基于時序地面示功圖的抽油機井實時工況診斷方法技術

一種基于時序地面示功圖的抽油機井實時工況診斷方法，包括：基于現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)建立特征知識庫及對應的工況知識庫；在選取當前地面示功圖之前的各個時間段連續(xù)測量獲取地面示功圖；利用鏈式編碼方法提取各個時間段內(nèi)各個地面示功圖的特征點，得到各個地面示功圖中游動閥和固定閥打開與關閉的位置；計算各個所選時間段內(nèi)各個地面示功圖特征值，包括：上沖程加載線斜率、下沖程卸載線斜率、上沖程最大載荷、下沖程最小載荷和示功圖面積；然后，采用等權重的方法計算當前地面示功圖特征值與所選所有時間段特征值的平均值的變化幅度的綜合評價指標；最后根據(jù)所述綜合評價指標結(jié)合特征知識庫及對應的工況知識庫，實時給出油井工況信息。

Real time working condition diagnosis method of pumping well based on sequential ground dynamometer

Including a timing based on ground indicator diagram of pumping well real-time diagnosis method: working knowledge base production data and the corresponding knowledge base is established based on the characteristics of continuous measurement; get ground indicator diagram in the selection of the ground dynagrams before each time; extraction of feature points in each time segment of each show ground diagram of the use of chain encoding method, the ground indicator open position and a closed traveling valve and fixed valve diagram; calculation of each selected time period of each ground indicator diagram characteristic value, including slope, stroke and down stroke load line slope unloading line upstroke and down stroke minimum load maximum load and the indicator diagram area; then, the weight calculation method of ground current indicator comprehensive evaluation value and the selected variation of average value of all time eigenvalues of the graph feature Finally, according to the comprehensive evaluation index, combining with the characteristic knowledge base and the corresponding working condition knowledge base, the information of the working condition of the well is given in time.

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
基于時序地面示功圖的抽油機井實時工況診斷方法
本專利技術涉及基于時序地面示功圖的抽油機井實時工況診斷方法，屬于石油開采的

技術介紹
抽油機井生產(chǎn)系統(tǒng)是目前應用最廣泛的一種人工舉升方式。描述抽油機懸點載荷隨懸點位移變化的地面示功圖是用于分析和診斷抽油機井工作狀況、提高抽油機井生產(chǎn)管理水平的一項重要技術。隨著監(jiān)測技術的進步，實時采集抽油機井地面示功圖數(shù)據(jù)成為現(xiàn)實。通過地面示功圖數(shù)據(jù)的實時分析可以為生產(chǎn)管理提供實時決策支持。丁濤和劉均榮等在中國專利CN103541723公開了“基于地面示功圖面積變化的抽油機井實時工況診斷方法”，其中提出了一種利用標準示功圖進行抽油機井工況診斷的方法。該方法的關鍵是標準示功圖的選取，而這個選取過程更多依賴于現(xiàn)場工程師的經(jīng)驗，因此選擇標準示功圖具有較大的主觀性，從而為抽油機井工況的診斷帶來一定的不確定性。
技術實現(xiàn)思路
針對現(xiàn)有技術的不足，本專利技術提供一種上述基于時序地面示功圖的抽油機井實時工況診斷方法。本專利技術的技術方案如下：一種基于時序地面示功圖的抽油機井實時工況診斷方法，包括：基于現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)建立特征知識庫及對應的工況知識庫；在選取當前地面示功圖之前的各個時間段連續(xù)測量獲取地面示功圖；利用鏈式編碼方法提取各個時間段內(nèi)各個地面示功圖的特征點，得到各個地面示功圖中游動閥和固定閥打開與關閉的位置；計算各個所選時間段內(nèi)各個地面示功圖特征值，包括：上沖程加載線斜率、下沖程卸載線斜率、上沖程最大載荷、下沖程最小載荷和示功圖面積；然后，采用等權重的方法計算當前地面示功圖特征值與所選所有時間段特征值的平均值的變化幅度的綜合評價指標；最后根據(jù)所述綜合評價指標結(jié)合特征知識庫及對應的工況知識庫，實時給出油井工況信息。根據(jù)本專利技術優(yōu)選的，所述的特征知識庫包括地面示功圖的上沖程加載線斜率變化范圍、下沖程卸載線斜率變化范圍、上沖程最大載荷變化范圍、下沖程最小載荷變化范圍和示功圖面積變化范圍；所述的工況知識庫包括抽油機沖次變大、抽油機沖次變小、抽油機沖程變大、抽油機沖程變小、回壓升高、回壓降低、套壓變大、套壓變小、抽油泵固定閥漏失、抽油泵游動閥漏失、抽油泵固定閥和游動閥漏失、抽油泵固定閥失效、抽油泵游動閥失效、抽油桿斷脫、油管漏失、油嘴堵塞、增加或加緊盤根、抽油機調(diào)平衡、更換變頻器、加緊皮帶、氣體影響、油層供液不足、停開井、加藥劑、結(jié)蠟、流體粘度增加、流體粘度降低、含水升高、含水降低、地層出砂、油井連抽帶噴、套管摻水、井筒熱洗。所述的特征知識庫及對應的工況知識庫的建立屬于現(xiàn)有技術。根據(jù)本專利技術優(yōu)選的，所述在選取當前地面示功圖之前的各個時間段連續(xù)測量獲取地面示功圖，是指以當前地面示功圖獲取時間為起點向前選取至少2個時間段內(nèi)連續(xù)測量的地面示功圖。根據(jù)本專利技術優(yōu)選的，所述利用鏈式編碼方法提取各個時間段內(nèi)各個地面示功圖的特征點，得到各個地面示功圖中游動閥和固定閥打開與關閉的位置；所述的地面示功圖特征點是描述抽油機上下沖程過程中游動閥和固定閥打開與關閉的位置點；所述鏈式編碼方法包括：對于每個地面示功圖首先將位移dn和載荷ln參數(shù)進行歸一化，dmin、dmax、lmin、lmax分別是位移和載荷的最小值和最大值；計算任意一組歸一化位移ddn和載荷ldn數(shù)據(jù)對應的矢量角度An，然后，對每個矢量角度進行賦值；其賦值方法為：當矢量角度在(315°，360°)和(0°，45°)范圍內(nèi)，賦值為0；當矢量角度在(45°，135°)范圍內(nèi)，賦值為1；當矢量角度在(135°，225°)范圍內(nèi)，賦值為2；當矢量角度在(225°，315°)范圍內(nèi)，賦值為3；最后，去除賦值中連續(xù)相同的數(shù)字：得到每個地面示功圖所對應的標準賦值形式；[1032]賦值形式對應四邊形的示功圖，[103232]賦值形式對應六邊形刀把狀的示功圖；上述賦值0表示地面示功圖中的“位移—載荷”位置點為固定閥打開；上述賦值1表示地面示功圖中的“位移—載荷”位置點為游動閥關閉；上述賦值2表示地面示功圖中的“位移—載荷”位置點為游動閥打開；上述賦值3表示地面示功圖中的“位移—載荷”位置點為固定閥關閉；如不能得到標準的賦值形式[1032]或[103232]，則采用式4)和5)對歸一化后的載荷和位移進行平滑處理，然后再利用公式1)和公式2)開始重復特征點提取過程，直到得到標準賦值形式為止：采用上述方法對所選時間段內(nèi)的各個地面示功圖進行處理，得到各個地面示功圖的四個特征位置點。根據(jù)本專利技術優(yōu)選的，所述將位移dn和載荷ln參數(shù)進行歸一化處理的方法：其中，dmin、dmax、lmin、lmax分別是位移和載荷的最小值和最大值。根據(jù)本專利技術優(yōu)選的，在采用等權重的方法計算當前地面示功圖特征值與所選所有時間段特征值的平均值的變化幅度的綜合評價指標之前，計算各個所選時間段內(nèi)地面示功圖特征值的平均值；所述的平均值采用算術平均值計算方法計算；獲取當前地面示功圖，采用所述鏈式編碼方法提取當前地面示功圖的四個特征位置點；將當前地面示功圖的特征值與某個所選時間段內(nèi)地面示功圖特征值的平均值進行比較，計算當前地面示功圖特征值相對于某個所選時間段內(nèi)特征值的平均值的變化幅度；按此方法計算當前地面示功圖特征值與所選所有時間段內(nèi)地面示功圖特征值的平均值的變化幅度。根據(jù)本專利技術優(yōu)選的，將當前地面示功圖的特征值與某個所選時間段內(nèi)地面示功圖特征值的平均值進行比較方法據(jù)圖如下：計算當前地面示功圖的各個特征值相對于某個所選時間段內(nèi)各個特征值的平均值的變化幅度中上標表示特征值類型，下標表示時間段，如表示當前地面示功圖的上沖程加載線斜率相對于第1個時間段內(nèi)地面示功圖上沖程加載線斜率平均值的變化幅度；所述的特征值類型包括上沖程加載線斜率、下沖程卸載線斜率、上沖程最大載荷、下沖程最小載荷和示功圖面積；如果某個當前特征值與某個時間段內(nèi)該特征值的平均值的相對偏差小于5％，則認為該特征值不變，若相對偏差大于5％且小于10％，則認為該特征值升高，若相對偏差大于-10％且小于-5％，則認為該特征值降低，若相對偏差大于10％，則認為該特征值快速升高，若相對偏差小于-10％，則認為該特征值快速降低，其中5％、10％為經(jīng)驗閾值，可根據(jù)現(xiàn)場情況調(diào)整；以當前地面示功圖獲取時間以前1個小時內(nèi)的上沖程加載線斜率變化為例說明上述變化幅度判斷方法：則認為上沖程加載線斜率不變，則認為上沖程加載線斜率升高，則認為上沖程加載線斜率降低，則認為上沖程加載線斜率快速升高，則認為上沖程加載線斜率快速降低，其中的閾值0.05和0.1均為經(jīng)驗值，可以根據(jù)現(xiàn)場情況調(diào)整；根據(jù)上述方法可以計算出當前地面示功圖上沖程加載線斜率、下沖程卸載線斜率、上沖程最大載荷、下沖程最小載荷和示功圖面積共5個特征值相對于某個時間段內(nèi)對應特征值的平均值的變化幅度。根據(jù)本專利技術優(yōu)選的，所述采用等權重的方法計算地面示功圖特征值與所選所有時間段特征值的平均值的變化幅度的綜合評價指標，即特征值在所選所有時間段內(nèi)變化幅度的平均值avgc，下標c表示特征值；采用經(jīng)驗閾值的方法，確定特征值的最終變化幅度F′c；當-0.5<avgc<0.5時，判斷該特征值無變化，F(xiàn)′c＝0；當0.5≤avgc<1.5時，判斷該特征值升高，F(xiàn)′c＝1；當-1.5<avgc≤-0.5時，判斷該特征值降低，F(xiàn)′c＝本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種基于時序地面示功圖的抽油機井實時工況診斷方法，其特征在于，該方法包括：基于現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)建立特征知識庫及對應的工況知識庫；在選取當前地面示功圖之前的各個時間段連續(xù)測量獲取地面示功圖；利用鏈式編碼方法提取各個時間段內(nèi)各個地面示功圖的特征點，得到各個地面示功圖中游動閥和固定閥打開與關閉的位置；計算各個所選時間段內(nèi)各個地面示功圖特征值，包括：上沖程加載線斜率、下沖程卸載線斜率、上沖程最大載荷、下沖程最小載荷和示功圖面積；然后，采用等權重的方法計算當前地面示功圖特征值與所選所有時間段特征值的平均值的變化幅度的綜合評價指標；最后根據(jù)所述綜合評價指標結(jié)合特征知識庫及對應的工況知識庫，實時給出油井工況信息。

【技術特征摘要】
1.一種基于時序地面示功圖的抽油機井實時工況診斷方法，其特征在于，該方法包括：基于現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)建立特征知識庫及對應的工況知識庫；在選取當前地面示功圖之前的各個時間段連續(xù)測量獲取地面示功圖；利用鏈式編碼方法提取各個時間段內(nèi)各個地面示功圖的特征點，得到各個地面示功圖中游動閥和固定閥打開與關閉的位置；計算各個所選時間段內(nèi)各個地面示功圖特征值，包括：上沖程加載線斜率、下沖程卸載線斜率、上沖程最大載荷、下沖程最小載荷和示功圖面積；然后，采用等權重的方法計算當前地面示功圖特征值與所選所有時間段特征值的平均值的變化幅度的綜合評價指標；最后根據(jù)所述綜合評價指標結(jié)合特征知識庫及對應的工況知識庫，實時給出油井工況信息。2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于時序地面示功圖的抽油機井實時工況診斷方法，其特征在于，所述的特征知識庫包括地面示功圖的上沖程加載線斜率變化范圍、下沖程卸載線斜率變化范圍、上沖程最大載荷變化范圍、下沖程最小載荷變化范圍和示功圖面積變化范圍；所述的工況知識庫包括抽油機沖次變大、抽油機沖次變小、抽油機沖程變大、抽油機沖程變小、回壓升高、回壓降低、套壓變大、套壓變小、抽油泵固定閥漏失、抽油泵游動閥漏失、抽油泵固定閥和游動閥漏失、抽油泵固定閥失效、抽油泵游動閥失效、抽油桿斷脫、油管漏失、油嘴堵塞、增加或加緊盤根、抽油機調(diào)平衡、更換變頻器、加緊皮帶、氣體影響、油層供液不足、停開井、加藥劑、結(jié)蠟、流體粘度增加、流體粘度降低、含水升高、含水降低、地層出砂、油井連抽帶噴、套管摻水、井筒熱洗。3.根據(jù)權利要求1所述的一種基于時序地面示功圖的抽油機井實時工況診斷方法，其特征在于，所述在選取當前地面示功圖之前的各個時間段連續(xù)測量獲取地面示功圖，是指以當前地面示功圖獲取時間為起點向前選取至少2個時間段內(nèi)連續(xù)測量的地面示功圖。4.根據(jù)權利要求1所述的一種基于時序地面示功圖的抽油機井實時工況診斷方法，其特征在于，所述利用鏈式編碼方法提取各個時間段內(nèi)各個地面示功圖的特征點，得到各個地面示功圖中游動閥和固定閥打開與關閉的位置；所述的地面示功圖特征點是描述抽油機上下沖程過程中游動閥和固定閥打開與關閉的位置點；所述鏈式編碼方法包括：對于每個地面示功圖首先將位移dn和載荷ln參數(shù)進行歸一化，dmin、dmax、lmin、lmax分別是位移和載荷的最小值和最大值；計算任意一組歸一化位移ddn和載荷ldn數(shù)據(jù)對應的矢量角度An，然后，對每個矢量角度進行賦值；其賦值方法為：當矢量角度在(315°，360°)和(0°，45°)范圍內(nèi)，賦值為0；當矢量角度在(45°，135°)范圍內(nèi)，賦值為1；當矢量角度在(135°，225°)范圍內(nèi)，賦值為2；當矢量角度在(225°，315°)范圍內(nèi)，賦值為3；最后，去除賦值中連續(xù)相同的數(shù)字：得到每個地面示功圖所對應的標準賦值形式；[1032]賦值形式對應四邊形的示功圖，[103232]賦值形式對應六邊形刀把狀的示功圖；上述賦值0表示地面示功圖中的“位移—載荷”位置點為固定閥打開；上述賦值1表示地面示功圖中的“位移—載荷”位置點為游動閥關閉；上述賦值2表示地面示功圖中的“位移—載荷”位置點為游動閥打開；上述賦值3表示地面示功圖中的“位移—載荷”位置點為固定閥關閉；如不能得到標準的賦值形式[1032]或[103232]，則采用式4)和5)對歸一化后的載荷和位移進行平滑處理，然后再利用公式1)和公式2)開始重復特征點提取過程，直到得到標準賦值形式為止：

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：劉均榮，曹世杰，李博宇，
申請(專利權)人：中國石油大學華東，
類型：發(fā)明
國別省市：山東,37