李珍 李明江 趙曉龍 黃天虎

李珍 1984.4 女 漢 陜西華陰 碩士研究生 采油工程師 采油采氣工藝、地面工程、油氣田數(shù)字化方面的研究工作

國家基金項(xiàng)目：長慶姬塬油田特低滲透油藏綜合利用示范基地之五：綠色礦山建設(shè) 1201-3-3

摘要：本文分析了目前長慶油田油井采集示功圖存儲(chǔ)現(xiàn)狀，提出了優(yōu)化油井采集示功圖存儲(chǔ)方式的方法，并借助計(jì)算機(jī)予以實(shí)現(xiàn)。通過實(shí)例對(duì)比分析，證實(shí)該方法既能降低服務(wù)器負(fù)擔(dān)又能真實(shí)反映油井生產(chǎn)情況，優(yōu)化后節(jié)約了97.9%的存儲(chǔ)空間，系統(tǒng)運(yùn)行速度提高近10倍。

關(guān)鍵詞：示功圖 存儲(chǔ)方式 算術(shù)平均 歸一化 優(yōu)化

中圖分類號(hào)：TE35 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）01（c）-0000-00

1 緒論

數(shù)字化管理是加快長慶油氣田開發(fā)建設(shè)的重要舉措，對(duì)于提升油田整體關(guān)鍵技術(shù)和管理水平至關(guān)重要。按照長慶油田數(shù)字化建設(shè)要求，在功圖法油井計(jì)量技術(shù)基礎(chǔ)上，研發(fā)了功圖計(jì)量與工況智能分析技術(shù)[1]，形成了油水井工況分析系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了油井工況實(shí)時(shí)智能判斷分析、故障三級(jí)預(yù)警，達(dá)到強(qiáng)化安全、節(jié)約人力資源和提高效益的目標(biāo)。

隨著數(shù)字化建設(shè)步伐的推進(jìn)，油水井工況分析系統(tǒng)在油田推廣應(yīng)用的站點(diǎn)和油井?dāng)?shù)不斷增加，存儲(chǔ)時(shí)間增長，占用服務(wù)器端存儲(chǔ)空間會(huì)更大，數(shù)據(jù)上傳、調(diào)用速度變慢，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致服務(wù)器癱瘓。為提高系統(tǒng)運(yùn)行速度和穩(wěn)定性，減少服務(wù)器負(fù)擔(dān)，需對(duì)長期存儲(chǔ)的示功圖進(jìn)行優(yōu)化處理。因此，尋求一種優(yōu)化方法對(duì)示功圖存放方式進(jìn)行改進(jìn)，已成為長慶油田數(shù)字化建設(shè)的迫切要求。

2 現(xiàn) 狀

2.1 油水井工況分析系統(tǒng)構(gòu)架及服務(wù)器配置

按照數(shù)字化建設(shè)的要求，在前端數(shù)據(jù)采集的基礎(chǔ)上，采用多層的客戶機(jī)/服務(wù)器+瀏覽器/服務(wù)器結(jié)構(gòu)，進(jìn)行油井工況實(shí)時(shí)智能分析、應(yīng)用服務(wù)器、站控系統(tǒng)、數(shù)據(jù)維護(hù)等系統(tǒng)設(shè)計(jì)，建立油水井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)管理平臺(tái)（見圖1）。通過示功圖分析、故障判識(shí)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)油水井故障，形成油井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)管理閉環(huán)系統(tǒng)。目前每個(gè)采油單位都配置有單獨(dú)的服務(wù)器，專門用于數(shù)字化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及上傳。其配置為：8GB的內(nèi)存，280GB的硬盤儲(chǔ)量。

圖1 油水井動(dòng)態(tài)分析系統(tǒng)構(gòu)架圖

2.2油井示功圖存儲(chǔ)現(xiàn)狀

長慶油田是一個(gè)典型的三低油田，為了能夠真實(shí)地反映油井實(shí)際出液情況。要求前端數(shù)據(jù)采集以10分鐘的頻率對(duì)管理的每一口油井巡測(cè)一組示功圖數(shù)據(jù)，全天共采集144張示功圖，占用存儲(chǔ)空間為350KB，一年占用存儲(chǔ)空間125MB。

表1 采油一廠示功圖存儲(chǔ)情況

服務(wù)器

硬盤（GB） 油井?dāng)?shù)

（口） 一年 查詢運(yùn)行時(shí)間

示功圖數(shù)（張） 示功占空間（GB）

280 5719 9.56*109 1092 30秒左右

目前該系統(tǒng)已在長慶十二個(gè)采油單位1074個(gè)站點(diǎn)應(yīng)用，管理油井總計(jì)34066口。以采油一廠為例，其存儲(chǔ)情況及查詢運(yùn)行時(shí)間見表1，從表可知當(dāng)管理的井?dāng)?shù)不增加時(shí)，存儲(chǔ)一年占用的空間已超過最大存儲(chǔ)量，查詢響應(yīng)時(shí)間長達(dá)30秒。為免超負(fù)荷存儲(chǔ)導(dǎo)致的服務(wù)器及系統(tǒng)癱瘓，采取定期刪除的方法，操作繁冗且不能查看更多以前油井?dāng)?shù)據(jù)。

3 油井采集示功圖優(yōu)化存儲(chǔ)方法

優(yōu)化示功圖存儲(chǔ)方式是以減少存儲(chǔ)空間，提高運(yùn)行速度，保障真實(shí)反映油水井基本生產(chǎn)情況為目的。為達(dá)到優(yōu)化目的，對(duì)存儲(chǔ)時(shí)間超過一個(gè)月的油井進(jìn)行示功圖存儲(chǔ)方式優(yōu)化。

示功圖優(yōu)化存儲(chǔ)方法：

選擇能夠代表一天144張示功圖變化情況的疊加圖；

選擇能夠反映一天不同時(shí)間的產(chǎn)液量變化圖；

選擇能夠反映一天真實(shí)工況又能夠計(jì)算出一天平均日產(chǎn)液量的代表圖。

3.1示功圖的疊加圖

利用示功圖疊加技術(shù)[2]，將一天一口油井的144張功圖進(jìn)行疊加分析。疊加圖可連續(xù)、直觀、準(zhǔn)確地查看同一口抽油井不同時(shí)間段功圖的工況變化，及時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，檢查維護(hù)，為油田開發(fā)提供及時(shí)、準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)資料（見圖3-1）。

圖2 長1-1油井示功圖疊加圖

3.2產(chǎn)液量變化圖

對(duì)每張示功圖判斷工況后，可以得到對(duì)應(yīng)的有效沖程，并通過該有效沖程得到日產(chǎn)液量。繼而得到日產(chǎn)液量的變化圖，從圖可直觀看到一天不同時(shí)間液量的變化（見圖3-2）。

圖3 長1-2油井產(chǎn)液量變化圖

3.3代表示功圖

利用計(jì)算機(jī)技術(shù)能較容易地實(shí)現(xiàn)示功圖的疊加圖和產(chǎn)液量變化圖。目前必須尋找唯一示功圖來代替一天144張示功圖，反映該油井一天的基本工況和平均日產(chǎn)液量。

示功圖主要由光桿示功圖和泵功圖兩個(gè)封閉曲線組成，每一個(gè)封閉曲線對(duì)應(yīng)200組位移和載荷點(diǎn)組成。泵功圖是通過光桿示功圖經(jīng)過一系列的轉(zhuǎn)換得到的。因而本文主要以泵功圖為例進(jìn)行分析。

泵功圖可以表示為：

則：一天144張示功圖可以表示為：

每一張示功圖對(duì)應(yīng)200組位移和載荷點(diǎn)，一天144張示功圖可以表示為：

、

、

、

每一張泵功圖可得到對(duì)應(yīng)的有效沖程 ，一天144張示功圖可得該天的有效沖程： ，通過有效沖程可得對(duì)應(yīng)的日產(chǎn)液量：

對(duì)其全天的144個(gè)有效沖程進(jìn)行算術(shù)平均對(duì)應(yīng)得到該天的平均有效沖程 ，用平均有效沖程對(duì)應(yīng)的泵功圖來代表這一天的示功圖。

則：

其對(duì)應(yīng)的示功圖就為 對(duì)應(yīng)的示功圖。然存在問題：泵功圖對(duì)應(yīng)唯一的有效沖程 ，有效沖程 對(duì)應(yīng)唯一的日產(chǎn)液量，卻并非對(duì)應(yīng)唯一的一張示功圖，即對(duì)應(yīng)的示功圖張數(shù)不能確定，一般包含有三種情況：

1）144張示功圖中有唯一 對(duì)應(yīng)的示功圖；

2）144張示功圖中沒有 對(duì)應(yīng)的示功圖；

3）144張示功圖中有 對(duì)應(yīng) 張示功圖。

針對(duì)情況1

用平均有效沖程 對(duì)應(yīng)的唯一功圖代表全天的功圖得到一天的工況和日產(chǎn)液量。

針對(duì)情況2

可搜索尋一個(gè) ，為保障產(chǎn)量誤差圍在10%以內(nèi)，且能反映平均有效沖程 對(duì)應(yīng)的工況。

通過以下數(shù)學(xué)模型：

得到 之后就可以得到其對(duì)應(yīng)的示功圖：

尋找到的 與 有較小誤差，為接近真實(shí)值，可對(duì) 修正，

修正系數(shù)

對(duì)應(yīng)示功圖可表示：

這張代表圖可表示為： 。 即：

計(jì)算得到的示功圖就可代表全天的示功圖，也可以得到一天的工況和日產(chǎn)液量。

針對(duì)情況3

平均有效沖程 對(duì)應(yīng)的 張示功圖幾乎相互吻合，誤差非常小。為更真實(shí)地代表該天的示功圖，可對(duì)這 張示功圖利用算術(shù)平均法對(duì)其進(jìn)行歸一化處理得到回歸后的示功圖[3][4]。

（ ；平均有效沖程對(duì)應(yīng) 張示功圖）

代表示功圖則表示為：

該張功圖能夠反映一天的工況，得到平均日產(chǎn)液量，完全可代表這一天的示功圖。

4實(shí)例及應(yīng)用效果

4.1實(shí)例應(yīng)用

隨機(jī)取長慶油田300口油井一天的功圖進(jìn)行優(yōu)化，從工況、日產(chǎn)液量及存儲(chǔ)空間三個(gè)方面進(jìn)行對(duì)比，對(duì)比情況見表3：

從油井例子及其優(yōu)化前后對(duì)比情況可以看出：本文選取的油水井示功圖優(yōu)化存儲(chǔ)方法能夠反映油水井真實(shí)生產(chǎn)情況，并節(jié)約了存儲(chǔ)空間。

表3 優(yōu)化前后對(duì)比

序

號(hào) 油

井 工況 日產(chǎn)液量（m3） 存儲(chǔ)空間（KB）

優(yōu)化前 優(yōu)化后 對(duì)比 優(yōu)化前 優(yōu)化后 對(duì)比 優(yōu)化前 優(yōu)化后 對(duì)比

1 長1-11 供液不足 供液不足 相同 4.377 4.369 0.008 350 7.29 -342.71

2 長1-21 氣體影響 氣體影響 相同 4.078 4.093 0.015 350 7.29 -342.71

3 長1-31 結(jié)蠟 結(jié)蠟 相同 6.239 6.316 0.077 350 7.29 -342.71

4 長1-41 供液不足 供液不足 相同 2.425 2.553 0.128 350 7.29 -342.71

5 長2-11 供液不足 供液不足 相同 1.782 1.731 0.051 350 7.29 -342.71

6 長2-21 結(jié)蠟 結(jié)蠟 相同 3.187 3.043 0.144 350 7.29 -342.71

7 長2-31 氣體影響 氣體影響 相同 2.751 2.835 0.076 350 7.29 -342.71

8 長2-41 正常 正常 相同 7.408 7.312 0.086 350 7.29 -342.71

9 長3-11 正常 正常 相同 8.193 8.041 0.152 350 7.29 -342.71

10 長3-21 氣體影響 氣體影響 相同 5.304 5.416 0.112 350 7.29 -342.71

… … … … … … … … … …. …

300 長30-41 結(jié)蠟 結(jié)蠟 相同 1.395 1.564 0.149 350 7.29 -342.71

4.2應(yīng)用效果

利用本文示功圖存儲(chǔ)優(yōu)化方法，借助計(jì)算機(jī)予以實(shí)現(xiàn)，并進(jìn)行測(cè)試。針對(duì)采油一廠的情況，假定管理的5719口油井?dāng)?shù)不增加，利用本文的存儲(chǔ)優(yōu)化方法減少了服務(wù)器的CPU占用率，降低了成本。查詢時(shí)間從20-30秒降到3-5秒，提高了服務(wù)器的運(yùn)行速度，促使系統(tǒng)平穩(wěn)快速運(yùn)行。

表4 采油一廠示功圖存儲(chǔ)情況優(yōu)化前后對(duì)比

一年（5719口油井）

示功圖數(shù)（張） 占用存儲(chǔ)量（GB） 查詢時(shí)間（S）

優(yōu)化前 9.56×109 1092 20-30

優(yōu)化后 7.71×107 7.35 3-5

變化值 3.62×109 991.05 20

5認(rèn)識(shí)與結(jié)論

（1）從理論及實(shí)例可知利用示功圖疊加圖、產(chǎn)液量變化圖、代表示功圖能夠反映一天的真實(shí)工況，且計(jì)算得到日產(chǎn)液量，可以反映一天油井的基本情況。

（2）從測(cè)試結(jié)果來看，利用本文所提出的示功圖優(yōu)化存儲(chǔ)方法可節(jié)約97.9%的存儲(chǔ)空間，查詢時(shí)間縮短5-10倍，保證了系統(tǒng)的正常平穩(wěn)運(yùn)行。

（3）該油井采集示功圖優(yōu)化存儲(chǔ)方法取得了測(cè)試成功，達(dá)到了預(yù)期的目的，保證了油水井工況分析系統(tǒng)快速平穩(wěn)運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

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[4]. 趙曉龍 提高功圖計(jì)量精度的研究與實(shí)踐.[J].中國石油和化工標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量.2013. 32～34.