油井機(jī)采參數(shù)優(yōu)化研究應(yīng)用

吉文輝，李景輝，潘國輝

（江蘇油田采油一廠，江蘇揚(yáng)州 225265）

基于EPBP 下的油井生產(chǎn)參數(shù)及生產(chǎn)動態(tài)（液量、動液面等）變化分析，建立機(jī)采井參數(shù)優(yōu)化分析模型，以不影響產(chǎn)液量下降為目標(biāo)，分析生成油井的生產(chǎn)參數(shù)合理優(yōu)化調(diào)整建議及成效預(yù)測，指導(dǎo)機(jī)采生產(chǎn)參數(shù)優(yōu)化。

1 研究思路

（1）根據(jù)油井生產(chǎn)動態(tài)數(shù)據(jù)，計算出油井動液面，計算的動液面與實測動液面數(shù)據(jù)對比校正。

（2）根據(jù)動液面及泵掛深度，計算出沉沒度，根據(jù)沉沒度判定條件，計算出一個不影響液量條件下的下調(diào)生產(chǎn)參數(shù)（沖程、沖次）優(yōu)化建議（包括最優(yōu)調(diào)整意見及結(jié)合實際優(yōu)化意見）。

（3）根據(jù)分析模型，給出上調(diào)提液生產(chǎn)參數(shù)優(yōu)化意見及上調(diào)后的增液增油預(yù)測，并給出下次檢泵合理泵掛及泵產(chǎn)生優(yōu)化意見。

2 動液面計算研究

根據(jù)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(jī)械參數(shù)、地層參數(shù)不同，此方式計算結(jié)果誤差較大。為避免此種情況，需要讀取人工測取動液面數(shù)據(jù)，取得測取時間、測取值，以此時間對應(yīng)功圖的最大載荷、最小載荷差計算動液面的數(shù)據(jù)與實際值做修正，取得修正參數(shù)，然后，以此修正參數(shù)參與計算動液面值，則準(zhǔn)確度顯著提升。如果此油井沒有人工測取動液面數(shù)據(jù)，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(jù) 抽油機(jī)井在高含水率期的示功圖表現(xiàn)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(jī)懸點上行程由于柱塞游動閥關(guān)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(guān)閉，懸點靜載荷只有抽油桿柱在流體中的重力。

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

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(nèi)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(yīng)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(yīng)用中利用回聲儀測試結(jié)果作為參考標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對比修正，獲取比例系數(shù)，再用比例系數(shù)乘以計算所得動液面，使計算結(jié)果更為準(zhǔn)確。具體算法如下：

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

從EPBP 數(shù)據(jù)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(yīng)該在此時間段）；計算測取動液面當(dāng)日的理論計算動液面值Lf算；再計算出修正系數(shù)λ，將修正系數(shù)λ、實際測取動液面值、測取動液面日期、油井名稱保存到數(shù)據(jù)庫；當(dāng)修正系數(shù)超過5條，去掉偏離值最大的1 條，取平均值作為當(dāng)前的修正系數(shù)，小于等于5 條，取平均值作為現(xiàn)在的修正系數(shù)；最終計算出符合實際的動液面值。

3 動液面計算應(yīng)用于油井工作參數(shù)優(yōu)化推薦

3.1 計算沉沒度

根據(jù)動液面數(shù)據(jù)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(jù)沉沒度大小計算機(jī)抽井的工作制度推薦。

3.2 油井工作參數(shù)推薦計算

根據(jù)油田生產(chǎn)實際經(jīng)驗總結(jié)，人工設(shè)置了沉沒度合理范圍：沉沒度小于100 m 判定為工作參數(shù)偏大區(qū)；沉沒度100～400 m 判定為合理區(qū)；沉沒度大于400 m判定為工作參數(shù)偏小區(qū)。推薦工作參數(shù)計算：

（1）如果沉沒度小于100 m 并且泵效小于0.5，需要調(diào)慢：

調(diào)慢沖次=［當(dāng)前泵效/理想泵效（0.8）］×當(dāng)前沖次

（2）如果沉沒度大于400 m，需要調(diào)快：調(diào)快沖次=1.5×當(dāng)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?qū)⒈脧秸{(diào)大一級。

4 編程應(yīng)用

根據(jù)動液面及工作參數(shù)推薦算法，采用HTML5 技術(shù)，網(wǎng)頁編程實現(xiàn)油井工作制度優(yōu)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(shù)據(jù)，默認(rèn)最近一個星期，頁面數(shù)據(jù)支持導(dǎo)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(rèn)最近一個星期，實現(xiàn)動態(tài)查詢。

4.2 油井工作參數(shù)推薦

編程界面顯示指定管理區(qū)所有油井的功圖采集時間、泵徑、泵效、含水率、產(chǎn)液量、泵深、動液面、推薦模式、當(dāng)前沖次、推薦沖次，默認(rèn)顯示全部區(qū)塊，頁面數(shù)據(jù)支持導(dǎo)出Excel；點擊油井名稱，進(jìn)入此油井歷史動液面數(shù)據(jù)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(rèn)最近三個月，可以設(shè)置）。

5 現(xiàn)場應(yīng)用

5.1 計算動液面

應(yīng)用修正方法編程實現(xiàn)功圖法計算動液面，對全廠油井進(jìn)行動液面計算，隨機(jī)抽查7 口井，用現(xiàn)場環(huán)空測試動液面數(shù)據(jù)與功圖法計算動液面數(shù)據(jù)（環(huán)空測試前一天計算動液面）進(jìn)行對比，結(jié)果表明，油井動液面計算數(shù)據(jù)平均絕對誤差率小于6%，可部分代替聲波法測試動液面結(jié)果應(yīng)用于現(xiàn)場實際。

5.2 工作參數(shù)優(yōu)化推薦應(yīng)用

根據(jù)計算沉沒度，基于不影響產(chǎn)液量、較好發(fā)揮油井的生產(chǎn)潛力原則，編程實現(xiàn)工作參數(shù)的優(yōu)化推薦，根據(jù)推薦實施工作參數(shù)的調(diào)整。如側(cè)陳2-9 井，調(diào)參優(yōu)化前顯示工作制度2.2 井次，應(yīng)用程序推薦工作制度為1.5 井次，調(diào)參后功圖有效面積變大，泵效從19%提升至25%，日產(chǎn)液保持2.0 t 不變，日節(jié)能33 kW·h。真武區(qū)塊優(yōu)化下調(diào)工作推薦與實調(diào)沖次對比看，符合率高，平均日節(jié)電31 kW·h，平均泵效提升17.7%，系統(tǒng)效率平均提升6.4%（表1）。

6 結(jié)論與認(rèn)識

（1）應(yīng)用修正方法編程實現(xiàn)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(jié)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(chǎn)測試成本。

（2）根據(jù)計算動液面實現(xiàn)的工作參數(shù)是結(jié)合現(xiàn)場經(jīng)驗的推薦算法，對現(xiàn)場參數(shù)優(yōu)化實現(xiàn)了數(shù)字化，有較好的現(xiàn)場應(yīng)用價值，其算法可進(jìn)一步深入研究優(yōu)化。