油井機采參數優化研究應用

吉文輝，李景輝，潘國輝

（江蘇油田采油一廠，江蘇揚州 225265）

基于EPBP 下的油井生產參數及生產動態（液量、動液面等）變化分析，建立機采井參數優化分析模型，以不影響產液量下降為目標，分析生成油井的生產參數合理優化調整建議及成效預測，指導機采生產參數優化。

1 研究思路

（1）根據油井生產動態數據，計算出油井動液面，計算的動液面與實測動液面數據對比校正。

（2）根據動液面及泵掛深度，計算出沉沒度，根據沉沒度判定條件，計算出一個不影響液量條件下的下調生產參數（沖程、沖次）優化建議（包括最優調整意見及結合實際優化意見）。

（3）根據分析模型，給出上調提液生產參數優化意見及上調后的增液增油預測，并給出下次檢泵合理泵掛及泵產生優化意見。

2 動液面計算研究

根據功圖最大載荷、最小載荷差計算動液面[1-5]。由于每一口油井的機械參數、地層參數不同，此方式計算結果誤差較大。為避免此種情況，需要讀取人工測取動液面數據，取得測取時間、測取值，以此時間對應功圖的最大載荷、最小載荷差計算動液面的數據與實際值做修正，取得修正參數，然后，以此修正參數參與計算動液面值，則準確度顯著提升。如果此油井沒有人工測取動液面數據，則計算值不可取。

2.1 動液面計算方法

2.1.1 功圖計算動液面的理論依據 抽油機井在高含水率期的示功圖表現為載荷差增大，功圖氣體影響小，特征點變化明顯。工作過程中抽油機懸點上行程由于柱塞游動閥關閉，固定閥打開，懸點靜載荷主要包括抽油桿在流體中的重力、活塞以上液柱重力、油管壓力對活塞的作用力，減去沉沒度液體對活塞的反作用力，減去套管壓力對活塞的反作用力。而下行程由于游動閥打開，固定閥關閉，懸點靜載荷只有抽油桿柱在流體中的重力。

實際應用中懸點上下靜載荷可以根據泵功圖計算得出，只有動液面是未知數，其他參數均可通過測量獲得。因此，根據地面示功圖通過計算可以獲得動液面數據。

式中：Lf-油井動液面深度，m；ΔW-泵功圖上下載荷差，kN；ρL-油管內流體密度，kg/L；AP-柱塞面積，m2；pt-油管壓力，MPa；pc-套管壓力，MPa。

2.2 動液面計算值與測試值對比校正

實測地面示功圖的動載荷還包括慣性載荷、振動載荷及摩擦載荷，因此應用實測載荷代替井下泵功圖載荷計算的動液面與實際動液面有偏差。因此在實際應用中利用回聲儀測試結果作為參考標準進行對比修正，獲取比例系數，再用比例系數乘以計算所得動液面，使計算結果更為準確。具體算法如下：

式中：λ-修正系數；Lf測-液面測試儀測得動液面深度，m；Lf算-應用載荷差計算理論動液面深度，m。

從EPBP 數據庫中讀取油井日報每天工作日志，解析讀取動液面信息，包括：日期、動液面測試值；取得測取動液面日期的早晨8 點至下午5 點所有功圖的最大載荷平均值和最小載荷平均值、含水率平均值（正常情況，測取動液面的時間應該在此時間段）；計算測取動液面當日的理論計算動液面值Lf算；再計算出修正系數λ，將修正系數λ、實際測取動液面值、測取動液面日期、油井名稱保存到數據庫；當修正系數超過5條，去掉偏離值最大的1 條，取平均值作為當前的修正系數，小于等于5 條，取平均值作為現在的修正系數；最終計算出符合實際的動液面值。

3 動液面計算應用于油井工作參數優化推薦

3.1 計算沉沒度

根據動液面數據計算出該井的沉沒度，沉沒度=井吸入口深度-動液面深度，再根據沉沒度大小計算機抽井的工作制度推薦。

3.2 油井工作參數推薦計算

根據油田生產實際經驗總結，人工設置了沉沒度合理范圍：沉沒度小于100 m 判定為工作參數偏大區；沉沒度100～400 m 判定為合理區；沉沒度大于400 m判定為工作參數偏小區。推薦工作參數計算：

（1）如果沉沒度小于100 m 并且泵效小于0.5，需要調慢：

調慢沖次=［當前泵效/理想泵效（0.8）］×當前沖次

（2）如果沉沒度大于400 m，需要調快：調快沖次=1.5×當前沖次

（3）如果推薦沖次小于1.5，則等于1.5。

（4）如果推薦沖次大于6，則等于6，或將泵徑調大一級。

4 編程應用

根據動液面及工作參數推薦算法，采用HTML5 技術，網頁編程實現油井工作制度優化的實時查詢，支持各大主流瀏覽器。

4.1 油井動液面計算查詢

編程界面可以顯示指定油井歷史動液面數據，默認最近一個星期，頁面數據支持導出Excel；并可顯示指定油井指定時間段的動液面、泵掛深度、沉沒度歷史趨勢，默認最近一個星期，實現動態查詢。

4.2 油井工作參數推薦

編程界面顯示指定管理區所有油井的功圖采集時間、泵徑、泵效、含水率、產液量、泵深、動液面、推薦模式、當前沖次、推薦沖次，默認顯示全部區塊，頁面數據支持導出Excel；點擊油井名稱，進入此油井歷史動液面數據查詢；點擊推薦模式，顯示油井功圖、最大最小載荷趨勢（最大最小載荷趨勢默認最近三個月，可以設置）。

5 現場應用

5.1 計算動液面

應用修正方法編程實現功圖法計算動液面，對全廠油井進行動液面計算，隨機抽查7 口井，用現場環空測試動液面數據與功圖法計算動液面數據（環空測試前一天計算動液面）進行對比，結果表明，油井動液面計算數據平均絕對誤差率小于6%，可部分代替聲波法測試動液面結果應用于現場實際。

5.2 工作參數優化推薦應用

根據計算沉沒度，基于不影響產液量、較好發揮油井的生產潛力原則，編程實現工作參數的優化推薦，根據推薦實施工作參數的調整。如側陳2-9 井，調參優化前顯示工作制度2.2 井次，應用程序推薦工作制度為1.5 井次，調參后功圖有效面積變大，泵效從19%提升至25%，日產液保持2.0 t 不變，日節能33 kW·h。真武區塊優化下調工作推薦與實調沖次對比看，符合率高，平均日節電31 kW·h，平均泵效提升17.7%，系統效率平均提升6.4%（表1）。

6 結論與認識

（1）應用修正方法編程實現功圖法計算動液面，平均絕對誤差率6%水平，實時查看，可部分代替聲波法測試動液面結果，降低動液面的測試頻率，如例行每月測試改為季度測試，有效降低生產測試成本。

（2）根據計算動液面實現的工作參數是結合現場經驗的推薦算法，對現場參數優化實現了數字化，有較好的現場應用價值，其算法可進一步深入研究優化。