油水井生產(chǎn)措施評(píng)價(jià)預(yù)警系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

牛會(huì)釗*，樊金丁，孫江華，李靜嘉，楊兵

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油水井生產(chǎn)措施評(píng)價(jià)預(yù)警系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

牛會(huì)釗1*，樊金丁2，孫江華2，李靜嘉1，楊兵3

(1. 北京雅丹石油技術(shù)開發(fā)有限公司，北京昌平，102200；2. 山東廣域科技有限責(zé)任公司，山東東營(yíng)，257000；3. 華北油田第五采油廠河北辛集，052300）

利用油田勘探開發(fā)過(guò)程中積累的大量地質(zhì)、油藏、采油、注水、措施等數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)油水井產(chǎn)量變化不正常的井，查找并分析變化異常的原因，提出針對(duì)性的措施建議，指導(dǎo)油水井生產(chǎn)，對(duì)于油田高效、穩(wěn)定生產(chǎn)具有重要的實(shí)際意義。本文基于B/S模式，采用.NET架構(gòu)，以油田開發(fā)生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)為依托，建立油水井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析、措施效果分析、生產(chǎn)預(yù)警項(xiàng)目應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)，形成油水井生產(chǎn)措施評(píng)價(jià)預(yù)警系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量預(yù)警和含水預(yù)警、生產(chǎn)異常因素分析、措施效果評(píng)價(jià)分析，從而指導(dǎo)油水井措施生產(chǎn)。最后本文以某油田采油五廠的實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行案例分析得出評(píng)價(jià)結(jié)果。

生產(chǎn)異常；措施效果評(píng)價(jià)；智能分析；生產(chǎn)預(yù)警

引言

在以原油產(chǎn)量為中心的油田生產(chǎn)管理中，原油產(chǎn)量的完成情況是衡量生產(chǎn)管理水平的重要指標(biāo)，準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)和評(píng)價(jià)油水井生產(chǎn)能力是油田進(jìn)行合理配產(chǎn)配注和開發(fā)調(diào)整的重要依據(jù)[1]，為了完成原油生產(chǎn)計(jì)劃，保持產(chǎn)量的良性運(yùn)行，需要對(duì)生產(chǎn)管理過(guò)程中引起產(chǎn)量變化的因素進(jìn)行監(jiān)控，及時(shí)的發(fā)現(xiàn)產(chǎn)量變化異常井以縮短發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的時(shí)滯性，查找并分析變化異常原因，從而提出有效的措施建議，確保油田、采油廠、作業(yè)區(qū)及井區(qū)的穩(wěn)產(chǎn)，因此建立生產(chǎn)預(yù)警系統(tǒng)對(duì)指導(dǎo)油田高效、穩(wěn)定生產(chǎn)具有重要的意義[2-4]。

本文從體系架構(gòu)、功能設(shè)計(jì)研究以及功能實(shí)現(xiàn)方法，來(lái)介紹了油水井生產(chǎn)措施評(píng)價(jià)預(yù)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)是以油田單位開發(fā)生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)為依托，建立油水井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)分析、措施效果分析、生產(chǎn)預(yù)警項(xiàng)目應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)；建立油水井措施評(píng)價(jià)子系統(tǒng)、智能分析子系統(tǒng)、生產(chǎn)運(yùn)行預(yù)警子系統(tǒng)，利用油水井措施數(shù)據(jù)資源，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量預(yù)警和含水預(yù)警，分析評(píng)價(jià)措施效果，指導(dǎo)油水井措施生產(chǎn)。

1 系統(tǒng)架構(gòu)

油水井生產(chǎn)措施評(píng)價(jià)預(yù)警系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)的.net 框架[4]進(jìn)行開發(fā)，采用三層架構(gòu)，將整個(gè)系統(tǒng)從邏輯上劃分為：表現(xiàn)層（UI）、業(yè)務(wù)邏輯層（BLL）、數(shù)據(jù)訪問(wèn)層（DAL）。區(qū)分層次的目的即為了“高內(nèi)聚，低耦合”的思想。體系架構(gòu)設(shè)計(jì)[5-9]如圖1所示：

圖 1 體系架構(gòu)設(shè)計(jì)圖

三層架構(gòu)(3-tier application)各個(gè)層次的意義：

（1）表現(xiàn)層（UI）：用于顯示數(shù)據(jù)和接收用戶輸入的數(shù)據(jù)，為用戶提供人機(jī)交互式的操作界面。

（2）業(yè)務(wù)邏輯層（BLL）：業(yè)務(wù)邏輯層（Business Logic Layer）是系統(tǒng)架構(gòu)中體現(xiàn)核心價(jià)值的部分。主要負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)規(guī)則的制定、業(yè)務(wù)流程的實(shí)現(xiàn)等與業(yè)務(wù)需求有關(guān)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

（3）數(shù)據(jù)訪問(wèn)層（DAL）：數(shù)據(jù)訪問(wèn)層，其功能主要是負(fù)責(zé)訪問(wèn)油田單位數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，例如本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)和A1、A2數(shù)據(jù)庫(kù)。

2 數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)

油水井生產(chǎn)措施評(píng)價(jià)預(yù)警系統(tǒng)以油田采油廠油水井自動(dòng)化生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)和開發(fā)生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，建立項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫(kù)，處理后進(jìn)行數(shù)據(jù)保存和數(shù)據(jù)發(fā)布，數(shù)據(jù)流程如圖2。

圖2 油水井生產(chǎn)措施評(píng)價(jià)預(yù)警系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程圖

油田關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)中包括日志表和數(shù)據(jù)表，采用Oracle實(shí)現(xiàn)管理和維護(hù)。實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)之間通過(guò)標(biāo)識(shí)碼相關(guān)聯(lián)[10]。

3 系統(tǒng)功能

本系統(tǒng)主要分析功能包括了系統(tǒng)管理、油水井生產(chǎn)運(yùn)行預(yù)警、油水井生產(chǎn)智能分析、油水井措施效果評(píng)價(jià)4個(gè)子系統(tǒng)。按作業(yè)區(qū)、區(qū)塊等單位，通過(guò)對(duì)新井、措施井、老井的產(chǎn)量、運(yùn)行情況的統(tǒng)計(jì)分析，給用戶提供一套能對(duì)不同單位不同時(shí)間產(chǎn)量的構(gòu)成分布運(yùn)行情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，采用圖形、曲線等方式進(jìn)行展示的軟件。使用戶能夠?qū)π戮?、措施井、老井的產(chǎn)量及運(yùn)行情況一目了然。

3.1 系統(tǒng)管理

系統(tǒng)管理子系統(tǒng)主要包括了：角色管理、權(quán)限管理、組織機(jī)構(gòu)管理、用戶管理、密碼修改等功能，主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)基礎(chǔ)組織架構(gòu)設(shè)置，用戶信息維護(hù)及所有人員權(quán)限分配等。

3.2 油水井生產(chǎn)運(yùn)行預(yù)警

預(yù)警子系統(tǒng)通過(guò)建立預(yù)警分析模式預(yù)測(cè)生產(chǎn)指標(biāo)變化趨勢(shì)輔助油田生產(chǎn)建設(shè)。主要利用分析模型對(duì)各區(qū)塊和各類井別整體進(jìn)行預(yù)警分析及評(píng)價(jià)。對(duì)新井、老井、措施井進(jìn)行對(duì)比分析，進(jìn)行分類統(tǒng)計(jì)，并利用歷史數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)油井產(chǎn)油量變化趨勢(shì)（水井預(yù)測(cè)注水變化趨勢(shì)）。

3.2.1 生產(chǎn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

系統(tǒng)需要錄入油水井年計(jì)劃數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)庫(kù)中，年計(jì)劃生產(chǎn)指標(biāo)包括：老井產(chǎn)量、老井自然產(chǎn)量、措施產(chǎn)量、新井產(chǎn)量、年注水量、年注污水量、年有效率。

3.2.2 預(yù)警系統(tǒng)算法

系統(tǒng)對(duì)于井別的區(qū)分方法設(shè)計(jì)如下：

（1）老井識(shí)別：老井=所有井-新井-措施井。措施井在數(shù)據(jù)表中有字段標(biāo)識(shí)，該字段中如果寫了措施名稱的就是措施井。

（2）新井識(shí)別：在DAA01表中有一個(gè)投產(chǎn)日期字段作為標(biāo)識(shí)，例如當(dāng)前年度是2015年，投產(chǎn)日期大于等于2015年1月1日的就是新井。

（3）措施井識(shí)別：措施井通過(guò)數(shù)據(jù)表中的備注字段

內(nèi)容判斷是否屬于措施井。詳細(xì)措施分類[11]有油井措施和水井措施：

1）油井措施涵蓋范圍：酸化、壓裂、補(bǔ)孔、轉(zhuǎn)抽、

卡水、堵水、加深、大修、封層、換大泵、下電泵、防砂、解堵、注灰、轉(zhuǎn)螺桿泵、分采、卡采、鉆塞；

2）水井措施涵蓋范圍：酸化、壓裂、補(bǔ)孔、轉(zhuǎn)軸、卡堵水、大修、封層、換大泵、下電泵、調(diào)驅(qū)、沖洗。

3.2.3 生產(chǎn)預(yù)警設(shè)計(jì)

系統(tǒng)從數(shù)據(jù)庫(kù)中讀取生產(chǎn)數(shù)據(jù)和計(jì)劃數(shù)據(jù)生成曲線圖和柱狀圖，通過(guò)實(shí)際產(chǎn)量和計(jì)劃產(chǎn)量進(jìn)行比較分析，及時(shí)調(diào)整下個(gè)月的計(jì)劃產(chǎn)量。

曲線圖：以日期作為曲線橫坐標(biāo)，以產(chǎn)量作為縱坐標(biāo)。展示6個(gè)產(chǎn)油量數(shù)值的曲線，分別為計(jì)劃的老井?dāng)?shù)據(jù)、新井?dāng)?shù)據(jù)、措施井?dāng)?shù)據(jù)、老井實(shí)際完成數(shù)據(jù)、新井實(shí)際完成數(shù)據(jù)、措施井實(shí)際完成數(shù)據(jù)；含水沒有計(jì)劃，也不區(qū)分井別，只繪制一條曲線；產(chǎn)液量不區(qū)分井別，只有2條曲線，一條是計(jì)劃的產(chǎn)液，一條是實(shí)際的產(chǎn)液量。

柱狀圖：設(shè)定三組柱狀圖顯示累計(jì)值，分別為老井年計(jì)劃值、老井完成累計(jì)值；新井年計(jì)劃值、新井完成累計(jì)值；措施井年計(jì)劃值、措施井完成累計(jì)值。

3.3 油水井生產(chǎn)智能分析

系統(tǒng)對(duì)油水井生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)油水井產(chǎn)量變化不正常的井，查找分析出現(xiàn)變化的原因，定量統(tǒng)計(jì)分析關(guān)鍵數(shù)據(jù)的變化情況，預(yù)測(cè)分析今后產(chǎn)量變化情況，提出措施建議。

3.3.1 基準(zhǔn)值設(shè)定

系統(tǒng)判斷生產(chǎn)異常井需要對(duì)油井和水井的篩選條件進(jìn)行基準(zhǔn)值設(shè)定，油井的基準(zhǔn)值為產(chǎn)油差上下限，注水井的基準(zhǔn)值為配注量的正負(fù)百分比。具體的判定方法如下所示：

（1）油井異常生產(chǎn)判斷條件：產(chǎn)油差（當(dāng)前旬累計(jì)產(chǎn)油-上一旬累計(jì)產(chǎn)油量）大于產(chǎn)油差上限為變化異常的井（增產(chǎn)井），產(chǎn)油差（當(dāng)前旬累計(jì)產(chǎn)油-上一旬累計(jì)產(chǎn)油量）小于產(chǎn)油差下限為變化異常的井（減產(chǎn)井）；

（2）水井異常生產(chǎn)判斷條件：設(shè)定配注量百分比的正常值，當(dāng)目前注水量不在配注量正負(fù)百分比的范圍內(nèi)時(shí)判斷為注水變化異常井。舉例：配注量是40噸，正負(fù)百分比是5和-5，那么當(dāng)前旬注水量>40*105%,該井為異常井（增注），當(dāng)前旬注水量<40*95%,該井為異常井（欠注）。

3.3.2 生產(chǎn)異常原因分析設(shè)計(jì)

系統(tǒng)判斷異常生產(chǎn)原因方法是從數(shù)據(jù)表的備注字段中找到措施原因，然后根據(jù)對(duì)比前后時(shí)間段的產(chǎn)液量、時(shí)率、含水判斷出原因，判斷流程如圖3所示。相關(guān)指標(biāo)判斷標(biāo)準(zhǔn)如下：

（1）措施后含水 - 措施前含水>=0，即含水上升；

（2）措施后時(shí)率 - 措施前時(shí)率>=0，即時(shí)率增加；

（3）措施后產(chǎn)液能力 - 措施前產(chǎn)液能力>=0，即產(chǎn)液能力增加。

圖3 減產(chǎn)原因判斷流程圖

3.3.3 異常原因統(tǒng)計(jì)分析設(shè)計(jì)

將歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化分析處理展示，按單位、區(qū)塊、井號(hào)繪制餅狀圖。分析各種原因?qū)е戮徽Ｉa(chǎn)所占的比率。

（1）分析影響井?dāng)?shù)所占的比率（圖4）：例如有100口不正常井，含水上升這種原因有25口井，產(chǎn)液能力下降有25口井，畫出他們所占比率。

圖4 井?dāng)?shù)所占的比率

（2）分析影響產(chǎn)量的比率（圖5）：計(jì)算出每個(gè)因素造成生產(chǎn)異常的產(chǎn)量，根據(jù)每個(gè)原因影響的產(chǎn)量占總影響產(chǎn)量的比率進(jìn)行繪制。

圖 5 產(chǎn)量所占的比率

3.4 油水井措施效果評(píng)價(jià)

以單井為分析單元，挖掘油水井措施數(shù)據(jù)資源，建立油水井措施效果分析平臺(tái)[12-13]，評(píng)價(jià)分析措施效果，指導(dǎo)措施生產(chǎn)。

3.4.1 油水井措施評(píng)價(jià)指標(biāo)

系統(tǒng)任選擇限定措施效果時(shí)間，對(duì)措施效果進(jìn)行分析[6]，分析內(nèi)容：

（1）油井：措施前后日產(chǎn)液、日產(chǎn)油、含水等關(guān)鍵項(xiàng)目的數(shù)據(jù)對(duì)比分析；措施前歷史數(shù)據(jù)分析；措施后數(shù)據(jù)分析；措施后效果預(yù)警及評(píng)價(jià)；

（2）水井：措施前后日注、日配、油套壓等關(guān)鍵項(xiàng)目的數(shù)據(jù)對(duì)比分析；措施前歷史數(shù)據(jù)分析；措施后數(shù)據(jù)分析；措施后效果預(yù)警及評(píng)價(jià)。

3.4.2 措施效果評(píng)價(jià)分析設(shè)計(jì)

（1）同類措施井次的分析：對(duì)當(dāng)前日期所在年度全廠或某個(gè)作業(yè)區(qū)或區(qū)塊同類措施井次的分析。

（2）累計(jì)增油量分析：計(jì)算出全廠全年措施井的總增油量，再計(jì)算出廠下每個(gè)作業(yè)區(qū)的全年總增油量，顯示每個(gè)作業(yè)區(qū)的總增油量占全廠總增油量的比率。

4 系統(tǒng)應(yīng)用

以某油田采油五廠2017年1月份到2017年4月份的油水井生產(chǎn)數(shù)據(jù)作為分析對(duì)象，應(yīng)用油水井生產(chǎn)措施評(píng)價(jià)預(yù)警系統(tǒng)評(píng)價(jià)油田措施效果。

4.1 計(jì)劃完成情況分析

系統(tǒng)生成的月實(shí)際產(chǎn)油量和月計(jì)劃產(chǎn)油量曲線如圖6所示，實(shí)際產(chǎn)量和計(jì)劃產(chǎn)量數(shù)據(jù)對(duì)比表如圖7所示。從曲線位置和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)中發(fā)現(xiàn)該采油廠每月老井實(shí)際產(chǎn)量要高于計(jì)劃產(chǎn)量，而新井實(shí)際產(chǎn)量平均低于計(jì)劃產(chǎn)量，措施產(chǎn)量略低于計(jì)劃產(chǎn)量，全廠井合計(jì)月實(shí)際產(chǎn)量高于月計(jì)劃產(chǎn)量能夠滿足油田配產(chǎn)要求。

圖 6 月實(shí)際產(chǎn)量與月計(jì)劃產(chǎn)量對(duì)比曲線

圖 7 月實(shí)際產(chǎn)量與月計(jì)劃產(chǎn)量對(duì)比數(shù)據(jù)

4.2 產(chǎn)量異常井分析

應(yīng)用系統(tǒng)單井生產(chǎn)智能分析功能分析油田4月份生產(chǎn)情況，查找近20天產(chǎn)量下降0.5油差的井，系統(tǒng)顯示如圖8。以其中井普93-25X為例，從該井生產(chǎn)曲線（如圖9所示）和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)：對(duì)比前10天和后10天平均時(shí)率減少0.025，產(chǎn)液下降0.1，產(chǎn)油下降1.8，含水升高6.3%。從而分析得出影響該井產(chǎn)量的主要因素為含水上升導(dǎo)致產(chǎn)油量降低，生產(chǎn)時(shí)率影響較弱只占6%。

圖 8 產(chǎn)量下降的井

圖 9 普93-23X井日?qǐng)?bào)曲線

查看該井措施記錄（如圖10）發(fā)現(xiàn)4月4日有一次加藥記錄，加藥后含水開始大幅度增加，分析原因：加清蠟劑導(dǎo)致油井產(chǎn)水量增加，可能與清蠟劑類型有關(guān)引起的暫時(shí)性含水上升，也可能是清蠟劑有可能改變井底周圍地層的潤(rùn)濕性引起，建議持續(xù)觀察該井一段時(shí)間是否恢復(fù)正常水平，再考慮是否需要更換清蠟劑。

圖10 普93-23X井措施記錄

4.3 措施效果分析

圖 11 措施效果統(tǒng)計(jì)圖

整體分析該區(qū)塊從2016年底年到2017年4月的措施效果如圖11所示，采油井總井次53次，措施前產(chǎn)液量669.4噸，產(chǎn)油89.2噸；措施后日增液量169.5噸，日增油131.9噸，合計(jì)增產(chǎn)倍數(shù)2.2，可見油田整體措施效果明顯；其中單井次補(bǔ)孔措施平均產(chǎn)液增產(chǎn)倍數(shù)達(dá)2.8，平均產(chǎn)油增產(chǎn)倍數(shù)4.3由此可以看出補(bǔ)孔措施增油效果尤為顯著。

5 結(jié)語(yǔ)

本文介紹了油水井生產(chǎn)措施效果評(píng)價(jià)預(yù)警系統(tǒng)的理論算法和設(shè)計(jì)內(nèi)容，最終形成以生產(chǎn)運(yùn)行預(yù)警、智能分析和油水井措施三大子系統(tǒng)為核心的預(yù)警分析平臺(tái)，利用油田生產(chǎn)數(shù)據(jù)資源，進(jìn)行生產(chǎn)預(yù)警和措施效果評(píng)價(jià)分析，指導(dǎo)油水井措施生產(chǎn)。本文最后以某油田采油五廠實(shí)際數(shù)據(jù)作為分析案例，進(jìn)行了產(chǎn)量完成情況評(píng)價(jià)分析、油井異常生產(chǎn)原因分析和油田措施增產(chǎn)效果評(píng)價(jià)。實(shí)例表明該系統(tǒng)在油田生產(chǎn)預(yù)警、異常生產(chǎn)分析和措施效果評(píng)價(jià)工作中具有實(shí)際的指導(dǎo)作用。

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Research and Application of Evaluation and Early-warning System for Oil-water Well Measures

NIU Huizhao1*, FAN Jinding2, SUN Jianghua2, LI Jingjia1, YANG Bing3

(1. Beijing Yandan Petroleum Technology Development Co, Ltd, Beijing Changping 102200, China；2. Shandong Wide Area Technology Co., Ltd.，Shandong Dongying，257000；3. Huabei Oil Field The Fifth Production Plant，Hebei Xinji 052300，china)

It has important practical significance for efficient and stable oil field production by using the data of geology, reservoir, oil production, water injection and measures during oilfield exploration to find out the oil wells with abnormal production changes and work out the reasons for the abnormal changes to guide the oil production. Based on B/S mode, using the .NET framework, based on oil field development and production database, the database of oil and water wells production dynamic analysis, measures effect analysis, production early warning and project application is built to form an evaluation of early warning system for production measures to realize early warming of production and water content, production abnormal factor analysis and effect evaluation analysis to guide the oil wells production. The evaluation results are obtained through the analysis of the real data of no.5 oil production plant in an oilfield at the end of the paper.

producing anomaly; evaluation of control measures; intelligent analysis; production of early-warning

10.19551/j.cnki.issn1672-9129.2017.02.09

TP3

A

1672-9129(2017)02-0046-05

2016-12-06；

2016-12-27。

牛會(huì)釗（1986-），男，2010年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)（北京），現(xiàn)任北京雅丹石油技術(shù)開發(fā)有限公司油藏工程師。

E-mail:723291259@qq.com

引用：牛會(huì)釗, 樊金丁, 孫江華, 等. 油水井生產(chǎn)措施評(píng)價(jià)預(yù)警系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[J]. 數(shù)碼設(shè)計(jì), 2017, 6(2): 46-50.

Cite：Niu Huizhao, Fan Jinding, Sun Jianghua, et al.Research and Application of Evaluation and Early-warning System for Oil-water Well Measures [J]. Peak Data Science, 2017, 6(2): 46-50.