基于井口回注量调控的同井注采管柱密封性诊断系统的制作方法

本技术涉及管柱密封性检测，具体涉及基于井口回注量调控的同井注采管柱密封性诊断系统。

背景技术：

1、井下油水分离同井注采技术利用井下油水分离设备对生产层的采出液就地油水分离，含水率降低的采出液举升至地面，分离出的水回注至注入层，实现同一井筒内采出与注入、一井两用。然而，同井注采管柱同时布设采出与注入两套通道，管柱入井后注采比即固定，若需调整只能重新作业；加之现有功图法仅能监测举升侧工作状况，无法诊断注入系统的密封性，一旦注入侧发生泄漏或通道间窜流，异常难以被及时发现。因此，提出可靠的同井注采管柱密封性诊断方法，对保障同井注采技术的实施效果具有重要意义。

2、现有技术通常通过改变回注量，直接比较调节前后产油量变化判断密封状态。但是这种方法忽略了回注量调整后压力响应及扰动传递的连续动态过程，仅依据调节前后两个静态时间点的产油量与含水率差异进行判断，导致正常注采调控引发的产液量波动与密封异常造成的含水率上升极易混淆，密封性误判率较高。

技术实现思路

1、鉴于以上内容，本技术提供基于井口回注量调控的同井注采管柱密封性诊断系统，能够有效降低正常注采调整引起的产液量波动与密封异常导致的含水率上升之间的误判率，实现对同井注采管柱密封性能的精准诊断。

2、本技术的基于井口回注量调控的同井注采管柱密封性诊断系统采用如下技术方案：

3、本技术一个实施例提供了基于井口回注量调控的同井注采管柱密封性诊断系统，所述系统包括：

4、数据采集模块，用于采集待诊断井的生产数据并进行流体运移时延校正，选取生产制度稳定且不存在掺水作业的采集周期作为基准周期，获取基准回注量以及采出液的基准产出水量和基准产出油量；

5、回注扰动分析模块，用于调节待诊断井的回注量以施加主动扰动，并确定调控变化时段与调控稳定时段，根据调节前后的回注压力相对变化与回注量相对变化，评估回注水力扰动的有效性；在判定扰动有效的情况下，根据调控稳定时段与基准周期的产出水量相对变化量、产出油量相对变化量，计算得到油相传递偏移量；

6、将待诊断井的回注量恢复至基准回注量并确定恢复变化时段，提取调控变化时段与恢复变化时段的产出水量和产出油量，分别计算水相和油相的恢复轨迹与对应的调控反向轨迹之间的差异，再与所述油相传递偏移量结合，计算得到恢复偏移度；

7、密封性诊断模块，用于根据所述恢复偏移度诊断待诊断井内同井注采管柱的密封性。

8、作为优选：所述流体运移时延校正的过程包括：

9、获取待诊断井的井下油套环空容积、地面采出管段容积以及当前生产制度下的平均举升排量；基于井下油套环空容积与地面采出管段容积之和，相对于平均举升排量的比值，结合时间换算常数与单次采样间隔时长，计算得出流体运移时延对应的采样点数；

10、在采集各采集周期内的含水率数据时，将起始采样时刻向后顺延所述采样点数。

11、作为优选：当连通于待诊断井的井下油水分离回注诊断装置中的调压控制阀组内的泄压阀，或管路安全阀触发开启时，将泄压动作期间及动作结束后预设时段内的产液量和含水率采样数据标记为无效，不参与基准周期分析与后续密封性诊断。

12、作为优选：所述基准周期的获取包括：

13、连续监测采集周期，若在连续不少于预设数量个采集周期内，回注量的波动幅度不超过回注量均值的设定百分比，且不存在掺水作业，将连续的预设数量个采集周期中的最后一个采集周期选定为基准周期。

14、作为优选：所述调节待诊断井的回注量以施加主动扰动，包括：

15、在基准周期后的下一采集周期的预设时刻，通过更换井口回流管线上不同规格的陶瓷水嘴改变回注通道的流动阻力，且调节后的回注量变化幅度大于基准回注量的预设比例。

16、作为优选：所述调控变化时段与调控稳定时段的获取包括：

17、将回注量调整后连续采集的回注压力数据按时序划分为多个等长的数据段，并分别计算各数据段内回注压力数据的离散度；将所有数据段划分为两类，计算各类中所有数据段内的离散度的方差，以两类的方差之和最小为目标，从所有数据段内的离散度中确定最优分类阈值；

18、将离散度大于所述最优分类阈值的数据段按照时序拼接为调控变化时段，将其余数据段按照时序拼接为调控稳定时段。

19、作为优选：所述评估回注水力扰动的有效性，包括：

20、通过对比调控稳定时段内回注量数据的均值与基准回注量，得到实际回注量变化率；

21、通过对比调控稳定时段内回注压力数据的均值与基准回注压力，得到实际回注压力变化率；

22、通过对比所述实际回注压力变化率与所述实际回注量变化率，得到回注水力响应度；

23、若所述回注水力响应度小于预设校验阈值，判定回注量调节未形成有效水力扰动，并终止后续密封性诊断；

24、否则，判定回注水力扰动有效并执行后续密封性诊断。

25、作为优选：所述回注水力响应度为所述实际回注压力变化率的绝对值与所述实际回注量变化率的绝对值之比。

26、作为优选：所述产出水量相对变化量为调控稳定时段的产出水量与基准产出水量之间的绝对差值，相对于基准产出水量的比值；所述产出油量相对变化量为调控稳定时段的产出油量与基准产出油量之间的绝对差值，相对于基准产出油量的比值。

27、作为优选：所述油相传递偏移量的获取包括：

28、将所述产出水量相对变化量与所述回注水力响应度的比值，记为单位产出水量变化度；

29、将所述产出油量相对变化量与所述回注水力响应度的比值，记为单位产出油量变化度；

30、所述油相传递偏移量与所述单位产出油量变化度呈正比，与所述单位产出水量变化度呈反比。

31、作为优选：所述计算水相和油相的恢复轨迹与对应的调控反向轨迹之间的差异之前，还包括：

32、将恢复变化时段内所有时刻的产出水量、产出油量分别按照时序排列，组成恢复水相序列、恢复油相序列；将调控变化时段内所有时刻的产出水量、产出油量分别按照时序逆序排列，组成调控反向水相序列、调控反向油相序列；

33、对调控反向水相序列、恢复水相序列、调控反向油相序列及恢复油相序列分别进行归一化处理。

34、作为优选：所述恢复偏移度的获取过程为：

35、将调控反向水相序列与恢复水相序列之间的差距，记为第一差距；

36、将调控反向油相序列与恢复油相序列之间的差距，记为第二差距；

37、计算所述第二差距，在所述第一差距与所述第二差距二者之和中的数值占比；

38、所述恢复偏移度分别与所述数值占比、所述油相传递偏移量呈正相关。

39、作为优选：所述恢复偏移度为所述数值占比与所述油相传递偏移量的乘积。

40、作为优选：所述诊断待诊断井内同井注采管柱的密封性，包括：

41、若所述恢复偏移度大于等于基于历史数据确定的密封性阈值，判定待诊断井内同井注采管柱的密封性存在异常；

42、否则，判定待诊断井内同井注采管柱的密封性正常。

43、作为优选：所述密封性阈值的获取包括：

44、获取已知密封性正常的至少一口井的恢复偏移度中的最大值，以及已知密封性异常的至少一口井的恢复偏移度中的最小值；

45、在所述最大值小于所述最小值时，将所述最大值与所述最小值的均值，作为所述密封性阈值；

46、在所述最大值大于等于所述最小值时，判定历史样本重叠并暂不输出密封性诊断结论。

47、本技术的有益效果如下：

48、通过采集待诊断井的生产数据并进行流体运移时延校正，能够消除回注侧与采出侧因物理传输距离不同导致的采样时刻错位；

49、选取生产制度稳定且不存在掺水作业的采集周期作为基准周期，获取基准回注量以及基准产出水量和基准产出油量，有助于为后续回注扰动响应分析提供可靠的初始状态基准；

50、通过调节待诊断井的回注量以施加主动扰动，根据调节前后的回注压力相对变化与回注量相对变化评估回注水力扰动的有效性，有助于判别回注量调节是否真正在回注通道内形成有效水力响应，避免无效扰动进入后续诊断流程；

51、在判定扰动有效的情况下，通过计算油相传递偏移量，能够利用同一回注水力扰动下水相响应与油相响应之间的差异，刻画回注水对采出侧产生的异常传递程度，避免仅依据产液量或含水率的单独变化判断同井注采管柱密封状态；

52、通过计算恢复偏移度，有助于利用撤销回注扰动后产出水量与产出油量的反向回撤轨迹，判断扰动产生的响应偏移能否随回注扰动解除而恢复；

53、根据恢复偏移度诊断待诊断井内同井注采管柱的密封性，能够将回注扰动输入、采出侧差异响应及扰动解除后的响应恢复形成连续的分析链路，从而同时描述异常传递的形成与消退过程，避免仅依据调节前后静态时间点的产出油量与含水率差异进行判断，有效降低正常注采调整引起的产液量波动与密封异常导致的含水率上升之间的误判率，实现对同井注采管柱密封性能的精准诊断。