楊旭彬 朱艷麗

摘要：油井功圖計產(chǎn)已在河南油田規(guī)?；瘧?yīng)用，結(jié)合現(xiàn)場應(yīng)用實際，從計產(chǎn)原理入手，分類總結(jié)了誤差產(chǎn)生的各種原因，制定了降低功圖計產(chǎn)誤差的策略。提出從硬件管理、軟件管理、制度規(guī)范等全面措施，有效降低油井功圖計產(chǎn)誤差，提高油井功圖計產(chǎn)精度，指導(dǎo)現(xiàn)場油井功圖計產(chǎn)應(yīng)用水平。

關(guān)鍵詞：工況診斷;油井;功圖計產(chǎn);誤差

1 油井功圖計產(chǎn)工作原理

抽油機井示功圖產(chǎn)液量計算分為有效沖程法和有效面積法計產(chǎn)。有效沖程法是依據(jù)有桿泵工作狀態(tài)與油井產(chǎn)液量變化關(guān)系，在一定的邊界條件和初始條件下，通過采集地面示功圖，利用有桿泵抽油系統(tǒng)的力學(xué)、數(shù)學(xué)模型求解出泵示功圖，對泵示功圖進(jìn)行分析，確定泵的有效沖程，進(jìn)而計算出地面有效排量。

油井功圖計產(chǎn)技術(shù)是基于油氣生產(chǎn)信息化基礎(chǔ)之上的一種用于抽油機井自動計量液量的方法。它既是油田現(xiàn)場日常管理的一種手段，也是改變現(xiàn)場勞動組織形式、大幅降低生產(chǎn)成本的有效工具。

2 油井功圖計產(chǎn)分析實施的背景

伴隨信息化工程在河南油田的推進(jìn)實施，油公司模式改革需求，油氣生產(chǎn)指揮系統(tǒng)（PCS）實時監(jiān)測油井工況及瞬時、累計產(chǎn)量變化已成為現(xiàn)實，油井功圖計產(chǎn)也隨信息化工程的實施，在河南油田規(guī)?；瘧?yīng)用。目前功圖計產(chǎn)正逐步取代分離器玻璃管計量、大罐放空求產(chǎn)計量、翻斗計量等傳統(tǒng)計量方式，功圖計產(chǎn)實現(xiàn)了油井計產(chǎn)方式的一次重大變革，是PCS平臺的主要核心功能之一，但是，河南油田采油二廠主要以稠油為主，在信息化改造1507口油井中占比72%，功圖計產(chǎn)的誤差與常采井相比較大。針對這類現(xiàn)象，目前主要的處理方法是標(biāo)定。標(biāo)定工作通常以單量車或井口單罐計產(chǎn)值為基準(zhǔn)，通過軟件計算標(biāo)定系數(shù)進(jìn)而對計算值進(jìn)行校正。但是隨著低產(chǎn)井?dāng)?shù)的比例增加，標(biāo)定工作日趨繁重，且由于現(xiàn)有標(biāo)定方式操作復(fù)雜，導(dǎo)致現(xiàn)場工作量和生產(chǎn)成本增加。本文以河南油田采油二廠的抽油機井為例，分析了其功圖計產(chǎn)誤差產(chǎn)生的原因，以單并生產(chǎn)監(jiān)控與優(yōu)化系統(tǒng)理論為基礎(chǔ)，對功圖計產(chǎn)方法進(jìn)行了改進(jìn)和優(yōu)化。通過現(xiàn)場驗證，改進(jìn)后的方法計產(chǎn)誤差顯著下降。

為確保功圖計產(chǎn)精度，降低功圖計產(chǎn)誤差的必要措施，必須搞清楚功圖計產(chǎn)產(chǎn)生誤差的原因并制訂必要的應(yīng)對措施，從而降低誤差，大量減輕一線員工的油井計量工作量，并減少人為計量誤差，真實反應(yīng)油井產(chǎn)液情況。

3 油井功圖計產(chǎn)應(yīng)用現(xiàn)狀

3.1 功圖計產(chǎn)方法誤差評估

通過對河南油田采油二廠216口油井進(jìn)行研究，選用有效沖程法對各井連續(xù)360天的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了誤差水平評估。具體做法是以日產(chǎn)液量進(jìn)罐計量值為基準(zhǔn)，與選用功圖計產(chǎn)方法計算的日產(chǎn)液量進(jìn)行對比通過計算其絕對誤差和相對誤差進(jìn)行誤差評估，評估方法為一次計量誤差評估。

一次計量誤差評估是利用單井計算直和罐量值計算平均相對誤差絕對值，參照《河南油田地質(zhì)資料錄取及管理規(guī)定》相關(guān)要求要求，設(shè)置15%為限值，大于該值的評估為計產(chǎn)無效。

根據(jù)2020年6-12月份統(tǒng)計數(shù)據(jù)，216口油井應(yīng)用常規(guī)功圖計產(chǎn)算法和上述設(shè)置計產(chǎn)無效條件，僅有123口井計產(chǎn)有效，占比56.94%。其中平均相對誤差絕對值大于50%的有61口井，并且波動范圍比較大，說明隨機誤差影響大。

3.2 功圖計產(chǎn)誤差原因分析

3.2.1 通過不同油井示功圖進(jìn)行初步分析篩查，篩選匯總出以下五種造成功圖計產(chǎn)誤差的典型示功圖。

3.2.2 為了進(jìn)一步確認(rèn)誤差原因，研究了216口油井162萬條功圖數(shù)據(jù)，同時結(jié)合功圖采集的一般現(xiàn)狀，對比現(xiàn)場人工實測功圖和井筒參數(shù)，對造成計產(chǎn)誤差的主要原因進(jìn)行了分析和總結(jié)，其結(jié)果如表2所示。由表2可見，造成功圖計產(chǎn)誤差的主要原因可歸納為兩大類，即數(shù)據(jù)采集質(zhì)量與PCS平臺數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。由于計產(chǎn)方式的變革，造成技術(shù)人員認(rèn)為功圖計產(chǎn)誤差的原因不是由單一功圖計產(chǎn)本身算法缺陷造成的，傳統(tǒng)計量誤差、PCS數(shù)據(jù)更新不及時和載荷安裝問題及信號傳輸?shù)榷际菍?dǎo)致計產(chǎn)誤差的原因，無視這些因素的影響，僅通過簡單對比、標(biāo)定來提高計產(chǎn)精度，效果定然不佳。

4 功圖計產(chǎn)方法改進(jìn)和優(yōu)化

針對油井生產(chǎn)決策和PCS生產(chǎn)指揮系統(tǒng)目前存在的問題，需要對功能進(jìn)行升級優(yōu)化，充分利用該系統(tǒng)實時采集及計算所得數(shù)據(jù)及信息進(jìn)行數(shù)據(jù)二次優(yōu)化，提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率同時發(fā)揮軟件自動分析、智能判斷、分解歸類的優(yōu)勢，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的過濾清洗、優(yōu)化分解、條件分類等功能進(jìn)行大量數(shù)據(jù)分析和判斷歸類。針對歸類問題，優(yōu)化措施如下：

問題1：沖程和沖次偏差、沖程波動大。

優(yōu)化措施：通過PCS功圖數(shù)據(jù)比對和專家知識梳理，定制多參數(shù)組合預(yù)警功能，并摸索建立相應(yīng)預(yù)警模型，實現(xiàn)對生產(chǎn)信息化系統(tǒng)采集的載荷、沖程等數(shù)據(jù)，在差異較大時進(jìn)行自主判斷并推送相關(guān)信息，及時提醒用戶進(jìn)行相關(guān)問題的確認(rèn)與處理。同時通過定期數(shù)據(jù)校準(zhǔn)，降低采集沖程誤差對計產(chǎn)誤差影響。

問題2：功圖失真，采集數(shù)據(jù)不足。

優(yōu)化措施：一方面利用PCS異常功圖剔除功能，定期人工對生產(chǎn)信息化采集的功圖進(jìn)行比對，剔除失真功圖;另一方面通過優(yōu)化功圖計產(chǎn)算法為階段累加方式，能有效降低因剔除失真功圖造成的算法計算誤差。通過兩方面相互協(xié)作，能夠有效降低因功圖失真、采集數(shù)據(jù)不足產(chǎn)生的誤差影響。

問題3：傳統(tǒng)量油誤差。

優(yōu)化措施：由于人工量油時間短，普遍不超過1個小時，對間歇出液井、產(chǎn)液量低于2噸的油井量油結(jié)果不能真實反映產(chǎn)量，而功圖計產(chǎn)是通過每半個小時產(chǎn)生一張功圖，全天48張功圖系統(tǒng)分析，具有全面性，可以真實反映油井情況，建議與地質(zhì)所技術(shù)交流，加強基層信息化應(yīng)用人員的業(yè)務(wù)水平，提高現(xiàn)場巡檢發(fā)現(xiàn)問題、處置問題的效率，信息化應(yīng)用人員應(yīng)熟練掌握功圖計產(chǎn)應(yīng)用分析能力。

（4）問題4：泵功圖分析錯誤。

優(yōu)化措施：及時開展人工剔除工作，針對泵功圖判斷凡爾開閉點錯誤的，一方面依據(jù)下行程載荷變化特征，優(yōu)化凡爾開閉點取值算法，提高判斷精準(zhǔn)度;另一方面依據(jù)上張功圖計產(chǎn)數(shù)據(jù)優(yōu)化本張功圖判斷取值，確保開閉點算法準(zhǔn)確性。從而進(jìn)一步提高功圖計產(chǎn)的準(zhǔn)確性和實效性。

5 結(jié)論與建議

5.1 結(jié)論

（1）河南油田以高比例數(shù)字化設(shè)備儀表安裝、高密度數(shù)據(jù)來集與高頻率計算為特征的油井?dāng)?shù)字化成果，是功圖診斷和計產(chǎn)準(zhǔn)確度的基本保障。統(tǒng)計分析結(jié)果表明，井場采集的數(shù)據(jù)對生產(chǎn)井診斷和計產(chǎn)的貢獻(xiàn)度達(dá)到80%左右。因此，采集數(shù)據(jù)的質(zhì)量保證和控制就顯得尤為重要。數(shù)據(jù)質(zhì)量的保證和控制的手段和效果不可一蹴而就，需要根據(jù)應(yīng)用過程中出現(xiàn)的問題及時采取有效措施來實現(xiàn)。

（2）工況診斷與計量是油井生產(chǎn)整體優(yōu)化（診斷、計量、預(yù)警、設(shè)計、評價五位一體）的有機組成部分，更高精度的單井計量既是優(yōu)化油藏管理的必要手段，更是油田資產(chǎn)經(jīng)營管理的基礎(chǔ)。

（3）研究表明只要與油井生產(chǎn)制度緊密結(jié)合，管控好數(shù)據(jù)來集質(zhì)量，功圖計產(chǎn)方法在常采井的計算精度是可以控制15%以內(nèi)。稠油熱采井功圖計產(chǎn)方面，目前稠油造成功圖計產(chǎn)誤差大的主要原因在泵功圖中泵的凡爾開閉點判斷錯誤（占比31%）。在開抽后初期受氣體影響，后期油稠等情況泵的凡爾開閉點無法正確判斷，導(dǎo)致計產(chǎn)不準(zhǔn)確，不能滿足熱采油井生產(chǎn)全過程計產(chǎn)需求，因此需對熱采井功圖計產(chǎn)算法及其修正系數(shù)進(jìn)一步的優(yōu)化，同時強化落實相應(yīng)降低功圖計產(chǎn)誤差措施，提升計產(chǎn)符合度，一定程度上滿足熱采井階段計產(chǎn)需求。

5.2 建議

（1）油井生產(chǎn)優(yōu)化管理需要井場采集控制更加靈活與智能。如采樣率可以根據(jù)具體的生產(chǎn)制度進(jìn)行靈活調(diào)整，在生產(chǎn)實時動態(tài)變化大的井加密數(shù)據(jù)采樣率進(jìn)行采集;數(shù)據(jù)質(zhì)量問題能夠以更加智能的管理手段反饋到系統(tǒng)及相關(guān)崗位人員，便于及時有效處理。

（2）與國外先進(jìn)技術(shù)相比，國內(nèi)對優(yōu)化技術(shù)的經(jīng)濟評價無論從理念上還是從實踐上都需要完善發(fā)展。如稠油井在開抽初期與生產(chǎn)末期存在泵功圖的凡兒開閉點判斷錯誤，如果始終通過人工對當(dāng)日48張功圖開展剔除工作量依然很大，面對這種情況，靈活算法取值機制，開放功圖算產(chǎn)參與功圖數(shù)權(quán)限，由用戶自由確定參與算產(chǎn)功圖數(shù)量，更能保證功圖計產(chǎn)的適用性和準(zhǔn)確性，而這也是下步油井生產(chǎn)指揮系統(tǒng)（PCS）優(yōu)化升級的重量考量部分。

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作者簡介：楊旭彬，男（1986-），2010年畢業(yè)于中國石油大學(xué)（華東），石油工程專業(yè)，采油工程師，現(xiàn)主要從事生產(chǎn)信息化工作，郵箱：417976292@qq.com