摘 要：将“四化平台”应用于油水井安全管理是..围绕油水井安全管理实施的一项有力举措。应用四化平台，改变以往现场管理人员被动发现问题，通过海量数据实时自动采集，网络传输，实时把握生产全过程细微变化，采取有效措施控制风险，使管理工作更精细、更精准。有杆泵井杆断应力预警转变了传统管理模式，实现了杆断的提前预防，提高了有杆泵井管理水平；潜油电泵井多参数监控系统实现电泵井停机信息的实时显示，现场管理人员可根据报警信息制定相应措施，实现了高精细管理。
关键词：四化平台；油水井管理；生产时率；安全运行
1“四化平台”的重要意义
1.1传统的油水井管理模式不适应当前安全生产形势需求
1.1.1有杆泵井杆断裂存在的安全风险
有杆泵井在生产过程中，抽油杆柱在井筒内往复运行，受到不对称循环载荷和井液腐蚀的作用，当达到一定周期时，往往会突然发生断裂，此时驴头处负荷突然变小，杆柱运行速度突然发生变化，如果现场人员正在井口附近实施压紧盘根、井口保温等操作，极易发生伤人事故。
1.1.2注水井套漏存在的安全风险
油田开发已进入高含水期，随着注水开发的进行，地层的流体场和应力场发生了很大的变化，加之频繁的注水井增注、修井作业以及完井固井质量、套管材质与腐蚀等诸多因素的影响，注水井套管状况变得越来越差。套损注水井生产过程中，注入水将无法到达目的层，严重时甚至会返于地表，造成环境污染及安全隐患。
1.2四化系统为安全管理奠定了基础
以功图为例，改造前功图测试每月一次，通过机采参数判断油井工况是否正常;“四化”改造后，通过载荷传感器+位移传感器(角位移或上下死点开关)30min/次，根据实际需求可加密录取，实现工况异常实时报警。油气生产全过程的实时监控，提供了海量的实时数据，为工况分析提供了有力支撑。技术人员通过建立组合预警模型，与单井管理措施相结合，创新实现油水井的日常管理由预警报警模式向诊断治理模式转变，为安全管理奠定了坚实基础。
2“四化平台”探索建立
2.1抽油机井杆柱应力预警模型的建立
2.1.1最大折算应力计算
杆断的实质为折算应力大于许用应力，而折算应力主要影响因素有两点:①工况不合理、油井结蜡、回压过高等因素，增大生产载荷，进而折算应力变大，在高应力状态下生产发生杆断;②受腐蚀、偏磨因素影响，抽油杆横截面减小，相应折算应力变大，直至超应力生产造成杆断。在交变载荷下，折算应力过大容易发生杆断，见图1.
.png)
图1交变应力疲劳寿命室内试验
2.1.2预警模型建立
设置超应力预警模型，即应用四化大数据平台，实时提取抽油杆最大载荷、最小载荷，应用最大折算应力公式计算实时最大折算应力。目前..已全部应用H级抽油杆(镍钼钢)，新杆的最大许用应力100MPa。考虑到现场实际应用的多为修复杆，在设定阈值时结合《..管杆管理办法》，根据抽油杆使用频次将修复杆分为一到四级，同时结合每口井的腐蚀、偏磨、井筒等情况，设定各自的许用应力极限阈值，实现“一井一值”。同时考虑抽油杆在低于极限值时仍存在杆断风险，因此设置三级预警机制，根据折算应力超过极限阈值的程度进行不同等级的预警。采油管理人员根据预警级别，采取相应治理措施(如调参、热洗清蜡等)，及时降低抽油杆应力，预防杆断发生。
表1三级预警机制
.png)
2.2潜油电泵多参数预警平台的建立
建立了多参数监控系统，对采集的数据进行及时的分析处理，并采取治理措施，从而保证电泵井稳定生产，有效预防躺井的发生。“多参数监控系统”包括自主改进的保护中心、GPＲS通讯模块和数据处理软件，实现三相电压、三相电流、功率因数、耗电量等多项电参数的连续采集、无线传输和大数据，实现实时数据监控。同时开发了电泵井多参数监控系统数据处理软件，对传输到服务器的数据进行处理。系统数据处理软件有6大模块，分别是实时监控模块、单井综合模块、异常查询模块、启停数据模块、多参数日报模块和报警信息模块，对采集到的数据进行整合分析、分类存储，实现实时数据监控的同时，便于对历史数据进行分析梳理，同时实现异常监控报警，及时有效预防躺井。
2.3注水井套漏预警平台的建立
为及时发现套漏井，自主研发了注水井动态预警管理系统，确定注水量、注水压力、检管周期等关键指标的标准阈值，做到对每一口注水井24h全过程实时监控，以日注量、油压作为预警指标。以末次作业开井后，稳定注水条件下的平均日注量、平均油压作为预警标准，日注量大于标准日注50%的情况为水量异常;油压小于标准油压40%的情况为压力异常。水量异常与压力异常都显示该井存在套管漏失的可能。
3“四化平台”应用
3.1抽油机井杆柱应力预警模型应用
根据模型，对单井建立应力预警模型。如A井，该井为H级新抽油杆(镍钼钢)，应力极限阈值定为100MPa，以此为标准建立三级预警模型，对其杆断前的应力情况进行推演，结果显示该井成功预警，其中二级预警4次，三级预警2次。根据预警情况，现场管理人员提前采取措施，通过降低冲次、热洗等工作降低杆断风险，更降低了现场管理人员操作风险，将隐患消除在萌芽阶段，避免隐患扩大化。目前.年杆断躺井约190井次，通过该模型预警并成功实施治理后，预计年预防杆断躺井40井次，按检泵费用16万元/口计算，年节省检泵作业费用共计640万元。
3.2潜油电泵多参数预警平台应用
平台建立后，将电泵躺井治理重心前移，由被动应对躺井转变为主动预防躺井，目前应用效果良好。通过推广该系统，一是信息无线传输，解放了人工;使用多参数监控系统，极大缩短停井的发现时间，大大提高工作效率;同时无需人员现场判断，大幅降低了操作风险。二是利用大数据，及时准确分析处理数据，为降低单井能耗提供数据支撑;多参数监控系统能显示每口井的有功功率、功率因数和耗电量等参数，为机泵优化提供了依据;通过电量对比分析，开展机泵优化，降低电泵单井耗电。三是异常报警，及时处理现场异常情况，有效减少电泵躺井。截至目前已实施异常井处理成功19井次，节约作业费用、材料费等380万元，产生了较好的经济及社会效益。
3.3注水井套漏预警平台应用
通过应用套漏预警平台，发现水量异常，即预警当天日注与标准日注对比。针对水量、压力异常存在套漏问题的井，现场开展高度疑似套漏井治理19口，水量、压力异常井由57口下降至38口。分别采取贴堵、卡封等措施。如B井，2019年2月25日压力异常预警，油压由26MPa降至12MPa。4月23日上午，封隔器找漏发现1682.27～1690.22m存在漏失。2019年5月实施贴堵治理，现场一次性贴堵成功。开作后增加有效注水24m3/d，油压从12MPa提升至21MPa，有效期达到176d。目前日油增加0.7t/d，已增油66t。同时通过应用该预警，实现套损井的及时发现，避免长期无效注水，更大幅降低了安全环保风险。
参考文献
［1］臧良.石油化工企业机泵在线状态监测通用规划［J］.安全、健康和环境，2018，18(11):37-39.