基于示功图的抽油机平衡诊断与调整

针对抽油机不平衡影响抽油机设备安全及油井生产系统效率等问题,推导了4种类型抽油机井悬点载荷与电机输出功率的数学关系模型,根据已知示功图计算电机输出功率-悬点位移图,并进行抽油机平衡的实时智能诊断与调整。计算结果表明:基于示功图计算的功率-位移图与实测功率-位移图很接近,计算与实测的上冲程功率峰值、下冲程功率峰值、功率极差和平均功率的平均相对误差分别为3.69%、5.03%、1.26%和2.63%;X1井平衡度的计算值和实测值分别为0.26和0.25,抽油机处于欠平衡状态;X2井平衡度的计算值和实测值分别为1.34和1.29,抽油机处于过平衡状态,这表明平衡诊断具有较高的精度。研究成果拓宽了示功图的应用范围,可为抽油机井实时智能平衡诊断与调整提供理论与技术支持,有利于提高油井生产效率与效益。     

抽油机井地面示功图量油技术研究

以抽油机井地面示功图为研究对象,修正了抽油机井杆液运动学模型,消除了地面示功图中包含的杆柱变形、杆柱黏滞阻尼以及杆柱和液柱的振动和惯性等因素的影响,从而获得能够反映抽油泵工作状况的泵示功图;再结合油井工况自动诊断技术,建立了泵示功图曲线上各点曲率计算模型和阀开闭点模型,提出了一套柱塞有效冲程的计算方法,实现了油井产液量的计算;对胜利油田和江苏油田的90口不同工况的油井进行了计算分析,预测产量与实际产量平均相对误差为7.25%,验证了示功图量油的可行性,满足了抽油机井产量计量的精度要求。     

基于地面功图的功图算产模型建立与应用

华北油田拥有抽油机井5000余口,目前的管理模式存在2方面的问题：一是对于已安装智慧油田组件的抽油机井,在数据远程传输通道中断的情况下,功图计量分析系统无法对抽油机井产量进行实时计量;二是对于无网络覆盖的边远抽油机井,目前无法实现远程数字化管控。为此,展开了基于智能终端设备的功图计量分析系统研究,旨在利用智能终端设备的便捷性和可移动性,有效解决以上2方面问题。考虑到智能终端设备硬件存储及运算能力的限制,创新性地提出采用地面功图载荷线法确定有效泵冲程的新思路,建立了一种基于地面功图的功图算产模型,该模型运算简单、精度较高,且易于编程实现,在现场具有较高的应用价值。在华北油田某工区随机选取了8口抽油机井,利用上述模型对其产量进行了计算,计算结果表明,计算产量与真实产量的平均相对误差仅为5.1%,小于10%的行业标准,满足工程应用要求。     

用实测功率曲线计算前置式抽油机井的示功图

提出了利用抽油机井实测功率曲线计算前置式抽油机井示功图的间接方法,并将其应用于实际计算。实际计算表明,计算出的示功图与实测示功图基本相符,可以用于分析前置式抽油机井泵的工况。     

基于Hessian正则化支持向量机的多视角协同识别抽油机井工况方法

为了更好地了解抽油机井工作状况以提高抽油机井生产工况识别率,目前在抽油机井采油生产过程中采集了大量数据。传统的工况识别方法,主要是利用示功图或电参数单独进行训练建立学习模型,参数之间缺乏关联,影响了识别效果;此外,常用的传统识别方法,如基于支持向量机（SVM）学习的方法,需要对所有的采集样本进行类别标注,耗费大量的人力和物力,影响了工程应用。针对大数据下抽油机井生产特点,为实现在仅有少量已标注工况数据下能同时利用大量未知工况数据信息,且有效利用示功图和电参数两种测量参数,进一步提高抽油机井工况识别的精准率和实用性,提出一种基于Hessian正则化支持向量机（Hessian正则化SVM）的多视角协同识别抽油机井工况方法。通过分析目前工况识别研究中存在的局限性,结合先验知识和专家经验,选择实测地面示功图和实测电功率信号作为特征视角并进行特征提取,然后利用Hessian正则化SVM多视角协同训练算法建立抽油机井工况识别模型并进行分类识别。应用该方法对胜利油田X区块60口抽油机井的11种典型工况进行识别。以SVM方法为基准,该方法识别效果比基于实测地面示功图、实测电功率及传统特征连接多源识别方法分别提高了约3.2%、4.3%和7.4%,而在少量工况样本下该方法识别效果更优,从而验证了该方法的有效性。     

抽油机井示功图计量及无线传输技术在跃进二号油田的应用

抽油机井示功图计量技术是随着有杆泵工况诊断技术的发展而产生的,在国内,直到上世纪90年代该项技术才逐渐得到重视。相对于传统的单井计量,示功图计量不需要地面计量间及配套设施,可大量节约前期投资和后期维护费用,采用示功图计量,只需取得抽油机井地面功图,配合油井的基础资料即可得到单井产量,大大提高了工作效率。     

抽油机井电功图测试动液面技术研究与应用

油井动液面数据反映了地层供液与能量状况,常规人工定期测试方法存在录取不及时、连续性、实时性差等问题。通过确定电功图量化指标,基于油井举升上行功与扬程成正比原理建立电功图计算动液面数学模型,采用上行功增量计算法实现了计算模型的求解,消除了地面及井下设备等因素对计算结果的影响,形成了油井动液面的计算采集新方法。现场9口井的应用表明,电功图计算动液面算法平均相对误差5.82%,考虑套压修正后计算精度提高了3.4%,实现了油井动液面实时跟踪分析,为油藏压力连续监测提供了一种简单可行的方法。     

应用迭代阻尼系数提高泵况诊断准确率

抽油机井示功图是了解有杆活塞泵工作状况的主要手段,实现抽油机井功况的智能诊断是油田数字化、智能化管理的目标。1966年Glbbs S方程的建立,为示功图的智能诊断提供了理论依据。在应用泵功图作为诊断依据时,影响计算泵功图几何形状最主要的因素为阻尼系数。通过对确定阻尼系数计算方法的探讨,给出适合大庆油田阻尼系数的计算方法,从而进一步提高了智能诊断的准确率。     

基于电功图的油井动液面及产液量预测

针对目前部分油田地面示功图实时采集系统不完善,维护成本高,少数油区因周边环境、气候等条件不宜安装实时采集系统,无法利用示功图实时推算油井动液面及产液量等问题,考虑曲柄实际角速度、四连杆机构的惯性、摩擦等因素,推导了基于电机电功图的光杆示功图计算模型,并运用一维带Gibbs阻尼波动方程求解泵功图,分析泵功图曲线各点曲率,确定固定阀和游动阀开闭点位置,形成了基于电功图的抽油机井动液面及产液量预测模型,并编制了计算软件。油田现场10口不同工况油井的计算分析结果表明,基于电功图的油井动液面及产液量计算模型具有较高的精度,能够实现油井动液面及产液量的实时、准确计量,提高了油井生产分析的智能化,有利于油井实时优化运行和增效。     

基于泵示功图的抽油机井井口产量计算

通过介绍功图量油的原理和抽油机井系统模型,引入了柱塞有效冲程的概念,建立了泵示功图曲线上各点曲率计算模型和阀开闭点位置的计算模型,提出了一套柱塞有效冲程的计算方法,并简述了关键计算步骤.依据辽河、吉林2个油田8口直井、15个井次的实测数据进行了分析计算,这15个井次的计算产液量与实测产液量的平均相对误差为7.18%,80%以上的井次相对误差在10%以内,证明所提出的井口产量计算方法巳基本满足抽油机井产量计量的要求.     

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.     

基于物理意义的示功图凡尔开闭点精确提取

凡尔开、闭点的提取是抽油井示功图识别与量化分析的基础,对抽油井故障诊断、功图量油等具有重要作用.根据有杆抽油泵的工作原理和凡尔开、闭点的物理意义,对地面示功图上凡尔开、闭点位置进行了理论分析,提出了一种精确提取地面示功图上凡尔开、闭点的方法.在位移-时间曲线上确定上、下死点后,对载荷-时间曲线进行分区、去噪(平滑去噪、拟合去噪、迭代去噪)后,直接采用穷举比较法寻找最优解,从而确定固定凡尔和游动凡尔打开点(B点、D点);采用相同方法再确定游动凡尔和固定凡尔的关闭点(A点、C点).编制了相应的软件,并利用1 000多个算例进行验证(包括多种故障算例),结果表明该方法能精确确定示功图上凡尔开、闭点位置.     

BP神经网络在电潜泵井故障诊断中的应用

电流卡片是诊断电潜泵井故障诊断的主要依据,目前主要由技术人员凭经验手动完成,难以实现快速大批量诊断,诊断结果准确性受工程师技术水平与工作状态影响较大。提出了应用BP神经网络进行电潜泵故障诊断的方法,首先集合专家经验,对不同工况电流卡片的特征进行分析,得到特征样本库。然后对样本库进行学习训练,得到神经网络计算所需的权值和阈值,并进行保存。将要诊断的电流卡片的特征数据输入,运用BP神经网络识别算法计算得到相似度。最后根据相似度的大小找出与样本库中最接近的故障类型作为该潜油电泵的故障类型。通过编程应用,证明提出的方法可以准确、快速、批量地诊断电潜泵井工况,可推广应用。     

基于综合诊断的油井变频控制系统技术研究

提出了一种新型油井变频控制系统和数据采集控制终端的油井变频控制优化技术。该系统由数据采集控制终端、变频处理单元和变频器组成,能自动采集和传输油井功图、压力、温度和电参量等数据,对油井工况进行综合诊断,根据综合诊断结果优化最佳变频方案,改变了以前单纯依靠动液面变化来调节电机频率的做法。现场应用表明：系统采集数据可靠,工况分析准确,频率调整科学,达到了提高油井产量和设备效率的目的。     

水平井有杆泵诊断模型

本文给出了考虑杆柱、液柱、管柱组成的有杆泵系统的泵况诊断数学模型。该模型由描述系统振动的双曲型偏微分方程组及相应的边界条件和周期性条件组成。对于所给的双曲型方程组,经特征变换变成了便于作数值计算的形式。由于考虑了带有曲线井轴的情况,该模型适用于水平井的情况,并以直井、斜井、定向井为特殊情况。编制了应用软件,对四口井地面示功图计算了泵功图,并对泵故障进行了诊断,诊断结果与检泵作业结果一致。     

利用抽油机井实测功率曲线预测示功图

本文提出了利用抽油井实测功率曲线计算示功图的方法,并将其应用于实际。实例计算表明,预测示功图与实测示功图基本相符,可以用于分析抽油机井的工作状况。     

抽油机设计模型示功图的研究

模型示欢图是指在抽油机正常工作条件下，能包容该机型各种工况，使抽油机的各项动力性能指标受到最恶劣工况考验的示功图。以现场实测示功图为基础，运用多元统计分析理论，结合理论研究成果和现场经验，给出了一种能预测在正常稀油抽汲工况下油井地面示功图参数的方法。为在抽油机设计中充分利用各构件和减速器的额定承载能力，提出在最大下泵深度只受抽油机结构承载能力的制约、减速器额定输出轴净扭矩利用率最趋近于１且小于１．１的工况来确定模型示功图。