示功圖診斷單井液量異常的系統(tǒng)建設(shè)分析

易 惠，姬宗江

（1.新疆油田公司數(shù)據(jù)公司，新疆 克拉瑪依 834000；

2.新疆油田公司采油二廠，新疆 克拉瑪依 834000）

0 引言

油井產(chǎn)量計(jì)量是油田生產(chǎn)管理中的一項(xiàng)重要基礎(chǔ)工作。計(jì)量采油的目的是動態(tài)監(jiān)測油井的產(chǎn)液量、產(chǎn)油量和產(chǎn)氣量，通過生產(chǎn)動態(tài)分析了解井下生產(chǎn)情況，為井下生產(chǎn)決策提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。因此，對油井產(chǎn)量進(jìn)行準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)的測量，對于了解油藏情況、制訂生產(chǎn)計(jì)劃具有重要意義。

目前，我國大多數(shù)油田的油井產(chǎn)量計(jì)量主要是通過輸油管道到計(jì)量站進(jìn)行統(tǒng)一集中計(jì)量，存在地面支撐設(shè)備多、計(jì)量周期長、人力物力投入多、計(jì)量實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性較差等問題。這種測量方法既不經(jīng)濟(jì)，也不適合現(xiàn)代油田的開發(fā)。正是在這種背景下，用示功圖計(jì)量原油的技術(shù)被提出。與其他計(jì)量原油的方法相比，示功圖計(jì)量原油技術(shù)具有投資小、無計(jì)量站、可實(shí)時(shí)連續(xù)計(jì)量等優(yōu)點(diǎn)，降低了投資成本，具有良好的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性，提高了油田生產(chǎn)效率和管理水平，已成為一種有效的油井計(jì)量方法［1-2］。

隨著信息技術(shù)快速發(fā)展，基于物聯(lián)網(wǎng)的油井工況診斷與計(jì)產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)成為油田集成自動化的基礎(chǔ)，通過對示功圖診斷量液系統(tǒng)的研發(fā)，建立一套集自動采集、繪制示功圖、在線診斷、液量計(jì)量于一體的管理系統(tǒng)，有助于優(yōu)化油氣地面工藝建設(shè)，降低投資成本，促進(jìn)生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變，提升生產(chǎn)管理水平和提高油田的綜合效益。

1 系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)

建立示功圖診斷量液系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)液量連續(xù)計(jì)量及工況診斷，及時(shí)呈現(xiàn)油井生產(chǎn)情況，縮短油井故障分析處置時(shí)間。該系統(tǒng)的主要目標(biāo)如下：

（1）完成單井產(chǎn)液量連續(xù)實(shí)時(shí)計(jì)量，便于管理人員及時(shí)獲取生產(chǎn)信息。

（2）完成抽油機(jī)運(yùn)行參數(shù)的自動獲取，并快速生成示功圖。通過對示功圖進(jìn)行研究分析，便于管理人員及時(shí)獲取井下生產(chǎn)情況，統(tǒng)籌措施［3-4］。

（3）完成單井產(chǎn)液量變化記錄與示功圖診斷分析，整合異常信息，實(shí)現(xiàn)故障預(yù)警。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能簡介

系統(tǒng)采用瀏覽器/服務(wù)器（Browser/Server，B/S）框架設(shè)計(jì)，采用WebService 方式為其他項(xiàng)目提供了訪問接口的函數(shù)，既能夠?qū)崿F(xiàn)跨平臺的相互調(diào)用，也能夠跨防火墻進(jìn)行傳輸。系統(tǒng)的后端功能主要采用Java 語言，具有簡單、面向?qū)ο?、分布式、安全、平臺無關(guān)、可移植、多線程、動態(tài)等特點(diǎn)。系統(tǒng)計(jì)算服務(wù)采用多線程及現(xiàn)存池技術(shù)，多線程技術(shù)可提升程序的響應(yīng)速度，分別設(shè)置優(yōu)先級以優(yōu)化性能，提高系統(tǒng)運(yùn)行效率［5-6］。

系統(tǒng)分為3 個(gè)層次：①顯示層，通過瀏覽器向用戶顯示系統(tǒng)界面并提供交互功能；②計(jì)算層，涵蓋示功圖診斷、示功圖量液和知識庫管理等主要功能的核心算法；③數(shù)據(jù)層，包括測井?dāng)?shù)據(jù)庫和井場實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)等。

2.1 系統(tǒng)建設(shè)內(nèi)容

示功圖診斷量液系統(tǒng)分為3 個(gè)主要模塊：診斷量液、知識管理、系統(tǒng)管理。診斷量液模塊主要有量液匯總、示功圖量液、示功圖篩選、示功圖診斷、產(chǎn)液量異常井信息、示功圖診斷異常井信息；知識管理模塊主要有二次診斷參數(shù)維護(hù)、量液參數(shù)維護(hù)以及特征庫管理和審核、標(biāo)準(zhǔn)示功圖庫管理、工況類型管理；系統(tǒng)管理模塊主要有角色管理、用戶管理、用戶組管理、權(quán)限管理等，具體架構(gòu)見圖1。

圖1 系統(tǒng)功能架構(gòu)

（1）示功圖量液。根據(jù)地面作業(yè)圖和地面生產(chǎn)資料生成井下示功圖（泵作業(yè)圖），對井下示功圖進(jìn)行定量處理，得到有效沖程、井下排量，并轉(zhuǎn)換井口產(chǎn)液量?；诠r診斷的GCT 工作圖測量流體法，結(jié)合有效的行程測油法和單井特性算法，為了消除漏失和工作制度的影響，進(jìn)行了迭代數(shù)控、過阻尼控制、欠阻尼控制、泵圖質(zhì)量控制和輸入?yún)?shù)控制。

（2）示功圖診斷。工作圖診斷采用人臉識別法+專家經(jīng)驗(yàn)公式+斜率輔助診斷，通過人臉識別圖形技術(shù)進(jìn)行工作圖診斷一次，采用專家經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行工作狀態(tài)二次診斷，示功圖斜率計(jì)算三次診斷工作狀態(tài)。示功圖診斷功能主要有示功圖對比、產(chǎn)量曲線、二次診斷、示功圖斜率、示功圖疊加、示功圖平鋪以及示功圖量液。示功圖診斷主頁面展示以示功圖為主，通過單位、計(jì)量站、井號、時(shí)間等進(jìn)行篩選并查詢診斷結(jié)果，圖形化顯示功圖診斷的結(jié)果，表格化顯示診斷輸入數(shù)據(jù)和中間過程數(shù)據(jù)［7］。

（3）產(chǎn)液量異常井信息。通過今日與昨日、前十日、前一月平均歷史數(shù)據(jù)（液量、油量、含水）的對比，快速識別油井生產(chǎn)異常波動，進(jìn)行異常井工況診斷，自主定制對比條件對比歷史數(shù)據(jù)，生成產(chǎn)液量異常井公告。在Web 頁面中使用類似Excel 表格形式展示異常井匯總信息，根據(jù)井號、日期、單位等條件篩選查詢功能，導(dǎo)出報(bào)表，導(dǎo)出文件形式為Excel 表格形式。

（4）特征庫管理。根據(jù)油田生產(chǎn)情況可以自主定制符合油田特性的工況、特征示功圖。針對特征庫維護(hù)可以導(dǎo)入特征示功圖或通過管理人員在示功圖診斷頁面隨時(shí)添加示功圖到特征庫。實(shí)時(shí)示功圖數(shù)據(jù)完成采集后進(jìn)入診斷流程，經(jīng)過診斷模型庫與圖形特征庫處理得出結(jié)論，通過示功圖疊加對比發(fā)現(xiàn)新的特征示功圖，可加入系統(tǒng)特征庫進(jìn)行管理。在應(yīng)用于系統(tǒng)前由審核人員進(jìn)行審核，管理人員在特征庫管理頁面可隨時(shí)查詢、刪除和修改示功圖［8］。

2.2 技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)與特性

（1）人臉識別人工智能算法、專家診斷知識庫和斜坡輔助診斷的三合一圖形診斷方法：基于圖形診斷的三合一計(jì)量方法對正常工況和非正常工況采用不同的算法。

（2）油田單井特性算法：經(jīng)過實(shí)驗(yàn)和優(yōu)化，針對不同油藏特性的不同工況和對應(yīng)算法，確保對正常功況和非正常功況量液的準(zhǔn)確性。為了消除工作制度的影響，采用迭代數(shù)字控制、過阻尼控制、欠阻尼控制、泵圖質(zhì)量控制和輸入?yún)?shù)控制。

（3）泵示功圖的定量處理算法：根據(jù)地面作業(yè)圖和地面生產(chǎn)數(shù)據(jù)，將地面示功圖生成井下示功圖（泵示功圖），并對井下示功圖進(jìn)行定量處理，得到有效沖程、井下排量，最后對井口流體產(chǎn)量進(jìn)行轉(zhuǎn)換［9］。

2.3 應(yīng)用效果

示功圖診斷量液系統(tǒng)自運(yùn)行以來應(yīng)用情況良好，每月登錄系統(tǒng)的訪問量已達(dá)到300 余次。通過該系統(tǒng)智能診斷與量油，采集生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，不斷優(yōu)化系統(tǒng)量油算法，逐步提高診斷與量油準(zhǔn)確率，降低普通人工計(jì)量與人工巡井頻度，提高生產(chǎn)效率，以實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)量油情況的全面掌握，進(jìn)一步提高油氣田“生產(chǎn)運(yùn)行與管理”決策的系統(tǒng)性和準(zhǔn)確性。

3 結(jié)語

示功圖診斷量液系統(tǒng)由人工繪制示功圖進(jìn)行工況分析轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣硬杉L制示功圖進(jìn)行數(shù)據(jù)庫診斷分析，縮短了分析數(shù)據(jù)到措施下達(dá)的時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了智能預(yù)警，降低了油井工作制度的影響。系統(tǒng)涵蓋了典型基礎(chǔ)示功圖特征，提高了后續(xù)示功圖診斷時(shí)率，為下一步示功圖特征分析奠定了基礎(chǔ)。利用示功圖測量單井流體量可以提高單井測量資料的精度，為地質(zhì)資料的進(jìn)一步應(yīng)用提供可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)。系統(tǒng)的投用優(yōu)化了油氣地面工藝建設(shè)，大幅提升了管理人員的工作效率，將現(xiàn)場員工從繁重的巡檢工作中解放出來從事其他生產(chǎn)工作，降低了員工勞動強(qiáng)度。