油井示功图相似性的研究与应用

李明江，黄天虎，于世春，邱亮，李珍

(长庆油田公司油气工艺研究院 低渗透油气田勘探开发国家工程实验室，西安 710018)



油井示功图相似性的研究与应用

李明江，黄天虎，于世春，邱亮，李珍

(长庆油田公司油气工艺研究院 低渗透油气田勘探开发国家工程实验室，西安 710018)

摘要：针对油井示功图加密采集方法中存在大量重复计算、分析效率低的缺陷，提出了一种判识油井示功图相似性的方法，重新对示功图分析系统进行了优化改进。详细介绍了该方法的技术原理，并进行了具体的实例分析，实施结果证明，该法可减少相似示功图分析数量，大幅加快了油井示功图的分析处理速度，减轻了计算机的处理负担，提高了工作效率，增强了系统运行的稳定性。

关键词：示功图数据处理相似性功图计产

利用油井示功图监控油井生产运行动态是当今油田生产现场管理油井的一项重要技术手段[1-3]。对于低渗、特低渗透油田，由于地层渗透率低，地层出液不规律，油井的低产液和间歇出液现象普遍。为了提高利用示功图诊断油井工况和计量油井产液量精度，需要每天采集大量的数据，日积月累，海量采集数据及分析结果就会造成分析服务器负担过重，进而影响整个示功图系统的正常运行。

在实际生产过程中，数天或数十天内，有相当一部分油井的工作状况变化非常小，全天甚至数天采集的油井示功图在叠加后能够完全重合或基本重合，即示功图间相似度很高。如果对此类油井示功图不加区分全部进行分析，就会出现大量的重复计算，严重影响了示功图分析效率。针对上述问题，本研究提出了一种判识油井示功图相似性的方法。利用该方法可以减少相似示功图分析数量，减轻计算机处理负担，从而提高效率，增强系统运行的稳定性。

1技术原理

针对现场油井示功图分析时因数据量巨大导致示功图分析效率降低，出现光杆示功图转化为泵功图时漏掉分析数据[4]，进而影响油井工况诊断及示功图计量精度的问题，笔者提出了如下技术方案：

以每天第1张采集的油井示功图作为初始对比示功图，如果采集的第2张示功图满足与第1张相似的条件，则第2张示功图不分析，直接应用第1张油井示功图分析结果表示，否则对该张油井示功图按不相似分析处理。

依次类推，第N张采集油井示功图依次与该张之前采集的N-1，N-2，…，1张油井示功图进行相似性对比，只要第N-1张到第1张示功图之间有1张油井示功图与第N张满足相似性条件，则对比结束，第N张示功图结果就由前面已分析且与其相似的示功图的分析结果来表示。油井示功图相似度C的对比由下式计算：

(1)

式中：C——两个示功图的相似度，C≥99%认为相似，否则为不相似；A1——两个示功图重叠部分的面积；Amax——两个示功图中的最大面积。

(2)

式中：AN——第N张示功图面积；Fi——第N张示功图第i点对应的悬点载荷；si——第i点对应的悬点位移。

A1的计算。两张不同时刻采集的示功图位置关系如图1所示，其代表上、下冲程的曲线分别标记为AU(示功图上冲程曲线)、AD(示功图下冲程曲线)、BU(示功图上冲程曲线)、BD(示功图下冲程曲线)。阴影部分为两示功图重叠部分面积。

图1　同井2张不同时刻采集示功图位置关系示意

在任意一无限小的位移变化区间内，这4条线按载荷大小从低到高的位置关系有如图2所示的几种关系。把A和B两个示功图在位移(横坐标)方向分成很多小段，在每一段根据2个示功图4条线的位置关系，可以求出该无限小位移区间2个示功图重叠部分面积，最后对整个位移段积分即可求出整个重叠部分面积。

图2　两个示功图上、下冲程曲线的位置关系　　注： ①——在选取的小区间内只有A示功图，无重叠；②——在选取的小区间内，从位置来说A示功图在上、B示功图在下，两者无重叠；③——在选取的小区间内A和B示功图重叠交叉，且A示功图在上方；④——在选取的小区间内B示功图被A示功图包含；⑤——在选取的小区间内A示功图被B示功图包含；⑥——在选取的小区间内A和B示功图重叠交叉，且B示功图在上方；⑦——在选取的小区间内从位置来说B示功图在上、A示功图在下，两者无重叠；⑧——在选取的小区间内只有B示功图，无重叠

设第N张、N-1张示功图有重叠部分，重叠部分任取一小区间位移Δsi=si-si-1， si=(sN i>s(N-1)i)?sN i∶s(N-1)i，其对应载荷ΔFi=Fi-Fi-1， Fi=(FN i>F(N-1)i)?FN i∶F(N-1)i，则该位移段重叠部分面积可表示为Ai=Δsi·ΔFi，总重叠面积

(3)

按照以上流程，直至1天中采集最后1张油井示功图为止，相似示功图的分析流程如图3所示。

图3　相似示功图分析流程

2实例分析

利用该研究提出的示功图相似判定方法对某油井不同时刻采集示功图数据见表1所列。

表1某油井不同时刻采集的示功图数据

A示功图数据B示功图数据位移/m载荷/kN位移/m载荷/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

将表1的数据代入公式(2)～(3)，计算可得：

A示功图面积sA=18.89kN·m

B示功图面积sB=25.19kN·m

重叠部分面积A1=21.73kN·m

100%=86.26%<99%

故认为该井2个不同时刻采集的示功图不相似。

3实施效果

长庆油田前期是以站点为单位作为一个数据处理点，功图处理能力每10 min最多达到80口井，但自2013年5月以来，该油田逐步开展以整个作业区为一处理点的作业区直管油井试验，该试验要求每个处理点处理示功图能力要能达到600口井。利用本文提出的示功图相似性处理方法，重新对示功图分析系统进行了优化改进，大幅提高了油井示功图分析处理速度。经过一年多时间的现场试验，截至2014年底，已经推广应用了16个采油作业区，较好地解决了示功图处理效率低的难题，满足了现场生产需求。

4结束语

1) 本文提出了一种判定示功图相似性的准则，减少了相似示功图重复计算，大幅提高了示功图分析处理速度，使得每10 min示功图处理能力由80口油井提升到了600口油井。

2) 提出了一种示功图重叠部分面积算法，可方便快速求出两张示功图相似度。

参考文献：

[1]杨瑞，辛宏，李明江.一体化传感器在功图法油井计量网络化系统中的应用[J].石油化工自动化，2009，45(05)： 68-70.

[2]杨瑞，王永全，辛宏.油井计量网络化系统研究与应用[J].石油化工自动化，2009，45(02)： 46-50.

[3]杨瑞，黄伟，辛宏.功图法油井计量技术在长庆油田的应用[J].油气田地面工程，2010(29)： 55-57.

[4]杨瑞，齐俊林，王永全.有杆泵采油系统故障诊断的快速传递矩阵算法[J].石油机械，2009(11)： 19-21.

[5]同济大学数学系.高等数学[M].北京： 高等教育出版社,2007.

[6]丁丽娟，程杞元.数值计算方法[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

中图分类号：TP274

文献标志码：B

文章编号：1007-7324(2015)06-0059-03

作者简介：李明江(1980—)，男，山东鄄城人，2007年毕业于中国石油大学(北京)油气田开发工程专业，获硕士学位，现就职于长庆油田公司油气工艺研究院，从事采油工艺及油田数字化方面的研究工作，任工程师。

基金项目：国家级，长庆姬塬油田特低渗透油藏综合利用示范基地——绿色矿山建设(基金号1201-3-3)。

稿件收到日期： 2015-08-02。