一种抽油机井系统效率寿命分析方法技术方案

本发明专利技术公开了一种抽油机井系统效率寿命分析方法,该方法是将效率寿命定义为从现在开始，效率指标在未来达到最小极限值的时间长度,并根据抽油机井系统效率参数在一定时间段内的连续数据，应用差分自回归移动平均模型进行计算，预测未来一段时间内的系统效率参数的变化趋势,从而通过ARIMA模型预测抽油机井系统效率寿命。其可通过应用ARIMA模型对抽油机井的系统效率寿命进行预测，解决了提高抽油机井系统效率优化措施效果的评价问题，通过预测计算的“效率寿命”，可以更加科学的评价优化措施效果，为抽油机井下一轮的措施优化时机提供参考依据。 1

An efficiency life analysis method for pumping well system

The invention discloses an efficiency life analysis method of the pumping well system, which defines the efficiency life as the time length of the minimum limit value in the future from the beginning and the efficiency index in the future, and applies the differential autoregressive moving average model according to the continuous number of the efficiency parameters of the pumping well system in a certain period of time. In line calculation, the change trend of system efficiency parameters in the future period is predicted, and the efficiency life of pumping well system is predicted through the ARIMA model. It can predict the system efficiency life of pumping well by using ARIMA model, and solve the evaluation problem of improving the efficiency of pumping well system efficiency optimization measures. By predicting the \efficiency life\, the effect of the optimization measures can be evaluated more scientifically, and the optimization time for the next round of the pumping well is provided. Test the basis. One

【技术实现步骤摘要】
一种抽油机井系统效率寿命分析方法
本专利技术属于石油开采
，特别涉及抽油机井举升系统，尤指一种抽油机井系统效率寿命分析方法。
技术介绍
目前，抽油机采油是最重要的采油方式，通常抽油机井系统由地面系统和井下系统组成。地面系统包括电机、皮带、减速箱和四连杆机构；井下系统包括盘根、抽油杆、油管、抽油泵和供液油藏。其中，由于力学传送单元多，各环节都会带来能量的损失，抽油机井能耗巨大，系统效率指标显得尤其重要。因此，业界做了很多努力以提高抽油机井系统效率，例如专利号为CN201310412540.61,专利技术名称为《一种提高抽油机井系统效率的参数调整方法及系统》根据油井系统的地面效率、地面效率理想值…,确定井下当量效率和当量系统效率，建立抽油机井系统效率评价图；根据预设的地面当量效率、井下当量效率对抽油机井系统效率评价图中当量系统效率小于井下当量效率的区域进行分区；采集有功功率、悬点载荷、冲程、冲次、单井抽油机井的产液量、单井抽油机井的动液面深度、井口油压及井口套压数据，确定单井的井下当量效率和单井的当量系统效率，确定单井在评价图中的分区位置，对抽油机井系统的参数进行调整。公平评价不同类型抽油机井的系统效率水平，以提高抽油机井的整体系统效率。这些改进针对不同的油藏类型和不同类型的抽油机井提供了一个公平的系统效率评价平台，为系统效率的合理评价提供了方法。然而，抽油机井系统效率是会随着生产时间延长而逐渐降低，因而仅仅在设计规划阶段进行优化是不够的，对于系统效率低于规范要求的油井，通过优化调整设备配备或工作制度可以使油井恢复高效运行。为此，专利技术人引入了系统效率寿命的概念，并通过系统效率寿命分析预测以提前预知抽油井的措施调整时机，从而可以及时有效且经济的提升系统效率。
技术实现思路
有鉴于此，为解决上述技术问题，本专利技术的目的是为了解决抽油机井生产中提高系统效率措施效果难以预测的问题，通过使用ARIMA模型来对系统效率寿命的走势进行分析预测，为生产过程中及时调整工作参数提前预警，并对抽油机井的措施效果进行科学评价。为实现上述目的，本专利技术提供了一种抽油机井系统效率寿命分析方法，其包括以下步骤：本方法是通过下述方案实现的：一种抽油机井系统效率寿命分析方法,其中，该方法是将效率寿命定义为从现在开始，效率指标在未来达到最小极限值的时间长度,并根据抽油机井系统效率参数在一定时间段内的连续数据，应用差分自回归移动平均模型进行计算，预测未来一段时间内的系统效率参数的变化趋势,从而通过ARIMA模型预测抽油机井系统效率寿命。其中，在通过抽油机井系统效率寿命分析方法对系统效率寿命分析预测后，可根据系统效率寿命预测结果确定抽油井的措施调整时机；对于系统效率低于规范要求的油井，通过优化调整设备配备或工作制度可以恢复高效运行。该方法是采用抽油机、油管、抽油杆、抽油泵四种设备按照其使用寿命的长短排序，采取单设备寿命影响因素分析的方法，分析每种设备的使用寿命影响因素，设定其效率寿命评价指标；并采用ARIMA时间序列预测模型获取抽油机、杆、泵、管单设备的效率时间点和效率寿命，对比设定的失效指标，从而获得举升系统的措施有效时间长度，通过采集实时数据不断修正ARIMA时间序列预测模型，实现系统效率寿命的精确预测。其可包括以下步骤：首先,定义地面效率、井下效率、系统效率、电机负载率、抽油机平衡率、杆柱效率、油管效率、泵效为抽油机井及机、杆、泵、管单设备的效率指标，其随时间的变化序列为时间序列；(1)然后预测效率寿命的变化趋势:效率指标的预测录取样本数据，并根据数据体的大小，对样本数据进行下列预处理步骤：①进行平稳性检验a)计算样本自相关函数ρkb)计算偏自相关函数c)对自相关函数ρk和偏自相关函数进行检验d)平稳性检验如果{Xt}的自相关函数或偏自相关函数既不截尾又不拖尾，则可以断定该序列是非平稳的,那么就要进行平稳化处理；②平稳化处理对{Xt}进行差分处理，每进行一次差分处理后，对其进行平稳化处理，直至序列平稳为止，若序列{Xt}具有d次多项式趋势，则通过d次差分后可变平稳序列；③采用ARMA模型(求和自回归移动平均模型)对Wt进行预测④利用预测序列获取抽油机机、杆、泵、管单设备的效率时间点和效率寿命；(2)ARMA模型求解步骤ARMA模型的基本公式如下：Θ(B)＝1-θ1B-θ2B2-...-θpBq①由式ρk＝φ1ρk-1+φ2ρk-2+...+φpρk-p(k>＝q+1)，利用自协方差cq-p+1，...，cq+1，cq+2，...，cq+p对自回归参数φ1，φ2，...，φp的初估计,通过下面的p个线性方程解出：cq+1＝φ1cq+φ2cq-1+...+φpcq-p+1cq+2＝φ1cq+1+φ2cq+...+φpcq-p+2cq+p＝φ1cq+p-1+φ2cq+p-2+...+φpcp②导出移动平均过程的自协方差记w't＝φ(B)wt，并把该过程处理为下面的移动平均过程：w't＝θ(B)at用wt的自协方差cj来表示w't的自协方差cj'；对j＝0,1,…,q有其中，φ0＝-1；③移动平均参数的初估计利用自协方差估计值cj'，通过下面迭代过程，则可得w't＝θ(B)at移动平均参数的初估计：记τ'＝(τ0，τ1，...，τq)，其中若τ'是第i次迭代得到f'的估计值，那么，第i+1次迭代新的估计值可由下式得出τi+1＝τi-(τi)-1fi其中f'＝(f0，f1，...，fq)，及在每一轮迭代中知道τ的值，则可得参数的值；(3)对模型残差项是否为白噪音过程进行检验；(4)若不为白噪声，返回步骤(1)，若通过检验则使用此序列作为系统效率的预测值。其中，在步骤①a)中：设时间序列为{Xt}则样本自协方差为：(N为样本个数)自相关函数为：式中：rk——自协方差；ρk——自相关系数。在步骤①b)中：式中：——偏自相关函数。在步骤①c)中，对自相关函数ρk和偏自相关函数进行检验时：截尾：k＜q时，不显著地接近于零，而当k＞q时，显著地等于零；拖尾：序列逐渐收敛到零。借助上述方法，本专利技术的一种抽油机井系统效率寿命分析方法，是通过应用ARIMA模型对抽油机井的系统效率寿命进行预测，解决了提高抽油机井系统效率优化措施效果的评价问题，通过预测计算“效率寿命”，可以更加科学的评价优化措施效果，并为抽油机井下一轮的措施优化时机提供参考依据。借助提前预知抽油井的措施调整时机，从而可以及时有效且经济的提升抽油机井的系统效率。附图说明图1ARIMA模型；图2本专利技术一具体实施例中的油井系统效率实测值和一次预测值对比曲线；图3本专利技术一具体实施例中的油井系统效率实测值和二次预测值对比曲线；图4本专利技术一具体实施例中的油井系统效率一次预测值和二次预测对比曲线。具体实施方式下面通过实施例，并结合附图，对本专利技术的技术方案做进一步具体的说明。为了能定量预测效率寿命的变化趋势，本专利技术定义地面效率、井下效率、系统效率、电机负载率、抽油机平衡率、杆柱效率、油管效率、泵效为抽油机井及机、杆、泵、管单设备的效率指标，其随时间的变化序列为时间序列。考虑到抽油机系统效率、地面效率、井下效率等工况指标随时间变化的数值为时间序列，由于这些数据变化通常显示为非平稳时间序列，因而可以采本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抽油机井系统效率寿命分析方法,其特征在于，该方法是将效率寿命定义为从

【技术特征摘要】
1.一种抽油机井系统效率寿命分析方法,其特征在于，该方法是将效率寿命定义为从现在开始，效率指标在未来达到最小极限值的时间长度,并根据抽油机井系统效率参数在一定时间段内的连续数据，应用差分自回归移动平均模型进行计算，预测未来一段时间内的系统效率参数的变化趋势,从而通过ARIMA模型预测抽油机井系统效率寿命。2.根据权利要求1所述的一种抽油机井系统效率寿命分析方法,其特征在于，该方法是采用抽油机、油管、抽油杆、抽油泵四种设备按照其使用寿命的长短排序，采取单设备寿命影响因素分析的方法，分析每种设备的使用寿命影响因素，设定其效率寿命评价指标；并采用ARIMA时间序列预测模型获取抽油机、杆、泵、管单设备的效率时间点和效率寿命，对比设定的失效指标，从而获得举升系统的措施有效时间长度，通过采集实时数据不断修正ARIMA时间序列预测模型，实现系统效率寿命的精确预测。3.根据权利要求2所述的一种抽油机井系统效率寿命分析方法,其特征在于,包括以下步骤：首先,定义地面效率、井下效率、系统效率、电机负载率、抽油机平衡率、杆柱效率、油管效率、泵效为抽油机井及机、杆、泵、管单设备的效率指标，其随时间的变化序列为时间序列；(1)然后预测效率寿命的变化趋势:效率指标的预测录取样本数据，并根据数据体的大小，对样本数据进行下列预处理步骤：①进行平稳性检验a)计算样本自相关函数ρkb)计算偏自相关函数c)对自相关函数ρk和偏自相关函数进行检验d)平稳性检验如果{Xt}的自相关函数或偏自相关函数既不截尾又不拖尾，则可以断定该序列是非平稳的,那么就要进行平稳化处理；②平稳化处理对{Xt}进行差分处理，每进行一次差分处理后，对其进行平稳化处理，直至序列平稳为止，若序列{Xt}具有d次多项式趋势，则通过d次差分后可变平稳序列；③采用ARMA模型(求和自回归移动平均模型)对Wt进行预测④利用预测序列获取抽油机机、杆、泵、管单设备的效率时间点和效率寿命；(2)ARMA模型求解步骤ARMA模型的基本公式如下：Θ(B)＝1-θ1B-θ2B2-...-θpBq①由式ρk＝φ1ρk-1+φ2ρk-2+...+φpρ...

【专利技术属性】
技术研发人员：张胜利，李瑞凯，王丽娜，及玉宁，杨梦石，杜婕妤，
申请(专利权)人：石家庄爱科特科技开发有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13