本公開內(nèi)容總體上涉及井下泵，并且更具體而言，涉及用于確定井下泵的產(chǎn)量的方法和裝置。

背景技術(shù)：

井下泵用于通過相對于孔移動活塞來泵送來自地層的流體。在活塞與孔之間提供了空隙以確保井下雜質(zhì)不會對井下泵的性能產(chǎn)生負面影響。然而，此空隙容許活塞與孔之間的泄漏。此外，在一些情況下，泵在泵送時可能不是全滿的。因此，泵填充影響由泵產(chǎn)生的流體的量。

附圖說明

圖1示出了根據(jù)本公開內(nèi)容的教導的包括用于確定井的產(chǎn)量的示例性裝置的泵送單元。

圖2示出了可以根據(jù)本公開內(nèi)容的教導而產(chǎn)生的示例性表面示功圖。

圖3示出了可以根據(jù)本公開內(nèi)容的教導而產(chǎn)生的示例性泵示功圖。

圖4示出了由具有被錨定的管的泵送單元所產(chǎn)生的示例性泵示功圖。

圖5示出了由具有未被錨定的管的泵送單元所產(chǎn)生的示例性泵示功圖。

圖6示出了由泵送單元產(chǎn)生的示例性泵示功圖，其中，泵在下沖程期間是不滿的。

圖7是表示確定泵填充因子的示例性方法的流程圖，并且該示例性方法可以利用圖1的示例性裝置來實現(xiàn)。

圖8是表示計算泵吸入壓力的示例性方法的流程圖，并且該示例性方法可以利用圖1的示例性裝置來實現(xiàn)。

圖9是表示基于泵吸入壓力來控制泵送單元的示例性方法的流程圖，并且該示例性方法可以利用圖1的示例性裝置來實現(xiàn)。

圖10A和圖10B是表示確定泵送單元的產(chǎn)量的示例性方法的流程圖，并且該示例性方法可以利用圖1的示例性裝置來實現(xiàn)。

圖11是用于實現(xiàn)圖7、圖8、圖9或圖10A和圖10B的示例性方法中的任何方法和/或圖1的示例性裝置的處理器平臺。

在上面標識的附圖中示出了某些示例并且在下面進行詳細描述。在描述這些示例時，使用類似或相同的附圖標記來標識相同或類似的元件。附圖不一定按比例繪制，并且出于清晰和/或簡明的目的，附圖中的某些特征和某些視圖可以按比例夸大地示出或者示意地示出。另外，貫穿本說明書描述了若干個示例。來自任何示例的任何特征可以包括有來自其它示例的其它特征、替換來自其它示例的其它特征或另外與來自其它示例的其它特征相結(jié)合。

具體實施方式

油田井下往復泵(例如，桿式泵)經(jīng)常被認為是正排量泵(positive displacement pump)，這是因為已知直徑的柱塞或活塞在每一個沖程下行進已知的(或可計算的)距離。期望使用泵作為儀表，以通過將一天期間泵的沖程數(shù)和泵的幾何形狀與經(jīng)推測的生產(chǎn)量進行相關(guān)來近似計算來自井的日產(chǎn)量。換句話說，由于泵的排量體積是已知的(或可計算的)，因此期望使用在某一時間段期間的沖程數(shù)來推測所產(chǎn)生的流體的體積。然而，井下油泵不執(zhí)行為真正的正排量泵，這是因為泵通常被設(shè)計為在活塞與桶(活塞通過該桶往復運動)之間具有顯著的空隙，從而導致泄漏或滑脫。

根據(jù)本公開內(nèi)容的教導，與井下往復運動泵相關(guān)聯(lián)的信息可以用于近似計算來自相對應(yīng)的井的產(chǎn)量。通常，產(chǎn)量可以基于泵的面積和泵沖程的距離(其相當于每一個沖程的經(jīng)估計的排量體積)來估計。然而，已知的產(chǎn)量估計不考慮會影響所產(chǎn)生的體積的其它因素，例如泵填充和/或泵泄漏。本文所公開的示例性方法和裝置可以用于通過考慮至少這兩個變量來更準確地估計產(chǎn)量。

泵填充指泵桶中(例如，活塞與桶的底部之間)的流體的量。如果當活塞在下沖程期間向下移動時泵桶不是全滿的，則在上沖程中由活塞泵送的液體的體積與泵的排量體積不同。本文所公開的方法和裝置可以用于確定泵填充因子(例如，分數(shù))，其對于若干桿式泵控制應(yīng)用是有用的。例如，泵填充因子對于桿式泵速度控制和/或桿式泵開/關(guān)控制是高度期望的過程變量。在可變速度桿式泵送應(yīng)用中，當泵填充因子低于目標值(例如，設(shè)定點、閾值)時可以減小泵速度，并且當泵填充因子高于目標值時可以增大泵速度。對于開/關(guān)控制應(yīng)用，可以監(jiān)控泵填充因子，并且當針對指定數(shù)量的沖程泵填充因子下降至目標值以下時，可以停止泵并且將井置于空閑以允許井套被產(chǎn)層所填充。因此，當恢復泵送時(在空閑時間結(jié)束時)，可以由足夠的流體來填充泵?？梢岳眠@些策略來降低所生產(chǎn)的每單位液體的能耗，并且降低對泵系統(tǒng)部件的磨損，從而延長了泵送系統(tǒng)的壽命。

另外，井下泵被設(shè)計為在活塞與桶或管(活塞在桶或管內(nèi)往復運動)之間具有空隙或間隙。因此，在上沖程上(例如，當跨活塞的壓力差存在時)，在泵與桶之間發(fā)生泄漏。因此，實際上泵送的流體的量少于經(jīng)預(yù)測或估計的量。本文所公開的示例性方法和裝置可以用于確定泄漏比例常數(shù)(leakage proportionality constant)，該泄漏比例常數(shù)可以用于更準確地預(yù)測每一個沖程中的油生產(chǎn)的量的。在一些示例中，泵填充分數(shù)或因子也可以用于確定泄漏比例常數(shù)。因此，本文所公開的示例性方法和裝置可以用于確定泵填充和泄漏，其然后可以用于更準確地推測產(chǎn)量。具體而言，來自井的產(chǎn)量可以基于泵送單元的沖程數(shù)、井下泵的幾何形狀、示例性的泄漏比例常數(shù)和/或泵填充因子來推測。沖程指包括上沖程和下沖程的完整循環(huán)。

此外，在往復運動桿式泵的大多數(shù)應(yīng)用中，操作者或所有者可能期望在“泵抽空(pumpoff)”處或附近操作井，“泵抽空”是井眼中可獲得的液體最低限度地適合于填充泵的點。通常，在泵抽空附近操作井引起最低實際產(chǎn)生的井底壓力。此外，至井眼的流入量(inflow)隨著井底壓力遞減而增大。因此，在泵抽空處或附近操作井通常引起來自井的最大產(chǎn)量。然而，在一些情況下，操作者可能期望在指定的井眼壓力下而非在泵抽空處操作井。該策略可以提供良好的油藏管理，這是因為該策略使得輕烴成分在產(chǎn)物流向井眼時保留為具有液相的溶解狀態(tài)。通過將產(chǎn)物保持在僅液相，增大了至液體的有效滲透率。在一些情況下，該方法引起對碳氫化合物的較高的總回收率(盡管在一些情況下，回收會花費較長的時間段)。為了在指定的井下壓力值(例如，設(shè)定點、閾值)處(或周圍)操作井，需要某種測量或估計井眼(泵吸入口)壓力的方法。一些儀器產(chǎn)品可用于直接測量這些值。然而，這些產(chǎn)品通常昂貴并且操作復雜難以安裝。本文所公開的示例性方法和裝置提供了用于使用以上所描述的泵填充因子來確定跨泵的壓力差的技術(shù)。因此，可以確定泵的吸入壓力并用于控制泵的速度。泵的吸入壓力可以用于桿式泵速度控制和桿式泵開/關(guān)控制。換句話說，可以減小或增大泵速度和/或可以基于泵的吸入壓力來停止或啟動泵。

圖1示出了可以用于從油井102生產(chǎn)油的示例性泵送單元100。泵送單元100包括基部104、游梁支柱106和步進梁108。在示出的示例中，泵送單元100包括電機或引擎110，電機或引擎110驅(qū)動皮帶和帶輪系統(tǒng)112以使得齒輪箱114旋轉(zhuǎn)并且繼而使得曲柄臂116和配重118旋轉(zhuǎn)電機。連桿120耦合在曲柄臂116與步進梁108之間，以使得曲柄臂116的旋轉(zhuǎn)使連桿120和步進梁108移動。隨著步進梁108圍繞樞軸點和/或鞍狀軸承122樞軸旋轉(zhuǎn)，步進梁108移動驢頭(horse head)124，以經(jīng)由韁繩(bridle)128、光桿130、管柱132、和抽油桿柱134向井下泵126提供往復運動。

在示出的示例中，驢頭124的往復運動在泵126的桶138(例如，孔、管、外殼等)內(nèi)移動泵126的活塞136，以從周圍的地層140(標記為F)中抽取液體。在活塞136的上沖程期間，通過位于孔138的底部處的固定閥142(例如，下部閥)將液體抽取至孔138中。活塞136包括處于閉合位置的游動閥144(例如，上部閥)。因此，活塞126將管132中的處于活塞136上方的流體推動至表面。在下沖程期間，活塞126的游動閥144開啟，其使得桶138中的流體能夠流動通過閥144并且至處于活塞126上方的管138中。在此期間，固定閥142是閉合的?；钊?26然后在隨后的上沖程期間向上移動以將管132中的流體向表面推動，以此類推。

為了使得雜質(zhì)不對產(chǎn)量產(chǎn)生負面影響和/或?qū)钊?36相對于孔138的移動產(chǎn)生負面影響，在活塞136與孔138之間提供了空隙或間隙?？障督档土嗽诒盟蛦卧?00的每一個沖程期間由泵126產(chǎn)生的流體的體積。

為了準確地確定泵126的產(chǎn)量，泵送單元100包括示例性裝置和/或桿式泵控制器146。在此示例中，來自泵送單元100和/或與泵送單元100相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)由桿式泵控制器146的輸入/輸出(I/O)設(shè)備148來接收并且存儲在可由處理器152訪問的存儲器150中。如在本文更詳細地公開的，處理器152可以執(zhí)行過程來確定例如示例性泵填充因子(例如，基于泵126中包含的流體的體積)、泵126的吸入壓力、示例性的泄漏比例常數(shù)(例如，in²/lbf)、通過泵126泄漏的流體的體積(例如，in³)、和/或在泵送單元100的沖程和/或給定的時間段期間產(chǎn)生的凈流體。在一些示例中，裝置146的部件148、150、152設(shè)置在外殼147內(nèi)，其中外殼147可以位于泵送單元100的位置處。在其它示例中，裝置146可以位于遠程位置中(例如，在基站或控制室處)。

已經(jīng)提出了若干種技術(shù)來使用井現(xiàn)場控制器計算推測的產(chǎn)量，其中井現(xiàn)場控制器可以對泵沖程進行計數(shù)并且測量單獨沖程的有效性。然而，這些已知的方法受到對在每一個沖程期間發(fā)生的泄漏的量的獨立估計或測量的需求的阻礙。在于2011年7月20日遞交的美國專利申請序列號No.13/187,330(其以引用方式全部并入本文)中闡述了一種技術(shù)，該技術(shù)應(yīng)用已經(jīng)從實驗室泵測試中推導出的原理，并且具體而言，應(yīng)用通過泵的泄漏直接與跨泵的壓力差(例如，桶138內(nèi)的壓力與活塞136上方的壓力之間的差)成比例的原理?？绫玫膲毫Σ钪苯优c抽油桿柱上的負載或張力成比例。與往復運動桿式泵一起使用的常規(guī)診斷工具被稱為示功圖，其是針對泵送單元的單個沖程的負載(例如，力)與位置(例如，線性位移)的關(guān)系的繪圖。通常使用兩種類型的示功圖。第一種類型的示功圖是表面圖，其基于在表面處進行的測量并且顯示了光桿負載與光桿位置的關(guān)系。第二種類型的示功圖被稱為泵示功圖并且是使用針對表面示功圖而收集的數(shù)據(jù)和對抽油桿柱的彈性(flexibility)進行建模的數(shù)學計算過程來計算的。

圖2示出了可以使用與光桿130的垂直位移與時間的關(guān)系相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)以及與光桿130上的張力與時間的關(guān)系相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)、根據(jù)本公開內(nèi)容的教導而生成的示例性表面示功圖200。在一些示例中，表面示功圖200表示井下泵126正在正常操作(具有適當?shù)牧黧w待泵送)的情形。如在圖2中示出的，x-軸202與光桿130的位置相對應(yīng)，并且y-軸204與光桿130上的負載相對應(yīng)。

在圖2中示出的示例中，附圖標記206(點1處)與當光桿130開始其向上運動(例如，上沖程)以開始提升流體柱時相對應(yīng)。在附圖標記206與208(點2處)之間，光桿130上的張力的增加被示出為光桿130被拉伸并且流體柱被提升。附圖標記208與當泵送單元100正支撐抽油桿柱134的重量和正加速的流體柱的重量時相對應(yīng)。在附圖標記208與210(點3處)之間，隨著上沖程繼續(xù)，力波到達表面，其使得光桿130上的負載波動。附圖標記210與當光桿130已經(jīng)達到其最大向上位移時相對應(yīng)。在附圖標記210與212(點4)之間，流體負載從抽油桿柱134傳遞到管柱132，其使得光桿130中的張力減小。附圖標記212與當負載已經(jīng)基本上和/或完全傳遞至管柱132時相對應(yīng)。在附圖標記212與206之間，隨著下沖程繼續(xù)，力波反射至表面，其導致光桿130上的不規(guī)則負載，直到光桿130到達其最低點并且開始另一個沖程為止。

圖3示出了可以使用與光桿130的位置和光桿130上的負載相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)、根據(jù)本公開內(nèi)容的教導而生成的示例性泵示功圖300。在一些示例中，泵示功圖300是使用在表面處測量的數(shù)據(jù)而生成的。如在圖3中示出的，x-軸302與井下泵的位置(例如，活塞136的位置)相對應(yīng)，并且y-軸304與井下泵上的負載相對應(yīng)。在圖3中示出了來自圖2中的點1、2、3和4。使用泵示功圖300，跨泵126的壓力差與泵示功圖300的高度(例如，垂直程度)成比例。因此，通過泵126的泄漏直接與泵示功圖300的高度成比例。使用梯形規(guī)則(或另一種類似技術(shù))，可以對來自泵送單元沖程的所測量的數(shù)據(jù)進行積分以推導出泵示功圖300的面積。泵示功圖的總面積表示所執(zhí)行的功(例如，作用在某一距離上的力)的量。由此，泵示功圖300的面積表示由泵126所執(zhí)行的功。

在理想狀況下(例如，在泵126是滿的并且不存在管移動和/或泄漏的情況下)，如果已知了或估計了泵126的排放壓力(例如，在活塞上方的流體的壓力)和吸入壓力(例如，在活塞136下方的流體的壓力)，則圖300的面積可以用于使用下面的式1來確定理想產(chǎn)量流體體積V_沖程。

在式1中，V_沖程表示在沖程期間產(chǎn)生的流體的理想的(例如，無泄漏)體積(例如，in³)，A_PC表示沖程的泵示功圖的面積(例如，in-lbf)，并且ΔP表示跨活塞136的壓力(例如，泵排放壓力與泵吸入壓力之間的差)(例如，以lbf/in²為單位)。然而，式1中闡述的關(guān)系僅僅可以用于具有被錨定的管的井中的滿泵示功圖。具體而言，在一些情況下，管132被錨定或固定以防止管132在操作期間移動和/或拉伸。如果管132未被錨定，則管132在操作期間會移動和/或拉伸。因此，可能影響泵示功圖300的面積。

例如，圖4示出了具有被錨定的管的井(例如，井102)的示例性的理想的“滿”泵示功圖400。x-軸402與井下泵的位置相對應(yīng)，并且y-軸404與井下泵上的負載相對應(yīng)。如在圖4中示出的，圖400的形狀基本上是矩形的。即使在可能存在不規(guī)則性的情況下，泵示功圖的理想面積A_PCI也可以使用下面的式2來確定(例如，近似計算)。

A_PCI＝(S_max-S_min)×(F_max-F_min) 式2

在式2中，A_PCI表示泵示功圖的理想面積(例如，in/lbf)，S_max表示最大泵位置(例如，in(英寸))，S_min表示最小泵位置(例如，in)，F(xiàn)_max表示最大泵負載(例如，lbf)，并且F_min表示最小泵負載(例如，lbf)，上述各項在圖4中已經(jīng)進行了標記。

在一些情況下，如以上說明的，管未被錨定或縛住。因此，管在操作期間會拉伸，從而影響泵示功圖的面積。圖5示出了具有未被錨定的管的井(例如，井102)的示例性的理想“滿”泵示功圖500。x-軸502與井下泵的位置相對應(yīng)，并且y-軸504與井下泵上的負載相對應(yīng)。如在圖5中示出的，泵示功圖500呈平行四邊形的形狀。具體而言，泵示功圖500的側(cè)邊的斜率不如例如泵示功圖400的側(cè)邊的斜率陡峭。泵示功圖500的側(cè)邊的斜率反映了當流體負載被從抽油桿柱134(例如，在上沖程上)傳遞至管132(例如，在下沖程上)時管柱的拉伸和松弛。泵示功圖的側(cè)邊的斜率dF/ds可以使用下面的式3來確定。

在式3中，dF/ds表示泵示功圖的側(cè)邊的斜率(例如，lbf/in)，E表示管材料的彈性模量(例如，lbf/in²)，A_管表示管的橫截面面積(例如，in²)，并且L表示未被錨定的管的長度(例如，ft(英尺))。如在圖5中示出的，泵示功圖500不是像圖4中的泵示功圖400那樣的矩形。因此，不可以應(yīng)用式2來準確地測量泵示功圖500的面積。與未被錨定的管相關(guān)聯(lián)的泵示功圖的理想面積A_PCI可以使用下面的式4來確定。

A_PCI＝[(S_max-S_min)×(F_max-F_min)]-A_TM 式4

在式4中，A_TM表示平行四邊形的側(cè)邊上的兩個三角形面積的總和(例如，in-lbf)，其可以使用下面的式5來確定。

使用式5確定的A_TM的值可以用在式4中以確定泵示功圖的理想面積A_PCI。

存在并且會影響產(chǎn)量體積的另一個問題是泵填充。圖6示出了具有被錨定的管(大約50％滿)的井(例如，井102)的示例性泵示功圖600。x-軸602與井下泵的位置相對應(yīng)，并且y-軸604與井下泵上的負載相對應(yīng)。當泵126未滿時，泵示功圖600在空的下沖程的部分期間自身折返(retrace)，直到流體遇到活塞136為止。換句話說，在下沖程期間，理想情況下泵126應(yīng)當是充滿流體的。如此，活塞136上方和下方的流體的壓力是相同的，并且因此在下沖程期間泵126上的負載通常為零。然而，如果泵126沒有充滿流體，則當活塞126在下沖程期間向下移動時活塞136支撐泵126上方的流體柱。一旦活塞136遇到泵126中的流體，則活塞136上方和下方的壓力穩(wěn)定，并且因此泵126上的負載移向零。與圖4相比，圖4中的泵示功圖400包括比圖6中的泵示功圖600更大的面積。泵示功圖600的理想面積A_PCI可以使用下面的式6來確定。

A_PCI＝{[(S_max-S_min)×(F_max-F_min)]-A_TM}×η 式6

在式6中，A_TM表示三角形面積的總和(例如，如使用式5所計算的)并且η表示泵填充因子(例如，分數(shù))。因此，式6將泵填充因子方面與管移動方面相結(jié)合以準確地確定泵示功圖的面積。對于被錨定的井，式5中的未被錨定的管的長度L為零，其使得式6中的A_TM的值為零。式6可以重新排列以求解泵填充因子η，如在下面的式7中所示出的。

在式7中，A_PC表示實際積分的圖面積(例如，in-lbf)，其可以使用例如梯形規(guī)則來確定。式7提供了使用管柱和泵示功圖的已知參數(shù)(例如，屬性)來確定(例如，估計)泵填充因子η的手段。因此，用于確定泵填充因子η的示例性方法或過程可以包括計算表面示功圖(例如，表面示功圖200)、計算(例如，運算)泵示功圖(例如，泵示功圖600，其可以是基于表面示功圖的)、針對最大位置和最小位置以及最大負載和最小負載(S_max、S_min、F_max、F_min)分析泵示功圖、對泵示功圖進行積分以確定真實的或?qū)嶋H的面積A_PC、使用式5計算三角形面積A_TM(如果管未被錨定的話)(L、E和A從管配置中得知)以及使用式7計算泵填充因子η。該過程可以由例如桿式泵控制器146的處理器152來執(zhí)行?？梢葬槍Ρ盟蛦卧?00的每一個沖程確定泵填充因子η。在一些示例中，泵填充因子η可以被監(jiān)控并且可以用于控制電機110的速度和/或開/關(guān)操作。例如，如果泵填充因子η下降至閾值或目標值以下，則可以減小電機110的速度。因此，對于泵126存在相對更多的時間在沖程之間進行填充。

如在本文所公開的，當存在跨泵126的壓力差時發(fā)生泵泄漏。因此，無論何時泵示功圖示出泵126上的正負載(positive load)，則存在跨泵126的壓力差。另外，泄漏與跨泵126的壓力差成比例。由于跨泵的壓力差與泵示功圖上的負載成比例，因此泄漏與泵示功圖負載成比例。由于存在跨泵的壓力差(例如，如通過在上沖程期間泵126上的負載所指示的)，因此泵在上沖程上泄漏。另外，當填充小于100％時，泵126會在下沖程上泄漏，這是因為當泵126小于100％滿時存在跨泵126的壓力差?？紤]到用于計算泵示功圖的離散值在時間上相等地間隔開，流體泄漏的體積LKG可以使用下面的式8來確定(例如，近似計算)。

LKG＝C_LKG×A_PC×(2.0-η) 式8

在式8中，LKG表示通過泵泄漏的流體的體積(例如，in³)，并且C_LKG表示泄漏比例常數(shù)(例如，in²/lbf)。式8中的(2.0-η)項考慮下沖程上的泄漏。如果泵126是滿的(例如，孔138在活塞136之下的體積)，則泵填充因子η是1.0，并且(2.0-η)項變?yōu)?.0。然而，如果泵126不滿(例如，50％)，則泵填充因子η為0.5并且(2.0-η)項變?yōu)?.5，其反映了在下沖程的一半期間發(fā)生的泄漏。一旦已知了泄漏的流體的體積LKG，泵沖程的凈產(chǎn)量IP_沖程可以使用下面的式9來確定。

IP_沖程＝V_沖程-LKG 式9

式1和式8可以組合成式9，以產(chǎn)生下面的針對泵沖程的凈產(chǎn)量IP_沖程的式10。

通常，式10中的壓力差ΔP項對于根據(jù)已知的或測量的操作參數(shù)來進行估計會是有問題的。如本文所公開的，示例性方法和裝置考慮到跨泵的壓力ΔP與泵負載成比例。用于確定瞬時壓力測量結(jié)果ΔP_i的關(guān)系可以使用下面的式11來確定。

在式11中，ΔP_i表示跨泵的瞬時壓力(例如，lbf/in²)，F(xiàn)_i表示瞬時泵力(例如，lbf)，并且A_泵表示泵的橫截面面積(例如，in²)。為了推導出針對完整或滿沖程(例如，上沖程和下沖程)的泵126上的平均力或均力F_avg，平均力F_avg可以使用下面的式12來確定。

將式12應(yīng)用于式11得到下面的式13。

在式13中，ΔP_avg表示當泄漏正發(fā)生的時間期間跨泵的平均圧力(例如，lbf/in²)。將式13代入式10中得到下面的式14，其中式14提供根據(jù)泵送單元的單個沖程來推測(例如，估計)凈產(chǎn)量IP_沖程的準確方法。

IP_沖程＝[A_泵×(S_max-S_min)×η]-[A_PC×C_LKG×(2.0-η)] 式14

根據(jù)式14，泵送單元的一系列沖程的產(chǎn)量P_觀測可以使用下面的式15來估計。

P_觀測＝∑{[A_泵×(S_max-S_min)×η]-[A_PC×C_LKG×(2.0-η)]} 式15

在式15中，P_觀測表示在一系列沖程期間總的經(jīng)觀測的產(chǎn)量(例如，in³)并且∑表示在觀測時期期間所有沖程(例如，兩沖程、八沖程等)的項的總和。式15可以重新排列以求解泄漏比例常數(shù)C_LKG，其產(chǎn)生下面的式16。

在一些示例中，可以執(zhí)行校準過程以推導出泄漏比例常數(shù)C_LKG。例如，采油井可以耦合到專用的2-相或3-相分離器，2-相或3-相分離器可以在某一時間段上(例如，6小時、1天等)和/或針對某個數(shù)量的沖程來測量來自井的液體產(chǎn)量。例如，在圖1中示出了分離器154，其可以將油與水和氣分離并且確定所生產(chǎn)的油的體積。處理器152可以測量所需要的參數(shù)，計算泵示功圖(例如，針對每一個沖程)并且執(zhí)行本文所公開的計算，以基于在校準時段期間泵送單元的沖程來確定∑(S_max-S_min)×η項(例如，第一求和項)的值和∑A_PC×(2.0-η)項(例如，第二求和項)的值。在校準時段結(jié)束時，所觀測的總的液體(油和水)產(chǎn)量P_觀測和求和項∑(S_max-S_min)×η和∑A_PC×(2.0-η)可以用在式16中以推導出泄漏比例常數(shù)C_LKG的值。泄漏比例常數(shù)C_LKG的值可以然后用于推測或確定單個沖程(例如，使用式14)或某一時間段上的多個沖程(例如，使用式15)的產(chǎn)量。換句話說，假設(shè)泄漏比例常數(shù)C_LKG(其可以使用以上的示例性過程或另一種手段來推導出)，則單獨沖程的經(jīng)推測的產(chǎn)量可以使用式14和從井下示功圖可獲得的值來確定。來自單獨沖程的經(jīng)推測的產(chǎn)量可以在某一時間段上(例如，一小時、一天、一月等)進行累加，其可以使用式15來確定。

上面的式13提供了使用泵126的已知屬性和泵示功圖來確定或估計跨泵126的壓力差ΔP的手段。泵吸入壓力PIP可以使用下面的式17來確定。

PIP＝PDP-ΔP_泵 式17

在式17中，PIP表示泵吸入壓力(例如，lbf/in²)、PDP表示泵排放壓力(例如，lbf/in²)，并且ΔP_泵表示跨泵的壓力差(其可以使用式13來確定)。多種方法可以用于確定(例如，估計)泵排放壓力PDP。生產(chǎn)管中所包含的流體可以被認為是流動的或靜止的垂直流體柱。在一些示例中，由于流體流動是循環(huán)的(例如，往復運動的桿式泵系統(tǒng)僅在上沖程期間進行泵送)并且流動速率相對低，因此經(jīng)常可以忽略垂直柱中的摩擦壓力損耗。然而，應(yīng)當考慮流體柱中的密度變化。例如，示例性過程可以包括在表面處以表面排放壓力(例如，經(jīng)由傳感器所測量的)開始，并且遞增地計算沿著管柱132(圖1)向下的壓力。示例性的方法或過程可以包括(例如，假定區(qū)段或離散增量內(nèi)的固定密度)(1)獲得對井的油、水和氣生產(chǎn)速率的估計；(2)獲得或近似計算在合理壓力和溫度范圍內(nèi)的液體成分的壓力、體積和溫度(PVT)關(guān)系；(3)測量或估計表面排放壓力和溫度；(4)使用PVT特性連同壓力和溫度估計來計算在排放壓力和溫度下推定的油、水和氣混合物的密度；(5)假定深度或壓力的離散增量上的恒定密度；(6)計算或估計離散增量的底部的深度、壓力和溫度；(7)確定是否已經(jīng)達到下泵深度，使用當前計算的壓力作為泵排放壓力；以及(8)如果尚未達到下泵深度(pump depth)，則返回步驟4。在該示例中，PVT關(guān)系可以使用油和氣重力測量結(jié)果、經(jīng)驗關(guān)聯(lián)式和/或?qū)毫蜏囟鹊墓烙?其可以存儲在例如存儲器150中)來估計。另外地或替代地，可以使用復雜的狀態(tài)模型方程。在一些示例中，處理器(例如，處理器152)可以估計泵排放壓力，估計在每一個沖程結(jié)束時跨泵的壓力差(例如，使用式13)以及應(yīng)用式17來推導出所估計的泵吸入壓力。

在一些示例中，該示例過程的結(jié)果可以引起相對含有噪聲的泵吸入壓力測量結(jié)果(例如，泵吸入壓力估計可以隨沖程不同而不同)。在這種示例中，可以使用衰減函數(shù)或低增益比例積分微分(PID)控制器，以使得處理器可以執(zhí)行開/關(guān)或?qū)Ρ盟拖到y(tǒng)的可變速控制。在開/關(guān)控制模式中，例如，當針對指定數(shù)量的沖程所估計的泵吸入壓力低于泵吸入壓力閾值時，桿式泵控制器146可以停止泵126(例如，停止電機電機110)并且將泵送單元100置于臨時空閑時間中。在可變速控制模式中，例如，當所估計的泵吸入壓力低于閾值時桿式泵控制器146可以減小泵速度，并且在所估計的泵吸入壓力高于閾值時，桿式泵控制器146可以增大泵速度。

盡管在圖1中示出了實現(xiàn)裝置146的示例性方式，但是圖1中示出的元件、過程和/或設(shè)備中的一個或多個可以組合、劃分、重新排列、省略、去除和/或以任何其它方式來實現(xiàn)。此外，圖1中的示例性I/O設(shè)備148、示例性存儲器150、示例性處理器152和/或更一般而言示例性裝置146可以用硬件、軟件、固件、和/或硬件、軟件和/或固件的任何組合來實現(xiàn)。因此，例如，圖1中的示例性I/O裝置148、示例性存儲器150、示例性處理器152、和/或更一般而言示例性裝置146可以用一個或多個模擬或數(shù)字電路、邏輯電路、可編程處理器、專用集成電路(ASIC)、可編程邏輯器件(PLD)、和/或現(xiàn)場可編程邏輯器件(FPLD)來實現(xiàn)。當閱讀本專利中用以涵蓋純軟件和/或固件實現(xiàn)方式的裝置或系統(tǒng)權(quán)利要求時，示例性I/O裝置148、示例性存儲器150、示例性處理器152中的至少一個故此明確地被定義為包括存儲軟件和/或固件的有形計算機可讀儲存設(shè)備或儲存盤(例如，存儲器、數(shù)字多功能盤(DVD)、壓縮盤(CD)、藍光盤等)。此外，圖1中的示例性裝置可以包括一個或多個元件、過程和/或設(shè)備(除了圖1中示出的那些元件、過程和/或設(shè)備之外或替代圖1中示出的那些元件、過程和/或設(shè)備)，和/或可以包括所示出的元件、過程和設(shè)備中的任何或全部元件、過程和設(shè)備中的一個以上。

在圖7、圖8、圖9和圖10A以及圖10B中示出了表示用于實現(xiàn)圖1中的裝置146的示例性方法的流程圖。圖7、圖8、圖9和圖10A以及圖10B中的方法可以是所實現(xiàn)的計算機可讀指令，該計算機可讀指令包括用于由處理器(例如以下結(jié)合圖11討論的示例性處理器平臺1100中示出的處理器1112)來執(zhí)行的程序。程序可以包含在存儲在有形計算機可讀儲存介質(zhì)(例如，CD-ROM、軟盤、硬盤驅(qū)動器、數(shù)字多功能盤(DVD)、藍光盤、或與處理器1112相關(guān)聯(lián)的存儲器)上的軟件中，但是整個程序和/或其部分可以替代地由除了處理器1112之外的設(shè)備來執(zhí)行和/或包含在固件或?qū)Ｓ糜布?。此外，盡管參照在圖7、圖8、圖9和圖10A以及圖10B中示出的流程圖描述了示例性方法，但可以替代地使用實現(xiàn)示例性裝置146的許多其它方法。例如，可以改變框的執(zhí)行順序，和/或可以改變、取消或組合所描述的框中的一些框。

如上面提到的，圖7、圖8、圖9和圖10A以及圖10B中的示例性方法可以使用經(jīng)編碼的指令(例如，計算機和/或機器可讀指令)來實現(xiàn)，其中經(jīng)編碼的指令存儲在有形計算機可讀儲存介質(zhì)上，例如硬盤驅(qū)動器、閃存、只讀存儲器(ROM)、壓縮盤(CD)、數(shù)字多功能盤(DVD)、緩存、隨機存取存儲器(RAM)和/或信息在其中存儲任何持續(xù)時間(例如，延長的時間段、永久地、短暫地、臨時緩沖、和/或?qū)π畔⒌木彺?的任何其它儲存設(shè)備或儲存盤。如在本文所使用的，術(shù)語有形計算機可讀儲存介質(zhì)被明確地定義為包括任何類型的計算機可讀儲存設(shè)備和/或儲存盤并且排除傳播信號并排除傳輸介質(zhì)。如在本文所使用的，“有形計算機可讀儲存介質(zhì)”和“有形機器可讀儲存介質(zhì)”可互換使用。另外地或替代地，圖7、圖8、圖9和圖10A以及圖10B中的示例性方法可以使用經(jīng)編碼的指令(例如，計算機和/或機器可讀指令)來實現(xiàn)，其中經(jīng)編碼的指令存儲在非暫時性計算機和/或機器可讀介質(zhì)上，例如硬盤驅(qū)動器、閃存、只讀存儲器、壓縮盤、數(shù)字多功能用盤、緩存、隨機存取存儲器和/或信息在其中存儲任何持續(xù)時間(例如，延長的時間段、永久地、短暫地、臨時緩沖、和/或?qū)π畔⒌木彺娴娜魏纹渌鼉Υ嬖O(shè)備或儲存盤。如在本文所使用的，術(shù)語非暫時性計算機可讀儲存介質(zhì)被明確地定義為包括任何類型的計算機可讀儲存設(shè)備和/或儲存盤并且排除傳播信號并排除傳輸介質(zhì)。如在本文所使用的，當短語“至少”用作權(quán)利要求中的前序中的過渡術(shù)語時，其是開放式的，與術(shù)語“包括”是開放式的方式相同。

圖7示出了用于針對泵送單元計算泵填充因子(例如，分數(shù))的示例性方法700。示例性方法700可以用圖1中的裝置146(例如，使用處理器152)來實現(xiàn)，以計算針對泵126的泵填充因子。示例性方法700包括計算表面示功圖(框702)。如本文所公開的，表面示功圖是基于在表面處進行的測量的，并且顯示了光桿負載與光桿位置的關(guān)系。圖2示出了針對圖1中的示例性泵送單元100可以計算的示例性表面示功圖200。表面示功圖可以用例如圖1中的處理器152來計算。

示例性方法700包括計算泵示功圖(框704)。如在本文所公開的，泵示功圖可以使用針對表面示功圖而收集的數(shù)據(jù)和對抽油桿柱的彈性進行建模的數(shù)學計算過程來計算。圖3、圖4、圖5和圖6示出了針對圖1中的示例性泵送單元100可以計算的示例性泵示功圖。泵示功圖可以用例如圖1中的處理器152來計算。

示例性方法700包括根據(jù)泵示功圖來確定最大泵位置S_max、最小泵位置S_min、最大泵負載F_max和最小泵負載F_min(框706)。泵位置和泵負載可以用例如圖1中的處理器152來確定。

圖7中的示例性方法700包括確定泵送單元的管(例如，管柱)是否被錨定(框708)。如在本文所公開的，如果泵送單元的管未被錨定，則管可以在操作期間歪曲和拉伸。因此，泵上的力有時可以得到松弛。例如，圖4示出了具有包含被錨定的管的井的示例性泵示功圖400，并且圖5示出了具有未被錨定的管的井的示例性泵示功圖500。如果管被錨定，則示例性方法700包括計算針對被錨定的管的泵示功圖的理想面積A_PCI(框710)。理想面積A_PCI可以基于最大泵位置S_max、最小泵位置S_min、最大泵負載F_max以及最小泵負載F_min。例如，理想面積A_PCI可以使用式2來計算。如果管未被錨定，則示例性方法700包括計算針對未被錨定的管的泵示功圖的理想面積A_PCI(框712)。理想面積可以基于最大泵位置S_max、最小泵位置S_min、最大泵負載F_max以及最小泵負載F_min、管材料的彈性模量E、管的橫截面面積A_管以及未被錨定的管的長度L。例如，針對未被錨定的管的泵示功圖的理想面積A_PCI可以使用式4來計算。圖1中的處理器152可以確定管136被錨定還是未被錨定，并且可以使用式4來計算泵示功圖的理想面積A_PCI。

示例性方法700包括計算泵示功圖的真實面積A_PC(框714)。泵示功圖的真實面積可以使用例如梯形規(guī)則或任何其它數(shù)學方程來計算。泵示功圖的真實面積A_PC可以由例如圖1中的處理器152來計算。示例性方法700包括：基于所計算的泵示功圖的理想面積A_PCI和泵示功圖的真實面積A_PC來確定泵填充因子η(框716)。例如，可以使用式7來確定泵填充因子η。泵填充因子η可以由例如圖其中的處理器152來確定。除了別的之外，泵填充因子η還可以用于確定泵的吸入壓力PIP和/或確定泄漏比例常數(shù)C_LKG，其然后可以用于推測產(chǎn)量和/或更有效地控制泵送單元。在一些示例中，泵填充因子可以用于控制泵的速度和/或開/關(guān)操作。例如，可以監(jiān)控泵填充因子，并且當泵填充因子下降至目標值(例如，針對一個沖程或指定數(shù)量的沖程)以下時，可以停止(或在速度上減小)泵并且可以將井置于空閑以允許井套被產(chǎn)層所填充。因此，當恢復泵送時(在空閑時間結(jié)束時)，可以有足夠的流體來填充泵。

圖8示出了用于計算或確定泵的吸入壓力的示例性方法800。示例性方法800可以由例如圖1中的裝置146(例如，使用處理器152)來實現(xiàn)，以確定泵126的吸入壓力PIP。示例性方法800包括確定泵填充因子η(框802)。泵填充因子η可以使用圖7中的示例性方法700來確定，其中方法700可以由圖1中的示例性裝置146來實現(xiàn)。示例性方法800包括計算在發(fā)生泄漏時的時間段期間泵上的平均力F_avg(框804)。平均力F_avg可以基于例如泵示功圖的面積A_PC、泵的最大位置S_max、泵的最小位置S_min和/或泵填充因子η。結(jié)合圖7中的方法700對泵示功圖的面積A_PC、泵的最大位置S_max、泵的最小位置S_min進行了說明。平均力F_avg可以使用式12來確定，其可以由例如圖1中的處理器152來實現(xiàn)。

示例性方法800包括：計算在發(fā)生泄漏時的時間期間跨泵的平均壓力ΔP_avg(框806)。平均壓力ΔP_avg可以使用式13來確定，其可以由例如圖1中的處理器152來實現(xiàn)。在式13中，平均壓力ΔP_avg基于泵示功圖的真實面積A_PC、泵的橫截面面積A_泵、泵的最大位置S_max、泵的最小位置S_min和泵填充因子η。示例性方法800包括獲得對井的油、水和氣生產(chǎn)速率的估計(框808)。對生產(chǎn)速率的估計可以由例如圖1中的處理器來獲得。該速率可以基于來自分離器154的測量結(jié)果。在其它示例中，該速率可以基于所推測的產(chǎn)量來確定，例如結(jié)合圖10A和圖10B中以及在本文中進一步詳細地公開的方法來確定。

圖8中的示例性方法800包括獲得或近似計算在壓力和溫度范圍內(nèi)(例如，適合于井的操作條件的壓力和溫度范圍)的液體成分的壓力、體積和溫度關(guān)系(框810)。該關(guān)系可以由例如圖1中的處理器152來獲得或近似計算。在一些示例中，該關(guān)系可以存儲在存儲器150上。示例性方法800包括測量或估計表面排放壓力和溫度(框812)。例如，圖1的處理器152可以經(jīng)由I/O設(shè)備148來接收測量結(jié)果并且確定表面處的排放壓力和溫度。

示例性方法800包括使用壓力、體積和溫度特性連同壓力和溫度測量結(jié)果/估計，以便計算在排放壓力和溫度下推定的油/水/氣混合物的密度(框814)。密度可以由例如圖1中的處理器152來計算。示例性方法800包括假定深度和壓力的離散增量上的恒定密度(框816)并且計算離散增量的底部的深度、壓力和溫度(框818)。離散增量可以是任何增量(例如，1mm)。深度、壓力和溫度值可以由例如圖1中的處理器152來計算。

示例性方法800包括確定何時已經(jīng)達到下泵深度(框820)。換句話說，方法800包括確定增量是否是井中的最后增量或最底部的增量。如果不是，則示例性方法800包括：使用壓力、體積和溫度特性來計算密度；以及計算下一離散增量的底部的壓力、體積和溫度值(框814-818)。該過程可以繼續(xù)，直至已經(jīng)達到下泵深度。如果已經(jīng)達到下泵深度，則方法800包括使用當前計算的壓力作為泵排放壓力(框822)(例如，在框818處計算的壓力值)以及基于所計算的跨泵的壓力差和泵排放壓力來計算泵吸入壓力(框824)。泵吸入壓力可以使用式17來計算，其可以由例如圖1中的處理器152來實現(xiàn)。

圖9示出了表示可以用于基于泵吸入壓力來操作泵送單元的示例性方法900的流程圖。示例性方法900可以由例如圖1中的裝置146(例如，使用處理器152)來實現(xiàn)，以在閾值吸入壓力和/或壓力范圍之上或之下操作泵126。示例性方法900包括確定泵吸入壓力(框902)，其可以使用圖8中的示例性方法800來確定。示例性方法900包括將泵吸入壓力與泵吸入壓力閾值進行比較(框904)。泵吸入壓力可以是某一范圍(例如，具有上限和下限)。泵吸入壓力可以由操作者設(shè)置，例如，圖1中的處理器152可以確定泵126的吸入壓力PIP并且將吸入壓力PIP與泵吸入壓力閾值進行比較。

示例性方法900包括確定泵吸入壓力是否在泵吸入壓力閾值內(nèi)(框906)。例如，泵吸入壓力可以高于允許的泵吸入壓力或閾值泵吸入壓力。如果泵吸入壓力不在泵吸入壓力閾值內(nèi)，則示例性方法900包括啟動或停止泵和/或改變泵的速度(框908)。例如，圖1中的裝置146可以用于控制電機110以增加或減小電機110的速度。例如，如在本文所公開的，在一些示例中，可能期望泵在設(shè)定的吸入壓力閾值之上進行操作，其可以使得輕烴保留為液相。示例性方法900包括確定對井的監(jiān)控是否要繼續(xù)(框910)。如果監(jiān)控要繼續(xù)，則示例性方法900可以重復。否則，示例性方法900可結(jié)束。

圖10A和圖10B示出了可以用于推測油井的產(chǎn)量的示例性方法1000的流程圖。示例性方法1000可以由例如圖1中的裝置146(例如，使用處理器152)來實現(xiàn)，以推測通過泵送單元100的井102的產(chǎn)量。示例性方法1000包括獲得泵參數(shù)或?qū)傩?，例如泵的直徑、泵的橫截面面積A_泵、管材料的彈性模量E和/或任何未被錨定的管的長度L(框1002)。該參數(shù)或?qū)傩钥梢杂衫鐖D1中的處理器152來獲得。在框1004處，直接測量在第一預(yù)定時間段內(nèi)和/或在第一預(yù)定數(shù)量的沖程期間來自井(例如，圖1中的井102)的液體產(chǎn)量的過程開始(框1004)。針對泵送單元(例如，泵送單元100)的一個或多個沖程直接測量來自井(例如，井102)所產(chǎn)生的液體(框1006)。在一些示例中，液體直接使用井測試分離器(例如，圖1中的分離器154)來測量。示例性方法1000包括確定泵送單元是否已經(jīng)完成了沖程(框1008)。例如，處理器152可以確定泵送單元100是否已經(jīng)完成沖程。在一些示例中，處理器152基于從與曲柄臂116相鄰的傳感器接收到的反饋來確定泵送單元100完成沖程。如果泵送單元的沖程尚未完成，則方法繼續(xù)進行以繼續(xù)測量從井所產(chǎn)生的液體(框1006)。

如果泵送單元已經(jīng)完成了沖程(在框1008處確定)，則示例性方法1000包括基于例如所確定的表面示功圖和/或針對表面示功圖所收集的數(shù)據(jù)來計算泵示功圖(框1010)。泵示功圖可以由例如圖1中的處理器152來計算。示例性方法1000包括根據(jù)泵示功圖來確定最大泵位置S_max、最小泵位置S_min、最大泵負載F_max以及最小泵負載F_min(框1012)。泵位置和泵負載可以由例如圖1中的處理器152來確定。示例性方法1000包括確定泵示功圖的面積A_PC(框1014)。例如，處理器152可以使用梯形規(guī)則來確定泵示功圖的面積A_PC。

示例性方法1000包括確定泵填充因子η(框1016)。泵填充因子η可以使用圖7中的示例性方法700來確定。示例性方法1000包括：計算在第一預(yù)定時間段和/或第一預(yù)定數(shù)量的沖程期間已經(jīng)發(fā)生的沖程的泵示功圖的第一求和值和第二求和值(框1018)。例如，第一求和值可以使用在第一預(yù)定時間段期間發(fā)生的沖程的∑(S_max-S_min)×η來計算，并且第二求和值可以使用在第一預(yù)定時間段期間發(fā)生的沖程的∑A_PC×(2.0-η)來計算。第一求和值和第二求和值可以由例如圖1中的處理器152來確定。

示例性方法1000包括確定是否已經(jīng)經(jīng)過了第一預(yù)定時間段和/或是否已經(jīng)發(fā)生了泵送單元的第一預(yù)定數(shù)量的沖程(框1020)。例如，圖1中的處理器152可以確定是否已經(jīng)經(jīng)過了第一預(yù)定時間段和/或是否已經(jīng)發(fā)生第一預(yù)定數(shù)量的沖程。如果還未經(jīng)過第一預(yù)定時間段和/或如果還未發(fā)生預(yù)定數(shù)量的沖程，則繼續(xù)對從井產(chǎn)生的液體進行測量(框1006)。

如果已經(jīng)經(jīng)過了第一預(yù)定時間段和/或如果已經(jīng)發(fā)生了預(yù)定數(shù)量的沖程，則示例性方法1000包括：確定在第一預(yù)定時間段期間和/或在第一預(yù)定數(shù)量的沖程期間的總液體產(chǎn)量P_觀測(框1022)。示例性方法1000包括確定泄漏比例常數(shù)C_LKG(框1024)。泄漏比例常數(shù)C_LKG可以基于泵參數(shù)(例如，在框1002處獲得的)、在第一預(yù)定時間段期間和/或在第一預(yù)定數(shù)量的沖程期間的總液體產(chǎn)量P_觀測(例如，在框1022處獲得的)和/或第一求和值和第二求和值(例如，在框1020處獲得的)。例如，泄漏比例常數(shù)C_LKG可以使用式16來確定，其可以由圖1中的示例性處理器152來實現(xiàn)。

示例性方法1000(其在圖10B中繼續(xù))包括：確定(例如，推測)在正常操作期間和/或在泵送單元正連續(xù)操作第二預(yù)定時間段時泵送單元的產(chǎn)量(框1026)。第二預(yù)定時間段可以例如是一小時、一天、一星期、一月等。示例性方法1000包括確定泵送單元是否已經(jīng)完成沖程(框1028)(例如，包括上沖程和下沖程的完整循環(huán))。如果泵送單元未完成沖程，則方法1000迭代地確定是否完成了沖程。如果泵送已經(jīng)完成沖程(例如，由處理器152確定)，則示例性方法1000包括計算泵示功圖(框1030)。泵示功圖可以基于例如所確定的表面示功圖。泵示功圖可以由例如圖1中的處理器152來計算。

示例性方法1000包括：根據(jù)泵示功圖來確定最大泵位置S_max、最小泵位置S_min、最大泵負載F_max和最小泵負載F_min(框1032)。泵位置和泵負載可以由例如圖1中的示例性處理器152來確定。示例性方法1000包括確定泵示功圖的面積A_PC(框1034)。例如，處理器152可以使用梯形規(guī)則來確定泵示功圖的面積A_PC。示例性方法1000包括確定泵填充因子η(框1036)。泵填充因子η可以使用圖7中的示例性方法700來確定。例如，處理器152可以使用式7來確定泵填充因子η。

示例性方法1000包括確定泵送單元的沖程的經(jīng)推測的產(chǎn)量(框1038)。泵送單元的產(chǎn)量可以基于泵參數(shù)(例如，在框1002處獲得的)、泵填充因子η(例如，在框1036處獲得的)和/或泄漏比例常數(shù)C_LKG(例如，在框1024獲得的)。例如，產(chǎn)量IP_沖程可以使用式14來確定，其可以由圖1中的處理器152來實現(xiàn)。示例性方法1000包括確定是否已經(jīng)經(jīng)過了第二預(yù)定時間段和/或是否已經(jīng)發(fā)生了第二預(yù)定數(shù)量的沖程(框1040)。如果還未經(jīng)過第二預(yù)定時間段和/或還未發(fā)生第二預(yù)定數(shù)量的沖程，則示例性方法1000繼續(xù)至框1028，在框1028中，方法1000繼續(xù)進行以確定泵送單元是否已經(jīng)完成另一個沖程。如果已經(jīng)經(jīng)過了第二預(yù)定時間段和/或已經(jīng)發(fā)生了第二預(yù)定數(shù)量的沖程，則示例性方法1000包括對來自沖程的產(chǎn)量進行求和(框1042)。例如，所有沖程的總產(chǎn)量P_觀測可以使用式15來確定。總產(chǎn)量P_觀測可以由例如圖1中的處理器152來確定。如果期望的話，示例性方法1000可以自身進行重復。否則，示例性方法1000可以結(jié)束。

圖11是能夠執(zhí)行指令以實現(xiàn)圖7、圖8、圖9和圖10A以及圖10B和/或以實現(xiàn)圖1中的裝置146的示例性處理器平臺1100的框圖。處理器平臺1100可以是例如服務(wù)器、個人計算機、移動設(shè)備(例如，蜂窩電話、智能電話、諸如iPad^TM之類的平板)、個人數(shù)字助理(PDA)、互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備或任何其它類型的計算設(shè)備。

所示出的示例中的處理器平臺1100包括處理器1112。所示出的示例中的處理器1112是硬件。例如，處理器1112可以由來自任何期望家族或制造商的一個或多個集成電路、邏輯電路、微處理器或控制器來實現(xiàn)。

所示出的示例中的處理器1112包括本地存儲器1113(例如，緩存)。所示出的示例中的處理器1112經(jīng)由總線1118與包括易失性存儲器1114和非易失性存儲器1116的主存儲器進行通信。易失性存儲器1114可以由同步動態(tài)隨機存取存儲器(SDRAM)、動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)、RAMBUS動態(tài)隨機存取存儲器(RDRAM)和/或任何其它類型的隨機存取存儲器設(shè)備來實現(xiàn)。非易失性存儲器1116可以由閃存和/或任何其它期望類型的存儲器設(shè)備來實現(xiàn)。對主存儲器1114、1116的訪問由存儲器控制器來控制。

所示出的示例的處理器平臺1100還包括接口電路1120。接口電路1120可以由任何類型的接口標準(例如，以太網(wǎng)接口、通用串行總線(USB)、和/或PCI高速接口)來實現(xiàn)。

在示出的示例中，一個或多個輸入設(shè)備1122連接到接口電路1120。輸入設(shè)備1122允許用戶將數(shù)據(jù)和命令輸入到處理器1112中。輸入設(shè)備可以由例如音頻傳感器、麥克風、相機(靜止或視頻)、鍵盤、按鈕、鼠標、觸摸屏、軌跡板、軌跡球、isopoint和/或語音識別系統(tǒng)來實現(xiàn)。

一個或多個輸出設(shè)備1124也連接到所示出的示例的接口電路1120。輸出設(shè)備1124可以例如由顯示設(shè)備(例如，發(fā)光二極管(LED)、有機發(fā)光二極管(OLED)、液晶顯示器、陰極射線管顯示器(CRT)、觸摸屏、觸覺輸出設(shè)備、打印機和/或揚聲器)來實現(xiàn)。所示出的示例中的接口電路1120因此通常包括圖形驅(qū)動卡、圖形驅(qū)動芯片或圖形驅(qū)動處理器。

所示出的示例中的接口電路1120還包括通信設(shè)備，例如發(fā)射機、接收機、收發(fā)器、調(diào)制解調(diào)器和/或網(wǎng)絡(luò)接口卡，以經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)1126(例如，以太網(wǎng)連接、數(shù)字用戶線(DSL)、電話線、同軸電纜、蜂窩電話系統(tǒng)等)促進與外部機器(例如，任何類型的計算設(shè)備)的數(shù)據(jù)交換。

所示出的示例中的處理器平臺1100還包括用于存儲軟件和/或數(shù)據(jù)的一個或多個大容量儲存設(shè)備1128。這種大容量儲存設(shè)備1128的示例包括軟盤驅(qū)動器、硬盤驅(qū)動器、壓縮盤驅(qū)動器、藍光盤驅(qū)動器、RAID系統(tǒng)和數(shù)字多功能盤(DVD)驅(qū)動器。

用于實現(xiàn)圖7、圖8、圖9和圖10A以及圖10B中的方法的經(jīng)編碼的指令1132可以存儲在大容量儲存設(shè)備1128中、易失性存儲器1114中、非易失性存儲器1116中、和/或諸如CD或DVD的可移動有形計算機可讀儲存介質(zhì)上。

根據(jù)前述內(nèi)容，將意識到的是，以上所公開的方法、裝置和制品涉及例如通過將由抽油桿柱上的泵送單元執(zhí)行的功與用于從井中提升單個體積單元的流體的功進行關(guān)聯(lián)來確定井下往復運動泵的產(chǎn)量。使用該關(guān)系，在泵送單元的單個沖程期間由泵送單元執(zhí)行的功可以用于估計在沖程期間所產(chǎn)生的流體的量。經(jīng)估計的來自每一個沖程的產(chǎn)量可以在某一時間段上(例如，每小時、每天、每月等)進行求和，以推測、估計和/或確定泵送單元的產(chǎn)量估計。

在至少一些示例中，桿式泵控制器不計算井下泵示功圖。因此，本文所公開的示例可以包含在中度至低計算能力的計算平臺上。使用本文所公開的示例，不需要分析井下泵示功圖，以根據(jù)井下圖來標識凈液體沖程、流體負載或其它此類參數(shù)。在至少一些示例中，由于泄漏比例常數(shù)是使用與井測試相關(guān)聯(lián)的計算來確定的，因此不執(zhí)行泄漏測試。本文所公開的示例可以實現(xiàn)在現(xiàn)場控制器中。

本文所公開的示例性方法包括：測量在預(yù)定時間段期間由泵送單元從井產(chǎn)生的流體的量以及確定在預(yù)定時間段期間第一泵示功圖的第一面積。示例性方法包括對第一面積進行求和，并且基于所產(chǎn)生的流體的量和經(jīng)求和的第一面積來確定泵送單元的井下泵的泄漏比例常數(shù)。

在一些示例中，所述方法還包括：在連續(xù)地操作泵送單元的同時，確定第二泵示功圖的第二面積。在一些示例中，所述方法還包括：基于泄漏比例常數(shù)和第二面積來確定在泵送單元的沖程期間產(chǎn)生的凈流體。在一些示例中，測量所產(chǎn)生的液體的量包括：在分離器條件下，使用井測試分離器來測量所產(chǎn)生的液體。

在一些示例中，確定在預(yù)定時間段期間第一泵示功圖的第一面積包括：使用桿式泵控制器來確定第一面積。在一些示例中，所述方法還包括：在第二預(yù)定時間段上連續(xù)操作泵送單元的同時，確定第二泵示功圖的第二面積。在一些示例中，所述方法還包括：基于比例常數(shù)和第二面積來確定在第二預(yù)定時間段期間產(chǎn)生的凈流體。在一些示例中，泄漏比例常數(shù)還基于跨泵送單元的井下泵的壓力差來確定。

本文所公開的示例性裝置包括：與泵送單元一些使用的外殼以及放置在外殼中的處理器。處理器用于：確定在預(yù)定時間段期間第一泵示功圖的第一面積；對第一面積進行求和；以及基于在預(yù)定時間段期間由泵送單元的井下泵從井中所產(chǎn)生的液體的量和經(jīng)求和的第一面積來確定井下泵的泄漏比例常數(shù)。

在一些示例中，在連續(xù)操作泵送單元的同時，處理器確定第二泵示功圖的第二面積。在一些示例中，處理器基于泄漏比例常數(shù)和第二面積來確定在泵送單元的沖程期間所產(chǎn)生的凈流體。在一些示例中，所述裝置包括桿式泵控制器。在一些示例中，在第二預(yù)定時間段上連續(xù)操作泵送單元的同時，處理器確定第二泵示功圖的第二面積。在一些示例中，處理器基于比例常數(shù)和第二面積來確定在第二預(yù)定時間段期間產(chǎn)生的凈流體。在一些示例中，處理器還基于跨泵送單元的井下泵的壓力差來確定泄漏比例常數(shù)。

本文所公開的另一種示例性方法包括：測量在泵的第一沖程期間由泵從井中產(chǎn)生的液體的第一量；基于第一沖程來計算第一泵示功圖；確定第一泵示功圖的第一面積；以及基于所產(chǎn)生的液體的第一量和第一面積來確定泵的泄漏比例常數(shù)。示例性方法還包括：基于泵的第二沖程來計算第二泵示功圖；確定第二泵示功圖的第二面積；以及基于泄漏比例常數(shù)和第二面積來確定在第二沖程期間由泵產(chǎn)生的液體的第二量。

在一些示例中，所述方法包括：確定泵在第一沖程期間的第一泵填充因子。在這種示例中，泄漏比例常數(shù)還基于第一泵填充因子。在一些此類示例中，所述方法包括：確定第一泵示功圖的理想面積。第一泵填充因子基于第一泵示功圖的經(jīng)確定的第一面積與第一泵示功圖的理想面積的比率。在一些示例中，所述方法包括：確定泵的管是否被錨定。在一些示例中，如果管未被錨定，則第一泵示功圖的理想面積基于泵的材料的彈性模量、泵的橫截面面積和未被錨定的管的長度。

在一些示例中，所述方法包括：確定泵在第二沖程期間的第二泵填充因子。在這種示例中，所產(chǎn)生的液體的第二量還基于第二泵填充因子。

在一些示例中，所述方法包括：基于第一泵填充因子來確定在第一沖程期間跨泵的壓力差。在這種示例中，泄漏比例常數(shù)還基于跨泵的壓力差來確定。

在一些示例中，使用分離器來測量所產(chǎn)生的液體的第一量。在一些示例中，所述方法包括：基于泵的第三沖程來計算第三泵示功圖；確定第三泵示功圖的第三面積；基于泄漏比例常數(shù)和第三面積來確定在第三沖程期間由泵產(chǎn)生的液體的第三量；以及對第二量和第三量進行求和，以確定在第二沖程和第三沖程期間由泵產(chǎn)生的凈流體。

本文公開的另一種示例性裝置包括：外殼，外殼與具有井下泵的泵送單元一起使用；以及處理器，處理器設(shè)置在外殼中。示例性裝置的處理器用于：基于泵的第一沖程來確定第一泵示功圖的第一面積；基于在第一沖程期間由泵產(chǎn)生的液體的第一量和第一面積來確定泵的泄漏比例常數(shù)；基于泵的第二沖程來確定第二泵示功圖的第二面積；以及基于泄漏比例常數(shù)和第二面積來確定在第二沖程期間由泵產(chǎn)生的液體的第二量。

在一些示例中，所述裝置包括分離器。分離器測量在第一沖程期間由泵產(chǎn)生的液體的第一量。在一些示例中，處理器確定泵在第一沖程期間的第一泵填充因子。在這種示例中，泄漏比例常數(shù)還基于第一泵填充因子。在一些此類示例中，處理器確定泵在第二沖程期間的第二泵填充因子。在這種示例中，所產(chǎn)生的流體的第二量還基于第二泵填充因子。在一些此類示例中，處理器基于第二泵填充因子來確定在第二沖程期間泵的吸入壓力。在一些示例中，所述裝置包括用于驅(qū)動泵的電機。在這種示例中，處理器基于泵的吸入壓力來控制電機的速度。

本文所公開的是示例性有形機器可讀儲存設(shè)備，該示例性有形機器可讀儲存設(shè)備具有當被執(zhí)行時使得機器至少進行以下操作的指令：基于井下泵的第一沖程來計算第一泵示功圖；確定第一泵示功圖的第一面積；以及基于在第一沖程期間由泵產(chǎn)生的液體的第一量和第一面積來確定泵的泄漏比例常數(shù)。該指令還使得機器進行以下操作：基于泵的第二沖程來計算第二泵示功圖；以及基于泄漏比例常數(shù)和第二面積來確定在第二沖程期間由泵產(chǎn)生的液體的第二量。

在一些示例中，當指令被執(zhí)行時還使得機器確定泵在第一沖程期間的第一泵填充因子。在這種示例中，泄漏比例常數(shù)還基于第一泵填充因子。在一些示例中，當指令被執(zhí)行時還使得機器確定泵在第二沖程期間的第二泵填充因子。在這種示例中，所產(chǎn)生的液體的第二量還基于第二泵填充因子。在一些示例中，當指令被執(zhí)行時還使得機器確定第二泵示功圖的理想面積。在這種示例中，第二泵填充因子基于第二泵示功圖的經(jīng)確定的第二面積與第二泵示功圖的理想面積的比率。在一些此類示例中，當指令被執(zhí)行時還使得機器基于第二泵填充因子來確定在第二沖程期間跨泵的壓力差。

盡管本文已經(jīng)公開了某些示例性方法、裝置和制品，但是本專利的涵蓋范圍不限于此。相反，本專利涵蓋很大程度上落入本專利的權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有方法、裝置和制品。