本發(fā)明涉及石油開采領(lǐng)域，特別涉及一種抽油機井系統(tǒng)效率因素分析方法。

背景技術(shù)：

提高抽油機井系統(tǒng)效率的技術(shù)，可以從設備參數(shù)、工作制度和管理因素3個方面22個參數(shù)建立抽油機井參數(shù)敏感性分析模型，通過系統(tǒng)仿真優(yōu)化設計方法，根據(jù)參數(shù)敏感性分析的結(jié)果進行不同設備參數(shù)組合的優(yōu)化設計，提高抽油機井系統(tǒng)效率。

目前，該系統(tǒng)仿真優(yōu)化設計方法可以預測設計結(jié)果的系統(tǒng)效率，但對于系統(tǒng)分析和優(yōu)化設計缺乏明確的量化依據(jù)，無法分析抽油系統(tǒng)參數(shù)組合中具體參數(shù)對抽油機井系統(tǒng)效率的影響。

在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問題：

現(xiàn)有系統(tǒng)仿真優(yōu)化設計方法無法分析具體參數(shù)對抽油機井系統(tǒng)效率的影響。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)無法分析具體參數(shù)對抽油機井系統(tǒng)效率的影響的問題，本發(fā)明實施例提供了一種抽油機井系統(tǒng)效率因素分析方法。所述技術(shù)方案如下：

一種抽油機井系統(tǒng)效率因素分析方法，所述分析方法具體包括：

步驟1，確定影響因素；

步驟2，通過計算影響因素的關(guān)聯(lián)度和權(quán)重系數(shù)，確定所述影響因素相對于抽油機井系統(tǒng)效率的關(guān)聯(lián)序；

步驟3，確定抽油機井的評價指標，并定義所述評價指標的比較基準；

步驟4，計算每個影響因素對應所述評價指標的隸屬度；

步驟5，通過比較所述隸屬度與對應的所述比較基準，確定對應的所述影響因素與抽油機井系統(tǒng)效率的關(guān)系。

作為優(yōu)選，所述影響因素包括：電機負載率、抽油機平衡率、井口回壓、套壓、沉沒度、沖程、沖次、泵徑、井眼軌跡曲率最大值和油管直徑。

具體地，所述步驟2具體包括：

步驟21，確定每個影響因素的參數(shù)序列，母序列為系統(tǒng)效率時間序列{x0(k)}，子序列為影響因素時間序列{xi(k)}；

其中：k＝1，2，...，n；i＝1，2，...，m；k為時間序列長度，i為影響因素個數(shù)，n與m均為整數(shù)；

步驟22，利用極大值法對每個影響因素的數(shù)據(jù)進行無量綱處理，公式為

其中：k＝1，2，...，n；i＝1，2，...，m；k為時間序列長度，i為影響因素個數(shù)，n與m均為整數(shù)；

步驟23，計算每個影響因素的關(guān)聯(lián)系數(shù)，公式為

其中：δ0t(k)＝|y0(k)-yt(k)|，δmin、δmax為各個時刻絕對值差的最小值與最大值，ρ為分辨系數(shù)(0，1)；

步驟24，計算每個影響因素的關(guān)聯(lián)度，公式為

步驟25，計算每個影響因素的權(quán)重系數(shù)，公式為

步驟26，將所述影響因素的關(guān)聯(lián)度和權(quán)重系數(shù)進行歸一化處理，根據(jù)處理結(jié)果確定所述影響因素相對于抽油機井系統(tǒng)效率的關(guān)聯(lián)序。

具體地，所述步驟3中，所述評價指標包括電機負載率、傳動部分能損率、抽油機平衡率、抽油桿能損率、抽油泵排量系數(shù)和抽汲參數(shù)匹配數(shù)。

作為優(yōu)選，所述步驟3中，所述評價指標的比較基準分為第一等級、第二等級、第三等級和第四等級，對應的隸屬度范圍分別是0.75-1.0、0.5-0.75、0.25-0.5、0.0-0.25。

作為優(yōu)選，所述步驟4中，通過應用模糊隸屬函數(shù)標準化方法，計算每個影響因素對應的所述評價指標的隸屬度。

作為優(yōu)選，所述模糊隸屬函數(shù)標準化方法中，所述評價指標的隸屬度的計算公式包括：

a.越大越優(yōu)型

b.越小越優(yōu)型

c.適中型

其中，ofmij表示第i因素的第j個評價指標的隸屬度，ofij表示第i因素的第j個評價指標的計量值，ofijmax表示第i因素的第j個評價指標的最大可能值，ofijmin表示第i因素的第j個評價指標的最小可能值，ofbe表示第i因素的第j個評價指標的最優(yōu)值。

本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是：

本發(fā)明通過計算影響因素的關(guān)聯(lián)度和權(quán)重系數(shù)，確定影響因素對系統(tǒng)效率的影響程度并進行排序，然后確定抽油機井的評價指標，并定義比較基準，通過比較影響因素的隸屬度與對應的比較基準，從而確定具體的影響因素與抽油機井系統(tǒng)效率的關(guān)系，即可以分析具體參數(shù)對抽油機井系統(tǒng)效率的影響；本發(fā)明建立了影響抽油機井系統(tǒng)的影響因素的量化評價指標體系，從而可以指導現(xiàn)場進行油井的調(diào)參和優(yōu)化，最終使得抽油系統(tǒng)高效作業(yè)。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明實施例提供的抽油機井系統(tǒng)效率因素分析方法的流程示意圖；

圖2是本發(fā)明又一實施例提供的油井系統(tǒng)效率隨時間變化曲線示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施方式作進一步地詳細描述。

如圖1所示，本發(fā)明實施例提供一種抽油機井系統(tǒng)效率因素分析方法，所述分析方法具體包括：

步驟1，確定影響因素；

步驟2，通過計算影響因素的關(guān)聯(lián)度和權(quán)重系數(shù)，確定所述影響因素相對于抽油機井系統(tǒng)效率的關(guān)聯(lián)序；

步驟3，確定抽油機井的評價指標，并定義所述評價指標的比較基準；

步驟4，計算每個影響因素對應所述評價指標的隸屬度；

步驟5，通過比較所述隸屬度與對應的所述比較基準，確定對應的所述影響因素與抽油機井系統(tǒng)效率的關(guān)系。

本發(fā)明通過計算影響因素的關(guān)聯(lián)度和權(quán)重系數(shù)，確定影響因素對系統(tǒng)效率的影響程度并進行排序，然后確定抽油機井的評價指標，并定義比較基準，通過比較影響因素的隸屬度與對應的比較基準，從而確定具體的影響因素與抽油機井系統(tǒng)效率的關(guān)系，即可以通過分析影響因素的隸屬度與對應的比較基準相差大小程度，分析具體參數(shù)對抽油機井系統(tǒng)效率的影響大小；本發(fā)明建立了影響抽油機井系統(tǒng)的影響因素的量化評價指標體系，從而可以指導現(xiàn)場進行油井的調(diào)參和優(yōu)化，最終使得抽油系統(tǒng)高效作業(yè)。

作為優(yōu)選，所述影響因素包括：電機負載率、抽油機平衡率、井口回壓、套壓、沉沒度、沖程、沖次、泵徑、井眼軌跡曲率最大值和油管直徑。

具體地，所述步驟2具體包括：

步驟21，確定每個影響因素的參數(shù)序列，母序列為系統(tǒng)效率時間序列{x0(k)}，子序列為影響因素時間序列{xi(k)}；

其中：k＝1，2，...，n；i＝1，2，...，m；k為時間序列長度，i為影響因素個數(shù)，n與m均為整數(shù)；

步驟22，利用極大值法對每個影響因素的數(shù)據(jù)進行無量綱處理，公式為

其中：k＝1，2，...，n；i＝1，2，...，m；k為時間序列長度，i為影響因素個數(shù)，n與m均為整數(shù)；

步驟23，計算每個影響因素的關(guān)聯(lián)系數(shù)，公式為

其中：δ0t(k)＝|y0(k)-yt(k)|，δmin、δmax為各個時刻絕對值差的最小值與最大值，ρ為分辨系數(shù)(0，1)；

步驟24，計算每個影響因素的關(guān)聯(lián)度，公式為

步驟25，計算每個影響因素的權(quán)重系數(shù)，公式為

步驟26，將所述影響因素的關(guān)聯(lián)度和權(quán)重系數(shù)進行歸一化處理，根據(jù)處理結(jié)果確定所述影響因素相對于抽油機井系統(tǒng)效率的關(guān)聯(lián)序。即把以上10個影響因素的關(guān)聯(lián)度和權(quán)重系數(shù)進行排序，影響大則序號靠前。

具體地，本發(fā)明實施例中，所述步驟3中，所述評價指標選擇包括電機負載率、傳動部分能損率、抽油機平衡率、抽油桿能損率、抽油泵排量系數(shù)和抽汲參數(shù)匹配數(shù)6個評價指標。

其中，本發(fā)明實施例中，建立如下的抽油機井客觀存在的評價指標集：

電機負載率：是一個適中型指標，并不是越大越好或者越小越好，而且在評價時也應該考慮不同光桿功率應對照不同的電機負載標準。

傳動部分能損率：它是衡量抽油機地面裝置傳動部分能源損失的指標，其值為越小越優(yōu)型。

抽油機平衡率：它是衡量抽油機在不同沖程過程中的運動平衡程度的指標，是一個適中型指標，適中值為1。

抽油桿能損率：它是衡量抽油桿在系統(tǒng)效率中的能耗程度的指標。其值越小越優(yōu)。

抽油泵排量系數(shù)：它是衡量泵的有效利用程度指標，其值是越大越優(yōu)。

抽汲參數(shù)匹配數(shù)：沖程×有效揚程/沖次，它是衡量抽油機井抽汲參數(shù)的匹配程度。其值為越大越優(yōu)。

作為優(yōu)選，所述步驟3中，所述評價指標的比較基準分為第一等級、第二等級、第三等級和第四等級，對應的隸屬度范圍分別是0.75-1.0、0.5-0.75、0.25-0.5、0.0-0.25。

作為優(yōu)選，所述步驟4中，通過應用模糊隸屬函數(shù)標準化方法，計算每個影響因素對應的所述評價指標的隸屬度。

作為優(yōu)選，所述模糊隸屬函數(shù)標準化方法中，所述評價指標的隸屬度的計算公式包括：

a.越大越優(yōu)型

b.越小越優(yōu)型

c.適中型

其中，ofmij表示第i因素的第j個評價指標的隸屬度，ofij表示第i因素的第j個評價指標的計量值，ofijmax表示第i因素的第j個評價指標的最大可能值，ofijmin表示第i因素的第j個評價指標的最小可能值，ofbe表示第i因素的第j個評價指標的最優(yōu)值。

其中，評價指標的比較基準的級別分為第一等級、第二等級、第三等級和第四等級，分別為好、較好、一般、差，具體如下表：

表1單因素分析指標級別

而具體計算時，單因素分析評價指標的評價標準(最大最小值通過人為規(guī)定，可修改)，具體如下表：

表2單因素分析評價指標的評價標準

選出抽油機井系統(tǒng)能量損失較大的部分，對其進行分析調(diào)整。最終通過以上結(jié)果即可確定影響抽油機井使用壽命的主要影響因素。建立抽油機井系統(tǒng)能量損耗關(guān)鍵指標，對當前工況條件下的系統(tǒng)損耗進行分析，并預測不同生產(chǎn)階段的地面效率、井下效率、系統(tǒng)效率等工況指標，獲取機、桿、泵、管單設備的使用壽命。

影響因素集為{電機負載率(％)、抽油機平衡率(％)、井口回壓(mpa)、套壓(mpa)、沉沒度(m)、沖程(m)、沖次(min^-1)、泵徑(mm)、日產(chǎn)液(m³)}，分別對檢泵周期內(nèi)的系統(tǒng)效率影響因素進行分析和實時系統(tǒng)效率影響因素分析。在考慮公式計算系統(tǒng)效率的同時，建立了定性與定量相結(jié)合的抽油機井系統(tǒng)效率影響因素分析體系，實現(xiàn)了單個影響因素的評估與對比，由此可直接發(fā)現(xiàn)抽油機井系統(tǒng)效率低是由哪個部分引起的。

針對抽油機井舉升系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)對系統(tǒng)效率的影響，應用“灰色關(guān)聯(lián)分析”方法建立了影響因素集。應用模糊隸屬函數(shù)標準化方法把評價指標進行歸一化，建立了建立系統(tǒng)效率相關(guān)指標評價標準，并對各個評價指標進行評價，分析一個檢泵周期內(nèi)系統(tǒng)效率影響因素，并對分析結(jié)果進行量化排序，從而獲得影響系統(tǒng)效率的關(guān)鍵因素及影響程度，對整個抽油系統(tǒng)的使用壽命進行預警。并對設備效率做出預警，并為下一步的系統(tǒng)優(yōu)化提供設計依據(jù)。

具體的，本發(fā)明實施例中，某油田某油井的基礎(chǔ)參數(shù)如下：

表3油井基本參數(shù)表

表4桿柱組合

表5機泵系統(tǒng)參數(shù)

通過實時采集數(shù)據(jù)，對該油井進行實時效率分析。繪制該油井單項效率指標隨時間變化曲線，其中系統(tǒng)效率隨時間變化曲線如圖2所示。陰影部分為系統(tǒng)效率合理區(qū)間，超出則報警。該油井系統(tǒng)效率隨時間變化的部分數(shù)據(jù)如表6所示。

表6該油井系統(tǒng)效率部分數(shù)據(jù)

系統(tǒng)效率影響因素實時分析：利用該油井效率實時計算數(shù)據(jù)，建立抽油機井系統(tǒng)效率影響因素評價指標集{電機負載率％，傳動部件能損率％，抽油機平衡率％，抽油桿能損率％，抽油泵排量系數(shù)％，抽汲參數(shù)匹配數(shù)}，自定義各個評價指標評價標準，對影響因素進行實時分析，確定抽油機井系統(tǒng)效率低是由哪個部分造成的。該油井某時刻的分析結(jié)果如表7所示。

表7該油井系統(tǒng)效率影響因素實時分析結(jié)果

由各個評價指標的優(yōu)劣度可以看出，該油井的電機和抽油機的工作狀態(tài)較好，抽油桿的能損需要進一步降低，而引起抽油機系統(tǒng)效率低的主要原因是傳動部件能損率高和抽油泵泵效低且抽油泵抽汲參數(shù)不匹配。建議該井對地面設備進行維護，減少傳動損失，調(diào)整抽汲參數(shù)，以提高井下泵效及系統(tǒng)效率。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。