余劍

（中國石油大學(xué)（華東），山東青島 266000）

油井示功圖采集與識別技術(shù)的應(yīng)用

余劍

（中國石油大學(xué)（華東），山東青島 266000）

隨著油田生產(chǎn)自動化建設(shè)的開展，大量的抽油機(jī)示功圖數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了自動采集，便于及時發(fā)現(xiàn)問題，提高生產(chǎn)時率。為了提高數(shù)據(jù)存儲率和檢索效率，對數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，為后期軟件二次開發(fā)打下了基礎(chǔ)。開發(fā)了自動化數(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，方便用戶通過同一平臺獲取功圖資料。引進(jìn)抽油井故障診斷軟件，有助于對抽油井故障進(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“示功圖法”對低產(chǎn)、低能井制定出合理的開關(guān)井時間，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、靜液面等資料結(jié)合起來分析，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“無線示功儀”，根據(jù)設(shè)定方式定時測量示功圖數(shù)據(jù)，測量完成后通過現(xiàn)場Zigbee網(wǎng)絡(luò)傳送至控制柜中的RTU；無線示功儀通過載荷傳感器與重力加速度傳感器的配合，生成示功圖。通過無線傳輸至油井附近的RTU柜內(nèi)，由RTU存儲解析。監(jiān)控中心配置巡檢計算機(jī)，巡檢計算機(jī)通過油區(qū)生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送控制指令給現(xiàn)場油水井RTU，或接受現(xiàn)場油水井RTU的數(shù)據(jù)。巡檢計算機(jī)接受到采集數(shù)據(jù)后經(jīng)過整理，再將數(shù)據(jù)通過油區(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

永久保存的歷史數(shù)據(jù)庫可以根據(jù)實(shí)際需要每井每天保存4-6組數(shù)據(jù)（功圖等變化劇烈時自動增加保存量）。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)庫占用的磁盤空間，滿足數(shù)據(jù)庫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，對于數(shù)據(jù)庫來說更是考驗(yàn)。如果沒有合理的設(shè)計方法，勢必導(dǎo)致服務(wù)器的查詢響應(yīng)速度越來越慢。為此，對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行了一個巧妙的設(shè)計。歷史數(shù)據(jù)庫考慮到各個油井之間的功圖數(shù)據(jù)并沒有必然的聯(lián)系，將數(shù)據(jù)表分散設(shè)計，即每口油井一個數(shù)據(jù)表，一定量的數(shù)據(jù)表用一個Oracle的數(shù)據(jù)表空間保存。這樣設(shè)計的話，即使該系統(tǒng)運(yùn)行10年后，要查詢某個油井的某組數(shù)據(jù)。對于Oracle數(shù)據(jù)庫來說，這與從只有1條記錄中檢索一組功圖數(shù)據(jù)的時間基本一樣。這樣的設(shè)計能跨過運(yùn)行時間對于系統(tǒng)的影響，而且，在查詢油井歷史趨勢時不用跨表查詢，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)示功圖的識別是示功圖應(yīng)用的一個重要組成部分，它是由專業(yè)的地質(zhì)人員通過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態(tài)。為充分利用自動化系統(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)行軟件的二次開發(fā)，對大批地面示功圖進(jìn)行自動識別處理，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)庫中的日、月報數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)，調(diào)用數(shù)據(jù)庫的示功圖信息、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)計算方法，由地面測量的示功圖快速準(zhǔn)確地計算出井下不同深度和泵的示功圖，消除了各種因素對地面示功圖的影響。第三，以大量的不同類型示功圖為樣本庫，智能化地自動根據(jù)示功圖的形狀準(zhǔn)確判別油井的故障類型，可自動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、振動影響、泵漏失、游動凡爾漏、固定凡爾漏、油管漏、游動凡爾卡死、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

（1）應(yīng)用自動化系統(tǒng)進(jìn)行示功圖自動采集，可連續(xù)測試并長期保存，并以此為依據(jù)進(jìn)行科學(xué)的生產(chǎn)分析，及時、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)庫來存儲功圖信息，相對于用書面材料存儲無論在時效上還是在準(zhǔn)確率上有了極大的提高。（3）示功圖通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)布與瀏覽，可以使不同的管理者通過同一個信息平臺得到自己所需的示功圖資料。（4）以信息化、自動化的示功圖管理方式代替過去的人工管理方式，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)。