油井工况分析思路和方法

.,二一三年七月,油井工况分析思路和方法,.,汇报提纲,第一部分简述油井工况第二部分油井工况分析的基本思路第三部分工况分析的方法和技巧第四部分工况分析工作如何开展,.,井眼、油层近井地段,泵及尾管,管、杆、液,抽油机设备、井口、地面流程,油井工况，即油井工作状况，关乎油井生产的各个方面的工作状况都是属于油井的工况。,1.什么是油井工况,井下,地面,.,井眼：砂埋近井地层：污染、出砂、坍塌,泵：漏失、充不满、卡泵、碰泵；筛管：垢堵；尾管：砂埋。,油管：偏磨、腐蚀、结垢、漏失等；抽油杆：偏磨、腐蚀、结蜡、载荷变化等；套管：破损、形变、固井质量等。,2.油井井下工况特征,.,抽油机：保养是否到位、部件是否工作正常底座：是否偏转、晃动。,采油树：采油树是否完好、有无跑冒滴漏；压力表：是否工作正常。,流程：回压是否正常、伴热是否设置（调配）好,配电装置：配件是否完、电容是否投用动力装置：保养是否到位、电流是否平衡,3.油井地面工况特征,油井地面工况主要针对动力装置、抽油机设备、井口以及地面集输流程四个部分。目前开展的标准化现场评比工作主要针对油井地面工况。,大部分的工况特征可以较为直观地发现，而开展油井工况分析则主要从以下几个方面开展地面工况的分析：1、电流变化；2、平衡度；3、机采系统效率；,.,4、工况问题汇总及原因,.,汇报提纲,第一部分简述油井工况第二部分油井工况分析的基本思路第三部分工况分析的方法和技巧第四部分工况分析工作如何开展,.,根据工况问题的相互关系，将工况分析划分为三大相对独立的体系：供排关系、井筒状况、系统效率，对这三个体系进行分析，将涵盖对绝大多数工况问题的分析。,1.工况分析体系,.,1.1供排关系,油藏潜力：地层压力的高低反映出油藏出液的潜力，通常情况下地层压力越高，油藏出液能力越大；供液能力：近井地段向井筒的供液情况；泵排液能力：在一定参数下，排除各类影响泵效的因素后泵的排液能力，反映了从泵排出液体的多少；产出水平：产液量。,供排关系：包含地层压力与供液能力、供液能力与泵排液能力、泵排液能力与产出水平等之间的关系；通过分析这些关系上存在的不对称的原因，找出地层、泵况、管况等方面的问题，以及分析判断参数的合理性；,.,1.1供排关系,对供排关系进行分析主要是通过相邻两个变量之间进行比对，分析差值的合理性。当差值不合理时（也就是量不匹配时），则反映出相应的问题，具体见下表：,从上面可以看出：1、油藏潜力与供液能力之间存在矛盾：近井地层渗透性发生变化；2、供液能力与排液能力之间存在矛盾：参数不匹配、泵况变化；3、排液能力与产液水平之间存在矛盾：油管漏、计量问题。所以对供排关系的分析是工况分析的基础。,.,1.2井筒状况,井筒状况分析是一个相对独立的体系，这个方面的问题决定着油井免修期的长短，对日常油水井管理具有重要的指导意义。,.,1.2井筒状况,井筒状况中的工况问题及分析思路见下表：,.,1.3系统效率,机采系统效率是一个很系统的分析过程，涉及到供排关系的合理性、井筒状况、设备运行状况、能耗情况等。实际上系统效率是一个产液水平和能耗水平之间的关系，主要针对系统能耗，以降低系统能耗，提升机采系统效率为目的开展的分析。,.,1.3系统效率,机采系统效率测试参数表：,开展机采系统效率分析的前提是测试工作的开展。,.,1.3系统效率,抽油机井系统效率影响因素分析的基础节点系统分析,抽油机、电动机、配电箱和井口装置组成地面部分，抽油杆、油管、泵组成井下部分。抽油机井系统能耗主要是抽油井正常生产时井下杆柱和液柱重量加载给电动机的负荷引起的能耗，其它系统能耗则是由于抽油机传动磨损,电动机自损耗以及井下管、杆、泵、液体间的摩擦阻力造成的能量消耗。影响机采系统效率的因素很多，归纳起来有三个方面：设备因素井况因素技术管理水平。,.,2.工况分析的基本资料,在开展工况分析前需要准备较充分的资料和生产数据，主要有：,.,3.分析思路探讨,尽管将工况分析分为三个体系，但是由于三个方面有一定的联系，又相对很独立，所以要选择合适的分析角度才能开展好系统分析的关键。开展工况分析从形式上来分可分为：日常分析和总结性分析。不管是开展日常分析还是进行分析总结，均需要掌握很较丰富的工况分析技术，和清晰、完整的分析思路。尽管确定了工况分析的三大体系，但针对三个方面开展的分析却很困难。供排关系：定量分析油藏潜力和供液能力是难点，定性分析相对较为简单，但缺乏比较性；井筒状况：对偏磨、结蜡、结垢、腐蚀等问题的定量或定性分析均较难，对漏失的判断相对较容易；系统效率：测试资料的缺乏导致对系统效率分析难以系统开展。本着“确保正常生产井能够持续高效生产；及时发现异常井并制定相应的治理措施加以治理，使之转为正常、高效生产；对潜力井及时制定科学合理的调整和挖潜措施，充分发挥油井的生产能力”的工作目标，工况分析应针对突出问题，快捷、准确地发现，并制定对策。所以需要总结一套较成熟的分析思路非常必要。,.,3.1以宏观控制图为主导的油井工况分析,就是通过宏观控制图描述区块或采油队油井的工况分布情况，然后对处于非正常区域的油井分类进行分析。这样的油井工况分析思路较传统，通过宏观控制图反应油井工况一目了然，且较容易地实现了分类汇总，集中分析。第一步：绘制区块宏观控制图，分为两种：沉没压力与泵效的关系、井底流压与泵效的关系；第二步：按照宏观控制图区域的划分对油井进行分类；第三步：不同分类的油井针对性地分析主要问题并提出对策；第四步：对断脱漏失区的井利用功图资料进行更加深入的分析；第五步：对比工况分布情况的动态变化分析导致变化较大的原因。不足之处：1、科学地绘制宏观控制图存在一定的难度；2、宏观控制图主要反映的是供排关系，涉及井筒状况和系统效率的分析较少；建议：1、进行宏观控制图的分类分析后，着重分析井筒状况，对结蜡、结垢、偏磨等问题进行深入分析；2、泵效与沉没压力和井底流压之间的关系反映不同的工况情况，需要同时进行分析。,.,3.2以资料为中心的工况分析思路,这是常见的分析思路，就是将可以用来分析工况的资料拿来进行分析，得出结论，再将结论汇总。资料有：生产变化情况、测试资料、现场资料、井下作业资料等。第一步：用泵效、液面、产量等关键指标来反映整体工况的变化情况；第二步：从汇总过的资料上进行分析：（1）电流分析；（2）功图负荷变化分析；（3）功图图形分析；（4）液面变化分析；（5）憋压曲线分析；第三步：通过以上的分类分析，对各种不同类型的工况进行汇总：（1）结蜡加重；（2）泵漏失；（3）管漏失；（4）注水受效不足之处：（1）以井筒状况分析为主；（2）分析的深度与分析技术的掌握程度有直接的关系，分析的角度不同分析的结论差异很大；（3）需要注重资料的准备和收集，单一的功图、液面资料很难较全面分析问题。建议：（1）注重资料的收集；（2）与产量变化结合起来。,.,3.3以油井工况指标动态变化分类分析,通过部分油井工况指标与生产情况动态变化进行分类，按分类进行分析的思路：第一步：对单个油井工况指标进行汇总分析，如泵效、液面、负荷、电流等；第二步：将工况类型分为以下几类：（1）产量上升、含水上升、液面上升、功图正常；（2）产量下降、含水不变、液面上升、功图变差；（3）产量下降、含水不变、液面上升、功图正常、负荷下降；（4）产量下降、含水不变、液面下降、功图供液不足；（5）产量不变、含水上升、液面上升、功图正常；第三步：通过以上的分类分析，将问题按注水问题、泵况问题、结蜡结垢影响等方面进行汇总，并提出治理对策。不足之处：（1）变量较多，比较起来较为复杂；（2）主要分析生产动态的问题，难以对参数合理性、沉没度合理性、负荷合理性进行分析；建议：对单个工况指标进行分析时更加深入。,.,3.4按问题分类分析的分析思路,直接对各工况问题进行分类分析，这样能将油井工况突出问题更加清晰的呈现出来。推荐分析思路为：第一步：简要说明主要工况指标变化情况；第二步：对工况问题进行分类，按类别开展工况分析：（1）不平衡井；（2）结蜡严重井；（3）结垢严重井；（4）漏失井；（5）供液不足井；（6）参数不合理井；（7）其它问题第三步：分别针对各种不同问题制定治理对策。不足之处：（1）分析较零碎，整体性不强，无层次感；（2）由于缺乏统一的判定标准，对各个问题的分析不同的人分析的手段不一样，分析的结论也可能不一样；（3）每口井对所有的问题进行筛选、判定需要较大量的工作量。建议：多次开展这样的分析后工作量将变得简单，所以至少要深入、系统地分析一、二次。,.,汇报提纲,第一部分简述油井工况第二部分油井工况分析的基本思路第三部分工况分析的方法和技巧第四部分工况分析工作如何开展,.,一、电流篇,对于一个电气性能稳定、抽油机传达部分工作良好的井，电流的变化在理想状态下反映出悬点载荷的变化。电流比有两个作用（1）测算平衡度；（2）根据电流的变化推算载荷的变化。,电流变化与负荷变化的关系,注意：（1）电机电器性能各有差异，当电气性能较差时，电流与负荷的关系会不明确，对电流的分析作为一个参考，主要以测功图负荷分析判断为主；（2）理论上平衡度100%说明上下行最大力矩相同，也就是（最大负荷产生的力矩-上行最大力矩）=（下行最大力矩-最小负荷产生的力矩），通过力矩计算来指导调节抽油机平衡更加合理。,.,二、功图篇,图形分析,功图虽只四条线，横程竖载不简单；理论功图正四方，实际功图向右偏；右上尖，左下圆，固定凡尔未座严；右上圆，左下尖，游动凡尔空中悬；气体影响卸载缓，供液不足刀把弯；自喷杆断油管漏，一条黄瓜横下边；泵遇砂卡狼牙棒，油稠蜡重肥而圆；横线外凸泵筒弯，上挂下碰戴耳环；上右下左黄瓜悬，定是柱塞卡筒间；苦学攻克识图关，管好油井定不难。,示功图分析是油井生产工况分析的基础,.,二、功图篇,.,二、功图篇,.,二、功图篇,载荷分析（载荷分解）,静止悬点载荷=抽油杆重量+液柱重量；上行悬点载荷=抽油杆重量+（液柱重量+回压阻力）+（柱塞摩擦力+抽油杆摩擦力+粘滞阻力+惯性力阻力）=抽油杆在液柱中的重量+理论液柱重量+阻力1下行悬点载荷=抽油杆重量-（柱塞摩擦力+向上摩擦力+粘滞阻力+惯性力阻力）=抽油杆在液柱中的重量-阻力2,典型功图负荷组成：字母a：惯性造成的负荷上扬（结蜡、结垢、油稠造成粘滞力加强使惯性表现明显）；字母b：上行阻力下行阻力；字母c：理论液柱重量；字母d：惯性造成的负荷下沉（结蜡、结垢、油稠造成粘滞力加强使惯性表现明显）；字母e：液柱上行摩擦力下行摩擦力；字母f：井下负荷均衡值1/2理论液柱重量抽油杆在液中的重量；,.,二、功图篇,载荷分析（载荷变化定性分析）,注：部分情况下负荷变化的趋势是雷同的，但是在负荷变化的幅度和功图图形上的特征很不一样，所以在判断时需要结合起来分析。,.,二、功图篇,载荷分析（定量分析）,通过抽油杆组合可以计算出：抽油杆在液中的重量=（Di2*Li)/4*7.85*9.8*(钢-1）/钢通过液面、产液数据等可以计算出：理论液柱重量=1/4*D2(L液面-P套*100)*(水+油*油)*g+P回,当井下出现工况变化时悬点载荷会发生变化，这些变化的体现在抽油杆重量、液柱重量、阻力三个主要方面的变化。定性分析载荷的变化看似容易，其实很复杂，需要丰富的经验和想象力。从上面关于载荷分解的描述，对载荷进行定量分解，可以较准确发现载荷的三个主要组成部分的变化，以此得出更加科学的结论。,通过功图载荷数据计算三个变量：在理想的情况下可以计算出三个变量，在难以确定抽油杆阻力时先通过定性分析确定是杆断还是管漏，将没有发生变化的量参与功图载荷的分解，即可得出其它两个变量，其它两个变量的变化一般能反映出问题,.,二、功图篇,载荷分析（定量分析）,通过下面一个实际的功图简要介绍功图负荷的计算，并通过计算值分析存在的问题，下图为王北5井2011年5月5日所测功图。,首先对理论功图进行初步还原，还原的目的是为了消除惯性、挂碰等影响。还原后的上负荷为47KN（暂名为上示负荷），下负荷为23KN（暂名为下示负荷），中间水平卸载负荷为36.5KN（暂名为中示负荷）。根据上面对于负荷的计算方法，计算出主要的负荷数据。,抽油杆在液中的重量=31.02KN理论液柱重量=10.01KN实际抽油杆重量=下示负荷+（上示负荷-中示负荷）/2=23+5.75=28.75KN磨擦阻力=（上示负荷-中示负荷）/2=5.75KN（注：为了方便得出摩擦阻力数据，将上下行时的摩擦阻力量视为相等）实际液柱重量=上示负荷-实际抽油杆重量-磨擦阻力=47-28.75-5.75=12.5KN从上面计算可以看出在井筒相对不复杂的情况下，理论计算和实际计算差别不大。,.,二、功图篇,载荷分析（定量分析）,2011年采油二队7月份的功图载荷分解表,.,二、功图篇,位移分析,前面在分析供排关系时提到过泵的排液能力，泵的排液能力不仅与参数有关系，还与泵的工况有很大的关系，通过功图的位移分析可以得出泵的排液能力。,位移变化解释:数字1：上冲程增载段抽油杆拉伸形变长度（实际略偏长）；数字2：游动凡尔漏失引起增载变长；数字3：活塞出泵筒造成的冲程损失；数字4：摩擦力方向改变引起的抽油杆杆形变恢复长度（理论）；数字5：泵筒内空腔长度；数字6：液柱负荷卸载导致的抽油杆形变恢复长度（理论）；数字7：固定凡尔漏失引起的卸载变长；数字8：碰泵造成的冲程损失；,.,二、功图篇,位移分析（功图计量）,由此可见，泵的排液能力不等于泵的理论排量。在没有很明显的漏失的情况下，泵的排液能力等于产液水平，这也是通过功图计量产量的原因。,柱塞的有效位移为1.8米，也就是有效冲程为1.8米，通过计量产液平稳，憋压没有明显漏，排除了漏失的可能，那么这口井的排液能力为（1.8/2.79）*理论排量。,.,二、功图篇,位移分析（抽油杆形变）,抽油杆形变是一个很重要但容易被忽视的量，正常情况下，功图反映的增载/卸载过程中柱塞处于相对静止的一段位移为抽油杆的形变。,图中数字1表示的是此井的抽油杆形变。抽油杆的形变大小反映出抽油杆的伸缩情况，一般情况下一定的负荷会产生相应的抽油杆形变，当功图反映出的位移增长或缩短时则反映出其它的问题。,形变与载荷差之间的关系：P=k*LK为抽油杆平均弹性模量。一般情况下抽油杆的弹性形变为0.30.75之间。,.,三、憋压篇,憋压是另一个判断井下工况的重要工具，主要针对井下漏失的问题，也可以分析出泵阀工作状况、供液不足、出液通道不畅等问题。,憋压操作需要至少二人配合，A负责记录时间和数据以及开关生产闸门，B负责开关抽油机。穿戴劳保，工具齐全。操作步骤：1、A记录油井正常工作时的回压。2、A关生产闸门，注意应在抽油机下行时将闸门关闭。关闭过程中要注意压力表，如果压力表指数迅速上升，要做好放开闸门的准备。如果压力表指数超出量程，要迅速放开闸门，以防压力表损坏。3、在关闭生产闸门之后，A要记录每一次上行下行的压力极值。若压力表指数逐步上升至即将超出量程，A停止记录并提示B关闭抽油机。若憋压缓慢，记录适当次数，数据能体现出油井状况即可，之后A提示B关闭抽油机。若压力一次上行就超出量程，则A快速放开闸门待压力稳定之后再次关闭，然后A在压力超出量程之前提示B关闭抽油机。4、A提示B关闭抽油机，除步骤3中情况外，均使抽油机停在上死点位置。在B关闭抽油机的同时A开始计时并记录压力数据。记录时刻为15s、30s、45s、1min、1.5min、2min、3min。记录时刻由压力情况酌情改变。5、A记录完数据后开启生产闸门，之后B开动抽油机，油井恢复运转。,憋压段,稳压段,某冲程上行死点回压,同一冲程下行死点回压,一个冲程,.,三、憋压篇,1、正常情况。上行时压力明显上升，下行时压力不升不降。关机稳压时压力不升不降。示意图如下。,2、游动凡尔漏失。上行时压力上升不明显，越不明显漏失越严重，下行时压力不升不降。关机稳压时压力不升不降。示意图如下。,3、固定凡尔漏失。上行时压力明显上升，下行时压力下降，下降幅度越大情况越严重。关机稳压时液体从柱塞间隙进入泵筒然后通过固定凡尔漏失，压力缓慢下降。示意图如下。,.,三、憋压篇,4、供液不足、气体影响。上行时压力明显上升，下行时压力下降，下降幅度越大情况越严重。关机稳压时液体从柱塞间隙进入泵筒，造成压力小幅下降之后稳定。示意图如下。,5、油管漏、双凡尔漏失。上行时压力上升不明显，越不明显漏失越严重；下行时压力下降，下降幅度越大漏失越严重。关机稳压时压力下降，下降越快漏失越严重。直线下降至0为下部油管漏、上部油管严重漏或双凡尔漏；凹线下降为上部油管漏。双凡尔漏失可能性较小，一般认为是油管漏。示意图如下。,.,三、憋压篇,6、抽油杆断。上行下行压力不变，关机稳压压力不变。示意图如下。,7、油管内憋压（或连抽带喷）。上行下行压力均上升，关机稳压压力继续上升或不变。示意图如下。,.,四、宏观控制图篇,（1）合理(及优良)区：泵效与流压（沉没压力）协调、参数合理、泵况好，应加强管理确保油井长寿和稳产（2）参数偏大（供液不足）区：流压低、泵效低、地层条件差，应当压裂、酸化或调整配注及调小参数，协调供排关系（3）参数偏小（潜力）区：流压高、泵效高，可重点挖潜增效（4）断脱漏失区：流压高、泵效低，打捞或检泵（5）待落实区：流压、泵效不协调，可能是计量和资料不准确，应当重新计量并核对资料,.,四、宏观控制图篇,宏观控制图的绘制需要依靠专门的软件（不推荐人工的方式进行绘制），目前比较流行的软件有Peoffice中的FieldAssis（生产状态评价模块）。,FieldAssis快速全面地了解油井的生产状态，发现潜力井和故障井，实现宏观控制图软件化、实用化。应用FieldAssis可以快速为生产优化设计和井下作业提供目标。,宏观控制图模板制作,数据导入,生成宏观控制图,分类统计,分类分析,宏观控制图模板的制作是制作宏观控制图的关键，不同的区块，地层能力、油藏特性、地层物性不一样，模板也会不一样。一般以一个开发区块单位建立模板。,.,五、故障井的现场诊断,当油井井下出现故障导致产量明显下降甚至不出液后，需要立即对原因进行分析并根据分析的结果采取相应的措施。为了缩短油井出现故障到采取措施的时间，总结油井井下故障现场判断的五字方针：量、看、憋、放、测。,.,汇报提纲