2005技术_第三讲_长庆

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优化设计方法与步骤： 优化设计方法与步骤：
4、有杆泵抽油供排协调：油井流入曲线与油井排出 有杆泵抽油供排协调： 结合在一起，就构成了油井的“供排协调” 结合在一起，就构成了油井的“供排协调”。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， 井的供排协调图，分析引起供排协调点变动的原因，可用 于合理选择抽油设备型号，优化举升设计方案。 于合理选择抽油设备型号，优化举升设计方案。
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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、 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： 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、 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； 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、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、 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。
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优化设计方法与步骤： 优化设计方法与步骤：
泵效计算： 5、泵效计算：泵效计算精度直接影响油井产液量与系 统效率的仿真精度。 统效率的仿真精度。 目前教科书与有关专著所介绍的排量系 数的计算公式基本相同，所做的假设也基本相同， 数的计算公式基本相同 ， 所做的假设也基本相同 ， 都没有考 虑泵筒内工作压力不同对气液比的影响， 虑泵筒内工作压力不同对气液比的影响 ， 即假设了泵筒内气 液比为常量，并且等于沉没压力条件下的气液比。 液比为常量 ， 并且等于沉没压力条件下的气液比 。 本研究根 据抽油泵的工作理论，建立了计算抽油泵排量系数的新公式： 据抽油泵的工作理论， 建立了计算抽油泵排量系数的新公式： α=ηSηFηLηV 式中： 柱塞有效冲程系数； 式中：ηS——柱塞有效冲程系数； ηF——充满系数； 充满系数； ηL——泵的漏失系数； 泵的漏失系数； ηV——沉没压力条件下溶气原油的体积系数。 沉没压力条件下溶气原油的体积系数。
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BeamDesign系统仿真优化设计 BeamDesign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， 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 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。 模型，由差分法建立抽油杆柱振动仿真模型， 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。
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抽油机抽汲参数优化设计： 以产量、 效率、 6 、 抽油机抽汲参数优化设计 ： 以产量 、 效率 、 寿命的 三者协调统一为目标的参数优化设计。主要依据是利用敏 三者协调统一为目标的参数优化设计。 感性分析的结果，计算出各种参数敏感性程度的斜率， 感性分析的结果，计算出各种参数敏感性程度的斜率，根 据斜率的大、小再次将需要调整的参数进行计算（滤除不 据斜率的大、小再次将需要调整的参数进行计算（ 变参数） 根据斜率大、小的参数进行参数自动调整， 变参数） ，根据斜率大、小的参数进行参数自动调整，然 后再进行一次仿真优化设计，从而实现参数敏感性、 后再进行一次仿真优化设计，从而实现参数敏感性、动态 仿真和参数优化的自动结合。 仿真和参数优化的自动结合。
技术交流第三讲
华北油田公司采油工艺研究院 OO六年十月 二OO六年十月
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BeamDiag抽油机井工况诊断 BeamDiag抽油机井工况诊断 BeamAnal 抽油机井参数敏感性分析 BeamDesign系统仿真优化设计 BeamDesign系统仿真优化设计 PumpingUnitType 机型优选 DataManage采油工程数据管理 Well DataManage采油工程数据管理
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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： 系统效率影响因素的敏感程度能够充分反映各参数对系 统效率的影响程度，同时也反映了对系统效率影响的方向性。 统效率的影响程度，同时也反映了对系统效率影响的方向性。 在寻求最优解时，根据敏感性分析的结果， 在寻求最优解时，根据敏感性分析的结果，可以确定各个变 量相对于当前值的方向性。例如， 量相对于当前值的方向性。例如，对于任意变量xi，如果系 ， 的敏感度大于零， 统效率对变量xi的敏感度大于零，则在优化寻优时，可以只 的敏感度大于零 则在优化寻优时， 的方向进行搜索； 沿xi≥x0的方向进行搜索；如果系统效率对变量xi的敏感度 的方向进行搜索 的敏感度 小于零，则在优化寻优时， 的方向进行搜索， 小于零，则在优化寻优时，可以只沿xi≤x0的方向进行搜索， 的方向进行搜索 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。。
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优化设计方法与步骤： 优化设计方法与步骤：
油井参数影响系统效率的敏感性程度计算： 1 、 油井参数影响系统效率的敏感性程度计算 ： 油井 优化前后的参数敏感程度分析，依次作为优化、 优化前后的参数敏感程度分析，依次作为优化、参数调整的 依据。 依据。 预测产量： 2 、 预测产量 ： 油井产量是我们设计有杆泵抽油系统 的基础。只有准确确定油井的产能（ 的基础 。 只有准确确定油井的产能 （ 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：①采油指数（PI）公式；②沃格 采油指数（PI）公式；
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等值扭矩、扭矩利用率、 等值扭矩、扭矩利用率、上、下冲程最大扭矩、最小 下冲程最大扭矩、 扭矩、地面系统效率等。 扭矩、地面系统效率等。 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： 力、最小应力、古德曼应力、应力范围比等结果。 最小应力、古德曼应力、应力范围比等结果。 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、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。
尔 （ Vogel） 方法； ③ Vogel／ Darcy结合法 ； ④ 综合含水 Vogel ） 方法 ； Vogel ／ Darcy 结合法； 结合法 IPR公式。 IPR公式。 公式
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优化设计方法与步骤： 优化设计方法与步骤：
多种多项管流计算：多相管流压力计算公式很多， 3 、 多种多项管流计算 ： 多相管流压力计算公式很多 ， HagedornBeggs如 Hagedorn-Brown 法 、 Beggs-Brill 法 、 Orkiszewski 法 、 Aziz法 Duns-Ros法和 Cornish法等 法和Cornish 法等， Aziz 法 、 Duns-Ros 法和 Cornish 法等 ， 这些方法各具有一定 的适用条件， Hagedorn-Brown法适用于低气油比的高产井 法适用于低气油比的高产井， 的适用条件，如Hagedorn-Brown法适用于低气油比的高产井， Orkiszewski法适用于高气油比的中低产井，Beggs-Brill法 Orkiszewski法适用于高气油比的中低产井，Beggs-Brill法 法适用于高气油比的中低产井 可用于计算垂直、水平及任何倾斜角度的多相流。 可用于计算垂直、水平及任何倾斜角度的多相流。为便于对 比优选， 软件中采用了Hagedorn Brown法 Beggs-Brill法 Hagedorn比优选 ， 软件中采用了 Hagedorn-Brown 法 、 Beggs-Brill 法 Orkiszewski法 现场验证情况证明， 和 Orkiszewski 法 。 现场验证情况证明 ， 这三种方法可以满 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。
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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、 依次作为优化、参数调整的 依据。 依据。
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何谓仿真：注重体现油井生产的过程及结果， 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 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。 模型，由差分法建立抽油杆柱振动仿真模型， 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。
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②找出影响效果指标的最关键因素、即最敏感因素， 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。③对敏感性 大小的比较， 大小的比较，区别敏感性强或敏感性弱的方案或结 果。④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。 分析，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 确定因素数目的多少， 感性分析和多因素敏感性分析。 感性分析和多因素敏感性分析。