泵功图计量稳定性方法技术

本发明专利技术公开了一种泵功图计量稳定性方法，包括依据地面测量数据、油井参数、数学模型和算法生成泵功图，凡尔开闭点初始位置确定方法和修正法，所述凡尔开闭点确定方法是基于泵功图，建立直接提取凡尔开闭点初始位置，进而结合功图的形状特征，建立工况不变下游动凡尔开闭点出现跳变现象的修正方法，对初始凡尔开闭点进行修正。本发明专利技术的凡尔开闭点初始位置确定方法与修正法相组合的突出优点是：凡尔开闭点的位置确定速度快，定位较为准确；可有效回避因功图微小变化，凡尔开闭点位置的跳变现象；可并行应用于油井群实时计产，计量精度高。

【技术实现步骤摘要】
泵功图计量稳定性方法
本专利技术涉及油田油井功图法计量及计算机测控
，具体涉及一种油田油井泵功图计量稳定性方法。
技术介绍
以前我国大部分油田的传统计量手段主要是通过计量间、玻璃管等方式进行，这种方式存在成本高、效率低下等诸多缺点。功图法计量是根据抽油井工作原理，利用采集的油井地面示功图，结合油井基础参数、动态参数等关键信息推算井下泵功图，确定有效冲程，从而计算出油井的产液量。随着油田数字化建设的推进和软件计量技术的成熟，该计量技术可使油田计产实现油井无人值守、油井自动计量的目的，可突破传统意义上人工量油的瓶颈，降低成本，提高生产效率，这已逐步成为油田未来计量技术的发展趋势。功图法计量的关键是泵功图的凡尔开闭点的确定方法，这直接关系到计产精度。目前利用功图法计产主要利用日产液量计产结果来评判单井的产量情况，尚未有不同油井下在线计算稳定性成果报道，即探讨一种适合不同地质层油井的在线稳定计产泵功图计量方法，也就是要求这种方法在泵功图无显著性变化情形下，凡尔开闭点不能出现跳跃性变化。已有的功图计量法(如拉线法、面积法、迭代法、有效冲程法)存在的突出缺陷：(1)普适性较差，对油井的参数较为敏感；(2)凡尔开闭点在泵功图变化不明显情形下，跳跃性严重，产液量计量偏差较大；(3)涉及到的油井数少，计产效率低。中国专利文献公开号为CN101660402A的资料中提到了一种基于物理意义的抽油井示功图凡尔开闭点提取方法，该方法由示功图获得位移—时间曲线和荷载—时间曲线，由这两种曲线依次确定游动凡尔开闭点A点、固定凡尔开闭点C点、固定凡尔打开点B点和游动凡尔打开点D点。该方法是借助位移-时间曲线的最小位移和最大位移确定A点和C点，借助位移-时间曲线和载荷-时间曲线确定B、D两点各自所在的区域，然后利用多项式曲线拟合和最优化方法确定此两点，并设计寻优过程的停止准则。该方法的主要特点有：1)利用位移-时间曲线的最小位移和最大位移的时间直接确定A和C点；2)借助区域划分、多项式拟合、最优化方法确定B、D两点。该方法存在的主要问题有：1)泵功图上各点位置复杂多变，利用曲线拟合法模拟B、D各位置的局部区域的形状，一方面计算量大，另一方面，曲线拟合程度低，从而导致定位此两点的精度低；2)A、B点的确定思想并没有考虑泵功图此两点的典型特征，直接将A点定位在泵功图的最左端，将C点定位在泵功图的最右端，这是不实际的，且得不到油田的认可。大多数情形，A点是泵功图上沿最左端点下曲线段中的第一个下凸点，而点C是泵功图上沿最左端点上曲线段的第一个上凸点；因此，如此简单处理点A和C必然导致计量精度低且稳定性差；3)没有考虑D点不是下凸点的情形。因此，该方法的计产效率、计算效果依然不够理想。
技术实现思路
本技术专利技术解决的问题是不同地质环境下在线泵功图计产的稳定性问题。功图计量稳定性是指油井在工况基本不变情形下，借助泵功图解算的产液量保持在合理范围，并处于稳定状态。由于不同区域的油井群的地质特征千差万别，工况类别较多，地面示功图的形状差异较大。如何借助油井的典型工况和泵功图形状特征以及实际环境下泵功图的属性，设计功图计量稳定性方法，有效抑制工况基本不变下凡尔开闭点跳变现象，对产液量的精确计量和对井下工况准确判断至关重要。本专利技术的功图计量稳定性方法由两个部分构成，即凡尔开闭点的初始位置确定法和修正法。初始位置确定法的任务是确定游动、固定凡尔开闭点的初始位置，即首先将泵功图作归一化处理，然后，对归一化后的泵功图，依据位移最小点和位移最大点，划分为上曲线段和下曲线段，进而首先确定B点，然后确定C点，再确定A点，最后确定D点。修正法是借助归一化后的泵功图的形状特征量(功图面积、功图左下面积缺失值、功图右下面积缺失值、载荷最低点与位移最小点之间斜率小于0的点所占比例、载荷最低点与位移最大点之间斜率大于0的点所占比例等)，结合实际环境中泵功图(即非归一化的泵功图)，首先对D点进行独立修正，然后对A点进行独立修正，最后对A和D点进行协调修正。进一步，对本专利技术的技术方案描述如下：本专利技术的泵功图计量稳定性方法，它包括依据地面示功图测量数据、油井参数、数学模型和算法生成泵功图，初始位置确定法和修正法，其中初始位置确定法是基于泵功图，建立直接提取凡尔开闭点初始位置，修正法是结合泵功图的形状特征，建立工况不变下游动凡尔开闭点的初始位置出现跳变现象时，对这初始位置进行修正的一种方法。1、建立直接提取凡尔开闭点初始位置的初始位置确定法是按照如下步骤进行：1)抽油机驴头悬点的初始位置统一调整为下死点，输入样本点数为J的地面示功图，获样本集Pg，采样间隔时间为单位为分钟，T为抽油杆柱的运动周期；2)根据有杆抽油系统模型，经由泵功图解算方法得到二维坐标系下J个点Pi,1≤i≤J，点Pi的横坐标表示位移，纵坐标表示载荷；经由平滑去噪，获得封闭曲线，即为泵功图，；这J个点依次按顺序排列构成集合Sinitial；3)将以上J个点的横、纵坐标作归一化处理，获得J个点Pi′(xi,yi),1≤i≤J，这J个点按顺序依次排列构成归一化后的泵功图Snormal；记Snormal中横坐标(位移)最小的点为Q1，横坐标(位移)最大的点为Qmax；将Snormal中由Q1到Qmax之间的上曲线段上的点按顺序依次排列构成集合类似地，将Snormal中由Qmax到Q1之间的下曲线段上的点按顺序依次排列构成集合其中，Snormal中由Q1到Qmax之间的上曲线段上的点不包括点Q1，但包括点Qmax；Snormal中由Qmax到Q1之间的下曲线段上的点不包括点Qmax，但包括点Q1。4)根据如下公式：计算Snormal中各点的峰度值，在此，Xi＝(xi-m,xi-m+1,...,xi+m),Yi＝(yi-m,yi-m+1,...,yi+m)，<X,Y>表示向量X,Y的内积，分别表示X,Y中分量的均值；5)依据步骤4)获得和中各点的峰度值；从位移最小的左端点开始，依次确定中上凸点，并记这些点依次排序构成的集合为在中，从位移最大的右端点开始，依次确定中下凸点，并依次排序构成集合6)确定固定凡尔打开点B点：在中确定P点，满足：6.1：P点的横坐标(位移)小于0.5，纵坐标大于σ1；6.2：P点和中与其相邻的左边的点的斜率大于σ2，与其相邻的右边点的斜率小于0；6.3：P点是中从左至右第一个满足6.1-6.2的点；6.4：若在中不存在P点满足6.1-6.3，则在中重新找点P，满足：6.4.1：P点的峰度值大于0；6.4.2：在Snormal中，点P左边与其相邻的4个点的峰度值大于σ3，右边与其相邻的4个点的峰度值小于σ3；6.4.3：P点的纵坐标(载荷)大于σ4；6.4.4：P点是中第一个满足6.4.1-6.4.3的点；6.5：若经由6.1-6.4能获得P点，则定义其为B点；否则，则中第一个上凸点定义为B点；7)确定固定凡尔关闭点C点：在中，从右端点开始，在右端点到B点之间确定P点，满足：7.1：P点的峰度值小于0；7.2：Snormal中，在点P左端的相邻4个点的峰度值大于-σ5，在点P右端的相邻4个点的峰度值小于-σ5，σ5>0；7.3：P点是中第一个满足7.1-7.2的点；7.4：若在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种泵功图计量稳定性新方法，包括依据地面示功图测量数据、油井参数、数学模型和算法生成泵功图，凡尔开闭点初始位置确定方法和修正法，其特征在于：所述凡尔开闭点确定方法是基于泵功图，建立直接提取凡尔开闭点初始位置，进而结合泵功图的形状特征，建立工况不变下游动凡尔开闭点出现跳变现象时进行修正的修正方法，对游动凡尔开闭点的初始位置进行修正。

【技术特征摘要】
1.一种泵功图计量稳定性方法，包括依据地面示功图测量数据、油井参数、数学模型和算法生成泵功图，凡尔开闭点初始位置确定方法和修正法，其特征在于：所述凡尔开闭点初始位置确定方法是基于泵功图，建立直接提取凡尔开闭点初始位置，进而结合泵功图的形状特征，建立工况不变下游动凡尔开闭点出现跳变现象时进行修正的修正方法，对游动凡尔开闭点的初始位置进行修正；所述建立直接提取凡尔开闭点初始位置是按照如下步骤进行：1)抽油机驴头的悬点初始位置统一调整为下死点，输入样本点数为J的地面示功图，获样本集Pg，采样间隔时间为单位为分钟，T为抽油杆柱的运动周期；2)根据有杆抽油系统模型，经由泵功图解算方法得到二维坐标系下J个点Pi,1≤i≤J，点Pi的横坐标表示位移，纵坐标表示载荷；经由平滑去噪，获得封闭曲线，即为泵功图，这J个点依次按顺序排列构成集合Sinitial；3)将以上J个点的横、纵坐标作归一化处理，获得J个点Pi′(xi,yi),1≤i≤J，这J个点按顺序依次排列构成归一化后的泵功图Snormal；记Snormal中横坐标最小、最大的点分别为Q1和Qmax；将Snormal中由Q1到Qmax之间的上曲线段上的点按顺序依次排列构成集合类似地，将Snormal中由Qmax到Q1之间的下曲线段上的点按顺序依次排列构成集合4)根据如下公式：计算Snormal中各点变化的峰度值，在此，Xi＝(xi-m,xi-m+1,...,xi+m),Yi＝(yi-m,yi-m+1,...,yi+m)，<X,Y>表示向量X,Y的内积，分别表示X,Y中分量的均值；5)依据步骤4)获得和中各点的峰度值；从位移最小的左端点开始，依次确定中上凸点，并记这些点依次排序构成的集合为在中，从位移最大的右端点开始，依次确定中下凸点，并依次排序构成集合6)确定固定凡尔打开点B点：在中确定P点，满足：6.1：P点的横坐标小于0.5，纵坐标大于σ1；6.2：P点和中与其相邻的左边的点的斜率大于σ2，与其相邻的右边点的斜率小于0；6.3：P点是中从左至右第一个满足6.1-6.2的点；6.4：若在中不存在P点满足6.1-6.3，则在中重新找点P，满足：6.4.1：P点的峰度值大于0；6.4.2：在Snormal中，点P左边与其相邻的4个点的峰度值大于σ3，右边与其相邻的4个点的峰度值小于σ3；6.4.3：P点的纵坐标大于σ4；6.4.4：P点是中第一个满足6.4.1-6.4.3的点；6.5：若经由6.1-6.4能获得P点，则定义其为B点；否则，则中第一个上凸点定义为B点；7)确定固定凡尔关闭点C点：在中，从右端点开始，在右端点到B点之间确定P点，满足：7.1：P点的峰度值小于0；7.2：Snormal中，在点P左端的相邻4个点的峰度值大于-σ5，在点P右端的相邻4个点的峰度值小于-σ5，σ5>0；7.3：P点是中第一个满足7.1-7.2的点；7.4：若在中存在满足7.1-7.3的点，则其定义为C点，否则，则将中最右端的点定义为C点；8)确定游动凡尔打开点A点：若的面积缺失值小于σ6，则A点定义为Q1；否则，则在中，从右端点开始，寻找P点，使得P点在Snormal中与其左边相邻的点构成的直线和与其右边相邻的点构成的直线的弧度夹角小于或等于σ5，并定义A点为P点；9)确定游动凡尔打开点D点：从左至右，依次检查中各点是否...

【专利技术属性】
技术研发人员：张著洪，谢雪峰，王开明，田坤，
申请(专利权)人：贵州航天凯山石油仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：贵州;52