利用大数据创建抽油机井系统效率评价模板

于大华

(中石化胜利油田分公司现河采油厂)

生产指挥系统(简称PCS)能够实时提供海量的油水井监控数据，技术人员利用PCS系统大数据建立了多种参数监控预警模型，对生产管理水平的提升起到了较大推动作用。抽油机井系统效率作为衡量抽油机井能源利用效率的指标，涉及的测试数据较多，在PCS系统建成之前，系统效率的计算评价要通过现场对每口油井测试才能实现，工作量巨大。PCS系统建成后，油井系统效率的相关数据可以直接从PCS系统提取，对油井进行实时的系统效率分析评价成为可能。利用PCS系统大数据，创建系统效率评价模板，可以评价一类油藏、一个单元、一种采油举升方式的系统效率，对于优化油井工况、降低油井能耗、提升开发单位生产管理水平具有重要的意义。

一、抽油机井系统效率目标值测算

1. 抽油机井系统效率(η)的概念

抽油机井系统效率指抽油机井的有效功率与输入功率的比值，以百分数表示[1]。

2. 系统效率子系统划分

以光杆悬绳器为界，将系统效率分为:地面效率(ηs)和井下效率(ηw)两部分。

地面效率包括：电机效率η1、皮带减速箱效率η2、四连杆效率η3；井下效率包括：盘根盒效率η4、抽油杆效率η5、油管效率η6、抽油泵效率η7。

系统效率可表示为：

η=ηs×ηw=η1×η2×η3×η4×η5×η6×η7

3. 系统效率最大目标值测算

根据现场测试，η1≤80%、η2≤82%、η3≤95%。

地面效率最大目标值：

ηs-max=80%×82%×95%=62%

根据现场测试，η4≤90%、η5≤90%、η6≤80%、η7≤95%，井下效率最大值：。

ηw-max=90%×90%×80%×95%=62%

系统效率最大目标值：

ηmax=ηs-max×ηw-max=62%×62%=38.4%

鉴于以上测算结果，如果出现一口抽油机井测算出ηw>62%或ηs>62%或η>38.4%，就需要核实该井数据是否准确。

4. 单井耗电最大目标值测算

以现场常用的30 kW角形接法电机测算,运行电流一般不超过40 A，取Imax=40 A，功率因数取cosΦ=0.85，每天最大耗电量：

Wmax=P×T= 1.732×U×I×cosΦ=537 kW·h

如果PCS系统提取的单井日耗电量W>537 kW·h，可以断定数据是不准确的。

二、系统效率评价模版的设计

1. 设计原则

以抽油机井的系统效率、日耗电量作为图版的纵、横坐标，依照有关标准和统计规律进行分区划线，形成评价模板。

2. 系统效率分区划线

参照ηmax的测算结果和中国石化集团胜利石油管理局企业标准Q/SH1020 1982-2009《提高低效抽油机井系统效率推荐做法》中高渗油藏抽油机井系统效率的合格范围在16%～25%[2]。

最高线：前文已论述ηmax= 38.4%，取40%。

优良线：优良线设置为25%。

合格线：合格线设置为16%。

按照上述划线，可分为四个区域，即资料不准区(η≥40%)、优良区(η≥25%～40%)、合格区(η≥16%～25%)、低效区(η<16%)。

3. 耗电量分区划线

最高线：前文已论述，Wmax=537 kW·h，取500 kW·h设置为最高线。

高耗线和低耗线：据现场测试统计，将300 kW·h设置为高耗线，将100 kW·h设置为低耗线。

按照耗电量划线标准可将模板分为四个区域，即资料不准区(W≥500 kW·h)、高耗区(W≥300～500 kW·h)、常(中)耗区(W≥100～300 kW·h)、低耗区(W<100 kW·h)。

4. 评价模版分区设置

有了系统效率和耗电量的划线标准，就对评价模板进行分区设置。按照日耗电量的划线标准再细分为低效高耗区、低效常耗区、低效低耗区。低效区是治理的重点,其他区域系统效率较高，不再进行耗能划分，这样抽油机井系统效率评价模板分为6个区域(见图1)。其他油藏类型系统效率评价模版,可参照有关标准以及现场测试统计，自行确定系统效率、耗电量的分区划线标准，但结构不变。

图1 抽油机井系统效率评价模板(中高渗)

三、模版的应用

2018年11月，利用系统效率评价模板对现河庄采油管理区的237口抽油机井进行统计分析(见表1)，并建立系统效率评价图版(见图2)。

表1 现河庄采油管理区抽油机系统效率分区统计表

从抽油机井系统效率评价图版上可以清晰的看到不同区域内油井的分布。

1. 资料不准区原因分析与治理

1.1 资料不准的原因

资料不准区包括W≥500 kW·h和η≥40%两类。造成资料不准原因主要体现在电量、日产液量、动液面采集不准确三种情况。原因为电表计量不准，功图计产误差大，动液面录取日期和效率计算日期不匹配。

1.2 资料不准校核方法

电表校核：通过现场落实，对电表功率输出参数、电压和电流相序、功率输出参数和相序对应、电流互感器参数设置四种错误排除后，电量计量即可恢复正常。

图2 现河庄采油管理区抽油机井系统效率评价图版

功图计产校核：可进行罐车标产、分离器量油求取真实液量，并对功图计产系数进行修正。

动液面校核：可加密动液面测试，使取值日期一致即可。

2. 低效区原因分析与治理

通过分析，造成油井低效的原因为：资料有误、井下效率低、地面效率低。重点对井下效率低、地面效率低的原因进行分析并提出治理提升的措施。

2.1 井下效率低

从系统效率评价模板的低效常耗区油井PCS系统提取数据分析，有两个明显的特点：井下效率、地面效率都很低。

以XHH75-X75井为例，该井动液面深(1 722 m)，沉没度小(78 m)，油井举升高度高，但沉没度小，泵效也低，造成井下系统效率低。此类油井在工况宏观控制图上对应着参数偏大区，功图基本为供液不足(见图3)。

此类油井下步的治理措施为：一是降低油井冲次改善工况；二是实施油水井井组动态调整调驱，改善供排关系。

图3 XHH75-X75井地面功图

2.2 地面效率低

通过低效低耗区6口井PCS系统提取数据分析(见表2)，除地面效率地外，明显的特点为动液面浅，沉没度大。

表2 低效低耗区抽油机井生产数据表

表3 抽油机井系统效率治理存在问题及治理措施汇总表

以XHH71-C19井为例，该井从 PCS系统提取泵效86.7%，功图为正常功图，液柱载荷小，在工况宏观控制图上对应着参数偏大区，具有提液增油、增效的潜力，见图4。

图4 XHH71-C19井地面功图

此类井下步治理措施：一是上调参数；二是改大泵生产。

3. 制定治理措施表

通过以上分析，制定了这部分井治理措施汇总表(见表3)，可以有效指导抽油机井系统效率管理工作。

4. 取得的效果

现河庄采油管理区通过抽油机井系统效率模板应用，经过两个月的治理，抽油机井系统效率得到了一定提升。

(1)提液单耗由6.4下降至5.76.4 kW·h/t，折合全天节电量9800 kW·h，日节电8330元，全年降低电费支出304万元。

(2)利用系统效率评价指导调参60口，日增油59.2t，折合全年增加销售收入445万元。

四、结论

(1)利用PCS系统的大数据建立系统效率评价模板，可以使管理区的油井快速“对号入座”,进行系统效率分析治理，工作效率大大提高。

(2)实现了既能宏观评价油田、单元井组的系统效率，又能借助PCS系统数据对单井进行解剖式的分析，拓展了PCS系统的应用范围。

(3)创新了一种抽油机井效能管理手段，具有一定的通用性和推广性，可有效促进油田精细管理提速提效。