长庆油田示功图存储优化方法及应用

李珍 李明江 赵晓龙 黄天虎

李珍 1984.4 女 汉 陕西华阴 硕士研究生 采油工程师 采油采气工艺、地面工程、油气田数字化方面的研究工作

国家基金项目：长庆姬塬油田特低渗透油藏综合利用示范基地之五：绿色矿山建设 1201-3-3

摘要：本文分析了目前长庆油田油井采集示功图存储现状，提出了优化油井采集示功图存储方式的方法，并借助计算机予以实现。通过实例对比分析，证实该方法既能降低服务器负担又能真实反映油井生产情况，优化后节约了97.9%的存储空间，系统运行速度提高近10倍。

关键词：示功图 存储方式 算术平均 归一化 优化

中图分类号：TE35 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）01（c）-0000-00

1 绪论

数字化管理是加快长庆油气田开发建设的重要举措，对于提升油田整体关键技术和管理水平至关重要。按照长庆油田数字化建设要求，在功图法油井计量技术基础上，研发了功图计量与工况智能分析技术[1]，形成了油水井工况分析系统，实现了油井工况实时智能判断分析、故障三级预警，达到强化安全、节约人力资源和提高效益的目标。

随着数字化建设步伐的推进，油水井工况分析系统在油田推广应用的站点和油井数不断增加，存储时间增长，占用服务器端存储空间会更大，数据上传、调用速度变慢，严重时会导致服务器瘫痪。为提高系统运行速度和稳定性，减少服务器负担，需对长期存储的示功图进行优化处理。因此，寻求一种优化方法对示功图存放方式进行改进，已成为长庆油田数字化建设的迫切要求。

2 现 状

2.1 油水井工况分析系统构架及服务器配置

按照数字化建设的要求，在前端数据采集的基础上，采用多层的客户机/服务器+浏览器/服务器结构，进行油井工况实时智能分析、应用服务器、站控系统、数据维护等系统设计，建立油水井生产动态管理平台（见图1）。通过示功图分析、故障判识，及时发现油水井故障，形成油井生产动态管理闭环系统。目前每個采油单位都配置有单独的服务器，专门用于数字化数据存储及上传。其配置为：8GB的内存，280GB的硬盘储量。

图1 油水井动态分析系统构架图

2.2油井示功图存储现状

长庆油田是一个典型的三低油田，为了能够真实地反映油井实际出液情况。要求前端数据采集以10分钟的频率对管理的每一口油井巡测一组示功图数据，全天共采集144张示功图，占用存储空间为350KB，一年占用存储空间125MB。

表1 采油一厂示功图存储情况

服务器

硬盘（GB） 油井数

（口） 一年 查询运行时间

示功图数（张） 示功占空间（GB）

280 5719 9.56*109 1092 30秒左右

目前该系统已在长庆十二个采油单位1074个站点应用，管理油井总计34066口。以采油一厂为例，其存储情况及查询运行时间见表1，从表可知当管理的井数不增加时，存储一年占用的空间已超过最大存储量，查询响应时间长达30秒。为免超负荷存储导致的服务器及系统瘫痪，采取定期删除的方法，操作繁冗且不能查看更多以前油井数据。

3 油井采集示功图优化存储方法

优化示功图存储方式是以减少存储空间，提高运行速度，保障真实反映油水井基本生产情况为目的。为达到优化目的，对存储时间超过一个月的油井进行示功图存储方式优化。

示功图优化存储方法：

选择能够代表一天144张示功图变化情况的叠加图；

选择能够反映一天不同时间的产液量变化图；

选择能够反映一天真实工况又能够计算出一天平均日产液量的代表图。

3.1示功图的叠加图

利用示功图叠加技术[2]，将一天一口油井的144张功图进行叠加分析。叠加图可连续、直观、准确地查看同一口抽油井不同时间段功图的工况变化，及时进行监测，检查维护，为油田开发提供及时、准确的监测资料（见图3-1）。

图2 长1-1油井示功图叠加图

3.2产液量变化图

对每张示功图判断工况后，可以得到对应的有效冲程，并通过该有效冲程得到日产液量。继而得到日产液量的变化图，从图可直观看到一天不同时间液量的变化（见图3-2）。

图3 长1-2油井产液量变化图

3.3代表示功图

利用计算机技术能较容易地实现示功图的叠加图和产液量变化图。目前必须寻找唯一示功图来代替一天144张示功图，反映该油井一天的基本工况和平均日产液量。

示功图主要由光杆示功图和泵功图两个封闭曲线组成，每一个封闭曲线对应200组位移和载荷点组成。泵功图是通过光杆示功图经过一系列的转换得到的。因而本文主要以泵功图为例进行分析。

泵功图可以表示为：

则：一天144张示功图可以表示为：

每一张示功图对应200组位移和载荷点，一天144张示功图可以表示为：

、

、

、

每一张泵功图可得到对应的有效冲程 ，一天144张示功图可得该天的有效冲程： ，通过有效冲程可得对应的日产液量：

对其全天的144个有效冲程进行算术平均对应得到该天的平均有效冲程 ，用平均有效冲程对应的泵功图来代表这一天的示功图。

则：

其对应的示功图就为 对应的示功图。然存在问题：泵功图对应唯一的有效冲程 ，有效冲程 对应唯一的日产液量，却并非对应唯一的一张示功图，即对应的示功图张数不能确定，一般包含有三种情况：

1）144张示功图中有唯一 对应的示功图；

2）144张示功图中没有 对应的示功图；

3）144张示功图中有 对应 张示功图。

针对情况1

用平均有效冲程 对应的唯一功图代表全天的功图得到一天的工况和日产液量。

针对情况2

可搜索寻一个 ，为保障产量误差围在10%以内，且能反映平均有效冲程 对应的工况。

通过以下数学模型：

得到 之后就可以得到其对应的示功图：

寻找到的 与 有较小误差，为接近真实值，可对 修正，

修正系数

对应示功图可表示：

这张代表图可表示为： 。 即：

计算得到的示功图就可代表全天的示功图，也可以得到一天的工况和日产液量。

针对情况3

平均有效冲程 对应的 张示功图几乎相互吻合，误差非常小。为更真实地代表该天的示功图，可对这 张示功图利用算术平均法对其进行归一化处理得到回归后的示功图[3][4]。

（ ；平均有效冲程对应 张示功图）

代表示功图则表示为：

该张功图能够反映一天的工况，得到平均日产液量，完全可代表这一天的示功图。

4实例及应用效果

4.1实例应用

随机取长庆油田300口油井一天的功图进行优化，从工况、日产液量及存储空间三个方面进行对比，对比情况见表3：

从油井例子及其优化前后对比情况可以看出：本文选取的油水井示功图优化存储方法能够反映油水井真实生产情况，并节约了存储空间。

表3 优化前后对比

序

号 油

井 工况 日产液量（m3） 存储空间（KB）

优化前 优化后 对比 优化前 优化后 对比 优化前 优化后 对比

1 長1-11 供液不足 供液不足 相同 4.377 4.369 0.008 350 7.29 -342.71

2 长1-21 气体影响 气体影响 相同 4.078 4.093 0.015 350 7.29 -342.71

3 长1-31 结蜡 结蜡 相同 6.239 6.316 0.077 350 7.29 -342.71

4 长1-41 供液不足 供液不足 相同 2.425 2.553 0.128 350 7.29 -342.71

5 长2-11 供液不足 供液不足 相同 1.782 1.731 0.051 350 7.29 -342.71

6 长2-21 结蜡 结蜡 相同 3.187 3.043 0.144 350 7.29 -342.71

7 长2-31 气体影响 气体影响 相同 2.751 2.835 0.076 350 7.29 -342.71

8 长2-41 正常 正常 相同 7.408 7.312 0.086 350 7.29 -342.71

9 长3-11 正常 正常 相同 8.193 8.041 0.152 350 7.29 -342.71

10 长3-21 气体影响 气体影响 相同 5.304 5.416 0.112 350 7.29 -342.71

… … … … … … … … … …. …

300 长30-41 结蜡 结蜡 相同 1.395 1.564 0.149 350 7.29 -342.71

4.2应用效果

利用本文示功图存储优化方法，借助计算机予以实现，并进行测试。针对采油一厂的情况，假定管理的5719口油井数不增加，利用本文的存储优化方法减少了服务器的CPU占用率，降低了成本。查询时间从20-30秒降到3-5秒，提高了服务器的运行速度，促使系统平稳快速运行。

表4 采油一厂示功图存储情况优化前后对比

一年（5719口油井）

示功图数（张） 占用存储量（GB） 查询时间（S）

优化前 9.56×109 1092 20-30

优化后 7.71×107 7.35 3-5

变化值 3.62×109 991.05 20

5认识与结论

（1）从理论及实例可知利用示功图叠加图、产液量变化图、代表示功图能够反映一天的真实工况，且计算得到日产液量，可以反映一天油井的基本情况。

（2）从测试结果来看，利用本文所提出的示功图优化存储方法可节约97.9%的存储空间，查询时间缩短5-10倍，保证了系统的正常平稳运行。

（3）该油井采集示功图优化存储方法取得了测试成功，达到了预期的目的，保证了油水井工况分析系统快速平稳运行。

参考文献：

[1]. 杨瑞 黄伟等.功图法油井计量技术在长庆油田的应用.[J].油气田地面工程.2010. 55～57.

[2]. 陶利萍，陈兆龙，徐公夫等.示功图叠加分析技术在文留油田的应用.[J].油气井测试.2003.29～30.

[3]. 何晓群等 现代统计分析方法与应用[M].第2版 北京：中国人民大学出版社.2008-08

[4]. 赵晓龙 提高功图计量精度的研究与实践.[J].中国石油和化工标准与质量.2013. 32～34.