基于油气生产信息化功图计产误差分析及应用

杨旭彬 朱艳丽

摘要：油井功图计产已在河南油田规模化应用，结合现场应用实际，从计产原理入手，分类总结了误差产生的各种原因，制定了降低功图计产误差的策略。提出从硬件管理、软件管理、制度规范等全面措施，有效降低油井功图计产误差，提高油井功图计产精度，指导现场油井功图计产应用水平。

关键词：工况诊断;油井;功图计产;误差

1 油井功图计产工作原理

抽油机井示功图产液量计算分为有效冲程法和有效面积法计产。有效冲程法是依据有杆泵工作状态与油井产液量变化关系，在一定的边界条件和初始条件下，通过采集地面示功图，利用有杆泵抽油系统的力学、数学模型求解出泵示功图，对泵示功图进行分析，确定泵的有效冲程，进而计算出地面有效排量。

油井功图计产技术是基于油气生产信息化基础之上的一种用于抽油机井自动计量液量的方法。它既是油田现场日常管理的一种手段，也是改变现场劳动组织形式、大幅降低生产成本的有效工具。

2 油井功图计产分析实施的背景

伴随信息化工程在河南油田的推進实施，油公司模式改革需求，油气生产指挥系统（PCS）实时监测油井工况及瞬时、累计产量变化已成为现实，油井功图计产也随信息化工程的实施，在河南油田规模化应用。目前功图计产正逐步取代分离器玻璃管计量、大罐放空求产计量、翻斗计量等传统计量方式，功图计产实现了油井计产方式的一次重大变革，是PCS平台的主要核心功能之一，但是，河南油田采油二厂主要以稠油为主，在信息化改造1507口油井中占比72%，功图计产的误差与常采井相比较大。针对这类现象，目前主要的处理方法是标定。标定工作通常以单量车或井口单罐计产值为基准，通过软件计算标定系数进而对计算值进行校正。但是随着低产井数的比例增加，标定工作日趋繁重，且由于现有标定方式操作复杂，导致现场工作量和生产成本增加。本文以河南油田采油二厂的抽油机井为例，分析了其功图计产误差产生的原因，以单并生产监控与优化系统理论为基础，对功图计产方法进行了改进和优化。通过现场验证，改进后的方法计产误差显著下降。

为确保功图计产精度，降低功图计产误差的必要措施，必须搞清楚功图计产产生误差的原因并制订必要的应对措施，从而降低误差，大量减轻一线员工的油井计量工作量，并减少人为计量误差，真实反应油井产液情况。

3 油井功图计产应用现状

3.1 功图计产方法误差评估

通过对河南油田采油二厂216口油井进行研究，选用有效冲程法对各井连续360天的生产数据进行了误差水平评估。具体做法是以日产液量进罐计量值为基准，与选用功图计产方法计算的日产液量进行对比通过计算其绝对误差和相对误差进行误差评估，评估方法为一次计量误差评估。

一次计量误差评估是利用单井计算直和罐量值计算平均相对误差绝对值，参照《河南油田地质资料录取及管理规定》相关要求要求，设置15%为限值，大于该值的评估为计产无效。

根据2020年6-12月份统计数据，216口油井应用常规功图计产算法和上述设置计产无效条件，仅有123口井计产有效，占比56.94%。其中平均相对误差绝对值大于50%的有61口井，并且波动范围比较大，说明随机误差影响大。

3.2 功图计产误差原因分析

3.2.1 通过不同油井示功图进行初步分析筛查，筛选汇总出以下五种造成功图计产误差的典型示功图。

3.2.2 为了进一步确认误差原因，研究了216口油井162万条功图数据，同时结合功图采集的一般现状，对比现场人工实测功图和井筒参数，对造成计产误差的主要原因进行了分析和总结，其结果如表2所示。由表2可见，造成功图计产误差的主要原因可归纳为两大类，即数据采集质量与PCS平台数据准确性。由于计产方式的变革，造成技术人员认为功图计产误差的原因不是由单一功图计产本身算法缺陷造成的，传统计量误差、PCS数据更新不及时和载荷安装问题及信号传输等都是导致计产误差的原因，无视这些因素的影响，仅通过简单对比、标定来提高计产精度，效果定然不佳。

4 功图计产方法改进和优化

针对油井生产决策和PCS生产指挥系统目前存在的问题，需要对功能进行升级优化，充分利用该系统实时采集及计算所得数据及信息进行数据二次优化，提高数据准确率同时发挥软件自动分析、智能判断、分解归类的优势，实现数据的过滤清洗、优化分解、条件分类等功能进行大量数据分析和判断归类。针对归类问题，优化措施如下：

问题1：冲程和冲次偏差、冲程波动大。

优化措施：通过PCS功图数据比对和专家知识梳理，定制多参数组合预警功能，并摸索建立相应预警模型，实现对生产信息化系统采集的载荷、冲程等数据，在差异较大时进行自主判断并推送相关信息，及时提醒用户进行相关问题的确认与处理。同时通过定期数据校准，降低采集冲程误差对计产误差影响。

问题2：功图失真，采集数据不足。

优化措施：一方面利用PCS异常功图剔除功能，定期人工对生产信息化采集的功图进行比对，剔除失真功图;另一方面通过优化功图计产算法为阶段累加方式，能有效降低因剔除失真功图造成的算法计算误差。通过两方面相互协作，能够有效降低因功图失真、采集数据不足产生的误差影响。

问题3：传统量油误差。

优化措施：由于人工量油时间短，普遍不超过1个小时，对间歇出液井、产液量低于2吨的油井量油结果不能真实反映产量，而功图计产是通过每半个小时产生一张功图，全天48张功图系统分析，具有全面性，可以真实反映油井情况，建议与地质所技术交流，加强基层信息化应用人员的业务水平，提高现场巡检发现问题、处置问题的效率，信息化应用人员应熟练掌握功图计产应用分析能力。

（4）问题4：泵功图分析错误。

优化措施：及时开展人工剔除工作，针对泵功图判断凡尔开闭点错误的，一方面依据下行程载荷变化特征，优化凡尔开闭点取值算法，提高判断精准度;另一方面依据上张功图计产数据优化本张功图判断取值，确保开闭点算法准确性。从而进一步提高功图计产的准确性和实效性。

5 结论与建议

5.1 結论

（1）河南油田以高比例数字化设备仪表安装、高密度数据来集与高频率计算为特征的油井数字化成果，是功图诊断和计产准确度的基本保障。统计分析结果表明，井场采集的数据对生产井诊断和计产的贡献度达到80%左右。因此，采集数据的质量保证和控制就显得尤为重要。数据质量的保证和控制的手段和效果不可一蹴而就，需要根据应用过程中出现的问题及时采取有效措施来实现。

（2）工况诊断与计量是油井生产整体优化（诊断、计量、预警、设计、评价五位一体）的有机组成部分，更高精度的单井计量既是优化油藏管理的必要手段，更是油田资产经营管理的基础。

（3）研究表明只要与油井生产制度紧密结合，管控好数据来集质量，功图计产方法在常采井的计算精度是可以控制15%以内。稠油热采井功图计产方面，目前稠油造成功图计产误差大的主要原因在泵功图中泵的凡尔开闭点判断错误（占比31%）。在开抽后初期受气体影响，后期油稠等情况泵的凡尔开闭点无法正确判断，导致计产不准确，不能满足热采油井生产全过程计产需求，因此需对热采井功图计产算法及其修正系数进一步的优化，同时强化落实相应降低功图计产误差措施，提升计产符合度，一定程度上满足热采井阶段计产需求。

5.2 建议

（1）油井生产优化管理需要井场采集控制更加灵活与智能。如采样率可以根据具体的生产制度进行灵活调整，在生产实时动态变化大的井加密数据采样率进行采集;数据质量问题能够以更加智能的管理手段反馈到系统及相关岗位人员，便于及时有效处理。

（2）与国外先进技术相比，国内对优化技术的经济评价无论从理念上还是从实践上都需要完善发展。如稠油井在开抽初期与生产末期存在泵功图的凡儿开闭点判断错误，如果始终通过人工对当日48张功图开展剔除工作量依然很大，面对这种情况，灵活算法取值机制，开放功图算产参与功图数权限，由用户自由确定参与算产功图数量，更能保证功图计产的适用性和准确性，而这也是下步油井生产指挥系统（PCS）优化升级的重量考量部分。

参考文献

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[2]金钟辉，李明江，毕振飞，等，功图量液技术在数字化条件下的应用研究[J]。自动化博览，2017（10）92-97

[3] 薛建泉，岳广韬，张国栋，抽油机井地面示功图量油技术研究[J]。石油钻采工艺，2012（03）

作者简介：杨旭彬，男（1986-），2010年毕业于中国石油大学（华东），石油工程专业，采油工程师，现主要从事生产信息化工作，邮箱：417976292@qq.com