第２３卷第２期 石油规划设计 ２０１２年３月 ２３ 王仪州 王波 穆丽娜 （１．中国地质大学（北京）；２．北京奥伯特石油科技有限公司） 王仪等．油井综合生产分析及优化设计方法研究．石油规划设计，２０１ ２，２３（２）：２３—２６ 基金项目：国家重大科技专项经费资助（２００８ＺＸ０５０２４－００４－００９） 摘要 油井生产精细管理水平直接影响油田的开发效率与效益。油井生产管理一般包括生产 动态分析、工况监测与诊断、节点分析与优化等内容，目前这几部分内容由不同部门进行管理， 缺少综合分析研究手段。介绍了一套油井综合生产分析及优化设计解决方案，该方案将生产监控、 工况诊断、优化设计紧密结合起来，应用生产动态分析与宏观控制图等方法快速发现生产问题； 应用神经网络等方法快速诊断工况问题原因；应用节点分析方法，优化方案并预测效果。该综合 方案可以有效地提高油井生产管理水平，提高区块开采综合效益。 关键词油井；生产监控；工况诊断；优化设计；一体化 中图分类号：ＴＥ３５７．８，ＴＥ０８文献标识码：Ａ文章编号：１００４—２９７０（２０１２）０２—００２３—０４ 控来发现问题井和潜力井；然后，对于问题井，进 件多是油藏、采油方面软件，相互独立。ＰＥＯｆｆｉｃｅ 行工况详细诊断，找出问题所在；最后，对于潜力 是一套面向油藏管理和油气生产设计的一体化的软 井和诊断过的问题井，进行生产参数和管柱优化设 件，其ＰｒｏｄＡｎａ、ＦｉｅｌｄＡｓｓｉｓ、ＰｒｏｄＤｉａｇ、ＰｒｏｄＤｅｓｉｇｎ 计，制作管柱图。 及ＷｅｌｌＳｔｒｉｎｇ等模块的组合形成一套监控油井生产、 目前在油藏管理和油气生产设计方面应用的软 诊断油井工况、优化设计生产参数和管柱的综合解 决方案，从而可有效地提高油井生产管理水平，提 高区块开采综合效益。 ｉ ‘………－…磊 …～●ｒ－Ｅｉ６￣ｉ 一 ‘…………… 潜 力 井 １ 油井生产分析和优化设计应用中 的综合解决方案 为充分合理地发挥油井的生产潜力，需要对单 井生产历史状况、动态变化、存在的问题及潜力进 行分析，并对生产参数和生产管柱进行优化设计。 图１ ＰＥＯｆｆｉｃｅ油井生产分析及优化设计应用流程 １．１ 生产监控 １．１．１ ＰｒｏｄＡｎａ监控油井生产变化 ＰＥＯｆｆｉｃｅ软件系列为这些问题的解决提供了技术手 段，其解决问题的思路见图１。首先，通过生产监 通过ＰｒｏｄＡｎａ提供的警示、生产统计分析和生 产曲线绘制功能，可以方便快速地进行开采指标对 比、生产曲线和开采现状图查看，及时监控油井生 木王仪，男，高级工程师。１９９７年毕业于西南石油学院油气田开发工程专业，获硕士学位，现在中国地质大学（北京）攻读博士学位，长期从事油气 田开发方面的技术研究与现场应用工作，现任北京奥伯特石油科技有限公司副总裁。地址：北京市海淀区清华科技园科技大厦ｃ座２００１，１０００８４。Ｅ－ｍａｒｌ： ｗａｎｇｙ＠ｏｐｔｐｔ．ｃｏｒｎ ２４ 王仪等：油井综合生产分析及优化设计方法研究 ２０１２年３月 产状态。一方面，通过生产指标的对比，包括产液 量、产油量、综合含水、压力（动液面、静液面）、 累计产量等，及时发现生产异常，并给予警示；另 方面，通过生产含水、压力、产量等的生产指标 一１．３．２ ＷｅｌｌＳｔｒｉｎｇ实用管杆柱图绘制与强度校核 利用油田数据库系统，ＷｅｌｌＳｔｒｉｎｇ可以自动绘制 黑白和３Ｄ效果的管柱图，从而将油田工程师从复 杂的管柱图绘制工作中解放出来，提高生产效率； 统计分析，寻找油井生产变化规律；再根据油井历 并且可以进行套管、油管、抽油杆柱的受力分析或 史生产曲线，分析油井生产状态的变化，并发掘潜 强度校核。 在的原因。 １．１．２ ＦｉｅｌｄＡｓｓｉｓ宏观评价油井生产状况 ２ 应用实例 ＦｉｅｌｄＡｓｓｉｓ通过建立宏观控制图，实现了油井生 ＰＥＯｆｆｉｃｅ软件系统在油井生产分析和优化设计 产状态统计、分析的软件化，使石油工程师可以随 时掌握油井动态，及时发现问题井和潜力井，为生 产优化设计和井下作业提供目标，从而大大提高管 理水平。首先，通过生产参数统计分类，应用行业 标准与规范，建立不同区块不同井况的宏观控制图 版。抽油机井图版类别有沉没压力一泵效、流压～ 泵效、流饱比一泵效；电潜泵井图版类别有泵人口 气液比一泵排量合理度、泵入口压力一泵排量合理 度；其次，导人油井生产数据，基于宏观控制图版， 快速形成宏观控制图，为油井分类治理与控制提供 依据。 １．２工况诊断 １．２．１ ＰｒｏｄＤｉａｇ ｆｏｒ ＲＰ智能诊断抽油井工况 由地面测量的示功图快速准确地计算出井下不 同深度和抽油泵的示功图。应用神经网络理论， ＰｒｏｄＤｉａｇ ｆｏｒ ＲＰ可自动根据示功图的形状准确判别 油井的故障类型。ＰｒｏｄＤｉａｇ ｆｏｒ ＲＰ还可以由示功图 计算出油井产液量、载荷、泵效组成等极具参考价 值的系统信息。 １．２．２ ＰｒｏｄＤｉａｇ ｆｏｒ ＥＳＰ智能诊断电潜泵井工况 电流卡片是反映电潜泵工作状况的最直接和最 主要的信息载体，一般通过电流卡片来判断电潜泵 运行是否正常。ＰｒｏｄＤｉａｇ ｆｏｒ ＥＳＰ利用神经网络方法 智能地识别电流卡片，实现对电潜泵运行状况进行 诊断与管理，从而减少电潜泵长期不正常工作的机 会和电潜泵发生故障的概率。 １．３优化设计 １．３．１ ＰｒｏｄＤｅｓｉｇｎ油井潜力分析与优化设计 ＰｒｏｄＤｅｓｉｇｎ提供精确的流体物性…、流入动态 和多相管流拟合计算模型 ，为采油井进行分析和 设计奠定了基础；对各种类型油井进行压力系统分 析；适合于各种类型油井的多种举升方式的优化设 计，如自喷、有杆抽油、电潜泵采油、气举等举升 方式的优化设计；以及对各类型的生产井的生产潜 力和生产参数进行预测。 中应用的综合解决方案得到广泛推广，新疆、胜利、 江汉、江苏油田的多个采油厂，已把宏观控制图、 工况自动诊断、优化设计纳入了日常工作管理中， 形成了以ＰＥＯｆｆｉｃｅ为平台的定期报表、定期分析 制度。 新疆准东采油厂应用ＰＥＯｆｆｉｃｅ自２００５年至 ２００７年共完成了ｌ ２０２井次的抽油参数评价与优化 工作，其中检泵井８３１井次，参数调整３０２井次， 累计增油超过５０ ０００ｔ，每口井平均提高系统效率约 ３％。现介绍准东油田一口典型井（ＺＤ１—８１）应用实例。 ２．１ 对ＺＤ１－８１井生产问题的发现 通过ＦｉｅｌｄＡｓｓｉｓ对ＺＤ１—８１井生产状况进行宏观 评价，见图２。从图２中可以看出，有３口潜力井， １３口问题井（１１口井位于参数偏大区，２口井位于 断脱漏失区）。其中ＺＤ１—８１井位于参数偏大区。 图２ ＦｉｅｌｄＡｓｓｉｓ制作ＺＤ１—８１井宏观控制 通过ＰｒｏｄＡｎａ对其产状变化进行分析，见图３。 从图３中可以看出该井产量较低，而套压从２００７ 年４月份大幅升高（当前套压为３．６ＭＰａ），平均气 油比大于１００ｍ ／ｔ，表明该井为气体影响或断脱漏失。 ２．２对ＺＤ１—８１井生产工况的诊断 根据ＺＤ１—８１井示功图，应用ＰｒｏｄＤｉａｇ ｆｏｒ ＲＰ 第２３卷第２期 石油规划设计 ２５ 摹 、、 稚 如 ．时间／（年一月） 时间／（年一月） 时问／（年一月） 时间／（年一月） 图３井ＺＤ１—８１生产曲线 进行详细诊断，结果为气体影响（图４、表１ ｏ从 泵效组成可以看出气体影响损失所占份额最大，为 ４１．０３％；其次是冲程影响损失，为１２．２８％。从杆柱 受力分析结果图（图５）可以看出，ＺＤ１—８１井各级 杆应力百分比较为均衡，且约在４０％，杆柱受力状 态良好。 ６Ｏ 妄 ０ 奄 Ｉ缸 ２０ Ｏ 一级杆 二级杆 三级杆 四级杆 图５ ＺＤ１—８１井杆柱受力分析 综合上述分析可知，该井的工况为气体影响。 在井ＺＤ１—８ｌ的优化设计中可以考察加深泵挂、下 入气锚对生产的影响。 位移／ｍ ２．３对ＺＤ１—８１井优化设计 应用生产资料与测试资料，应用ＰｒｏｄＤｅｓｉｇｎ拟 图４ ＺＤ１—８１井功图计算结果 表１ ＺＤ１—８１井工况诊断结果 工况类型 正常合得产能、ＰＶＴ、多相管流模型，应用节点分析功 能分析下泵深度和气锚对生产的影响，结果见图６、 输出值 ０．０４３ ８ 输出值 ０．０１５ ９ 工况类型 固定凡尔漏 图７。 该井的下泵深度为１ ７９５．４６ｍ，动液面１ ７２０ｍ， 连抽带喷 供液不足 气影响气锁蜡影响砂影响０．０２９ ７ 油管漏 ０．３４１ ５ 游动凡尔卡死０．７３４ ９ 固定凡尔卡死 ０．００１ ７ 活塞脱出工作筒 ０．００２ ０ 活塞撞固定凡尔 ０．００２ １ 衬套乱Ｏ．００１ ４ ０．００１ ５ ０．００１ ９ Ｏ．００１ ５ ０．００１ ７ ０．００１ ８ 沉没度为７５．４６ｍ。从图６中可以看出，产液量和井 下系统效率随下泵深度的增加变化趋势比较平缓。 下泵深度每增加１００ｍ，产液量的增量小于０．１ｔ／ｄ， 系统效率的增量小于０．２２％。且加深下泵深度， 必然会增加悬点载荷。所以，综合考虑建议不加深 泵挂。 稠油影响振动影响泵漏失游动凡尔漏 ０．００２ ３ 抽油杆断 ０．０１６ ８ 抽油杆脱 ０．０１１ ２ 其他Ｏ．０３４ ７ Ｏ．００２ ２ ０．００２ ４ ０．００１ ４ 从图６、７可以看出，安装ＸＱＳＭ一９０型气锚前、 ２６ 王仪等：油井综合生产分析及优化设计方法研究 ２０１２年３月 二 一 ＼ 下泵深度／ｍ 图６下泵深度敏感性分析 ３Ｏ ２５ 董２＼ ０ １５ ｌＯ ５ ０ １ ２ ３ ４ ５ ６ 产液量／（ｔ・ｄ ） 图７ 安装ＸＱＳＭ一９０型气锚前节点分析 后（气体分离效率为８０％），产液量从３．３ｔ／ｄ增加到 ４．１６ｔ／ｄ，提高了２６．１％；井下系统效率提高了９．９２％。 使用节点分析优化得到的协调产量４．１６ｔ／ｄ，对 该井进行定产量设计，获取最优生产参数：泵径 ３２ｒａｍ，泵挂１ ７９５．４６ｍ，一级杆长度４０６．７６ｍ，二级 杆长度４５５．７ｍ，三级杆长度９３３．Ｏｍ，泵效３４．４３％， 井下系统效率２１．６３％，动液面１ ４３２．７２ｍ。 ２．４对ＺＤＩ一８１井管柱设计 根据优化设计的工艺参数，结合该井的井身结 构，用ＷｅｌｌＳｔｒｉｎｇ生成了ＺＤ１—８１井管柱设计图，见 图８。 ３ 结语 ＰＥＯｆｆｉｃｅ是一套面向油藏管理和油气生产设计 的一体化的软件系统，功能强大，操作简便，可以 图８ ＺＤ１—８１井井下管柱 很好的应用于油井分析与优化设计中。 目前，该软件在胜利、新疆等大油田得到了广 泛应用，取得了较好成果，逐步成为油井生产管理 与优化设计的管理模式与工作模式。 参考文献： ［１］ 刘北林，张秀华．一体化管理体系的建立和实施初 探［Ｊ］．商业研究，２００３，１６（６）：１－２． ［２］ Ｃｕｒｔｉ Ｓ Ｈ．Ｗｈｔｓｏｎ，Ｍｉｃｈａｅ１ Ｒ．Ｂｒｕｌ６．Ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ Ｐｈａｓｅ Ｂｅｈａｖｉｏｒ［Ｃ］．Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ Ｉｎｃ．２０００：１０１—２１ １． ［３］ 励学思．油井生产动态分析［Ｍ］．北京：石油工业出 版社，１９９６：４５—４８． ［４］ 单洪青，王曦，刘建平．国外大石油公司最新发展战 略的特点［Ｊ］．当代石油石化，２００１，９（２）：２４－３０． ［５］ 张霞．关于油气勘探与国际接轨的几点思考［Ｊ］．中 国石油勘探，２００１，６（３）：８９—９２． ［６］ 苑秀杰，院振刚．牙哈凝析气田项目管理特征［Ｊ］． 石油规划设计，２００２，１３（６）：１２９－１３３． ［７］ Ｊａｍｅｓ Ｐ．Ｂｒｉｌｌ，Ｈｅｍａｎｔａ Ｍｕｋｈｅｒｊｅｅ．Ｍｕｌｔｉｐｈａｓｅ Ｆｌｏｗ ｉｎ Ｗｅｌｌｓ［Ｃ］．Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ Ｉｎｃ，１９９９：２８—５６． 收稿日期：２０１ １－０７－１６ 编辑：廉践维
