深度学习的电泵井产液量动态预测模型

电泵井产量的动态预测对认识油井供排协调、电泵设备工况、改善工作制度、提高产量和节能降耗具有重要指导意义。根据电泵井静态数据、生产动态数据、举升设备的工况数据,利用皮尔逊相关系数分析方法,分析了影响潜油电泵工作特性因素的关联性,根据主成分分析方法(PCA)进行数据降维确定主控参数,并综合考虑了电泵机组设备工况的变化趋势和前后关联性,应用长短期记忆神经网络(LSTM)建立了电泵井产量时序预测模型。利用某油田现场实际数据对产液量进行预测,并与BP神经网络的预测结果相比较。研究结果表明,基于LSTM模型的电泵井产液量预测值与现场实际值高度一致,预测模型拟合效果更好,预测精度更高,考虑因素更全面、应用更方便、结果更可靠,进而为潜油电泵生产的产液量动态预测提供了一种新的方法,为潜油电泵工作制度调整以及合理选泵设计提供依据。     

电泵井工况解析方法

电泵机组的3个主要特征参数(杨程、排量和功率)相互关系的特性,通过特性曲线可以具体地表现出来。而电泵井工况解析图就是以特性曲线上的一些特定区间、特定点为依据推导并建立的三维空间直角坐标系。在该系统中由各维的边界条件组合出若干个空间区域,这样受多因素影响的电泵机组的工况被量化为一空间位置矢量。只需做几项简单的计算,就可以求得位置矢量——电泵井工况,根据该矢量所在空间区域的定义,可对该井机组工况作出具体的定性解释。这种方法不但适合对单井工况进行求解,而且还适合对电泵井群进行宏观分类研究。本文将具体地介绍这种方法的原理、作图及应用。     

潜油电泵机组可靠性研究

对电泵井故障模式的调查和统计表明,潜油电泵机组使用寿命是影响电泵井检修周期的主要因素.根据机组中各部件逻辑功能关系,构建了其可靠性模型为串联系统.采用常规假设检验和模糊识别相结合的方法,对子系统故障数据统计分布的多个备择假设分布进行统计推断,使子系统寿命统计模型具有较高的可信度.运用Monte Carlo统计模拟法,对系统可靠性进行了数字仿真,得到潜油电泵机组系统寿命威布尔分布统计模型,实现了对系统使用可靠性的定量评价.通过多项式拟合建立起产液量、含水率及泵挂深度与潜油电泵机组检泵周期之间的函数表达式,能定量描述各影响因素与检泵周期的相关性.     

潜油电泵机组斜井通过能力评价与应力分析

由于斜井内井眼曲率的变化,引起潜油电泵机组发生大变形,产生弯曲应力和机械阻力,难以靠自重力把机组下放到水平套管段。提出采用强度条件和摩阻力条件来评价电泵机组斜井通过能力,并建立了潜油电泵机组斜井受力变形分析的三维有限元模型。应用ANSYS软件的大变形、接触非线性理论对电泵机组在斜井内的受力进行了分析,计算出WIDD—C17井130电泵机组在30°井斜角时能通过6°／30m的曲率．此时下放推力为1．75kN。为电泵机组斜井通过能力提供了新的研究方法。     

基于井口憋压分析的电泵井工况诊断

电泵井的电流卡片无法有效判断电泵或管柱漏失、泵举升能力下降、泵效低等故障,针对此问题,提出了电泵井井口憋压（不停泵关闭井口）诊断流程及方法。通过分析憋压前井筒中气液流动状态,结合电泵特性曲线和油井流入动态曲线,建立了理论憋压曲线模型,并且确定了曲线特征参数的提取方法,通过与实测憋压曲线特征参数的对比来判断故障类型。现场应用表明该方法可以成为电泵井工况综合诊断分析的有效手段。     

渤海X油田潜油电机发热对机组运转周期影响分析

为探索海上油田潜油电泵井电机发热对机组运转周期的影响,建立了海上油田不同生产管柱结构下流经电机表面井液流速计算方法,并分析不同产液量条件下每增加单位功率值时井液增温幅度。对比渤海X油田近3年所有机组故障井回归流经电机表面井液流速与井液增温关系曲线,得到潜油电泵井不同排量效率区间表面流速、井液增温与运转周期关系。     

替油电泵机组斜井通过能力评价与应力分析

由于斜井内井眼曲率的变化,引起潜油电泵机组发生大变形,产生弯曲应力和机械阻力,难以靠自重力把机组下放到水平套管段。提出采用强度条件和摩阻力条件来评价电泵机组斜井通过能力,并建立了潜油电泵机组斜井受力变形分析的三维有限元模型。应用ANSYS软件的大变形、接触非线性理论对电泵机组在斜井内的受力进行了分析,计算出WIDD—C17井130电泵机组在30°井斜角时能通过6°／30m的曲率．此时下放推力为1．75kN。为电泵机组斜井通过能力提供了新的研究方法。     

QHD32-6油田电泵井憋压曲线模型的设计与应用

为加强QHD32-6油田电泵井管理和有效判断电泵井井下工况,根据电泵井工作原理和井下流体力学理论,结合电泵井结构特征,对电泵井憋压值与时间的变化关系进行论证分析,从而建立了电泵井憋压曲线模型。该模型可绘制并分析不同工况下电泵井憋压曲线及其对应规律。实际应用表明,该电泵井憋压曲线模型(结合其他生产及测试资料)可实现对电泵井井下工况的相对准确分析,为现场施工提供理论依据。     

海上油田往复式潜油电泵的故障分析及改进

往复式潜油电泵机组是海上油田低产低效井一种有效的举升方式,对海上油田往复式潜油电泵的故障原因进行了分析,并针对存在的问题进行了优化改进,改进后样机应用6井次,未出现机组质量问题,运行的可靠性得到进一步提升。     

系统管理法为机组增寿

谁决定潜油电泵的寿命? 大庆油田从1981年开始推广应用潜油电泵采油技术,由于推广速度快,下泵工作量大,一度出现了机组质量下降,运行寿命较短的问题,成为影响油井生产的瓶颈。据统计,1986底全油田的电泵平均检泵周期仅为343天,机组返厂率高达20.4％。电泵机组的制造、施工和管理人员运用系统工程方法,对300口井电泵的损坏情况进行分析后发现,影响机组运转寿命的因素主要有三个方面:(1)机组本身质量;(2)电泵机组的施工质量;(3)电泵井的管理质量。     

灰色识别法在单井流动单元预测中的应用

以华北油田岔39断块油藏为例,在流动单元取心井划分、建立各类标准流动单元的基础上,运用灰色关联识别方法,回判取心井流动单元类型.研究表明,该识别方法判识精度较高,且方法简易,可作为建立识别非取心井流动单元预测模型的一种较好方法.     

基于易损性油气管道第三方施工失效概率分析

随着油气管道第三方施工损伤的日益严重,有必要对第三方施工下管道的失效可能性进行分析,为此提出了一种基于易损性理论的定量失效概率计算方法。根据“4M”系统建立危险因素评价体系,采用改进层次分析法计算因素权重与专家评判能力权重,引入三角模糊数量化专家评判语言,通过概率化模糊数得到事件危险概率;选取外载荷、管道直径、管道壁厚、管道埋深和服役年限5个参数,从抗危害能力和危害强度两方面建立易损函数,运用结构可靠性理论的计算方法可得到易损概率。实例分析表明:该计算方法能有效地计算第三方施工下管道的失效概率,可为油气管道的安全管理提供一定技术支持。     

用新思路评价冀中坳陷深县凹陷油气勘探风险

在冀中坳陷深县凹陷古近系沙河街组三段油气成藏规律和成藏主控因素识别的基础上,建立了油气勘探风险评价参数体系及油气井和干井空间属性特征库。用马氏距离、模糊数学等数据集成方法以及贝叶斯概率模型,结合钻探成果,分别建立了两种集成方法及二者结合的含油气概率预测模板,对凹陷内各点的含油气风险概率进行了预测,实现了全凹陷含油气风险概率可视化。预测结果揭示出深县凹陷低幅构造、深西断阶、深南及衡水断阶等低风险勘探目标,从而为下一步勘探部署提供了重要依据。然而由于方法本身的特点,预测结果存在一些差异。马氏距离和模糊综合预测模板的预测准确率分别为73.7%和79%,二者相结合法准确率达86%。由于模糊评判法综合利用了所有成藏地质信息,在很大程度上代表地质有利性,它指明的低风险范围较大,增加了勘探风险;而马氏距离方法只选取能区分油气井、干井的有效地质因素,指明的有利范围较小,预测目标更具体,但它缩小了有利区范围,可能会遗漏部分勘探潜力区。     

海上油田毛细管测压电泵井产量在线计量方法与应用

针对海上油井地理位置分散、单井测试成本高等问题,为了及时掌握油井产量变化趋势、提高海上油井生产管理水平、实现海上油田智能化生产管理,开展了海上油田毛细管测压电泵井产量在线计量方法研究。从井下电泵输入功率与井下电机输出功率相等这一能量守恒原理出发,同时考虑电机参数变化的影响,结合井筒多相流计算方法与实测流量校正方法,建立了毛细管测压电泵井产量在线计算数学模型,并研究了其求解方法。现场应用表明,结合定期的实测流量校正,本方法的计算结果与实测结果吻合较好,最大相对误差小于5%。本文所建立的方法能实现电泵井产量在线计量、实时反映油井生产趋势。采用该技术能显著降低海上油田生产成本,对于提高海上电泵井生产管理水平具有重要意义。     

复杂断块油田跨断层水平井产能预测及分段长度优化方法——以西非A深水油田为例

布署跨封堵断层水平井是一种有效提高复杂断块油田单井动用储量、减少钻完井投资的开发手段。与常规水平井相比,跨断层水平井的产能预测和分段长度优化需考虑各断块内储层渗透率及厚度差异、封闭断层边界和井筒摩阻等多因素的影响。为综合考虑上述因素,基于势的叠加原理和镜像原理,建立了2种模式下的跨封堵断层水平井沿井筒径向流量分布计算模型,得到了适用于复杂断块油田的跨断层水平井产能预测方法,在此基础上形成了一种快速优化跨封堵断层水平井在各断块分段长度的油藏工程方法,并通过西非复杂断块深水油田的实例验证了模型和方法的可靠性及有效性。研究结果表明：在断块物性和各断块内水平井长度相同的条件下,跨1条封堵断层水平井径向流量分布整体上近似"U"形,而对于跨2条封堵断层水平井,由于两侧封闭断层边界的影响中部断块水平井段的径向流量显著低于两侧断块,以线性流为主要特征;对于复杂断块油田,水平井与断层边界的距离显著影响其产能,跨断层水平井长度相同时,水平井跟端和趾端距离断层边界越近,水平井产能越低,而常规水平井产能预测方法难以考虑封闭断层边界的影响导致其预测结果偏高。     

宽幅电潜泵举升工艺在致密油水平井应用分析

近几年来,鄂尔多斯致密油藏得到了大规模开采,水平井是主要开采方式,其产量为初期高,中后期递减快。大多数致密油水平井从前期排液到后期稳定生产,需要不断调整泵径,以适应产量变化要求。为了研究致密油藏水平井全生命周期的新型举升工艺,探索排采一体化生产运行模式,在鄂尔多斯致密油油藏(长7层)选择7口丛式水平井,进行宽幅电潜泵无杆采油试验。试验表明:彻底消除杆管偏磨,井口占地面积较少,智能化控制程度较高。宽幅电潜泵可满足150～10 m³/d的产量变化要求,实现了排采一体化。但是,试验中也频繁出现堵转停机、过载停机、高温停机等故障。结合4口井的宽幅电潜泵机组拆检结果,从结蜡、结垢、井下异物、气体段塞等角度分析故障原因。为宽幅电潜泵举升工艺在致密油水平井中推广应用提供参考。     

概率法在页岩气未开发最终可采量评估中的应用——以北美某成熟页岩气区块为例

中国实现页岩气规模开发的时间不长,页岩气最终可采量(EUR)评估方法研究尚处于不断积累和完善的阶段,尤其是评估准确度较高的概率法应用还不普遍。为此,在分析评价页岩气EUR评估方法的基础上,应用改进双曲递减模型预测了北美某成熟页岩气区块内在产井的EUR并建立其概率分布,基于上述结果应用概率法模拟新井的未开发EUR,并分4种情形(目标概率、项目风险、项目对比、更合理的EUR评估)对概率法的合理使用及其应用效果进行了详细阐述。研究结果表明:(1)随着页岩气开发项目的推进,生产井数的增加、开采技术的成熟,概率法所需的具有合理置信度水平的类比井组可以建立起来,为应用概率法评估未开发EUR奠定了基础;(2)页岩气项目未开发EUR在部分程度上受总井数的影响,未来钻井数量减少会增加未开发EUR的不确定性,相反钻井数量增加则可以减少未开发EUR的不确定性;(3)概率法具备定量描述不同级别未开发EUR的可能性,定量反映项目存在的不确定性和风险,通过对不同项目的不确定性及风险进行对比,可以为项目的鉴别和决策提供依据。结论认为,随着页岩气生产井数的增加和开采技术的成熟,采用概率法对页岩气项目未开发EUR进行评估是更为合理可靠的选择。     

基于振动信号分析的电潜柱塞泵故障诊断方法研究

振动信号能够全面反应电潜柱塞泵的运行工况,在电潜柱塞泵的故障诊断中,针对不同工况下的振动信号进行分析尤为重要。提出了一种基于振动信号分析的电潜柱塞泵故障诊断方法,采用改进的隐层神经元数变动的神经网络系统,根据不同情况选择不同节点数,使其达到提高诊断精度及缩短诊断周期的双重要求。对电潜柱塞泵正常运行以及动子不平衡、动子机械磨损运行时的振动信号进行分析研究,利用小波包提取振动信号的能量特征,利用神经网络识别故障。现场试验结果表明,网络训练后实际输出达到允许误差范围,网络测试结果也能与实际状态相对应。该方法能够对电潜柱塞泵进行有效、准确的故障诊断。     

地面驱动螺杆泵井工况分析

螺杆泵井运行过程中经常出现杆柱断脱、蜡卡、烧泵等现象.除了螺杆泵产品自身存在不完善之处以外,管理方面的问题也不容忽视.螺杆泵采油各类故障的特性反应和诊断方法与其他采油方式不同,需要采用电流法、扭矩法、特性曲线法等进行综合分析判断.在油井动液面变化、转速高低、加药及洗井周期等方面,分析各种工况的主要影响因素,结合生产实际情况制定合理调整措施,避免在油井运行过程中频繁出现电流增大或发生变频自动保护停机现象.改善杆、管、泵系统工作条件,提高螺杆泵运行时率.收集了螺杆泵现场出现的一些工况种类,利用简单易行方法进行诊断分析,为螺杆泵推广应用提供技术帮助.     

含硫气井定量风险分析技术标准探讨

随着近年来我国众多含硫化氢气田相继投入开发,含硫气井安全规划标准,特别是定量风险分析标准的制订变得十分必要和迫切。为此,分别对含硫气井定量风险分析技术标准的制订原则、适用范围、框架结构进行了分析,提出了适合我国国情的井喷事故概率的数值统计分析方法及参考值,事故后果分析方法及要求,定量风险计算方法及可接受风险水平等关键技术参数及主要技术内容。研究成果可用于指导我国含硫气井定量风险分析标准的制订,将使我国对含硫气田开发实施定量风险评价和管理成为可能。