CN106321071A - 一种抽油机生产参数优化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抽油机生产参数优化方法，属于油气生产领域。该方法包括：获取实时生产参数；根据实时生产参数，对油井工况进行诊断，获取一个油田中可进行优化的油井；根据实时生产参数对可进行优化的油井的抽油机生产参数进行自动优化。本发明通过部署在油井现场的物联网设备获取实时生产参数，并通过部署在作业区生产管理平台上的诊断分析设备根据实时生产参数对油井工况进行诊断以获取油田中可进行优化的油井，而后根据实时生产参数对可进行优化的油井的抽油机生产参数进行自动优化，在抽油机生产参数优化过程中，无需通过人工调整参数，操作简单，且优化过程所需时间较短，生产效率较高。
Description
技术领域
本发明涉及油气生产领域，特别涉及一种抽油机生产参数优化方法。
背景技术
抽油机生产过程中以提高原油产量，降低采油成本为目标，其核心要求是使抽油机抽出的液量与井下供液能力相协调，由于随着采油作业的进行，油井工况和抽油机工况都会发生变化，在生产过程中需要对抽油机的生产参数进行调整，优化抽油机的工作参数，以保证抽油机抽出的液量与井下供液能力相协调。
目前进行抽油机的工作参数优化时，根据实际的生产情况，以供排协调理论为指导，通过专业技术人员操作专业软件模拟出当前状态下的最佳生产参数，而后通过人工调整参数的方式实现抽油机的生产优化。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：
现有技术中通过专业技术人员操作专业软件模拟当前状态下的最佳生产参数后通过人工调整参数的方式对抽油机的工作参数进行优化，操作复杂，且人工调整参数所需的时间较长，生产效率较低。
发明内容
为了解决现有技术中操作复杂，修井或人工调整参数所需的时间较长，生产效率较低的问题，本发明实施例提供了一种抽油机生产参数优化方法。所述技术方案如下：
一种抽油机生产参数优化方法，所述方法包括：
获取实时生产参数，所述实时生产参数通过部署在油井现场的物联网设备获取，包括油井工况参数和抽油机生产参数；
根据所述实时生产参数，对油井工况进行诊断，获取一个油田中可进行优化的油井，所述油井工况通过部署在作业区生产管理平台上的诊断分析设备进行诊断；
根据所述实时生产参数对所述可进行优化的油井的抽油机生产参数进行自动优化。
进一步地，所述获取实时生产参数包括：
采集所述抽油机工况参数，所述抽油机工况参数包括地面示功图数据、电流、电压和功率中的至少一种；
采集所述油井工况参数，所述油井工况参数包括油压、套压、回压、井口温度、含水率、含砂量和含蜡量中的至少一种；
根据所述抽油机工况参数和油井工况参数，通过计算获取所述抽油机生产参数，所述抽油机生产参数包括抽油机的泵效、地面效率、系统效率、地面示功图、泵示功图和有效冲程中的至少一种。
进一步地，所述方法还包括：
获取所述抽油机的理论有效冲程和实时有效冲程，所述理论有效冲程根据如下公式(1)进行计算：
Sp＝S-ΔS (1)
在公式(1)中，Sp为理论有效冲程，S为地面有效冲程，ΔS为冲程损失，地面有效冲程S通过对上一周期的地面示功图进行分析计算而得，ΔS通过如下公式(2)进行计算：
在公式(2)中，W1为作用在抽油机柱塞上的液柱载荷，单位为牛顿(N)；E为钢的弹性模量，E＝2.06×1011Pa；Lp为泵深，单位为米(m)；Ari为抽油机的每级抽油杆的横截面积，单位为平方米(m2)；Li为抽油机的每级抽油杆的长度，单位为米(m)；At为油管横截面积，单位为平方米(m2)；i为抽油杆的级数，其中，以位于最上面的一级抽油杆为第一级，此时，i＝1；所述实时有效冲程根据当前周期的泵示功图求导计算；
判断所述理论有效冲程与所述实时有效冲程的关系是否达到预设条件，当所述理论有效冲程与所述实时有效冲程的关系达到所述预设条件时，停止优化，当所述理论有效冲程与所述实时有效冲程的关系未达到所述预设条件时，执行所述根据所述实时生产参数对所述可进行优化的油井的抽油机生产参数进行自动优化的操作。
具体地，所述根据所述实时生产参数对所述可进行优化的油井的抽油机生产参数进行自动优化包括：
根据所述实时生产参数对所述可进行优化的油井进行升频优化或降频优化。
具体地，当对所述可进行优化的油井进行升频优化时，所述预设条件为：
(Spi-Sp)/Sp≤0.1 (3)
当对所述可进行优化的油井进行降频优化时，所述预设条件为：
Spi/Sp≥0.9 (4)
在公式(3)和公式(4)中，Spi为实时有效冲程，Sp为根据公式(1)计算所得的理论有效冲程。
具体地，所述获取一个油田中可进行优化的油井，包括：
根据所述实时生产参数，对油井工况进行诊断，获取一个油田中的每口油井的工况，其中，每口油井的工况包括：可进行优化和待确认两种工况；
获取所述待确认的油井中可进行优化的油井，所述待确认的油井中的可进行优化的油井由工作人员选定。
进一步地，判断所述抽油机生产参数是否出现异常，若所述抽油机生产参数出现异常，则发出报警信号。
具体地，所述判断所述抽油机生产参数是否出现异常以半小时为周期进行。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
本发明通过部署在油井现场的物联网设备获取实时生产参数，并通过部署在作业区生产管理平台上的诊断分析设备根据实时生产参数对油井工况进行诊断以获取油田中可进行优化的油井，而后根据实时生产参数对可进行优化的油井的抽油机生产参数进行自动优化，在抽油机生产参数优化过程中，无需通过人工调整参数，操作简单，且优化过程所需时间较短，生产效率较高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一实施例提供的抽油机生产参数优化方法的流程图；
图2是本发明又一实施例提供的抽油机生产参数优化方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
实施例一
如图1所示，本发明实施例提供了一种抽油机生产参数优化方法，该方法包括：
在步骤101中，获取实时生产参数，实时生产参数通过部署在油井现场的物联网设备获取，其包括油井工况参数和抽油机生产参数。
在本发明实施例中，部署在油井现场的物联网设备包括用于发送和接收信息的网关、用于调节抽油机参数的优化设备以及用于采集抽油机的示功图数据的载荷和位移传感器、用于采集油压和套压的压力传感器、用于采集电流、电压和功率的电参模块等采集设备，物联网设备部署在油田上的各个油井中，用于采集每口油井的各项参数并发送给部署在作业区生产管理平台上的诊断分析设备。
在步骤102中，根据实时生产参数，对油井工况进行诊断，获取一个油田中可进行优化的油井，油井工况通过部署在作业区生产管理平台上的诊断分析设备进行诊断；
在本发明实施例中，获取一个油田中可进行优化的油井，包括：
根据实时生产参数，对油井工况进行诊断，获取一个油田中的每口油井的工况，其中，每口油井的工况包括：可进行优化和待确认两种工况；
获取待确认的油井中可进行优化的油井，待确认的油井中的可进行优化的油井由工作人员选定。
一个油田往往有很多口油井，不同油井的工况不同。一般地，一口油井的工况可以为可进行优化或待确认两种。可进行优化的油井通常为示功图正常的油井、示功图显示供液不足或示功图显示受气体影响的油井，待确认的油井通常为供液不足和/或气体影响情况较为严重导致其示功图特征不明显、抽油杆柱断脱、油管漏失、泵阀漏失或其他的故障工况，待确认的油井需通过专家进行确认其是否可以成为可进行优化的油井，若专家确认并将其选定为可进行优化的油井，则可与先前判断出的可进行优化的油井一起，对其进行优化，而若专家确认不能将其选定为可进行优化的油井，则其成为待修井的油井，通过部署在作业区生产管理平台上的诊断分析设备对待修井的油井进行标示，以便工作人员进行修井作业。
在步骤103中，根据实时生产参数对可进行优化的油井进行抽油机生产参数优化。
在本发明实施例中，通过部署在作业区生产管理平台上的诊断分析设备根据实时参数，向部署在油井现场的物联网设备中的优化设备发出优化指令，优化设备根据优化指令对抽油机的生产参数进行调整和优化。
本发明通过部署在油井现场的物联网设备获取实时生产参数，并通过部署在作业区生产管理平台上的诊断分析设备根据实时生产参数对油井工况进行诊断以获取油田中可进行优化的油井，而后根据实时生产参数对可进行优化的油井的抽油机生产参数进行自动优化，在抽油机生产参数优化过程中，无需通过人工调整参数，操作简单，且优化过程所需时间较短，生产效率较高。
实施例二
如图2所示，本发明实施例提供了一种抽油机生产参数优化方法，该方法包括：
在步骤201中，采集抽油机工况参数，抽油机工况参数包括地面示功图数据、电流、电压和功率中的至少一种。
在本发明实施例中，地面示功图数据包括悬点位置、最大载荷和最小载荷等，通过载荷和位移传感器采集，且通过物联网设备中的计算模块进行计算，电流、电压和功率通过电参模块进行采集。当然，本领域技术人员可知，抽油机工况参数还包括冲次、泵径、泵深、抽油杆长度、工程计量液量等，部分抽油机工况参数为抽油机本身具有的属性，可直接从抽油机的生产参数表中获取，部分需要进行采集或计算。
在步骤202中，采集油井工况参数，油井工况参数包括油压、套压、回压、井口温度、含水率、含砂量和含蜡量中的至少一种。
在本发明实施例中，油压、套压、回压、井口温度、含水率、含砂量和含蜡量均是影响油井产出的关键参数，油压、套压、回压和井口温度通过部署在油井现场的物联网设备直接采集，含水率、含砂量和含蜡量可通过部署在油井现场的物联网设备采集相关数据后分析获取，其中，分析获取含水率、含砂量和含蜡量的工作也可由部署在作业区生产管理平台上的诊断分析设备完成。
在步骤203中，根据抽油机工况参数和油井工况参数，通过计算获取抽油机生产参数，抽油机生产参数包括抽油机的泵效、地面效率、系统效率、地面示功图和泵示功图中的至少一种。
在本发明实施例中，通过泵效、地面效率、系统效率、地面示功图和泵示功图中的至少一种与油井工况参数一起作为诊断油井是否为可进行优化油井的依据，且以泵效、地面效率、系统效率、地面示功图和泵示功图中的至少一者作为对抽油机进行优化的基础，保证对抽油机进行优化的效果。
在步骤204中，根据实时生产参数，对油井工况进行诊断，获取一个油田中可进行优化的油井，油井工况通过部署在作业区生产管理平台上的诊断分析设备进行诊断。
在本发明实施例中，获取一个油田中可进行优化的油井，包括：
根据实时生产参数，对油井工况进行诊断，获取一个油田中的每口油井的工况，其中，每口油井的工况包括：可进行优化和待确认两种工况；
获取待确认的油井中可进行优化的油井，待确认的油井中的可进行优化的油井由工作人员选定。
一个油田往往有很多口油井，不同油井的工况不同。一般地，一口油井的工况可以为可进行优化或待确认两种。可进行优化的油井通常为示功图正常的油井、示功图显示供液不足或示功图显示受气体影响的油井，待确认的油井通常为供液不足和/或气体影响情况较为严重导致其示功图特征不明显、抽油杆柱断脱、油管漏失、泵阀漏失或其他的故障工况，待确认的油井需通过专家进行确认其是否可以成为可进行优化的油井，若专家确认并将其选定为可进行优化的油井，则可与先前判断出的可进行优化的油井一起，对其进行优化，而若专家确认不能将其选定为可进行优化的油井，则其成为待修井的油井，通过部署在作业区生产管理平台上的诊断分析设备对待修井的油井进行标示，以便工作人员进行修井作业。
在步骤205中，根据实时生产参数对可进行优化的油井进行抽油机生产参数优化。
在本发明实施例中，通过部署在作业区生产管理平台上的诊断分析设备根据实时生产参数，向部署在油井现场的物联网设备中的优化设备发出优化指令，以控制优化设备对抽油机的生产参数进行调整和优化。其中，常见的优化设备包括变频器。
在步骤206中，获取抽油机的理论有效冲程和实时有效冲程，理论有效冲程根据如下公式(1)进行计算：
Sp＝S-ΔS (1)
在公式(1)中，Sp为理论有效冲程，S为地面有效冲程，ΔS为冲程损失，地面有效冲程S通过对上一周期的地面示功图进行分析计算而得，ΔS通过如下公式(2)进行计算：
在公式(2)中，W1为作用在抽油机柱塞上的液柱载荷，单位为牛顿(N)；E为钢的弹性模量，E＝2.06×1011Pa；Lp为泵深，单位为米(m)；Ari为抽油机的每级抽油杆的横截面积，单位为平方米(m2)；Li为抽油机的每级抽油杆的长度，单位为米(m)；At为油管横截面积，单位为平方米(m2)；i为抽油杆的级数，其中，以位于最上面的一级抽油杆为第一级，此时，i＝1；实时有效冲程根据当前周期的泵示功图求导计算。
在本发明实施例中，在进行抽油机生产参数优化过程中，通过部署在油井现场的物联网设备采集抽油机的工况参数并计算抽油机的生产参数，而后通过部署在油井现场的物联网设备计算理论有效冲程和实时有效冲程，且通过上一周期的地面示功图获取井下有效冲程，通过井下有效冲程S和冲程损失ΔS计算理论有效冲程，通过当前周期的泵示功图计算实时有效冲程，通过比较理论有效冲程和实时有效冲程，可以反应出抽油机生产参数优化的效果。
在步骤207中，判断理论有效冲程与实时有效冲程的关系是否达到预设条件，当理论有效冲程与实时有效冲程的关系达到预设条件时，停止优化，当理论有效冲程与实时有效冲程的关系未达到预设条件时，执行步骤205。
在本发明实施例中，通过判断理论有效冲程与实时有效冲程的关系是否达到预设条件，以确定是否执行后续优化操作，保证抽油机的生产状态始终为最优。
在本发明实施例中，根据实时生产参数对可进行优化的油井的抽油机生产参数进行自动优化包括：
根据实时生产参数对可进行优化的油井进行升频优化或降频优化。
在本发明实施例中，当一口油井处于正常工况状态，也即其泵示功图为近似平行四边形，此时可对其进行升频优化，其优化过程具体为：以当前的生产频率为基础，以预设升频步长为间隔进入升频模式调节。其中，预设升频步长为1Hz，升频优化后的最大频率受到变频器和电机特性的约束。升频优化主要应用于生产潜力较大的井，如注水见效或酸化压裂等增产措施作业后见效的井上，可以及时发挥油井的生产潜力，增加油井产量。
当一口油井的泵示功图显示为柄刀型时，也即该油井存在供液不足或受气体影响的问题，此时需要对其进行降频优化，其优化过程具体为：以当前的生产频率为基础，以预设降频步长为间隔进入降频模式调节。其中，预设降频步长为1Hz，降频优化后的最小频率受到变频器和电机特性的约束。降频优化主要应用于低产低效井，如地层压力下降、周期性生产的间开或稠油蒸汽吞吐井上，可以有效地降低生产能耗，延长抽油设备的无故障运行时间，节省作业费用。
其中，在本发明实施例中，当对可进行优化的油井进行升频优化时，预设条件为：
(Spi-Sp)/Sp≤0.1 (3)
当对可进行优化的油井进行降频优化时，预设条件为：
Spi/Sp≥0.9 (4)
在公式(3)和公式(4)中，Spi为实时有效冲程，Sp为根据公式(1)计算所得的理论有效冲程。
也即在升频优化中，当实时有效冲程长度开始减小时，需停止升频优化，按照停止条件出现之前的生产参数继续生产。在降频优化中，当实时有效冲程大于或等于理论有效冲程的90％时，可停止降频优化，按照降频优化的预设条件出现之前的生产参数进行生产。当然，本领域技术人员可知，在降频优化中，预设条件也可为Spi/Sp≥0.99，也即当实时有效冲程大于或等于理论有效冲程的99％后再停止优化，最大限度地降低生产能耗，延长抽油设备的无故障运行时间，节省作业费用。
在本发明实施例中，该抽油机生产参数在线优化方法还包括：判断抽油机生产参数是否出现异常，若抽油机生产参数出现异常，则发出报警信号。。
在本发明实施例中，判断抽油机生产参数是否出现异常以半小时为周期进行，主要用于实时监控抽油机的生产参数，避免出现故障。若判断抽油机生产参数未出现异常，则不做任何处理，保持优化状态，若出现异常，则发出报警信号。其中，抽油机生产参数出现异常主要是指泵示功图失真或泵效太低等情形。
在本发明实施例中，通过部署在作业区生产管理平台上的诊断分析设备与技术专家手持移动终端通讯连接，当抽油机生产参数出现异常时，通过部署在作业区生产管理平台上的诊断分析设备向技术专家手持的移动终端上发送报警信号，以通知其进行分析处理。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种抽油机生产参数优化方法，其特征在于，所述方法包括：
获取实时生产参数，所述实时生产参数通过部署在油井现场的物联网设备获取，包括油井工况参数和抽油机生产参数；
根据所述实时生产参数，对油井工况进行诊断，获取一个油田中可进行优化的油井，所述油井工况通过部署在作业区生产管理平台上的诊断分析设备进行诊断；
根据所述实时生产参数对所述可进行优化的油井的抽油机生产参数进行自动优化。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取实时生产参数包括：
采集所述抽油机工况参数，所述抽油机工况参数包括地面示功图数据、电流、电压和功率中的至少一种；
采集所述油井工况参数，所述油井工况参数包括油压、套压、回压、井口温度、含水率、含砂量和含蜡量中的至少一种；
根据所述抽油机工况参数和油井工况参数，通过计算获取所述抽油机生产参数，所述抽油机生产参数包括抽油机的泵效、地面效率、系统效率、地面示功图、泵示功图和有效冲程中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取所述抽油机的理论有效冲程和实时有效冲程，所述理论有效冲程根据如下公式(1)进行计算：
Sp＝S-ΔS (1)
在公式(1)中，Sp为理论有效冲程，S为地面有效冲程，ΔS为冲程损失，地面有效冲程S通过对上一周期的地面示功图进行分析计算而得，ΔS通过如下公式(2)进行计算：
在公式(2)中，W1为作用在抽油机柱塞上的液柱载荷，单位为牛顿(N)；E为钢的弹性模量，E＝2.06×1011Pa；Lp为泵深，单位为米(m)；Ari为抽油机的每级抽油杆的横截面积，单位为平方米(m2)；Li为抽油机的每级抽油杆的长度，单位为米(m)；At为油管横截面积，单位为平方米(m2)；i为抽油杆的级数，其中，以位于最上面的一级抽油杆为第一级，此时，i＝1；所述实时有效冲程根据当前周期的泵示功图求导计算；
判断所述理论有效冲程与所述实时有效冲程的关系是否达到预设条件，当所述理论有效冲程与所述实时有效冲程的关系达到所述预设条件时，停止优化，当所述理论有效冲程与所述实时有效冲程的关系未达到所述预设条件时，执行所述根据所述实时生产参数对所述可进行优化的油井的抽油机生产参数进行自动优化的操作。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述实时生产参数对所述可进行优化的油井的抽油机生产参数进行自动优化包括：
根据所述实时生产参数对所述可进行优化的油井进行升频优化或降频优化。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，当对所述可进行优化的油井进行升频优化时，所述预设条件为：
(Spi-Sp)/Sp≤0.1 (3)
当对所述可进行优化的油井进行降频优化时，所述预设条件为：
Spi/Sp≥0.9 (4)
在公式(3)和公式(4)中，Spi为实时有效冲程，Sp为根据公式(1)计算所得的理论有效冲程。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取一个油田中可进行优化的油井，包括：
根据所述实时生产参数，对油井工况进行诊断，获取一个油田中的每口油井的工况，其中，每口油井的工况包括：可进行优化和待确认两种工况；
获取所述待确认的油井中可进行优化的油井，所述待确认的油井中的可进行优化的油井由工作人员选定。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括，判断所述抽油机生产参数是否出现异常，若所述抽油机生产参数出现异常，则发出报警信号。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述判断所述抽油机生产参数是否出现异常以半小时为周期进行。
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