油井示功圖相似性的研究與應(yīng)用

李明江，黃天虎，于世春，邱亮，李珍

(長(zhǎng)慶油田公司油氣工藝研究院 低滲透油氣田勘探開發(fā)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，西安 710018)

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油井示功圖相似性的研究與應(yīng)用

李明江，黃天虎，于世春，邱亮，李珍

(長(zhǎng)慶油田公司油氣工藝研究院 低滲透油氣田勘探開發(fā)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室，西安 710018)

摘要：針對(duì)油井示功圖加密采集方法中存在大量重復(fù)計(jì)算、分析效率低的缺陷，提出了一種判識(shí)油井示功圖相似性的方法，重新對(duì)示功圖分析系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)。詳細(xì)介紹了該方法的技術(shù)原理，并進(jìn)行了具體的實(shí)例分析，實(shí)施結(jié)果證明，該法可減少相似示功圖分析數(shù)量，大幅加快了油井示功圖的分析處理速度，減輕了計(jì)算機(jī)的處理負(fù)擔(dān)，提高了工作效率，增強(qiáng)了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：示功圖數(shù)據(jù)處理相似性功圖計(jì)產(chǎn)

利用油井示功圖監(jiān)控油井生產(chǎn)運(yùn)行動(dòng)態(tài)是當(dāng)今油田生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)管理油井的一項(xiàng)重要技術(shù)手段[1-3]。對(duì)于低滲、特低滲透油田，由于地層滲透率低，地層出液不規(guī)律，油井的低產(chǎn)液和間歇出液現(xiàn)象普遍。為了提高利用示功圖診斷油井工況和計(jì)量油井產(chǎn)液量精度，需要每天采集大量的數(shù)據(jù)，日積月累，海量采集數(shù)據(jù)及分析結(jié)果就會(huì)造成分析服務(wù)器負(fù)擔(dān)過(guò)重，進(jìn)而影響整個(gè)示功圖系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，數(shù)天或數(shù)十天內(nèi)，有相當(dāng)一部分油井的工作狀況變化非常小，全天甚至數(shù)天采集的油井示功圖在疊加后能夠完全重合或基本重合，即示功圖間相似度很高。如果對(duì)此類油井示功圖不加區(qū)分全部進(jìn)行分析，就會(huì)出現(xiàn)大量的重復(fù)計(jì)算，嚴(yán)重影響了示功圖分析效率。針對(duì)上述問(wèn)題，本研究提出了一種判識(shí)油井示功圖相似性的方法。利用該方法可以減少相似示功圖分析數(shù)量，減輕計(jì)算機(jī)處理負(fù)擔(dān)，從而提高效率，增強(qiáng)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

1技術(shù)原理

針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)油井示功圖分析時(shí)因數(shù)據(jù)量巨大導(dǎo)致示功圖分析效率降低，出現(xiàn)光桿示功圖轉(zhuǎn)化為泵功圖時(shí)漏掉分析數(shù)據(jù)[4]，進(jìn)而影響油井工況診斷及示功圖計(jì)量精度的問(wèn)題，筆者提出了如下技術(shù)方案：

以每天第1張采集的油井示功圖作為初始對(duì)比示功圖，如果采集的第2張示功圖滿足與第1張相似的條件，則第2張示功圖不分析，直接應(yīng)用第1張油井示功圖分析結(jié)果表示，否則對(duì)該張油井示功圖按不相似分析處理。

依次類推，第N張采集油井示功圖依次與該張之前采集的N-1，N-2，…，1張油井示功圖進(jìn)行相似性對(duì)比，只要第N-1張到第1張示功圖之間有1張油井示功圖與第N張滿足相似性條件，則對(duì)比結(jié)束，第N張示功圖結(jié)果就由前面已分析且與其相似的示功圖的分析結(jié)果來(lái)表示。油井示功圖相似度C的對(duì)比由下式計(jì)算：

(1)

式中：C——兩個(gè)示功圖的相似度，C≥99%認(rèn)為相似，否則為不相似；A1——兩個(gè)示功圖重疊部分的面積；Amax——兩個(gè)示功圖中的最大面積。

(2)

式中：AN——第N張示功圖面積；Fi——第N張示功圖第i點(diǎn)對(duì)應(yīng)的懸點(diǎn)載荷；si——第i點(diǎn)對(duì)應(yīng)的懸點(diǎn)位移。

A1的計(jì)算。兩張不同時(shí)刻采集的示功圖位置關(guān)系如圖1所示，其代表上、下沖程的曲線分別標(biāo)記為AU(示功圖上沖程曲線)、AD(示功圖下沖程曲線)、BU(示功圖上沖程曲線)、BD(示功圖下沖程曲線)。陰影部分為兩示功圖重疊部分面積。

圖1　同井2張不同時(shí)刻采集示功圖位置關(guān)系示意

在任意一無(wú)限小的位移變化區(qū)間內(nèi)，這4條線按載荷大小從低到高的位置關(guān)系有如圖2所示的幾種關(guān)系。把A和B兩個(gè)示功圖在位移(橫坐標(biāo))方向分成很多小段，在每一段根據(jù)2個(gè)示功圖4條線的位置關(guān)系，可以求出該無(wú)限小位移區(qū)間2個(gè)示功圖重疊部分面積，最后對(duì)整個(gè)位移段積分即可求出整個(gè)重疊部分面積。

圖2　兩個(gè)示功圖上、下沖程曲線的位置關(guān)系　　注： ①——在選取的小區(qū)間內(nèi)只有A示功圖，無(wú)重疊；②——在選取的小區(qū)間內(nèi)，從位置來(lái)說(shuō)A示功圖在上、B示功圖在下，兩者無(wú)重疊；③——在選取的小區(qū)間內(nèi)A和B示功圖重疊交叉，且A示功圖在上方；④——在選取的小區(qū)間內(nèi)B示功圖被A示功圖包含；⑤——在選取的小區(qū)間內(nèi)A示功圖被B示功圖包含；⑥——在選取的小區(qū)間內(nèi)A和B示功圖重疊交叉，且B示功圖在上方；⑦——在選取的小區(qū)間內(nèi)從位置來(lái)說(shuō)B示功圖在上、A示功圖在下，兩者無(wú)重疊；⑧——在選取的小區(qū)間內(nèi)只有B示功圖，無(wú)重疊

設(shè)第N張、N-1張示功圖有重疊部分，重疊部分任取一小區(qū)間位移Δsi=si-si-1， si=(sN i>s(N-1)i)?sN i∶s(N-1)i，其對(duì)應(yīng)載荷ΔFi=Fi-Fi-1， Fi=(FN i>F(N-1)i)?FN i∶F(N-1)i，則該位移段重疊部分面積可表示為Ai=Δsi·ΔFi，總重疊面積

(3)

按照以上流程，直至1天中采集最后1張油井示功圖為止，相似示功圖的分析流程如圖3所示。

圖3　相似示功圖分析流程

2實(shí)例分析

利用該研究提出的示功圖相似判定方法對(duì)某油井不同時(shí)刻采集示功圖數(shù)據(jù)見表1所列。

表1某油井不同時(shí)刻采集的示功圖數(shù)據(jù)

A示功圖數(shù)據(jù)B示功圖數(shù)據(jù)位移/m載荷/kN位移/m載荷/kN10.0224.6410.0124.4720.0224.8520.0124.4530.0225.0930.0124.5240.0225.3640.0124.7250.0225.6750.0125.0860.022660.0125.670.0226.3470.0126.2380.0226.6980.0126.8690.0227.0390.0127.46100.0227.36100.0127.97??????2160.0724.412160.0523.532170.0624.282170.0423.752180.0524.192180.0423.952190.0424.192190.0324.172200.0324.282200.0224.372210.0224.442210.0224.532220.0224.642220.0124.62230.0124.92230.0124.62240.0125.152240.0124.552250.0125.372250.0124.52

將表1的數(shù)據(jù)代入公式(2)～(3)，計(jì)算可得：

A示功圖面積sA=18.89kN·m

B示功圖面積sB=25.19kN·m

重疊部分面積A1=21.73kN·m

100%=86.26%<99%

故認(rèn)為該井2個(gè)不同時(shí)刻采集的示功圖不相似。

3實(shí)施效果

長(zhǎng)慶油田前期是以站點(diǎn)為單位作為一個(gè)數(shù)據(jù)處理點(diǎn)，功圖處理能力每10 min最多達(dá)到80口井，但自2013年5月以來(lái)，該油田逐步開展以整個(gè)作業(yè)區(qū)為一處理點(diǎn)的作業(yè)區(qū)直管油井試驗(yàn)，該試驗(yàn)要求每個(gè)處理點(diǎn)處理示功圖能力要能達(dá)到600口井。利用本文提出的示功圖相似性處理方法，重新對(duì)示功圖分析系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，大幅提高了油井示功圖分析處理速度。經(jīng)過(guò)一年多時(shí)間的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，截至2014年底，已經(jīng)推廣應(yīng)用了16個(gè)采油作業(yè)區(qū)，較好地解決了示功圖處理效率低的難題，滿足了現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)需求。

4結(jié)束語(yǔ)

1) 本文提出了一種判定示功圖相似性的準(zhǔn)則，減少了相似示功圖重復(fù)計(jì)算，大幅提高了示功圖分析處理速度，使得每10 min示功圖處理能力由80口油井提升到了600口油井。

2) 提出了一種示功圖重疊部分面積算法，可方便快速求出兩張示功圖相似度。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊瑞，辛宏，李明江.一體化傳感器在功圖法油井計(jì)量網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].石油化工自動(dòng)化，2009，45(05)： 68-70.

[2]楊瑞，王永全，辛宏.油井計(jì)量網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)研究與應(yīng)用[J].石油化工自動(dòng)化，2009，45(02)： 46-50.

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[4]楊瑞，齊俊林，王永全.有桿泵采油系統(tǒng)故障診斷的快速傳遞矩陣算法[J].石油機(jī)械，2009(11)： 19-21.

[5]同濟(jì)大學(xué)數(shù)學(xué)系.高等數(shù)學(xué)[M].北京： 高等教育出版社,2007.

[6]丁麗娟，程杞元.數(shù)值計(jì)算方法[M].北京： 北京理工出版社，1997.

Similarity Research and Application of Oil Well Dynamometer Diagram

Li Mingjiang，Huang Tianhu，Yu Shichun，Qiu Liang，Li Zhen

(National Engineering Laboratory in Exploration and Development of Ultra-low

permeability Reservoir, Oil & Gas Technology Research Institute,

Changqing Oilfield Company, Xi’an, 710018, China)

Abstracts： Aiming at the disadvantages of amounts of large calculation and low analysis efficiency of current used oil well dynamometer diagram encipherment collection method, a method for judging similarity of oil well dynamometer diagram is proposed. The dynamometer diagram analysis system is re-optimized and improved. The technical principle is discussed in detail with specific practical example analysis. The application results indicate the amount of similarity analysis quantity is reduced and analysis speed is increased sharply for dynamometer diagram. The computer load is reduced with working efficiency improved, and system operation stability is also strengthened with the new method.

Key words：dynamometer diagram；data processing；similarity； dynamometer diagram production

中圖分類號(hào)：TP274

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號(hào)：1007-7324(2015)06-0059-03

作者簡(jiǎn)介：李明江(1980—)，男，山東鄄城人，2007年畢業(yè)于中國(guó)石油大學(xué)(北京)油氣田開發(fā)工程專業(yè)，獲碩士學(xué)位，現(xiàn)就職于長(zhǎng)慶油田公司油氣工藝研究院，從事采油工藝及油田數(shù)字化方面的研究工作，任工程師。

基金項(xiàng)目：國(guó)家級(jí)，長(zhǎng)慶姬塬油田特低滲透油藏綜合利用示范基地——綠色礦山建設(shè)(基金號(hào)1201-3-3)。

稿件收到日期： 2015-08-02。