一种抽油机井电参数“示功图”的确定方法技术

一种抽油机井电参数“示功图”的确定方法，属于油田采油技术领域。本发明专利技术为了实现现场抽油机井电参数示功图方便实用性测量。技术要点：周期性上、下死点时刻确定及分解处理抽油机井上、下冲程电参数有功功率，分别获得上下冲程输入端有功功率计算转换至井口载荷力；通过抽油机运行平衡平衡块调整，调整后实测数据进一步修正抽油机的曲柄平衡块重量，或调取曲柄平衡块重量，实测有功功率转换至井口载荷力F上力i、F下力i与叠加值F上下力i，计算叠加转换至井口载荷力，确定与曲柄平衡块叠加前后电参数趋势“示功图”。本发明专利技术方法，现场测试方便实用，实现在线自动测量。

【技术实现步骤摘要】
一种抽油机井电参数“示功图”的确定方法
本专利技术涉及一种抽油机井电参数“示功图”的确定方法，涉及到油田抽油机井测量
，属于油田采油

技术介绍
抽油机地面示功图是将抽油机井光杆悬点载荷变化所作的功简化成直观封闭的几何图形，是光杆悬点载荷在动态生产过程中的直观反映，是油田开发技术人员必须掌握的分析方法。通过示功图的正确分析评价，可诊断抽油机井是否正常生产。结合现场实际，对井下生产情况进行解释分析，应用地面示功图解决现场实际问题，同时提出地面示功图的发展方向，为油田开发现场分析诊断提供可借鉴性依据。在抽油机生产过程中，抽油机驴头要承受多种载荷，除了抽油杆柱自重、液柱重量等静载荷外，还有惯性载荷、振动载荷等动载荷以及各种摩擦载荷。在抽油机驴头悬点上下往复运动过程中，上述各类载荷均呈周期性变化。反映悬点载荷随其位移变化规律的图形称为地面(光杆)示功图(力×位移＝功)，取得地面示功图简单准确的办法是利用诊断仪对实际抽油机进行实测。利用实测示功图可求得悬点实际载荷，用于机、杆、泵的工作状况分析(诊断)；1990年前后还有通过地面示功图推导至井下泵示功图，由井下示功图推导单井日产液量，过程中需要分析泵漏失、有效井下冲程、含气量、泵效等复杂因素，即使批次机、杆、泵机械性能等按标准进行制作，分析过程也非常难。光杆悬点载荷位移示功图测试，没有电参数有功功率转换至井口载荷力，与位移形成示功图方便实用，到目前电参数示功图从未实现过。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种将抽油机井电参数转换至井口载荷力位移“示功图”的确定方法，以下简称抽油机井电参数“示功图”，以实现现场抽油机井电参数示功图方便实用性测量，本专利技术采用同一抽油机井测试中完善好所需的工况参量，建立工况参量信息，测试中存储信息任意调取使用如：机型、输入端有功功率等，输入电参数有功功率与位移冲程建立模型关系，给出一种实用方便的抽油机井电参数“示功图”确定方法。本专利技术为解决上述技术问题采取的技术方案是：一种抽油机井电参数“示功图”的确定方法，所述方法将抽油机井电参数、均分冲程转换至井口载荷力、位移来确定“示功图”(即通过转换至井口载荷力位移来确定“示功图”)，所述方法的实现过程为：步骤一、在抽油机正常工作过程中高速实时采集抽油机井的电参数，测量电机输入端电参数：电流、电压、有功功率，数据采集速度大于或等于20次/秒，同时，确定抽油机曲柄运行至对应抽油机井口悬点上死点的时刻以及下死点的时刻；步骤二、平均分解上、下冲程位移，测得上、下冲程相同位移点对应的电机输入端有功功率；步骤三、得到上冲程时，曲柄平衡块旋转角θ由0°增加至180°之间各点电机输入端有功功率P上功i，将P上功i转换至井口载荷力以及下冲程时，曲柄平衡块旋转角θ由180°至360°(即0°)之间各点电机输入端有功功率P下功i，将P下功i转换至井口载荷力位移相同点上冲程有功功率P上功i与下冲程有功功率P下功i叠加有P上下功i，将P上下功i转换至井口载荷力F上下力i＝F上力i+F下力i；步骤四、构建平面坐标系，横轴表示光杆位移S，纵轴表示电机输入端有功功率计算叠加转换至井口载荷力F载荷力；用A点表示位移为0时的有功功率计算转换至井口载荷力值，用C点表示位移达到最大时的电机输入端有功功率计算转换至井口载荷力值，用曲线CDA部分表示下冲程时位移与电机输入端有功功率计算转换至井口载荷力F下力i的关系，用曲线ABC部分表示上冲程时位移与电机输入端有功功率计算叠加后转换至井口载荷力F上下力i的关系；采集至少一个冲次电机输入端有功功率计算叠加转换至井口载荷力数据，有功功率数据经过处理计算转换至井口载荷力做为纵坐标参量，得到由上冲程有功功率计算转换至井口载荷力F上力i与下冲程有功功率计算转换至井口载荷力F下力i确定的电参数“示功图”趋势图形(参见图1)；步骤五、完成步骤四后，再由上冲加有功功率计算转换至井口载荷力F上力i和下冲程有功功率计算转换至井口载荷力F下力i，及计算叠加载荷力值F上下力i，确定考虑曲柄平衡块因素叠加后的电参数“示功图”趋势图形：其过程为：井口悬点由下死点至上死点为冲程0至S，期间用与曲柄旋转角0°至180°对应的采样点数为Cn；井口悬点由上死点至下死点为冲程S至0，期间用与曲柄旋转角180°至360°(即0°)，对应的采样点数为Cn，用Cn均分S即S＝Sn(Cn-1)，得到两个间隔之间位移量S1＝S2＝…＝Sn＝S/(Cn-1)；由下死点向上死点逐点累加位移为S1+S2+…+Sn至上死点停止位移为S，上死点向下死点运动时逐点累减位移为S-S1-S2-…-Sn至下死点停止位移为0，上下冲程位移为横坐标；纵坐标上冲加有功功率计算叠加转换至井口光杆载荷力用F上载荷力＝F曲块i+F上下力i；下冲程用F下载荷力＝F曲块i+F下力i，得到计算叠加后电参数“示功图”趋势图形(参见图2)。F曲块i的获得过程为：现场抽油机调过平衡再启机运行后，1小时～8小时达到供排平衡,然后进行后续测量，前后两次测量进行数据参量修正，实现修正后准确测量；将具体单井实测数据与历史存储数据结合，上下冲程单位有功功率变化量对应平衡块移动调整量，并用实测数据进行修正，从而得到修正后抽油机平衡块调整移动量、修正后平衡块重量；根据机型调取或现场实测曲柄重W曲及曲柄半径R曲，得到曲柄在减速器输出轴扭矩为M曲i＝W曲×R曲×Sinθ，M曲i转换至井口光杆载荷力η减速器输出轴至井口悬点机械传动效率；根据修正后平衡块重量W块、平衡块作用半径R块，得到平衡块扭矩M块i＝W块×R块×Sinθ取绝对值；M块i转换至井口光杆载荷力最后得曲柄平衡块转换至井口部分光杆载荷力F曲块i＝F块i+F曲i；N为抽油机光杆冲次数。所述方法还包括用于确定上载荷线，下载荷线的步骤五，其过程为：上载荷线用上死点位置处通过计算得到的静载荷力F上表示，下载荷线用下死点位置处通过计算得到的静载荷力F下表示。(参见图3)所述方法还包括用于故障诊断的步骤六，其过程为，根据相应数据得到平行四边形ABCD以及上静载荷力F上、下静载荷力F下，后续判断抽油机井机、杆、泵工况诊断，是否工况正常。实现本专利技术方法，要先确定抽油机井上下死点，确定上下死点后，各数据均分采集点的获得是通过周期性霍尔传感器信号反馈的信息，或采用井口载荷力加速度位置复合传感器，或下死点辅助位置传感器，或上下死点位置触碰开关，或人机配合操作确定上下死点，判断确定抽油机井曲柄平衡块运行至对应抽油机井上死点时间位置或对应抽油机井下死点时间位置，周期性分解处理抽油机井上、下冲程电参数有功功率值，进而根据所述电参数有功功率值，计算获得对应的上、下冲程电参数有功功率平均值，及抽油机上、下冲程减速器输出轴的净扭矩(后面有数据采集区域及算法)及相对应输入端有功功率，按重量计算采油井液体密度取1，数据采集速度可选择大于或等于20次/秒。本专利技术给出一种抽油机井电参数“示功图”，通过对电机输入端的电参数的测量获得，实现了“示功图”数据采集的在线连续自动化实用性测量，实现数字化油田的管理需求。本专利技术没有通过测量井口载荷位移实现载荷位移示功图，将实测量电参数有功功率及存储量、修正量等计算或叠加转换至井口光杆载荷力与均分悬点位移，给出相当井口本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抽油机井电参数“示功图”的确定方法，其特征在于，所述方法将抽油机井电参数、均分冲程转换至井口载荷力、位移来确定“示功图”，所述方法的实现过程为：步骤一、在抽油机正常工作过程中高速实时采集抽油机井的电参数，测量电机输入端电参数：电流、电压、有功功率，数据采集速度大于或等于20次/秒，同时，确定抽油机曲柄运行至对应抽油机井口悬点上死点的时刻以及下死点的时刻；步骤二、平均分解上、下冲程位移，测得上、下冲程相同位移点对应的电机输入端有功功率；步骤三、得到上冲程时，曲柄平衡块旋转角θ由0°增加至180°之间各点电机输入端有功功率P上功i，将P上功i转换至井口载荷力以及下冲程时，曲柄平衡块旋转角θ由180°至360°之间各点电机输入端有功功率P下功i，将P下功i转换至井口载荷力位移相同点上冲程有功功率P上功i与下冲程有功功率P下功i叠加有P上下功i，将P上下功i转换至井口载荷力F上下力i＝F上力i+F下力i；步骤四、构建平面坐标系，横轴表示光杆位移S，纵轴表示电机输入端有功功率计算叠加转换至井口载荷力F载荷力；用A点表示位移为0时的有功功率计算转换至井口载荷力值，用C点表示位移达到最大时的电机输入端有功功率计算转换至井口载荷力值，用曲线CDA部分表示下冲程时位移与电机输入端有功功率计算转换至井口载荷力F下力i的关系，用曲线ABC部分表示上冲程时位移与电机输入端有功功率计算叠加后转换至井口载荷力F上下力i的关系；采集至少一个冲次电机输入端有功功率计算叠加转换至井口载荷力数据，有功功率数据经过处理计算转换至井口载荷力做为纵坐标参量，得到由上冲程有功功率计算转换至井口载荷力F上力i与下冲程有功功率计算转换至井口载荷力F下力i确定的电参数“示功图”趋势图形；步骤五、完成步骤四后，再由上冲加有功功率计算转换至井口载荷力F上力i和下冲程有功功率计算转换至井口载荷力F下力i，及计算叠加载荷力值F上下力i，确定考虑曲柄平衡块因素叠加后的电参数“示功图”趋势图形：其过程为：井口悬点由下死点至上死点为冲程0至S，期间用与曲柄旋转角0°至180°对应的采样点数为Cn；井口悬点由上死点至下死点为冲程S至0，期间用与曲柄旋转角180°至360°，对应的采样点数为Cn，用Cn均分S即S＝Sn(Cn‑1)，得到两个间隔之间位移量S1＝S2＝…＝Sn＝S/(Cn‑1)；由下死点向上死点逐点累加位移为S1+S2+…+Sn至上死点停止位移为S，上死点向下死点运动时逐点累减位移为S‑S1‑S2‑…‑Sn至下死点停止位移为0，上下冲程位移为横坐标；纵坐标上冲加有功功率计算叠加转换至井口光杆载荷力用F上载荷力＝F曲块i+F上下力i；下冲程用F下载荷力＝F曲块i+F下力i，得到计算叠加后电参数“示功图”趋势图形。...

【技术特征摘要】
1.一种抽油机井电参数“示功图”的确定方法，其特征在于，所述方法将抽油机井电参数、均分冲程转换至井口载荷力、位移来确定“示功图”，所述方法的实现过程为：步骤一、在抽油机正常工作过程中高速实时采集抽油机井的电参数，测量电机输入端电参数：电流、电压、有功功率，数据采集速度大于或等于20次/秒，同时，确定抽油机曲柄运行至对应抽油机井口悬点上死点的时刻以及下死点的时刻；步骤二、平均分解上、下冲程位移，测得上、下冲程相同位移点对应的电机输入端有功功率；步骤三、得到上冲程时，曲柄平衡块旋转角θ由0°增加至180°之间各点电机输入端有功功率P上功i，将P上功i转换至井口载荷力以及下冲程时，曲柄平衡块旋转角θ由180°至360°之间各点电机输入端有功功率P下功i，将P下功i转换至井口载荷力位移相同点上冲程有功功率P上功i与下冲程有功功率P下功i叠加有P上下功i，将P上下功i转换至井口载荷力F上下力i＝F上力i+F下力i；步骤四、构建平面坐标系，横轴表示光杆位移S，纵轴表示电机输入端有功功率计算叠加转换至井口载荷力F载荷力；用A点表示位移为0时的有功功率计算转换至井口载荷力值，用C点表示位移达到最大时的电机输入端有功功率计算转换至井口载荷力值，用曲线CDA部分表示下冲程时位移与电机输入端有功功率计算转换至井口载荷力F下力i的关系，用曲线ABC部分表示上冲程时位移与电机输入端有功功率计算叠加后转换至井口载荷力F上下力i的关系；采集至少一个冲次电机输入端有功功率计算叠加转换至井口载荷力数据，有功功率数据经过处理计算转换至井口载荷力做为纵坐标参量，得到由上冲程有功功率计算转换至井口载荷力F上力i与下冲程有功功率计算转换至井口载荷力F下力i确定的电参数“示功图”趋势图形；步骤五、完成步骤四后，再由上冲程有功功率计算转换至井口载荷力F上力i和下冲程有功功率计算转换至井口载荷力F下力i，及计算叠加载荷力值F上下力i，确定考虑曲柄平衡块因素叠加后的电参数“示功图”趋势图形：其过程为：井口悬点由下死点至上死点为冲程0至S，期间用与曲柄旋转角0°至180°对应的采样点数为Cn；井口悬点由上...

【专利技术属性】
技术研发人员：金凯，金奇峰，邹文江，刘春荣，尹志国，李德荣，王伟，
申请(专利权)人：哈尔滨斯特凯峰电子有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23