地面驱动螺杆泵采油系统实时智能诊断与优化决策技术

摘要

地面驱动螺杆泵是油气开采过程中较为广泛应用的采油方式之一。随着油田开发深入，螺杆泵机采井自动测控程度低的缺点日趋严重，如何实时智能地进行螺杆泵井工况诊断、进一步提高采油系统生产设计和管理水平，成为油田“增效”的热点问题。本文在对获取生产数据真伪进行甄别的基础上，建立了基于电参数的油井动液面深度实时计算模型，11口井动液面预测的平均相对误差为12.27%；在综合分析地面驱动螺杆泵井工况故障类型基础上，研究了典型工况下电流曲线特征并提取特征值，建立了电流曲线、功率曲线特征图谱集以及基于电参数曲线的工况诊断方法，并对某油田进行了12口井计算分析，符合率达83.33%；采用节点系统分析法建立了基于实时资料的生产参数优化方法，实现油井产液量和系统效率多技术目标的优化方案的制定，经某油田4井次进行优化设计与对比分析，在产液量不变的条件下，优化后螺杆泵井系统效率较优化前平均提升19.92%，满足现场“节能增效”要求。建立了经济技术综合决策指标体系，实现以低成本、高产出为目标的采油系统综合决策，经某油田4井次优化前后的经济对比，分别对其做出维持原方案和实施新方案的综合决策。研究成果能够为地面驱动螺杆泵井智能化管理和实时优化调整提供理论和技术支持。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1 研究目的及意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 测试资料的甄别模型研究

1.2.2 动液面预测方法

1.2.3 地面驱动螺杆泵采油系统工况诊断理论与方法

1.2.4 地面驱动螺杆泵采油系统生产优化理论与方法

1.2.5 技术经济评价与决策理论

1.3 主要研究内容

(1) 基础资料的获取技术

(2) 地面驱动螺杆泵采油系统实时智能诊断理论与方法研究

(3) 地面驱动螺杆泵采油系统实时生产优化理论与方法研究

(4) 地面驱动螺杆泵采油系统实时生产优化决策理论与方法研究

(5) “地面驱动螺杆泵采油系统实时智能诊断与优化决策”软件的研制

1.4 技术路线

1.5 创新点

第二章 基础数据的获取与甄别

2.1 数据自动采集指标体系

2.2 测试资料甄别模型研究

2.2.1 历史发展规律拟合甄别法

2.2.2 逻辑关系法

2.3 基于电参数计算地面驱动螺杆泵井动液面计算模型

2.3.1 基于电参数法的光杆扭矩计算模型

2.3.2 螺杆泵增压计算模型

2.3.3 动液面深度预测模型

2.3.4 动液面求解流程

2.4 计算与分析

2.4.1 井例计算分析

2.4.2 计算精度分析

2.5 本章小结

第三章 地面驱动螺杆泵采油系统实时智能诊断模型

3.1 地面驱动螺杆泵工况类型

3.2 基于连续光杆扭矩曲线的地面驱动螺杆泵井工况分析

3.2.1 光杆扭矩测试诊断法理论基础

3.2.2 基于光杆扭矩的螺杆泵井工况分析

3.2.3 基于连续光杆扭矩曲线的工况特征图谱集

3.3 基于电参数的地面驱动螺杆泵井工况诊断分析

3.3.1 基于光杆扭矩计算电机电参数计算模型

3.3.2 基于电参数的螺杆泵井工况分析

3.3.3 基于电机电流曲线和功率曲线的工况特征图谱集

3.4 计算与分析

3.5 本章小结

第四章 地面驱动螺杆泵采油系统实时生产优化方法研究

4.1 采油系统组成和节点划分

4.2 生产优化理论与计算方法

4.2.1 油井流入动态模型修正

4.2.2 井筒流体温度计算模型

4.2.3 井底流压和地层静压的计算模型

4.2.4 抽油杆柱轴向载荷计算模型

4.2.5 抽油杆柱综合强度计算模型

4.2.6 螺杆泵泵效计算模型

4.2.7 地面驱动装置优选理论

4.3 优化设计流程

4.4 计算与分析

4.4.1 井例计算分析

4.4.2 计算精度分析

4.5 本章小结

第五章 地面驱动螺杆泵采油系统实时生产优化决策

5.1 基于经济技术评价的生产优化方案决策研究思路

5.2 相对日运行费用计算模型

5.3 综合决策评价模型研究

(1) 螺杆泵生产系统节能要求

(2) 方案净收益差值

5.4 计算与分析

5.5 本章小结

第六章 计算软件开发

6.1 软件设计

6.1.1 软件基础信息简介

6.1.2 软件功能分析

6.2 软件使用界面

6.2.1 数据准备模块

6.2.2 数据甄别和动液面计算模块

6.2.3 基于电参数的工况诊断模块

6.2.4 优化设计模块

6.2.5 综合决策模块

6.2.6 结果输出模块

6.3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士期间获得的学术成果

致谢