長慶油田示功圖存儲優化方法及應用

李珍 李明江 趙曉龍 黃天虎

李珍 1984.4 女 漢 陜西華陰 碩士研究生 采油工程師 采油采氣工藝、地面工程、油氣田數字化方面的研究工作

國家基金項目：長慶姬塬油田特低滲透油藏綜合利用示范基地之五：綠色礦山建設 1201-3-3

摘要：本文分析了目前長慶油田油井采集示功圖存儲現狀，提出了優化油井采集示功圖存儲方式的方法，并借助計算機予以實現。通過實例對比分析，證實該方法既能降低服務器負擔又能真實反映油井生產情況，優化后節約了97.9%的存儲空間，系統運行速度提高近10倍。

關鍵詞：示功圖 存儲方式 算術平均 歸一化 優化

中圖分類號：TE35 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）01（c）-0000-00

1 緒論

數字化管理是加快長慶油氣田開發建設的重要舉措，對于提升油田整體關鍵技術和管理水平至關重要。按照長慶油田數字化建設要求，在功圖法油井計量技術基礎上，研發了功圖計量與工況智能分析技術[1]，形成了油水井工況分析系統，實現了油井工況實時智能判斷分析、故障三級預警，達到強化安全、節約人力資源和提高效益的目標。

隨著數字化建設步伐的推進，油水井工況分析系統在油田推廣應用的站點和油井數不斷增加，存儲時間增長，占用服務器端存儲空間會更大，數據上傳、調用速度變慢，嚴重時會導致服務器癱瘓。為提高系統運行速度和穩定性，減少服務器負擔，需對長期存儲的示功圖進行優化處理。因此，尋求一種優化方法對示功圖存放方式進行改進，已成為長慶油田數字化建設的迫切要求。

2 現 狀

2.1 油水井工況分析系統構架及服務器配置

按照數字化建設的要求，在前端數據采集的基礎上，采用多層的客戶機/服務器+瀏覽器/服務器結構，進行油井工況實時智能分析、應用服務器、站控系統、數據維護等系統設計，建立油水井生產動態管理平臺（見圖1）。通過示功圖分析、故障判識，及時發現油水井故障，形成油井生產動態管理閉環系統。目前每個采油單位都配置有單獨的服務器，專門用于數字化數據存儲及上傳。其配置為：8GB的內存，280GB的硬盤儲量。

圖1 油水井動態分析系統構架圖

2.2油井示功圖存儲現狀

長慶油田是一個典型的三低油田，為了能夠真實地反映油井實際出液情況。要求前端數據采集以10分鐘的頻率對管理的每一口油井巡測一組示功圖數據，全天共采集144張示功圖，占用存儲空間為350KB，一年占用存儲空間125MB。

表1 采油一廠示功圖存儲情況

服務器

硬盤（GB） 油井數

（口） 一年 查詢運行時間

示功圖數（張） 示功占空間（GB）

280 5719 9.56*109 1092 30秒左右

目前該系統已在長慶十二個采油單位1074個站點應用，管理油井總計34066口。以采油一廠為例，其存儲情況及查詢運行時間見表1，從表可知當管理的井數不增加時，存儲一年占用的空間已超過最大存儲量，查詢響應時間長達30秒。為免超負荷存儲導致的服務器及系統癱瘓，采取定期刪除的方法，操作繁冗且不能查看更多以前油井數據。

3 油井采集示功圖優化存儲方法

優化示功圖存儲方式是以減少存儲空間，提高運行速度，保障真實反映油水井基本生產情況為目的。為達到優化目的，對存儲時間超過一個月的油井進行示功圖存儲方式優化。

示功圖優化存儲方法：

選擇能夠代表一天144張示功圖變化情況的疊加圖；

選擇能夠反映一天不同時間的產液量變化圖；

選擇能夠反映一天真實工況又能夠計算出一天平均日產液量的代表圖。

3.1示功圖的疊加圖

利用示功圖疊加技術[2]，將一天一口油井的144張功圖進行疊加分析。疊加圖可連續、直觀、準確地查看同一口抽油井不同時間段功圖的工況變化，及時進行監測，檢查維護，為油田開發提供及時、準確的監測資料（見圖3-1）。

圖2 長1-1油井示功圖疊加圖

3.2產液量變化圖

對每張示功圖判斷工況后，可以得到對應的有效沖程，并通過該有效沖程得到日產液量。繼而得到日產液量的變化圖，從圖可直觀看到一天不同時間液量的變化（見圖3-2）。

圖3 長1-2油井產液量變化圖

3.3代表示功圖

利用計算機技術能較容易地實現示功圖的疊加圖和產液量變化圖。目前必須尋找唯一示功圖來代替一天144張示功圖，反映該油井一天的基本工況和平均日產液量。

示功圖主要由光桿示功圖和泵功圖兩個封閉曲線組成，每一個封閉曲線對應200組位移和載荷點組成。泵功圖是通過光桿示功圖經過一系列的轉換得到的。因而本文主要以泵功圖為例進行分析。

泵功圖可以表示為：

則：一天144張示功圖可以表示為：

每一張示功圖對應200組位移和載荷點，一天144張示功圖可以表示為：

、

、

、

每一張泵功圖可得到對應的有效沖程 ，一天144張示功圖可得該天的有效沖程： ，通過有效沖程可得對應的日產液量：

對其全天的144個有效沖程進行算術平均對應得到該天的平均有效沖程 ，用平均有效沖程對應的泵功圖來代表這一天的示功圖。

則：

其對應的示功圖就為 對應的示功圖。然存在問題：泵功圖對應唯一的有效沖程 ，有效沖程 對應唯一的日產液量，卻并非對應唯一的一張示功圖，即對應的示功圖張數不能確定，一般包含有三種情況：

1）144張示功圖中有唯一 對應的示功圖；

2）144張示功圖中沒有 對應的示功圖；

3）144張示功圖中有 對應 張示功圖。

針對情況1

用平均有效沖程 對應的唯一功圖代表全天的功圖得到一天的工況和日產液量。

針對情況2

可搜索尋一個 ，為保障產量誤差圍在10%以內，且能反映平均有效沖程 對應的工況。

通過以下數學模型：

得到 之后就可以得到其對應的示功圖：

尋找到的 與 有較小誤差，為接近真實值，可對 修正，

修正系數

對應示功圖可表示：

這張代表圖可表示為： 。 即：

計算得到的示功圖就可代表全天的示功圖，也可以得到一天的工況和日產液量。

針對情況3

平均有效沖程 對應的 張示功圖幾乎相互吻合，誤差非常小。為更真實地代表該天的示功圖，可對這 張示功圖利用算術平均法對其進行歸一化處理得到回歸后的示功圖[3][4]。

（ ；平均有效沖程對應 張示功圖）

代表示功圖則表示為：

該張功圖能夠反映一天的工況，得到平均日產液量，完全可代表這一天的示功圖。

4實例及應用效果

4.1實例應用

隨機取長慶油田300口油井一天的功圖進行優化，從工況、日產液量及存儲空間三個方面進行對比，對比情況見表3：

從油井例子及其優化前后對比情況可以看出：本文選取的油水井示功圖優化存儲方法能夠反映油水井真實生產情況，并節約了存儲空間。

表3 優化前后對比

序

號 油

井 工況 日產液量（m3） 存儲空間（KB）

優化前 優化后 對比 優化前 優化后 對比 優化前 優化后 對比

1 長1-11 供液不足 供液不足 相同 4.377 4.369 0.008 350 7.29 -342.71

2 長1-21 氣體影響 氣體影響 相同 4.078 4.093 0.015 350 7.29 -342.71

3 長1-31 結蠟 結蠟 相同 6.239 6.316 0.077 350 7.29 -342.71

4 長1-41 供液不足 供液不足 相同 2.425 2.553 0.128 350 7.29 -342.71

5 長2-11 供液不足 供液不足 相同 1.782 1.731 0.051 350 7.29 -342.71

6 長2-21 結蠟 結蠟 相同 3.187 3.043 0.144 350 7.29 -342.71

7 長2-31 氣體影響 氣體影響 相同 2.751 2.835 0.076 350 7.29 -342.71

8 長2-41 正常 正常 相同 7.408 7.312 0.086 350 7.29 -342.71

9 長3-11 正常 正常 相同 8.193 8.041 0.152 350 7.29 -342.71

10 長3-21 氣體影響 氣體影響 相同 5.304 5.416 0.112 350 7.29 -342.71

… … … … … … … … … …. …

300 長30-41 結蠟 結蠟 相同 1.395 1.564 0.149 350 7.29 -342.71

4.2應用效果

利用本文示功圖存儲優化方法，借助計算機予以實現，并進行測試。針對采油一廠的情況，假定管理的5719口油井數不增加，利用本文的存儲優化方法減少了服務器的CPU占用率，降低了成本。查詢時間從20-30秒降到3-5秒，提高了服務器的運行速度，促使系統平穩快速運行。

表4 采油一廠示功圖存儲情況優化前后對比

一年（5719口油井）

示功圖數（張） 占用存儲量（GB） 查詢時間（S）

優化前 9.56×109 1092 20-30

優化后 7.71×107 7.35 3-5

變化值 3.62×109 991.05 20

5認識與結論

（1）從理論及實例可知利用示功圖疊加圖、產液量變化圖、代表示功圖能夠反映一天的真實工況，且計算得到日產液量，可以反映一天油井的基本情況。

（2）從測試結果來看，利用本文所提出的示功圖優化存儲方法可節約97.9%的存儲空間，查詢時間縮短5-10倍，保證了系統的正常平穩運行。

（3）該油井采集示功圖優化存儲方法取得了測試成功，達到了預期的目的，保證了油水井工況分析系統快速平穩運行。

參考文獻：

[1]. 楊瑞 黃偉等.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. 55～57.

[2]. 陶利萍，陳兆龍，徐公夫等.示功圖疊加分析技術在文留油田的應用.[J].油氣井測試.2003.29～30.

[3]. 何曉群等 現代統計分析方法與應用[M].第2版 北京：中國人民大學出版社.2008-08

[4]. 趙曉龍 提高功圖計量精度的研究與實踐.[J].中國石油和化工標準與質量.2013. 32～34.