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1、华北油田公司采油工艺研究院华北油田公司采油工艺研究院 二二OOOO六年十月六年十月技术交流第三讲技术交流第三讲1 系统功能简介系统功能简介华北油田采油研究院华北油田采油研究院华北油田采油研究院华北油田采油研究院采油工艺研究院采油工艺研究院采油工艺研究院采油工艺研究院系统功能介绍系统功能介绍BeamDiagBeamDiag抽油机井工况诊断抽油机井工况诊断 BeamAnal BeamAnal 抽油机井参数敏感性分析抽油机井参数敏感性分析BeamDesignBeamDesign系统仿真优化设计系统仿真优化设计 Well DataManageWell DataManage采油工程数据管理采油工程数据管
2、理 PumpingUnitType PumpingUnitType 机型优选机型优选采油工艺研究院采油工艺研究院采油工艺研究院采油工艺研究院系统功能介绍系统功能介绍BeamDiagBeamDiag抽油机井工况诊断抽油机井工况诊断 1 1、求解波动方程：进而根据地面示功图得到井下示、求解波动方程：进而根据地面示功图得到井下示功图。功图。 2 2、井下功图分析：对井下示功图，运用几何特征法、井下功图分析：对井下示功图，运用几何特征法与综合评判法进行分析，可得出油井泵效、泵充满系数、与综合评判法进行分析，可得出油井泵效、泵充满系数、凡尔漏失、泵功率、井下系统效率、故障自动识别等结凡尔漏失、泵功率、井
3、下系统效率、故障自动识别等结果。果。 3、地面设备分析：用户通过扭矩法、载荷法、功率、地面设备分析：用户通过扭矩法、载荷法、功率法等平衡准则，可分析得出地面设备的：等值功率、法等平衡准则，可分析得出地面设备的：等值功率、 采油工艺研究院采油工艺研究院采油工艺研究院采油工艺研究院系统功能介绍系统功能介绍等值扭矩、扭矩利用率、上、下冲程最大扭矩、最小等值扭矩、扭矩利用率、上、下冲程最大扭矩、最小扭矩、地面系统效率等。扭矩、地面系统效率等。 4 4、抽油杆柱分析：通过分析得出抽油杆的最大应、抽油杆柱分析：通过分析得出抽油杆的最大应力、最小应力、古德曼应力、应力范围比等结果。力、最小应力、古德曼应力、
4、应力范围比等结果。 5 5、根据抽油机上下冲程的平均有功功率的对比，、根据抽油机上下冲程的平均有功功率的对比，计算抽油机井的功率平衡指数。计算抽油机井的功率平衡指数。 6 6、最后分析出油井工况和当前系统效率。、最后分析出油井工况和当前系统效率。采油工艺研究院采油工艺研究院采油工艺研究院采油工艺研究院系统功能介绍系统功能介绍BeamAnal 抽油机井参数敏感性分析抽油机井参数敏感性分析 敏感性分析（敏感性分析（Sensitivity AnalysisSensitivity Analysis）也称灵敏度）也称灵敏度分析，是技术、经济决策中常用的一种不确定性分析分析，是技术、经济决策中常用的一种不
5、确定性分析方法。敏感性分析就是研究工程项目中的主要因素发方法。敏感性分析就是研究工程项目中的主要因素发生变化时对项目经济效果指标有何影响，影响程度如生变化时对项目经济效果指标有何影响，影响程度如何，从中找出敏感因素，预测项目承担的风险，并制何，从中找出敏感因素，预测项目承担的风险，并制定相应的对策加以防范。定相应的对策加以防范。 敏感性分析的主要目的有：敏感性分析的主要目的有：研究不确定因素的研究不确定因素的变化将引起技术效果指标变化的范围。变化将引起技术效果指标变化的范围。 采油工艺研究院采油工艺研究院采油工艺研究院采油工艺研究院系统功能介绍系统功能介绍找出影响效果指标的最关键因素、即最敏感
6、因素，找出影响效果指标的最关键因素、即最敏感因素，并进一步分析产生不确定因素的原因。并进一步分析产生不确定因素的原因。对敏感性大对敏感性大小的比较，区别敏感性强或敏感性弱的方案或结果。小的比较，区别敏感性强或敏感性弱的方案或结果。通过可能出现的最有利与最不利的技术效果分析，通过可能出现的最有利与最不利的技术效果分析，寻找最佳方案。根据感性分析中每次变动不确定因素寻找最佳方案。根据感性分析中每次变动不确定因素数目的多少，可将敏感性分析为单因素敏感性分析和数目的多少，可将敏感性分析为单因素敏感性分析和多因素敏感性分析。多因素敏感性分析。 采油工艺研究院采油工艺研究院采油工艺研究院采油工艺研究院系统
7、功能介绍系统功能介绍 将上述敏感性分析的理论用于抽油机系统的敏感性将上述敏感性分析的理论用于抽油机系统的敏感性分析。可以对抽油参数：泵挂深度、泵径、冲程、冲次、分析。可以对抽油参数：泵挂深度、泵径、冲程、冲次、杆柱组合、电机装机功率；油井参数：生产油气比、原杆柱组合、电机装机功率；油井参数：生产油气比、原油粘度、含水率、油压、套压；部分油井管理参数：抽油粘度、含水率、油压、套压；部分油井管理参数：抽油机平衡度、抽油机井盘根压力、抽油机传动效率、抽油机平衡度、抽油机井盘根压力、抽油机传动效率、抽油机换向效率等参数进行敏感性分析；可计算出不同泵油机换向效率等参数进行敏感性分析；可计算出不同泵挂深度
8、、泵径、冲程、冲次等工作制度参数时的产量、挂深度、泵径、冲程、冲次等工作制度参数时的产量、有效冲程、有效功率、光杆功率、泵效、井下效率、地有效冲程、有效功率、光杆功率、泵效、井下效率、地面效率，系统效率。面效率，系统效率。 采油工艺研究院采油工艺研究院采油工艺研究院采油工艺研究院系统功能介绍系统功能介绍 本技术利用油井参数影本技术利用油井参数影响系统效率的敏感性程度：响系统效率的敏感性程度：依次作为优化、参数调整的依次作为优化、参数调整的依据。依据。 采油工艺研究院采油工艺研究院采油工艺研究院采油工艺研究院系统功能介绍系统功能介绍BeamDesignBeamDesign系统仿真优化设计系统仿真
9、优化设计 何谓仿真：注重体现油井生产的过程及结果，八十年何谓仿真：注重体现油井生产的过程及结果，八十年代开展的动态预测只体现结果。代开展的动态预测只体现结果。 具体就是由常微分方程组与偏微分方程组所组成的高具体就是由常微分方程组与偏微分方程组所组成的高度耦合的混合数学模型。由积分法建立曲柄运动规律仿真度耦合的混合数学模型。由积分法建立曲柄运动规律仿真模型，由差分法建立抽油杆柱振动仿真模型，计算出油井模型，由差分法建立抽油杆柱振动仿真模型，计算出油井生产时的示功图、扭矩曲功率曲线等等。生产时的示功图、扭矩曲功率曲线等等。采油工艺研究院采油工艺研究院采油工艺研究院采油工艺研究院系统功能介绍系统功能
10、介绍BeamDesignBeamDesign系统仿真优化设计系统仿真优化设计 何谓仿真：注重体现油井生产的过程及结果，八十年何谓仿真：注重体现油井生产的过程及结果，八十年代开展的动态预测只体现结果。代开展的动态预测只体现结果。 具体就是由常微分方程组与偏微分方程组所组成的高具体就是由常微分方程组与偏微分方程组所组成的高度耦合的混合数学模型。由积分法建立曲柄运动规律仿真度耦合的混合数学模型。由积分法建立曲柄运动规律仿真模型，由差分法建立抽油杆柱振动仿真模型，计算出油井模型，由差分法建立抽油杆柱振动仿真模型，计算出油井生产时的示功图、扭矩曲功率曲线等等。生产时的示功图、扭矩曲功率曲线等等。采油工艺
11、研究院采油工艺研究院采油工艺研究院采油工艺研究院系统功能介绍系统功能介绍BeamDesignBeamDesign系统仿真优化设计系统仿真优化设计 何谓仿真：注重体现油井生产的过程及结果，八十年何谓仿真：注重体现油井生产的过程及结果，八十年代开展的动态预测只体现结果。代开展的动态预测只体现结果。 具体就是由常微分方程组与偏微分方程组所组成的高具体就是由常微分方程组与偏微分方程组所组成的高度耦合的混合数学模型。由积分法建立曲柄运动规律仿真度耦合的混合数学模型。由积分法建立曲柄运动规律仿真模型，由差分法建立抽油杆柱振动仿真模型，计算出油井模型，由差分法建立抽油杆柱振动仿真模型，计算出油井生产时的示功
12、图、扭矩曲功率曲线等等。生产时的示功图、扭矩曲功率曲线等等。采油工艺研究院采油工艺研究院采油工艺研究院采油工艺研究院系统功能介绍系统功能介绍BeamDesignBeamDesign系统仿真优化设计系统仿真优化设计 敏感性仿真优化算法的基本思路：敏感性仿真优化算法的基本思路： 系系统统效效率率影影响响因因素素的的敏敏感感程程度度能能够够充充分分反反映映各各参参数数对对系系统统效效率率的的影影响响程程度度，同同时时也也反反映映了了对对系系统统效效率率影影响响的的方方向向性性。在在寻寻求求最最优优解解时时，根根据据敏敏感感性性分分析析的的结结果果，可可以以确确定定各各个个变变量量相相对对于于当当前前
13、值值的的方方向向性性。例例如如，对对于于任任意意变变量量xi，如如果果系系统统效效率率对对变变量量xi的的敏敏感感度度大大于于零零，则则在在优优化化寻寻优优时时，可可以以只只沿沿xix0的的方方向向进进行行搜搜索索；如如果果系系统统效效率率对对变变量量xi的的敏敏感感度度小小于于零零，则则在在优优化化寻寻优优时时，可可以以只只沿沿xix0的的方方向向进进行行搜搜索索，从而可以节省大量的计算量，提高计算效率。从而可以节省大量的计算量，提高计算效率。采油工艺研究院采油工艺研究院采油工艺研究院采油工艺研究院系统功能介绍系统功能介绍优化设计方法与步骤：优化设计方法与步骤： 1 1、油油井井参参数数影影
14、响响系系统统效效率率的的敏敏感感性性程程度度计计算算：油油井井优优化化前前后后的的参参数数敏敏感感程程度度分分析析，依依次次作作为为优优化化、参参数数调调整整的的依据。依据。 2 2、预预测测产产量量：油油井井产产量量是是我我们们设设计计有有杆杆泵泵抽抽油油系系统统的的基基础础。只只有有准准确确确确定定油油井井的的产产能能（IPR流入特性曲线），才能实现油井的最优化设计。针对不同油田的生产特点，选择下列油井产量预测方法：采采油油指指数数（PIPI）公公式式；沃沃格格尔尔（VogelVogel）方方法法； VogelVogelDarcyDarcy结结合合法法；综综合合含含水水IPRIPR公式。公
15、式。采油工艺研究院采油工艺研究院采油工艺研究院采油工艺研究院系统功能介绍系统功能介绍优化设计方法与步骤：优化设计方法与步骤： 3 3、多多种种多多项项管管流流计计算算：多多相相管管流流压压力力计计算算公公式式很很多多，如如 Hagedorn-BrownHagedorn-Brown法法 、 Beggs-BrillBeggs-Brill法法 、 OrkiszewskiOrkiszewski法法 、AzizAziz法法、Duns-RosDuns-Ros法法和和CornishCornish法法等等，这这些些方方法法各各具具有有一一定定的的适适用用条条件件，如如Hagedorn-BrownHagedor
16、n-Brown法法适适用用于于低低气气油油比比的的高高产产井井，OrkiszewskiOrkiszewski法法适适用用于于高高气气油油比比的的中中低低产产井井，Beggs-BrillBeggs-Brill法法可可用用于于计计算算垂垂直直、水水平平及及任任何何倾倾斜斜角角度度的的多多相相流流。为为便便于于对对比比优优选选，软软件件中中采采用用了了Hagedorn-BrownHagedorn-Brown法法、Beggs-BrillBeggs-Brill法法和和OrkiszewskiOrkiszewski法法。现现场场验验证证情情况况证证明明，这这三三种种方方法法可可以以满满足各种情况下的多相流计算需要。足各种情况下的多相流计算需要。采油工艺研究院采油工艺研究院采油工艺研究院采油工艺研究院系统功能介绍系统功能介绍优化设计方法与步骤：优化设计方法与步骤： 4 4、有杆泵抽油供排协调：油井流入曲线与油井排出结、有杆泵抽油供排协调：油井流入曲线与油井排出结合在一起，就构成了油井的合在一起，就构成了油井的“供排协调供排协调”。准确绘制油井。准确绘制油井的供排协调图，分析引起供排协调点变动的原因，可
