數(shù)字化氣田精細(xì)氣井管理探討

成育紅，馬 媛，曹朋亮，李大昕，孫 振，唐 婧，雷國(guó)發(fā)，李 媛，張 浩

（中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第五采氣廠，內(nèi)蒙古烏審旗 017300）

數(shù)字化氣田精細(xì)氣井管理探討

成育紅，馬 媛，曹朋亮，李大昕，孫 振，唐 婧，雷國(guó)發(fā)，李 媛，張 浩

（中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司第五采氣廠，內(nèi)蒙古烏審旗 017300）

蘇東氣田位于蘇里格氣田東部，該地區(qū)儲(chǔ)層物性差、非均質(zhì)性強(qiáng)是典型的低壓、低滲、低產(chǎn)的三低氣田,氣井在生產(chǎn)的過程中表現(xiàn)出壓力下降快、穩(wěn)產(chǎn)期短、產(chǎn)水等特征，氣井管理難度非常大。隨著氣田的發(fā)展壯大，井?dāng)?shù)逐漸增多，如何科學(xué)管理確保氣田高效開發(fā)，達(dá)到“提高管理水平、精簡(jiǎn)組織機(jī)構(gòu)、減少勞動(dòng)強(qiáng)度”的目標(biāo)，成為制約蘇東氣田現(xiàn)代化、數(shù)字化發(fā)展的瓶頸。針對(duì)蘇東氣田在氣井管理方面面臨的困難，經(jīng)過幾年來對(duì)氣井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)特征的研究提出了分類管理的精細(xì)氣井管理思路，結(jié)合氣田先進(jìn)的數(shù)字化平臺(tái)、站控系統(tǒng)，研究開發(fā)了一套精細(xì)氣井管理數(shù)字化平臺(tái)。該平臺(tái)主要包括智能監(jiān)測(cè)、智能提示、智能分析、氣井管理智能考核實(shí)現(xiàn)了氣井管理智能化、精細(xì)化。

精細(xì)氣井管理；智能監(jiān)測(cè)；智能提示；智能分析

隨著氣田生產(chǎn)規(guī)模逐步提升，井?dāng)?shù)逐漸增多，低產(chǎn)低效井比例增大，傳統(tǒng)的管理辦法效率低下，員工操作勞動(dòng)強(qiáng)度大、異常氣井不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)、氣井管理制度執(zhí)行不到位、效果評(píng)價(jià)不能及時(shí)跟進(jìn)等缺點(diǎn)，管理部門越來越迫切地希望尋找到一種適合數(shù)字化氣田的管理方法，深入推進(jìn)精細(xì)氣井管理真正做到“讓數(shù)字說話，聽數(shù)字指揮”。

1 氣井分類管理思路

分類管理是指按照管理目標(biāo)的共性特征進(jìn)行分門別類，抓住主要矛盾和主要問題，分清重點(diǎn)與一般，從而有針對(duì)有區(qū)別地采取管理方式的一種定量化管理方法。

蘇東氣田儲(chǔ)層物性差、非均質(zhì)性強(qiáng)是典型的低壓、低滲、低產(chǎn)的三低氣田,氣井在生產(chǎn)的過程中表現(xiàn)出壓力下降快、穩(wěn)產(chǎn)期短、產(chǎn)水等特征，氣井管理難度大。常規(guī)按照氣井產(chǎn)量分類或儲(chǔ)層物性特征進(jìn)行分類的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ井分類方法,難以滿足氣田開發(fā)需求。綜合考慮蘇東氣田實(shí)際依據(jù)氣井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)特征將氣井分為連續(xù)生產(chǎn)井、產(chǎn)水井、間歇井進(jìn)行管理并建立了針對(duì)性管理措施。

2 數(shù)字化管理平臺(tái)的搭建思路與應(yīng)用

精細(xì)氣井管理平臺(tái)充分利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、氣藏管理技術(shù)、采氣工藝技術(shù)、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳技術(shù)，把“異常井智能監(jiān)測(cè)、氣井管理制度智能提示、泡排實(shí)施效果智能分析、氣井管理智能考核作為平臺(tái)建設(shè)思路,應(yīng)用了蘇里格氣田生產(chǎn)運(yùn)行管理子系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，集氣站遠(yuǎn)傳歷史記錄數(shù)據(jù)庫2個(gè)數(shù)據(jù)庫，編寫了壓降速率判識(shí)算法、節(jié)流器失效井判識(shí)算法、產(chǎn)水井判識(shí)算法、效果分析算法4個(gè)判識(shí)算法，搭建了智能監(jiān)測(cè)、智能提示、智能分析、智能考核4個(gè)主平臺(tái)界面及節(jié)流器更換、產(chǎn)水井制度制定、排水采氣報(bào)表、產(chǎn)量下發(fā)計(jì)劃3個(gè)輔助平臺(tái)界面，實(shí)現(xiàn)了異常井及時(shí)發(fā)現(xiàn)、氣井管理措施有效落實(shí)、氣井管理制度不斷優(yōu)化、氣井管理考核自動(dòng)發(fā)布的功能及壓降速率查詢、節(jié)流器更換查詢、產(chǎn)水井查詢、氣井排水采氣實(shí)施情況查詢、排水采氣有效井等輔助功能。

2.1 智能監(jiān)測(cè)

智能監(jiān)測(cè)主要是通過編寫計(jì)算機(jī)程序?qū)ιa(chǎn)過程中壓力、產(chǎn)量異常的氣井及產(chǎn)水井進(jìn)行監(jiān)測(cè)報(bào)警，確保管理人員在第一時(shí)間內(nèi)發(fā)現(xiàn)問題并采取針對(duì)性措施，主要分為壓降速率智能監(jiān)測(cè)模塊、節(jié)流器失效井智能監(jiān)測(cè)模塊、產(chǎn)水井智能監(jiān)測(cè)模塊。

2.1.1 壓力速率智能監(jiān)測(cè) 壓降速率智能監(jiān)測(cè)以A3數(shù)據(jù)庫為載體，對(duì)氣井每日壓力進(jìn)行跟蹤,選取連續(xù)生產(chǎn)15天每天開井24小時(shí)的單井壓力數(shù)據(jù)計(jì)算壓降速率,系統(tǒng)每5分鐘計(jì)算一口井，一直往復(fù)循環(huán),當(dāng)遇到壓降速率不合理的氣井就會(huì)反映到前臺(tái)。

P1—當(dāng)天的壓力，MPa；P2—以當(dāng)天為起點(diǎn)往前推1天的氣井壓力，MPa；P3—以當(dāng)天為起點(diǎn)往前推2天的氣井壓力，MPa；P14—以當(dāng)天為起點(diǎn)往前推13天的氣井壓力，MPa；P15—以當(dāng)天為起點(diǎn)往前推14天的氣井壓力，MPa；A1—當(dāng)天與當(dāng)天前 1天的降速率，MPa/d；A2—當(dāng)天前1天與以當(dāng)天為起點(diǎn)往前推1天的降速率，MPa/d；；A14—當(dāng)天前1天與以當(dāng)天為起點(diǎn)往前推1天的降速率，MPa/d；A—14天的平均降速率，MPa/d；通過壓力智能監(jiān)測(cè)模塊技術(shù)人員可以篩選出壓降速率不合理的氣井并查詢壓降速率不合理的氣井的生產(chǎn)曲線、無阻流量、目前產(chǎn)量、壓力、壓降速率、生產(chǎn)層位等關(guān)鍵參數(shù)，便于管理人員對(duì)壓降速率不合理的氣井調(diào)產(chǎn)。通過壓降速率智能監(jiān)測(cè)可查詢氣田所有井的壓降速率進(jìn)行計(jì)算并導(dǎo)成excel電子表格的功能，為評(píng)價(jià)全氣田的速率提供數(shù)據(jù)。節(jié)流器被更換后，在節(jié)流器更換的平臺(tái)界面填寫更換記錄，日后即可查詢。

表1 氣井壓力智能監(jiān)測(cè)表

2.1.2 節(jié)流器失效井智能監(jiān)測(cè) 當(dāng)氣井節(jié)流器失效后不及時(shí)關(guān)井繼續(xù)生產(chǎn)危害巨大，一是存在安全隱患：氣井節(jié)流氣失效后氣量突然增大,引起井底壓力波動(dòng)部分氣井可能出砂，尤其是投產(chǎn)時(shí)間較短的新井，氣井出砂會(huì)導(dǎo)致閥門、管線、彎頭等刺漏；二是節(jié)流器失效后長(zhǎng)期生產(chǎn)容易引起速敏、壓敏等敏感性、水侵、破壞儲(chǔ)層滲流通道不利用氣井穩(wěn)產(chǎn)。氣井節(jié)流器失效一般分為開井時(shí)節(jié)流器失效、生產(chǎn)過程中節(jié)流器失效兩種情況，開井過程中井口有人，節(jié)流器失效可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)，因此節(jié)流器失效井智能監(jiān)測(cè)模塊主要針對(duì)正常生產(chǎn)時(shí)節(jié)流器失效。節(jié)流器失效井智能監(jiān)測(cè)模塊以集氣站的遠(yuǎn)傳數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，主要依據(jù)氣井正常生產(chǎn)時(shí)節(jié)流器失效后表現(xiàn)出套壓迅速下降，氣量迅速增大，油壓緩慢上升的特征及節(jié)流器失效井關(guān)井后表現(xiàn)出來套壓停止下降，氣量為零的特征，為依據(jù)設(shè)置條件，達(dá)到節(jié)流器失效井智能監(jiān)測(cè)的目的。

表2 節(jié)流器失效井判斷依據(jù)表

圖2 節(jié)流器失效井智能監(jiān)測(cè)流程圖

某口井符合以上三個(gè)條件中兩個(gè)時(shí)視為節(jié)流器失效井，節(jié)流器失效井智能監(jiān)測(cè)就會(huì)自動(dòng)報(bào)警,當(dāng)采取關(guān)井措施報(bào)警就會(huì)消除。

圖3 產(chǎn)水井智能監(jiān)測(cè)流程圖

2.1.3 產(chǎn)水井智能監(jiān)測(cè) 典型的積液特征有四大類：套壓與產(chǎn)氣量波動(dòng)；套壓上升與產(chǎn)量下降；套壓高值不變與不產(chǎn)氣；短期關(guān)井存在油套壓差。產(chǎn)水井智能監(jiān)測(cè)模塊根據(jù)積液氣井油套壓和氣量變化特征編寫成計(jì)算機(jī)程序達(dá)到積液井智能監(jiān)測(cè)的目的。

產(chǎn)水井智能監(jiān)測(cè)模塊后臺(tái)判斷依據(jù)具體算法：

選取連續(xù)生產(chǎn)10天每天開井24小時(shí)的單井壓力數(shù)據(jù)計(jì)算壓降速率,若某口井未達(dá)到連續(xù)生產(chǎn)10天每天生產(chǎn)時(shí)間24小時(shí)，則該井不參與計(jì)算。

P1—當(dāng)天的壓力，MPa；P2—以當(dāng)天為起點(diǎn)往前推1天的氣井壓力，MPa；P3—以當(dāng)天為起點(diǎn)往前推2天的氣井壓力，MPa；P9—以當(dāng)天為起點(diǎn)往前推8天的氣井壓力，MPa；P10—以當(dāng)天為起點(diǎn)往前推9天的氣井壓力，MPa；A1—當(dāng)天與當(dāng)天前 1 天的降速率，MPa/d；A2—當(dāng)天前1天與以當(dāng)天為起點(diǎn)往前推1天的降速率，MPa/d；A3—當(dāng)天前1天與以當(dāng)天為起點(diǎn)往前推2天的降速率，MPa/d；A9—當(dāng)天前1天與以當(dāng)天為起點(diǎn)往前推8天的降速率，MPa/d。

選取連續(xù)生產(chǎn)10天每天開井24小時(shí)的單井壓力數(shù)據(jù)，計(jì)算相鄰兩天套壓的差值（用后一天減去前一天）；計(jì)算的結(jié)果里面，如果正數(shù)的個(gè)數(shù)大于負(fù)數(shù)的個(gè)數(shù)，視為套壓波動(dòng)井。

P1—當(dāng)天的壓力，MPa；P2—以當(dāng)天為起點(diǎn)往前推1天的氣井壓力，MPa；P3—以當(dāng)天為起點(diǎn)往前推2天的氣井壓力，MPa；P9—以當(dāng)天為起點(diǎn)往前推8天的氣井壓力，MPa；P10—以當(dāng)天為起點(diǎn)往前推9天的氣井壓力，MPa；A1—當(dāng)天與當(dāng)天前 1 天的降速率，MPa/d；A2—當(dāng)天前1天與以當(dāng)天為起點(diǎn)往前推1天的降速率，MPa/d；A3—當(dāng)天前1天與以當(dāng)天為起點(diǎn)往前推2天的降速率，MPa/d；A9—當(dāng)天前1天與以當(dāng)天為起點(diǎn)往前推8天的降速率，MPa/d。

選取連續(xù)生產(chǎn)10天每天開井24小時(shí)的單井?dāng)?shù)據(jù)，10天內(nèi)累計(jì)產(chǎn)氣量下降超過0.05萬立方米的單井（以當(dāng)天向前推10天，與上個(gè)10天作比較）。

該井套壓下降平穩(wěn)氣量大幅下降

Q1—當(dāng)天的氣井產(chǎn)量，104m3；Q2—以當(dāng)天為起點(diǎn)往前推1天的氣井產(chǎn)量，104m3；Q3—以當(dāng)天為起點(diǎn)往前推2天的氣井產(chǎn)量，104m3；Q11—以當(dāng)天為起點(diǎn)往前推10天的氣井產(chǎn)量，104m3；Q12—以當(dāng)天為起點(diǎn)往前推11天的氣井產(chǎn)量，104m3。

若某口當(dāng)天生產(chǎn)時(shí)間大于0小于24小時(shí)，前一天的生產(chǎn)時(shí)間為0，當(dāng)天油套壓差大于等于2 MPa,該井存在油套壓差。該井存在油套壓差。

通過產(chǎn)水井智能監(jiān)測(cè)模塊可及時(shí)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)水井并附有該井生產(chǎn)曲線、目前產(chǎn)量、壓力等關(guān)鍵參數(shù)，技術(shù)員即可根據(jù)相關(guān)參數(shù)制定該井排水采氣制度。

2.2 智能提示

通過產(chǎn)水井智能監(jiān)測(cè)判識(shí)出新產(chǎn)水井后，即可在智能提示后臺(tái)的制度制定界面制定排水采氣制度，制度制定完成后，計(jì)算機(jī)會(huì)對(duì)制度制定的日期產(chǎn)生記憶，根據(jù)制度周期，推算制度執(zhí)行日期，并進(jìn)行提示。

操作員工按照制度采取措施后，必須當(dāng)天填寫排水采氣報(bào)表，智能提示后臺(tái)就可根據(jù)排水采氣報(bào)表對(duì)該井當(dāng)月制度計(jì)劃執(zhí)行情況及實(shí)際執(zhí)行情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。

智能提示前臺(tái)即可提示3日內(nèi)需要采取排水采氣措施的單井（2天內(nèi)要執(zhí)行的井標(biāo)紅，3天內(nèi)要執(zhí)行的井標(biāo)黑）及相應(yīng)排水采氣制度督促操作員工采取措施并對(duì)計(jì)劃執(zhí)行次數(shù)和實(shí)際執(zhí)行次數(shù)智能統(tǒng)計(jì)確保制度有效落實(shí)。

圖4 產(chǎn)水井智能提示流程圖

2.3 智能分析

技術(shù)員對(duì)生產(chǎn)過程中的異常氣井采取管理措施后，智能分析模塊會(huì)自動(dòng)跟蹤采取措施后氣井的效果，對(duì)于效果不好的氣井將自動(dòng)發(fā)送到技術(shù)人員電腦上提醒技術(shù)人員繼續(xù)優(yōu)化措施，從而保證措施不斷的優(yōu)化。

2.3.1 氣井工作制度優(yōu)化效果智能分析 對(duì)壓降速率不合理的氣井更換節(jié)流器后,先在氣井工作制度優(yōu)化效果智能分析后臺(tái)填寫節(jié)流失效井更換記錄，后臺(tái)就會(huì)跟蹤氣井壓力、產(chǎn)量變化情況，自動(dòng)計(jì)算并對(duì)比工作制度調(diào)整前后的壓力、產(chǎn)量、壓降速率，評(píng)價(jià)工作制度調(diào)整效果。

對(duì)于調(diào)整后效果不明顯的氣井工作制度優(yōu)化效果分析前臺(tái)就會(huì)標(biāo)識(shí)出來，督促氣井管理人員繼續(xù)優(yōu)化調(diào)整，保證氣井效果最優(yōu)。

2.3.2 產(chǎn)水井排水采氣效果智能分析 當(dāng)操作人員按照制定的排水采氣制度執(zhí)行后，填寫排水采氣報(bào)表后，產(chǎn)水井排水采氣效果智能分析后臺(tái)自動(dòng)分析制度執(zhí)行后壓力和產(chǎn)量變化情況判斷該井的排水采氣效果并統(tǒng)計(jì)當(dāng)月效果好的井和效果不好的井的比例。

效果分析的后臺(tái)判斷依據(jù)：

套壓下降：選取制度執(zhí)行后生產(chǎn)10天的單井壓力數(shù)據(jù)計(jì)算壓降速率，其中有7天的壓降速率小于零該井套壓下降。

圖5 氣井工作制度優(yōu)化效果分析流程圖

P1—當(dāng)天的壓力，MPa；P2—以當(dāng)天為起點(diǎn)往前推1天的氣井壓力，MPa；P3—以當(dāng)天為起點(diǎn)往前推2天的氣井壓力，MPa；P9—以當(dāng)天為起點(diǎn)往前推8天的氣井壓力，MPa；P10—以當(dāng)天為起點(diǎn)往前推9天的氣井壓力，MPa；A1—當(dāng)天與當(dāng)天前 1 天的降速率，MPa/d；A2—當(dāng)天前1天與以當(dāng)天為起點(diǎn)往前推1天的降速率，MPa/d；A3—當(dāng)天前1天與以當(dāng)天為起點(diǎn)往前推2天的降速率，MPa/d；A9—當(dāng)天前1天與以當(dāng)天為起點(diǎn)往前推8天的降速率，MPa/d。

氣量增長(zhǎng)以當(dāng)天向前推10天的累計(jì)產(chǎn)氣量與上個(gè)10天作比較 (每天開井24小時(shí)的單井壓力數(shù)據(jù))若累計(jì)產(chǎn)氣量大于上個(gè)10天的累計(jì)產(chǎn)氣量則氣量增長(zhǎng)

Q1—當(dāng)天的氣井產(chǎn)量，104m3；Q2—以當(dāng)天為起點(diǎn)往前推1天的氣井產(chǎn)量，104m3。

排水采氣效果智能分析前臺(tái)可實(shí)現(xiàn)出效果不好的氣井自動(dòng)掃描，自動(dòng)發(fā)送給技術(shù)人員提示技術(shù)人員優(yōu)化該井的排水采氣制度,智能統(tǒng)計(jì)有效井次數(shù)的功能。

2.4 氣井精細(xì)管理智能考核

氣井管理智能考核主要依據(jù)《氣井精細(xì)管理實(shí)施細(xì)則》結(jié)合計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)氣井的產(chǎn)量及管理進(jìn)行考核。產(chǎn)量考核主要是考核作業(yè)區(qū)當(dāng)月產(chǎn)量完成情況，管理考核主要考核智能監(jiān)測(cè)模塊發(fā)現(xiàn)的壓力、產(chǎn)量異常井的處理情況及排水采氣制度執(zhí)行情況。

氣井精細(xì)管理智能考核的后臺(tái)主要分為產(chǎn)量考核和管理考核兩部分，產(chǎn)量考核以班站為單位，把當(dāng)月完成產(chǎn)量與月初所下發(fā)產(chǎn)量對(duì)比，每未完成月計(jì)劃產(chǎn)量的0.1%扣0.5分；氣井精細(xì)管理考核主要針對(duì)智能監(jiān)測(cè)模塊發(fā)現(xiàn)的壓降速率不合理的氣井、產(chǎn)水井、節(jié)流器失效井處理情況，智能提示模塊統(tǒng)計(jì)的制度執(zhí)行情況，排水采氣效果分析模塊的有效井增產(chǎn)情況結(jié)合氣井精細(xì)管理實(shí)施細(xì)則進(jìn)行考核，遇到特殊情況也可人工修改。氣井精細(xì)管理智能考核前臺(tái)可以查詢每個(gè)作業(yè)區(qū)每個(gè)月的精細(xì)氣井管理考核得分,自動(dòng)評(píng)價(jià)各作業(yè)區(qū)氣井管理的水平。

3 數(shù)字化氣田配套工藝建設(shè)

3.1 低產(chǎn)低壓井遠(yuǎn)程定壓開關(guān)井技術(shù)

對(duì)于套壓低于5 MPa，井口數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳無故障、電磁閥開關(guān)靈活、座封良好的氣井根據(jù)油壓恢復(fù)情況設(shè)置電磁閥遠(yuǎn)程開井，根據(jù)氣量下限值遠(yuǎn)設(shè)置電磁閥遠(yuǎn)程關(guān)井，即可實(shí)現(xiàn)低產(chǎn)、低壓井的遠(yuǎn)程控壓開關(guān)井技術(shù)，提高氣井利用率。

3.2 自動(dòng)加注技術(shù)

為降低員工勞動(dòng)強(qiáng)度，減少井口作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，開展了自動(dòng)加注裝置現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，根據(jù)積液井的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)特征在氣井精細(xì)管理平臺(tái)制定加注制度，通過效果智能分析模塊不斷優(yōu)化加注制度即可實(shí)現(xiàn)氣井泡排智能化,提高了排水采氣效率。

4 結(jié)論

（1）氣井精細(xì)管理數(shù)字化平臺(tái)的智能監(jiān)測(cè)模塊有效確保異常氣井及時(shí)發(fā)現(xiàn)，智能提示模塊加強(qiáng)了措施氣井的過程控制，智能分析模塊隨時(shí)跟進(jìn)效果不斷優(yōu)化制度，智能考核公平公開發(fā)布考核，環(huán)環(huán)相扣不斷使氣井管理水平提高。

（2）通過建立精細(xì)氣井管理平臺(tái)及數(shù)字化氣田配套工藝使得傳統(tǒng)的人工分析、井口人工操作轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄芊治觥⒕谧詣?dòng)操作初步實(shí)現(xiàn)了氣井精細(xì)管理智能化。

（3）搭建數(shù)字化氣井平臺(tái)把技術(shù)人員從發(fā)現(xiàn)異常問題的環(huán)節(jié)中解放出來，實(shí)現(xiàn)氣井管理過程中數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和動(dòng)態(tài)分析的有機(jī)銜接，縮短了技術(shù)人員在數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)整理中的時(shí)間消耗，減輕了技術(shù)人員的工作強(qiáng)度，讓技術(shù)人員把更多的時(shí)間和精力投入有效的技術(shù)研究和開發(fā)管理上來。

[1] 洪鴻，李蓮明.分級(jí)分類精細(xì)氣田管理探索與實(shí)踐[M] .北京：石油工業(yè)出版社，2000.

[2] 李士倫.天然氣工程[M] .北京：石油工業(yè)出版社，2000.8

TE377

A

1673-5285（2012）07-0046-06

2012－05-15