基于油氣生產信息化功圖計產誤差分析及應用

楊旭彬 朱艷麗

摘要：油井功圖計產已在河南油田規(guī)?；瘧?，結合現(xiàn)場應用實際，從計產原理入手，分類總結了誤差產生的各種原因，制定了降低功圖計產誤差的策略。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誤差，提高油井功圖計產精度，指導現(xiàn)場油井功圖計產應用水平。

關鍵詞：工況診斷;油井;功圖計產;誤差

1 油井功圖計產工作原理

抽油機井示功圖產液量計算分為有效沖程法和有效面積法計產。有效沖程法是依據(jù)有桿泵工作狀態(tài)與油井產液量變化關系，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、數(shù)學模型求解出泵示功圖，對泵示功圖進行分析，確定泵的有效沖程，進而計算出地面有效排量。

油井功圖計產技術是基于油氣生產信息化基礎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、大幅降低生產成本的有效工具。

2 油井功圖計產分析實施的背景

伴隨信息化工程在河南油田的推進實施，油公司模式改革需求，油氣生產指揮系統(tǒng)（PCS）實時監(jiān)測油井工況及瞬時、累計產量變化已成為現(xiàn)實，油井功圖計產也隨信息化工程的實施，在河南油田規(guī)模化應用。目前功圖計產正逐步取代分離器玻璃管計量、大罐放空求產計量、翻斗計量等傳統(tǒng)計量方式，功圖計產實現(xiàn)了油井計產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定。標定工作通常以單量車或井口單罐計產值為基準，通過軟件計算標定系數(shù)進而對計算值進行校正。但是隨著低產井數(shù)的比例增加，標定工作日趨繁重，且由于現(xiàn)有標定方式操作復雜，導致現(xiàn)場工作量和生產成本增加。本文以河南油田采油二廠的抽油機井為例，分析了其功圖計產誤差產生的原因，以單并生產監(jiān)控與優(yōu)化系統(tǒng)理論為基礎，對功圖計產方法進行了改進和優(yōu)化。通過現(xiàn)場驗證，改進后的方法計產誤差顯著下降。

為確保功圖計產精度，降低功圖計產誤差的必要措施，必須搞清楚功圖計產產生誤差的原因并制訂必要的應對措施，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，真實反應油井產液情況。

3 油井功圖計產應用現(xiàn)狀

3.1 功圖計產方法誤差評估

通過對河南油田采油二廠216口油井進行研究，選用有效沖程法對各井連續(xù)360天的生產數(shù)據(jù)進行了誤差水平評估。具體做法是以日產液量進罐計量值為基準，與選用功圖計產方法計算的日產液量進行對比通過計算其絕對誤差和相對誤差進行誤差評估，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《河南油田地質資料錄取及管理規(guī)定》相關要求要求，設置15%為限值，大于該值的評估為計產無效。

根據(jù)2020年6-12月份統(tǒng)計數(shù)據(jù)，216口油井應用常規(guī)功圖計產算法和上述設置計產無效條件，僅有123口井計產有效，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 功圖計產誤差原因分析

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

3.2.2 為了進一步確認誤差原因，研究了216口油井162萬條功圖數(shù)據(jù)，同時結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)，對造成計產誤差的主要原因進行了分析和總結，其結果如表2所示。由表2可見，造成功圖計產誤差的主要原因可歸納為兩大類，即數(shù)據(jù)采集質量與PCS平臺數(shù)據(jù)準確性。由于計產方式的變革，造成技術人員認為功圖計產誤差的原因不是由單一功圖計產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е掠嫯a誤差的原因，無視這些因素的影響，僅通過簡單對比、標定來提高計產精度，效果定然不佳。

4 功圖計產方法改進和優(yōu)化

針對油井生產決策和PCS生產指揮系統(tǒng)目前存在的問題，需要對功能進行升級優(yōu)化，充分利用該系統(tǒng)實時采集及計算所得數(shù)據(jù)及信息進行數(shù)據(jù)二次優(yōu)化，提高數(shù)據(jù)準確率同時發(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)組合預警功能，并摸索建立相應預警模型，實現(xiàn)對生產信息化系統(tǒng)采集的載荷、沖程等數(shù)據(jù)，在差異較大時進行自主判斷并推送相關信息，及時提醒用戶進行相關問題的確認與處理。同時通過定期數(shù)據(jù)校準，降低采集沖程誤差對計產誤差影響。

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，定期人工對生產信息化采集的功圖進行比對，剔除失真功圖;另一方面通過優(yōu)化功圖計產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、產液量低于2噸的油井量油結果不能真實反映產量，而功圖計產是通過每半個小時產生一張功圖，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，建議與地質所技術交流，加強基層信息化應用人員的業(yè)務水平，提高現(xiàn)場巡檢發(fā)現(xiàn)問題、處置問題的效率，信息化應用人員應熟練掌握功圖計產應用分析能力。

（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，提高判斷精準度;另一方面依據(jù)上張功圖計產數(shù)據(jù)優(yōu)化本張功圖判斷取值，確保開閉點算法準確性。從而進一步提高功圖計產的準確性和實效性。

5 結論與建議

5.1 結論

（1）河南油田以高比例數(shù)字化設備儀表安裝、高密度數(shù)據(jù)來集與高頻率計算為特征的油井數(shù)字化成果，是功圖診斷和計產準確度的基本保障。統(tǒng)計分析結果表明，井場采集的數(shù)據(jù)對生產井診斷和計產的貢獻度達到80%左右。因此，采集數(shù)據(jù)的質量保證和控制就顯得尤為重要。數(shù)據(jù)質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整體優(yōu)化（診斷、計量、預警、設計、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，更是油田資產經營管理的基礎。

（3）研究表明只要與油井生產制度緊密結合，管控好數(shù)據(jù)來集質量，功圖計產方法在常采井的計算精度是可以控制15%以內。稠油熱采井功圖計產方面，目前稠油造成功圖計產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，導致計產不準確，不能滿足熱采油井生產全過程計產需求，因此需對熱采井功圖計產算法及其修正系數(shù)進一步的優(yōu)化，同時強化落實相應降低功圖計產誤差措施，提升計產符合度，一定程度上滿足熱采井階段計產需求。

5.2 建議

（1）油井生產優(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)具體的生產制度進行靈活調整，在生產實時動態(tài)變化大的井加密數(shù)據(jù)采樣率進行采集;數(shù)據(jù)質量問題能夠以更加智能的管理手段反饋到系統(tǒng)及相關崗位人員，便于及時有效處理。

（2）與國外先進技術相比，國內對優(yōu)化技術的經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，開放功圖算產參與功圖數(shù)權限，由用戶自由確定參與算產功圖數(shù)量，更能保證功圖計產的適用性和準確性，而這也是下步油井生產指揮系統(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（華東），石油工程專業(yè)，采油工程師，現(xiàn)主要從事生產信息化工作，郵箱：417976292@qq.com