油井工况分析及参数优化设计系统的研发及应用

段泽英

[摘 要] 油井工况分析及工作参数优化作为采油单位降本增效的一项重要手段，一直被油田生产科研人员广泛关注和探索研究。新疆油田科研人员经过10多年的技术研究，总结分析各类油井工况及参数优化设计软件的特点和适应范围，结合新疆油田生产实际情况，建立一套适合新疆油田稀油井工况分析算法及参数优化设计方法，并研发一套稀油井工况分析及参数优化设计应用系统，辅助油田生产管理人员分析、诊断、优化油井工艺参数，在潜力挖潜、提质增效、科学管理等方面发挥重要作用。

[关键词] 稀油井；多参数全组合；逆向迭代；参数优化

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

[中图分类号] TP315 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194（2019）01- 0172- 05

1 引 言

新疆油田油井油层的深度深浅不一，非均质性严重，产量压力大，限产井与非限产井并存，采油单位每年检泵工作量非常大，大约占油井总数的90%以上，因此急需一套适合新疆油田油井参数优化设计软件进行技术支持。新疆油田油井参数优化设计按照“先产量，后效率，同时也要兼顾产量与效率均衡”的原则和目标，开展油井参数优化设计算法研究和系统研发。

2 相关专业软件引进及应用效果分析

新疆油田自1999年以来，从石油院校、专业技术公司引进不同版本的油井工况分析和参数优化设计专业软件。经使用发现每款软件计算输出指标均有局限性，要么以泵效为目标不能完全反映综合指标；要么以定产设计为基础，系统效率为目标，不兼顾产量设计；要么定产设计只显示系统效率部分指标，不显示产量等其他关键指标。部分软件还需用户提供不易获取的抽油机參数、油藏地质参数等，给用户的使用体验带来诸多不便。新疆油田针对上述问题，汲取各专业软件的优点，结合油田实际生产情况，开展新软件研发工作。

3 油井工况分析方法研究

抽油机井工况分析主要包括抽油管柱完好情况、排液情况、以及设备负载情况等，根据油田生产科研人员对油井多年来管理经验，通过反复计算“泵效偏差值、沉没率偏差值、泵深实现率、抽油机负载率”可以实现油井工况诊断分析，实现油井的潜力挖潜。

通过验证分析，泵效偏差值和沉没率偏差值可以反映井下管柱工况的好坏，泵深实现率可以反映抽油井排液强度，抽油机负载率可以反映设备负载。

泵效偏差值计算方法：

泵效偏差值=实际泵效-泵效水平值 ①

沉没率偏差值计算方法：

沉没率偏差值=实际沉没率-合理沉没率 ②

泵深实现率计算方法：

泵深实现率=实际泵深/安全下泵深度 ③

抽油机负载率计算方法：

抽油机负载率=驴头最大载荷/抽油机额定载荷④

计算上述四个结果的关键点在于如何推算出泵效水平、理想沉没率和安全下泵深度三个基准值，就很容易计算出上述结果。

4 油井参数优化设计方法研究

油井工作参数优化的主要对象是“泵径、冲程、冲次、下泵深度”，合理设置这些参数不但可以使油井产量最大化，而且还可以保证工作效率最合理，从而实现油井的合理开采。经过油田生产科研人员多年研究，建立全合租、多指标、逆向迭代计算的设计思路，简化优化经验公式，实现由过去烦琐的抽油系统效率计算和拟合计算向“工程师法”设计计算的转变，更加实用。

设计思路：

（1）计算每种“泵径、冲程、冲次、下泵深度”的“产液量、井下效率、抽杆系数、沉没压力、最大最小载荷”等指标。

（2）采用“试算法”解决“泵径、冲程、冲次、下泵深度”，既是设计结果又是过渡参数的循环计算问题。

（3）对于表面张力、原油黏度、饱和压力等“冷门”参数用可靠经验公式计算。

（4）由于抽油机型号非常繁杂，在缺乏测试数据的情况下地面效率很难计算，井下参数设计的效率指标改用井下效率。

（5）针对以往软件所需数据获取难，计算方法复杂的情况，我们与A2生产数据紧密结合，实现自动获取。

（6）以供排协调为目标，计算供液量与排液量，试算流入与产出供排协调点，计算效率，生成下泵深度关系曲线。

5 系统开发及应用效果

系统基于油田公司WEB平台，采用.NET MVC技术架构开发，客户端采用Bootstrap JS框架实现页面布局，服务端采用JQuery Ajax、TheadPool多线程并发，曲线发布采用HighCharts控件，系统目前运行稳定可靠、执行效率高。

系统所有的操作都在一个界面上完成，实现“一张看板的功能”，如图1所示。输入井号，选择设计井类型，点击“确定”按钮，系统会从A2生产数据库中自动获取该井所有的动态数据，如图2所示。

在设定完所有参数组合后，点击“优化计算”，系统只需数秒即可生成IPR曲线，以及优化结果，并且所有的产量和效率数据都可以自动排序，如图4、图5所示。

点击“查看”按钮，可以查询该井的下泵深度敏感分析曲线，系统以10的倍数为间隔，计算每个泵挂供排协调点的“五参数组合”，通过多因素关联分析，生成“产液量、井下效率、抽杆系数、沉没压力、载荷” 的下泵深度关系曲线，如图6所示。

2016年完成“抽油井工况分析表”发布，系统实现了泵效偏差、沉没率偏差计算结果的数字化和量化排序，从而及时发现潜力井，如图7所示。

2017年完成“采油井参数优化设计”发布，采油厂采用工况分析表预警抽油井260口，抽油井参数优化设计230口，平均单井产液提高2.81吨，油量提高0.48吨，井下效率提高1.8%，如表1所示。

6 结 语

系统属于新疆油田公司自主研发软件，相比其他专业软件考虑因素全面、算法透明，并量化所有指标分析结果，更具有实用性、可靠性、扩展性，目前在新疆油田稀油采油单位全面推广应用，取得良好的应用效果。

主要参考文献

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