基于随机森林回归算法的抽油机井系统效率分析与预测

抽油机井系统效率过低,则无功损耗大,必然造成能耗的浪费,因此有必要对系统效率进行分析研究。首先根据系统效率计算公式进行分析,构建了12类属性指标数据集,用于有功功率的分析和回归;采用随机森林回归算法,对指标数据集进行训练集回归,并对测试集测试;最后,采用随机森林回归算法对现场的抽油机井系统效率进行了预测。对训练集2560口抽油机井进行回归,得出系统效率主要受日产液量影响,其次为有功功率,二者重要性占72.2%;全样本特征属性预测和缺样本特征属性预测的测试集的确定系数分别为0.852和0.701,说明在有功功率缺失时,拟合质量降低,但系统效率的变异中可由各属性指标参数解释部分的占比仍较大;根据缺样本特征属性预测回归模型,在现场对系统效率低于15%的188口井进行措施调整,累计节电15.28×10^(4)kWh,折合经济效益9.73万元。

抽油机系统效率动态控制图研制与应用

基于使抽油机井系统效率管理更加精细、节能措施安排更为精准的目的,采用示功图面积计算方法,将系统效率指标细分为地面系统效率和井下系统效率两部分,结合分析主要影响因素试验,以建立多元回归预测模型的方法,绘制出抽油机系统效率动态控制图。而后采用对应的系统效率提升对策,共治理低效井515口,共计实施措施3 385井次,平均系统效率提升7.91个百分点,年共累计节电204.61×10^(4)kWh。结果表明,应用抽油机系统效率动态控制图,能够准确判断出节能潜力,能够提出针对性的提效措施。

稠油井机杆不同步原因分析与治理对策

冀东油田南堡2-3区NmⅢ组油藏是新开发的常规稠油油藏,油品黏度较大,生产初期含水较低,抽油机井机、杆不同步现象比较严重,造成躺井检泵。本文通过对原油物性、示功图、举升工艺等数据分析,针对不同井斜的井,优选了举升工艺和相应的降黏措施,解决了稠油区块抽油机井机、杆不同步的问题,同时提出了降本增效的措施。

基于机理仿真的抽油机有杆泵举升系统生产参数优化设计

基于传统经验法和预测模型法的抽油机有杆泵举升系统设计方法在实际应用中要么过于简单要么过于复杂,设计方案的可靠性还有待提升。因此,应用大数据驱动技术从海量抽油机井举升系统设计方案中探索规律,推荐以提高产量和节能降耗为目标的抽汲参数优化设计最优方案,将提升抽油机井举升系统设计方法的科学性和可操作性。文章分析了抽油机井产量主控因素,将软件仿真和现场获取的抽油机井举升系统设计样本进行聚类分析融合得到新的样本库,建立了抽油机井举升系统设计方案的深度学习模型,研究了基于匹配算法的方案相似度模型,开发了抽油机井有杆泵举升系统生产参数设计推荐系统。根据实例计算验证,该系统能够根据待设计井的地质特征和开发特征,从海量样本中匹配到与地质油藏条件相似度高且运行效果良好的举升设计方案,推荐方案的举升参数及举升效果与原有方案相比有较大的提升,证明了计算模型的实际可行性,为抽油机举升系统优化设计提供了新思路及方法。

抽油机井不停机间抽制度优化分析

某区块位于大庆油田长垣外围,属于低产低渗油田,举升方式以抽油机为主。为降低举升单耗,提高泵充满程度,提升系统效率,实施抽油机井间抽运行模式,不停机间抽技术的推广应用,解决了人工间抽管理难度大、执行效率低等问题。通过对不同举升条件下的不停机间抽制度及长周期制度理论分析与摸索试验,形成了71种不停机间抽控制图板,单井平均节电率达到35%以上,以60 min为一个周期的不停机间抽制度单井平均日耗电量为81.2 kWh,较目前30 min为一个周期的运行单井平均耗电量减少16.0 kWh,更具有节电效果;试验确定了不停机间抽最佳摆角为10°~15°。

多指标排序优选抽油井工作参数软件研发

针对原有抽油机井工作参数软件与采油生产实际结合不够紧密、使用不方便的问题,经过技术攻关研发出多指标排序优选抽油井工作参数软件。首先确立以产液量指标为主、井下效率指标为辅、安全指标可靠的优选抽油井工作参数的设计思路,其次是建立以产液量计算为核心的系统算法。应用工程计算和经验公式相结合的方法,通过抽油泵沉没压力使供液量与排液量建立联系,将与供液量接近的排液量作为产液量,进而计算出井下效率、悬点载荷和抽油杆负载率。对所有“泵径、冲程、冲次”组合的优势产液量和优势井下效率及其对应的指标和下泵深度以列表方式输出,对所有指标与井下效率的关系以曲线方式输出,经过排序对比即可挑选出各项指标均占优势且稳定可靠的抽油井工作参数组合,实现抽油井工作参数优化设计的目标。该软件自2017年应用以来年均指导调参130井次,平均单井增产原油63.54 t,提高井下效率3.2%,取得了显著的应用效果。

低产抽油机井变速优化运行实践与认识

为解决大庆外围油田常规抽油机运行过程中系统效率较低、常规间抽执行率低等问题,在大庆油田开展了低产抽油机井变速优化运行技术研究和实践应用。建立了电参数、曲柄轴扭矩、减速箱振动和悬点示功图四节点测试评价方法,为抽油机变速优化运行提供节能评价依据。现场测试结果表明,与曲柄整周运行相比,摇摆模式下功率峰值下降77.6%,曲柄轴扭矩峰值降低67.3%,振动峰值和振动均值分别降低36.1%、80%,应用后示功图面积增加35.3%,供液不足得到明显改善,动液面波动范围仅为8.5 m;现场14口井测试结果表明,平均节电率为13.6%,系统效率平均提高3.6个百分点,现场累计节电量16.3×10^(4)kWh,累计节电费用10.4万元,显示了良好的应用前景。

抽油机井综合防偏磨技术研究与应用

对抽油机井杆管偏磨分布规律进行了分析研究,应用抽油机井综合防偏磨技术对抽油井杆管偏磨进行综合治理,取得较好效果。

新型双滚筒长冲程抽油机设计

介绍了一种新型双滚筒式长冲程抽油机的工作原理及其势能平衡原理,并对平衡系统做了力学分析,进行了平衡设计,使得电机容量达到最小,具有节能增效的优点。

基于功图电参的抽油机井关键指标在线计算分析及应用

近年来,随着新疆油田物联网的建设,数字化、信息化、智能化建设所积累的实践和经验,为抽油机井关键指标在线计算分析及应用奠定了良好基础。油井管理者只有全面及时地了解抽油机井的工况,才能制定合理的措施,保障抽油机井生产运行过程监控、状态预警和工艺优化,实现采油现场与管控中心的双向互动。本文依托新疆油田物联网的数据采集技术,根据抽油机井功图、电参等参数,通过数据治理分析后,实时计算油井泵效、系统效率、平衡度、能耗等关键指标,形成抽油机井指标计算模型并在新疆油田采油工程综合管理系统深度应用,为采油工艺运行管理及节能降耗提供实时数据分析和优化方案。

双向压缩压力自适应盘根盒结构的设计研究

针对现有光杆密封器存在的调偏困难、密封效果不佳、防喷功能不完善等问题,通过优化与改进结构,提出双向压缩压力自适应盘根盒的设计思路,设计出一种可以自动调偏、密封良好及具有防喷功能的盘根盒。最后,通过实验对设计的双向压缩压力自适应盘根盒进行性能评估,评估结果表明,该盘根盒具有自适应性强、耐用性高、稳定性好及响应速度快等优点,可以较好适应不同工况下的压力变化。

抽油机偏磨原因及治理措施

伴随经济社会的进步,石油开采业进入全新的历史发展阶段,抽油机在油田开采中扮演着关键角色,关系到石油开采的效率与质量。在长期高负荷运转后,受到井身结构限制、管柱失稳弯曲等因素的影响,会造成不同程度的杆管偏磨,不仅会影响后续生产工作的推进,也会增加生产中的风险因素,推进偏磨原因分析及治理显得尤为重要。结合某区抽油机的日常使用,针对偏磨原因及治理措施展开研究,旨在缓解抽油机偏磨问题,保障生产工作的稳步推进。

基于IWOA-stacking集成学习模型的抽油机故障诊断方法

针对抽油机故障诊断问题,提出一种基于振动特征和IWOA-stacking集成模型的抽油机故障诊断方法。首先,基于stacking算法构建了两层集成模型,模型第一层采用最小二乘支持向量机、随机森林、梯度提升模型和XGBoost模型作为基学习器,第二层采用多元线性回归作为元学习器;其次,基于改进鲸鱼优化算法对四个基学习器的超参数进行优化;最后,针对采集的振动数据优选用于故障诊断的时域特征指标,用超参数优化后的集成模型进行学习和诊断,并与4种基模型进行对比。实验结果表明,所提模型具有更高的识别效果且具有很好的泛化能力。

抽油机井工况智能调节系统的研究与应用

常规抽油机变频器主要作用是控制电动机转速从而改变抽油机冲次,以满足不同工况下的需求,但只能依靠人工分析操作,不能实现自主调整,因此开展了抽油机井工况智能调节系统研究与现场应用。通过抽油机井冲次自适应和电动机功率随动两项技术,使抽油机能够根据供液能力的变化智能调节冲次,并且在一个冲程内精准改变电动机功率从而控制能耗。累计应用200口井,年节约电费170余万元,实现了抽油机井优化工况、采出速度智能调节的目标。

机采系统优化设计软件应用与评价

为进一步摸索降低游梁式抽油机井单井能耗,提高游梁式抽油机井系统效率的高效途径,开展了机采系统优化设计软件现场应用。通过对比该优化方式与常规优化技术的参数差异,对检泵作业可优化调整的泵径、冲程和冲次等参数进行了深入细致的分析,建立软件模型,得出“大泵径、长冲程、低冲次”的设计理念,通过软件对生产井进行模拟优化。现场优化460口井,平均节电率达到34.18%,游梁式抽油机系统效率升高了11.92个百分点,取得了较好的节能效果,年创经济效益675.08万元,机采系统优化设计软件的应用为检泵井优化设计提供了手段。

低产液井系统效率影响因素分析及对策

油田开发进入高含水后期,低产液井数增多,抽油机作为举升工艺的主要手段,效率的高低对能耗具有直接的影响。针对目前低产液井系统效率偏低的问题,对抽油机系统效率影响因素进行分析,确定影响低产液井系统效率的主要因素为沉没度、抽汲参数和抽油设备。统计、对比低沉没度井系统效率,沉没度在200~300 m时系统效率最高;生产参数方面,冲次对系统效率影响较大,冲程、泵径次之;设备方面,非节能、匹配不合理对系统效率的影响较大。依据分析结果,明确潜力和对策方向,通过采取参数优化通过采取参数优化、间抽、设备更新调换等措施1576井次,节电728.74×10^(4)kWh,系统效率提高了4.96%,供采关系得到改善,抽油机系统的整体工作效率提升,经济效益显著提高。

利用边缘计算动态维护油井工况

介绍一种基于边缘计算的智能技术在监测游梁式抽油机井工况中的应用。目前,孤东采油厂游梁式抽油机基本实现“四化”,从而利用“四化”传感器的网络实时采集抽油机运转过程中关键的生产数据,采用边缘计算技术,实现对抽油机井工况的动态监测与智能调节,同时依托油田PCS系统的强大计算能力,实现诊断模型数据的更新,将其与边缘层数据实现联动。边缘计算技术能够迅速并精准地获取抽油机井生产过程中工况的异常状态并实时动态调整,提升生产时率,减少采油成本,保障游梁式抽油机的长时间安全稳定运行。

连续相液压抽油机在采油工艺中的应用

针对常规游梁式抽油机在油井开采中出现的适应性不足问题,研究提出设计并研制了一种新型连续相液压抽油机。通过在准噶尔盆地不同区块中的应用,显示该连续相液压抽油机对油井开发具有明显优势。能够有效解决传统游梁式抽油机油井开采高能耗、调参困难等问题,可以有效控制开采过程的原油含水率,同时还能满足高泵效,性能安全可靠,具有良好的推广应用价值。

柔性抽油机节能原理探讨

柔性抽油机结构上使用钢丝绳和滑轮组替代了常规抽油机的游梁和连杆。以X2-D4-641井为例验证其节能效果表明,与常规抽油机相比,其节电率高达44.87%。分析认为,影响抽油机系统效率的主要因素是悬点载荷,悬点载荷波动小,则抽油机运行平稳,有利于降低装机功率,提高电机效率。据此,对滑轮组中钢丝绳长度与曲柄旋转角之间的函数求导,得出悬点加速度的函数;函数曲线显示,柔性抽油机最大加速度为0.1m/s2左右,远小于常规抽油机的0.5～1.0m/s2,说明柔性抽油机悬点载荷远小于常规抽油机;示功图对比显示,柔性抽油机所受载荷的波动幅度减小,抽油机运行状况平稳;抽油机装机功率从37kW降到18.5kW,消耗功率从13.55kW降到7.81kW,提高了电机负载率,即提高了电机效率,从而达到节能的目的。但仍存在摩擦力增大,钢丝绳和滑轮组的使用寿命降低等缺陷。

基于数据拟合和统计学分析的抽油机井单耗影响要素探讨

抽油机井单耗是衡量举升工艺耗能的重要指标,有必要对其进行分析和讨论,从而确定主要影响因素并采取措施。采用ISM法进行百米吨液耗电的影响因素层级分解,对各影响要素进行线性拟合,并进行统计学分析。百米吨液耗电受到有功功率、沉没度、泵效、泵径等10个要素作用影响;33口样本井经拟合回归,决定系数为0.842,拟合程度较高;对百米吨液耗电的影响中,沉没度、有功功率、泵效指标影响大;对抽油机井进行了合理沉没度调整,累积节约用电155.97×10^(4)kW·h,创造效益99.3万元。研究结果对油田机采井能耗影响因素分析提供借鉴,为节能增效方向的进一步潜力挖掘提供支撑。