一种用于评估往复井下泵的数据的方法包括以下步骤：获取井下位置和载荷数据，将所述位置和载荷数据提供给处理单元，对所述位置和载荷数据进行归一化，将所述位置和载荷数据转换为计算出的极坐标数据集，评估所述计算出的极坐标数据集以确定所述往复泵处的条件或发生的事，以及输出计算出的关键参数，用于控制和优化所述往复泵和游梁抽油机。所述方法进一步包含以下步骤：创建参考数据集库，将所述计算出的极数据集与所述理想和参考数据集库进行比较，识别与所述计算出的极数据集的一个或多个部分匹配的一个或多个参考数据集，以及输出在所述计算出的极数据集内的已知条件中的一个或多个的概率。一个或多个的概率。一个或多个的概率。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于使用极坐标分析来评估往复井下泵数据的系统和方法
[0001]相关申请
[0002]本申请要求2019年1月22日提交的题为“用于使用极坐标分析来评估往复井下泵数据的系统和方法(System and Method for Evaluating Reciprocating Downhole Pump Data Using Polar Coordinate Analytics)”的美国临时专利申请序列号62/795,371的权益，其公开内容以引用方式并入本文。
[0003]本专利技术大体上涉及油田设备，并且具体来说涉及一种用于评估往复杆提升设施的性能以及改进其控制和优化的系统和方法。
技术介绍
[0004]烃是从井中生产出来的，最终将得到人工提升系统的帮助。杆提升泵送系统，有时被称为“步进梁泵系统”或“游梁抽油机”，用往复井下柱塞回收井筒流体，所述往复井下柱塞通过杆柱连接到地面抽油机。许多因素使往复杆提升设施的性能评估、控制和优化变得复杂，如杆柱的弹性以及粘性和机械性质的摩擦。
[0005]通常，泵送系统能够以超过流体进入井筒的速率从井筒中取出液体。当井筒中的流体液位下降到井下泵在往复泵冲程之间不再充满的程度时，该井可被表征为“被抽断”并表现出称为“流体冲击”的状态，其中往复柱塞以更高的速度接触流体柱。流体冲击是不期望的，因为它会给设备带来压力，并且是由于井中不期望的液位导致泵填充量减少的症状。可以采取补救控制措施以减少流体冲击并改进泵填充量，如在指定的时间内减慢或停止抽油机。
[0006]多年来，往复杆提升设施的性能和控制是使用在地面收集的信息来估算的。使用基于地面的传感器测量和记录泵位置和载荷数据。根据地面位置和载荷数据，可以使用一维波动方程计算井下位置和载荷数据。泵循环中的位置和载荷数据可以绘制成图形表示，称为“测功机卡”。术语“泵卡”在应用于井下数据时说明了相同的图形表示。基于泵卡和参考(或理想)卡，操作员可以尝试评估泵的性能并识别井下潜在问题。泵卡是非常有用的。它的形状、水平跨度和垂直跨度显示有缺陷的泵、完全充满的泵、气井或冲击井、未锚定的管路、分离的杆等。泵卡还可用于计算生产压力、液体和气体吞吐量以及油收缩效应。它还可以用于感测管路泄漏。
[0007]尽管被广泛采用，但对现代地面测功机卡的依赖带来了若干顾虑。地面测功机卡的广泛变化可能会阻碍准确测量性能或诊断井下问题的努力。地面测功机卡的比较可能是主观的，并且训练有素的操作员可能会基于对相同图形数据的解释得出截然不同的结论，或者无法识别潜在的井下问题。
[0008]由于使用一维波动方程作为一种从地面数据计算井下数据的方法得到验证，所以石油和天然气行业的普遍做法是分析井下测功机卡或泵卡，而不是仅依赖于地面数据。井下泵卡还可以与识别一种或多种井下条件的理想泵卡进行比较。分析井下测功机卡或泵卡
涉及计算关键控制参数，以评定效率并改进对往复杆提升设施的控制。然而，读取泵卡的耗时做法可能会阻止操作员有效地监测和控制大量井。因此，需要一种克服现有技术的缺陷的评估和改进整个系统的效率以及对往复杆提升设施的控制的改进的系统。本专利技术正是针对现有技术中的这些和其他缺陷。
技术实现思路
[0009]一种用于评估往复井下泵的数据的方法包括以下步骤：获取井下位置和载荷数据，将位置和载荷数据提供给处理单元，对位置和载荷数据进行归一化，将位置和载荷数据转换为计算出的极坐标数据集，评估算算出的极坐标数据集以确定往复泵处的条件或发生的事，以及输出对存在的井下条件的诊断以及计算出的关键控制参数。在一些方面，所述方法进一步包含以下步骤：基于从井中获得的测量值创建参考数据集库，其中参考数据集以极坐标呈现并且其中每个参考数据集对应于往复泵的已知条件，将计算出的极数据集与预定的理想数据集和参考数据集的库进行比较，识别与计算出的极数据集的一个或多个部分匹配的一个或多个参考或理想数据集，以及输出关于在计算出的极数据集内存在已知条件中的一种或多种的概率的一个或多个报告单。
附图说明
[0010]图1是游梁抽油机和井口的侧视图。
[0011]图2是评估泵数据的方法的过程流程图。
[0012]图3是示出载荷与位置的归一化的、无量纲井下卡。
[0013]图4提供了叠加在极坐标系上的归一化的载荷和位置数据的图形表示。
[0014]图5呈现了在图3的位置和载荷数据上的极坐标系的定义的图形表示。
[0015]图6呈现了示出归一化的位置和载荷数据的样本泵卡。
[0016]图7呈现了在一个泵循环过程中归一化的位置数据的图形表示。
[0017]图8呈现了在一个泵循环过程中半径数据集的分布的图形表示，示出了通过分析半径数据集确定的各种事件中的一些事件。
[0018]图9呈现了在一个泵循环过程中参考角度数据集的分布的图形表示，示出了通过分析半径数据集确定的各种事件中的一些事件。
[0019]图10呈现了图6的样本泵卡，其上覆叠了通过分析半径数据集确定的各种事件。
[0020]图11呈现了图7的图形表示，其上覆叠了通过分析半径数据集确定的各种事件。
[0021]图12呈现了从图9的参考角度数据集导出的粗级概率密度函数的图形表示。
[0022]图13呈现了从图9的参考角度数据集导出的精细级概率密度函数的图形表示。
[0023]图14呈现了使用通过图2的方法获得的泵事件的确定，绘制在归一化的载荷和位置图上的摩擦评定的表示。
具体实施方式
[0024]图1示出了根据本专利技术的示例性实施例构建的游梁抽油机100。游梁抽油机100由原动机102驱动，通常是电马达或内燃机。从原动机102输出的旋转动力由传动皮带104传输到齿轮箱106。齿轮箱106提供曲轴108的低速、高扭矩旋转。曲轴108的每一端(在图1中仅可
见一个)承载曲柄臂110和平衡重112。减速器齿轮箱106位于分底座或基座114的顶部，其为曲柄臂110和平衡重112旋转提供间隙。齿轮箱基座114安装在底座116顶上。底座116还支撑起重柱118。起重柱118的顶部充当经由中心轴承组件122枢转地支撑步进梁120的支点。
[0025]每个曲柄臂110通过曲柄销轴承组件126枢转地连接到连杆臂124。两个连杆臂124连接到平衡棒128，并且平衡棒128通过通常称为尾轴承组件的平衡器轴承组件130枢转地连接到步进梁120的后端。具有弓形前端面134的马头132安装到步进梁120的前端。马头132的面134与柔性钢丝绳缰绳136对接。在其下端，缰绳136终止于承载棒138，抛光杆140悬挂在所述承载棒138上。
[0026]抛光杆140延伸穿过井145上方的井口144上的填充压盖或填料函142。抽油杆的杆柱146悬挂在位于井套管150内的管路柱148内的抛光杆140上。杆柱146连接到地下杆泵152的柱塞和游动阀。在游梁泵单元100的往复循环中，在杆柱146上行冲程期间在管路柱148内提升井液。本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于评估由基于地面的游梁抽油机驱动的往复泵的数据的方法，所述方法包含以下步骤：获取井下位置和载荷数据；将所述位置和载荷数据提供给处理单元；对所述位置和载荷数据进行归一化；将所述位置和载荷数据转换为计算出的极坐标数据集；评估所述计算出的极坐标数据集以确定所述往复泵处的井下条件或发生的事；和输出计算出的关键控制参数，用于所述往复泵和游梁抽油机的控制和优化。2.根据权利要求1所述的方法，其中评估所述计算出的极坐标数据集的步骤进一步包含：确定所述往复泵处的发生的事，其中所述发生的事选自由固定阀打开、游动阀关闭、游动阀打开和固定阀关闭组成的组；和从确定的发生的事推断所述关键控制参数。3.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含创建理想和参考数据集库的步骤，其中所述理想和参考数据集中的每一个对应于所述往复泵的已知条件。4.根据权利要求3所述的方法，其中创建理想和数据参考数据集库的步骤包含将理想和参考数据集变换成极坐标数据集的步骤。5.根据权利要求4所述的方法，其进一步包含以下步骤：将所述计算出的极数据集与所述理想和参考数据集库进行比较；识别与所述计算出的极数据集的一个或多个部分匹配的一个或多个理想或参考数据集；和输出关于在所述计算出的极数据集内存在所述已知条件中的一个或多个的概率的一个或多个报告单。6.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含以下步骤：部分地基于井下事件的指示和计算出的控制参数来控制所述游梁抽油机。7.根据权利要求1所述的方法，其包含以下另一步骤：基于所述计算出的极坐标数据集的所述评估来执行摩擦评定。8.一种用于自动地评估由包括计算机化处理单元的基于地面的游梁抽油机驱动的往复泵的数据的方法，所述方法包含以下步骤：用所述处理单元访问理想和参考数据集库，其中所述理想和参考数据集中的每一个已经变换成极坐标数据集并且其中所述理想和参考数据集中的每一个对应于所述往复泵的已知条件；获取井下位置和载荷数据；将所述位置和载荷数据提供给所述处理单元；用所述处理单元对所述位置和载荷数据进行归一化；用所述处理单元将所述位置和载荷数据转换为计算出的极坐标数据集；用所述处理单元将所述计算出的极数据集与所述理想和参考数据集库进行比较；在所述处理单元内识别与所述计算出的极数据集的一个或多个部分匹配的一个或多个理想或参考数据集；和
从所述处理单元输出关于在所述计算出的极数据集内存在所述已知条件中的一个或多个的概率的一个或多个报告单。9.根据权利要求8所述的方法，其进一步包含以下步骤：基于关于在所述计算出的极数据集内存在一个或多个已知条件的概率的所述一个或多个报告单，计算用于所述基于地面的游梁抽油机的操作的关键控制参数。10.根据权利要求9所述的方法，其进一步包含以下步骤：使用计算出的关键控制参数，自动地调整所述基于地面的游梁抽油机的所述操作。11.一种用于确定井中往复泵的操作条件的方法，所述往复泵由基于地...
【专利技术属性】
技术研发人员：V，
申请(专利权)人：拉夫多斯控股公司，
类型：发明
国别省市：
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