基于示功图的油井工况智能分析

油井工况智能诊断是数字化油田发展的一个重要方面,其重点是通过智能诊断技术提高油井故障诊断的准确性和多故障同时诊断的能力.结合延长油田定边采油厂油田数字化研究项目,研究基于示功图的油井工况智能分析技术.通过实时采集有杆泵抽油机的示功图.应用人工神经网络技术进行模式动态识别,提取特征参数,并根据油井自身参数建立油井故障诊断模型,可对油井工况进行快速、准确地识别和智能分析.     

利用示功图计算油井产量的方法及应用

机械采油是国内外各油田的重要开采手段。在我国的油田生产中，除少量的自喷井外，其余的采油井均采用机械采油的方法。而在机械采油工艺上，绝大多数油井采用游梁式抽油机、抽油杆、抽油泵组成的有杆泵抽油系统。示功图作为有杆泵采油技术的重要诊断手段，不仅技术成熟，而且应用广泛；除了常见的油井泵况诊断之外，示功图还有许多其它的用途，本文所揭示的就是示功图的另一方面应用：利用示功图计算油井产量。     

基于电功图的皮带式抽油机井工况诊断新模型

为了解决示功图无法判别抽油机井地面设备工况、实时测量和维护成本高等问题,推导建立了基于电功图的皮带式抽油机井工况诊断新模型。根据能量守恒原理和皮带式抽油机悬点运动规律,建立抽油机井地面示功图计算电功图的数学模型。基于该模型,建立11种皮带式抽油机井典型工况下的电功图图版,并对电功图图版进行特征分析和特征值提取,建立基于特征值的电功图工况诊断模型。现场实例计算分析表明:计算得到的电功图与实测电功图基本一致,上冲程平台功率值、下冲程平台功率值和功率曲线的平均相对误差分别为6.32%、7.16%和5.81%;电功图诊断结果与根据示功图进行井下工况诊断结果的符合率为100%,且电功图能够准确地判别抽油机井地面设备的工况。研究结果能提高工况诊断结果的可靠度与诊断范围,为采油系统智能分析和优化决策提供技术支持。     

螺杆泵井光杆受力法工况诊断技术

地面驱动螺杆泵采油系统通过井口光杆连接抽油杆向井下泵传递动力,光杆承受着垂向拉力和扭矩,受力状况复杂,螺杆泵采油系统的工况在光杆受力上必然有一定反映。通过建立光杆受力测试系统,可以实时测试螺杆泵油井在起动、运行和停机过程中光杆所承受的垂向拉力和扭矩。研究了测试数据与螺杆泵采油系统工况的对应关系,对典型工况的诊断方法进行了分析,包括:抽油杆断脱、定子磨损、油管漏、泵和油管脱、扭矩偏大等。通过对油田数百井次诊断,诊断结果正确率高于90%,说明通过光杆受力监测和分析实现螺杆泵井工况诊断是一项值得深入研究的技术。     

采油站工况巡检系统

采油站工况巡检系统是利用抽油机光杆载荷变化与电机功率对应关系原理,在站内测取抽油机电功率曲线,然后转换出等效示功图,将实测功率曲线与等效示功图相结合,综合分析判断电机、抽油机、抽油泵工作状况的连续实时监测系统。该系统在站上获取示功图,可减少大量测试费用;对抽油杆断脱、停机、偷电等紧急故障及时报警,可提高生产时效;应用该系统后,又可开展抽油井抽空控制和信息网络化管理,提高油井管理水平。综述了实时检测系统的原理结构、功能及建立方法。     

抽油井示功图实时诊断与预警系统

抽油井示功图实时诊断与预警系统是通过波动方程得到井下泵示功图后,根据泵完成一个抽吸周期的特征,对泵示功图信息进行分析,以预测并得到柱塞冲程、充满程度和产液量等参数.整个系统主要分为实时诊断数据库建立、后台实时诊断与计算以及诊断结果实时发布三部分.陆梁油田作业区应用本系统,累计完成诊断10 769井次,发现问题井312井次,工况诊断符合率90％以上;应用示功图计算产液量,统计有效井次10 51 6次,对比油井单量数据,示功图计算产液量误差小于20％的并次占有效井次的83％,诊断效果较好.     

油井动态分析实用专家系统研究

结合油田生产实际对专家系统中的产生式规则知识表示法进行了研究，并给出了具体实例。运用上述理论、技术和方法设计出了“油井动态分析专家系统”的原型，详述了系统中的部分推理规则。本系统具有较强的实用性和通用性，能解决油田生产管理中的“采油动态分析”人工进行难度大、效率低、准确性差的问题。为各类实用专家系统的开发开辟了一条切实可行的途径。     

基于实际井眼轨迹的有杆泵抽油系统泵工况诊断方法

井下泵工况的诊断是油田抽油杆系统的重要研究内容,根据基于实际井眼轨迹的抽油杆柱三维动力学振动方程,通过有限差分法进行时间和空间上的离散,并以实测近地面示功图为井下动态参数诊断的边界条件,迭代计算抽油杆柱任意截面一个周期内的载荷位移变化关系,实现对有杆抽油系统快速、准确的诊断,并利用井下实测功图数据来验证诊断结果的正确性。结果表明,利用本文方法诊断的泵示功图具有很好的精度,误差小于5%。     

示功图频谱分析新方法

示功图分析法是目前常用的抽油井故障诊断方法.由于受到复杂的井下工况的影响,示功图时域信号往往会出现极大变形,从而令示功图分析结果出现错误.为解决这一问题,对示功图时域信号进行了频谱分析.利用将时域信号转换为频域信号的方法,研究了各种频率的能量分布及信号的规律性.分析了示功图频谱的影响因素以及典型工况频谱特征,建立了示功图模糊数学识别模型,并给出了示功图频谱分析方法的步骤.用40多口油井示功图进行了验证,结果表明,频谱分析新方法可用于示功图的识别.     

同心双管水力喷射携砂采油工艺诊断与优化系统设计及在孔店油田的应用

为提高出砂油井同心双管水力喷射携砂采油工艺方案设计的合理性,有效防止出砂油井砂粒沉积,提高油井开发效率,对同心双管水力喷射携砂采油工艺诊断与优化系统进行了探讨,通过对出砂油井生产数据、工艺设计参数进行处理分析,对油井生产工况进行诊断分析和优化设计。主要介绍了该工艺诊断与优化系统的工艺流程和关键技术,并对其在孔店油田的应用进行了介绍。应用结果表明,该系统以实现工况诊断分析和工艺参数优化的目的。     

基于模糊神经网络的钻机安全监控系统研究

由于地层的多样性,钻机系统状态、功能和结构的复杂性、非线性及不确定性,借助单一信息源提供的信息,采用常规或传统的故障诊断理论和方法,根据几个主要的故障特征量做出判断,难以实现钻机故障诊断。为此,提出基于信息融合的模糊推理和神经网络相结合的故障综合诊断方法,采用多个异类传感器与现场总线构成安全监控系统,建立故障诊断结构模型,进行模糊神经网络算法的信息融合和学习算法与网络参数确定。试验表明,该系统应用于钻机故障的实时检测和神经网络智能诊断具有良好的效果,对提高钻井过程安全和自动化水平具有重要意义。     

基于贝叶斯网络的M型跨接管故障诊断方法研究

M型水下跨接管工作环境复杂,容易失效,且缺乏诊断数据,难以进行有效的故障诊断。提出了一种基于贝叶斯网络的M型跨接管故障诊断方法,并开发了一套M型水下跨接管故障诊断试验系统。该试验系统包含加载系统和数据采集系统,实现了对跨接管工作环境的模拟和故障数据的采集。利用ANSYS编写程序仿真,与试验情况进行对比。在此基础上,建立M型跨接管贝叶斯故障诊断网络,完成了对跨接管的诊断试验,效果良好。     

油田注水泵机组智能故障诊断系统

针对油田注水泵机组运行状况缺乏诊断手段 ,以及常规分析系统诊断工作量大的问题 ,研制了一种多功能、智能化的注水泵机组故障诊断系统。硬件系统由传感器、诊断仪主机和便携式计算机组成 ;软件系统由数据系统软件和故障诊断软件组成 ,而智能诊断知识库是本系统的核心部分 ,可预先将泵的各种故障以一定的数据结构存储在库中 ,诊断时可根据库中的故障模型自动调入所需的分析数据 ,对各种指标进行提取 ,并将提取的特征值存储在知识库中。通过对4台注水泵的诊断表明 ,其测试结果与现场实际情况相吻合 ,极大地降低了诊断工作量。     

故障诊断技术理论与发展趋势及其在石化领域的应用

针对石化装置的生产及安全管理的特点，介绍了故障诊断技术面临的挑战和各种常用故障诊断方法，详细叙述了基于符号有向图SDG的故障诊断技术的研究进展以及国外具有代表意义的故障诊断研究试验和应用系统，最后介绍了故障诊断系统在石化装置中的应用。     

CANRIG顶驱外部故障报警的分析

CANRIG 1150E-500是加拿大生产的直流电驱动顶驱,无快速接头,通过接线盒端子连接,电缆接头在安装过程中需要单根逐一连接。所有的外部故障通过PLC进入整流器后,仅显示为两个外部故障报警消息,故障判断困难。介绍了顶驱直流电控系统外部故障报警的基本原理,并推荐按顶驱外部故障、供电与操作以及线路等方面进行外部故障检查,可缩短外部故障的诊断时间。采用文中方法进行指导维修,使维修人员快速熟悉外部故障报警消息的产生原理,有的放矢进行外部故障诊断,同样对其它顶驱电控系统的维修也具有一定的指导作用。     

电潜泵工况仪参数应用实践

电潜泵井动态分析和故障诊断是电潜泵井管理的重要环节,结合电流卡片、生产动态、井史等资料进行工况分析的常规手段往往不确定因素较多。电潜泵井通过安装井下工况仪,可以实现电潜泵机组运行参数的实时记录,为动态分析和故障诊断提供更多、更直接的数据,从而全面准确地进行工况分析,判断故障原因,挖掘油井潜力。通过对电潜泵工况仪记录参数进行深入分析,并根据参数变化所表现出的特征绘制成示意图,对电潜泵井的故障类型进行了分析总结。现场应用表明,该分析方法具有推广应用价值。     

机械系统的模糊可靠性

介绍了机械设备中常见的串联系统、并联系统和串并联系统等的模糊可靠度与模糊平均寿命的计算，以及机械系统可靠度模糊优化分配的一般模型；讨论了机械系统设计参数模糊多目标优化（含模糊可靠性）及工作参数的模糊可靠性优化问题；指出将模糊可靠性理论引入故障树分析有两个优点：（1）可较好地克服以往概率难于精确赋值的缺点，能反映概率本身的模糊性，允许概率在一定程度上的误差；（2）可将现场得到的少量数据与实际经验相结合，以弥补试验数据少所带来的不足。将模糊可靠性理论用于机械产品的可靠性鉴定与评价，更接近实际，更具科学性。     

游梁式抽油机的远程智能故障诊断

介绍了游梁式抽油机零部件运行状态参数的监测诊断方法及示功图监测诊断方法,阐述了人工神经网络BP算法及其改进算法在故障诊断中的推理应用。根据油田生产现代化、管理数字化的要求,提出了利用现代传感测试技术、人工智能故障诊断技术、GPRS数据通信技术构造抽油机的远程智能故障诊断网络系统的方案。     

机理仿真与数据驱动融合的电泵举升故障诊断预警理论研究进展

在复杂、不确定、非结构化的油藏环境中，潜油电泵举升井的工况诊断预警优化决策成为智能油井研究的热点与难点问题之一。阐述了机理仿真、数据驱动、专家系统、机理仿真与数据驱动融合等技术在电泵举升故障诊断预警领域的研究与应用进展，探讨并展望未来电泵举升故障诊断预警技术的发展方向与重点。综述研究表明:建立客观准确的反映电泵运行动态工况特性的机理模型和快速精确求解极具挑战性，基于数据驱动诊断模型未必能完整描述电泵生产系统工况的真实映射关系，电泵生产故障诊断推理机理及专家系统的自学习能力有待加强。提出基于机理仿真与数据分析方法相融合的数字孪生技术必然成为研究复杂电泵抽油生产系统故障诊断预警的核心技术。     

基于神经网络的容错控制方法在CSTR中的应用研究

针对一个连续搅拌釜式反应器,将容错控制(FTC)与故障诊断(FDD)方法相结合,提出了一种关于传感器故障的容错控制方法。用RBF神经网络建立传感器故障模型,对系统的状态和故障参数进行在线估计,将故障参数与修正的Bayes分类算法相结合,进行传感器故障的在线检测、分离和估计。当传感器发生故障时,认为是系统处于不同的工作模式,利用估计出的状态值在线训练神经网络控制器的参数,使网络适应系统新的(故障)状态,维持系统性能。仿真结果表明,方法具有很强的关于传感器故障的容错能力。