基于时序地面示功图的抽油机井实时工况诊断方法技术

一种基于时序地面示功图的抽油机井实时工况诊断方法，包括：基于现场生产数据建立特征知识库及对应的工况知识库；在选取当前地面示功图之前的各个时间段连续测量获取地面示功图；利用链式编码方法提取各个时间段内各个地面示功图的特征点，得到各个地面示功图中游动阀和固定阀打开与关闭的位置；计算各个所选时间段内各个地面示功图特征值，包括：上冲程加载线斜率、下冲程卸载线斜率、上冲程最大载荷、下冲程最小载荷和示功图面积；然后，采用等权重的方法计算当前地面示功图特征值与所选所有时间段特征值的平均值的变化幅度的综合评价指标；最后根据所述综合评价指标结合特征知识库及对应的工况知识库，实时给出油井工况信息。

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.

【技术实现步骤摘要】
基于时序地面示功图的抽油机井实时工况诊断方法
本专利技术涉及基于时序地面示功图的抽油机井实时工况诊断方法，属于石油开采的

技术介绍
抽油机井生产系统是目前应用最广泛的一种人工举升方式。描述抽油机悬点载荷随悬点位移变化的地面示功图是用于分析和诊断抽油机井工作状况、提高抽油机井生产管理水平的一项重要技术。随着监测技术的进步，实时采集抽油机井地面示功图数据成为现实。通过地面示功图数据的实时分析可以为生产管理提供实时决策支持。丁涛和刘均荣等在中国专利CN103541723公开了“基于地面示功图面积变化的抽油机井实时工况诊断方法”，其中提出了一种利用标准示功图进行抽油机井工况诊断的方法。该方法的关键是标准示功图的选取，而这个选取过程更多依赖于现场工程师的经验，因此选择标准示功图具有较大的主观性，从而为抽油机井工况的诊断带来一定的不确定性。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种上述基于时序地面示功图的抽油机井实时工况诊断方法。本专利技术的技术方案如下：一种基于时序地面示功图的抽油机井实时工况诊断方法，包括：基于现场生产数据建立特征知识库及对应的工况知识库；在选取当前地面示功图之前的各个时间段连续测量获取地面示功图；利用链式编码方法提取各个时间段内各个地面示功图的特征点，得到各个地面示功图中游动阀和固定阀打开与关闭的位置；计算各个所选时间段内各个地面示功图特征值，包括：上冲程加载线斜率、下冲程卸载线斜率、上冲程最大载荷、下冲程最小载荷和示功图面积；然后，采用等权重的方法计算当前地面示功图特征值与所选所有时间段特征值的平均值的变化幅度的综合评价指标；最后根据所述综合评价指标结合特征知识库及对应的工况知识库，实时给出油井工况信息。根据本专利技术优选的，所述的特征知识库包括地面示功图的上冲程加载线斜率变化范围、下冲程卸载线斜率变化范围、上冲程最大载荷变化范围、下冲程最小载荷变化范围和示功图面积变化范围；所述的工况知识库包括抽油机冲次变大、抽油机冲次变小、抽油机冲程变大、抽油机冲程变小、回压升高、回压降低、套压变大、套压变小、抽油泵固定阀漏失、抽油泵游动阀漏失、抽油泵固定阀和游动阀漏失、抽油泵固定阀失效、抽油泵游动阀失效、抽油杆断脱、油管漏失、油嘴堵塞、增加或加紧盘根、抽油机调平衡、更换变频器、加紧皮带、气体影响、油层供液不足、停开井、加药剂、结蜡、流体粘度增加、流体粘度降低、含水升高、含水降低、地层出砂、油井连抽带喷、套管掺水、井筒热洗。所述的特征知识库及对应的工况知识库的建立属于现有技术。根据本专利技术优选的，所述在选取当前地面示功图之前的各个时间段连续测量获取地面示功图，是指以当前地面示功图获取时间为起点向前选取至少2个时间段内连续测量的地面示功图。根据本专利技术优选的，所述利用链式编码方法提取各个时间段内各个地面示功图的特征点，得到各个地面示功图中游动阀和固定阀打开与关闭的位置；所述的地面示功图特征点是描述抽油机上下冲程过程中游动阀和固定阀打开与关闭的位置点；所述链式编码方法包括：对于每个地面示功图首先将位移dn和载荷ln参数进行归一化，dmin、dmax、lmin、lmax分别是位移和载荷的最小值和最大值；计算任意一组归一化位移ddn和载荷ldn数据对应的矢量角度An，然后，对每个矢量角度进行赋值；其赋值方法为：当矢量角度在(315°，360°)和(0°，45°)范围内，赋值为0；当矢量角度在(45°，135°)范围内，赋值为1；当矢量角度在(135°，225°)范围内，赋值为2；当矢量角度在(225°，315°)范围内，赋值为3；最后，去除赋值中连续相同的数字：得到每个地面示功图所对应的标准赋值形式；[1032]赋值形式对应四边形的示功图，[103232]赋值形式对应六边形刀把状的示功图；上述赋值0表示地面示功图中的“位移—载荷”位置点为固定阀打开；上述赋值1表示地面示功图中的“位移—载荷”位置点为游动阀关闭；上述赋值2表示地面示功图中的“位移—载荷”位置点为游动阀打开；上述赋值3表示地面示功图中的“位移—载荷”位置点为固定阀关闭；如不能得到标准的赋值形式[1032]或[103232]，则采用式4)和5)对归一化后的载荷和位移进行平滑处理，然后再利用公式1)和公式2)开始重复特征点提取过程，直到得到标准赋值形式为止：采用上述方法对所选时间段内的各个地面示功图进行处理，得到各个地面示功图的四个特征位置点。根据本专利技术优选的，所述将位移dn和载荷ln参数进行归一化处理的方法：其中，dmin、dmax、lmin、lmax分别是位移和载荷的最小值和最大值。根据本专利技术优选的，在采用等权重的方法计算当前地面示功图特征值与所选所有时间段特征值的平均值的变化幅度的综合评价指标之前，计算各个所选时间段内地面示功图特征值的平均值；所述的平均值采用算术平均值计算方法计算；获取当前地面示功图，采用所述链式编码方法提取当前地面示功图的四个特征位置点；将当前地面示功图的特征值与某个所选时间段内地面示功图特征值的平均值进行比较，计算当前地面示功图特征值相对于某个所选时间段内特征值的平均值的变化幅度；按此方法计算当前地面示功图特征值与所选所有时间段内地面示功图特征值的平均值的变化幅度。根据本专利技术优选的，将当前地面示功图的特征值与某个所选时间段内地面示功图特征值的平均值进行比较方法据图如下：计算当前地面示功图的各个特征值相对于某个所选时间段内各个特征值的平均值的变化幅度中上标表示特征值类型，下标表示时间段，如表示当前地面示功图的上冲程加载线斜率相对于第1个时间段内地面示功图上冲程加载线斜率平均值的变化幅度；所述的特征值类型包括上冲程加载线斜率、下冲程卸载线斜率、上冲程最大载荷、下冲程最小载荷和示功图面积；如果某个当前特征值与某个时间段内该特征值的平均值的相对偏差小于5％，则认为该特征值不变，若相对偏差大于5％且小于10％，则认为该特征值升高，若相对偏差大于-10％且小于-5％，则认为该特征值降低，若相对偏差大于10％，则认为该特征值快速升高，若相对偏差小于-10％，则认为该特征值快速降低，其中5％、10％为经验阈值，可根据现场情况调整；以当前地面示功图获取时间以前1个小时内的上冲程加载线斜率变化为例说明上述变化幅度判断方法：则认为上冲程加载线斜率不变，则认为上冲程加载线斜率升高，则认为上冲程加载线斜率降低，则认为上冲程加载线斜率快速升高，则认为上冲程加载线斜率快速降低，其中的阈值0.05和0.1均为经验值，可以根据现场情况调整；根据上述方法可以计算出当前地面示功图上冲程加载线斜率、下冲程卸载线斜率、上冲程最大载荷、下冲程最小载荷和示功图面积共5个特征值相对于某个时间段内对应特征值的平均值的变化幅度。根据本专利技术优选的，所述采用等权重的方法计算地面示功图特征值与所选所有时间段特征值的平均值的变化幅度的综合评价指标，即特征值在所选所有时间段内变化幅度的平均值avgc，下标c表示特征值；采用经验阈值的方法，确定特征值的最终变化幅度F′c；当-0.5<avgc<0.5时，判断该特征值无变化，F′c＝0；当0.5≤avgc<1.5时，判断该特征值升高，F′c＝1；当-1.5<avgc≤-0.5时，判断该特征值降低，F′c＝本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于时序地面示功图的抽油机井实时工况诊断方法，其特征在于，该方法包括：基于现场生产数据建立特征知识库及对应的工况知识库；在选取当前地面示功图之前的各个时间段连续测量获取地面示功图；利用链式编码方法提取各个时间段内各个地面示功图的特征点，得到各个地面示功图中游动阀和固定阀打开与关闭的位置；计算各个所选时间段内各个地面示功图特征值，包括：上冲程加载线斜率、下冲程卸载线斜率、上冲程最大载荷、下冲程最小载荷和示功图面积；然后，采用等权重的方法计算当前地面示功图特征值与所选所有时间段特征值的平均值的变化幅度的综合评价指标；最后根据所述综合评价指标结合特征知识库及对应的工况知识库，实时给出油井工况信息。

【技术特征摘要】
1.一种基于时序地面示功图的抽油机井实时工况诊断方法，其特征在于，该方法包括：基于现场生产数据建立特征知识库及对应的工况知识库；在选取当前地面示功图之前的各个时间段连续测量获取地面示功图；利用链式编码方法提取各个时间段内各个地面示功图的特征点，得到各个地面示功图中游动阀和固定阀打开与关闭的位置；计算各个所选时间段内各个地面示功图特征值，包括：上冲程加载线斜率、下冲程卸载线斜率、上冲程最大载荷、下冲程最小载荷和示功图面积；然后，采用等权重的方法计算当前地面示功图特征值与所选所有时间段特征值的平均值的变化幅度的综合评价指标；最后根据所述综合评价指标结合特征知识库及对应的工况知识库，实时给出油井工况信息。2.根据权利要求1所述的一种基于时序地面示功图的抽油机井实时工况诊断方法，其特征在于，所述的特征知识库包括地面示功图的上冲程加载线斜率变化范围、下冲程卸载线斜率变化范围、上冲程最大载荷变化范围、下冲程最小载荷变化范围和示功图面积变化范围；所述的工况知识库包括抽油机冲次变大、抽油机冲次变小、抽油机冲程变大、抽油机冲程变小、回压升高、回压降低、套压变大、套压变小、抽油泵固定阀漏失、抽油泵游动阀漏失、抽油泵固定阀和游动阀漏失、抽油泵固定阀失效、抽油泵游动阀失效、抽油杆断脱、油管漏失、油嘴堵塞、增加或加紧盘根、抽油机调平衡、更换变频器、加紧皮带、气体影响、油层供液不足、停开井、加药剂、结蜡、流体粘度增加、流体粘度降低、含水升高、含水降低、地层出砂、油井连抽带喷、套管掺水、井筒热洗。3.根据权利要求1所述的一种基于时序地面示功图的抽油机井实时工况诊断方法，其特征在于，所述在选取当前地面示功图之前的各个时间段连续测量获取地面示功图，是指以当前地面示功图获取时间为起点向前选取至少2个时间段内连续测量的地面示功图。4.根据权利要求1所述的一种基于时序地面示功图的抽油机井实时工况诊断方法，其特征在于，所述利用链式编码方法提取各个时间段内各个地面示功图的特征点，得到各个地面示功图中游动阀和固定阀打开与关闭的位置；所述的地面示功图特征点是描述抽油机上下冲程过程中游动阀和固定阀打开与关闭的位置点；所述链式编码方法包括：对于每个地面示功图首先将位移dn和载荷ln参数进行归一化，dmin、dmax、lmin、lmax分别是位移和载荷的最小值和最大值；计算任意一组归一化位移ddn和载荷ldn数据对应的矢量角度An，然后，对每个矢量角度进行赋值；其赋值方法为：当矢量角度在(315°，360°)和(0°，45°)范围内，赋值为0；当矢量角度在(45°，135°)范围内，赋值为1；当矢量角度在(135°，225°)范围内，赋值为2；当矢量角度在(225°，315°)范围内，赋值为3；最后，去除赋值中连续相同的数字：得到每个地面示功图所对应的标准赋值形式；[1032]赋值形式对应四边形的示功图，[103232]赋值形式对应六边形刀把状的示功图；上述赋值0表示地面示功图中的“位移—载荷”位置点为固定阀打开；上述赋值1表示地面示功图中的“位移—载荷”位置点为游动阀关闭；上述赋值2表示地面示功图中的“位移—载荷”位置点为游动阀打开；上述赋值3表示地面示功图中的“位移—载荷”位置点为固定阀关闭；如不能得到标准的赋值形式[1032]或[103232]，则采用式4)和5)对归一化后的载荷和位移进行平滑处理，然后再利用公式1)和公式2)开始重复特征点提取过程，直到得到标准赋值形式为止：

【专利技术属性】
技术研发人员：刘均荣，曹世杰，李博宇，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东,37