泵抽油井上确定初始试验条件和试验结果评价。
4、根据本试验所选取间歇泵抽的最佳制度，简单易行，减少了机械泵抽的盲目性，可以使占有杆泵抽油井70%以上的供采不协调的低产和低渗透抽油井的产量达到最大化，不但降低了机械能耗，更重要的是发挥了油井的产能，提高采收率。使目前的陆上采油工程技术水平达到一个新的阶段。
附图说明
图1为有杆泵抽油井结构和工作原理示意图。
图2为井底近井油藏向井渗流示意图。
图3为抽油泵结构示意图。
图4为本发明抽油泵充满度确定示意图。
图5为本发明抽油泵载荷-时间曲线和位移-时间曲线。
图6为本发明连续泵抽动态充满度递减曲线。
图7为本发明一个间歇周期内泵抽时间和待抽时间方波图形。
图8为本发明动态抽油泵充满度试井确定最佳间歇泵抽制度法的试验程序和步骤。
附图标识：1-电动机；2-变速器；3-平衡重；4-连杆；5-游梁；6-支撑轴；7-驴头；8-光杆；9-悬绳器；10-盘根；11-套管；12-油管；13-活塞和游动凡尔；14-固定凡尔；15-泵内液体高度；16-动液面；17-油管；18-套管；19-射孔；20-抽油杆；21-液体吸入高度；22-泵吸入口；23-下死点；24-上死点；131-活塞；132-固定凡尔。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明详细说明。
根据本发明的目的和要求，具体实施要具备如下条件：
1、必要的光杆载荷和位移测试装置和仪器。测量的载荷传感器精度要10mV/V，位移传感器的满量程精度要达到0.2%。要采用有足够精度的测量数字 记录和存储装置，测量信号的A/D转换精度应达到12bit。采样数率应高于20个样本/秒。要有能够输出打印或直接屏幕读取曲线数值的设备，以便于分析取值。
2、必须配备自动周期程序装置，如双时间定时器，最好是采用数字编程能进行自动周期程序控制的智能设备。自动根据每周期的泵抽时间和待抽时间来开关抽油机的电动机，或改变变频电机转速达到变速控制的目的。
3、要结合油井产量测量设备对油井实际的日产量进行计量或推算。建议采用井旁地罐和罐车进行跟踪计量。采用常用的三相分离器计量，需要达到足够的时间。
本发明中所述抽油泵结构如图3所示。抽有杆20带动活塞131运动是刻分为两个阶段。从A到B阶段为活塞从下死点23向上运动到上死点24的过程。在上行开始后，当泵内的压力降到与小于井底压力时，固定凡尔14打开，井底的液体通过泵吸入口22进入泵中。但是当吸入到抽油泵中的液体高度不断增加，井底压力不能进一步提供足够的压力时，泵内的液体高度停止增加，产生了抽油泵的不完全充满现象。抽油泵内的空间形成两部分，下部分为进入到抽油泵内的液体，上部分为空气充满部分，称为余隙空间。当活塞运动到上死点B后，转为向下死点A的运动。在向下运动过程中，活塞131首先通过充满空气的余隙空间，当接触到液体吸入高度21位置时，活塞131开始压缩液体，当活塞下部分压力大于上部分压力时，游动凡尔132打开，活塞下部分液体被排入到上部的油管当中。
抽油泵充满度η定义为抽油泵内吸入液体高度S_n和抽油泵全冲程S_g的百分比（图4）。
实施例
本实施例中动态抽油泵充满度试井确定最佳间歇泵抽制度法的试验程序和步骤如图8所示。具体如下：
1、抽油泵的充满度的测试。
抽油泵的充满度的测试首先利用图1中P点上的光杆载荷传感器和S点上的角位移传感器进行载荷-时间曲线和位移-时间曲线的测量。测量的曲线的形状如图5所示。位移-时间曲线中A点为下死点，B点为上死点。载荷-时间曲线是一个不规则的运动曲线，但是在载荷-时间曲线上有两个特征点即C点和D点。C点是当活塞从下死点向上运动时，到抽油泵内的压力小于井底压力时固定凡尔的开 启点。转捩点C的位置在位移-时间曲线上对应的是C’点。根据C’点就能确定抽油泵固定凡尔打开的位置，此时抽油泵活塞所处的仍然是下死点的位置。在A点至C’点所发生的位移量变化，是由于抽油杆弹性形变所引起的，活塞在这段时间内没有产生位移变化。所以毛冲程应为
载荷-时间曲线上从上死点B下行时出现了另一个转捩点D，是抽油泵的游动凡尔打开点。根据时间同步分析，载荷-时间曲线上的D点对应的是位移-时间曲线上的D’点。从D’可以断定游动凡尔打开的位置。这个位置也是液体吸入到抽油泵内的高度，也是抽油泵活塞的净冲程的开始点。所以净冲程为将测量所得的净冲程值η_n和毛冲程η_g代入公式（1）中，可得到充满度值η。
2、连续泵抽动态充满度递减曲线的测试和抽空评价点η_c的确定。
制定一个较长期的关井压力恢复时间，使井底动液面达到一个相应的高度，然后再连续不间断进行泵抽，在全过程中连续测量抽油泵的充满度η值。以时间为横坐标，充满度为纵坐标绘制连续泵抽动态充满度递减曲线，如图6所示。
图6中，抽油泵的充满度保持平稳状态时，即充满度为恒定值时，这个值为给定抽油系统能够达到的最大充满度值η_max，这个阶段划分为第I段。当井底压力不足以使抽油泵的充满度保持在稳定状态，抽油泵的充满度值开始递减,图中A为抽油泵充满度递减开始点。递减的速度在一开始比较快，这一阶段划分为第II段。但是到了一定阶段后将减小递减速度。递减速度减小后这一阶段划分为第III阶段。将第II阶段和第III阶段的交叉点B作为抽油泵抽空评价点η_c第II阶段的AB段确定为一个给定油井的固定泵抽时间Tc。
3、间歇泵抽制度的编制和计算
当确定了泵抽时间后，选择一个待抽时间段T_g，由泵抽时间T_c和待抽时间Tg组成一个间歇周期（图7）。
每天周期数为一天24小时被周期时间除所得数值为一天内的循环周期数。
在一个间歇周期内，泵抽时间占整个周期时间的百分比称作泵抽占空比D_p。
图7为一个周期内泵抽时间T_c和待抽时间T_g方波图形。对某一给定油井，泵抽时间由抽油泵动态充满度递减曲线上确定，为固定泵抽时间。待抽时间可以选一组不同的时间，可以编制成不同周期时间和泵抽占空比的制度系列，然后间歇循环再系列中每一种制度下运行最少24小时，获取一系列的数值，这些数值列成 试验制度编制表，如表1所示。
表1

4、试验泵抽产量的计算
单次周期产量q_n计算。将试验中每一周期循环中的每个冲次的参量进行计算，计算公式为：
q＝S_n×πR²
式中S_n为抽油泵充满高度，将单个周期每一次泵抽循环的产量累加得q_n值作为每周期的产量。
如每天各周期内所获得产量累计相加，就获得日产量Q_N。
5、最佳泵抽制度选取
从一系列间歇泵抽制度中选取最佳制度可由两项指标确定。首选指标为日产量Q_N。在一系列间歇泵抽制度中日产量最大者为最佳间歇泵抽制度。
第二个指标是占空比，在其中两个以上间歇泵抽制度所获产量值相等的情况下，选取占空比最小者为最佳间歇泵抽制度。