目前我国95%以上的油井采用机械采油方式,其中最主要的是常规有杆泵采油方式。油井产量计量是油田生产管理中的一项重要工作。及时准确的油井产量资料是考察油井单位时间的产量、跟踪掌握地下油藏区块的动态情况、预测和评价油井区块的开发潜力、总体分析和把握油田的全局产能情况、合理制定油田生产方案的重要依据。在本世纪初,随着油田开发的不断深入,国内油田分别从地面建设和生产管理两个方面对油井产量计量技术提出了新的更高要求。示功图量油技术是一项无需铺设管线,无需分离器,无需地面站,工程投资较低,又能满足连续、实时、自动要求的新的油井计量技术,是目前代替小站计量模式的比较可行的方案。长期以来,抽油机井环空动液面都是使用回声仪测试的,由人工定期进行操作,很难长时间连续测试,而且所采用的动液面测试仪器由于受油井套管环空内死油环、井下狗腿等因素的影响,测试分析结果与实际液面情况不符。目前也有使用其他测量方法(诸如电动气枪、电动氮气瓶),但因工艺结构复杂,成本较高,使用周期短,因此推广起来比较困难。近年来,人们研究如何应用示功图资料推算动液面深度。示功图是抽油系统作功的一种描述,产液量与油井的示功图存在着一定的关系,由示功图可以预测油井的产量,动液面,计算曲柄最大扭矩,井筒摩擦载荷和抽油机井的系统效率,最后对抽油机井的工况进行分析和诊断,预测抽油杆的使用寿命。首先,本文建立了Gibbs抽油井诊断数学模型,寻求数学模型的解,利用分离变量法解波动方程,求出了载荷,位移的傅里叶级数形式的解。然后进行功图计算,计算了各级杆顶端示功图以及泵示功图,还讨论了多级杆时抽油杆柱在不同直径处的衔接条件,根据这些条件,得出各级杆系数的递推公式。其次,本文对功图进行了量化分析,主要介绍了悬点示功图,各级杆示功图和泵示功图及其应用。根据悬点载荷及抽油机型号及使用的冲程,平衡块重和平衡半径计算曲柄轴扭矩,根据曲柄轴最大扭矩与减速箱额定扭矩之比,及光杆最大载荷与抽油机悬点允许最大载荷之比,可求得抽油机载荷利用率和扭矩利用率,由此来判断抽油机是否超载。根据每级抽油杆顶部处的示功图,确定最大、最小载荷,并计算每级抽油杆顶部的最大和最小应力,再由API修正的Goodman方法获得各级杆应力利用情况,以分析判断抽油杆设计是否合理。本文具体讲解了泵示功图量油原理及柱塞有效冲程的计算方法,本文在研究泵示功图、阀开闭点的位置与柱塞有效冲程三者之间关系的基础上,建立了泵示功图曲线的曲率计算模型,提出了新的柱塞有效冲程计算方法,给出了由泵示功图计算柱塞有效冲程的主要步骤。本文还介绍了利用示功图如何计算产液量,主要是根据有效冲程确定油井产液量。另外还推导了动液面深度计算原理及其计算方法,根据泵示功图,分析抽油泵固定凡尔和游动凡尔开、闭前后泵腔内的压力及泵载的变化规律,确定泵吸入口压力,应用抽油机井环空压力分布计算模型,建立动液面深度确定方法。通过将计算的动液面深度与实测的动液面深度进行比较,结果表明计算的动液面深度具有较小的误差,它节约了成本,在油田上可以广泛地推广。根据获得的泵示功图,本文还对抽油机井的系统效率进行了计算,主要讨论了地面效率和井筒举升效率,通过对孤东采油厂采油三队6口井的井筒举升效率进行计算,结果表明利用泵示功图计算井筒举升效率是可行的。针对孤东油田油很稠的特点,本文对稠油抽油机井井筒的摩擦载荷进行了研究,讨论了油井在抽汲状态下的抽油杆上下冲程摩擦力和总摩擦力,并应用功图量化分析软件对孤东采油厂采油三队6口井上下冲程平均摩擦载荷的计算值列出与实测示功图的摩擦载荷进行对比,说明有示功图计算的摩擦载荷准确性较高。最后,本文选取了孤东油田采油厂的九口井用功图量化分析软件计算的示功图结果,通过示功图,对九口井的工况进行分析,诊断泵存在的问题,同时还将抽油杆所受的悬点最大载荷,最小载荷与应力结合起来考虑了抽油杆的疲劳极限,对影响抽油机井悬点载荷的变化的因素——抽油机工作参数变大、结蜡,原油的含水率升高进行了研究,最后对疲劳寿命进行了估计,在生产实际中,根据剩余寿命的计算结果,去确定抽油杆的工作时间,从而合理安排抽油杆的检测周期,避免发生断杆事故,因此疲劳寿命的预测为抽油杆柱设计有效地进行提供了基础。地面示功图测量比较简单,本文通过理论分析,建立示功图量化分析数学模型,编制了“稠油抽油机井功图量化分析软件”,该软件具有抽油机井工况参数计算和诊断分析的功能。它可以方便、较为准确地计算产液量、动液面、曲柄扭矩及效率等参数。该软件系统是在Windows2000环境下应用Visual Basic6.0语言编写而成。软件操作简单,使用方便,它具有很大的推广性和广阔的工业应用前景。孤东油田地层特征复杂,具有物性分布不均匀,原油粘度大,胶质沥青质含量高等特点。本文针对孤东稠油抽油井,开展功图量油、供液情况分析、降粘工艺参数和工况分析四个方面的研究,这将对提高孤东稠油油田开发的整体经济效益具有十分重要的意义。