油井生產(chǎn)分析優(yōu)化專家系統(tǒng)(PES)研發(fā)及應(yīng)用課件

油井生產(chǎn)實時分析優(yōu)化專家系統(tǒng)(PES)研發(fā)及應(yīng)用中國石油大學(xué)（北京）北京雅丹石油技術(shù)開發(fā)有限公司2011年4月閆學(xué)學(xué)峰主要內(nèi)容PES研發(fā)背景技術(shù)目標(biāo)及開發(fā)結(jié)構(gòu)主要功能及技術(shù)特色現(xiàn)場應(yīng)用情況發(fā)展方向主要內(nèi)容PES研發(fā)背景技術(shù)目標(biāo)及開發(fā)結(jié)構(gòu)主要功能及技術(shù)特色現(xiàn)2研發(fā)背景20世紀(jì)80年代初，計算機技術(shù)輔助診斷油井工況引入國內(nèi)，同時開始機械采油系統(tǒng)效率的研究，90年代中期，系統(tǒng)效率測試行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)建立,提高機采系統(tǒng)效率工作全面展開,自動化設(shè)施開始大規(guī)模應(yīng)用于油田現(xiàn)場，各種分析、診斷、優(yōu)化軟件的作用得到重視。我國的一批學(xué)者開始了對整合各種新技術(shù)服務(wù)于油井生產(chǎn)總體目標(biāo)的思考與實踐。研發(fā)背景20世紀(jì)80年代初，計算機技術(shù)輔助診斷油井工況引入國3油氣田自動化技術(shù)現(xiàn)狀在采油井的產(chǎn)液量、含水率和產(chǎn)氣量的計量上，為適應(yīng)低產(chǎn)油井的需要，研制了許多新的計量方法和設(shè)備，如三相不分離計量、功圖法量油；生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)PLC、DCS和SCADA系統(tǒng)的應(yīng)用。PLC(ProgrammableLogicController，可編程邏輯控制器)DCS(DistributedControlSystem,分布式控制系統(tǒng))

SCADA系統(tǒng)(SupervisorControlAndDataAcquisition，即監(jiān)測監(jiān)控及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng))

油氣田自動化系統(tǒng)可分為兩部分：一是用來完成過程控制和數(shù)據(jù)采集的SCADA系統(tǒng)或DCS系統(tǒng)；二是用來保護工藝設(shè)備和人身安全、保護環(huán)境、減少和避免事故發(fā)生的ESD系統(tǒng)（緊急停車系統(tǒng)）。對于輔助生產(chǎn)裝置（如油田聯(lián)合站注水系統(tǒng)等）采用IPC、PLC、DCS等控制方式。研發(fā)背景油氣田自動化技術(shù)現(xiàn)狀在采油井的產(chǎn)液量、含水率和產(chǎn)氣量的計量上4（1）整裝油田自動化技術(shù)

整裝油田是指中國石油所屬的以大慶、遼河油田為代表的東部油田，以長慶西峰油田為代表的西部油田。東部油田如大慶、遼河等油田，自動化大多以單項工程或單項生產(chǎn)過程自動化為主，井口通常不設(shè)置自動化設(shè)施，沒有形成整個油田的自動化管理。西部油田自動化根據(jù)工藝技術(shù)和運行管理的要求，儀表與自控系統(tǒng)從滿足生產(chǎn)工藝過程安全、經(jīng)濟運行的角度進行設(shè)置，建立了全油田的SCADA系統(tǒng)。油氣田自動化技術(shù)現(xiàn)狀研發(fā)背景（1）整裝油田自動化技術(shù)油氣田自動化技術(shù)現(xiàn)狀研發(fā)背景5（2）沙漠及自然條件惡劣油田自動化技術(shù) 沙漠及自然條件惡劣的油田如塔里木、吐哈各油田，生產(chǎn)基本實現(xiàn)了油田井口、計量/閥組間無人值守；聯(lián)合站內(nèi)控制中心集中監(jiān)控（站內(nèi)DCS系統(tǒng)）；以作業(yè)區(qū)為控制中心，建立了全油田的監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（油區(qū)SCADA系統(tǒng)），接收油井、計量站以及聯(lián)合站DCS系統(tǒng)傳送的數(shù)據(jù)，對全油田進行集中監(jiān)視和管理。研發(fā)背景油氣田自動化技術(shù)現(xiàn)狀（2）沙漠及自然條件惡劣油田自動化技術(shù)研發(fā)背景油氣田自動化技6（3）低產(chǎn)和邊遠散小油田自動化技術(shù) 低產(chǎn)和邊遠散小油田由于自身的特點，其自動化水平較低，基本不設(shè)自動化系統(tǒng)。參數(shù)檢測多為就地指示儀表，現(xiàn)場由人工進行操作。研發(fā)背景油氣田自動化技術(shù)現(xiàn)狀研發(fā)背景油氣田自動化技術(shù)現(xiàn)狀（3）低產(chǎn)和邊遠散小油田自動化技術(shù)研發(fā)背景油氣田自動化技術(shù)現(xiàn)7研發(fā)背景（1）抽油機井診斷方法只針對示功圖，沒有綜合應(yīng)用功圖、電參、壓力、溫度等多元數(shù)據(jù)的實時油井故障綜合診斷分析，更沒有抽油機井以外井型的多元數(shù)據(jù)的診斷方法，更沒有以診斷為基礎(chǔ)的優(yōu)化設(shè)計（2）沒能與自動化系統(tǒng)的實時采集的數(shù)據(jù)結(jié)合，更沒有配套的硬件采集體系作為配套，其主要是針對油田一般性的優(yōu)化設(shè)計工作（3）不具備遠程控制決策功能，更沒有智能控制功能。更沒有依據(jù)以上復(fù)雜的油井診斷分析技術(shù)，實現(xiàn)油井遠程實時“大閉環(huán)”智能控制。采油工藝分析優(yōu)化軟件的發(fā)展現(xiàn)狀研發(fā)背景（1）抽油機井診斷方法只針對示功圖，沒有綜合應(yīng)用8研發(fā)背景計算機化的采油工程技術(shù)方法與現(xiàn)場實際情況之間存在矛盾。實時數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)應(yīng)用之間存在矛盾。系統(tǒng)效率傳統(tǒng)的測試方法與其大規(guī)模推廣應(yīng)用（實時測試分析）之間存在矛盾。技術(shù)的發(fā)展與專家經(jīng)驗作用之間存在矛盾。經(jīng)過初步調(diào)研，形成以下認識研發(fā)背景計算機化的采油工程技術(shù)方法與現(xiàn)場實際情況之間存在矛盾9研發(fā)背景經(jīng)過初步調(diào)研，形成以下認識總體看來,圍繞油井高效生產(chǎn)這一中心任務(wù)而進行的各項技術(shù)創(chuàng)新之間以及技術(shù)作用和專家作用之間,存在著系統(tǒng)性的不足,因此導(dǎo)致了各項技術(shù)效果不能實現(xiàn)最大化。對現(xiàn)有技術(shù)進行系統(tǒng)性的整合，建立一個專家經(jīng)驗參與的對生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行采集、分析的油井生產(chǎn)實時分析優(yōu)化的采油工程系統(tǒng)平臺，是采油工程領(lǐng)域急需解決的問題。研發(fā)背景經(jīng)過初步調(diào)研，形成以下認識總體看來,圍繞油井高效生產(chǎn)10技術(shù)目標(biāo)定位（1）在油田信息化背景下對近年來的各種采油工程技術(shù)進行系統(tǒng)性整合，使技術(shù)進步成果最大化提高采油生產(chǎn)效益。（2）使專家經(jīng)驗?zāi)軌騾⑴c到平臺智能控制與閉環(huán)優(yōu)化中，從而實現(xiàn)專家經(jīng)驗對生產(chǎn)的量化指導(dǎo)。（3）成本低、可靠性高、維護方便、人機交互型強、可拓展的集成軟件硬件一體系統(tǒng)。技術(shù)目標(biāo)定位（1）在油田信息化背景下對近年來的各種采油工程技11實時分析優(yōu)化平臺與專家經(jīng)驗的整合，采用基于自學(xué)習(xí)能力的智能井技術(shù)吸收專家經(jīng)驗判據(jù)以及軟件優(yōu)化的成果形成下一輪優(yōu)化的目標(biāo)，以閉環(huán)形式進行多輪次控制與優(yōu)化分析優(yōu)化軟件系統(tǒng)應(yīng)用軟件之間的整合

第三層第二層第一層分析優(yōu)化軟件包與基于自動化技術(shù)的各種硬件系統(tǒng)之間的整合實時分析優(yōu)化平臺

油井生產(chǎn)實時分析優(yōu)化專家系統(tǒng)PES

開發(fā)層次實時分析優(yōu)化平臺與專家經(jīng)驗的整合，采用基于自學(xué)習(xí)能力的智能12開發(fā)力量配備團隊組成職能專家隊伍油田公司和高校專家PES開發(fā)方案設(shè)計、技術(shù)整合指導(dǎo)、以及系統(tǒng)運行期間的技術(shù)咨詢與方案審核石油工程技術(shù)研發(fā)隊伍高校與技術(shù)公司的人員油田開發(fā)技術(shù)發(fā)展的追蹤、新技術(shù)研發(fā)、各項采油工程技術(shù)整合軟件開發(fā)與維護隊伍技術(shù)公司人員系統(tǒng)軟件程序的開發(fā)、調(diào)試及升級以及軟件與硬件接口的編制硬件設(shè)計隊伍技術(shù)公司及設(shè)備廠家人員根據(jù)PES的技術(shù)要求進行硬件系統(tǒng)的設(shè)計與選擇現(xiàn)場專家隊伍油田公司現(xiàn)場經(jīng)驗豐富的專家PES現(xiàn)場驗證及現(xiàn)場應(yīng)用，并提供生產(chǎn)需求開發(fā)力量配備團隊組成職能專家隊伍油田公司和高校專家PES開13匯報交流內(nèi)容PES研發(fā)背景技術(shù)目標(biāo)及開發(fā)結(jié)構(gòu)主要功能及技術(shù)特色現(xiàn)場應(yīng)用情況發(fā)展方向匯報交流內(nèi)容PES研發(fā)背景技術(shù)目標(biāo)及開發(fā)結(jié)構(gòu)主要功能及技術(shù)特14

《油井生產(chǎn)實時分析優(yōu)化專家系統(tǒng)PES》是中國石油大學(xué)（北京）與北京雅丹石油技術(shù)開發(fā)有限公司歷時十年，聯(lián)合開發(fā)的一套基于自動化技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、系統(tǒng)工程方法以及油氣田開發(fā)技術(shù)，以提高油井產(chǎn)量、系統(tǒng)效率、油田數(shù)字化水平和簡化地面流程為目的，集油井生產(chǎn)數(shù)據(jù)實時采集、數(shù)據(jù)管理、生產(chǎn)動態(tài)預(yù)測、實時工程分析、故障診斷、遠程計量、系統(tǒng)效率及損耗分析、生產(chǎn)參數(shù)實時優(yōu)化設(shè)計、措施方案發(fā)布、智能控制等硬軟一體化的工程數(shù)據(jù)平臺及采油工程專家系統(tǒng)。系統(tǒng)概述《油井生產(chǎn)實時分析優(yōu)化專家系統(tǒng)PES》是中國石油大學(xué)15

圍繞一個中心：優(yōu)化油井生產(chǎn)整合五大技術(shù)：自動化技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、系統(tǒng)工程方法以及油氣田開發(fā)技術(shù)提供十大功能：實時采集、數(shù)據(jù)管理、生產(chǎn)動態(tài)預(yù)測、實時工程分析、故障診斷、遠程計量、系統(tǒng)效率及損耗分析、生產(chǎn)參數(shù)實時優(yōu)化設(shè)計、措施方案發(fā)布、智能控制實現(xiàn)四大目標(biāo)：提高油井產(chǎn)量、系統(tǒng)效率、油田數(shù)字化水平和簡化地面流程系統(tǒng)概述概括起來：圍繞一個中心，整合五大技術(shù)，提供十大功能，實現(xiàn)四大目標(biāo)。圍繞一個中心：優(yōu)化油井生產(chǎn)系統(tǒng)概述概括起來：圍繞一個16系統(tǒng)概述PES集成系統(tǒng)概念模型系統(tǒng)概述PES集成系統(tǒng)概念模型17系統(tǒng)概述PES集成系統(tǒng)概念模型系統(tǒng)概述PES集成系統(tǒng)概念模型18系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述19系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述20智能井技術(shù)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)概述智能井技術(shù)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)概述21匯報交流內(nèi)容PES研發(fā)背景技術(shù)目標(biāo)及開發(fā)結(jié)構(gòu)主要功能及技術(shù)特色現(xiàn)場應(yīng)用情況發(fā)展方向匯報交流內(nèi)容PES研發(fā)背景技術(shù)目標(biāo)及開發(fā)結(jié)構(gòu)主要功能及技術(shù)特22系統(tǒng)主要功能系統(tǒng)主要功能23系統(tǒng)主要功能系統(tǒng)主要功能24系統(tǒng)主要功能數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)PES_Acquisition系統(tǒng)主要功能數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)PES_Acquisition25系統(tǒng)主要功能數(shù)據(jù)錄入模塊系統(tǒng)主要功能數(shù)據(jù)錄入模塊26系統(tǒng)主要功能數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)PES_Data系統(tǒng)主要功能數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)PES_Data27系統(tǒng)主要功能分析預(yù)測子系統(tǒng)油井產(chǎn)能分析模塊系統(tǒng)主要功能分析預(yù)測子系統(tǒng)油井產(chǎn)能分析模塊28系統(tǒng)主要功能分析預(yù)測子系統(tǒng)油井生產(chǎn)動態(tài)分析預(yù)測模塊系統(tǒng)主要功能分析預(yù)測子系統(tǒng)油井生產(chǎn)動態(tài)分析預(yù)測模塊29系統(tǒng)主要功能工程分析子系統(tǒng)井下力學(xué)分析模塊系統(tǒng)主要功能工程分析子系統(tǒng)井下力學(xué)分析模塊30系統(tǒng)主要功能工程分析子系統(tǒng)井筒溫度壓力場計算模塊系統(tǒng)主要功能工程分析子系統(tǒng)井筒溫度壓力場計算模塊31系統(tǒng)主要功能工程分析子系統(tǒng)實時工況診斷模塊系統(tǒng)主要功能工程分析子系統(tǒng)實時工況診斷模塊32系統(tǒng)主要功能工程分析子系統(tǒng)系統(tǒng)效率分析模塊系統(tǒng)主要功能工程分析子系統(tǒng)系統(tǒng)效率分析模塊33系統(tǒng)主要功能工程分析子系統(tǒng)單井綜合系統(tǒng)主要功能工程分析子系統(tǒng)單井綜合34系統(tǒng)主要功能工程分析子系統(tǒng)宏觀控制圖模塊系統(tǒng)主要功能工程分析子系統(tǒng)宏觀控制圖模塊35系統(tǒng)主要功能遠程計量子系統(tǒng)液量遠程計量模塊系統(tǒng)主要功能遠程計量子系統(tǒng)液量遠程計量模塊36系統(tǒng)主要功能遠程計量子系統(tǒng)電量遠程計量模塊系統(tǒng)主要功能遠程計量子系統(tǒng)電量遠程計量模塊37系統(tǒng)主要功能優(yōu)化設(shè)計子系統(tǒng)智能設(shè)計模塊系統(tǒng)主要功能優(yōu)化設(shè)計子系統(tǒng)智能設(shè)計模塊38系統(tǒng)主要功能優(yōu)化設(shè)計子系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計模塊系統(tǒng)主要功能優(yōu)化設(shè)計子系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計模塊39系統(tǒng)主要功能優(yōu)化設(shè)計子系統(tǒng)設(shè)計方案繪圖模塊

系統(tǒng)主要功能優(yōu)化設(shè)計子系統(tǒng)設(shè)計方案繪圖模塊40系統(tǒng)主要功能方案發(fā)布子系統(tǒng)系統(tǒng)主要功能方案發(fā)布子系統(tǒng)411、軟硬一體實現(xiàn)實時采集、實時分析、實時優(yōu)化、實時發(fā)布

2、實時診斷基礎(chǔ)的在線計量與優(yōu)化設(shè)計3、大閉環(huán)優(yōu)化系統(tǒng)技術(shù)特色1、軟硬一體實現(xiàn)實時采集、實時分析、實時優(yōu)化、實時發(fā)布系統(tǒng)42系統(tǒng)技術(shù)特色軟硬一體實現(xiàn)實時采集、實時分析、實時優(yōu)化、實時發(fā)布

系統(tǒng)技術(shù)特色軟硬一體實現(xiàn)實時采集、實時分析、實時優(yōu)化、實時43系統(tǒng)技術(shù)特色軟硬一體實現(xiàn)實時采集、實時分析、實時優(yōu)化、實時發(fā)布

系統(tǒng)技術(shù)特色軟硬一體實現(xiàn)實時采集、實時分析、實時優(yōu)化、實時44青海油田數(shù)字化油田實施的設(shè)想及方案規(guī)劃

模式一：統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫、統(tǒng)一計算模式，該模式實現(xiàn)了各個自動化采集服務(wù)廠家的統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫，建設(shè)統(tǒng)一的應(yīng)用系統(tǒng)功能，如診斷、液量計算、系統(tǒng)損耗分析、優(yōu)化決策等等內(nèi)容，該模式下無法保證數(shù)據(jù)的可靠度和準(zhǔn)確性的一致。

青海油田數(shù)字化油田實施的設(shè)想及方案規(guī)劃模式一：統(tǒng)一數(shù)45青海油田數(shù)字化油田實施的設(shè)想及方案規(guī)劃

模式二：統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫、統(tǒng)一解析服務(wù)器模式，該模式實現(xiàn)了各個自動化采集服務(wù)廠家的統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫和統(tǒng)一解析服務(wù)器，建設(shè)統(tǒng)一的應(yīng)用系統(tǒng)功能，該模式下仍無法保證RTU一定適合于上位機，不能實現(xiàn)各個作業(yè)區(qū)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，上位機由鉆采院來做。青海油田數(shù)字化油田實施的設(shè)想及方案規(guī)劃46青海油田數(shù)字化油田實施的設(shè)想及方案規(guī)劃模式三：統(tǒng)一到RTU模式，該模式實現(xiàn)了各個自動化采集服務(wù)廠家的統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫、統(tǒng)一解析服務(wù)器、統(tǒng)一RTU，建設(shè)統(tǒng)一的應(yīng)用系統(tǒng)功能，該模式下保證RTU適合于上位機，容易制定統(tǒng)一的硬件采集設(shè)備接口和采集參數(shù)協(xié)議，可以實現(xiàn)硬件儀表的集團化采購，節(jié)約硬件成本，利于局屬處的統(tǒng)一維護和統(tǒng)一運營，可以實現(xiàn)統(tǒng)一到油田一級，也可以實現(xiàn)統(tǒng)一到中石油甚至全國，為全國的數(shù)字油田和智能油田提供很好的模式。青海油田數(shù)字化油田實施的設(shè)想及方案規(guī)劃模式三：統(tǒng)一到RTU模47實時監(jiān)控油井生產(chǎn)動態(tài)變化。油井產(chǎn)液量遠程量油功能改變了傳統(tǒng)的分離器間斷計量功能，實現(xiàn)了連續(xù)在線計量。壓力、溫度、示功圖的實時采集更直觀、更準(zhǔn)確、更及時的反映油井生產(chǎn)狀況的動態(tài)變化，能夠及時地反映出油井的生產(chǎn)變化情況。實時監(jiān)控油井生產(chǎn)動態(tài)變化。油井產(chǎn)液量遠程量油功能改變48從小11-13-1井兩天各小時產(chǎn)量變化看，該井間歇出油。（1）液量變化從小11-13-1井兩天各小時產(chǎn)量變化看，該井間歇出油。（149壓力及產(chǎn)液量變化情況壓力變化產(chǎn)液量變化壓力及產(chǎn)液量變化情況壓力變化產(chǎn)液量變化50及時發(fā)現(xiàn)工況異常如：防沖距過小計算產(chǎn)液量波動大，經(jīng)查該井存在下碰泵問題，10月10日中午上調(diào)防沖距10cm后，功圖正常。及時發(fā)現(xiàn)工況異常計算產(chǎn)液量波動大，經(jīng)查該井存在下碰泵問51（3）斷脫抽油桿在23：20-0：19之間斷脫（3）斷脫抽油桿在23：20-0：19之間斷脫52實時診斷基礎(chǔ)的在線計量抽油機井電泵井螺桿泵井實時診斷基礎(chǔ)的在線計量抽油機井53綜合應(yīng)用功圖、電參、壓力、溫度等多元數(shù)據(jù)的實時油井故障綜合診斷分析及優(yōu)化設(shè)計；綜合應(yīng)用功圖、電參、壓力、溫度等多元數(shù)據(jù)的實時油井故障綜合診54

目前國內(nèi)各油田采用的油井產(chǎn)量計量方法主要有：玻璃管量油孔板測氣：國內(nèi)各油田普遍采用的傳統(tǒng)方法，約占油井總數(shù)的90%以上。該方法裝備簡單、投資少，但由于采用間歇量油的方式來折算產(chǎn)量，導(dǎo)致原油系統(tǒng)誤差為10%～20%。翻斗量油孔板測氣：翻斗量油裝置主要由量油器、計數(shù)器等組成。一個斗裝滿時翻到排油，另一個斗裝油，這樣反復(fù)循環(huán)來累積油量。這種量油裝置結(jié)構(gòu)簡單，具有一定計量精度。兩相分離計量法三相分離計量方法等。

目前國內(nèi)各油田采用的油井產(chǎn)量計量方法主要有：55

計量的作用傳統(tǒng)意義的計量-商品交易單井液量的計量-？

-反映油井的產(chǎn)能-反映油井能力動態(tài)變化-反映油井抽油設(shè)備的工作情況-反映措施作業(yè)的效果因此，計量是手段搞清油井工作狀況是目的計量的作用56

油井計量技術(shù)的發(fā)展各種液量計量方式優(yōu)缺點對比量油方式投資地面建站管線公里數(shù)成熟維護準(zhǔn)確波動井高氣液比功能工藝程度成本度適應(yīng)性適應(yīng)性玻璃管量油中復(fù)雜是長高較高一般差一般單一翻斗量油較大復(fù)雜是長高較高一般差一般單一三相分離計量大復(fù)雜是長高高高差一般單一兩相分離計量較大復(fù)雜是長高較高較高差一般單一遠程計量小簡單否短初期中一般好較好強大油井計量技術(shù)的發(fā)展各種液量計量方式優(yōu)缺點對比量油方式投資57

油井計量技術(shù)的發(fā)展

油井計量技術(shù)的發(fā)展方向（1）向新技術(shù)方向發(fā)展隨著技術(shù)的進步及各種氣體和液體流量計量新技術(shù)的廣泛應(yīng)用，油井產(chǎn)量計量中必然越來越多地使用操作簡單、及時方便的計量方法。（2）向準(zhǔn)確反映油井動態(tài)變化方向發(fā)展我國油田多進入開發(fā)后期，需要準(zhǔn)確及時地了解油井的生產(chǎn)狀況，為生產(chǎn)管理提供真實可信的數(shù)據(jù)，對能準(zhǔn)確反映油井動態(tài)變化的要求必然越來越高。（3）向快速化方向發(fā)展為了及時掌握油井的生產(chǎn)狀況，需要縮短油井計量周期，對油井進行更加頻繁和及時的測量，因此必須提高油井計量速度。（4）向自動化方向發(fā)展自動化技術(shù)的發(fā)展為降低勞動強度和提高勞動生產(chǎn)率提供了可靠保證。同時，為了實現(xiàn)油井準(zhǔn)確、快速的測量，也必須采用自動化的測量方法。油井計量技術(shù)的發(fā)展油井計量技術(shù)的發(fā)展方向58

油井計量技術(shù)的發(fā)展油井遠程在線計量的關(guān)鍵技術(shù)抽油機井-示功圖法自噴井-壓差法電泵井-壓差法、特征曲線修正法、系統(tǒng)損耗分析法螺桿泵井-壓差法、轉(zhuǎn)速法符合油井計量發(fā)展的方向油井計量技術(shù)的發(fā)展油井遠程在線計量的關(guān)鍵技術(shù)59抽油機井在線計量的原理在線計量的原理抽油機井在線計量的原理在線計量的原理60地面功圖診斷泵功圖診斷泵功圖診斷單井在線計量功圖測試技術(shù)功圖測試技術(shù)波動方程（解泵功圖）計算機技術(shù)（幾何特征）功圖測試技術(shù)通信技術(shù)（實時功圖）波動方程（求解泵功圖）計算機技術(shù)（綜合診斷）單井系統(tǒng)計量技術(shù)簡單定性定性半定量完全定量技術(shù)手段現(xiàn)場實現(xiàn)技術(shù)本質(zhì)抽油機井在線計量的原理抽油機功圖技術(shù)發(fā)展歷程地面泵功圖診斷泵功圖診斷功圖測試技術(shù)功圖測試技術(shù)功圖測試技術(shù)611．抽油機井功圖法產(chǎn)量計算系統(tǒng)

油井計量設(shè)計

第一代方法：面積法該方法利用功圖實際面積與飽滿（理想）功圖面積的比值作為有效沖程，來計算油井產(chǎn)量。第二代方法：有效沖程法該方法利用最小載荷所在位移與沖程的比值，或利用功圖下沖程直線段為有效沖程來計算油井產(chǎn)量。以上方法致命缺點：（1）由于功圖不規(guī)則性（比如功圖下沖程是波動的），很難確定準(zhǔn)確的有效沖程。（2）即使有效沖程是準(zhǔn)確的，但影響泵排量的因素不只是有效沖程，還有充滿系數(shù)、泵漏失系數(shù)、溶解氣系數(shù)。（3）功圖面積與液量無相關(guān)性。1．抽油機井功圖法產(chǎn)量計算系統(tǒng)油井計量設(shè)計62油井計量設(shè)計

面積法由于功圖不規(guī)則性（比如功圖下沖程是波動的），很難確定準(zhǔn)確的有效沖程。右圖中2個功圖面積不同而產(chǎn)液量卻可能相同油井計量設(shè)計面積法右圖中2個功圖面積不同而產(chǎn)液量卻可能相同63油井計量設(shè)計

有效沖程法

有效沖程相同而產(chǎn)液量卻可能不同油井計量設(shè)計有效沖程法有效沖程相同而產(chǎn)液量卻可能不同64

抽油機井在線計量的原理“功圖法”油井計量技術(shù)是依據(jù)游梁機-深井泵工作狀態(tài)與油井產(chǎn)液量變化關(guān)系，即把有桿泵抽油系統(tǒng)視為一個復(fù)雜的振動系統(tǒng)，該系統(tǒng)在一定的邊界條件和一定的初始條件（如周期條件）下，對外部激勵（地面功圖）產(chǎn)生響應(yīng)（泵功圖）。然后對此泵功圖進行分析，確定泵的有效沖程、泵漏失、充滿程度、氣影響等，計算井下泵排量，進而求出地面折算有效排量。抽油機井在線計量的原理“功圖法”油井計量技術(shù)是依據(jù)游梁機-65

抽油機井在線計量的原理抽油機井在線計量的原理66

抽油機井在線計量的原理

“示功圖法”計量關(guān)鍵技術(shù)是通過計算機模型成功地實現(xiàn)了對泵功圖的獲取與識別，可以準(zhǔn)確地確定凡爾的開啟、關(guān)閉四個關(guān)鍵點，描述出泵功圖的關(guān)鍵點、關(guān)鍵線和關(guān)鍵面積等的幾何特征，計算出產(chǎn)液量，并且準(zhǔn)確地運用幾何特征、矢量特征、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法實現(xiàn)對泵功圖故障正確診斷。

該技術(shù)的本質(zhì)是通過泵功圖來實現(xiàn)泵的有效排量計算，泵功圖故障正確診斷是油井工況分析的前提，正確的油井工況診斷是油井產(chǎn)液量計算的基礎(chǔ)。抽油機井在線計量的原理“示功圖法”計量關(guān)鍵技術(shù)是通過計67

抽油機井在線計量的原理常見油井故障泵功圖的幾何特征主要表現(xiàn)在8個點、2條線和3個面積上，如圖所示。其中，固定凡爾、游動凡爾的開啟、關(guān)閉點的是判斷的關(guān)鍵性指標(biāo)。抽油機井在線計量的原理常見油井故障泵功圖的幾何68

抽油機井在線計量的原理油井計量的精度同時受特殊井況的影響井身結(jié)構(gòu)：斜井、定向井；流體物性：高氣液比、稠油、結(jié)蠟、出砂、乳化等；工況故障：油管漏失、泵漏失、抽噴井、斷脫等；功圖特征不明顯井、多種故障重疊；低產(chǎn)、低效井等。抽油機井在線計量的原理油井計量的精度同時受特殊井況的影響69高氣液比抽油機井的計量問題高氣液比抽油機井的計量問題70高氣液比抽油機井的計量問題（一）、中高氣液比油井產(chǎn)液量計量現(xiàn)狀1、中高氣液比功圖量液方法有優(yōu)勢；2、“氣液比究竟是多少”并不重要；3、過高的氣液比會出現(xiàn)“功圖特征無法識別”！高氣液比抽油機井的計量問題（一）、中高氣液比油井產(chǎn)液量計量現(xiàn)71高氣液比抽油機井的計量（二）、氣液比高井的計量界限問題

軟件自動判斷出凡爾開啟點比較困難。究竟多高的氣液比才不能計量目前還不能找到明顯的界限，但至少認識到不能由產(chǎn)氣量和氣液比簡單地劃分界限，因為氣體對泵效的影響與飽和壓力、含水、套壓、沉沒度均有關(guān)系。高氣液比抽油機井的計量（二）、氣液比高井的計量界限問題72高氣液比抽油機井的計量（二）、氣液比高井的計量界限問題—其他因素

（1）振動載荷對功圖的判斷有一定的影響；（2）泵沉沒度（連抽帶噴）對功圖的判斷有一定的影響；部分剛剛轉(zhuǎn)抽的高氣井可能會存在計量問題，剛剛轉(zhuǎn)抽的高氣井可能經(jīng)歷連噴帶抽和氣體影響特征不明顯兩個階段；高氣液比抽油機井的計量（二）、氣液比高井的計量界限問題—其他73高氣液比抽油機井的計量（二）、氣液比高井的計量界限問題

初步認為一般氣體影響因子（泵入口壓力下的氣液比）在6-8以上就可能出現(xiàn)“供液不足/氣體影響特征無法識別”的情況。采用了套管定壓放氣裝置和氣錨的井，其臨界氣體影響因子一般可以放到原來的1.5-2倍以上。也就是說原來沒有放氣的井出現(xiàn)特征無法識別的情況，可以通過套管放氣而變?yōu)榭梢宰R別的井。

高氣液比抽油機井的計量（二）、氣液比高井的計量界限問題74高氣液比抽油機井的計量（二）、氣液比高井的計量界限問題

如氣油比500，含水80%，那么氣液比為100，套壓2MPa，沉沒度300米，則影響因子在2.0以下，一般是不會有問題的。而氣油比500，含水0%，那么氣液比為500，套壓1MPa，沉沒度100米，影響因子在15-20之間，就可能會出現(xiàn)不能準(zhǔn)確計算的情況。在大港油田采油四廠白二站應(yīng)用13井，沒遇到“供液不足/氣體影響特征無法識別”的情況，說明采油四廠白二站所謂的高含氣并沒有達到“供液不足/氣體影響特征無法識別”的臨界氣液比，我們不用過分擔(dān)心高氣液比情況算不準(zhǔn)。高氣液比抽油機井的計量（二）、氣液比高井的計量界限問題75高氣液比抽油機井的計量（二）、氣液比高井的計量界限問題高氣液比抽油機井的計量（二）、氣液比高井的計量界限問題76高氣液比抽油機井的計量（三）傳統(tǒng)方法高氣液比油井的計量誤差也很大；（1）氣體分離不干凈；（2）計量時地面集油管線內(nèi)壓力平衡打破，管線內(nèi)氣體壓縮或膨脹，井口流量和分離器流量不一致；（3）分離器不同刻度段對應(yīng)的計量產(chǎn)液量差異較大，這一點在先導(dǎo)性試驗中也已經(jīng)有所總結(jié)；（4）流量計適應(yīng)性不好。高氣液比抽油機井的計量（三）傳統(tǒng)方法高氣液比油井的計量誤差也77高氣液比抽油機井的計量（四）、氣液比高井的計量具有相對優(yōu)勢（1）一般高氣液比油井往往也是產(chǎn)量波動較大井；（2）傳統(tǒng)方法高氣液比油井的瞬時計量誤差也很大；（3）應(yīng)該說：在沒有達到“排液段信息不明顯”，即“無法識別”的高氣液比界限時，我們是不用擔(dān)心“氣液比不準(zhǔn)確”對抽油機井產(chǎn)液量的影響的。高氣液比抽油機井的計量（四）、氣液比高井的計量具有相對優(yōu)勢78高氣液比抽油機井的計量（四）、氣液比高井的計量具有相對優(yōu)勢高氣液比抽油機井的計量（四）、氣液比高井的計量具有相對優(yōu)勢79高氣液比抽油機井的計量（四）、氣液比高井的計量相對優(yōu)勢對比

量油方法的相對優(yōu)勢區(qū)間高氣液比抽油機井的計量（四）、氣液比高井的計量相對優(yōu)勢對比量80高氣液比抽油機井的計量（五）、通過優(yōu)化設(shè)計可以改善計量狀況改善方法：1）套管放氣要實施—減少泵的氣體質(zhì)量通過量；2）井下分離有意義—減少泵的氣體質(zhì)量通過量；3）合理的下深，適當(dāng)?shù)募由畋脪臁獪p少泵的氣體質(zhì)量通過量；--減小氣體在泵入口壓力下的體積比；4）大泵強采—增加舉升高度；高氣液比抽油機井的計量（五）、通過優(yōu)化設(shè)計可以改善計量狀況81高氣液比抽油機井的計量（五）、通過優(yōu)化設(shè)計可以改善計量狀況通過優(yōu)化設(shè)計功圖量油的相對優(yōu)勢區(qū)間擴大高氣液比抽油機井的計量（五）、通過優(yōu)化設(shè)計可以改善計量狀況通82高氣液比抽油機井的計量（六）、油井氣液比對液量的影響有多大?目前的軟件適應(yīng)范圍是多少?答：氣液比對液量的影響很小。實際上氣體影響分兩部分，一部分是泵入口壓力下的自由氣，一般占產(chǎn)氣量的絕大部分；另一部分是泵入口壓力下的仍處于溶解狀態(tài)的溶解氣。因為功圖上有明確的自由氣氣體對液量的影響結(jié)果信息，所以自由氣體積究竟是多少并不關(guān)鍵。溶解氣量的計算與飽和壓力、氣油比有關(guān)，如飽和壓力15MPa,泵入口壓力1MPa,則只有約1/15的氣體仍處于溶解狀態(tài)，這需要在井下排量算出后在修正成地面標(biāo)準(zhǔn)狀況下產(chǎn)液量時考慮。高氣液比抽油機井的計量（六）、油井氣液比對液量的影響有多大?83高氣液比抽油機井的計量高氣液比抽油機井的計量84電泵井的計量電泵井的計量85電泵井的計量電泵井的計量方法-壓差法

-特征曲線修正法-系統(tǒng)損耗分析法電泵井的計量電泵井的計量方法86電泵井壓差法-經(jīng)驗公式

氣液比R是敏感參數(shù)，而現(xiàn)場無法得到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，因此，誤差較大，有時甚至很離譜電泵井的計量電泵井壓差法-經(jīng)驗公式氣液比R是敏感參數(shù)，而現(xiàn)場無法得87電泵井的計量電泵井壓差法-歐洲流量計標(biāo)準(zhǔn)模型電泵井的計量電泵井壓差法-歐洲流量計標(biāo)準(zhǔn)模型88電泵井的計量電泵井壓差法-歐洲流量計標(biāo)準(zhǔn)模型這里，氣液比R不再是敏感參數(shù)電泵井的計量電泵井壓差法-歐洲流量計標(biāo)準(zhǔn)模型這里，氣液比R不89應(yīng)用情況評價（1）達到了和孔板壓差流量計混相計量的相同計算準(zhǔn)確度；（2）未經(jīng)標(biāo)定情況下，估算90%以上的井的計算誤差可以保證在15%以內(nèi)；（3）可以通過標(biāo)定進一步提高計算準(zhǔn)確度；（4）能夠反映產(chǎn)液量的變化趨勢；（5）考慮了天然氣沒有完全析出成為自由氣的情況；（6）模型有堅實的物理理論基礎(chǔ)，使用范圍基本沒有限制。電泵井的計量電泵井壓差法-歐洲流量計標(biāo)準(zhǔn)模型應(yīng)用情況評價電泵井的計量電泵井壓差法-歐洲流量計標(biāo)準(zhǔn)模型90關(guān)于“孔板壓差/渦輪流量計混相計量”的認識（1）壓差法產(chǎn)液量計量技術(shù)其實質(zhì)還是孔板壓差流量計混相計量。（2）孔板壓差流量計和渦輪流量計計量水較準(zhǔn)確，誤差可以在2%以內(nèi)；（3）孔板壓差流量計和渦輪流量計不同，渦輪流量計測量的是流體速度，會存在相對速度滑移，尤其粘度小的氣體或低速狀態(tài)下速度誤差會較大，渦輪流量計測試多相流的時候?qū)е缕洳粶?zhǔn)的主要原因是氣體的比重與相對滑脫不知道。電泵井的計量關(guān)于“孔板壓差/渦輪流量計混相計量”的認識電泵井的計量91關(guān)于“孔板壓差/渦輪流量計混相計量”的認識（4）石油工業(yè)中孔板壓差流量計用來計量油氣等混合液體多不準(zhǔn)，不準(zhǔn)的原因并不是模型本身誤差很大或者適應(yīng)面太窄，而主要是因為以下幾個原因造成的：1）公式需要混合液密度數(shù)據(jù)，而工業(yè)用的一般孔板壓差流量計根本沒有采集混合液密度的功能，而只是出廠前預(yù)設(shè)一個水的密度值,根本不管應(yīng)用中氣體量對混合液密度的影響；2）即使是專門用于混相計量的情況，一般也是人工估計的一個密度值或者提供一個初次應(yīng)用的標(biāo)定，3）有些昂貴的流量計可能含有密度采集換算的功能，但是現(xiàn)有的技術(shù)水平是很難在流動狀態(tài)下算準(zhǔn)流體密度的；4）流量計生產(chǎn)企業(yè)不可能對每一個流量計應(yīng)用前分別調(diào)研其使用條件下的壓力、氣體含量等參數(shù)而換算出密度，只能是預(yù)設(shè)一個密度值；5）有的電子流量計計算很準(zhǔn)確就是因為表盤上可以在使用中輸入氣體百分比或密度值。電泵井的計量關(guān)于“孔板壓差/渦輪流量計混相計量”的認識電泵井的計量92實際上，一般氣體較多的電潛泵井都要采用井下氣體分離和套管放氣工藝，電潛泵正常工作的泵入口狀態(tài)下的自由氣體體積不能超過10%，而實際上在超過13%之前早已經(jīng)欠載停機了。也就是說，對于泵入口壓力小于8MPa的電泵井來說，由于輸入氣油比的誤差（50%）導(dǎo)致的產(chǎn)液量計算誤差不會超過10%，即使是泵入口壓力達到10MPa的電泵井，產(chǎn)液量計算誤差也不會超過15%。

孔板壓差法流量混相計量誤差分析電泵井的計量實際上，一般氣體較多的電潛泵井都要采用井下氣體分離和套管93得出以下結(jié)論：（1）電泵井壓差法計量模型可以保證絕大多數(shù)井產(chǎn)液量計量誤差在10%以內(nèi)；（2）適當(dāng)?shù)販p小油嘴直徑，增大油壓，對量油的準(zhǔn)確度是大有好處的，電費增加不多！一般電泵排出口壓力都能達到10MPa以上，如增加0.5MPa的油壓還不到總輸出壓力的5%，電費增加量不會超過3%。（3）特別大的氣液比時計算誤差趨于恒定，不管氣液比如何增加，誤差增加很少，主要影響因素是輸入氣油比的錯誤程度，也就是說，壓差法計量模型對于極高氣液比的自噴井中應(yīng)用時，能夠通過相對搞準(zhǔn)氣液比值或者標(biāo)定的方法得到相對較準(zhǔn)確的計算值?？装鍓翰罘髁炕煜嘤嬃空`差分析電泵井的計量得出以下結(jié)論：孔板壓差法流量混相計量誤差分析電泵井的計量94

壓差法計量目前的主要問題（1）地面節(jié)流壓差法模型本身還是比較準(zhǔn)確的，但是因為氣液比不能較準(zhǔn)確地獲知，或者不能實時獲知氣液比變化情況，致使地面節(jié)流壓差法不能準(zhǔn)確地計算電泵井液量；（2）解決辦法：

1）灘海電泵準(zhǔn)確地獲知泵排出壓力，可以應(yīng)用電泵伴侶采集的泵排出壓力實時計算出氣液比，再依據(jù)該氣液比計算出電泵井產(chǎn)液量；

2）一般陸上電泵井因為沒有電泵伴侶實時采集的泵排出壓力，需要應(yīng)用通過改變氣液比使后文中的三個方法耦合收斂，反推出氣液比，計算出三個方法的對應(yīng)產(chǎn)液量和加權(quán)平均產(chǎn)液量。電泵井的計量

壓差法計量目前的主要問題電泵井的計量95電泵井的計量特征曲線修正法-已知泵揚程（排出壓力），從泵的特征曲線查得產(chǎn)液量電泵井的計量特征曲線修正法96電泵井的計量特征曲線修正法-需要的數(shù)據(jù)-泵的特征曲線、油套壓、管柱組合、流體物性；-或泵排出壓力（電泵伴侶能提供），泵的特征曲線、流體物性。電泵井的計量特征曲線修正法-需要的數(shù)據(jù)97電泵井的計量系統(tǒng)損耗分析法-需要的數(shù)據(jù)-泵的特征曲線、油套壓、管柱組合、流體物性、電參數(shù)、設(shè)備（電纜、電機、分離器等）數(shù)據(jù)；-或泵排出壓力（電泵伴侶能提供），泵的特征曲線、流體物性、電參數(shù)、設(shè)備數(shù)據(jù)。電泵井的計量系統(tǒng)損耗分析法-需要的數(shù)據(jù)98綜合法產(chǎn)液量計量技術(shù)

實際上可以得到三個產(chǎn)液量，系統(tǒng)損耗法計算的產(chǎn)液量、粘度含氣校正算得產(chǎn)液量和壓差法計算的產(chǎn)液量，這三個液量用哪一個呢？怎樣在一起應(yīng)用能夠更加準(zhǔn)確地計算出產(chǎn)液量呢---回歸法。電泵井的計量-需要的數(shù)據(jù)-泵的特征曲線、油套壓、管柱組合、流體物性、電參數(shù)、設(shè)備（電纜、電機、分離器等）數(shù)據(jù)；-或泵排出壓力（電泵伴侶能提供），泵的特征曲線、流體物性、電參數(shù)、設(shè)備數(shù)據(jù)。綜合法產(chǎn)液量計量技術(shù)實際上可以得到三個產(chǎn)液量，系統(tǒng)994．螺桿泵井遠程產(chǎn)量計算系統(tǒng)

----螺桿泵的產(chǎn)液量，m3;S----轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)/分；M----扭矩，；P----載荷，kN；----流量標(biāo)定系數(shù)，小數(shù)。

油井計量設(shè)計

4．螺桿泵井遠程產(chǎn)量計算系統(tǒng)----螺桿泵的產(chǎn)液量，100動態(tài)參數(shù)

地面折算有效排量折算體積排量靜態(tài)參數(shù)Rs,多相管流螺桿泵桿管柱井液性質(zhì)螺桿泵抽油系統(tǒng)力學(xué)計算螺桿泵井液量計算技術(shù)思路框圖

油井計量設(shè)計

動態(tài)參數(shù)地面折算有效排量折算體積排量靜態(tài)參數(shù)多相螺桿101綜合法產(chǎn)液量計量技術(shù)

電泵井的計量綜合法產(chǎn)液量計量技術(shù)電泵井的計量102系統(tǒng)技術(shù)特色遠程實時對油井的“大閉環(huán)”智能控制系統(tǒng)技術(shù)特色遠程實時對油井的“大閉環(huán)”智能控制103數(shù)據(jù)采集-綜合分析-優(yōu)化決策-智能控制四個部分的功能，最終實現(xiàn)“大閉環(huán)”智能控制數(shù)據(jù)采集-104匯報交流內(nèi)容PES研發(fā)背景技術(shù)目標(biāo)及開發(fā)結(jié)構(gòu)主要功能及技術(shù)特色現(xiàn)場應(yīng)用情況發(fā)展方向匯報交流內(nèi)容PES研發(fā)背景技術(shù)目標(biāo)及開發(fā)結(jié)構(gòu)主要功能及技術(shù)特105現(xiàn)場應(yīng)用情況《油井生產(chǎn)實時分析優(yōu)化專家系統(tǒng)PES》在全國各主要油田都有不同程度的應(yīng)用。其中在大港油田安裝了近2000口井，包括抽油機井、電泵井、螺桿泵井及自噴井四種井型。在中原、玉門、新疆、南陽、勝利、大慶等油田得到了應(yīng)用，技術(shù)水平得到大幅度提升，實現(xiàn)了很多新的石油工程內(nèi)容。到目前為止，系統(tǒng)在全國應(yīng)用超過7000口井，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟效益也社會效益?，F(xiàn)場應(yīng)用情況《油井生產(chǎn)實時分析優(yōu)化專家系統(tǒng)PE106現(xiàn)場應(yīng)用情況現(xiàn)場應(yīng)用情況107現(xiàn)場應(yīng)用情況用戶實施井?dāng)?shù)備注大港油田2400主要分布在五廠、三廠、一廠、六廠新疆油田331采油二廠108口、新港公司23口華北油田268專家系統(tǒng)應(yīng)用與采集分析大慶油田2340三、六、七廠勝利油田476勝采300，臨盤36，孤島40遼河油田224錄井公司代管各廠的油井120口中原采油130采油六廠冀東油田10專家系統(tǒng)應(yīng)用與采集分析延長油礦180專家系統(tǒng)應(yīng)用與采集分析河南油田200采油一廠、專家系統(tǒng)應(yīng)用與采集分析吐哈油田180專家系統(tǒng)應(yīng)用與采集分析玉門油田596專家系統(tǒng)應(yīng)用與采集分析青海油田43一廠（33）、三廠（10）：專家系統(tǒng)應(yīng)用與采集分析吉林油田20專家系統(tǒng)應(yīng)用與采集分析總計約7398口井截至2010年11月底，我公司產(chǎn)品在大港、新疆、華北、南陽、大慶、勝利、中原、玉門、吐哈等油田應(yīng)用了7398口井?，F(xiàn)場應(yīng)用情況用戶實施井?dāng)?shù)備注大港油田2400主要分布在五廠108現(xiàn)場應(yīng)用情況現(xiàn)場應(yīng)用情況109現(xiàn)場應(yīng)用情況現(xiàn)場應(yīng)用情況110現(xiàn)場應(yīng)用情況現(xiàn)場應(yīng)用情況111未來發(fā)展方向改進技術(shù)細節(jié)。具體的分析、優(yōu)化方法的選擇必須具有具體的適用條件。擴展技術(shù)體系。如增加國外應(yīng)用較多的氣舉采油技術(shù)、組合舉升技術(shù)、分層采油技術(shù)等等。加強平臺互動性。通過軟件技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，加強PES用戶群體和開發(fā)隊伍之間的互動，加強專家與用戶之間的互動。完善服務(wù)體系。必須根據(jù)市場、技術(shù)的發(fā)展，一方面改進技術(shù)體系，另一方面完善服務(wù)體系。未來發(fā)展方向改進技術(shù)細節(jié)。具體的分析、優(yōu)化方法的選擇必須具112謝謝！謝謝！113油井生產(chǎn)實時分析優(yōu)化專家系統(tǒng)(PES)研發(fā)及應(yīng)用中國石油大學(xué)（北京）北京雅丹石油技術(shù)開發(fā)有限公司2011年4月閆學(xué)學(xué)峰主要內(nèi)容PES研發(fā)背景技術(shù)目標(biāo)及開發(fā)結(jié)構(gòu)主要功能及技術(shù)特色現(xiàn)場應(yīng)用情況發(fā)展方向主要內(nèi)容PES研發(fā)背景技術(shù)目標(biāo)及開發(fā)結(jié)構(gòu)主要功能及技術(shù)特色現(xiàn)115研發(fā)背景20世紀(jì)80年代初，計算機技術(shù)輔助診斷油井工況引入國內(nèi)，同時開始機械采油系統(tǒng)效率的研究，90年代中期，系統(tǒng)效率測試行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)建立,提高機采系統(tǒng)效率工作全面展開,自動化設(shè)施開始大規(guī)模應(yīng)用于油田現(xiàn)場，各種分析、診斷、優(yōu)化軟件的作用得到重視。我國的一批學(xué)者開始了對整合各種新技術(shù)服務(wù)于油井生產(chǎn)總體目標(biāo)的思考與實踐。研發(fā)背景20世紀(jì)80年代初，計算機技術(shù)輔助診斷油井工況引入國116油氣田自動化技術(shù)現(xiàn)狀在采油井的產(chǎn)液量、含水率和產(chǎn)氣量的計量上，為適應(yīng)低產(chǎn)油井的需要，研制了許多新的計量方法和設(shè)備，如三相不分離計量、功圖法量油；生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)PLC、DCS和SCADA系統(tǒng)的應(yīng)用。PLC(ProgrammableLogicController，可編程邏輯控制器)DCS(DistributedControlSystem,分布式控制系統(tǒng))

SCADA系統(tǒng)(SupervisorControlAndDataAcquisition，即監(jiān)測監(jiān)控及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng))

油氣田自動化系統(tǒng)可分為兩部分：一是用來完成過程控制和數(shù)據(jù)采集的SCADA系統(tǒng)或DCS系統(tǒng)；二是用來保護工藝設(shè)備和人身安全、保護環(huán)境、減少和避免事故發(fā)生的ESD系統(tǒng)（緊急停車系統(tǒng)）。對于輔助生產(chǎn)裝置（如油田聯(lián)合站注水系統(tǒng)等）采用IPC、PLC、DCS等控制方式。研發(fā)背景油氣田自動化技術(shù)現(xiàn)狀在采油井的產(chǎn)液量、含水率和產(chǎn)氣量的計量上117（1）整裝油田自動化技術(shù)

整裝油田是指中國石油所屬的以大慶、遼河油田為代表的東部油田，以長慶西峰油田為代表的西部油田。東部油田如大慶、遼河等油田，自動化大多以單項工程或單項生產(chǎn)過程自動化為主，井口通常不設(shè)置自動化設(shè)施，沒有形成整個油田的自動化管理。西部油田自動化根據(jù)工藝技術(shù)和運行管理的要求，儀表與自控系統(tǒng)從滿足生產(chǎn)工藝過程安全、經(jīng)濟運行的角度進行設(shè)置，建立了全油田的SCADA系統(tǒng)。油氣田自動化技術(shù)現(xiàn)狀研發(fā)背景（1）整裝油田自動化技術(shù)油氣田自動化技術(shù)現(xiàn)狀研發(fā)背景118（2）沙漠及自然條件惡劣油田自動化技術(shù) 沙漠及自然條件惡劣的油田如塔里木、吐哈各油田，生產(chǎn)基本實現(xiàn)了油田井口、計量/閥組間無人值守；聯(lián)合站內(nèi)控制中心集中監(jiān)控（站內(nèi)DCS系統(tǒng)）；以作業(yè)區(qū)為控制中心，建立了全油田的監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（油區(qū)SCADA系統(tǒng)），接收油井、計量站以及聯(lián)合站DCS系統(tǒng)傳送的數(shù)據(jù)，對全油田進行集中監(jiān)視和管理。研發(fā)背景油氣田自動化技術(shù)現(xiàn)狀（2）沙漠及自然條件惡劣油田自動化技術(shù)研發(fā)背景油氣田自動化技119（3）低產(chǎn)和邊遠散小油田自動化技術(shù) 低產(chǎn)和邊遠散小油田由于自身的特點，其自動化水平較低，基本不設(shè)自動化系統(tǒng)。參數(shù)檢測多為就地指示儀表，現(xiàn)場由人工進行操作。研發(fā)背景油氣田自動化技術(shù)現(xiàn)狀研發(fā)背景油氣田自動化技術(shù)現(xiàn)狀（3）低產(chǎn)和邊遠散小油田自動化技術(shù)研發(fā)背景油氣田自動化技術(shù)現(xiàn)120研發(fā)背景（1）抽油機井診斷方法只針對示功圖，沒有綜合應(yīng)用功圖、電參、壓力、溫度等多元數(shù)據(jù)的實時油井故障綜合診斷分析，更沒有抽油機井以外井型的多元數(shù)據(jù)的診斷方法，更沒有以診斷為基礎(chǔ)的優(yōu)化設(shè)計（2）沒能與自動化系統(tǒng)的實時采集的數(shù)據(jù)結(jié)合，更沒有配套的硬件采集體系作為配套，其主要是針對油田一般性的優(yōu)化設(shè)計工作（3）不具備遠程控制決策功能，更沒有智能控制功能。更沒有依據(jù)以上復(fù)雜的油井診斷分析技術(shù)，實現(xiàn)油井遠程實時“大閉環(huán)”智能控制。采油工藝分析優(yōu)化軟件的發(fā)展現(xiàn)狀研發(fā)背景（1）抽油機井診斷方法只針對示功圖，沒有綜合應(yīng)用121研發(fā)背景計算機化的采油工程技術(shù)方法與現(xiàn)場實際情況之間存在矛盾。實時數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)應(yīng)用之間存在矛盾。系統(tǒng)效率傳統(tǒng)的測試方法與其大規(guī)模推廣應(yīng)用（實時測試分析）之間存在矛盾。技術(shù)的發(fā)展與專家經(jīng)驗作用之間存在矛盾。經(jīng)過初步調(diào)研，形成以下認識研發(fā)背景計算機化的采油工程技術(shù)方法與現(xiàn)場實際情況之間存在矛盾122研發(fā)背景經(jīng)過初步調(diào)研，形成以下認識總體看來,圍繞油井高效生產(chǎn)這一中心任務(wù)而進行的各項技術(shù)創(chuàng)新之間以及技術(shù)作用和專家作用之間,存在著系統(tǒng)性的不足,因此導(dǎo)致了各項技術(shù)效果不能實現(xiàn)最大化。對現(xiàn)有技術(shù)進行系統(tǒng)性的整合，建立一個專家經(jīng)驗參與的對生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行采集、分析的油井生產(chǎn)實時分析優(yōu)化的采油工程系統(tǒng)平臺，是采油工程領(lǐng)域急需解決的問題。研發(fā)背景經(jīng)過初步調(diào)研，形成以下認識總體看來,圍繞油井高效生產(chǎn)123技術(shù)目標(biāo)定位（1）在油田信息化背景下對近年來的各種采油工程技術(shù)進行系統(tǒng)性整合，使技術(shù)進步成果最大化提高采油生產(chǎn)效益。（2）使專家經(jīng)驗?zāi)軌騾⑴c到平臺智能控制與閉環(huán)優(yōu)化中，從而實現(xiàn)專家經(jīng)驗對生產(chǎn)的量化指導(dǎo)。（3）成本低、可靠性高、維護方便、人機交互型強、可拓展的集成軟件硬件一體系統(tǒng)。技術(shù)目標(biāo)定位（1）在油田信息化背景下對近年來的各種采油工程技124實時分析優(yōu)化平臺與專家經(jīng)驗的整合，采用基于自學(xué)習(xí)能力的智能井技術(shù)吸收專家經(jīng)驗判據(jù)以及軟件優(yōu)化的成果形成下一輪優(yōu)化的目標(biāo)，以閉環(huán)形式進行多輪次控制與優(yōu)化分析優(yōu)化軟件系統(tǒng)應(yīng)用軟件之間的整合

第三層第二層第一層分析優(yōu)化軟件包與基于自動化技術(shù)的各種硬件系統(tǒng)之間的整合實時分析優(yōu)化平臺

油井生產(chǎn)實時分析優(yōu)化專家系統(tǒng)PES

開發(fā)層次實時分析優(yōu)化平臺與專家經(jīng)驗的整合，采用基于自學(xué)習(xí)能力的智能125開發(fā)力量配備團隊組成職能專家隊伍油田公司和高校專家PES開發(fā)方案設(shè)計、技術(shù)整合指導(dǎo)、以及系統(tǒng)運行期間的技術(shù)咨詢與方案審核石油工程技術(shù)研發(fā)隊伍高校與技術(shù)公司的人員油田開發(fā)技術(shù)發(fā)展的追蹤、新技術(shù)研發(fā)、各項采油工程技術(shù)整合軟件開發(fā)與維護隊伍技術(shù)公司人員系統(tǒng)軟件程序的開發(fā)、調(diào)試及升級以及軟件與硬件接口的編制硬件設(shè)計隊伍技術(shù)公司及設(shè)備廠家人員根據(jù)PES的技術(shù)要求進行硬件系統(tǒng)的設(shè)計與選擇現(xiàn)場專家隊伍油田公司現(xiàn)場經(jīng)驗豐富的專家PES現(xiàn)場驗證及現(xiàn)場應(yīng)用，并提供生產(chǎn)需求開發(fā)力量配備團隊組成職能專家隊伍油田公司和高校專家PES開126匯報交流內(nèi)容PES研發(fā)背景技術(shù)目標(biāo)及開發(fā)結(jié)構(gòu)主要功能及技術(shù)特色現(xiàn)場應(yīng)用情況發(fā)展方向匯報交流內(nèi)容PES研發(fā)背景技術(shù)目標(biāo)及開發(fā)結(jié)構(gòu)主要功能及技術(shù)特127

《油井生產(chǎn)實時分析優(yōu)化專家系統(tǒng)PES》是中國石油大學(xué)（北京）與北京雅丹石油技術(shù)開發(fā)有限公司歷時十年，聯(lián)合開發(fā)的一套基于自動化技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、系統(tǒng)工程方法以及油氣田開發(fā)技術(shù)，以提高油井產(chǎn)量、系統(tǒng)效率、油田數(shù)字化水平和簡化地面流程為目的，集油井生產(chǎn)數(shù)據(jù)實時采集、數(shù)據(jù)管理、生產(chǎn)動態(tài)預(yù)測、實時工程分析、故障診斷、遠程計量、系統(tǒng)效率及損耗分析、生產(chǎn)參數(shù)實時優(yōu)化設(shè)計、措施方案發(fā)布、智能控制等硬軟一體化的工程數(shù)據(jù)平臺及采油工程專家系統(tǒng)。系統(tǒng)概述《油井生產(chǎn)實時分析優(yōu)化專家系統(tǒng)PES》是中國石油大學(xué)128

圍繞一個中心：優(yōu)化油井生產(chǎn)整合五大技術(shù)：自動化技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、系統(tǒng)工程方法以及油氣田開發(fā)技術(shù)提供十大功能：實時采集、數(shù)據(jù)管理、生產(chǎn)動態(tài)預(yù)測、實時工程分析、故障診斷、遠程計量、系統(tǒng)效率及損耗分析、生產(chǎn)參數(shù)實時優(yōu)化設(shè)計、措施方案發(fā)布、智能控制實現(xiàn)四大目標(biāo)：提高油井產(chǎn)量、系統(tǒng)效率、油田數(shù)字化水平和簡化地面流程系統(tǒng)概述概括起來：圍繞一個中心，整合五大技術(shù)，提供十大功能，實現(xiàn)四大目標(biāo)。圍繞一個中心：優(yōu)化油井生產(chǎn)系統(tǒng)概述概括起來：圍繞一個129系統(tǒng)概述PES集成系統(tǒng)概念模型系統(tǒng)概述PES集成系統(tǒng)概念模型130系統(tǒng)概述PES集成系統(tǒng)概念模型系統(tǒng)概述PES集成系統(tǒng)概念模型131系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述132系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述133智能井技術(shù)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)概述智能井技術(shù)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)概述134匯報交流內(nèi)容PES研發(fā)背景技術(shù)目標(biāo)及開發(fā)結(jié)構(gòu)主要功能及技術(shù)特色現(xiàn)場應(yīng)用情況發(fā)展方向匯報交流內(nèi)容PES研發(fā)背景技術(shù)目標(biāo)及開發(fā)結(jié)構(gòu)主要功能及技術(shù)特135系統(tǒng)主要功能系統(tǒng)主要功能136系統(tǒng)主要功能系統(tǒng)主要功能137系統(tǒng)主要功能數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)PES_Acquisition系統(tǒng)主要功能數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)PES_Acquisition138系統(tǒng)主要功能數(shù)據(jù)錄入模塊系統(tǒng)主要功能數(shù)據(jù)錄入模塊139系統(tǒng)主要功能數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)PES_Data系統(tǒng)主要功能數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)PES_Data140系統(tǒng)主要功能分析預(yù)測子系統(tǒng)油井產(chǎn)能分析模塊系統(tǒng)主要功能分析預(yù)測子系統(tǒng)油井產(chǎn)能分析模塊141系統(tǒng)主要功能分析預(yù)測子系統(tǒng)油井生產(chǎn)動態(tài)分析預(yù)測模塊系統(tǒng)主要功能分析預(yù)測子系統(tǒng)油井生產(chǎn)動態(tài)分析預(yù)測模塊142系統(tǒng)主要功能工程分析子系統(tǒng)井下力學(xué)分析模塊系統(tǒng)主要功能工程分析子系統(tǒng)井下力學(xué)分析模塊143系統(tǒng)主要功能工程分析子系統(tǒng)井筒溫度壓力場計算模塊系統(tǒng)主要功能工程分析子系統(tǒng)井筒溫度壓力場計算模塊144系統(tǒng)主要功能工程分析子系統(tǒng)實時工況診斷模塊系統(tǒng)主要功能工程分析子系統(tǒng)實時工況診斷模塊145系統(tǒng)主要功能工程分析子系統(tǒng)系統(tǒng)效率分析模塊系統(tǒng)主要功能工程分析子系統(tǒng)系統(tǒng)效率分析模塊146系統(tǒng)主要功能工程分析子系統(tǒng)單井綜合系統(tǒng)主要功能工程分析子系統(tǒng)單井綜合147系統(tǒng)主要功能工程分析子系統(tǒng)宏觀控制圖模塊系統(tǒng)主要功能工程分析子系統(tǒng)宏觀控制圖模塊148系統(tǒng)主要功能遠程計量子系統(tǒng)液量遠程計量模塊系統(tǒng)主要功能遠程計量子系統(tǒng)液量遠程計量模塊149系統(tǒng)主要功能遠程計量子系統(tǒng)電量遠程計量模塊系統(tǒng)主要功能遠程計量子系統(tǒng)電量遠程計量模塊150系統(tǒng)主要功能優(yōu)化設(shè)計子系統(tǒng)智能設(shè)計模塊系統(tǒng)主要功能優(yōu)化設(shè)計子系統(tǒng)智能設(shè)計模塊151系統(tǒng)主要功能優(yōu)化設(shè)計子系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計模塊系統(tǒng)主要功能優(yōu)化設(shè)計子系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化設(shè)計模塊152系統(tǒng)主要功能優(yōu)化設(shè)計子系統(tǒng)設(shè)計方案繪圖模塊

系統(tǒng)主要功能優(yōu)化設(shè)計子系統(tǒng)設(shè)計方案繪圖模塊153系統(tǒng)主要功能方案發(fā)布子系統(tǒng)系統(tǒng)主要功能方案發(fā)布子系統(tǒng)1541、軟硬一體實現(xiàn)實時采集、實時分析、實時優(yōu)化、實時發(fā)布

2、實時診斷基礎(chǔ)的在線計量與優(yōu)化設(shè)計3、大閉環(huán)優(yōu)化系統(tǒng)技術(shù)特色1、軟硬一體實現(xiàn)實時采集、實時分析、實時優(yōu)化、實時發(fā)布系統(tǒng)155系統(tǒng)技術(shù)特色軟硬一體實現(xiàn)實時采集、實時分析、實時優(yōu)化、實時發(fā)布

系統(tǒng)技術(shù)特色軟硬一體實現(xiàn)實時采集、實時分析、實時優(yōu)化、實時156系統(tǒng)技術(shù)特色軟硬一體實現(xiàn)實時采集、實時分析、實時優(yōu)化、實時發(fā)布

系統(tǒng)技術(shù)特色軟硬一體實現(xiàn)實時采集、實時分析、實時優(yōu)化、實時157青海油田數(shù)字化油田實施的設(shè)想及方案規(guī)劃

模式一：統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫、統(tǒng)一計算模式，該模式實現(xiàn)了各個自動化采集服務(wù)廠家的統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫，建設(shè)統(tǒng)一的應(yīng)用系統(tǒng)功能，如診斷、液量計算、系統(tǒng)損耗分析、優(yōu)化決策等等內(nèi)容，該模式下無法保證數(shù)據(jù)的可靠度和準(zhǔn)確性的一致。

青海油田數(shù)字化油田實施的設(shè)想及方案規(guī)劃模式一：統(tǒng)一數(shù)158青海油田數(shù)字化油田實施的設(shè)想及方案規(guī)劃

模式二：統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫、統(tǒng)一解析服務(wù)器模式，該模式實現(xiàn)了各個自動化采集服務(wù)廠家的統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫和統(tǒng)一解析服務(wù)器，建設(shè)統(tǒng)一的應(yīng)用系統(tǒng)功能，該模式下仍無法保證RTU一定適合于上位機，不能實現(xiàn)各個作業(yè)區(qū)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，上位機由鉆采院來做。青海油田數(shù)字化油田實施的設(shè)想及方案規(guī)劃159青海油田數(shù)字化油田實施的設(shè)想及方案規(guī)劃模式三：統(tǒng)一到RTU模式，該模式實現(xiàn)了各個自動化采集服務(wù)廠家的統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫、統(tǒng)一解析服務(wù)器、統(tǒng)一RTU，建設(shè)統(tǒng)一的應(yīng)用系統(tǒng)功能，該模式下保證RTU適合于上位機，容易制定統(tǒng)一的硬件采集設(shè)備接口和采集參數(shù)協(xié)議，可以實現(xiàn)硬件儀表的集團化采購，節(jié)約硬件成本，利于局屬處的統(tǒng)一維護和統(tǒng)一運營，可以實現(xiàn)統(tǒng)一到油田一級，也可以實現(xiàn)統(tǒng)一到中石油甚至全國，為全國的數(shù)字油田和智能油田提供很好的模式。青海油田數(shù)字化油田實施的設(shè)想及方案規(guī)劃模式三：統(tǒng)一到RTU模160實時監(jiān)控油井生產(chǎn)動態(tài)變化。油井產(chǎn)液量遠程量油功能改變了傳統(tǒng)的分離器間斷計量功能，實現(xiàn)了連續(xù)在線計量。壓力、溫度、示功圖的實時采集更直觀、更準(zhǔn)確、更及時的反映油井生產(chǎn)狀況的動態(tài)變化，能夠及時地反映出油井的生產(chǎn)變化情況。實時監(jiān)控油井生產(chǎn)動態(tài)變化。油井產(chǎn)液量遠程量油功能改變161從小11-13-1井兩天各小時產(chǎn)量變化看，該井間歇出油。（1）液量變化從小11-13-1井兩天各小時產(chǎn)量變化看，該井間歇出油。（1162壓力及產(chǎn)液量變化情況壓力變化產(chǎn)液量變化壓力及產(chǎn)液量變化情況壓力變化產(chǎn)液量變化163及時發(fā)現(xiàn)工況異常如：防沖距過小計算產(chǎn)液量波動大，經(jīng)查該井存在下碰泵問題，10月10日中午上調(diào)防沖距10cm后，功圖正常。及時發(fā)現(xiàn)工況異常計算產(chǎn)液量波動大，經(jīng)查該井存在下碰泵問164（3）斷脫抽油桿在23：20-0：19之間斷脫（3）斷脫抽油桿在23：20-0：19之間斷脫165實時診斷基礎(chǔ)的在線計量抽油機井電泵井螺桿泵井實時診斷基礎(chǔ)的在線計量抽油機井166綜合應(yīng)用功圖、電參、壓力、溫度等多元數(shù)據(jù)的實時油井故障綜合診斷分析及優(yōu)化設(shè)計；綜合應(yīng)用功圖、電參、壓力、溫度等多元數(shù)據(jù)的實時油井故障綜合診167

目前國內(nèi)各油田采用的油井產(chǎn)量計量方法主要有：玻璃管量油孔板測氣：國內(nèi)各油田普遍采用的傳統(tǒng)方法，約占油井總數(shù)的90%以上。該方法裝備簡單、投資少，但由于采用間歇量油的方式來折算產(chǎn)量，導(dǎo)致原油系統(tǒng)誤差為10%～20%。翻斗量油孔板測氣：翻斗量油裝置主要由量油器、計數(shù)器等組成。一個斗裝滿時翻到排油，另一個斗裝油，這樣反復(fù)循環(huán)來累積油量。這種量油裝置結(jié)構(gòu)簡單，具有一定計量精度。兩相分離計量法三相分離計量方法等。

目前國內(nèi)各油田采用的油井產(chǎn)量計量方法主要有：168

計量的作用傳統(tǒng)意義的計量-商品交易單井液量的計量-？

-反映油井的產(chǎn)能-反映油井能力動態(tài)變化-反映油井抽油設(shè)備的工作情況-反映措施作業(yè)的效果因此，計量是手段搞清油井工作狀況是目的計量的作用169

油井計量技術(shù)的發(fā)展各種液量計量方式優(yōu)缺點對比量油方式投資地面建站管線公里數(shù)成熟維護準(zhǔn)確波動井高氣液比功能工藝程度成本度適應(yīng)性適應(yīng)性玻璃管量油中復(fù)雜是長高較高一般差一般單一翻斗量油較大復(fù)雜是長高較高一般差一般單一三相分離計量大復(fù)雜是長高高高差一般單一兩相分離計量較大復(fù)雜是長高較高較高差一般單一遠程計量小簡單否短初期中一般好較好強大油井計量技術(shù)的發(fā)展各種液量計量方式優(yōu)缺點對比量油方式投資170

油井計量技術(shù)的發(fā)展

油井計量技術(shù)的發(fā)展方向（1）向新技術(shù)方向發(fā)展隨著技術(shù)的進步及各種氣體和液體流量計量新技術(shù)的廣泛應(yīng)用，油井產(chǎn)量計量中必然越來越多地使用操作簡單、及時方便的計量方法。（2）向準(zhǔn)確反映油井動態(tài)變化方向發(fā)展我國油田多進入開發(fā)后期，需要準(zhǔn)確及時地了解油井的生產(chǎn)狀況，為生產(chǎn)管理提供真實可信的數(shù)據(jù)，對能準(zhǔn)確反映油井動態(tài)變化的要求必然越來越高。（3）向快速化方向發(fā)展為了及時掌握油井的生產(chǎn)狀況，需要縮短油井計量周期，對油井進行更加頻繁和及時的測量，因此必須提高油井計量速度。（4）向自動化方向發(fā)展自動化技術(shù)的發(fā)展為降低勞動強度和提高勞動生產(chǎn)率提供了可靠保證。同時，為了實現(xiàn)油井準(zhǔn)確、快速的測量，也必須采用自動化的測量方法。油井計量技術(shù)的發(fā)展油井計量技術(shù)的發(fā)展方向171

油井計量技術(shù)的發(fā)展油井遠程在線計量的關(guān)鍵技術(shù)抽油機井-示功圖法自噴井-壓差法電泵井-壓差法、特征曲線修正法、系統(tǒng)損耗分析法螺桿泵井-壓差法、轉(zhuǎn)速法符合油井計量發(fā)展的方向油井計量技術(shù)的發(fā)展油井遠程在線計量的關(guān)鍵技術(shù)172抽油機井在線計量的原理在線計量的原理抽油機井在線計量的原理在線計量的原理173地面功圖診斷泵功圖診斷泵功圖診斷單井在線計量功圖測試技術(shù)功圖測試技術(shù)波動方程（解泵功圖）計算機技術(shù)（幾何特征）功圖測試技術(shù)通信技術(shù)（實時功圖）波動方程（求解泵功圖）計算機技術(shù)（綜合診斷）單井系統(tǒng)計量技術(shù)簡單定性定性半定量完全定量技術(shù)手段現(xiàn)場實現(xiàn)技術(shù)本質(zhì)抽油機井在線計量的原理抽油機功圖技術(shù)發(fā)展歷程地面泵功圖診斷泵功圖診斷功圖測試技術(shù)功圖測試技術(shù)功圖測試技術(shù)1741．抽油機井功圖法產(chǎn)量計算系統(tǒng)

油井計量設(shè)計

第一代方法：面積法該方法利用功圖實際面積與飽滿（理想）功圖面積的比值作為有效沖程，來計算油井產(chǎn)量。第二代方法：有效沖程法該方法利用最小載荷所在位移與沖程的比值，或利用功圖下沖程直線段為有效沖程來計算油井產(chǎn)量。以上方法致命缺點：（1）由于功圖不規(guī)則性（比如功圖下沖程是波動的），很難確定準(zhǔn)確的有效沖程。（2）即使有效沖程是準(zhǔn)確的，但影響泵排量的因素不只是有效沖程，還有充滿系數(shù)、泵漏失系數(shù)、溶解氣系數(shù)。（3）功圖面積與液量無相關(guān)性。1．抽油機井功圖法產(chǎn)量計算系統(tǒng)油井計量設(shè)計175油井計量設(shè)計

面積法由于功圖不規(guī)則性（比如功圖下沖程是波動的），很難確定準(zhǔn)確的有效沖程。右圖中2個功圖面積不同而產(chǎn)液量卻可能相同油井計量設(shè)計面積法右圖中2個功圖面積不同而產(chǎn)液量卻可能相同176油井計量設(shè)計

有效沖程法

有效沖程相同而產(chǎn)液量卻可能不同油井計量設(shè)計有效沖程法有效沖程相同而產(chǎn)液量卻可能不同177

抽油機井在線計量的原理“功圖法”油井計量技術(shù)是依據(jù)游梁機-深井泵工作狀態(tài)與油井產(chǎn)液量變化關(guān)系，即把有桿泵抽油系統(tǒng)視為一個復(fù)雜的振動系統(tǒng)，該系統(tǒng)在一定的邊界條件和一定的初始條件（如周期條件）下，對外部激勵（地面功圖）產(chǎn)生響應(yīng)（泵功圖）。然后對此泵功圖進行分析，確定泵的有效沖程、泵漏失、充滿程度、氣影響等，計算井下泵排量，進而求出地面折算有效排量。抽油機井在線計量的原理“功圖法”油井計量技術(shù)是依據(jù)游梁機-178

抽油機井在線計量的原理抽油機井在線計量的原理179

抽油機井在線計量的原理

“示功圖法”計量關(guān)鍵技術(shù)是通過計算機模型成功地實現(xiàn)了對泵功圖的獲取與識別，可以準(zhǔn)確地確定凡爾的開啟、關(guān)閉四個關(guān)鍵點，描述出泵功圖的關(guān)鍵點、關(guān)鍵線和關(guān)鍵面積等的幾何特征，計算出產(chǎn)液量，并且準(zhǔn)確地運用幾何特征、矢量特征、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法實現(xiàn)對泵功圖故障正確診斷。

該技術(shù)的本質(zhì)是通過泵功圖來實現(xiàn)泵的有效排量計算，泵功圖故障正確診斷是油井工況分析的前提，正確的油井工況診斷是油井產(chǎn)液量計算的基礎(chǔ)。抽油機井在線計量的原理“示功圖法”計量關(guān)鍵技術(shù)是通過計180

抽油機井在線計量的原理常見油井故障泵功圖的幾何特征主要表現(xiàn)在8個點、2條線和3個面積上，如圖所示。其中，固定凡爾、游動凡爾的開啟、關(guān)閉點的是判斷的關(guān)鍵性指標(biāo)。抽油機井在線計量的原理常見油井故障泵功圖的幾何181

抽油機井在線計量的原理油井計量的精度同時受特殊井況的影響井身結(jié)構(gòu)：斜井、定向井；流體物性：高氣液比、稠油、結(jié)蠟、出砂、乳化等；工況故障：油管漏失、泵漏失、抽噴井、斷脫等；功圖特征不明顯井、多種故障重疊；低產(chǎn)、低效井等。抽油機井在線計量的原理油井計量的精度同時受特殊井況的影響182高氣液比抽油機井的計量問題高氣液比抽油機井的計量問題183高氣液比抽油機井的計量問題（一）、中高氣液比油井產(chǎn)液量計量現(xiàn)狀1、中高氣液比功圖量液方法有優(yōu)勢；2、“氣液比究竟是多少”并不重要；3、過高的氣液比會出現(xiàn)“功圖特征無法識別”！高氣液比抽油機井的計量問題（一）、中高氣液比油井產(chǎn)液量計量現(xiàn)184高氣液比抽油機井的計量（二）、氣液比高井的計量界限問題

軟件自動判斷出凡爾開啟點比較困難。究竟多高的氣液比才不能計量目前還不能找到明顯的界限，但至少認識到不能由產(chǎn)氣量和氣液比簡單地劃分界限，因為氣體對泵效的影響與飽和壓力、含水、套壓、沉沒度均有關(guān)系。高氣液比抽油機井的計量（二）、氣液比高井的計量界限問題185高氣液比抽油機井的計量（二）、氣液比高井的計量界限問題—其他因素

（1）振動載荷對功圖的判斷有一定的影響；（2）泵沉沒度（連抽帶噴）對功圖的判斷有一定的影響；部分剛剛轉(zhuǎn)抽的高氣井可能會存在計量問題，剛剛轉(zhuǎn)抽的高氣井可能經(jīng)歷連噴帶抽和氣體影響特征不明顯兩個階段；高氣液比抽油機井的計量（二）、氣液比高井的計量界限問題—其他186高氣液比抽油機井的計量（二）、氣液比高井的計量界限問題

初步認為一般氣體影響因子（泵入口壓力下的氣液比）在6-8以上就可能出現(xiàn)“供液不足/氣體影響特征無法識別”的情況。采用了套管定壓放氣裝置和氣錨的井，其臨界氣體影響因子一般可以放到原來的1.5-2倍以上。也就是說原來沒有放氣的井出現(xiàn)特征無法識別的情況，可以通過套管放氣而變?yōu)榭梢宰R別的井。

高氣液比抽油機井的計量（二）、氣液比高井的計量界限問題187高氣液比抽油機井的計量（二）、氣液比高井的計量界限問題

如氣油比500，含水80%，那么氣液比為100，套壓2MPa，沉沒度300米，則影響因子在2.0以下，一般是不會有問題的。而氣油比500，含水0%，那么氣液比為500，套壓1MPa，沉沒度100米，影響因子在15-20之間，就可能會出現(xiàn)不能準(zhǔn)確計算的情況。在大港油田采油四廠白二站應(yīng)用13井，沒遇到“供液不足/氣體影響特征無法識別”的情況，說明采油四廠白二站所謂的高含氣并沒有達到“供液不足/氣體影響特征無法識別”的臨界氣液比，我們不用過分擔(dān)心高氣液比情況算不準(zhǔn)。高氣液比抽油機井的計量（二）、氣液比高井的計量界限問題188高氣液比抽油機井的計量（二）、氣液比高井的計量界限問題高氣液比抽油機井的計量（二）、氣液比高井的計量界限問題189高氣液比抽油機井的計量（三）傳統(tǒng)方法高氣液比油井的計量誤差也很大；（1）氣體分離不干凈；（2）計量時地面集油管線內(nèi)壓力平衡打破，管線內(nèi)氣體壓縮或膨脹，井口流量和分離器流量不一致；（3）分離器不同刻度段對應(yīng)的計量產(chǎn)液量差異較大，這一點在先導(dǎo)性試驗中也已經(jīng)有所總結(jié)；（4）流量計適應(yīng)性不好。高氣液比抽油機井的計量（三）傳統(tǒng)方法高氣液比油井的計量誤差也190高氣液比抽油機井的計量（四）、氣液比高井的計量具有相對優(yōu)勢（1）一般高氣液比油井往往也是產(chǎn)量波動較大井；（2）傳統(tǒng)方法高氣液比油井的瞬時計量誤差也很大；（3）應(yīng)該說：在沒有達到“排液段信息不明顯”，即“無法識別”的高氣液比界限時，我們是不用擔(dān)心“氣液比不準(zhǔn)確”對抽油機井產(chǎn)液量的影響的。高氣液比抽油機井的計量（四）、氣液比高井的計量具有相對優(yōu)勢191高氣液比抽油機井的計量（四）、氣液比高井的計量具有相對優(yōu)勢高氣液比抽油機井的計量（四）、氣液比高井的計量具有相對優(yōu)勢192高氣液比抽油機井的計量（四）、氣液比高井的計量相對優(yōu)勢對比

量油方法的相對優(yōu)勢區(qū)間高氣液比抽油機井的計量（四）、氣液比高井的計量相對優(yōu)勢對比量193高氣液比抽油機井的計量（五）、通過優(yōu)化設(shè)計可以改善計量狀況改善方法：1）套管放氣要實施—減少泵的氣體質(zhì)量通過量；2）井下分離有意義—減少泵的氣體質(zhì)量通過量；3）合理的下深，適當(dāng)?shù)募由畋脪臁獪p少泵的氣體質(zhì)量通過量；--減小氣體在泵入口壓力下的體積比；4）大泵強采—增加舉升高度；高氣液比抽油機井的計量（五）、通過優(yōu)化設(shè)計可以改善計量狀況194高氣液比抽油機井的計量（五）、通過優(yōu)化設(shè)計可以改善計量狀況通過優(yōu)化設(shè)計功圖量油的相對優(yōu)勢區(qū)間擴大高氣液比抽油機井的計量（五）、通過優(yōu)化設(shè)計可以改善計量狀況通195高氣液比抽油機井的計量（六）、油井氣液比對液量的影響有多大?目前的軟件適應(yīng)范圍是多少?答：氣液比對液量的影響很小。實際上氣體影響分兩部分，一部分是泵入口壓力下的自由氣，一般占產(chǎn)氣量的絕大部分；另一部分是泵入口壓力下的仍處于溶解狀態(tài)的溶解氣。因為功圖上有明確的自由氣氣體對液量的影響結(jié)果信息，所以自由氣體積究竟是多少并不關(guān)鍵。溶解氣量的計算與飽和壓力、氣油比有關(guān)，如飽和壓力15MPa,泵入口壓力1MPa,則只有約1/15的氣體仍處于溶解狀態(tài)，這需要在井下排量算出后在修正成地面標(biāo)準(zhǔn)狀況下產(chǎn)液量時考慮。高氣液比抽油機井的計量（六）、油井氣液比對液量的影響有多大?196高氣液比抽油機井的計量高氣液比抽油機井的計量197電泵井的計量電泵井的計量198電泵井的計量電泵井的計量方法-壓差法

-特征曲線修正法-系統(tǒng)損耗分析法電泵井的計量電泵井的計量方法199電泵井壓差法-經(jīng)驗公式

氣液比R是敏感參數(shù)，而現(xiàn)場無法得到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，因此，誤差較大，有時甚至很離譜電泵井的計量電泵井壓差法-經(jīng)驗公式氣液比R是敏感參數(shù)，而現(xiàn)場無法得200電泵井的計量電泵井壓差法-歐洲流量計標(biāo)準(zhǔn)模型電泵井的計量電泵井壓差法-歐洲流量計標(biāo)準(zhǔn)模型201電泵井的計量電泵井壓差法-歐洲流量計標(biāo)準(zhǔn)模型這里，氣液比R不再是敏感參數(shù)電泵井的計量電泵井壓差法-歐洲流量計標(biāo)準(zhǔn)模型這里，氣液比R不202應(yīng)用情況評價（1）達到了和孔板壓差流量計混相計量的相同計算準(zhǔn)確度；（2）未經(jīng)標(biāo)定情況下，估算90%以上的井的計算誤差可以保證在15%以內(nèi)；（3）可以通過標(biāo)定進一步提高計算準(zhǔn)確度；（4）能夠反映產(chǎn)液量的變化趨勢；（5）考慮了天然氣沒有完全析出成為自由氣的情況；（6）模型有堅實的物理理論基礎(chǔ)，使用范圍基本沒有限制。電泵井的計量電泵井壓差法-歐洲流量計標(biāo)準(zhǔn)模型應(yīng)用情況評價電泵井的計量電泵井壓差法-歐洲流量計標(biāo)準(zhǔn)模型203關(guān)于“孔板壓差/渦輪流量計混相計量”的認識（1）壓差法產(chǎn)液量計量技術(shù)其實質(zhì)還是孔板壓差流量計混相計量。（2）孔板壓差流量計和渦輪流量計計量水較準(zhǔn)確，誤差可以在2%以內(nèi)；（3）孔板壓差流量計和渦輪流量計不同，渦輪流量計測量的是流體速度，會存在相對速度滑移，尤其粘度小的氣體或低速狀態(tài)下速度誤差會較大，渦輪流量計測試多相流的時候?qū)е缕洳粶?zhǔn)的主要原因是氣體的比重與相對滑脫不知道。電泵井的計量關(guān)于“孔板壓差/渦輪流量計混相計量”的認識電泵井的計量204關(guān)于