基于稠油掺水优化的矩阵管理模式

1、基于稠油生产优化的矩阵管理模式孤岛采油厂孤一油藏经营管理区管理着孤岛油田中一区Ng3-4、Ng5-6、中一区Ng5稠油等8套开发管理单元，探明含油面积16.8Km2，地质储量12097×104t，可采储量5660×104t，开发方式分为常规水驱、聚合物驱及稠油热采。经过四十多年的开发，当前孤一区处于水驱单元进入高含水期，聚驱单元进入开采末期的特殊时期，老井产量逐年递减。稠油热采成为孤一区实现产能接替，确保年度生产任务完成的主要开发手段。目前，孤一区热采单元产量已占到措施产量的59.4%，解决稠油生产波动大的管理难题对保障全区生产任务完成有着重要的战略性意义。多年来，孤一区认

2、真总结稠油开发管理经验，准确把握稠油生产管理规律，通过紧紧抓住“掺水管理”这一关键环节，不断完善掺水管理方法，实现了稠油区块产量稳、掺水少、效益好的目标。2011年累计掺水23.89万立方米，降低掺水15.39万立方米，同比降低57.19%，完成稠油产量5.64万吨,四季稠油产量稳定过度无大幅度波动。一、课题产生的背景稠油具有热敏性强、粘度大、流动性差的特点，在油田这种露天生产环境下，易受到外界温度变化和不同稠油单元物性存在差异性等综合因素的影响，稳定生产管理的难度较大，对责任意识和技术水平要求要高于常规井。但在实际掺水管理中，受管理特点影响存在需多管理难点，不合理、不及时、不到位等粗放掺水管

3、理现象仍然一定程度上客观存在，造成了稠油生产的不稳定和效能低下。实现稠油生产高效稳定运行的难点主要有以下几方面：1、技术上优化工作量大，稠油掺水工艺参数优化不及时目前，孤一区稠油掺水工艺主要以稠油地面常温掺水伴输工艺为主,部分井配套使用掺水升温、双空心杆加热、加降粘药剂等工艺为辅。稠油掺水工艺类别多、技术参数多。面对各种工艺的众多参数，作为执行主体的职工全面掌握、现场灵活调整的难度较大，而分析指导主题的各层级技术干部掺水优化分析由于工作量大往往存在一定的滞后问题，造成掺水参数优化和调节不及时。2、运行上缺乏经济意识，稠油生产管理原则不合理在稠油运行管理上盲目地以“保障运行”为唯一准则，为逃避考

4、核、降低管理难度，随意放大掺水比、加大降粘剂或盲目井口升温等粗放管理的现象在较大X围内存在，造成稠油生产运行成本增加，加大油田污水处理系统负荷，甚至对稠油井增产、稳产起反作用，造成稠油生产的不稳定。3、管理上职责不清，掺水管理执行不到位部分采油单位将稠油掺水和工艺措施运行参数的分析、执行、巡检等职能完全放在班组，超出了班组的能力X围。一些特殊掺水井的审批及工艺参数优化没有明确定位负责层级，班组内部掺水也没有明确专人负责，交接班职责的连续性也不强。以上种种管理职责上的不清，对应对掺水诸多影响因素的复杂性上，精细管理不足，执行不到位的问题较为普遍。4、保障上基础薄弱，应急处理预案不健全稠油生产运行

5、的基础较为薄弱，停掺水、破管线等任一生产故障都会造成单口井甚至整个区块生产系统地瘫痪，因此问题处理的效率要求较高。但目前对一些基础问题处理的预案缺乏经验地积累与提炼，应急处理预案不健全。稠油井掺水管理既是稠油井生产管理的难点，又是决定稠油井生产有效期的关键点。2011年是采油厂“精细基础管理年”，面对掺水管理这一影响稠油生产的关键点，孤一区技术上做到“精密分析”、管理上做到“精准细严”，逐步探索形成了基于稠油生产优化的矩阵管理模式，取得了良好的效果。二、基于稠油生产优化的矩阵管理模式的基本内涵（一）内涵精细化管理要遵循两个原则：一是科学性；二是工作节点量化的可操作性。稠油生产管理是一项系统工程

6、，需要综合考虑各方面影响因素，以掺水运行为基础，工况、工艺和职责等方面系统配套。精细化管理就是要达到定性掺水、定量调节即达到“摸清需掺的井、确定要掺的量”两个技术分析目的。稠油生产管理现状存在的四方面问题可以概括为两方面影响因素：一是技术方面，需要准确把握稠油井掺水调节规律，具体有稠油井物性、生产周期、环境温度及工艺流程四方面影响因素，确保“回压最低”的运行目标的实现；二是生产管理方面，需要对稠油生产的运行、工况、工艺、职能等环节根据影响因素调整一致，明确关键节点、优化工艺配套，确保生产资源投入的“最低掺水”管理目标的实现。稠油生产矩阵管理原理图为此，孤一区构建并实施了“稠油生产优化矩阵”管理

7、是依据矩阵管理理论为指导，将稠油各影响因素的优化论证贯穿到稠油生产的各环节，每个相交节点既是管理监控点也是效益优化点，达到稠油生产管理稳定高效运行的管理目的。横向上，遵循“掺水量最少”的效益优化原则，不同“区块、物性、周期、季节”的稠油管理都需要相应地精细调节“人、机、料、法”等方面资源投入和制度调整，掌握掺水调节规律，优化掺水调节参数；纵向上，遵循“回压最低”的生产优化原则，确定各方面生产运行主题内容及配套工艺、制度要统筹考虑稠油物性、区块、周期、季节的综合影响，确保生产高效运行目标的最终实现。以上两方面对稠油生产管理交叉影响，每个管理层级的稠油管理都要考虑四个方面的技术因素，同样每个技术因

8、素对四个层级管理职能的履行都有影响，其交叉点就是各层级的管理优化点。稠油生产矩阵管理模式图（二）理论基础1、矩阵管理理论矩阵管理是一种组织结构的管理模式，由专门从事某项工作或解决特定问题的工作小组形式发展而来。矩阵管理结构中的横向由不同的工作项目（节点）构成，而横向则由工作目标（或问题）相关的影响因素组成，通过每个节点的资源、信息共享，达到兼顾各影响因素，确保特定目标的实现或问题的解决。2、精细化管理理论精细化管理就是将影响稠油生产稳定运行的影响因素逐一分解、量化为具体的参数、指标、责任，使每一项工作内容都能有标准、有优化、有规定，使每一个问题都有专人负责。3、关键点控制理论“关键点控制理论”

9、就是在企业经营管理重要方面、重要环节选取一些关键的项点进行重点控制，从而保证稠油各主要生产环节有效运行的一种监管体系，有利于“以点带面”抓住主要矛盾，优化管理资源投入，最大限度保证稠油生产稳定运行。4、预警管理理论预警管理是在确认逆境现象(管理失误,管理波动及经营逆境)已严重发生情况下,采用既定的组织方法干涉和调控其运行过程并使之恢复正常状态的管理活动。油井“预警管理”把工作重点由“事后处理”转移到“事前预防”和“过程控制”上来，能够有效实现油井的“长寿”。三、基于稠油生产优化的矩阵管理模式的实施过程（一）精细稠油掺水生产管理，“四分三定”给力稠油生产改善稠油流变性是解决稠油生产难题的关键点，

10、但具体到每一口井的掺水参数需要进一步实施适应性调整。根据以上分析认识，孤一区实施了“四分三定”掺水管理，即：分物性、分区块、分周期、分季节制定掺水方式、掺水温度、掺水量，形成了“四分三定”精细掺水管理模式，按照“井口回压最低”的生产原则，孤一区分区块、分物性制定优选掺水方式、准确确定掺水量，最大限度保障了稠油生产的稳产、增产。1、分区块：根据区块生产特点，实施地面低压掺水升温改造（1）依据区块特点，孤一区实施了地面低压掺水升温改造，将联合站污水加压至2.5mpa,经加热炉升温至50以上，经掺水干线输送至各掺水间最终至井口掺水加热。（2）根据该区块粘壁温度确定加温掺水进站温度高于40，依据地面管

11、输温降公式和热量计算公示，计算出GB1冬季最高掺水起点为55至60。（3）实施升温掺水后，有效改善了稠油输送回压,冬季井口平均生产回压下降0.18mpa，掺水量有了较大幅度下降，冬季采油时率提高0.3%。2、分物性：“一井一策”逐井循环优化，确定掺水方式和掺水量依据孤北1物性制定掺水管理模板，优选掺水方式依据区块原油物性，制定了掺水管理模板，实施“一井一策”逐井循环优化，确定了掺水方式和掺水量。如孤北一区块掺水模板：掺水量与井口回压规律曲线：掺水高了回压上升，掺水低了稠油流动阻力提升了回压，掺水量与回压最低点就是优化掺水的寻找点，最佳匹配的掺水量实现了效益最优化。1掺水优化流程：观察井口回压变

12、化，回压上升：在原掺水量基础上调大掺水，直至回压降低到预计值；回压下降：按0.1方每小时降水调整，间隔2小时，平稳减少掺水，记录调整时间及数据，直至掺水和回压匹配到最佳值，井口回压上升，则终止掺水调整。典型井例 ：GDGB1X12初期停掺，进入转周中期，温度和含水下降幅度较大，回压上升超过正常波动X围（大于0.8MP），实施掺水优化。3、分周期：“一时一策”过程管理，提高掺水高效性蒸汽吞吐从注入蒸汽到转周生产成为一个开发周期，周期内表现出三个阶段，根据每个阶段特点，归纳了掺水管理的6个监控点、6个调整点，确定了优化、微调的入手点，同时配合现场管理信息精细实施以“停”“控”“调”为主的一时一策过

13、程管理法。把握周期掺水监控点、优化点和调整点“一停、一控、一调”掺水工作法事例：GDGB1X18于2010年6月转周开井，初期温度大于50 ,回压较低0.62MP，停止掺水。随着温度和含水量的减少，回压逐渐上升至0.7MP，及时优化地面掺水量；该井进入中后期后，温度接近粘温敏感点时，通过实施双空心杆井筒升温和地面优化掺水组合，开发周期已经突破了365天，同期相比延长了148天。4、分季节：“一季一预案”掺水升温方案，确保掺水经济高效不同季节环境温度差别大，起到了“温降”作用，冬季常温掺水温度低于粘壁温度40，掺水井明显增多。夏季掺水温度在掺水升温上，掺水井井数随温度上升逐渐降低。掺水升温上根据

14、季节变化，实施“一季一预案”掺水升温方案。根据四季气温，孤一区制定：夏季停止掺水升温、春秋升温至50-55、冬季升温至55-60的升温方案；管杆加热夏季降至45，冬季升至5055。在掺水上夏季制定8口井停止掺水、春秋4口停止掺水、冬季全部掺水的季节性掺水方案。通过分季节调整优化，节约了加热能耗，实现了产量稳定。采油时率增加掺水量明显下降通过“四分三定”精细掺水管理的运行，有力地夯实了稠油生产稳定高效运行的基础。2010年8月实施以来，稠油生产实现了稳定运行，随开井数变化正常波动，改变了以往季节温度影响为主要因素的不受控产量运行状态。在平均开井数不变的情况下，与去年同期对比掺水量减少了10.39

15、万方，开井时率同比提高0.3%。平均生产时率96.6%平均生产时率96.3%（二）精密实施工况立体分析，充分释放稠油潜能稠油井受其生产情况周期性变化特点影响，工况变化和影响因素多，与常规井存在较大差异。孤一区在完善了各个单元工况模板的基础上，将系统效率和工况分析相结合，利用Peoffice软件立体分析地层、井筒、地面的相互作用关系,优化转周“初、中、后”期稠油井的工况及参数，挖掘产能潜力井、控制高耗井，实现效益最大化。1、工况与百米吨液耗电现状GB1工况情况，有8口井在参数偏大区，百米吨液耗电达到了1.92，在降耗增效上，孤一区积极利用Peoffice软件进行区块工况分析和功图诊断，判断地层供

16、液和井筒排液的协调关系，分析管柱受力、泵效等情况变化，充分协调地层、井筒、地面三者之间关系。孤北一单元工况模板优化工况现状吨液耗电与工况关系2、Peoffice工况立体分析过程及措施实施第一步：使用Peoffice软件进行区块工况分析和功图诊断，判断地层供液和井筒排液的协调关系，分析管柱受力是否合理、泵效组成等指标。井例：GDGB1-19井组实施汽驱后，液面变化显著，工况由参数偏大区进入合理区，用Peoffice软件实施了跟踪评价和优化。第二步：优化转周措施，寻找最大增油潜力，不供液井得到治理。在转周全过程中，孤一区优选井号、及时抓住转周时机、严密监督作业运行、专人监控注汽质量、优化生产参数，

17、循序渐进的提高转周接替产能。第三步：优化阶段参数，挖掘增油降耗潜力：转周初期，提高参数，加快引效，促使转周井加快排水，早日见到产量。资料勤录取排水引效转周稳产期，优化参数、协调周期阶段供排，工况最佳化例子：GDGB1-19 井实施注汽后，液面得到提升，通过用Peoffice软件实施了跟踪评价和优化，将参数调整为3米5次调至3米7次，加强跟踪监控，7次生产后，产量得到提升，工况进入合理区。实施：3*5实施：3*75次调整为7次实施效果对比网上工况跟踪见效中期阶段敏感性评价见效初期阶段敏感性评价 生产末期，降低参数减少能耗进入周期末，油井产液能力下降，吨液耗电高。为了控制能耗，对这些井进行了参数评

18、价，在冲次、冲程、泵径、泵挂的评价中发现，这些参数改变液量基本不变，但是井下效率却发生了很大变化，因此实施优化下调参数生产。冲次评价冲程评价泵径评价泵挂评价2011年优化下调参数16井次，液量基本不变，累计节电9.62万KW.H。（三）精选配套工艺措施，新工艺增效稠油生产 在配套工艺选取方面，孤一区通过前期分析、跟踪调整、优化调整做到选好、用好新工艺，精选了双空心杆、标准井口等工艺，解决了近井地带供液、井筒液举升、井口保温等问题。同时全面推行电能法调平衡心技术，实施“三必测、五必调、一跟踪”工作法，保障了稠油生产的高效运行。1、多措并举，优化工艺，挖掘增油点 （1）分区块优选双空心杆加热工艺,

19、改善特稠油井井筒稠油流动性针对孤一区GB1断块储层敏感性强，注汽后井筒温度递减快，有效生产时间短的区块特点，实施了双空心杆加热工程，安装空心杆加热炉9套，取得了良好增油效果。 （2）分季节周期热洗工艺，延长稠油井生产期针对周期短又有产能潜力的特稠油井冬季由于井筒温降较大易躺井的典型问题，采取重点井周期热洗，疏通近井地带粘壁稠油，恢复油井产能。高温热洗（3）分物性采取连续加药工艺，改善零散稠油井开采效果 针对近井地带流动性差的实际，采取安装自动套管加药装置，实施点滴式加降粘剂的方式，改善泵吸入口流动性，降粘效果明显。累增油480吨（4）应用稠油井专用新式保温，提升管理水平 针对稠油井口保温转周作

20、业频繁，保温层反复拆卸，造成人力和材料浪费的问题，孤一区进行了标准井口改造，安装了易拆式井口保温套，既节约材料成本，又省去了重复保温井口的劳动量，达到了井口高效保温。2、实施电能平衡调整，节能降耗显著在采油厂技术部的技术指导下，孤一区首先在平衡率变化大的稠油单元全面推广实施了电能法调整平衡工作。要求各注采站针对周期阶段、季节变化、作业开井，做到必测电能平衡，实施“五比测”“一对比”工作法，取得节能效果显著。例子：GB1-13在动态监控中，发现该井进入转周中后期，及时电能平衡测试后，通过数据分析该井平衡率为65%，负功成分大，在调整平衡后，下冲程做功得到有效改善，显著达到节电功能。测试分析实施调

21、后效果周期动态变化2011年稠油井累计调整平衡82井次，日耗电节约864KW.H，节电率为7.1%（四）精确定位岗位节点责任，闭环管理提升管理水平 1、掺水过程优化过程管理,明确注采站统筹职责掺水管理是稠油生产中最重要的工作环节，掺水管理，整个过程从头至尾包括软件、硬件两个方面，硬件上，实施专职干部负责制，定期按计划督导班组送检与清洗水表，确保计量准确性；软件上，建立了每日巡检制度，及时巡检管线、汇总巡检情况，将管线穿孔影响外输及掺水的可能性降到最低，同时实施专人精调掺水和技术员定期优化掺水试验工作。精调掺水专人负责有利于积累个人经验、摸请各井掺水特点，发生异常波动及时调整，协同工程技术员优化

22、试验。油井掺水巡检调控流程图2、实施班组一日志一卡一报告制度，明确班组汇报协调职责一日志：即建立掺水调整日志。每天详细记录每口井掺水动态、回压变化和掺水效果，摸索单井掺水规律，寻找掺水临界点。一卡：即建立单井掺水调整优化卡，通过采油厂掺水X围和掺水日志优化出的数据，详细记录在掺水卡上，指导班组严格控制掺水量。一报告：每日巡检中班组详实观察单井回压、井口温度和掺水量变化，遇有异常变化情况及时报告，及时进行掺水试验并调整掺水。3、推行稠油过程关键点管理，明确岗位职工巡检职责将掺水干压、掺水温度、井口回压等13稠油生产中的影响因素，列入巡检重点，实行可视化管理，每当发现异常波动，及时调整处理，并粘贴

23、动态图版，进入预警状态，提示巡检职工加强加密关注该关键点，及时将影响生产的隐患消灭在萌芽状态，延长开发周期。四、基于稠油生产优化的矩阵管理模式的保证措施（一）紧密结合管理需求，完善预案机制在出现掺水故障如掺水干线穿孔等因素影响无法掺水时有可能会导致大面积停井事故的发生，为了避免各种常见因素的发生，结合实际总结了掺水相关知识和掺水应急处理方法；如单井回压升高处理方法、掺水波动处理方法。通过对职工的培训提高职工的应急处理能力。班组掺水管理预案一：掺水波动（不稳）处理预案掺 水波 动掺水干压波动单井掺水压力、瞬时流量异常干压出现偏低，调压不稳，立刻核实配水间干压和掺水分压，派人巡线。1、干压稳定，单井掺水压力变小、瞬时流量变大，立刻落实管线。2、干压稳定，单井掺水压力变大、瞬时流量变小，立刻落实回压，及时上调掺水。单井掺水压力、瞬时流量与井口回压关系1、油井生产正常期，三者应该在一个稳定X围，要合理控制掺水压力与井口回压间的差值点。2、低效井需要控制泵效点与掺水间关系，杜绝大排量掺水。掺水稳定点上报上报班组掺水管理预案二：掺水上下限调节预案上限调节（接近上限）下限调节（接近下限）日度气温最低时段，掺水压力或回压小幅上升时，掺水调至上限运行日度气温