數字化氣田精細氣井管理探討

成育紅，馬 媛，曹朋亮，李大昕，孫 振，唐 婧，雷國發，李 媛，張 浩

（中國石油長慶油田分公司第五采氣廠，內蒙古烏審旗 017300）

數字化氣田精細氣井管理探討

成育紅，馬 媛，曹朋亮，李大昕，孫 振，唐 婧，雷國發，李 媛，張 浩

（中國石油長慶油田分公司第五采氣廠，內蒙古烏審旗 017300）

蘇東氣田位于蘇里格氣田東部，該地區儲層物性差、非均質性強是典型的低壓、低滲、低產的三低氣田,氣井在生產的過程中表現出壓力下降快、穩產期短、產水等特征，氣井管理難度非常大。隨著氣田的發展壯大，井數逐漸增多，如何科學管理確保氣田高效開發，達到“提高管理水平、精簡組織機構、減少勞動強度”的目標，成為制約蘇東氣田現代化、數字化發展的瓶頸。針對蘇東氣田在氣井管理方面面臨的困難，經過幾年來對氣井生產動態特征的研究提出了分類管理的精細氣井管理思路，結合氣田先進的數字化平臺、站控系統，研究開發了一套精細氣井管理數字化平臺。該平臺主要包括智能監測、智能提示、智能分析、氣井管理智能考核實現了氣井管理智能化、精細化。

精細氣井管理；智能監測；智能提示；智能分析

隨著氣田生產規模逐步提升，井數逐漸增多，低產低效井比例增大，傳統的管理辦法效率低下，員工操作勞動強度大、異常氣井不能及時發現、氣井管理制度執行不到位、效果評價不能及時跟進等缺點，管理部門越來越迫切地希望尋找到一種適合數字化氣田的管理方法，深入推進精細氣井管理真正做到“讓數字說話，聽數字指揮”。

1 氣井分類管理思路

分類管理是指按照管理目標的共性特征進行分門別類，抓住主要矛盾和主要問題，分清重點與一般，從而有針對有區別地采取管理方式的一種定量化管理方法。

蘇東氣田儲層物性差、非均質性強是典型的低壓、低滲、低產的三低氣田,氣井在生產的過程中表現出壓力下降快、穩產期短、產水等特征，氣井管理難度大。常規按照氣井產量分類或儲層物性特征進行分類的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ井分類方法,難以滿足氣田開發需求。綜合考慮蘇東氣田實際依據氣井生產動態特征將氣井分為連續生產井、產水井、間歇井進行管理并建立了針對性管理措施。

2 數字化管理平臺的搭建思路與應用

精細氣井管理平臺充分利用計算機網絡技術、氣藏管理技術、采氣工藝技術、數據遠傳技術，把“異常井智能監測、氣井管理制度智能提示、泡排實施效果智能分析、氣井管理智能考核作為平臺建設思路,應用了蘇里格氣田生產運行管理子系統數據庫，集氣站遠傳歷史記錄數據庫2個數據庫，編寫了壓降速率判識算法、節流器失效井判識算法、產水井判識算法、效果分析算法4個判識算法，搭建了智能監測、智能提示、智能分析、智能考核4個主平臺界面及節流器更換、產水井制度制定、排水采氣報表、產量下發計劃3個輔助平臺界面，實現了異常井及時發現、氣井管理措施有效落實、氣井管理制度不斷優化、氣井管理考核自動發布的功能及壓降速率查詢、節流器更換查詢、產水井查詢、氣井排水采氣實施情況查詢、排水采氣有效井等輔助功能。

2.1 智能監測

智能監測主要是通過編寫計算機程序對生產過程中壓力、產量異常的氣井及產水井進行監測報警，確保管理人員在第一時間內發現問題并采取針對性措施，主要分為壓降速率智能監測模塊、節流器失效井智能監測模塊、產水井智能監測模塊。

2.1.1 壓力速率智能監測 壓降速率智能監測以A3數據庫為載體，對氣井每日壓力進行跟蹤,選取連續生產15天每天開井24小時的單井壓力數據計算壓降速率,系統每5分鐘計算一口井，一直往復循環,當遇到壓降速率不合理的氣井就會反映到前臺。

P1—當天的壓力，MPa；P2—以當天為起點往前推1天的氣井壓力，MPa；P3—以當天為起點往前推2天的氣井壓力，MPa；P14—以當天為起點往前推13天的氣井壓力，MPa；P15—以當天為起點往前推14天的氣井壓力，MPa；A1—當天與當天前 1天的降速率，MPa/d；A2—當天前1天與以當天為起點往前推1天的降速率，MPa/d；；A14—當天前1天與以當天為起點往前推1天的降速率，MPa/d；A—14天的平均降速率，MPa/d；通過壓力智能監測模塊技術人員可以篩選出壓降速率不合理的氣井并查詢壓降速率不合理的氣井的生產曲線、無阻流量、目前產量、壓力、壓降速率、生產層位等關鍵參數，便于管理人員對壓降速率不合理的氣井調產。通過壓降速率智能監測可查詢氣田所有井的壓降速率進行計算并導成excel電子表格的功能，為評價全氣田的速率提供數據。節流器被更換后，在節流器更換的平臺界面填寫更換記錄，日后即可查詢。

表1 氣井壓力智能監測表

2.1.2 節流器失效井智能監測 當氣井節流器失效后不及時關井繼續生產危害巨大，一是存在安全隱患：氣井節流氣失效后氣量突然增大,引起井底壓力波動部分氣井可能出砂，尤其是投產時間較短的新井，氣井出砂會導致閥門、管線、彎頭等刺漏；二是節流器失效后長期生產容易引起速敏、壓敏等敏感性、水侵、破壞儲層滲流通道不利用氣井穩產。氣井節流器失效一般分為開井時節流器失效、生產過程中節流器失效兩種情況，開井過程中井口有人，節流器失效可以及時發現，因此節流器失效井智能監測模塊主要針對正常生產時節流器失效。節流器失效井智能監測模塊以集氣站的遠傳數據為基礎，主要依據氣井正常生產時節流器失效后表現出套壓迅速下降，氣量迅速增大，油壓緩慢上升的特征及節流器失效井關井后表現出來套壓停止下降，氣量為零的特征，為依據設置條件，達到節流器失效井智能監測的目的。

表2 節流器失效井判斷依據表

圖2 節流器失效井智能監測流程圖

某口井符合以上三個條件中兩個時視為節流器失效井，節流器失效井智能監測就會自動報警,當采取關井措施報警就會消除。

圖3 產水井智能監測流程圖

2.1.3 產水井智能監測 典型的積液特征有四大類：套壓與產氣量波動；套壓上升與產量下降；套壓高值不變與不產氣；短期關井存在油套壓差。產水井智能監測模塊根據積液氣井油套壓和氣量變化特征編寫成計算機程序達到積液井智能監測的目的。

產水井智能監測模塊后臺判斷依據具體算法：

選取連續生產10天每天開井24小時的單井壓力數據計算壓降速率,若某口井未達到連續生產10天每天生產時間24小時，則該井不參與計算。

P1—當天的壓力，MPa；P2—以當天為起點往前推1天的氣井壓力，MPa；P3—以當天為起點往前推2天的氣井壓力，MPa；P9—以當天為起點往前推8天的氣井壓力，MPa；P10—以當天為起點往前推9天的氣井壓力，MPa；A1—當天與當天前 1 天的降速率，MPa/d；A2—當天前1天與以當天為起點往前推1天的降速率，MPa/d；A3—當天前1天與以當天為起點往前推2天的降速率，MPa/d；A9—當天前1天與以當天為起點往前推8天的降速率，MPa/d。

選取連續生產10天每天開井24小時的單井壓力數據，計算相鄰兩天套壓的差值（用后一天減去前一天）；計算的結果里面，如果正數的個數大于負數的個數，視為套壓波動井。

P1—當天的壓力，MPa；P2—以當天為起點往前推1天的氣井壓力，MPa；P3—以當天為起點往前推2天的氣井壓力，MPa；P9—以當天為起點往前推8天的氣井壓力，MPa；P10—以當天為起點往前推9天的氣井壓力，MPa；A1—當天與當天前 1 天的降速率，MPa/d；A2—當天前1天與以當天為起點往前推1天的降速率，MPa/d；A3—當天前1天與以當天為起點往前推2天的降速率，MPa/d；A9—當天前1天與以當天為起點往前推8天的降速率，MPa/d。

選取連續生產10天每天開井24小時的單井數據，10天內累計產氣量下降超過0.05萬立方米的單井（以當天向前推10天，與上個10天作比較）。

該井套壓下降平穩氣量大幅下降

Q1—當天的氣井產量，104m3；Q2—以當天為起點往前推1天的氣井產量，104m3；Q3—以當天為起點往前推2天的氣井產量，104m3；Q11—以當天為起點往前推10天的氣井產量，104m3；Q12—以當天為起點往前推11天的氣井產量，104m3。

若某口當天生產時間大于0小于24小時，前一天的生產時間為0，當天油套壓差大于等于2 MPa,該井存在油套壓差。該井存在油套壓差。

通過產水井智能監測模塊可及時發現產水井并附有該井生產曲線、目前產量、壓力等關鍵參數，技術員即可根據相關參數制定該井排水采氣制度。

2.2 智能提示

通過產水井智能監測判識出新產水井后，即可在智能提示后臺的制度制定界面制定排水采氣制度，制度制定完成后，計算機會對制度制定的日期產生記憶，根據制度周期，推算制度執行日期，并進行提示。

操作員工按照制度采取措施后，必須當天填寫排水采氣報表，智能提示后臺就可根據排水采氣報表對該井當月制度計劃執行情況及實際執行情況進行統計。

智能提示前臺即可提示3日內需要采取排水采氣措施的單井（2天內要執行的井標紅，3天內要執行的井標黑）及相應排水采氣制度督促操作員工采取措施并對計劃執行次數和實際執行次數智能統計確保制度有效落實。

圖4 產水井智能提示流程圖

2.3 智能分析

技術員對生產過程中的異常氣井采取管理措施后，智能分析模塊會自動跟蹤采取措施后氣井的效果，對于效果不好的氣井將自動發送到技術人員電腦上提醒技術人員繼續優化措施，從而保證措施不斷的優化。

2.3.1 氣井工作制度優化效果智能分析 對壓降速率不合理的氣井更換節流器后,先在氣井工作制度優化效果智能分析后臺填寫節流失效井更換記錄，后臺就會跟蹤氣井壓力、產量變化情況，自動計算并對比工作制度調整前后的壓力、產量、壓降速率，評價工作制度調整效果。

對于調整后效果不明顯的氣井工作制度優化效果分析前臺就會標識出來，督促氣井管理人員繼續優化調整，保證氣井效果最優。

2.3.2 產水井排水采氣效果智能分析 當操作人員按照制定的排水采氣制度執行后，填寫排水采氣報表后，產水井排水采氣效果智能分析后臺自動分析制度執行后壓力和產量變化情況判斷該井的排水采氣效果并統計當月效果好的井和效果不好的井的比例。

效果分析的后臺判斷依據：

套壓下降：選取制度執行后生產10天的單井壓力數據計算壓降速率，其中有7天的壓降速率小于零該井套壓下降。

圖5 氣井工作制度優化效果分析流程圖

P1—當天的壓力，MPa；P2—以當天為起點往前推1天的氣井壓力，MPa；P3—以當天為起點往前推2天的氣井壓力，MPa；P9—以當天為起點往前推8天的氣井壓力，MPa；P10—以當天為起點往前推9天的氣井壓力，MPa；A1—當天與當天前 1 天的降速率，MPa/d；A2—當天前1天與以當天為起點往前推1天的降速率，MPa/d；A3—當天前1天與以當天為起點往前推2天的降速率，MPa/d；A9—當天前1天與以當天為起點往前推8天的降速率，MPa/d。

氣量增長以當天向前推10天的累計產氣量與上個10天作比較 (每天開井24小時的單井壓力數據)若累計產氣量大于上個10天的累計產氣量則氣量增長

Q1—當天的氣井產量，104m3；Q2—以當天為起點往前推1天的氣井產量，104m3。

排水采氣效果智能分析前臺可實現出效果不好的氣井自動掃描，自動發送給技術人員提示技術人員優化該井的排水采氣制度,智能統計有效井次數的功能。

2.4 氣井精細管理智能考核

氣井管理智能考核主要依據《氣井精細管理實施細則》結合計算機網絡技術對氣井的產量及管理進行考核。產量考核主要是考核作業區當月產量完成情況，管理考核主要考核智能監測模塊發現的壓力、產量異常井的處理情況及排水采氣制度執行情況。

氣井精細管理智能考核的后臺主要分為產量考核和管理考核兩部分，產量考核以班站為單位，把當月完成產量與月初所下發產量對比，每未完成月計劃產量的0.1%扣0.5分；氣井精細管理考核主要針對智能監測模塊發現的壓降速率不合理的氣井、產水井、節流器失效井處理情況，智能提示模塊統計的制度執行情況，排水采氣效果分析模塊的有效井增產情況結合氣井精細管理實施細則進行考核，遇到特殊情況也可人工修改。氣井精細管理智能考核前臺可以查詢每個作業區每個月的精細氣井管理考核得分,自動評價各作業區氣井管理的水平。

3 數字化氣田配套工藝建設

3.1 低產低壓井遠程定壓開關井技術

對于套壓低于5 MPa，井口數據遠傳無故障、電磁閥開關靈活、座封良好的氣井根據油壓恢復情況設置電磁閥遠程開井，根據氣量下限值遠設置電磁閥遠程關井，即可實現低產、低壓井的遠程控壓開關井技術，提高氣井利用率。

3.2 自動加注技術

為降低員工勞動強度，減少井口作業風險，開展了自動加注裝置現場試驗，根據積液井的生產動態特征在氣井精細管理平臺制定加注制度，通過效果智能分析模塊不斷優化加注制度即可實現氣井泡排智能化,提高了排水采氣效率。

4 結論

（1）氣井精細管理數字化平臺的智能監測模塊有效確保異常氣井及時發現，智能提示模塊加強了措施氣井的過程控制，智能分析模塊隨時跟進效果不斷優化制度，智能考核公平公開發布考核，環環相扣不斷使氣井管理水平提高。

（2）通過建立精細氣井管理平臺及數字化氣田配套工藝使得傳統的人工分析、井口人工操作轉變為智能分析、井口自動操作初步實現了氣井精細管理智能化。

（3）搭建數字化氣井平臺把技術人員從發現異常問題的環節中解放出來，實現氣井管理過程中數據統計和動態分析的有機銜接，縮短了技術人員在數據統計整理中的時間消耗，減輕了技術人員的工作強度，讓技術人員把更多的時間和精力投入有效的技術研究和開發管理上來。

[1] 洪鴻，李蓮明.分級分類精細氣田管理探索與實踐[M] .北京：石油工業出版社，2000.

[2] 李士倫.天然氣工程[M] .北京：石油工業出版社，2000.8

TE377

A

1673-5285（2012）07-0046-06

2012－05-15