抽油机在线故障诊断系统及其诊断方法技术方案

本发明专利技术涉及抽油机在线故障诊断系统及其诊断方法，该系统设置在单个待测抽油机及其所在油井上，包括在线测量单元、控制单元、在线分析单元、电源单元和其他辅助单元；在线测量单元在线测量单个抽油机的运动出油参数及其所在油井的实时井况参数，将运动出油参数与实时井况参数传输至在线分析单元，在线分析单元通过比对分析，判断该抽油机的工作状态是否健康，控制单元根据判断结果，控制抽油机的启停，控制单元通过无线或有线传输方式将分析结果同步传输至控制中心；其他辅助单元包括视频在线监控模块、火警监控模块和烟气监控模块，视频在线监控模块、火警监控模块和烟气监控模块均与控制单元和控制中心连接。

【技术实现步骤摘要】
抽油机在线故障诊断系统及其诊断方法
本专利技术属于石油钻采工业中的抽油机现场在线故障诊断和控制
，具体涉及一种抽油机在线故障诊断系统。
技术介绍
在现代采油工艺中，抽油机的故障在线诊断技术已经是一个重要组成部分，是数字化油田的一项关键技术。我国陆上大约有14万口油井，90％以上使用有杆泵采油技术，目前对油井运行状态的分析采用集中式处理方式：在油井现场安装数据采集装置，把采集的现场数据通过公用无线网、光缆、小微波等通信途径传递到控制中心，由控制中心的系统工作站进行集中处理。这样就存在以下问题：1)由于历史数据库很大，工作站要处理的油井比较多，导致对单个油井而言无法及时处理。2)由于油井分布地点比较散，地理环境恶劣，要实现井井通信畅通，通信系统的建立成本高。3)对油井而言，采集数据的密度越高，工作站处理的结果越精确，但对通信系统的带宽、可靠性要求极高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种抽油机在线故障诊断系统，实现油田现场多油井的抽油机及井况数据实时采集、分析，数据本地处理，只向控制中心报告分析结果。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是：一种抽油机在线故障诊断系统，所述线故障诊断系统设置在单个待测抽油机及其所在油井上，包括在线测量单元、控制单元、在线分析单元、电源单元和其他辅助单元；所述在线测量单元在线测量单个抽油机的运动出油参数及其所在油井的实时井况参数，将运动出油参数与实时井况参数传输至在线分析单元，所述在线分析单元通过比对分析，判断该抽油机的工作状态是否健康，所述控制单元根据判断结果，控制抽油机的启停，所述控制单元通过无线或有线传输方式将分析结果同步传输至控制中心；所述其他辅助单元包括视频在线监控模块、火警监控模块和烟气监控模块，视频在线监控模块、火警监控模块和烟气监控模块均与控制单元和控制中心连接。进一步的，所述在线测量单元包括电流、电压测量模块，有功功率测量模块，无功功率测量模块、示功仪测量模块、油井物理量测量模块；所述油井物理量测量模块包括油井压力测量单元、油井流量测量单元和油井温度测量单元。进一步的，所述控制单元将分析结果通过北斗卫星通信传输至控制中心。一种抽油机在线故障诊断方法，包括以下步骤：步骤一、输入待测抽油机及油井的静态数据参数，构建该抽油井的理论示功图；步骤二、利用待测抽油井的理论示功图对典型故障示功图进行归一化处理；对典型故障示功图进行四分割处理，建立总图和四个分图的弗莱歇至高点及至低点向量以及它们的梯度矩阵、梯度矩阵的统计特征序列；由此构建该抽油井的典型故障示功图知识库；步骤三、对待测抽油机的运行参数及其所在抽油井的实时井况参数进行采集，首先通过对采集的实时数据分析判断待测抽油机是否存在电气故障或非电气故障，然后采集该抽油井的实时地面示功图；步骤四、对采集的实时地面示功图进行预处理，剔除不合格的实时地面示功图；步骤五、对合格的实时地面示功图进行数学变换，得出该抽油井的实时泵工图；步骤六、对合格的地面示功图进行分割处理，计算其总体和四个分图的弗莱歇至高点及至低点向量，构建总图和四个分图的梯度矩阵、梯度矩阵的统计特征序列；步骤七、计算地面示功图与典型故障示功图的统计特征序列的关联度，计算地面示功图与典型故障示功图的弗莱歇距离，再进行加权评估，判定故障类型并给出报警信息。进一步的，还包括以下步骤：步骤八、对待测抽油井的泵工图进行量化分析判断，分析判断内容包括固定凡尔漏失故障判断、浮动凡尔漏失故障判断和供液不足故障判断；通过泵工图对待测抽油井的产量进行计量，计算待测抽油井的动态液面。步骤九、分析其他的故障信息，分析内容包括待测抽油井的温度、压力、过负荷、视频信息。进一步的，步骤二对典型故障示功图进行分割处理，步骤六对合格的地面示功图进行分割处理，它们分割方法为，取上冲程与下冲程的中点及增载线和卸载线的重点进行分割。本专利技术的有益效果：本专利技术是基于数字信号处理器，在现场实时采集数据、分析数据，只向控制中心报告分析结果，对通信系统要求不高，也可以用北斗卫星通信完成分析结果报文的传递，不用建设通信系统，也可以把采集数据发送到控制中心，让中心工作站进行分析核准。实现了抽油机故障在线分析，及时发现故障。缩短了故障发现时间，保护油井设备。附图说明图1为本专利技术一种实施例的硬件系统构成图；图2为本专利技术的诊断方法流程图；图3为本专利技术示功图的分割处理方法示意图；图4为本专利技术示功图的分割方法流程图；图5为本专利技术梯度矩阵的构造方法流程图；图6为本专利技术典型故障示功图处理方法流程图；图7为本专利技术计算有效示功图与所有典型故障示功图的弗莱歇距离流程图；图8为本专利技术计算泵工图流程图；图9为本专利技术根据泵工图判定故障流程图；图10为本专利技术梯度变换示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。现有技术中，抽油机的故障诊断和处理一般采取下述方式实现：在待测抽油机及其所在油井现场安装数据采集装置，把采集的现场数据通过公用无线网、光缆、小微波等通信途径传递到控制中心，由控制中心的系统工作站进行集中处理，由于一个大的油田油井众多，分布较散，将众多待测抽油机及其所在油井的基础采集数据传输至控制中心，再进行计算，计算后结果反馈给检测人员，检测人员奔赴现场处理。这种诊断和处理方式存在通信系统建立成本高、传输数据量大、计算不及时，计算结果不准确的问题。本专利技术的技术方案正是为了解决上述问题而提出的，本专利技术的基本思路是，在一个大的油田区域内，在每个待测抽油机及其所在油井现场均安装一个独立的故障诊断系统，该故障诊断系统包括独立的在线测量单元、控制单元、在线分析单元，可以在待测抽油机及其所在油井现场本地采集数据，处理数据进而控制待测抽油机，并将处理后的待测抽油机诊断结果通过无线或有线方式传输至控制中心存储及监控。下面结合实施例和附图对本专利技术进行进一步的说明：一种抽油机在线故障诊断系统，在线故障诊断系统设置在单个抽油机上，包括在线测量单元、控制单元、在线分析单元、电源单元和其他辅助单元；在线测量单元在线测量单个抽油机的运动出油参数及其所在油井的实时井况参数，将运动出油参数与实时井况参数传输至在线分析单元，在线分析单元通过比对分析，判断该抽油机的工作状态是否健康，控制单元根据判断结果，根据预设程序自动控制抽油机的启停；控制单元通过无线或有线传输方式将分析结果同步传输至控制中心，本实施例中，控制单元将分析结果通过北斗卫星通信传输至控制中心；控制中心也可远程控制抽油机的启停；其他辅助单元包括视频在线监控模块、火警监控模块和烟气监控模块，视频在线监控模块、火警监控模块和烟气监控模块均与控制单元和控制中心连接。在线测量单元包括电流、电压测量模块，有功功率测量模块，无功功率测量模块、示功仪测量模块、油井物理量测量模块；所述油井物理量测量模块包括油井压力测量单元、油井流量测量单元和油井温度测量单元。参见附图1，附图1为本专利技术一个具体实施例的硬件系统构成图。参见附图2，一种抽油机在线故障诊断方法，包括以下步骤：步骤一、根本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抽油机在线故障诊断系统，其特征在于：所述线故障诊断系统设置在单个待测抽油机及其所在油井上，包括在线测量单元、控制单元、在线分析单元、电源单元和其他辅助单元；所述在线测量单元在线测量单个抽油机的运动出油参数及其所在油井的实时井况参数，将运动出油参数与实时井况参数传输至在线分析单元，所述在线分析单元通过比对分析，判断该抽油机的工作状态是否健康，所述控制单元根据判断结果，控制抽油机的启停，所述控制单元通过无线或有线传输方式将分析结果同步传输至控制中心；所述其他辅助单元包括视频在线监控模块、火警监控模块和烟气监控模块，视频在线监控模块、火警监控模块和烟气监控模块均与控制单元和控制中心连接。

【技术特征摘要】
1.一种抽油机在线故障诊断系统，其特征在于：所述线故障诊断系统设置在单个待测抽油机及其所在油井上，包括在线测量单元、控制单元、在线分析单元、电源单元和其他辅助单元；所述在线测量单元在线测量单个抽油机的运动出油参数及其所在油井的实时井况参数，将运动出油参数与实时井况参数传输至在线分析单元，所述在线分析单元通过比对分析，判断该抽油机的工作状态是否健康，所述控制单元根据判断结果，控制抽油机的启停，所述控制单元通过无线或有线传输方式将分析结果同步传输至控制中心；所述其他辅助单元包括视频在线监控模块、火警监控模块和烟气监控模块，视频在线监控模块、火警监控模块和烟气监控模块均与控制单元和控制中心连接。2.根据权利要求1所述抽油机在线故障诊断系统，其特征在于：所述在线测量单元包括电流、电压测量模块，有功功率测量模块，无功功率测量模块、示功仪测量模块、油井物理量测量模块；所述油井物理量测量模块包括油井压力测量单元、油井流量测量单元和油井温度测量单元。3.根据权利要求1所述抽油机在线故障诊断系统，其特征在于：所述控制单元将分析结果通过北斗卫星通信传输至控制中心。4.一种抽油机在线故障诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、输入待测抽油机及油井的静态数据参数，构建该抽油井的理论示功图；步骤二、利用待测抽油井的理论示功图对典型故障示功图进行归一化处理；对典型故障示功图进行四分割处理，建立总图和四个分图的弗莱歇至高点及至低点向量以及它们的...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨永峰，
申请(专利权)人：西安永瑞自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61