示功圖診斷單井液量異常的系統(tǒng)建設(shè)分析

易 惠，姬宗江

（1.新疆油田公司數(shù)據(jù)公司，新疆 克拉瑪依 834000；

2.新疆油田公司采油二廠，新疆 克拉瑪依 834000）

0 引言

油井產(chǎn)量計量是油田生產(chǎn)管理中的一項重要基礎(chǔ)工作。計量采油的目的是動態(tài)監(jiān)測油井的產(chǎn)液量、產(chǎn)油量和產(chǎn)氣量，通過生產(chǎn)動態(tài)分析了解井下生產(chǎn)情況，為井下生產(chǎn)決策提供準確的數(shù)據(jù)支持。因此，對油井產(chǎn)量進行準確、實時的測量，對于了解油藏情況、制訂生產(chǎn)計劃具有重要意義。

目前，我國大多數(shù)油田的油井產(chǎn)量計量主要是通過輸油管道到計量站進行統(tǒng)一集中計量，存在地面支撐設(shè)備多、計量周期長、人力物力投入多、計量實時性和準確性較差等問題。這種測量方法既不經(jīng)濟，也不適合現(xiàn)代油田的開發(fā)。正是在這種背景下，用示功圖計量原油的技術(shù)被提出。與其他計量原油的方法相比，示功圖計量原油技術(shù)具有投資小、無計量站、可實時連續(xù)計量等優(yōu)點，降低了投資成本，具有良好的實時性和準確性，提高了油田生產(chǎn)效率和管理水平，已成為一種有效的油井計量方法［1-2］。

隨著信息技術(shù)快速發(fā)展，基于物聯(lián)網(wǎng)的油井工況診斷與計產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)成為油田集成自動化的基礎(chǔ)，通過對示功圖診斷量液系統(tǒng)的研發(fā)，建立一套集自動采集、繪制示功圖、在線診斷、液量計量于一體的管理系統(tǒng)，有助于優(yōu)化油氣地面工藝建設(shè)，降低投資成本，促進生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變，提升生產(chǎn)管理水平和提高油田的綜合效益。

1 系統(tǒng)建設(shè)目標

建立示功圖診斷量液系統(tǒng)，實現(xiàn)液量連續(xù)計量及工況診斷，及時呈現(xiàn)油井生產(chǎn)情況，縮短油井故障分析處置時間。該系統(tǒng)的主要目標如下：

（1）完成單井產(chǎn)液量連續(xù)實時計量，便于管理人員及時獲取生產(chǎn)信息。

（2）完成抽油機運行參數(shù)的自動獲取，并快速生成示功圖。通過對示功圖進行研究分析，便于管理人員及時獲取井下生產(chǎn)情況，統(tǒng)籌措施［3-4］。

（3）完成單井產(chǎn)液量變化記錄與示功圖診斷分析，整合異常信息，實現(xiàn)故障預(yù)警。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能簡介

系統(tǒng)采用瀏覽器/服務(wù)器（Browser/Server，B/S）框架設(shè)計，采用WebService 方式為其他項目提供了訪問接口的函數(shù)，既能夠?qū)崿F(xiàn)跨平臺的相互調(diào)用，也能夠跨防火墻進行傳輸。系統(tǒng)的后端功能主要采用Java 語言，具有簡單、面向?qū)ο蟆⒎植际健踩⑵脚_無關(guān)、可移植、多線程、動態(tài)等特點。系統(tǒng)計算服務(wù)采用多線程及現(xiàn)存池技術(shù)，多線程技術(shù)可提升程序的響應(yīng)速度，分別設(shè)置優(yōu)先級以優(yōu)化性能，提高系統(tǒng)運行效率［5-6］。

系統(tǒng)分為3 個層次：①顯示層，通過瀏覽器向用戶顯示系統(tǒng)界面并提供交互功能；②計算層，涵蓋示功圖診斷、示功圖量液和知識庫管理等主要功能的核心算法；③數(shù)據(jù)層，包括測井數(shù)據(jù)庫和井場實時數(shù)據(jù)等。

2.1 系統(tǒng)建設(shè)內(nèi)容

示功圖診斷量液系統(tǒng)分為3 個主要模塊：診斷量液、知識管理、系統(tǒng)管理。診斷量液模塊主要有量液匯總、示功圖量液、示功圖篩選、示功圖診斷、產(chǎn)液量異常井信息、示功圖診斷異常井信息；知識管理模塊主要有二次診斷參數(shù)維護、量液參數(shù)維護以及特征庫管理和審核、標準示功圖庫管理、工況類型管理；系統(tǒng)管理模塊主要有角色管理、用戶管理、用戶組管理、權(quán)限管理等，具體架構(gòu)見圖1。

圖1 系統(tǒng)功能架構(gòu)

（1）示功圖量液。根據(jù)地面作業(yè)圖和地面生產(chǎn)資料生成井下示功圖（泵作業(yè)圖），對井下示功圖進行定量處理，得到有效沖程、井下排量，并轉(zhuǎn)換井口產(chǎn)液量。基于工況診斷的GCT 工作圖測量流體法，結(jié)合有效的行程測油法和單井特性算法，為了消除漏失和工作制度的影響，進行了迭代數(shù)控、過阻尼控制、欠阻尼控制、泵圖質(zhì)量控制和輸入?yún)?shù)控制。

（2）示功圖診斷。工作圖診斷采用人臉識別法+專家經(jīng)驗公式+斜率輔助診斷，通過人臉識別圖形技術(shù)進行工作圖診斷一次，采用專家經(jīng)驗公式進行工作狀態(tài)二次診斷，示功圖斜率計算三次診斷工作狀態(tài)。示功圖診斷功能主要有示功圖對比、產(chǎn)量曲線、二次診斷、示功圖斜率、示功圖疊加、示功圖平鋪以及示功圖量液。示功圖診斷主頁面展示以示功圖為主，通過單位、計量站、井號、時間等進行篩選并查詢診斷結(jié)果，圖形化顯示功圖診斷的結(jié)果，表格化顯示診斷輸入數(shù)據(jù)和中間過程數(shù)據(jù)［7］。

（3）產(chǎn)液量異常井信息。通過今日與昨日、前十日、前一月平均歷史數(shù)據(jù)（液量、油量、含水）的對比，快速識別油井生產(chǎn)異常波動，進行異常井工況診斷，自主定制對比條件對比歷史數(shù)據(jù)，生成產(chǎn)液量異常井公告。在Web 頁面中使用類似Excel 表格形式展示異常井匯總信息，根據(jù)井號、日期、單位等條件篩選查詢功能，導(dǎo)出報表，導(dǎo)出文件形式為Excel 表格形式。

（4）特征庫管理。根據(jù)油田生產(chǎn)情況可以自主定制符合油田特性的工況、特征示功圖。針對特征庫維護可以導(dǎo)入特征示功圖或通過管理人員在示功圖診斷頁面隨時添加示功圖到特征庫。實時示功圖數(shù)據(jù)完成采集后進入診斷流程，經(jīng)過診斷模型庫與圖形特征庫處理得出結(jié)論，通過示功圖疊加對比發(fā)現(xiàn)新的特征示功圖，可加入系統(tǒng)特征庫進行管理。在應(yīng)用于系統(tǒng)前由審核人員進行審核，管理人員在特征庫管理頁面可隨時查詢、刪除和修改示功圖［8］。

2.2 技術(shù)創(chuàng)新點與特性

（1）人臉識別人工智能算法、專家診斷知識庫和斜坡輔助診斷的三合一圖形診斷方法：基于圖形診斷的三合一計量方法對正常工況和非正常工況采用不同的算法。

（2）油田單井特性算法：經(jīng)過實驗和優(yōu)化，針對不同油藏特性的不同工況和對應(yīng)算法，確保對正常功況和非正常功況量液的準確性。為了消除工作制度的影響，采用迭代數(shù)字控制、過阻尼控制、欠阻尼控制、泵圖質(zhì)量控制和輸入?yún)?shù)控制。

（3）泵示功圖的定量處理算法：根據(jù)地面作業(yè)圖和地面生產(chǎn)數(shù)據(jù)，將地面示功圖生成井下示功圖（泵示功圖），并對井下示功圖進行定量處理，得到有效沖程、井下排量，最后對井口流體產(chǎn)量進行轉(zhuǎn)換［9］。

2.3 應(yīng)用效果

示功圖診斷量液系統(tǒng)自運行以來應(yīng)用情況良好，每月登錄系統(tǒng)的訪問量已達到300 余次。通過該系統(tǒng)智能診斷與量油，采集生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行分析，不斷優(yōu)化系統(tǒng)量油算法，逐步提高診斷與量油準確率，降低普通人工計量與人工巡井頻度，提高生產(chǎn)效率，以實現(xiàn)對系統(tǒng)量油情況的全面掌握，進一步提高油氣田“生產(chǎn)運行與管理”決策的系統(tǒng)性和準確性。

3 結(jié)語

示功圖診斷量液系統(tǒng)由人工繪制示功圖進行工況分析轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣硬杉L制示功圖進行數(shù)據(jù)庫診斷分析，縮短了分析數(shù)據(jù)到措施下達的時間，實現(xiàn)了智能預(yù)警，降低了油井工作制度的影響。系統(tǒng)涵蓋了典型基礎(chǔ)示功圖特征，提高了后續(xù)示功圖診斷時率，為下一步示功圖特征分析奠定了基礎(chǔ)。利用示功圖測量單井流體量可以提高單井測量資料的精度，為地質(zhì)資料的進一步應(yīng)用提供可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)。系統(tǒng)的投用優(yōu)化了油氣地面工藝建設(shè)，大幅提升了管理人員的工作效率，將現(xiàn)場員工從繁重的巡檢工作中解放出來從事其他生產(chǎn)工作，降低了員工勞動強度。