一種新型采氣曲線動態(tài)分析技術(shù)的探討與實踐

張慶生韓國慶強(qiáng)彥龍汪召華劉晶杜政學(xué)

1.中國石化中原油田普光分公司；2.中國石油大學(xué)（北京）石油工程學(xué)院；3.中國石化中原油田石油工程技術(shù)研究院；4.中國石化中原油田天然氣產(chǎn)銷廠；5.中國石油勘探開發(fā)研究院

一種新型采氣曲線動態(tài)分析技術(shù)的探討與實踐

張慶生1韓國慶2強(qiáng)彥龍3汪召華4劉晶3杜政學(xué)5

1.中國石化中原油田普光分公司；2.中國石油大學(xué)（北京）石油工程學(xué)院；3.中國石化中原油田石油工程技術(shù)研究院；4.中國石化中原油田天然氣產(chǎn)銷廠；5.中國石油勘探開發(fā)研究院

隨著氣田信息化管理水平的不斷提高，相關(guān)數(shù)據(jù)量急劇增加，傳統(tǒng)采氣曲線反映信息量少、分析效率低的弊端日益突顯，不僅浪費數(shù)據(jù)資源，還不能及時發(fā)現(xiàn)氣井生產(chǎn)問題。探究了一種全新的具有K線圖特征的采氣曲線，其分析方法主要是利用軟件將日線圖和分時線圖實時繪制出來，并通過曲線的移動、放大縮小、圖形對比等方式觀察日線圖和分時線圖的走勢和形態(tài)變化，進(jìn)行更全面、高效的單井動態(tài)分析。通過高含硫氣田的現(xiàn)場應(yīng)用，表明新型采氣曲線日線圖和分時線圖在形態(tài)和走勢上給予了生產(chǎn)特征變化的準(zhǔn)確響應(yīng)，可有效抓住氣井生產(chǎn)異常時機(jī)，提前采取應(yīng)對措施。該技術(shù)極大提高了氣井動態(tài)分析的準(zhǔn)確性和前瞻性，促進(jìn)氣井動態(tài)分析技術(shù)在信息平臺的基礎(chǔ)上進(jìn)一步向前發(fā)展。

采氣曲線；動態(tài)分析；氣井；K線圖特征

氣井綜合采氣曲線是氣田開采過程中將氣井的產(chǎn)氣量、產(chǎn)液量、壓力等數(shù)據(jù)按照一定的時間序列繪制出的一組曲線，以折線圖的形式直觀反映了氣井的產(chǎn)狀，既是氣井生產(chǎn)歷史的記錄，又是氣井生產(chǎn)動態(tài)分析中一項重要的工具［1-2］，在氣井動態(tài)分析方面發(fā)揮了重要的作用。隨著計算機(jī)的廣泛應(yīng)用，油氣田信息管理程度的提高，越來越多的氣田，如高含硫氣田、海上油氣田、地下儲氣庫，數(shù)據(jù)采集工作逐漸由各種流量、壓力、溫度傳感器自動采集替代了原來的人工讀取，使數(shù)據(jù)采集的頻率更高、信息量更豐富、數(shù)據(jù)更真實可靠，為氣井動態(tài)分析提供了更好的基礎(chǔ)條件［3-5］。

隨著數(shù)據(jù)量的急劇增加，傳統(tǒng)采氣曲線只標(biāo)示了日產(chǎn)量隨時間的變化關(guān)系，而日產(chǎn)氣量的瞬時變化情況，如每天的最高氣量、最低氣量、氣量波動范圍等其他重要信息無法反映。這些信息通常包含在每天采集的瞬時氣量數(shù)據(jù)中（1 h或者1 min采1個數(shù)據(jù)點），由于需要標(biāo)示的數(shù)據(jù)點太多，受圖形表現(xiàn)方式的限制，無法一次全部表示出來。不僅造成信息資源的浪費，而且不利于及時發(fā)現(xiàn)氣井生產(chǎn)管理中的問題，制約了氣井動態(tài)分析技術(shù)朝著更高效的方向發(fā)展。

1 新型采氣曲線分析技術(shù)

Analytical technique for new-type gas productivity curves

1.1 新型采氣曲線特點

Features of new-type gas productivity curve

新型采氣曲線克服現(xiàn)有采氣曲線只能標(biāo)示日產(chǎn)氣量一項數(shù)據(jù)，信息量少的技術(shù)缺陷，提供了一種能標(biāo)示瞬時氣量的具有K線圖特征的采氣曲線［6］。這使得技術(shù)人員能夠在傳統(tǒng)采氣曲線分析方法的基礎(chǔ)上，充分利用單井瞬時氣量繪制的日線圖和分時線圖進(jìn)行更全面、細(xì)致的氣井生產(chǎn)狀況分析，提高氣井動態(tài)分析的準(zhǔn)確性和效率。

1.2 新型采氣曲線構(gòu)成

Composition of new-type gas productivity curve

新型綜合采氣曲線主要由日線圖和分時線圖等2部分組成。如圖1所示，日線圖是在傳統(tǒng)采氣曲線的基礎(chǔ)上，按同一時間序列在日產(chǎn)氣量線上疊加瞬時氣量線構(gòu)成，并將產(chǎn)液量線由原來的折線圖變更為柱狀圖，以增強(qiáng)顯示效果。其中：單日的瞬時氣量線由氣井當(dāng)日瞬時氣量的最高氣量、最低氣量以及其余10個點（如每2 h采集1個數(shù)據(jù)點，或多個時間等分點）的散點氣量（用“-”標(biāo)示），用一根豎直的線段連接組成。最高瞬時氣量為線段上端，最低氣量為線段下端。

圖1 新型采氣曲線的日線圖Fig.1 Daily chart in the innovative gas productivity curve

如圖2所示，分時線圖是將氣井一天的瞬時氣量數(shù)據(jù)（如1 min采1個數(shù)據(jù)點）在極坐標(biāo)系上標(biāo)出。其中r（極徑）用以標(biāo)示瞬時氣量的大小，t表示生產(chǎn)時間（1 d為1 440 min，1 min旋轉(zhuǎn)0.25°，共360°），θ（極角）表示生產(chǎn)時間t逆時針方向旋轉(zhuǎn)到某一位置，距離極軸（t=0）的角度。然后將各相鄰方向的端點用直線連接起來，繪成一個宛如圓形的閉合曲線，用以描述每天分時氣量波動情況［7］。

1.3 新型采氣曲線分析方法及步驟

Methods and procedures of the innovative gas productivity curve analysis

新型采氣曲線分析方法主要是利用德爾菲法（Delphi Method）編制了采氣曲線繪制軟件，將日線圖和分時線圖實時繪制出來，并通過曲線的移動、放大縮小、圖形對比等方式觀察日線圖和分時線圖的走勢和形態(tài)變化，并結(jié)合傳統(tǒng)綜合采氣曲線中對產(chǎn)氣量、產(chǎn)液量、油壓、套壓等參數(shù)的分析方法，進(jìn)行更全面、高效的單井動態(tài)分析。這種能標(biāo)示瞬時氣量的采氣曲線分析方法，主要包括3個步驟。

圖2 新型采氣曲線的分時線圖Fig.2 Hourly chart in the innovative gas productivity curve

（1） 繪制單井采氣曲線。執(zhí)行采氣曲線分析軟件，根據(jù)所選井號從后臺數(shù)據(jù)庫中調(diào)用生產(chǎn)數(shù)據(jù)，繪制采氣曲線。

（2）調(diào)用采氣曲線日線圖。在日線圖上，通過按鍵操控日線圖的放大縮小、左右移動、前后翻頁等方式觀察單日的瞬時氣量線形態(tài)和多日的瞬時氣量線走勢，操控日線圖進(jìn)行氣井生產(chǎn)狀況宏觀分析。如圖3所示，單日的瞬時氣量線形態(tài)代表的意義是：豎線段部分越長、豎線段上散點越分散，則當(dāng)天最高和最低氣量差距越大，氣量波動越大，反之波動越小，故氣量波動小的線形將類似“一”、“十”、“工”、“丅”等文字。多日的瞬時氣量線走勢越平緩代表氣量越穩(wěn)定，反之生產(chǎn)不穩(wěn)定。

圖3 瞬時氣量線形態(tài)示意圖Fig.3 Pattern of instantaneous gas productivity

（3）調(diào)用采氣曲線分時線圖。在日線圖上通過觀察浮動窗口中導(dǎo)航線位置的單日分時線圖或?qū)Ш骄€前后的多日疊加分時線圖，并同步觀察底部日線圖的方式，操控分時線圖進(jìn)行氣井生產(chǎn)狀況細(xì)致分析。

如圖4所示，分時線圖形態(tài)，主要有以下幾種基本圖形或由基本圖形隨意組合而成，通過分析圖形形態(tài)即可及時掌握氣井的生產(chǎn)狀況。其基本圖形代表的意義如下：光滑圓圖4（a）為正常平穩(wěn)產(chǎn)氣（越光滑越圓，產(chǎn)量越平穩(wěn)）；變徑圓圖4（b）為產(chǎn)量自然遞減或人為調(diào)整產(chǎn)量（產(chǎn)量變高或者變低）；變曲率圓圖4（c）為氣量出現(xiàn)波動或產(chǎn)氣不穩(wěn)定（曲率變化越大，氣量波動越大）；鋸齒圓圖4（d）為氣井帶液生產(chǎn)（鋸齒越長液量相對越多，氣量波動越大）；放射狀圓圖4（e）為人為干擾或井筒或地面流程異常，如堵塞等［8］（射線越長，氣量急劇變化越厲害）。

圖4 分時線圖形態(tài)示意圖Fig.4 Pattern of hourly chart

2 應(yīng)用實例

Case study

結(jié)合某高含硫氣田對新型采氣曲線的分析方法作做進(jìn)一步說明。

（1）P-1井實例分析。步驟1：日線圖宏觀分析。如圖5所示，宏觀分析該井日線圖的整體走勢可知：絕大部分時間瞬時氣量線振幅小，說明生產(chǎn)較平穩(wěn)；區(qū)域A瞬時氣量線和日產(chǎn)氣量線不相交，說明日產(chǎn)氣量統(tǒng)計有偏差，應(yīng)以瞬時氣量線為準(zhǔn)；導(dǎo)航線所在的產(chǎn)液量線的位置，為水量變化的分水嶺，產(chǎn)液量呈臺階狀突然上升，氣井已經(jīng)出現(xiàn)異常。步驟2：日線圖放大分析。如圖6所示，放大導(dǎo)航線附近的日線圖，區(qū)域B（5月13日—5月23日）瞬時氣量線波動較大，特別5月21日后呈三連跌走勢，振幅越來越大，預(yù)示產(chǎn)量越來越不穩(wěn)定，氣井可能出現(xiàn)異常。該井5月23日突然見水后，水量一直不降，從此進(jìn)入不可逆轉(zhuǎn)的大幅見水的開采階段。步驟3：分時線圖細(xì)致分析。如圖7所示，在浮動窗口中前后切換觀察5月12日—5月23日的分時線圖，并同時觀察底部日線圖中其他生產(chǎn)曲線變化情況（如產(chǎn)液量線），即可形象的掌握該井歷史生產(chǎn)狀況。

2014年5月12日分時線如圖7（a）：形態(tài)為光滑圓，產(chǎn)液量也?。?.88 m3），說明氣井生產(chǎn)正常，氣量穩(wěn)。2014年5月13日—5月19日分時線代表圖7（b）：形態(tài)為變曲率圓，說明氣量開始波動，曲率變化越大，說明生產(chǎn)波動越大；2014年5月20日分時線如圖7（c）：形態(tài)為變徑圓，可以看出為維持產(chǎn)量，人為提產(chǎn)一次（從20×104m3提高氣量到25×104m3）。2014年5月22日分時線如圖7（d）：形態(tài)呈現(xiàn)變曲率的變徑圓，說明提產(chǎn)失敗且產(chǎn)量穩(wěn)不?。◤?5×104m3回落到20×104m3）。2014年5月23日分時線圖7（e）：形態(tài)呈現(xiàn)更不規(guī)則的變徑圓，說明產(chǎn)量更不穩(wěn)定，產(chǎn)液量突升14.9×104m3，氣井出現(xiàn)異常。

從 P-1井分析可以看出，該井出現(xiàn)異常（水量突然上升）之前，采氣曲線日線圖和分時線圖在形態(tài)和走勢上給予了生產(chǎn)特征變化的很好響應(yīng)，因此技術(shù)人員通過分析日線圖和分時線圖，便可抓住氣井生產(chǎn)異常時機(jī)，提前采取應(yīng)對措施。

圖5 P-1井日線圖Fig.5 Daily chart of Well P-1

圖6 P-1井的放大日線圖Fig.6 Amplified daily chart of Well P-1

圖7 P-1井分時線形態(tài)圖Fig.7 Hourly chart of Well P-1

（2）P-2井實例分析。如圖8、圖9所示，通過宏觀分析P-2井日線圖和細(xì)致比對分時線圖形態(tài)特征可知：P-2井瞬時氣量線整體振幅較大，說明生產(chǎn)波動較大。若僅依靠該井日產(chǎn)氣量線分析，由于該線對產(chǎn)量波動不敏感，故不容易發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象；從該井產(chǎn)液量線可以很直觀看出該井出水嚴(yán)重，呈臺階狀上升。A區(qū)域瞬時氣量線振幅較大（圖8），對應(yīng)A區(qū)域分時線圖9（a）呈變曲率圓形態(tài)特征，說明氣量出現(xiàn)波動，生產(chǎn)不平穩(wěn)，預(yù)示著產(chǎn)液量、產(chǎn)氣量將會有所變化；B區(qū)域產(chǎn)液量增加，瞬時氣量線振幅較小，對應(yīng)B區(qū)域分時線圖9（b）呈帶小鋸齒的光滑圓形態(tài)特征，說明暫且能夠穩(wěn)定帶液生產(chǎn)；C區(qū)域瞬時氣量線振幅較大，對應(yīng)C區(qū)域分時線圖9（c）呈為長鋸齒的鋸齒圓形態(tài)特征，說明產(chǎn)液量繼續(xù)增加后，造成氣量波動越來越大，若不采取有效排液措施，氣井有可能積液停產(chǎn)［9］。

圖8 P-2井日線圖Fig.8 Daily chart of Well P-2

圖9 P-2井分時線的形態(tài)圖Fig.9 Hourly chart of Well P-2

3 結(jié)論與認(rèn)識

Conclusions and findings

（1）新型采氣曲線解決了傳統(tǒng)采氣曲線反映信息量小的技術(shù)缺陷，該采氣曲線不僅能夠標(biāo)示日數(shù)據(jù)，而且能夠標(biāo)示瞬時氣量數(shù)據(jù)，信息量豐富且互相印證，極大方便技術(shù)人員動態(tài)分析。

（2）新型采氣曲線的日線圖和分時線圖有機(jī)結(jié)合的分析方法，不僅能從宏觀快速查找問題，而且還能對生產(chǎn)問題進(jìn)行細(xì)致分析，具有形象直觀、快速高效的特點。

（3）通過在某高含硫氣田的現(xiàn)場應(yīng)用，驗證了該方法能夠及時發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場常見的積液、堵塞等生產(chǎn)問題，能夠快捷高效的幫助技術(shù)人員盡早查明原因，提前制定對策，確保氣田穩(wěn)定生產(chǎn)，促進(jìn)氣井動態(tài)分析技術(shù)在信息平臺的基礎(chǔ)上進(jìn)一步向前發(fā)展。

References:

［1］楊繼盛.采氣工藝基礎(chǔ)［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1992：379-382.YANG Jisheng.Basis of gas production［M］.Beijing:Petroleum Industry Press,1992:379-382.

［2］劉德華，李光耀.川南礦區(qū)氣井動態(tài)分析與預(yù)測［J］.江漢石油學(xué)院學(xué)報，1990，12（3）：49-53.LIU Dehua,LI Guangyao.Dynamic analysis and prediction of gas wells in South Sichuan［J］.Journal of Jianghan Petroleum Institute,1990,12（3）:49-53.

［3］李順林，曹言光，石俊生，蔣建華，劉靜.普光高含硫氣田叢式井場安全控制系統(tǒng)概述［J］.內(nèi)蒙古石油化工，2010，36（1）：47-48.LI Shunlin,CAO Yanguang,SHI Junsheng,JIANG Jianhua,LIU Jing.Overview of security control system for cluster wells of high sulphur gas field in Puguang［J］.Inner Mongolia Petrochemical,2010,36（1）:47-48.

［4］陳俊，剛?cè)t蘭.勝利淺海某氣井平臺安全控制系統(tǒng)的設(shè)置與應(yīng)用［J］ .中國海上油氣（工程），2003，15（2）：58-60.CHEN Jun,GANG Quan,HONG Lan.The setting and application of the safety control system for a gas well in Shengli shallow sea［J］ .China Offshore Oil and Gas（Engineering） ,2003,15（2）:58-60.

［5］楊川東.采氣工程［M］.北京：石油工業(yè)出版社，1997.YANG Chuandong.Gas production engineering［M］.Beijing:Petroleum Industry Press,1997.

［6］汪天都，孫謙.K線圖技術(shù)與市場有效性 ［J］ .財政金融，2014，34（4）：13-15.WANG Tiandu,SUN Qian.K-line technology and market effectiveness［J］.Finance Research,2014,34（4）:13-15.

［7］馮小紅.不穩(wěn)定生產(chǎn)氣井的計量［J］.鉆采工藝，2005，28（3）：58-59.FENG Xiaohong.Measurement of unstable production gas wells［J］.Drilling &Production Technology,2005,28（3）:58-59.

［8］朱明喜，王國昌，張房，王文楷.普光氣田井筒解堵工藝技術(shù)改進(jìn)方法［J］.石油礦場機(jī)械，2013，42（6）：44-47.ZHU Mingxi,WANG Guochang,ZHANG Fang,WANG Wenkai.Technology development of well bore plug removal in Puguang gas field［J］.Oil Field Equipment,2013,42（6）:44-47.

［9］劉芳.橋口凝析氣藏排液采氣工藝技術(shù)研究 ［D］ .北京：中國地質(zhì)大學(xué)，2006.LIU Fang.Study on unloading technologies for gas wells in Qiaokou gas-condensate reservoir［D］.Beijing:China Unirersity of Geosciences,2006.

（修改稿收到日期 2016-09-25）

〔編輯 李春燕〕

Development and application of an innovative technology for dynamic analysis of gas productivity curves

ZHANG Qingsheng1,HAN Guoqing2,QIANG Yanlong3,WANG Zhaohua4,LIU Jing3,DU Zhengxue5
1.Puguang Branch of SINOPEC Zhongyuan Oilfield Company,Puyang 457001,Henan,China;
2.College of Petroleum Engineering,China Uniνersity of Petroleum,Beijing 102249,China;
3.Petroleum Engineering Research Institute,SINOPEC Zhongyuan Oilfield Company,Puyang 457001,Henan,China;
4.Gas Production and Marketing Plant,SINOPEC Zhongyuan Oilfield Company,Puyang 457001,Henan,China;
5.Research Institute of Petroleum Exploration and Deνelopment,Beijing 100083,China

Continuous updates of information management in gas fields lead to data volume increasing dramatically.Due to small volume in data management and low efficiency in data analysis,conventional gas productivity curves may waste precious data resources and fail to detect problems in gas well production in a timely manner.To change this situation,an innovative gas productivity curve containing K-line plot has been developed,which involves building daily and hourly charts using relevant software.By replacing,amplifying,shrinking and comparing relevant curves,trends and patterns of daily and hourly charts can be identified accurately.In this way,sophisticated dynamic analyses for individual wells can be performed more efficiently.Field applications of this technique in high-sulfur gas fields show the innovative daily and hourly gas productivity curves can accurately respond to changes of production performance both in trend and pattern.With abnormal conditions in gas well production identified effectively,proper countermeasures can be takenin advance.In addition to enhance accuracy and predictability of dynamic analyses in gas wells,the newly developed technique can significantly promote further development of dynamic analysis techniques of gas wells on IT platform.

gas productivity curve;dynamic analysis;gas well;K-day-line features

張慶生，韓國慶，強(qiáng)彥龍，汪召華，劉晶，杜政學(xué).一種新型采氣曲線動態(tài)分析技術(shù)的探討與實踐［J］.石油鉆采工藝，2016，38（6）：837-841.

TE332

A

1000-7393（ 2016 ） 06-0837-05

10.13639/j.odpt.2016.06.024

:ZHANG Qingsheng,HAN Guoqing,QIANG Yanlong,WANG Zhaohua,LIU Jing,DU Zhengxue.Development and application of an innovative technology for dynamic analysis of gas productivity curves［J］.Oil Drilling &Production Technology,2016,38(6):837-841.

張慶生（1971-），1993年畢業(yè)于石油大學(xué)（華東）采油工程專業(yè)，博士學(xué)位，現(xiàn)從事高壓酸性氣田技術(shù)管理工作，教授級高級工程師。通訊地址：（635000）四川達(dá)州市中國石化中原油田普光分公司。電話：0393-4890571。E-mail:zqswww8888@163.com

強(qiáng)彥龍（1977-），高級工程師，工程碩士，現(xiàn)從事采氣工藝、鉆完井工藝及儲氣庫投產(chǎn)工藝技術(shù)方向的研究。通訊地址：（457001）河南濮陽市中原路105號石油工程技術(shù)研究院鉆完井技術(shù)研究所。電話：0393-4890356。E-mail:7891551@qq.com