余劍

（中國(guó)石油大學(xué)（華東），山東青島 266000）

油井示功圖采集與識(shí)別技術(shù)的應(yīng)用

余劍

（中國(guó)石油大學(xué)（華東），山東青島 266000）

隨著油田生產(chǎn)自動(dòng)化建設(shè)的開(kāi)展，大量的抽油機(jī)示功圖數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)采集，便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，提高生產(chǎn)時(shí)率。為了提高數(shù)據(jù)存儲(chǔ)率和檢索效率，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，為后期軟件二次開(kāi)發(fā)打下了基礎(chǔ)。開(kāi)發(fā)了自動(dòng)化數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)示功圖數(shù)據(jù)網(wǎng)上發(fā)布，方便用戶通過(guò)同一平臺(tái)獲取功圖資料。引進(jìn)抽油井故障診斷軟件，有助于對(duì)抽油井故障進(jìn)一步定位，提高抽油機(jī)井工況診斷效率。

示功圖 自動(dòng)化 油田生產(chǎn) 工況診斷

1 引言

示功圖是由載荷隨位移的變化關(guān)系所構(gòu)成的封閉曲線圖，根據(jù)懸點(diǎn)載荷與位移關(guān)系所測(cè)得的示功圖稱為地面示功圖或光桿示功圖。示功圖是生產(chǎn)管理中的一個(gè)重要依據(jù)，分析和解釋示功圖，可以了解深井泵工作狀況好壞，結(jié)合有關(guān)資料分析判斷出油井工作制度是否合理，抽油設(shè)備與油層和原油性質(zhì)是否適應(yīng)，可以掌握油井工作制度是否合理。通過(guò)“示功圖法”對(duì)低產(chǎn)、低能井制定出合理的開(kāi)關(guān)井時(shí)間，減少設(shè)備的磨損和電能的浪費(fèi)等。根據(jù)抽油機(jī)負(fù)荷的變化情況，找出影響泵效或抽不出油的原因，把示功圖和動(dòng)、靜液面等資料結(jié)合起來(lái)分析，還可以了解油層的供液能力。

2 示功圖的采集

在懸繩器位置安裝“無(wú)線示功儀”，根據(jù)設(shè)定方式定時(shí)測(cè)量示功圖數(shù)據(jù)，測(cè)量完成后通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)Zigbee網(wǎng)絡(luò)傳送至控制柜中的RTU；無(wú)線示功儀通過(guò)載荷傳感器與重力加速度傳感器的配合，生成示功圖。通過(guò)無(wú)線傳輸至油井附近的RTU柜內(nèi)，由RTU存儲(chǔ)解析。監(jiān)控中心配置巡檢計(jì)算機(jī)，巡檢計(jì)算機(jī)通過(guò)油區(qū)生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送控制指令給現(xiàn)場(chǎng)油水井RTU，或接受現(xiàn)場(chǎng)油水井RTU的數(shù)據(jù)。巡檢計(jì)算機(jī)接受到采集數(shù)據(jù)后經(jīng)過(guò)整理，再將數(shù)據(jù)通過(guò)油區(qū)生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)傳送到數(shù)據(jù)服務(wù)器。

3 示功圖的存儲(chǔ)

永久保存的歷史數(shù)據(jù)庫(kù)可以根據(jù)實(shí)際需要每井每天保存4-6組數(shù)據(jù)（功圖等變化劇烈時(shí)自動(dòng)增加保存量）。保存的邏輯可以根據(jù)功圖的特征量（最大載荷、最小載荷、功圖面積、沖次、供液系數(shù)等）變化到一定的時(shí)候就保存，這樣即能滿足實(shí)際的生產(chǎn)需要，還能大大縮小數(shù)據(jù)庫(kù)占用的磁盤空間，滿足數(shù)據(jù)庫(kù)容量以及查詢速度的需要。由于每天數(shù)據(jù)記錄量都比較大，對(duì)于數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)說(shuō)更是考驗(yàn)。如果沒(méi)有合理的設(shè)計(jì)方法，勢(shì)必導(dǎo)致服務(wù)器的查詢響應(yīng)速度越來(lái)越慢。為此，對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行了一個(gè)巧妙的設(shè)計(jì)。歷史數(shù)據(jù)庫(kù)考慮到各個(gè)油井之間的功圖數(shù)據(jù)并沒(méi)有必然的聯(lián)系，將數(shù)據(jù)表分散設(shè)計(jì)，即每口油井一個(gè)數(shù)據(jù)表，一定量的數(shù)據(jù)表用一個(gè)Oracle的數(shù)據(jù)表空間保存。這樣設(shè)計(jì)的話，即使該系統(tǒng)運(yùn)行10年后，要查詢某個(gè)油井的某組數(shù)據(jù)。對(duì)于Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)說(shuō)，這與從只有1條記錄中檢索一組功圖數(shù)據(jù)的時(shí)間基本一樣。這樣的設(shè)計(jì)能跨過(guò)運(yùn)行時(shí)間對(duì)于系統(tǒng)的影響，而且，在查詢油井歷史趨勢(shì)時(shí)不用跨表查詢，可以大大增加系統(tǒng)的響應(yīng)特性。

4 示功圖綜合應(yīng)用

抽油機(jī)示功圖的識(shí)別是示功圖應(yīng)用的一個(gè)重要組成部分，它是由專業(yè)的地質(zhì)人員通過(guò)分析示功圖及其相關(guān)數(shù)據(jù)給出的，目的是判斷抽油設(shè)備的工作情況和油井動(dòng)態(tài)。為充分利用自動(dòng)化系統(tǒng)采集的地面示功圖數(shù)據(jù)資源，提高油田管理效率，需要進(jìn)行軟件的二次開(kāi)發(fā)，對(duì)大批地面示功圖進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別處理，從而篩選出有故障的油井重點(diǎn)進(jìn)行研究。

首先，與生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)中的日、月報(bào)數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)，調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)的示功圖信息、單井基礎(chǔ)信息、靜態(tài)數(shù)據(jù)表、桿管泵數(shù)據(jù)表、抽油機(jī)調(diào)平衡記錄、生產(chǎn)參數(shù)表等信息，為下一步綜合分析提供數(shù)據(jù)支持。其次，提供了摩擦系數(shù)等的不同阻尼系數(shù)計(jì)算方法，由地面測(cè)量的示功圖快速準(zhǔn)確地計(jì)算出井下不同深度和泵的示功圖，消除了各種因素對(duì)地面示功圖的影響。第三，以大量的不同類型示功圖為樣本庫(kù)，智能化地自動(dòng)根據(jù)示功圖的形狀準(zhǔn)確判別油井的故障類型，可自動(dòng)診斷的故障類型多達(dá)20種以上（包括泵正常、連抽帶噴、供液不足、氣影響、氣鎖、蠟影響、砂影響、稠油影響、振動(dòng)影響、泵漏失、游動(dòng)凡爾漏、固定凡爾漏、油管漏、游動(dòng)凡爾卡死、固定凡爾卡死、活塞脫出工作筒、活塞撞固定凡爾、襯套亂、抽油桿斷、抽油桿脫等）。

功圖分析結(jié)果如下圖1：

圖1

5 結(jié)語(yǔ)

（1）應(yīng)用自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行示功圖自動(dòng)采集，可連續(xù)測(cè)試并長(zhǎng)期保存，并以此為依據(jù)進(jìn)行科學(xué)的生產(chǎn)分析，及時(shí)、準(zhǔn)確、全面地掌握生產(chǎn)情況，為決策提供可靠論據(jù)。（2）用Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)存儲(chǔ)功圖信息，相對(duì)于用書(shū)面材料存儲(chǔ)無(wú)論在時(shí)效上還是在準(zhǔn)確率上有了極大的提高。（3）示功圖通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)布與瀏覽，可以使不同的管理者通過(guò)同一個(gè)信息平臺(tái)得到自己所需的示功圖資料。（4）以信息化、自動(dòng)化的示功圖管理方式代替過(guò)去的人工管理方式，極大地提高了工作效率，豐富了我廠生產(chǎn)管理信息化的建設(shè)。