油井工況分析及參數(shù)優(yōu)化設計系統(tǒng)的研發(fā)及應用

段澤英

[摘 要] 油井工況分析及工作參數(shù)優(yōu)化作為采油單位降本增效的一項重要手段，一直被油田生產科研人員廣泛關注和探索研究。新疆油田科研人員經(jīng)過10多年的技術研究，總結分析各類油井工況及參數(shù)優(yōu)化設計軟件的特點和適應范圍，結合新疆油田生產實際情況，建立一套適合新疆油田稀油井工況分析算法及參數(shù)優(yōu)化設計方法，并研發(fā)一套稀油井工況分析及參數(shù)優(yōu)化設計應用系統(tǒng)，輔助油田生產管理人員分析、診斷、優(yōu)化油井工藝參數(shù)，在潛力挖潛、提質增效、科學管理等方面發(fā)揮重要作用。

[關鍵詞] 稀油井；多參數(shù)全組合；逆向迭代；參數(shù)優(yōu)化

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2019. 01. 076

[中圖分類號] TP315 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2019）01- 0172- 05

1 引 言

新疆油田油井油層的深度深淺不一，非均質性嚴重，產量壓力大，限產井與非限產井并存，采油單位每年檢泵工作量非常大，大約占油井總數(shù)的90%以上，因此急需一套適合新疆油田油井參數(shù)優(yōu)化設計軟件進行技術支持。新疆油田油井參數(shù)優(yōu)化設計按照“先產量，后效率，同時也要兼顧產量與效率均衡”的原則和目標，開展油井參數(shù)優(yōu)化設計算法研究和系統(tǒng)研發(fā)。

2 相關專業(yè)軟件引進及應用效果分析

新疆油田自1999年以來，從石油院校、專業(yè)技術公司引進不同版本的油井工況分析和參數(shù)優(yōu)化設計專業(yè)軟件。經(jīng)使用發(fā)現(xiàn)每款軟件計算輸出指標均有局限性，要么以泵效為目標不能完全反映綜合指標；要么以定產設計為基礎，系統(tǒng)效率為目標，不兼顧產量設計；要么定產設計只顯示系統(tǒng)效率部分指標，不顯示產量等其他關鍵指標。部分軟件還需用戶提供不易獲取的抽油機參數(shù)、油藏地質參數(shù)等，給用戶的使用體驗帶來諸多不便。新疆油田針對上述問題，汲取各專業(yè)軟件的優(yōu)點，結合油田實際生產情況，開展新軟件研發(fā)工作。

3 油井工況分析方法研究

抽油機井工況分析主要包括抽油管柱完好情況、排液情況、以及設備負載情況等，根據(jù)油田生產科研人員對油井多年來管理經(jīng)驗，通過反復計算“泵效偏差值、沉沒率偏差值、泵深實現(xiàn)率、抽油機負載率”可以實現(xiàn)油井工況診斷分析，實現(xiàn)油井的潛力挖潛。

通過驗證分析，泵效偏差值和沉沒率偏差值可以反映井下管柱工況的好壞，泵深實現(xiàn)率可以反映抽油井排液強度，抽油機負載率可以反映設備負載。

泵效偏差值計算方法：

泵效偏差值=實際泵效-泵效水平值 ①

沉沒率偏差值計算方法：

沉沒率偏差值=實際沉沒率-合理沉沒率 ②

泵深實現(xiàn)率計算方法：

泵深實現(xiàn)率=實際泵深/安全下泵深度 ③

抽油機負載率計算方法：

抽油機負載率=驢頭最大載荷/抽油機額定載荷④

計算上述四個結果的關鍵點在于如何推算出泵效水平、理想沉沒率和安全下泵深度三個基準值，就很容易計算出上述結果。

4 油井參數(shù)優(yōu)化設計方法研究

油井工作參數(shù)優(yōu)化的主要對象是“泵徑、沖程、沖次、下泵深度”，合理設置這些參數(shù)不但可以使油井產量最大化，而且還可以保證工作效率最合理，從而實現(xiàn)油井的合理開采。經(jīng)過油田生產科研人員多年研究，建立全合租、多指標、逆向迭代計算的設計思路，簡化優(yōu)化經(jīng)驗公式，實現(xiàn)由過去煩瑣的抽油系統(tǒng)效率計算和擬合計算向“工程師法”設計計算的轉變，更加實用。

設計思路：

（1）計算每種“泵徑、沖程、沖次、下泵深度”的“產液量、井下效率、抽桿系數(shù)、沉沒壓力、最大最小載荷”等指標。

（2）采用“試算法”解決“泵徑、沖程、沖次、下泵深度”，既是設計結果又是過渡參數(shù)的循環(huán)計算問題。

（3）對于表面張力、原油黏度、飽和壓力等“冷門”參數(shù)用可靠經(jīng)驗公式計算。

（4）由于抽油機型號非常繁雜，在缺乏測試數(shù)據(jù)的情況下地面效率很難計算，井下參數(shù)設計的效率指標改用井下效率。

（5）針對以往軟件所需數(shù)據(jù)獲取難，計算方法復雜的情況，我們與A2生產數(shù)據(jù)緊密結合，實現(xiàn)自動獲取。

（6）以供排協(xié)調為目標，計算供液量與排液量，試算流入與產出供排協(xié)調點，計算效率，生成下泵深度關系曲線。

5 系統(tǒng)開發(fā)及應用效果

系統(tǒng)基于油田公司W(wǎng)EB平臺，采用.NET MVC技術架構開發(fā)，客戶端采用Bootstrap JS框架實現(xiàn)頁面布局，服務端采用JQuery Ajax、TheadPool多線程并發(fā)，曲線發(fā)布采用HighCharts控件，系統(tǒng)目前運行穩(wěn)定可靠、執(zhí)行效率高。

系統(tǒng)所有的操作都在一個界面上完成，實現(xiàn)“一張看板的功能”，如圖1所示。輸入井號，選擇設計井類型，點擊“確定”按鈕，系統(tǒng)會從A2生產數(shù)據(jù)庫中自動獲取該井所有的動態(tài)數(shù)據(jù)，如圖2所示。

在設定完所有參數(shù)組合后，點擊“優(yōu)化計算”，系統(tǒng)只需數(shù)秒即可生成IPR曲線，以及優(yōu)化結果，并且所有的產量和效率數(shù)據(jù)都可以自動排序，如圖4、圖5所示。

點擊“查看”按鈕，可以查詢該井的下泵深度敏感分析曲線，系統(tǒng)以10的倍數(shù)為間隔，計算每個泵掛供排協(xié)調點的“五參數(shù)組合”，通過多因素關聯(lián)分析，生成“產液量、井下效率、抽桿系數(shù)、沉沒壓力、載荷” 的下泵深度關系曲線，如圖6所示。

2016年完成“抽油井工況分析表”發(fā)布，系統(tǒng)實現(xiàn)了泵效偏差、沉沒率偏差計算結果的數(shù)字化和量化排序，從而及時發(fā)現(xiàn)潛力井，如圖7所示。

2017年完成“采油井參數(shù)優(yōu)化設計”發(fā)布，采油廠采用工況分析表預警抽油井260口，抽油井參數(shù)優(yōu)化設計230口，平均單井產液提高2.81噸，油量提高0.48噸，井下效率提高1.8%，如表1所示。

6 結 語

系統(tǒng)屬于新疆油田公司自主研發(fā)軟件，相比其他專業(yè)軟件考慮因素全面、算法透明，并量化所有指標分析結果，更具有實用性、可靠性、擴展性，目前在新疆油田稀油采油單位全面推廣應用，取得良好的應用效果。

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