减小盘古梁数字化示功图计量误差

吴建彬+冉茂科+吕文昕+楚楠

摘 要：油井单量以及井况监控是油田开发动态监控上最为关键指标。本文以盘古梁油田数字化建设为契机，运用统计手段，从功图量油技术基本原理、推广思路、影响因素及应用效果四个方面进行简要分析，旨在从建设思路及运维操作上获取实践经验，分析控制数字化示功图计量的关键因素，制定出减小影响因素的措施方法。

关键词：功图量油；影响因素；综合应用；效果评价

中图分类号： TE86 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2017）05-190-2

1 功图量油技术推广背景

1.1 推广背景

1.1.1 单井计量现状

传统油井计量以双容积和大罐单量为主，该计量系统组成及地面流程复杂，控制部分易损坏，电磁执行机构漏失严重，人为计量误差较大，又不能实现计量数据远传和实时检测，数据延迟且人为影响因素多，计量准确率打折扣。

1.1.2 油田管理需要

随着油田的不断规模开发，以及精细化管理，无纸化办公的需要，过去的粗放式管理转为精细化管理，充分运用数字化技术，能进一步压缩油田基层操作员工的用工数量，使用工总量得以控制在有利范围内，数字化功图量油技术深度应用是减轻劳动强度的有利技术手段。

1.2 目前现状

截至2015年12月，全区油井开井数568口，油井井口采集设备安装508口，站控平台搭建36个，全区功图平均上线489口，上线率达到96%左右。目前普遍已采用功图计量系统进行工况诊断、压力监控，但是功图量油利用率低，且计量结果的准确性平均只有42.18%，即使是与数字化科技信息中心共同建设的“功图计量标准站”盘一转油点、盘59-25增压点两个站点的功图计量准确率也只有48.5%。

2 功图量油技术原理及影响因素

2.1 基本原理

工况诊断是采用矢量特征法对泵功图进行分析及故障进行识别，及时发现生产不正常的油井并預警。功图量油是依靠数字化系统，实时采集油井地面示功图，通过曲率波动方程模型计算出相应的泵功图，确定泵的有效冲程，结合其它基础数据，得出油井地面折算有效排量。

2.1.1 “正常” 泵功图识别

将处理过的泵功图标准化，建立该泵功图的矢量链，把它和标准故障矢量链库中的矢量链对比，剔除抽油杆断脱、阀失灵、卡泵等特殊工况井，对其余工作正常油井结合生产参数，可确定有效冲程。

2.1.2 有效冲程的计算

将泵示功图按照柱塞行程展开，然后在曲线计算任一点斜率变化量，求其最大值。在高载荷段找两个曲率变化峰值即为固定凡尔的开闭点位置；在低载荷段找两个曲率变化峰值即为游动凡尔的开闭点位置。

2.1.3 示功图产液量计算

每口油井安装的载荷位移传感器，目前设置每10分钟测试1个功图，相应地可以计算出1个日产液量数据，正常时每天测试144幅示功图，然后将计算的日产液量进行加权求平均，计算出该井的日产液量数据，因此，要采集到尽可能多的可靠功图。

Q=（T1Q1+T2Q2+…+TnQn）/（T1+T2+…+Tn）

其中：Tn——采集一张功图的时间，min；

T开井时间=T1+T2+…+Tn。

Q=1440Spen

其中：D为泵径，Spe为有效冲程，n为冲次。

2.2 影响因素

从数字化功图量油计量原理及技术流程入手，影响因素主要是有效冲程、冲次、采集泵功图数量、泵径、系统计量模型，各要素对计量精度的影响程度不同。

2.2.1 正常泵功图采集数据的影响

统计数据发现与人工测试的功图数据对比，以盘一转油点、盘59-25增、新三增、新四增60口井的测试数据对比，数字化功图冲程，冲次跟人工实测的数据对比相对准确，最大载荷、最小载荷跟实测的数据对比波动相对较大，载荷相差大于10kN的井5口，冲程相差大于0.2m的井0口，冲次相差大于0.5的井1口。平均日采集泵功图数量98.9幅。

2.2.2 油井静态基础数据影响

油井静态基础数据主要是泵径、泵挂、抽油杆材质、抽油杆组合，系统计量模型等，油井修井作业后相关数据必须及时准确录入。由于修井总结录入系统数据错误，导致泵径、泵挂、管杆组合等关键的数据错误较多，对功图计量的精度有较大的影响。

2.2.3 调整数字化系数的影响

目前作业区在应用功图计量时，大部分井是通过修改系数来实现与单量罐产量的匹配，从而达到往真实产量的方向靠近，数字化系数η综合的改变，直接影响到功图量油的产液量走向。

Q实=1131×d2×Se×n×η综合

3 提高计量精度的方法与应用

3.1 加大考核、培训力度，提高正常泵功图采集数量

要提高正常泵功图的采集数量，首先要确保功图避免掉线、失真等情况频发，主要受到设备调试、跟踪运用及数据录入滞后影响，对于提高正常泵功图采集数量这一目标，主要是要从思想上摈除懒惰，所以要改变以往考核方式，加大考核、奖励力度，重新制定考核办法，分别分水井远程调配、功图监控与乱画，水井掉线、运行系统、自查自改、现场检查进行量化评比。

2016年通过“抓两头、促中间”以考核促提升，数字化运维累计考核11000元，累计奖励19800元，功图掉线平均恢复时间由活动前的8.3h↓5.02h，同时5-7月份对系统调研误差较大井，对传感器、角位移更换校验28台次，目前油井平均日采集泵功图数量由活动前的98.9↑111.1幅。

3.2 通过培训、月度资料检查考核，提升井区技术员修改数字化功图量油的系数准确率

目前作业区在应用功图计量时，大部分井是通过修改系数来实现与真实产量的匹配，从而达到往真实产量的方向靠近，数字化系数的改变，直接影响到功图量油的产液量走向。

修改数字化系利用线性回归算法对调整系数进行优化：

设定X，Y变量分别代表功图计量值与单量标定值，令此两个变量（X，Y）之间的相互关系为线性关系：Y=a*X，一个月内的数据，可以组成一系列成对的数据（x1，y1.x2，y2... xm，ym），令 X=（x1，x2，x3…xn） ，Y=（y1，y2，y3…yn）。利用Excel散点图制图进行最优化求解，计算出该井合理的调整系数。

如数据（x，y）为（5.26，6.89）；（5.39，7.02）；（5.20，7.36）；（5.18，7.02）；（5.69，6.98）；（5.78，6.87）；（5.29，7.20）；利用Excel制图求得最优化系数为1.265。

2016年通过“培训+考核”的方式，对基层井区技术员累计培训4次，月度技术保障会通报考核累计达4350元，基层井区重视度提高，以前“懒得改，往后拖”的现象好转，取得了较好的效果，月度出錯率明显下降，由14条/月↓5条/月。

3.3 制定相关静态资料录取制度，及时对上修井进行资料更新录入

2016年，采油三厂从5月份开始对数字化运维加入了基础数据更新及时率、准确率这一项量化考核制度，作业区立即做出反应，由资料室及修井资料员牵头，数字化组，修井组、地质组把关进行基础资料审核工作。

作业区通过成立基础数据维护更新小组，专人专管，活动后取得了较好的成绩，油井基础数据更新及时率、准确率在厂层面得分、排名稳步向前。基础数据维护更新及时，确保了功图量油更加准确。

通过2016年各项制度的执行，目前全区“功图计量标准站”盘一转油点、盘59-25增压点两个点的功图计量准确率取显著提高，分别由52.1↑76.7%，44.9↑81.8%。

4 结论及下步计划

①硬件设备正常是保障，数字化采集设备的正常运行，采集到高精度的示功图数据，才能保障系统的正常运行。

②基础数据准确是前提，在数字化硬件设备正常、油井基础数据都准确的情况下，大部分井的计量结果能基本满足计量要求。

③调节系数的变化有规律。计算出理论的系数范围后，可根据产量标定的结果用线性回归方法进行优化。

④建议后期把作业区的新三增压点及新四增压点升级为“功图计量标准站”，进一步提升功图量油准确率。

参 考 文 献

[1] 杨伟.功图法在油井产量计量中的应用研究[J].机械，2011（04）.

[2] 冯亚莉.功图法计量技术及现场应用[J].油气田地面工程，2008（07）.

[3] 高银中，雷小强，杨江天.基于泵示功图的抽油机井井口产量计算[J].石油矿场机械，2008（05）.

[4] 严长亮，彭勇.泵示功图单井自动量油技术研究[J].西安石油大学学报（自然科学版），2006（06）.