油井工況分析及參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的研發(fā)及應(yīng)用

段澤英

[摘 要] 油井工況分析及工作參數(shù)優(yōu)化作為采油單位降本增效的一項(xiàng)重要手段，一直被油田生產(chǎn)科研人員廣泛關(guān)注和探索研究。新疆油田科研人員經(jīng)過10多年的技術(shù)研究，總結(jié)分析各類油井工況及參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件的特點(diǎn)和適應(yīng)范圍，結(jié)合新疆油田生產(chǎn)實(shí)際情況，建立一套適合新疆油田稀油井工況分析算法及參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，并研發(fā)一套稀油井工況分析及參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)用系統(tǒng)，輔助油田生產(chǎn)管理人員分析、診斷、優(yōu)化油井工藝參數(shù)，在潛力挖潛、提質(zhì)增效、科學(xué)管理等方面發(fā)揮重要作用。

[關(guān)鍵詞] 稀油井；多參數(shù)全組合；逆向迭代；參數(shù)優(yōu)化

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2019. 01. 076

[中圖分類號(hào)] TP315 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1673 - 0194（2019）01- 0172- 05

1 引 言

新疆油田油井油層的深度深淺不一，非均質(zhì)性嚴(yán)重，產(chǎn)量壓力大，限產(chǎn)井與非限產(chǎn)井并存，采油單位每年檢泵工作量非常大，大約占油井總數(shù)的90%以上，因此急需一套適合新疆油田油井參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行技術(shù)支持。新疆油田油井參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)按照“先產(chǎn)量，后效率，同時(shí)也要兼顧產(chǎn)量與效率均衡”的原則和目標(biāo)，開展油井參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)算法研究和系統(tǒng)研發(fā)。

2 相關(guān)專業(yè)軟件引進(jìn)及應(yīng)用效果分析

新疆油田自1999年以來，從石油院校、專業(yè)技術(shù)公司引進(jìn)不同版本的油井工況分析和參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)專業(yè)軟件。經(jīng)使用發(fā)現(xiàn)每款軟件計(jì)算輸出指標(biāo)均有局限性，要么以泵效為目標(biāo)不能完全反映綜合指標(biāo)；要么以定產(chǎn)設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，系統(tǒng)效率為目標(biāo)，不兼顧產(chǎn)量設(shè)計(jì)；要么定產(chǎn)設(shè)計(jì)只顯示系統(tǒng)效率部分指標(biāo)，不顯示產(chǎn)量等其他關(guān)鍵指標(biāo)。部分軟件還需用戶提供不易獲取的抽油機(jī)參數(shù)、油藏地質(zhì)參數(shù)等，給用戶的使用體驗(yàn)帶來諸多不便。新疆油田針對(duì)上述問題，汲取各專業(yè)軟件的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合油田實(shí)際生產(chǎn)情況，開展新軟件研發(fā)工作。

3 油井工況分析方法研究

抽油機(jī)井工況分析主要包括抽油管柱完好情況、排液情況、以及設(shè)備負(fù)載情況等，根據(jù)油田生產(chǎn)科研人員對(duì)油井多年來管理經(jīng)驗(yàn)，通過反復(fù)計(jì)算“泵效偏差值、沉沒率偏差值、泵深實(shí)現(xiàn)率、抽油機(jī)負(fù)載率”可以實(shí)現(xiàn)油井工況診斷分析，實(shí)現(xiàn)油井的潛力挖潛。

通過驗(yàn)證分析，泵效偏差值和沉沒率偏差值可以反映井下管柱工況的好壞，泵深實(shí)現(xiàn)率可以反映抽油井排液強(qiáng)度，抽油機(jī)負(fù)載率可以反映設(shè)備負(fù)載。

泵效偏差值計(jì)算方法：

泵效偏差值=實(shí)際泵效-泵效水平值 ①

沉沒率偏差值計(jì)算方法：

沉沒率偏差值=實(shí)際沉沒率-合理沉沒率 ②

泵深實(shí)現(xiàn)率計(jì)算方法：

泵深實(shí)現(xiàn)率=實(shí)際泵深/安全下泵深度 ③

抽油機(jī)負(fù)載率計(jì)算方法：

抽油機(jī)負(fù)載率=驢頭最大載荷/抽油機(jī)額定載荷④

計(jì)算上述四個(gè)結(jié)果的關(guān)鍵點(diǎn)在于如何推算出泵效水平、理想沉沒率和安全下泵深度三個(gè)基準(zhǔn)值，就很容易計(jì)算出上述結(jié)果。

4 油井參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法研究

油井工作參數(shù)優(yōu)化的主要對(duì)象是“泵徑、沖程、沖次、下泵深度”，合理設(shè)置這些參數(shù)不但可以使油井產(chǎn)量最大化，而且還可以保證工作效率最合理，從而實(shí)現(xiàn)油井的合理開采。經(jīng)過油田生產(chǎn)科研人員多年研究，建立全合租、多指標(biāo)、逆向迭代計(jì)算的設(shè)計(jì)思路，簡(jiǎn)化優(yōu)化經(jīng)驗(yàn)公式，實(shí)現(xiàn)由過去煩瑣的抽油系統(tǒng)效率計(jì)算和擬合計(jì)算向“工程師法”設(shè)計(jì)計(jì)算的轉(zhuǎn)變，更加實(shí)用。

設(shè)計(jì)思路：

（1）計(jì)算每種“泵徑、沖程、沖次、下泵深度”的“產(chǎn)液量、井下效率、抽桿系數(shù)、沉沒壓力、最大最小載荷”等指標(biāo)。

（2）采用“試算法”解決“泵徑、沖程、沖次、下泵深度”，既是設(shè)計(jì)結(jié)果又是過渡參數(shù)的循環(huán)計(jì)算問題。

（3）對(duì)于表面張力、原油黏度、飽和壓力等“冷門”參數(shù)用可靠經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。

（4）由于抽油機(jī)型號(hào)非常繁雜，在缺乏測(cè)試數(shù)據(jù)的情況下地面效率很難計(jì)算，井下參數(shù)設(shè)計(jì)的效率指標(biāo)改用井下效率。

（5）針對(duì)以往軟件所需數(shù)據(jù)獲取難，計(jì)算方法復(fù)雜的情況，我們與A2生產(chǎn)數(shù)據(jù)緊密結(jié)合，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)獲取。

（6）以供排協(xié)調(diào)為目標(biāo)，計(jì)算供液量與排液量，試算流入與產(chǎn)出供排協(xié)調(diào)點(diǎn)，計(jì)算效率，生成下泵深度關(guān)系曲線。

5 系統(tǒng)開發(fā)及應(yīng)用效果

系統(tǒng)基于油田公司W(wǎng)EB平臺(tái)，采用.NET MVC技術(shù)架構(gòu)開發(fā)，客戶端采用Bootstrap JS框架實(shí)現(xiàn)頁面布局，服務(wù)端采用JQuery Ajax、TheadPool多線程并發(fā)，曲線發(fā)布采用HighCharts控件，系統(tǒng)目前運(yùn)行穩(wěn)定可靠、執(zhí)行效率高。

系統(tǒng)所有的操作都在一個(gè)界面上完成，實(shí)現(xiàn)“一張看板的功能”，如圖1所示。輸入井號(hào)，選擇設(shè)計(jì)井類型，點(diǎn)擊“確定”按鈕，系統(tǒng)會(huì)從A2生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫中自動(dòng)獲取該井所有的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，如圖2所示。

在設(shè)定完所有參數(shù)組合后，點(diǎn)擊“優(yōu)化計(jì)算”，系統(tǒng)只需數(shù)秒即可生成IPR曲線，以及優(yōu)化結(jié)果，并且所有的產(chǎn)量和效率數(shù)據(jù)都可以自動(dòng)排序，如圖4、圖5所示。

點(diǎn)擊“查看”按鈕，可以查詢?cè)摼南卤蒙疃让舾蟹治銮€，系統(tǒng)以10的倍數(shù)為間隔，計(jì)算每個(gè)泵掛供排協(xié)調(diào)點(diǎn)的“五參數(shù)組合”，通過多因素關(guān)聯(lián)分析，生成“產(chǎn)液量、井下效率、抽桿系數(shù)、沉沒壓力、載荷” 的下泵深度關(guān)系曲線，如圖6所示。

2016年完成“抽油井工況分析表”發(fā)布，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了泵效偏差、沉沒率偏差計(jì)算結(jié)果的數(shù)字化和量化排序，從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛力井，如圖7所示。

2017年完成“采油井參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)”發(fā)布，采油廠采用工況分析表預(yù)警抽油井260口，抽油井參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)230口，平均單井產(chǎn)液提高2.81噸，油量提高0.48噸，井下效率提高1.8%，如表1所示。

6 結(jié) 語

系統(tǒng)屬于新疆油田公司自主研發(fā)軟件，相比其他專業(yè)軟件考慮因素全面、算法透明，并量化所有指標(biāo)分析結(jié)果，更具有實(shí)用性、可靠性、擴(kuò)展性，目前在新疆油田稀油采油單位全面推廣應(yīng)用，取得良好的應(yīng)用效果。

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