油井示功圖相似性的研究與應用

李明江，黃天虎，于世春，邱亮，李珍

(長慶油田公司油氣工藝研究院 低滲透油氣田勘探開發國家工程實驗室，西安 710018)

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油井示功圖相似性的研究與應用

李明江，黃天虎，于世春，邱亮，李珍

(長慶油田公司油氣工藝研究院 低滲透油氣田勘探開發國家工程實驗室，西安 710018)

摘要：針對油井示功圖加密采集方法中存在大量重復計算、分析效率低的缺陷，提出了一種判識油井示功圖相似性的方法，重新對示功圖分析系統進行了優化改進。詳細介紹了該方法的技術原理，并進行了具體的實例分析，實施結果證明，該法可減少相似示功圖分析數量，大幅加快了油井示功圖的分析處理速度，減輕了計算機的處理負擔，提高了工作效率，增強了系統運行的穩定性。

關鍵詞：示功圖數據處理相似性功圖計產

利用油井示功圖監控油井生產運行動態是當今油田生產現場管理油井的一項重要技術手段[1-3]。對于低滲、特低滲透油田，由于地層滲透率低，地層出液不規律，油井的低產液和間歇出液現象普遍。為了提高利用示功圖診斷油井工況和計量油井產液量精度，需要每天采集大量的數據，日積月累，海量采集數據及分析結果就會造成分析服務器負擔過重，進而影響整個示功圖系統的正常運行。

在實際生產過程中，數天或數十天內，有相當一部分油井的工作狀況變化非常小，全天甚至數天采集的油井示功圖在疊加后能夠完全重合或基本重合，即示功圖間相似度很高。如果對此類油井示功圖不加區分全部進行分析，就會出現大量的重復計算，嚴重影響了示功圖分析效率。針對上述問題，本研究提出了一種判識油井示功圖相似性的方法。利用該方法可以減少相似示功圖分析數量，減輕計算機處理負擔，從而提高效率，增強系統運行的穩定性。

1技術原理

針對現場油井示功圖分析時因數據量巨大導致示功圖分析效率降低，出現光桿示功圖轉化為泵功圖時漏掉分析數據[4]，進而影響油井工況診斷及示功圖計量精度的問題，筆者提出了如下技術方案：

以每天第1張采集的油井示功圖作為初始對比示功圖，如果采集的第2張示功圖滿足與第1張相似的條件，則第2張示功圖不分析，直接應用第1張油井示功圖分析結果表示，否則對該張油井示功圖按不相似分析處理。

依次類推，第N張采集油井示功圖依次與該張之前采集的N-1，N-2，…，1張油井示功圖進行相似性對比，只要第N-1張到第1張示功圖之間有1張油井示功圖與第N張滿足相似性條件，則對比結束，第N張示功圖結果就由前面已分析且與其相似的示功圖的分析結果來表示。油井示功圖相似度C的對比由下式計算：

(1)

式中：C——兩個示功圖的相似度，C≥99%認為相似，否則為不相似；A1——兩個示功圖重疊部分的面積；Amax——兩個示功圖中的最大面積。

(2)

式中：AN——第N張示功圖面積；Fi——第N張示功圖第i點對應的懸點載荷；si——第i點對應的懸點位移。

A1的計算。兩張不同時刻采集的示功圖位置關系如圖1所示，其代表上、下沖程的曲線分別標記為AU(示功圖上沖程曲線)、AD(示功圖下沖程曲線)、BU(示功圖上沖程曲線)、BD(示功圖下沖程曲線)。陰影部分為兩示功圖重疊部分面積。

圖1　同井2張不同時刻采集示功圖位置關系示意

在任意一無限小的位移變化區間內，這4條線按載荷大小從低到高的位置關系有如圖2所示的幾種關系。把A和B兩個示功圖在位移(橫坐標)方向分成很多小段，在每一段根據2個示功圖4條線的位置關系，可以求出該無限小位移區間2個示功圖重疊部分面積，最后對整個位移段積分即可求出整個重疊部分面積。

圖2　兩個示功圖上、下沖程曲線的位置關系　　注： ①——在選取的小區間內只有A示功圖，無重疊；②——在選取的小區間內，從位置來說A示功圖在上、B示功圖在下，兩者無重疊；③——在選取的小區間內A和B示功圖重疊交叉，且A示功圖在上方；④——在選取的小區間內B示功圖被A示功圖包含；⑤——在選取的小區間內A示功圖被B示功圖包含；⑥——在選取的小區間內A和B示功圖重疊交叉，且B示功圖在上方；⑦——在選取的小區間內從位置來說B示功圖在上、A示功圖在下，兩者無重疊；⑧——在選取的小區間內只有B示功圖，無重疊

設第N張、N-1張示功圖有重疊部分，重疊部分任取一小區間位移Δsi=si-si-1， si=(sN i>s(N-1)i)?sN i∶s(N-1)i，其對應載荷ΔFi=Fi-Fi-1， Fi=(FN i>F(N-1)i)?FN i∶F(N-1)i，則該位移段重疊部分面積可表示為Ai=Δsi·ΔFi，總重疊面積

(3)

按照以上流程，直至1天中采集最后1張油井示功圖為止，相似示功圖的分析流程如圖3所示。

圖3　相似示功圖分析流程

2實例分析

利用該研究提出的示功圖相似判定方法對某油井不同時刻采集示功圖數據見表1所列。

表1某油井不同時刻采集的示功圖數據

A示功圖數據B示功圖數據位移/m載荷/kN位移/m載荷/kN10.0224.6410.0124.4720.0224.8520.0124.4530.0225.0930.0124.5240.0225.3640.0124.7250.0225.6750.0125.0860.022660.0125.670.0226.3470.0126.2380.0226.6980.0126.8690.0227.0390.0127.46100.0227.36100.0127.97??????2160.0724.412160.0523.532170.0624.282170.0423.752180.0524.192180.0423.952190.0424.192190.0324.172200.0324.282200.0224.372210.0224.442210.0224.532220.0224.642220.0124.62230.0124.92230.0124.62240.0125.152240.0124.552250.0125.372250.0124.52

將表1的數據代入公式(2)～(3)，計算可得：

A示功圖面積sA=18.89kN·m

B示功圖面積sB=25.19kN·m

重疊部分面積A1=21.73kN·m

100%=86.26%<99%

故認為該井2個不同時刻采集的示功圖不相似。

3實施效果

長慶油田前期是以站點為單位作為一個數據處理點，功圖處理能力每10 min最多達到80口井，但自2013年5月以來，該油田逐步開展以整個作業區為一處理點的作業區直管油井試驗，該試驗要求每個處理點處理示功圖能力要能達到600口井。利用本文提出的示功圖相似性處理方法，重新對示功圖分析系統進行了優化改進，大幅提高了油井示功圖分析處理速度。經過一年多時間的現場試驗，截至2014年底，已經推廣應用了16個采油作業區，較好地解決了示功圖處理效率低的難題，滿足了現場生產需求。

4結束語

1) 本文提出了一種判定示功圖相似性的準則，減少了相似示功圖重復計算，大幅提高了示功圖分析處理速度，使得每10 min示功圖處理能力由80口油井提升到了600口油井。

2) 提出了一種示功圖重疊部分面積算法，可方便快速求出兩張示功圖相似度。

參考文獻：

[1]楊瑞，辛宏，李明江.一體化傳感器在功圖法油井計量網絡化系統中的應用[J].石油化工自動化，2009，45(05)： 68-70.

[2]楊瑞，王永全，辛宏.油井計量網絡化系統研究與應用[J].石油化工自動化，2009，45(02)： 46-50.

[3]楊瑞，黃偉，辛宏.功圖法油井計量技術在長慶油田的應用[J].油氣田地面工程，2010(29)： 55-57.

[4]楊瑞，齊俊林，王永全.有桿泵采油系統故障診斷的快速傳遞矩陣算法[J].石油機械，2009(11)： 19-21.

[5]同濟大學數學系.高等數學[M].北京： 高等教育出版社,2007.

[6]丁麗娟，程杞元.數值計算方法[M].北京： 北京理工出版社，1997.

Similarity Research and Application of Oil Well Dynamometer Diagram

Li Mingjiang，Huang Tianhu，Yu Shichun，Qiu Liang，Li Zhen

(National Engineering Laboratory in Exploration and Development of Ultra-low

permeability Reservoir, Oil & Gas Technology Research Institute,

Changqing Oilfield Company, Xi’an, 710018, China)

Abstracts： Aiming at the disadvantages of amounts of large calculation and low analysis efficiency of current used oil well dynamometer diagram encipherment collection method, a method for judging similarity of oil well dynamometer diagram is proposed. The dynamometer diagram analysis system is re-optimized and improved. The technical principle is discussed in detail with specific practical example analysis. The application results indicate the amount of similarity analysis quantity is reduced and analysis speed is increased sharply for dynamometer diagram. The computer load is reduced with working efficiency improved, and system operation stability is also strengthened with the new method.

Key words：dynamometer diagram；data processing；similarity； dynamometer diagram production

中圖分類號：TP274

文獻標志碼：B

文章編號：1007-7324(2015)06-0059-03

作者簡介：李明江(1980—)，男，山東鄄城人，2007年畢業于中國石油大學(北京)油氣田開發工程專業，獲碩士學位，現就職于長慶油田公司油氣工藝研究院，從事采油工藝及油田數字化方面的研究工作，任工程師。

基金項目：國家級，長慶姬塬油田特低滲透油藏綜合利用示范基地——綠色礦山建設(基金號1201-3-3)。

稿件收到日期： 2015-08-02。