CN110107275A - 一种高能耗抽油机井的筛选方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高能耗抽油机井的筛选方法，属于采油能耗分析领域。该方法包括：选取预定数量的实验抽油机井，获取每个实验抽油机井的实际吨液百米耗电量和实际单井系统效率，以单井系统效率和吨液百米耗电量作为x轴和y轴，建立散点图；在散点图左侧选取第一组散点，根据第一组散点确定第一线性回归方程，并在散点图中作出曲线；在散点图右侧选取第二组散点，根据第二组散点确定第二线性回归方程，并在散点图中作出曲线，且与第一线性回归方程的曲线相交；交点所对应的单井系统效率为模拟单井系统效率临界值，实际单井系统效率小于模拟单井系统效率临界值时，所对应的抽油机井为优先增效的高能耗抽油机井。

Description

一种高能耗抽油机井的筛选方法

技术领域

本发明涉及采油能耗分析领域，特别涉及一种高能耗抽油机井的筛选方法。

背景技术

在机械采油时，需要电动机给予抽油机和抽油泵动力，以将原油举升至油井口。但随着原油开采难度的增大，抽油机井的耗能量增大，单井系统效率降低，导致采油成本增加。通过筛选出高能耗抽油机井，并采取相应的措施提高单井系统效率可以降低采油成本，因此，提供一种高能耗抽油机井的筛选方法是十分必要的。

现有技术提供了一种以吨液百米耗电量为目标的大数据分析方法，使用该方法需要编制采油数据软件，以实现大数据管理、数据挖掘、结果呈现的载体等。将获取的抽油机井的吨液百米耗电量及其数量输入采油数据软件中，该软件将会分析出与吨液百米耗电量相关联的多个敏感因素的指标范围，并且可以预测吨液百米耗电量的变化趋势，为优化增效抽油机井提供了技术指导。

发明人发现现有技术至少存在以下问题：

现有技术提供的分析方法需要使用相应的采油数据软件，分析方法复杂，不能明确地筛选出需要优选增效的高能耗抽油机井。

发明内容

本发明实施例提供了一种高能耗抽油机井的筛选方法，可解决现有技术中存在的技术问题。具体技术方案如下：

本发明实施例提供了一种高能耗抽油机井的筛选方法，所述方法包括：

在目标油田中选取预定数量的实验抽油机井，获取每个所述实验抽油机井的实际吨液百米耗电量和实际单井系统效率，分别以单井系统效率和吨液百米耗电量作为x轴和y轴，建立散点图；

在所述散点图左侧选取第一组散点，根据所述第一组散点确定第一线性回归方程，并在所述散点图中作出所述第一线性回归方程的曲线；

在所述散点图右侧选取第二组散点，根据所述第二组散点确定第二线性回归方程，并在所述散点图中作出所述第二线性回归方程的曲线，且与所述第一线性回归方程的曲线相交；

所述第一线性回归方程的曲线和所述第二线性回归方程的曲线在所述散点图中的交点所对应的单井系统效率为模拟单井系统效率临界值，当实际单井系统效率小于所述模拟单井系统效率临界值时，所对应的抽油机井为优先增效的高能耗抽油机井。

在一种可能的设计中，所述第一线性回归方程和所述第二线性回归方程均可采用公式(1)表示：

Y＝b+aX (1)

其中，Y为吨液百米耗电量，单位为kW·h；X为单井系统效率，单位为％；a、b为常数；

a、b通过公式(2)和公式(3)计算得到：

其中，X_i为第i口井的实际单井系统效率，单位为％；Y_i为第i口井的实际吨液百米耗电量，单位为kW·h；为实际单井系统效率的平均值，单位为％；为实际吨液百米耗电量的平均值，单位为kW·h。

在一种可能的设计中，在确定所述第一线性回归方程之后，所述方法还包括：对所述第一线性回归方程进行线性回归检验：

当所述第一线性回归方程合理时，在所述散点图中作出所述第一线性回归方程的曲线；

反之，重新筛选所述第一组散点。

在一种可能的设计中，在确定所述第二线性回归方程之后，所述方法还包括：对所述第二线性回归方程进行线性回归检验：

当所述第二线性回归方程合理时，在所述散点图中作出所述第二线性回归方程的曲线；

反之，重新筛选所述第二组散点。

在一种可能的设计中，所述线性回归检验包括：相关系数检验、t检验和F检验；

在所述相关系数检验中：

Y_i'＝aX_i+b (5)

其中，Y_i'为第i口井的模拟吨液百米耗电量，单位为kW·h；X_i为第i口井的实际单井系统效率，单位为％；

根据公式(4)和公式(5)计算R，并在相关系数检验表中查询R_α，其中，α＝0.05，自由度＝n-2，n为样本个数；若R大于R_α，所述第一线性回归方程或者所述第二线性回归方程合理；

在所述t检验中：

根据公式(5)和公式(6)计算t_a，并在t分布表中查询t(α/2，n-2)，其中，α＝0.05，自由度＝n-2，n为样本个数；若t_a的绝对值大于t(α/2，n-2)，则所述第一线性回归方程或者所述第二线性回归方程合理；

在所述F检验中：

根据公式(7)计算F，并在F分布表中查询显著水平为α＝0.05，在自由度f₁＝1，f₂＝n-2(n为样本个数)时F_α(1，n-2)数值，若F大于F_α(1，n-2)，则所述第一线性回归方程或者所述第二线性回归方程合理。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本发明实施例提供的高能耗抽油机井的筛选方法，根据已选取的预定数量的实验抽油机井的实际吨液百米耗电量和实际单井系统效率建立散点图，在散点图的左侧和右侧分别选取第一组散点和第二组散点，并分别确定第一线性回归方程和第二线性回归方程。第一线性回归方程和第二线性回归方程分别对应耗能较高的抽油机井的线性关系和耗能较低的抽油机井的线性关系，两者对应的曲线在散点图中的交点所对应的单井系统效率为模拟单井系统效率临界值，当实际单井系统效率小于该值时，所对应的抽油机井为需要优先增效的高耗能抽油机井。该筛选方法简单，能够容易地筛选、明确需要优先增效的高能耗抽油机井。

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是本发明实施例提供的高能耗抽油机井的筛选方法流程图；

图2是本发明实施例1提供的单井系统效率和吨液百米耗电量的散点图；

图3是本发明实施例1提供的第一线性回归方程和第二线性回归方程相交时的散点图。

其中，附图标记分别表示：

A表示第一线性回归方程和第二线性回归方程的交点。

具体实施方式

除非另有定义，本发明实施例所用的所有技术术语均具有与本领域技术人员通常理解的相同的含义。在对本发明实施方式作进一步地详细描述之前，对理解本发明实施例一些术语给出定义。

本领域技术人员可以理解的是，吨液百米耗电量指的是：将1吨液体从油井内提升100米所消耗的电能，可以用来评价抽油机井的能耗。吨液百米耗电量可以通过抽油机日耗电计算得到。

单井系统效率指的是：在原油生产中，抽油机将井下液体举升到地面的过程中有用功率(或能量)与系统输入的功率(或能量)的比值。单井系统效率可以用来评价抽油机井的能耗，单井系统效率可以通过油井综合测试仪来获取。

在本发明实施例中，以附图2所示的“左”、“右”方向为基准，以方便描述对散点的选取。

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。

本发明实施例提供了一种高能耗抽油机井的筛选方法，如附图1所示，该方法包括以下步骤：

步骤101、在目标油田中选取预定数量的实验抽油机井，获取每个实验抽油机井的实际吨液百米耗电量和实际单井系统效率，分别以单井系统效率和吨液百米耗电量作为x轴和y轴，建立散点图。

步骤102、在散点图左侧选取第一组散点，根据第一组散点确定第一线性回归方程，并在散点图中作出第一线性回归方程的曲线。

步骤103、在散点图右侧选取第二组散点，根据第二组散点确定第二线性回归方程，并在散点图中作出第二线性回归方程的曲线，且与第一线性回归方程的曲线相交。

步骤104、第一线性回归方程的曲线和第二线性回归方程的曲线在散点图中的交点所对应的单井系统效率为模拟单井系统效率临界值，当实际单井系统效率小于模拟单井系统效率临界值时，所对应的抽油机井为优先增效的高能耗抽油机井。

可以理解的是，第一线性回归方程的曲线和第二线性回归方程的曲线中的“曲线”并不是真正意义的曲线，表示的为一种线性关系，包括曲线、直线。

本发明实施例提供的高能耗抽油机井的筛选方法，根据已选取的预定数量的实验抽油机井的实际吨液百米耗电量和实际单井系统效率建立散点图，在散点图的左侧和右侧分别选取第一组散点和第二组散点，并分别确定第一线性回归方程和第二线性回归方程。第一线性回归方程和第二线性回归方程分别对应耗能较高的抽油机井的线性关系和耗能较低的抽油机井的线性关系，两者对应的曲线在散点图中的交点所对应的单井系统效率为模拟单井系统效率临界值，当实际单井系统效率小于该值时，所对应的抽油机井为需要优先增效的高耗能抽油机井。该筛选方法简单，能够容易地筛选、明确需要优先增效的高能耗抽油机井。

以下对本发明实施例提供的高能耗抽油机井的筛选方法进行详细描述：

在步骤101中，在确定待增效的目标油田后，抽取预定数量的实验抽油机井作为一个样本，并且分别获取每个实验抽油机井的实际吨液百米耗电量和实际单井系统效率，然后分别以单井系统效率和吨液百米耗电量作为x轴和y轴，建立散点图。在散点图中任意一个散点的横坐标和纵坐标分别表示某一个实验抽油机井的实际单井效率和实际吨液百米耗电量。

建立散点图可方便作业人员直观地观察每个实验抽油机井的实际吨液百米耗电量和实际单井系统效率。

在步骤102中，在散点图左侧选取第一组散点，观察第一组散点之间存在线性关系，并且由于吨液百米耗电量越大，单井系统效率越小，采用第一线性回归方程来表示第一组散点的吨液百米耗电量和单井系统效率之间的关系。

其中，选取的第一组散点可以由散点图中最左侧的散点(即实际单井系统效率最低处的散点)向右顺次选取预定个数散点，也可以由靠近最左侧的散点的其他散点向右顺次选取预定个数散点。选取的第一组散点之间可以为相邻的散点，也可以为间隔的散点。

“靠近最左侧的散点”指的是：与最左侧的散点相邻，或者与最左侧的散点间隔1个、2个、3个、4个或者5个的散点。

第一线性回归方程可以采用公式(1)表示：

Y＝b+aX (1)

其中，Y为吨液百米耗电量，单位为kW·h；X为单井系统效率，单位为％；a、b为常数；

a、b通过公式(2)和公式(3)计算得到：

其中，X_i为第i口井的实际单井系统效率，单位为％；Y_i为第i口井的实际吨液百米耗电量，单位为kW·h；为一个样本(第一组散点或者第二组散点)中实际单井系统效率的平均值，单位为％；为一个样本(第一组散点或者第二组散点)中实际吨液百米耗电量的平均值，单位为kW·h。

上述线性回归方程中的常数a和b通过最小二乘法计算得到，便于高精度地确定吨液百米耗电量与单井系统效率之间的线性关系。

将第一组散点对应的实际吨液百米耗电量和实际单井系统效率代入公式(1)、公式(2)、公式(3)中，得到a和b的值，确定第一线性回归方程，然后在散点图中作出第一线性回归方程的曲线。

根据第一组散点确定的第一线性回归方程可以表示耗能较高的抽油机井的吨液百米耗电量和单井系统效率的关系。

为了便于后期高精度地筛选出高能耗抽油机井，在确定第一线性回归方程之后，本发明实施例提供的高能耗抽油机井的筛选方法还包括：对第一线性回归方程进行线性回归检验：当第一线性回归方程合理时，在散点图中作出第一线性回归方程的曲线；反之，重新筛选第一组散点。

需要说明的是，“第一线性回归方程合理”指的是：第一组散点与第一线性回归方程的偏离度小，第一线性回归方程能够精确地表征第一组散点的走势，两者的走势一致。

其中，线性回归检验包括：相关系数检验、t检验和F检验。当第一线性回归方程在这三种检验中均合理时，则确定第一线性回归方程合理，反之，需要重新筛选第一组散点。

具体地，在相关系数检验中：

Y_i'＝aX_i+b (5)

其中，Y_i'为第i口井的模拟吨液百米耗电量，单位为kW·h；X_i为第i口井的实际单井系统效率，单位为％；

根据公式(4)和公式(5)计算R，并在相关系数检验表中查询R_α，其中，α＝0.05，自由度＝n-2，n为样本个数；若R大于R_α，第一线性回归方程合理；若R小于或者等于R_α，第一线性回归方程不合理。

在t检验中：

根据公式(5)和公式(6)计算t_a，并在t分布表中查询t(α/2，n-2)，其中，α＝0.05，自由度＝n-2，n为样本个数；若t_a的绝对值大于t(α/2，n-2)，则第一线性回归方程合理；若t_a的绝对值小于或者等于t(α/2，n-2)时，第一线性回归方程不合理。

在F检验中：

根据公式(7)计算F，并在F分布表中查询显著水平为α＝0.05，在自由度f₁＝1，f₂＝n-2(n为样本个数)时F_α(1，n-2)数值，若F大于F_α(1，n-2)，则第一线性回归方程合理；若F小于或者等于F_α(1，n-2)时，第一线性回归方程不合理。

对于上述相关系数检验、t检验和F检验的具体方法，以及相关系数检验表、t分布表、F分布表可参见中国计划出版社2003年4月第一版出版的《现代咨询方法和实务》，在此不再详述。

在步骤103中，在散点图右侧选取第二组散点，观察第二组散点之间存在线性关系，并且由于吨液百米耗电量越大，单井系统效率越小，采用第二线性回归方程来表示第二组散点的吨液百米耗电量和单井系统效率之间的关系。

其中，选取的第二组散点可以由散点图中最右侧的散点(即实际单井系统效率最高处的散点)向左顺次选取预定个数散点，也可以由靠近最右侧的散点的其他散点向左顺次选取预定个数散点。选取的第二组散点之间可以为相邻的散点，也可以为间隔的散点。

“靠近最右侧的散点”指的是：与最右侧的散点相邻，或者与最右侧的散点间隔1个、2个、3个、4个或者5个的散点。

第二线性回归方程可以采用公式(1)表示，将第二组散点对应的实际吨液百米耗电量和实际单井系统效率代入公式(1)、公式(2)、公式(3)中，得到a和b的值，以确定第二线性回归方程，然后在散点图中作出第二线性回归方程的曲线，并使第二线性回归方程与第一线性回归方程相交。

根据第二组散点和线性回归方程得到的第二线性回归方程可以表示耗能较低的抽油机井的吨液百米耗电量和单井系统效率的关系。

为了便于后期高精度地筛选高能耗抽油机井，在确定第二线性回归方程之后，本发明实施例提供的高能耗抽油机井的筛选方法还包括：对第二线性回归方程进行线性回归检验：当第二线性回归方程合理时，在散点图中作出第二线性回归方程的曲线；反之，重新筛选第二组散点。

需要说明的是，“第二线性回归方程合理”指的是：第二组散点与第二线性回归方程的偏离度小，第二线性回归方程能够精确地表征第二组散点的走势，两者的走势一致。

其中，对第二线性回归方程的线性回归检验方法可以参见在步骤103中对第一线性回归方程线性回归检验的阐述，在此不再赘述。

在本发明实施例中，第一组散点和第二组散点的数目可以均为20～40个，例如第一组散点和第二组散点的数目均可以均为20个、25个、30个、35个、40个等。

如此设置第一组散点和第二组散点的数目，便于高效地、高精度地确定第一线性回归方程和第二线性回归方程。

在步骤104中，第一线性回归方程和第二线性回归方程在散点图中的交点所对应的单井系统效率为模拟单井系统效率临界值。当实际单井系统效率小于模拟单井系统效率临界值时，所对应的抽油机井为优先增效的高能耗抽油机井。实际单井系统效率越小于模拟单井系统效率临界值，则越需要优先增效。

上述确定模拟单井系统效率临界值的方法简单，方便现场使用和分析。

以下将通过具体实施例进一步地描述本发明。

实施例1

本实施例以XXX油田为目标油田，采用本发明提供的方法对XXX油田的135口抽油机井中的高能耗抽油机井进行筛选，具体方法包括：

步骤101、获取135个实验抽油机井的实际吨液百米耗电量和实际单井系统效率，分别以单井系统效率和吨液百米耗电量作为x轴和y轴，建立散点图，参见附图2。

步骤102、由附图2中散点的最左侧向右顺次选取30个散点作为第一组散点，第一组散点的具体参数详见表1，将第一组散点的具体参数代入以下公式(1)、公式(2)、公式(3)，以确定第一线性回归方程。

其中，公式(1)、公式(2)、公式(3)如下所示：

Y＝b+aX (1)

其中，Y为吨液百米耗电量，单位为kW·h；X为单井系统效率，单位为％；a、b为常数。

a、b通过公式(2)和公式(3)计算得到：

其中，X_i为第i口井的实际单井系统效率，单位为％；Y_i为第i口井的实际吨液百米耗电量，单位为kW·h；为实际单井系统效率的平均值，单位为％；为实际吨液百米耗电量的平均值，单位为kW·h。

确定第一线性回归方程为：

Y＝5.5894-0.3081X

表1

对第一线性回归方程进行相关系数检验：

Y_i'＝aX_i+b (5)

其中，Y_i'为第i口井的模拟吨液百米耗电量，单位为kW·h；X_i为第i口井的实际单井系统效率，单位为％；

根据公式(4)和公式(5)、以及表1计算R＝0.8568，并在相关系数检验表中查询α＝0.05，自由度＝30-2时，R_0.05为0.361，即R大于R_0.05，第一线性回归方程合理。

对第一线性回归方程进行t检验：

根据公式(5)、公式(6)以及表1计算t_a，其绝对值为8.7905，并在t分布表中查询显著性水平为α＝0.05，自由度f＝30-2的数值t(0.025，28)为2.0484，即t_a的绝对值大于t(0.025，28)，则第一线性回归方程合理。

对第一线性回归方程进行F检验：

根据公式(7)和表1计算F为77.27，并在F分布表中查询显著水平为α＝0.05，在自由度f₁＝1，f₂＝30-2时F_0.05(1，28)的值为4.2，即F大于F_0.05(1，28)，则第一线性回归方程合理。

综上，第一线性回归方程合理，在散点图中作出第一线性回归方程的曲线。

在步骤103中，由附图2中散点的最右侧向左顺次选取30个散点作为第二组散点。将第二组散点的数值代入公式(1)、公式(2)和公式(3)中，确定第二线性回归方程为：

Y＝1.2815-0.0146X

对于第二线性回归方程的线性回归检验与步骤102中的方法相同，在此不再赘述，且确定第二线性回归方程合理。在散点图中作出第二线性回归方程的曲线，并与第一线性回归方程相交于A，参见附图3。

在步骤104中，第一线性回归方程的曲线和第二线性回归方程的曲线的交点所对应的单井系统效率14.68％为模拟单井系统效率临界值，当实际单井系统效率小于14.68％时，所对应的抽油机井为优先增效的高能耗抽油机井。如附图3所示，交点A以及交点A左侧所对应的抽油机井均为需要优先增效的高能耗抽油机井。

对135口油井进行筛选，确定单井系统效率小于14.68％的抽油机井有28口，对这28口井进行措施调整，措施有效率可达100％，使单井系统效率平均提高3.52％，吨液百米耗电平均下降了1.42kW·h。可见，本发明实施例提供的高能耗抽油机井的筛选方法能够明确地筛选出需要优化增效的高能耗抽油机井，采取措施的有效率可达100％，能够降低采油成本，满足现场使用要求。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明的保护范围，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 (5)

1.一种高能耗抽油机井的筛选方法，其特征在于，所述方法包括：

在目标油田中选取预定数量的实验抽油机井，获取每个所述实验抽油机井的实际吨液百米耗电量和实际单井系统效率，分别以单井系统效率和吨液百米耗电量作为x轴和y轴，建立散点图；

在所述散点图左侧选取第一组散点，根据所述第一组散点确定第一线性回归方程，并在所述散点图中作出所述第一线性回归方程的曲线；

在所述散点图右侧选取第二组散点，根据所述第二组散点确定第二线性回归方程，并在所述散点图中作出所述第二线性回归方程的曲线，且与所述第一线性回归方程的曲线相交；

所述第一线性回归方程的曲线和所述第二线性回归方程的曲线在所述散点图中的交点所对应的单井系统效率为模拟单井系统效率临界值，当实际单井系统效率小于所述模拟单井系统效率临界值时，所对应的抽油机井为优先增效的高能耗抽油机井。

2.根据权利要求1所述的高能耗抽油机井的筛选方法，其特征在于，所述第一线性回归方程和所述第二线性回归方程均可采用公式(1)表示：

Y＝b+aX (1)

其中，Y为吨液百米耗电量，单位为kW·h；X为单井系统效率，单位为％；a、b为常数；

a、b通过公式(2)和公式(3)计算得到：

其中，X_i为第i口井的实际单井系统效率，单位为％；Y_i为第i口井的实际吨液百米耗电量，单位为kW·h；为实际单井系统效率的平均值，单位为％；为实际吨液百米耗电量的平均值，单位为kW·h。

3.根据权利要求2所述的高能耗抽油机井的筛选方法，其特征在于，在确定所述第一线性回归方程之后，所述方法还包括：对所述第一线性回归方程进行线性回归检验：

当所述第一线性回归方程合理时，在所述散点图中作出所述第一线性回归方程的曲线；

反之，重新筛选所述第一组散点。

4.根据权利要求2所述的高能耗抽油机井的筛选方法，其特征在于，在确定所述第二线性回归方程之后，所述方法还包括：对所述第二线性回归方程进行线性回归检验：

当所述第二线性回归方程合理时，在所述散点图中作出所述第二线性回归方程的曲线；

反之，重新筛选所述第二组散点。

5.根据权利要求3或4所述的高能耗抽油机井的筛选方法，其特征在于，所述线性回归检验包括：相关系数检验、t检验和F检验；

在所述相关系数检验中：

Y_i'＝aX_i+b (5)

其中，Y_i'为第i口井的模拟吨液百米耗电量，单位为kW·h；X_i为第i口井的实际单井系统效率，单位为％；

根据公式(4)和公式(5)计算R，并在相关系数检验表中查询R_α，其中，α＝0.05，自由度＝n-2，n为样本个数；若R大于R_α，所述第一线性回归方程或者所述第二线性回归方程合理；

在所述t检验中：

根据公式(5)和公式(6)计算t_a，并在t分布表中查询t(α/2，n-2)，其中，α＝0.05，自由度＝n-2，n为样本个数；若t_a的绝对值大于t(α/2，n-2)，则所述第一线性回归方程或者所述第二线性回归方程合理；

在所述F检验中：

根据公式(7)计算F，并在F分布表中查询显著水平为α＝0.05，在自由度f₁＝1，f₂＝n-2(n为样本个数)时F_α(1，n-2)数值，若F大于F_α(1，n-2)，则所述第一线性回归方程或者所述第二线性回归方程合理。