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摘 要：目前油田抽油机井占油井总数的比例达到 90%以上，大部分油井通过人工测量，效率低，人工判断不准确，无法及时准确掌握油井运行状况，从而对油井生产、日常管理带来不便，严重制约了油田的發展。如何降低机械采油成本、提高油井正常生产时率、延长油井免修期等技术成为油田稳产的关键，油井优化诊断技术应运而生，能够及时发现油井故障，实现提高油井时率和单井产量。
关键词：油井；优化诊断；生产时率；油井免修期
油田开发经历了几十年的历程，随着科技进步，大量实用技术在石油的勘探、钻井、测井、修井、采油、注水生产等领域被推广应用，有力推动了石油工业生产的发展。在采油生产管理方面，计量、监测、远程控制等电子技术和注水自动控制也得到了一定的应用，但目前多处于分散的、各自独立的测控系统，且应用程度进展不一，未能充分发挥分项监控技术的实用价值。油井优化诊断技术将结合现场自动化采集系统，应用数字功图综合诊断技术，实现油井的实时工况诊断、实时报警等功能，由事后告知向事前预知转变，由以往单一功图诊断向综合故障诊断转变。
1 油井优化诊断技术的研究
常规的功图诊断技术有差分曲线、专家系统、神经网络诊断、数字功图综合诊断等方法。前两种方法依赖于系统本身的固化知识，不具有较强的适应性；神经网络诊断系统类似于语音识别系统，自身带有训练、学习的过程，具有较强的适应性，可有效地提高诊断正确率，但受自身数学模型限制，存在应用的局限性，诊断正确率普遍偏低。 油井优化诊断技术以对自动化采集的数据进行综合分析诊断优化为核心，所采用的是数字功图综合诊断方法，辅
以 PVT 物性模型、多相管流模型、杆柱分析模型、波动方程求解泵功图等各种计算分析手段，推算出 30 种不同工况的功图识别，实现对抽油机油井动态分析的目的。该方法将功图数字化，从数字中提取信息，判断特征，结合油井其它工作参数对地面功图、泵功图、杆柱应力、泵效组成、物性剖面等进行综合诊断分析。同时能提供油井实时诊断、实时故障报警、定量分析等功能，由过去的单一功图诊断向综合故障诊断方向发展，提高了油井的生产时率。
2.1 基本原理
PVT 物性模型研究的是，在一定的压力、温度下流体的物性特征。应用黑油模型计算沿井筒不同压力、温度下的PVT 物性剖面，为多相管流计算提供可靠的物性数据。 多相管流模型研究的是多相流体在井筒中的流动规律或分布形态，其中包括水平流动、垂直流动和倾斜流动。油气井生产时井筒压力温度剖面计算的基础是油气水多相管流计算，同时也是抽油机井下故障及示功图计算单井产量研究的基础。该项目研究的井筒多相流动规律相关式是Beggs-Brill 相关式。该相关式是根据小型试验设施上所得的数据而建立起来的，不仅可以用来计算垂直多相管流的压力降，还可以计算倾斜和水平多相管流的压力降。 泵功图模型：在分析斜井抽油杆柱动态受力与变形的基础上，建立了描述斜井抽油杆柱动态行为的波动方程，建立了相应的数值求解方法。斜井诊断与直井诊断测试方法基本相同，首先都需要通过载荷传感器和位移传感器在地面测得不同时间光杆载荷和位移的变化关系，然后通过数学模型求得抽油杆柱任意位置处的载荷与位移，乃至泵处的载荷与位移关系，即泵功图。 对泵效进行分析，就涉及到泵的实际容积和理论排量。泵的实际容积是一个定值，在生产过程中被以下五部分所占据：实际产液量、进泵气体量、泵的漏失量、冲程损失和泵内液体的体积变化影响。 为了确定合适的工作系统，需对一定条件下的抽油杆柱力学特性进行分析，建立相应的数学微分方程。与直井相比，斜井井眼轨迹在空间上的变化，会让抽油杆柱工作环境变得更恶劣。
2.2 技术内容
（1）接收采集系统的动态数据及手动录入静态生产数据； （2）建立 PVT 物性、多相管流、杆柱分析模型； （3）波动方程及求解泵功图； （4）数字功图综合诊断分析；（5）分析预警、诊断优化。
3 油井优化诊断技术应用
通过在某油田采油站油井上应用此技术。现场数据采集部分全部采用免费无线网络传输，油井的油压、套压、出井温度、示功图和电参量等数据传输至油井数据采集柜（一口井一套），再由油井数据采集柜无线传输至采油站的工控机上。结合现场自动化采集系统，应用油井优化诊断技术，将功图数字化，判断特征，结合油井其它工作参数对地面功图、泵功图、杆柱应力、泵效组成、物性剖面等进行综合诊断分析，得出油井的工况。根据系统给出的优化建议年累计调整油井冲次、平衡、防冲距等生产参数139次，使得49井次进入抽油机宏观控制图的合理区内，使得油井的工作状况更加合理，平均单井产液量增加2.76t/d。 应用油井优化诊断技术后，该区块的89口油井平均产液量由24.6t/d提高到27.3t/d，泵效由58.2%提高到61.7%，躺井率由4.2%下降至3.8%，检泵周期延长了37天。
4 结论及建议
（1）及时准确的油井分析诊断功能。将采集的功图图形数字化，从数字中提取信息，判断特征，结合油井其它工作参数进行功图分析、杆柱应力分析、泵效组成分析、物性剖面分析等综合诊断分析，得出油井的故障类型，并生成油井诊断报告。 （2）实现了油井的优化功能。根据油井故障类型，提供相应的优化建议，使得油井始终在最佳的状态下运行。 （3）有效的提高油井管理水平。提高了油井的生产时率、产液量和泵效，延长了油井的检泵周期，为油田的稳产提供技术支持。 （4）实现了油井的数字化管理。形成了油井的监测、诊断、计量、参数优化系统的平台，可有效地辅助员工完成油水井的分析管理工作，在提高管理效率、增产、节能、促进安全管理等方面综合发挥作用。
参考文献
1. 马强，朱丰坡. 单井效益评价图板的研制与应用[J]. 北京石油管理干部学院学报. 2011（03）
2. 马强，郭文川，靳燕. “四图一诊断”对标管理模式的形成与应用[J]. 北京石油管理干部学院学报. 2011（04）
关键词：油井；优化诊断；生产时率；油井免修期
油田开发经历了几十年的历程，随着科技进步，大量实用技术在石油的勘探、钻井、测井、修井、采油、注水生产等领域被推广应用，有力推动了石油工业生产的发展。在采油生产管理方面，计量、监测、远程控制等电子技术和注水自动控制也得到了一定的应用，但目前多处于分散的、各自独立的测控系统，且应用程度进展不一，未能充分发挥分项监控技术的实用价值。油井优化诊断技术将结合现场自动化采集系统，应用数字功图综合诊断技术，实现油井的实时工况诊断、实时报警等功能，由事后告知向事前预知转变，由以往单一功图诊断向综合故障诊断转变。
1 油井优化诊断技术的研究
常规的功图诊断技术有差分曲线、专家系统、神经网络诊断、数字功图综合诊断等方法。前两种方法依赖于系统本身的固化知识，不具有较强的适应性；神经网络诊断系统类似于语音识别系统，自身带有训练、学习的过程，具有较强的适应性，可有效地提高诊断正确率，但受自身数学模型限制，存在应用的局限性，诊断正确率普遍偏低。 油井优化诊断技术以对自动化采集的数据进行综合分析诊断优化为核心，所采用的是数字功图综合诊断方法，辅
以 PVT 物性模型、多相管流模型、杆柱分析模型、波动方程求解泵功图等各种计算分析手段，推算出 30 种不同工况的功图识别，实现对抽油机油井动态分析的目的。该方法将功图数字化，从数字中提取信息，判断特征，结合油井其它工作参数对地面功图、泵功图、杆柱应力、泵效组成、物性剖面等进行综合诊断分析。同时能提供油井实时诊断、实时故障报警、定量分析等功能，由过去的单一功图诊断向综合故障诊断方向发展，提高了油井的生产时率。
2.1 基本原理
PVT 物性模型研究的是，在一定的压力、温度下流体的物性特征。应用黑油模型计算沿井筒不同压力、温度下的PVT 物性剖面，为多相管流计算提供可靠的物性数据。 多相管流模型研究的是多相流体在井筒中的流动规律或分布形态，其中包括水平流动、垂直流动和倾斜流动。油气井生产时井筒压力温度剖面计算的基础是油气水多相管流计算，同时也是抽油机井下故障及示功图计算单井产量研究的基础。该项目研究的井筒多相流动规律相关式是Beggs-Brill 相关式。该相关式是根据小型试验设施上所得的数据而建立起来的，不仅可以用来计算垂直多相管流的压力降，还可以计算倾斜和水平多相管流的压力降。 泵功图模型：在分析斜井抽油杆柱动态受力与变形的基础上，建立了描述斜井抽油杆柱动态行为的波动方程，建立了相应的数值求解方法。斜井诊断与直井诊断测试方法基本相同，首先都需要通过载荷传感器和位移传感器在地面测得不同时间光杆载荷和位移的变化关系，然后通过数学模型求得抽油杆柱任意位置处的载荷与位移，乃至泵处的载荷与位移关系，即泵功图。 对泵效进行分析，就涉及到泵的实际容积和理论排量。泵的实际容积是一个定值，在生产过程中被以下五部分所占据：实际产液量、进泵气体量、泵的漏失量、冲程损失和泵内液体的体积变化影响。 为了确定合适的工作系统，需对一定条件下的抽油杆柱力学特性进行分析，建立相应的数学微分方程。与直井相比，斜井井眼轨迹在空间上的变化，会让抽油杆柱工作环境变得更恶劣。
2.2 技术内容
（1）接收采集系统的动态数据及手动录入静态生产数据； （2）建立 PVT 物性、多相管流、杆柱分析模型； （3）波动方程及求解泵功图； （4）数字功图综合诊断分析；（5）分析预警、诊断优化。
3 油井优化诊断技术应用
通过在某油田采油站油井上应用此技术。现场数据采集部分全部采用免费无线网络传输，油井的油压、套压、出井温度、示功图和电参量等数据传输至油井数据采集柜（一口井一套），再由油井数据采集柜无线传输至采油站的工控机上。结合现场自动化采集系统，应用油井优化诊断技术，将功图数字化，判断特征，结合油井其它工作参数对地面功图、泵功图、杆柱应力、泵效组成、物性剖面等进行综合诊断分析，得出油井的工况。根据系统给出的优化建议年累计调整油井冲次、平衡、防冲距等生产参数139次，使得49井次进入抽油机宏观控制图的合理区内，使得油井的工作状况更加合理，平均单井产液量增加2.76t/d。 应用油井优化诊断技术后，该区块的89口油井平均产液量由24.6t/d提高到27.3t/d，泵效由58.2%提高到61.7%，躺井率由4.2%下降至3.8%，检泵周期延长了37天。
4 结论及建议
（1）及时准确的油井分析诊断功能。将采集的功图图形数字化，从数字中提取信息，判断特征，结合油井其它工作参数进行功图分析、杆柱应力分析、泵效组成分析、物性剖面分析等综合诊断分析，得出油井的故障类型，并生成油井诊断报告。 （2）实现了油井的优化功能。根据油井故障类型，提供相应的优化建议，使得油井始终在最佳的状态下运行。 （3）有效的提高油井管理水平。提高了油井的生产时率、产液量和泵效，延长了油井的检泵周期，为油田的稳产提供技术支持。 （4）实现了油井的数字化管理。形成了油井的监测、诊断、计量、参数优化系统的平台，可有效地辅助员工完成油水井的分析管理工作，在提高管理效率、增产、节能、促进安全管理等方面综合发挥作用。
参考文献
1. 马强，朱丰坡. 单井效益评价图板的研制与应用[J]. 北京石油管理干部学院学报. 2011（03）
2. 马强，郭文川，靳燕. “四图一诊断”对标管理模式的形成与应用[J]. 北京石油管理干部学院学报. 2011（04）