一种抽油机井工作制度自动调整模型制造技术

本发明专利技术涉及一种抽油机井工作制度自动调整模型。解决了现有低产抽油机井工作制度依靠人工计算分析充满程度无法自动优化的问题。包括以下步骤：（1）依据泵充满系数与功率曲线面积呈负相关的关系，即泵充满系数越低，功率曲线面积值越高，设定单井功率曲线面积目标值，边界值，及调整时间步长；（2）根据抽油机井实时采集的功率数据，在线自动计算功率曲线面积值，自动判定抽油机井供采协调状况；（3）对比单井采集的功率曲线面积值偏离功率曲线面积目标值的程度，自动调整时间步长，直至功率曲线面积值与功率曲线面积目标值相吻合为止。该方法依据功率曲线特征值变化，识别泵充满程度，实现低产井间歇采油工作制度自动调整。

An Automatic Adjustment Model of Pumping Well Working System

The invention relates to an automatic adjustment model for the working system of a pumping well. It solves the problem that the existing working system of low-yield pumping wells can not be automatically optimized by manual calculation and analysis of filling degree. It includes the following steps: (1) according to the negative correlation between the pump filling coefficient and the area of the power curve, that is, the lower the pump filling coefficient, the higher the area value of the power curve, setting the target value of the area of the single well power curve, the boundary value, and adjusting the time step; (2) according to the real-time power data collected by the pumping wells, automatically calculating the area value of the power curve on-line and automatically determining the pumping unit. Coordination status of well supply and production; (3) Comparing the degree of deviation of area value of power curve from the target value of power curve area collected by single well, the time step is adjusted automatically until the area value of power curve coincides with the target value of power curve area. This method identifies the degree of pump filling according to the change of power curve eigenvalue, and realizes the automatic adjustment of intermittent production system in low production wells.

【技术实现步骤摘要】
一种抽油机井工作制度自动调整模型
本专利技术涉及石油开采
，尤其涉及一种抽油机井工作制度自动调整模型。
技术介绍
在低产油田开采过程中，由于油井的供液能力差，单井产液量低，举升效率低，造成泵效和系统效率偏低，无效损耗大。针对低产油井，国内外油田都制定了相应的技术对策，常规技术是采用降低抽汲参数的方法，如采取换小泵、安装过渡轮、安装变频装置等，虽然抽汲参数已降至最低，但由于地层供液能力有限，部分井仍供液不足，供采不协调，运行效率低。间歇采油是生产一段时间后，停止生产，让地层中的流体再流入井筒，待有一定的液面后，继续开采，有效的解决了低产井供采不协调、举升效率低的问题。不停机间歇采油控制装置是一种可以按照人工设定的开关井制度，自动执行抽油机井开关井的装置，其次该装置可以实时采集功率数据。但是目前间歇采油生产制度，仍是通过技术人员依据抽油机井产量、功图、液面等资料计算分析给出，无法自动优化抽油机井工作制度。
技术实现思路
本专利技术在于克服
技术介绍
中存在的现有低产抽油机井工作制度依靠人工计算分析充满程度无法自动优化的问题，而提供一种抽油机井工作制度自动调整模型。该抽油机井工作制度自动调整模型，能够基于不停机间歇采油控制装置能实时采集功率数据的特点，依据功率曲线特征值变化，识别泵充满程度，实现低产井间歇采油工作制度自动调整。本专利技术解决其问题可通过如下技术方案来达到：一种抽油机井工作制度自动调整模型，包括以下步骤：(1)依据泵充满系数与功率曲线面积呈负相关的关系，即泵充满系数越低，功率曲线面积值越高，设定单井功率曲线面积目标值，边界值，及调整时间步长；(2)根据抽油机井实时采集的功率数据，在线自动计算功率曲线面积值，自动判定抽油机井供采协调状况；(3)对比步骤(2)单井采集的功率曲线面积值，偏离步骤(1)功率曲线面积目标值的程度，自动调整时间步长，直至功率曲线面积值与功率曲线面积目标值相吻合为止。通过量化泵充满程度与功率曲线面积的关系，以泵充满程度好为目标，标定功率曲线面积目标值，实时计算功率曲线面积值，与目标值进行对比分析，判定抽油机井供采状况，按照逐步逼近的方式自动调整抽油机井工作制度。不停机间抽衡功率配电箱：不停机间抽衡功率配电箱是一种可以实现地面抽油机不停机运行，而井下抽油泵周期抽油的控制装置，其工作原理是：停抽时抽油机曲柄做低能耗小角度摆动；摆动时杆柱运动控制在弹性变形范围内，井下柱塞保持不动；到设定间隔，电机在动态下柔性启动，正常抽油。在这种方式下地面设备不停机安全运行，井下抽油泵间歇采油，实现了油井供采协调、高效举升的目的。不停机间抽衡功率配电箱，可实时检测任意曲柄角度的功率数据，即(θi、pi)。通过查询抽油机说明书提供的光杆位置因数表，其一般是每10度一个数据点，对曲柄角度和光杆位置进行多项式拟合，可得到某一抽油机机型曲柄角度θi和光杆位置si多项式，具体计算公式如下：PRi＝k5θi5+k4θi4+k3θi3+k2θi2+k1θi+csi＝S*PRi式中：θi—任意时刻的曲柄角度，度；pi—任意时刻对应的瞬时功率，kW；PRi—位置因数，无量纲；k1、k2、k3、k4、k5—多项式系数，无量纲。S—抽油机在用冲程，m；si—任意曲柄角度对应的光杆位置，m；c—常数，无量纲。量化功率曲线面积值，即上冲程功率曲线面积值与下冲程功率曲线面积值的差值。功率曲线面积值采用以下公式计算。ai＝(si+1-si)*(Pi+1+Pi)/2Ai＝a1+a2+a3+…an式中：Ai—抽油机曲柄旋转一周功率曲线面积，kW.m；ai—任意两个功率数据点与横坐标投影面积，kW.m；si、si+1—第i、i+1时刻对应的光杆位置，m；示功图是一种反应抽油机井供采状况比较直观的图形，通过示功图可以直观的量化有效冲程。示功图可以通过功图测试仪获得。抽油泵泵充满系数用如下公式表示。β＝Sp/Sm*100％式中：β—泵充满系数，％；Sp＝有效冲程，m；Sm—实际冲程，m。通过测定单井不同状态下泵充满系数βi及对应的功率曲线面积Ai，并作散点图。技术人员测定了10口井的数据，发现了一种规律，泵充满系数与功率曲线面积呈负相关，即泵充满系数越低，功率曲线面积值越高。例如大庆油田某外围采油厂新218-82区块区块某井，泵充满系数与功率曲线面积散点图如下图4。基于量化泵充满程度与功率曲线面积的这种规律，以泵充满程度好为目标，标定功率曲线面积目标值，通过不停机间抽衡功率配电箱实时计算功率曲线面积值，与目标值进行对比分析，判定抽油机井供采状况，按照逐步逼近的方式自动调整工作制度。定义目标值A*、功率曲线面积值与功率曲线面积目标值差值△A、边界值△Aj，调整时间步长△T三个基本概念。目标值，即功率曲线面积目标值，是抽油机井合理状态，泵充满程度好时对应功率曲线面积值。一般将目标值±3以内视为合理区间。现场对于一口供液不足的井，采取关井一天后，测试示功图，若充满程度较好，泵充满系数达到75％，则此时对应的功率曲线面积值为目标值A*，否则继续关井一天，直到泵充满系数达到75％,并得到功率曲线面积目标值A*。功率曲线面积值Ai与功率曲线面积目标值A*的差值△A，即功率曲线面积值偏离目标值程度，用△A表示，且△A＝Ai-A*。边界值△Aj，表示抽油机合理状态时功率曲线面积值Ai与目标值A*差值范围，△Aj值为正。调整时间步长△T，按照功率曲线面积值偏离目标值程度，偏离程度大，△T值大，否则值小。设定调整时间步长△T。按照逐步逼近目标值的思路，设定调整时间步长△T。这种抽油机井工作制度自动调整模型如附图1所示。抽油机井工作制度自动调整方法流程图如附图2所示。本专利技术与上述
技术介绍
相比较可具有如下有益效果：采用本专利技术抽油机井工作制度自动调整模型，设定功率曲线面积目标值，实时计算功率曲线面积值，与目标值进行对比分析，判定抽油机井供采状况，按照逐步逼近的方式自动调整抽油机井工作制度，以解决低产抽油机井工作制度自动调整的目的。附图说明附图1是本专利技术抽油机井工作制度自动调整模型图；附图2是本专利技术抽油机井工作制度自动调整方法流程图；附图3是本专利技术实施例1井的示功图；附图4是本专利技术实施例1井泵充满系数与功率曲线面积散点图。具体实施方式：下面将结合具体实施例对本专利技术作进一步说明：一种抽油机井工作制度自动调整模型，包括以下步骤：包括以下步骤：(1)依据泵充满系数与功率曲线面积呈负相关的关系，即泵充满系数越低，功率曲线面积值越高，设定单井功率曲线面积目标值A*，边界值△Aj，及调整时间步长△T；(2)根据抽油机井实时采集的功率数据，在线自动计算功率曲线面积值，自动判定抽油机井供采协调状况；每隔一段时间(可以为1小时)实时采集功率数据，并在线计算功率曲线面积值Ai，判断功率曲线面积值Ai与目标值差值△A，进而判定抽油机井供采状况。(3)对比步骤(2)单井采集的功率曲线面积值，偏离步骤(1)功率曲线面积目标值的程度，自动调整时间步长，直至功率曲线面积值与功率曲线面积目标值相吻合为止。若-△Aj<△A<△Aj，则表示在合理区间内，维持目前制度生产；若△A>△Aj，则表示油井供采不平衡，且有供液不足趋势，需要缩短开井时间，根据偏离程度选择△T，调整生产状态(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抽油机井工作制度自动调整模型，其特征在于：包括以下步骤：(1)依据泵充满系数与功率曲线面积呈负相关的关系，即泵充满系数越低，功率曲线面积值越高，设定单井功率曲线面积目标值，边界值，及调整时间步长；(2)根据抽油机井实时采集的功率数据，在线自动计算功率曲线面积值，自动判定抽油机井供采协调状况；(3)对比步骤(2)单井采集的功率曲线面积值，偏离步骤(1)功率曲线面积目标值的程度，自动调整时间步长，直至功率曲线面积值与功率曲线面积目标值相吻合为止。

【技术特征摘要】
1.一种抽油机井工作制度自动调整模型，其特征在于：包括以下步骤：(1)依据泵充满系数与功率曲线面积呈负相关的关系，即泵充满系数越低，功率曲线面积值越高，设定单井功率曲线面积目标值，边界值，及调整时间步长；(2)根据抽油机井实时采集的功率数据，在线自动计算功率曲线面积值，自动判定抽油机井供采协调状况；(3)对比步骤(2)单井采集的功率曲线面积值，偏离步骤(1)功率曲线面积目标值的程度，自动调整时间步长，直至功率曲线面积值与功率曲线面积目标值相吻合为止。2.根据权利要求1所述的一种抽油机井工作制度自动调整模型，其特征在于：所述步骤(2)功率曲线面积值为：Ai＝a1+a2+a3+…ai；ai＝(si+1-si)*(Pi+1+Pi)/2；si＝S*PRi；PRi＝k5θi5+k4θi4+k3θi3+k2θi2+k1θi+c式中：θi—任意时刻的曲柄角度，度；Ai—抽油机曲柄旋转一周功率曲线面积，kW.m；ai—任意两个功率数据点与横坐标投影面积，kW.m；pi...

【专利技术属性】
技术研发人员：任刚，张传绪，孙成岩，苗国晶，肖辉，魏伟，汪洪宇，李雪，高艳，段致睿，张嘉祺，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，大庆油田有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京,11