江苏于胜辉PEOffice在油田生产中的应用与分析

1、PEOffice在油田生产中的应用与分析于胜辉 管红艳（江苏油田分公司试采二厂）摘要：PEOffice是OPT公司推出的一款面向井位图操作的综合油气生产动态分析及优化设计软件，其功能强大，包含多个分析模块，通过在我厂部分油田应用其中的故障诊断和控制图制作软件发现，PEOffice具有较高的现场应用效果及可操作性，大大提高了生产开发技术水平，是日常油井诊断分析的有利工具。关键词：油井故障诊断 神经网络 示功图 宏观生产动态控制图 优化生产参数1 PEOffice软件应用概况根据分公司的指示精神，我厂于05年9月组织相关人员进行PEOffice软件培训学习，为了将软件尽快熟练运用，实行了软件模块分

2、工负责制，并先后在高集、崔庄等区块进行试应用。目前，我厂已配置了软件专用服务器、在高集、崔庄全面推行PEOffice软件。这些区块属于开发老区或产量主力区块，基础资料相对完善，而且，在老区稳产难度日益严峻的情况下，迫切需要新的工具手段来稳产增产，PEOffice软件给我们提供了这样一个平台，它可以实现从地面的抽油机到地下的油藏、从单口油井到整个区块的全面宏观分析、通过在该区块应用，取得了一些收获，下面我简单的介绍一下PEOffice软件中的故障诊断和宏观控制图制作模块在我厂的应用情况。2 ProdDiag在高集、崔庄断块的应用2.1 ProdDiag功能简介 ProdDiag油井生产故障诊断软

3、件，属于采油工程类模块。生产故障诊断是建立在油井示功图基础这上的，可由地面测量的示功图快速准确地计算出井下不同深度及泵的示功图；应用神经网络理论，可自动根据示功图的形状自动分析有杆泵井的生产状态、判别故障类型；同时可计算出油井产液量、载荷、扭矩、泵效组成及系统效率等生产信息。 2.2 ProdDiag应用准备（1）功图样本库建立ProdDiag模块的诊断分析是建立在示功图基础上的，除了需要完善静态数据、动态数据以及设备数据外，还需要后台庞大完善的功图库作为支持，因此，首先需要建立适合本油田的样本功图库。功图库内应包含各种工况的典型功图样本，ProdDiag软件包含了供液不足、杆断、气影响、漏失

4、等21中工况类型。下图为我厂金西区功图库中供液不足工况样本库。图1 金西区功图库（2）神经网络训练ProdDiag模块的精髓在于自我训练、自动识别功能，即神经网络功能。通过对功图库中的功图进行反复训练，软件建立起一套对不同类型的功图进行“牢记”、“辨别”的神经网络，神经网络模拟人脑的思维，进行智能分析判断。当输入油井不同工况的功图时，软件可以凭借其神经记忆进行自我诊断识别。如图2为对供液不足工况进行神经网络训练的过程，训练后，软件会自动分析新的功图属于何种工况，如果与供液不足“相似”，则自动诊断为供液不足。图2 对供液不足工况进行训练2.3 ProdDiag油井诊断分析（1）功图输入支持多种格

5、式的功图输入方式以及功图识别功能，如直接输入电子格式功图、对常用的图片格式进行识别，转换为电子格式文档。（2）功图诊断功图诊断是该模块的重要功能之一，其他功能是建立在功图诊断基础之上。在诊断时，软件会自动计算分析功图数据，并于先前建立的神经网络系统建立连接，智能分析功图所属工况类型。软件提供不同深度的功图形状，便于准确掌握地面及井下工作状况，从而有效判断。图3为G7-17井泵工况诊断时做出的不同深度下的功图，从图中可以看出地面功图和井下功图的差异，由于存在惯性载荷及振动影响，地面功图在上下冲程阶段均有波动现象，而井下泵功图则消除了这些影响因素，能真实直观的反映载荷变化情况，对于地面与井下功图形

6、状差异较大的工况很适用；图4为对该井所做的工况诊断结果为供液不足，地面液量为10.6m3，与生产实际相吻合。 图3 G7-17井的功图 图4 G7-17井诊断结果（3）重要生产指标计算根据功图及生产参数自动计算光杆功率、井下系统效率、地面泵效、地下泵效、液体载荷等指标。软件的计算分析分功图量化分析和泵功图分析两部分，在功图量化分析中，软件主要分析功图数据，根据功图计算冲程、产液量及理论排量；在泵功图分析中，则应用实际输入的产液量、冲程及冲次计算理论排量、有效排量、地面泵效等。从下图中可以看出，两种不同的计算方法计算得出的泵理论排量分别为34.64%、34.3%，误差很小，说明该软件对功图的计算

7、分析是十分准确的。将泵效分为地面泵效和井下泵效进行对比，为分析冲程损失、井筒工况提供依据，如图，地面泵效=50.15%，而井下泵效=65%，另外，水功率、光杆功率以及泵口压力的计算比较新颖，对于分析系统效率提供了重要参考。如对C6-5的系统效率计算中，水功率为2.57Kw，光杆功率为5.72 Kw，则井下系统效率为45.02%；又该井采用15Kw电机，平均输入功率8.2Kw，则地面系统效率=69.7%，进而计算得出该井机采系统效率=井下系统效率地面系统效率 =31%。（4）泵效影响因素分析ProdDiag不仅可以计算地面、井下泵效，而且具有泵效影响因素分析功能，可以以饼状图的形式直观展现泵效各

8、影响因素所占比例，从而为有针对性的提高泵效、采取合理措施提供依据。图5为C6-28井5月份测得的一个泵效分析图，从图中可以看出实际泵效为34%，冲程影响、漏失影响以及体积变化影响所占的比例较小，而气体充不满的因素占46%，工况解释为供液不足。针对泵效因素为充不满的分析情况，结合该井生产参数2.5米6次，液量仅4.2m3/d的实际情况，我们将生产参数调整为3.0米3次，以低冲次提高泵充满程度，调整后尽管液量没有太大提高，为维持在4.2m3/d，但泵效提高为56.1%，泵效分析如图6。 图5 C6-28泵效因素 图6 C6-28调整后泵效分析G7-20井正常液量为8m3左右，今年4月份，产量突然下

9、降至3.8m3/d，但该井动液面仍保持在370m的较高水平，因此怀疑泵漏失。图7为功图诊断及泵效因素分析图，功图诊断为吸入阀漏失，地面、井下功图如图；泵效因素分析实际泵效仅为12%，泵漏失因素占74%，是造成低泵效的主要因素，与功图诊断结果相符。该井于06年4月进行了检泵作业，更换了38mm柱塞泵，作业后泵效提高至45.5%，液量恢复为8.7m3/d。恢复后的泵效分析及功图分析如图8。 图7 G7-20原泵漏失分析图 图8 G7-20目前泵因素分析图（5）抽杆受力分析输入抽杆组合参数，软件可根据功图及载荷自动计算各级杆的应力百分比，从而判断杆柱组合是否合理。如C6-2井自05年10月份至06年

10、5月份期间，先后两次发生杆断，我们将以前的杆柱组合情况进行分析后发现，二三级杆的应力百分比均在90%以上，是造成疲劳损坏发生杆断的重要原因之一，如图9。 图9 C6-2井调整前杆柱受力分析图 图10 C6-2井调整后杆柱受力分析图目前，对该井抽杆组合进行了重新设计，如上图10，杆柱受力分析为各级杆应力百分比在60%80%之间，相互间相差不到20%，满足杆柱等强度设计原理，同时优化了油井生产参数（调冲次）。新杆柱组合，从节省材料成本的角度出发，部分19mm杆柱较22mm杆柱更经济。C7-6和G13-2A的杆柱受力分析中，第三级杆的应力百分比达到120%和150%（如图11、图12），均不满足等强

11、度设计原理，在应力比超过100%的部位容易发生杆断，增加了发生故障的几率。因此，需要进行重新组合设计； 图11 C7-6井杆柱受力分析图 图12 G13-2A井杆柱受力分析图（6）扭矩平衡分析扭矩平衡分析是正确选择抽油机以及检查抽油机平衡状况的重要手段，是抽油机日常管理的重要工作内容。ProdDiag提供了扭矩计算功能，可根据功图载荷自动计算、绘制扭矩曲线图，为判断抽油机是否平衡提供直观的判断依据。图13为ProdDiag生产故障诊断做出的G7-2井抽油机扭矩图,从图中可以看出, 净扭矩曲线显示上冲程扭矩峰值MUMAX与下冲程峰值MDMAX相差较大,比值接近到4:1,显然不平衡,需要继续对抽油

12、机做平衡调整。由于MUMAXMDMAX，抽油机处于上重下轻状态，需要增大平衡扭矩，即向外调节平衡块增加平衡半径R。通过调节平衡半径R由0.6m外延至0.75m,抽油机达到平衡，平衡后的扭矩曲线如图14，此时，MUMAX与MDMAX接近，满足平衡条件。 图13 G7-2井原抽油机扭矩图 图14 G7-2井平衡后抽油机扭矩图在生产中，多数曲柄平衡式抽油机通过调节平衡半径R可以达到平衡状态，但也有个别的油井已经调平衡到极限，平衡半径调至最大，仍上重下轻不平衡，如C11-2井，扭矩曲线如下图。从图中可以看出，MDMAX 为20 KNm， MUMAX为40KNm，两者之比小于0.8，不满足平衡要求；另外

13、，最大扭矩MUMAX接近40KNm，而该井抽油机为CYJ8-3-37HB，减速箱额定扭矩为37KNm，显然抽油机已不满足生产要求，建议调整生产参数或根据实际生产情况更换抽油机并重新做平衡调整。图15 C11-2井扭矩曲线图（7）批处理功能ProdDiag具有的多井次批处理功能，可以让我们一次操作完成多区块、多井次的分析任务，对于具有众多油井、将生产诊断作为日常工作内容的采油队，无疑大大降低了日常工作的劳动量，提高了工作效率。下图为对金西区高集、崔庄两区块的批处理，选中此两区块后，所有油井的分析一次完成，如前面的泵工况诊断、泵效分析、杆柱受力以及扭矩平衡分析等分析一次自动完成。另外，软件还可将单

14、井的综合诊断结果、多井的分析结果汇总输出到WORD或EXCEL文件中，便于查看调用，如图16。图16 ProdDiag对崔庄高集全区块的批处理3 FieldAssis应用分析3.1 FieldAssis功能简介FieldAssis宏观动态控制图，采用统计、经验、计算三种方法制作宏观控制图摸板。不同的流压和泵效对应值分别代表油井生产参数合理、参数偏小、参数偏大（供液不足）、断脱漏失等不同生产状态，应用时调用油井生产动态数据，FieldAssis能够根据相应的生产数据判断油井所处的生产状态，制作出宏观动态控制图，科学、快速地发现故障井、潜力井，为生产参数的优化和进攻性措施的实施找准目标。可整体提高

15、油田效益、挖掘生产能力。3.2 FieldAssis模块的应用该模块通过在崔庄油田的应用的基础上，在崔庄、高集油田全面推广应用。下面以崔庄油田为实例说明宏观控制图的应用。（1）基础数据准备按照标准格式将所需的多个基础数据(生产动态数据、举升参数、井身轨迹、套管和油管数据等)手工填写进EXCEL文件中，然后通过PEODB模块将该EXCEL文件中的数据导入相应数据库中。（2）抽油机宏观控制图模板制作根据崔庄油田的示功图和动液面资料，我们找出存在供液不足和严重气影响的井，并以统计的方式初步确定合理泵效下限值为40%，确定供液能力界限的流压值为1.8Mpa；初步估算最低自喷流压值为8.5Mpa；通过分

16、析位于崔庄区块的抽油井，可确定断脱漏失为泵效70%。（3）FieldAssis在崔庄油田的应用崔庄油田的数据库数据的准备和宏观控制图模板制作完成，我们就可以对该区块进行宏观控制图的计算。FieldAssis自动计算所选范围内的每口井的井底流压和泵效并在“宏观控制图”上标识同时列表显示油井生产状态。不同的流压和泵效对应值分别代表油井生产参数合理、参数偏小、供液不足等不同生产状态。制作时，选择是否计算流压和泵效，表示制作控制图文件时流压、泵效数据的获取途径。选中的项目显示软件根据其他数据的计算结果形成功况图，否则以原来动态数据中的流压和泵效来形成功况图。一般流压不可能每月测试，而泵效以每天的日产液

17、可以算出，在应用过程中常常选用根据其他数据的计算结果形成功况图的方法。图17是调用2005年10月份崔庄油田部分油井生产数据自动生成的宏观生产控制图。图17 2005年10月份崔庄油田宏观生产控制图表1 崔庄油田2005年10月宏观生产控制图计算结果总井数开井数统计数上图率(%)合理区参数偏大区断脱漏失区参数偏小区待落实区井数%井数%井数%井数%井数%2020199510505253150015通过统计表可以看到：在19口油井中，合理区10口，参数偏大5口，断脱漏失区3口，待落实区1口。对比19口的井实测示功图，生产正常的10口，供液不足的5口，断脱漏失区3口同动态控制图的结果相吻合。待落实区

18、的C6-1井从实测示功图结合动液面、产液量来看属于合理区，再从宏观控制图来看，也位于合理与待落实区的交界处。由此可以看出FieldAssis对油井生产状况的宏观评价的准确性是比较高的。根据2005年10月的动态控制图指导优化生产参数和制定措施作业的工作。对断脱漏失的3口井进行检泵作业，对参数偏大的5口井结合油层动用情况分别开展了调参、压裂、调层等措施，取得了明显的效果。调整前后生产情况见表2。参数偏大区的5口井措施前后数据对表 表2井号调整前调整后冲程冲次动液面日产液泵效冲程冲次动液面日产液泵效崔6-253413202.51534118010.864崔6-302.4313488.6752.43

19、10319.989崔6-322.436028.2732.46128114.363崔6-212.4658018.6822.4663217.678崔6-43314431.9143350913.899合计39.866.4从表2可以看出：5口井的日产液由调整前的39.8m3/天提高到66.4m3/天，措施有效率达到80%，取得了良好的经济效果。 图18 2006年4月份崔庄油田宏观生产控制图2006年4月崔庄油田宏观控制图计算结果 表3总井数开井数统计数上图率(%)合理区参数偏大区断脱漏失区参数偏小区待落实区井数%井数%井数%井数%井数%2020199512603153151500从调整前后的实测功图来看，证实了措施的有效。如C6-25调整前位于参数偏大区（