基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的示功圖量液測(cè)量技術(shù)的研究與應(yīng)用

韓光 李兵元 韓夢(mèng)蝶

[摘 要]目前，油井產(chǎn)液量計(jì)量以分離器為主，存在建設(shè)成本高、計(jì)量效率低等問題。隨著技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，功圖計(jì)量逐漸發(fā)展為一種高效、低成本的軟件計(jì)量方式。基于此，本文結(jié)合油田作業(yè)過程特點(diǎn)，研究了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的示功圖量液測(cè)量技術(shù)，并結(jié)合其具體的應(yīng)用，指出當(dāng)前該項(xiàng)技術(shù)中存在的問題，并提出相應(yīng)的優(yōu)化措施。

[關(guān)鍵詞]神經(jīng)網(wǎng)絡(luò);示功圖量液測(cè)量技術(shù);油田

0? ? ?引 言

油田在生產(chǎn)過程中，采用分離器計(jì)量的方法計(jì)量油井產(chǎn)液量。隨著計(jì)量站的建設(shè)與應(yīng)用，成本較高的劣勢(shì)逐漸突出，所以油田企業(yè)開始使用基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的示功圖量液測(cè)量技術(shù)，并不斷優(yōu)化和改進(jìn)傳統(tǒng)的測(cè)量技術(shù)，基本滿足了該油田陸上開采的各種計(jì)量要求，大大提升了該油田的綜合效益。

1? ? ?應(yīng)用示功圖量液測(cè)量技術(shù)的原理

1.1? ?示功圖量油原理

示功圖量油技術(shù)建立在傳統(tǒng)的功圖量油技術(shù)基礎(chǔ)上，為采用綜合分析技術(shù)的功圖量油技術(shù)，通過安裝使用傳感器，在計(jì)算機(jī)技術(shù)的支持下，開發(fā)了抽油機(jī)井的泵功圖。目前，示功圖法油井計(jì)量技術(shù)逐漸成為油田開采作業(yè)過程中使用最普遍的一種方式，主要根據(jù)游梁機(jī)和油井產(chǎn)液量之間的關(guān)系變化更好地直觀演示基于有桿泵稠油系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)雜振動(dòng)的過程。該振動(dòng)系統(tǒng)在各種基礎(chǔ)條件的影響下，會(huì)對(duì)外部的一些因素發(fā)生反應(yīng)，通過有效分析對(duì)泵功圖，可以確定泵的沖程、漏失、充滿程度、充氣情況等影響因素，并很好地計(jì)算出油井下泵的具體排量數(shù)據(jù)，最終計(jì)算出有效的排量，以完成量油的效果。

1.2? ?常用示功圖量油技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)

常用的示功圖量油技術(shù)在應(yīng)用過程中，主要有拉線法、面積法、液量迭代法、有效沖程法和綜合診斷法等方法，不同方法之間的適用范圍不同。其中，拉線法主要適用黏度較低、供液量?jī)?yōu)良、動(dòng)載阻尼和慣性作用較小的油井，數(shù)字化應(yīng)用不明顯。面積法與拉線法之間的應(yīng)用區(qū)別主要表現(xiàn)在求解的過程不同。在泵功圖的處理過程中采用面積法計(jì)算產(chǎn)液量的情況，存在一定的局限性，所以該方法并沒有得到大面積推廣和使用。液量迭代法在使用過程中，可以計(jì)算得出準(zhǔn)確的液量數(shù)據(jù)，但是并不能及時(shí)反映出每個(gè)時(shí)間段的變化情況，存在一定的局限性。在建立有桿抽油系統(tǒng)振動(dòng)模型和采用數(shù)學(xué)方法建模求解等基礎(chǔ)上，可以使用有效沖程法，但在計(jì)算過程中，一旦一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)失誤，會(huì)造成整體的計(jì)算結(jié)果錯(cuò)誤。綜合診斷法主要結(jié)合油井發(fā)生故障進(jìn)行表現(xiàn)，并有效提升沖程計(jì)算精度，但在計(jì)算過程中需要進(jìn)行人工配合，系統(tǒng)不能完成自動(dòng)化分析和計(jì)算任務(wù)。

2? ? ?基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的示功圖量液測(cè)量技術(shù)研究

在實(shí)際的油田生產(chǎn)過程中，技術(shù)應(yīng)用水平不斷提升，為了更好地減少現(xiàn)有計(jì)量方法中存在的問題，本文開展了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的示功圖量液測(cè)量技術(shù)的研究工作，主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行研究。

2.1? ?示功圖識(shí)別模型的優(yōu)化

優(yōu)化示功圖識(shí)別模型主要在數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用過程中，能夠改善原有的功圖識(shí)別不準(zhǔn)確的現(xiàn)象，在油井的計(jì)量工作中，懸點(diǎn)示功圖的影響因素較多，如受到泵的各種運(yùn)行情況的影響，載荷分布的情況變化較大，功圖的形狀也會(huì)不斷發(fā)生變化，影響最終計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。而采用模型補(bǔ)充方法，可以有效識(shí)別凡爾開閉點(diǎn)，從而更好地保證最終計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2.2? ?儀表漂移分析

有桿抽油系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，根據(jù)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可以更好地計(jì)算出系統(tǒng)荷載的有效范圍。在此基礎(chǔ)上，不斷減少振動(dòng)產(chǎn)生的載荷、慣性作用產(chǎn)生的載荷和摩擦力的綜合作用，并根據(jù)懸點(diǎn)載荷和液柱載荷的綜合情況，很好地計(jì)算出載荷傳感器的漂移情況，為更準(zhǔn)確地計(jì)算油井產(chǎn)液量的數(shù)據(jù)奠定基礎(chǔ)。

2.3? ?多元參數(shù)綜合分析

示功圖可以很好地反映油井的實(shí)際情況，但計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確度和精確度較低，使用該方法會(huì)受到一定的局限性。多元參數(shù)綜合分析技術(shù)的應(yīng)用，是在懸點(diǎn)示功圖、油井壓力、油井溫度、電力參數(shù)等數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對(duì)井下和井上發(fā)生的故障進(jìn)行有效的診斷。使用這種方法分析各種數(shù)據(jù)，會(huì)在不同因素的變化過程中，及時(shí)計(jì)算各種因素的影響作用，從而構(gòu)建實(shí)時(shí)模型。一般情況下，在使用這種方法進(jìn)行閾值診斷的過程中，會(huì)通過系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算和人工確認(rèn)的方法進(jìn)行計(jì)算，從而建立相應(yīng)的故障數(shù)據(jù)庫(kù)，在后期發(fā)生相同故障時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)處理。

2.4? ?產(chǎn)液量計(jì)算模型

油井產(chǎn)液量的計(jì)算需要綜合考慮多種因素，不僅要反映示功圖的面積、抽油泵的漏失、氣體、沖程、載荷、泵徑、泵深等因素，還要根據(jù)不同的計(jì)量模型有效計(jì)算實(shí)際的示功圖計(jì)量準(zhǔn)確性和適應(yīng)性。

2.5? ?系統(tǒng)原理

隨著各種施工作業(yè)技術(shù)的不斷進(jìn)步，在油田作業(yè)生產(chǎn)過程中，基本形成了一套有效的研究理論。首先，對(duì)系統(tǒng)中涉及的各種數(shù)據(jù)進(jìn)行合法性和準(zhǔn)確性分析，并在確定基礎(chǔ)數(shù)據(jù)沒有錯(cuò)誤的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)關(guān)注表現(xiàn)不正常的數(shù)據(jù)，并結(jié)合傳感器的使用判定系統(tǒng)漂移情況，有效識(shí)別示功圖模式。在此基礎(chǔ)上，還要根據(jù)不同的模型計(jì)算方法計(jì)算油田油井的產(chǎn)液量，在各種歷史數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合多元分析方法判斷故障，并結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)，完成系統(tǒng)的自動(dòng)化升級(jí)和優(yōu)化處理。其次，在分析故障的過程中，要根據(jù)不同的油井故障進(jìn)行分析，但是在所有的故障判斷過程中，一定要應(yīng)用儀表漂移分析技術(shù)，通過整合應(yīng)用智能終端和手持終端，有效顯示和標(biāo)定儀表。最后，在使用綜合分析法的過程中，要有效分析抽油機(jī)井的實(shí)際運(yùn)行故障，并在故障基礎(chǔ)上，結(jié)合綜合分析法的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，通過應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，建設(shè)各種數(shù)據(jù)庫(kù)，以提高故障的檢測(cè)效率和產(chǎn)液的計(jì)算效率。

3? ? ?基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的示功圖量液測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用效果

在油田的開采作業(yè)過程中，應(yīng)用基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的示功圖量液測(cè)量技術(shù)產(chǎn)生的效果主要表現(xiàn)在以下3個(gè)方面。

3.1? ?符合油井的情況

在油田生產(chǎn)作業(yè)過程中，以60日為試驗(yàn)周期，分析得出產(chǎn)液量的誤差由之前的15%減少到10%左右，有效控制了產(chǎn)液量的誤差。在對(duì)各種抽汲參數(shù)的分析過程中可以發(fā)現(xiàn)各種數(shù)據(jù)的變化都在規(guī)定的范圍中，符合油井的實(shí)際情況。

3.2? ?可標(biāo)定油井情況

在對(duì)該油田的某油井作業(yè)施工的分析中可以發(fā)現(xiàn)，使用基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的示功圖量液測(cè)量技術(shù)時(shí)，液量產(chǎn)生的誤差被控制在1%以內(nèi)，通過分析各種標(biāo)定的油井可知，使用這種計(jì)量技術(shù)之后，分離器和功圖計(jì)產(chǎn)生的結(jié)果都相對(duì)穩(wěn)定。

3.3? ?不符合油井的情況

在實(shí)驗(yàn)過程中，還存在一種不符合油井的情況，在這種油井的作業(yè)施工過程中，通過分析各種數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性會(huì)出現(xiàn)間斷性的失誤現(xiàn)象，但整體的數(shù)據(jù)誤差被控制在30%以內(nèi)，分離器也會(huì)出現(xiàn)偶然性的誤差現(xiàn)象。

4? ? ?基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的示功圖量液測(cè)量技術(shù)應(yīng)用中的注意事項(xiàng)

4.1? ?識(shí)別示功圖采集儀表

在當(dāng)前基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的示功圖量液測(cè)量技術(shù)應(yīng)用過程中，油田的示功圖數(shù)據(jù)采集使用的各種儀器設(shè)備在精確度上有一定的標(biāo)準(zhǔn)，比如，位移使用的測(cè)量傳感器，產(chǎn)生的誤差被控制在1%以內(nèi)，不同沖程的抽油機(jī)產(chǎn)生的誤差也會(huì)有所不同。比如，沖程在3 m和5 m的情況下，沖程差會(huì)表現(xiàn)出不斷變大的特點(diǎn)。分析該油田所有油井的過程可以發(fā)現(xiàn)，不同的油井功能及不同的變化，都會(huì)產(chǎn)生不同的錯(cuò)誤。正常的抽油泵，設(shè)計(jì)的漏失在2%～4%，但是抽油泵在實(shí)際運(yùn)行過程中，會(huì)受到腐蝕、銹蝕、磨損、結(jié)垢等因素的影響，出現(xiàn)漏失量增大現(xiàn)象。因此，在識(shí)別示功圖的過程中，油田企業(yè)需要綜合多種因素的實(shí)際影響進(jìn)行綜合分析、綜合識(shí)別。

4.2? ?長(zhǎng)期漏失油井的排查

在油田的油井施工作業(yè)過程中，都會(huì)或多或少地存在油井油管漏失現(xiàn)象，如果現(xiàn)場(chǎng)的傳感器發(fā)生了位移，示功圖的計(jì)量產(chǎn)液量的系統(tǒng)將不能準(zhǔn)確分析油管的漏失現(xiàn)象，從而造成計(jì)量結(jié)果與實(shí)際的結(jié)果之間差距較大。針對(duì)這種現(xiàn)象，油田企業(yè)要在計(jì)量過程中進(jìn)行人工改正和優(yōu)化。比如，在油田作業(yè)過程中，各種基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)都正常，在最小載荷和最大載荷的綜合分析中可以發(fā)現(xiàn)，在載荷不斷變小的過程中，抽油機(jī)泵的充滿度不斷發(fā)生變化。因此，想要判定油管漏失產(chǎn)生的計(jì)量誤差，必須要求現(xiàn)場(chǎng)的施工人員和管理人員及時(shí)有效地排查油管漏失現(xiàn)象，并結(jié)合以往的歷史數(shù)據(jù)更好地處理漏失現(xiàn)象給企業(yè)帶來的影響。

5? ? ?結(jié) 語

本文結(jié)合油田作業(yè)過程特點(diǎn)，研究了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的示功圖量液測(cè)量技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容，并總結(jié)出在當(dāng)前的技術(shù)應(yīng)用中存在的問題，進(jìn)而推動(dòng)技術(shù)升級(jí)，將油井的實(shí)際產(chǎn)油量的誤差減少到最小，以符合日益提升的油田開采計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)和計(jì)量要求，提升油田開采的效率和質(zhì)量。

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