油井示功圖采集與識別技術的應用

余劍

（中國石油大學（華東），山東青島 266000）

油井示功圖采集與識別技術的應用

余劍

（中國石油大學（華東），山東青島 266000）

隨著油田生產自動化建設的開展，大量的抽油機示功圖數據實現了自動采集，便于及時發現問題，提高生產時率。為了提高數據存儲率和檢索效率，對數據庫結構進行了優化設計，為后期軟件二次開發打下了基礎。開發了自動化數據管理系統，實現示功圖數據網上發布，方便用戶通過同一平臺獲取功圖資料。引進抽油井故障診斷軟件，有助于對抽油井故障進一步定位，提高抽油機井工況診斷效率。

示功圖 自動化 油田生產 工況診斷

1 引言

示功圖是由載荷隨位移的變化關系所構成的封閉曲線圖，根據懸點載荷與位移關系所測得的示功圖稱為地面示功圖或光桿示功圖。示功圖是生產管理中的一個重要依據，分析和解釋示功圖，可以了解深井泵工作狀況好壞，結合有關資料分析判斷出油井工作制度是否合理，抽油設備與油層和原油性質是否適應，可以掌握油井工作制度是否合理。通過“示功圖法”對低產、低能井制定出合理的開關井時間，減少設備的磨損和電能的浪費等。根據抽油機負荷的變化情況，找出影響泵效或抽不出油的原因，把示功圖和動、靜液面等資料結合起來分析，還可以了解油層的供液能力。

2 示功圖的采集

在懸繩器位置安裝“無線示功儀”，根據設定方式定時測量示功圖數據，測量完成后通過現場Zigbee網絡傳送至控制柜中的RTU；無線示功儀通過載荷傳感器與重力加速度傳感器的配合，生成示功圖。通過無線傳輸至油井附近的RTU柜內，由RTU存儲解析。監控中心配置巡檢計算機，巡檢計算機通過油區生產網絡發送控制指令給現場油水井RTU，或接受現場油水井RTU的數據。巡檢計算機接受到采集數據后經過整理，再將數據通過油區生產網絡傳送到數據服務器。

3 示功圖的存儲

永久保存的歷史數據庫可以根據實際需要每井每天保存4-6組數據（功圖等變化劇烈時自動增加保存量）。保存的邏輯可以根據功圖的特征量（最大載荷、最小載荷、功圖面積、沖次、供液系數等）變化到一定的時候就保存，這樣即能滿足實際的生產需要，還能大大縮小數據庫占用的磁盤空間，滿足數據庫容量以及查詢速度的需要。由于每天數據記錄量都比較大，對于數據庫來說更是考驗。如果沒有合理的設計方法，勢必導致服務器的查詢響應速度越來越慢。為此，對數據庫進行了一個巧妙的設計。歷史數據庫考慮到各個油井之間的功圖數據并沒有必然的聯系，將數據表分散設計，即每口油井一個數據表，一定量的數據表用一個Oracle的數據表空間保存。這樣設計的話，即使該系統運行10年后，要查詢某個油井的某組數據。對于Oracle數據庫來說，這與從只有1條記錄中檢索一組功圖數據的時間基本一樣。這樣的設計能跨過運行時間對于系統的影響，而且，在查詢油井歷史趨勢時不用跨表查詢，可以大大增加系統的響應特性。

4 示功圖綜合應用

抽油機示功圖的識別是示功圖應用的一個重要組成部分，它是由專業的地質人員通過分析示功圖及其相關數據給出的，目的是判斷抽油設備的工作情況和油井動態。為充分利用自動化系統采集的地面示功圖數據資源，提高油田管理效率，需要進行軟件的二次開發，對大批地面示功圖進行自動識別處理，從而篩選出有故障的油井重點進行研究。

首先，與生產數據庫中的日、月報數據相關聯，調用數據庫的示功圖信息、單井基礎信息、靜態數據表、桿管泵數據表、抽油機調平衡記錄、生產參數表等信息，為下一步綜合分析提供數據支持。其次，提供了摩擦系數等的不同阻尼系數計算方法，由地面測量的示功圖快速準確地計算出井下不同深度和泵的示功圖，消除了各種因素對地面示功圖的影響。第三，以大量的不同類型示功圖為樣本庫，智能化地自動根據示功圖的形狀準確判別油井的故障類型，可自動診斷的故障類型多達20種以上（包括泵正常、連抽帶噴、供液不足、氣影響、氣鎖、蠟影響、砂影響、稠油影響、振動影響、泵漏失、游動凡爾漏、固定凡爾漏、油管漏、游動凡爾卡死、固定凡爾卡死、活塞脫出工作筒、活塞撞固定凡爾、襯套亂、抽油桿斷、抽油桿脫等）。

功圖分析結果如下圖1：

圖1

5 結語

（1）應用自動化系統進行示功圖自動采集，可連續測試并長期保存，并以此為依據進行科學的生產分析，及時、準確、全面地掌握生產情況，為決策提供可靠論據。（2）用Oracle數據庫來存儲功圖信息，相對于用書面材料存儲無論在時效上還是在準確率上有了極大的提高。（3）示功圖通過網絡發布與瀏覽，可以使不同的管理者通過同一個信息平臺得到自己所需的示功圖資料。（4）以信息化、自動化的示功圖管理方式代替過去的人工管理方式，極大地提高了工作效率，豐富了我廠生產管理信息化的建設。