減小盤古梁數字化示功圖計量誤差

吳建彬+冉茂科+呂文昕+楚楠

摘 要：油井單量以及井況監控是油田開發動態監控上最為關鍵指標。本文以盤古梁油田數字化建設為契機，運用統計手段，從功圖量油技術基本原理、推廣思路、影響因素及應用效果四個方面進行簡要分析，旨在從建設思路及運維操作上獲取實踐經驗，分析控制數字化示功圖計量的關鍵因素，制定出減小影響因素的措施方法。

關鍵詞：功圖量油；影響因素；綜合應用；效果評價

中圖分類號： TE86 文獻標識碼： A 文章編號： 1673-1069（2017）05-190-2

1 功圖量油技術推廣背景

1.1 推廣背景

1.1.1 單井計量現狀

傳統油井計量以雙容積和大罐單量為主，該計量系統組成及地面流程復雜，控制部分易損壞，電磁執行機構漏失嚴重，人為計量誤差較大，又不能實現計量數據遠傳和實時檢測，數據延遲且人為影響因素多，計量準確率打折扣。

1.1.2 油田管理需要

隨著油田的不斷規模開發，以及精細化管理，無紙化辦公的需要，過去的粗放式管理轉為精細化管理，充分運用數字化技術，能進一步壓縮油田基層操作員工的用工數量，使用工總量得以控制在有利范圍內，數字化功圖量油技術深度應用是減輕勞動強度的有利技術手段。

1.2 目前現狀

截至2015年12月，全區油井開井數568口，油井井口采集設備安裝508口，站控平臺搭建36個，全區功圖平均上線489口，上線率達到96%左右。目前普遍已采用功圖計量系統進行工況診斷、壓力監控，但是功圖量油利用率低，且計量結果的準確性平均只有42.18%，即使是與數字化科技信息中心共同建設的“功圖計量標準站”盤一轉油點、盤59-25增壓點兩個站點的功圖計量準確率也只有48.5%。

2 功圖量油技術原理及影響因素

2.1 基本原理

工況診斷是采用矢量特征法對泵功圖進行分析及故障進行識別，及時發現生產不正常的油井并預警。功圖量油是依靠數字化系統，實時采集油井地面示功圖，通過曲率波動方程模型計算出相應的泵功圖，確定泵的有效沖程，結合其它基礎數據，得出油井地面折算有效排量。

2.1.1 “正常” 泵功圖識別

將處理過的泵功圖標準化，建立該泵功圖的矢量鏈，把它和標準故障矢量鏈庫中的矢量鏈對比，剔除抽油桿斷脫、閥失靈、卡泵等特殊工況井，對其余工作正常油井結合生產參數，可確定有效沖程。

2.1.2 有效沖程的計算

將泵示功圖按照柱塞行程展開，然后在曲線計算任一點斜率變化量，求其最大值。在高載荷段找兩個曲率變化峰值即為固定凡爾的開閉點位置；在低載荷段找兩個曲率變化峰值即為游動凡爾的開閉點位置。

2.1.3 示功圖產液量計算

每口油井安裝的載荷位移傳感器，目前設置每10分鐘測試1個功圖，相應地可以計算出1個日產液量數據，正常時每天測試144幅示功圖，然后將計算的日產液量進行加權求平均，計算出該井的日產液量數據，因此，要采集到盡可能多的可靠功圖。

Q=（T1Q1+T2Q2+…+TnQn）/（T1+T2+…+Tn）

其中：Tn——采集一張功圖的時間，min；

T開井時間=T1+T2+…+Tn。

Q=1440Spen

其中：D為泵徑，Spe為有效沖程，n為沖次。

2.2 影響因素

從數字化功圖量油計量原理及技術流程入手，影響因素主要是有效沖程、沖次、采集泵功圖數量、泵徑、系統計量模型，各要素對計量精度的影響程度不同。

2.2.1 正常泵功圖采集數據的影響

統計數據發現與人工測試的功圖數據對比，以盤一轉油點、盤59-25增、新三增、新四增60口井的測試數據對比，數字化功圖沖程，沖次跟人工實測的數據對比相對準確，最大載荷、最小載荷跟實測的數據對比波動相對較大，載荷相差大于10kN的井5口，沖程相差大于0.2m的井0口，沖次相差大于0.5的井1口。平均日采集泵功圖數量98.9幅。

2.2.2 油井靜態基礎數據影響

油井靜態基礎數據主要是泵徑、泵掛、抽油桿材質、抽油桿組合，系統計量模型等，油井修井作業后相關數據必須及時準確錄入。由于修井總結錄入系統數據錯誤，導致泵徑、泵掛、管桿組合等關鍵的數據錯誤較多，對功圖計量的精度有較大的影響。

2.2.3 調整數字化系數的影響

目前作業區在應用功圖計量時，大部分井是通過修改系數來實現與單量罐產量的匹配，從而達到往真實產量的方向靠近，數字化系數η綜合的改變，直接影響到功圖量油的產液量走向。

Q實=1131×d2×Se×n×η綜合

3 提高計量精度的方法與應用

3.1 加大考核、培訓力度，提高正常泵功圖采集數量

要提高正常泵功圖的采集數量，首先要確保功圖避免掉線、失真等情況頻發，主要受到設備調試、跟蹤運用及數據錄入滯后影響，對于提高正常泵功圖采集數量這一目標，主要是要從思想上擯除懶惰，所以要改變以往考核方式，加大考核、獎勵力度，重新制定考核辦法，分別分水井遠程調配、功圖監控與亂畫，水井掉線、運行系統、自查自改、現場檢查進行量化評比。

2016年通過“抓兩頭、促中間”以考核促提升，數字化運維累計考核11000元，累計獎勵19800元，功圖掉線平均恢復時間由活動前的8.3h↓5.02h，同時5-7月份對系統調研誤差較大井，對傳感器、角位移更換校驗28臺次，目前油井平均日采集泵功圖數量由活動前的98.9↑111.1幅。

3.2 通過培訓、月度資料檢查考核，提升井區技術員修改數字化功圖量油的系數準確率

目前作業區在應用功圖計量時，大部分井是通過修改系數來實現與真實產量的匹配，從而達到往真實產量的方向靠近，數字化系數的改變，直接影響到功圖量油的產液量走向。

修改數字化系利用線性回歸算法對調整系數進行優化：

設定X，Y變量分別代表功圖計量值與單量標定值，令此兩個變量（X，Y）之間的相互關系為線性關系：Y=a*X，一個月內的數據，可以組成一系列成對的數據（x1，y1.x2，y2... xm，ym），令 X=（x1，x2，x3…xn） ，Y=（y1，y2，y3…yn）。利用Excel散點圖制圖進行最優化求解，計算出該井合理的調整系數。

如數據（x，y）為（5.26，6.89）；（5.39，7.02）；（5.20，7.36）；（5.18，7.02）；（5.69，6.98）；（5.78，6.87）；（5.29，7.20）；利用Excel制圖求得最優化系數為1.265。

2016年通過“培訓+考核”的方式，對基層井區技術員累計培訓4次，月度技術保障會通報考核累計達4350元，基層井區重視度提高，以前“懶得改，往后拖”的現象好轉，取得了較好的效果，月度出錯率明顯下降，由14條/月↓5條/月。

3.3 制定相關靜態資料錄取制度，及時對上修井進行資料更新錄入

2016年，采油三廠從5月份開始對數字化運維加入了基礎數據更新及時率、準確率這一項量化考核制度，作業區立即做出反應，由資料室及修井資料員牽頭，數字化組，修井組、地質組把關進行基礎資料審核工作。

作業區通過成立基礎數據維護更新小組，專人專管，活動后取得了較好的成績，油井基礎數據更新及時率、準確率在廠層面得分、排名穩步向前。基礎數據維護更新及時，確保了功圖量油更加準確。

通過2016年各項制度的執行，目前全區“功圖計量標準站”盤一轉油點、盤59-25增壓點兩個點的功圖計量準確率取顯著提高，分別由52.1↑76.7%，44.9↑81.8%。

4 結論及下步計劃

①硬件設備正常是保障，數字化采集設備的正常運行，采集到高精度的示功圖數據，才能保障系統的正常運行。

②基礎數據準確是前提，在數字化硬件設備正常、油井基礎數據都準確的情況下，大部分井的計量結果能基本滿足計量要求。

③調節系數的變化有規律。計算出理論的系數范圍后，可根據產量標定的結果用線性回歸方法進行優化。

④建議后期把作業區的新三增壓點及新四增壓點升級為“功圖計量標準站”，進一步提升功圖量油準確率。

參 考 文 獻

[1] 楊偉.功圖法在油井產量計量中的應用研究[J].機械，2011（04）.

[2] 馮亞莉.功圖法計量技術及現場應用[J].油氣田地面工程，2008（07）.

[3] 高銀中，雷小強，楊江天.基于泵示功圖的抽油機井井口產量計算[J].石油礦場機械，2008（05）.

[4] 嚴長亮，彭勇.泵示功圖單井自動量油技術研究[J].西安石油大學學報（自然科學版），2006（06）.