CN103541723B - 基于地面示功图面积变化的抽油机井实时工况诊断方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于地面示功图面积变化的抽油机井实时工况诊断方法，该方法步骤包括建立特征知识库及对应的工况知识，确定标准地面示功图，计算标准地面示功图的上下冲程加载线斜率等特征值，确定地面示功图的预警值范围，获取实时测量的地面示功图，提取并计算实测的示功图特征值，以标准地面示功图为基础计算实测的地面示功图特征的变化率，计算不同测试时间的地面示功图特征的变化率，绘制连续变化曲线，根据预警值和变化曲线判断油井状况，实时预警。本发明利用连续测量的地面示功图实现抽油机井生产工况实时预警、实时诊断、实时管理；进一步提高抽油机井的生产管理水平。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于地面示功图面积变化的抽油机井实时工况诊断方法，属于石油开采技术领域。
背景技术
游梁式抽油机井有杆泵采油是我国主要的机械采油方式。描述抽油机悬点载荷随悬点位移变化的地面示功图是用于分析和诊断抽油机井工作状况、提高抽油机井生产管理水平的一项重要技术。目前，现场通常根据地面示功图形状来判断抽油机井工况。但在某些情况下，不同的油井工作状况却表现出相同的示功图形状特征，比如抽油泵吸入阀严重漏失、自喷能力强的稀油井、抽油杆断脱等三种工况的示功图形状均表现为窄条状。在此情况下，采用示功图形状特征来分析和诊断抽油机井工况势必会带来误判。李正勤和黎洪生在“基于示功图面积变化的抽油机故障诊断模型”（参见：油气田地面工程第27卷第9期(2008.9)第3-4页）一文中提出了利用示功图面积变化趋势和最小示功图面积两个参数来区分空抽和断杆两种示功图形状特征相同的抽油机井工况的方法，该方法是建立在各个已知理想工况的标准理论示功图之上。但由于井下条件、流体因素、设备因素、管理水平等的影响，通过理论方法来计算正常生产工况下的油井理论示功图，不但其难度较大，而且准确性较差。此外，由于示功图面积是通过对抽油机上、下冲程过程中的悬点载荷和悬点位移进行积分求取，相同的示功图面积可以对应不同的加载、卸载过程以及不同的载荷，也即可以对应不同的工况，因此仅依靠示功图面积变化还不能准确分析和诊断抽油机井的工况。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种基于地面示功图面积变化的抽油机井实时工况诊断方法。
本发明的技术方案如下：
一种基于地面示功图面积变化的抽油机井实时工况诊断方法，步骤如下：
（1）建立特征知识库及对应的工况知识库，所述的特征知识库包括地面示功图的上冲程加载线斜率变化范围、下冲程卸载线斜率变化范围、上冲程最大载荷变化范围、下冲程最小载荷变化范围和示功图面积变化范围；
（2）根据油井一段时间内连续测量的、正常的地面示功图，选择其形状特征保持稳定、一致的示功图作为标准地面示功图；所述的一段时间内是指连续2天或2天以上时间段内；
（3）计算标准地面示功图的上冲程加载线斜率、下冲程卸载线斜率、上冲程最大载荷、下冲程最小载荷和示功图面积；
（4）确定地面示功图的预警值范围，所述的预警值范围包括上冲程加载线斜率的变化率、下冲程卸载线斜率的变化率、上冲程最大载荷的变化率、下冲程最小载荷的变化率和示功图面积的变化率；
（5）获取实时测量的地面示功图；
（6）提取实时测量地面示功图的上冲程最大载荷、下冲程最小载荷，计算实时测量地面示功图的面积、上冲程加载线斜率、下冲程卸载线斜率；
（7）以标准地面示功图的上冲程加载线斜率、下冲程卸载线斜率、上冲程最大载荷、下冲程最小载荷和地面示功图面积为基础，计算实时测量的地面示功图的上冲程加载线斜率的变化率、下冲程卸载线斜率的变化率、上冲程最大载荷的变化率、下冲程最小载荷的变化率和示功图面积的变化率；
（8）重复步骤（5）～（7），计算不同测试时间的地面示功图的上冲程加载线斜率的变化率、下冲程卸载线斜率的变化率、上冲程最大载荷的变化率、下冲程最小载荷的变化率和示功图面积的变化率；
（9）绘制地面示功图的上冲程加载线斜率的变化率、下冲程卸载线斜率的变化率随测量时间的连续变化曲线；
绘制地面示功图的上冲程最大载荷的变化率、下冲程最小载荷的变化率随测量时间的连续变化曲线；
绘制地面示功图面积的变化率随测量时间的连续变化曲线；
（10）根据步骤（4）确定的预警值范围和步骤（9）所述的连续变化曲线判断油井工作状况，进行油井实时预警。
根据本发明，优选的，步骤（1）中所述的工况知识库包括抽油机冲次变大、抽油机冲次变小、抽油机冲程变大、抽油机冲程变小、回压升高、回压降低、套压变大、套压变小、抽油泵固定阀漏失、抽油泵游动阀漏失、抽油泵固定阀和游动阀漏失、抽油泵固定阀失效、抽油泵游动阀失效、抽油杆断脱、油管漏失、油嘴堵塞、增加或加紧盘根、抽油机调平衡、更换变频器、加紧皮带、气体影响、油层供液不足、停开井、加药剂、结蜡、流体粘度增加、流体粘度降低、含水升高、含水降低、地层出砂、油井连抽带喷、套管掺水、井筒热洗。
根据本发明，优选的，步骤（4）中取标准地面示功图面积的±（5～20）%作为示功图面积变化预警值的上下限范围；
取标准地面示功图上冲程加载线斜率的±（4～10）%作为上冲程加载线斜率变化预警值的上下限范围，下冲程卸载线斜率的±（4～10）%作为下冲程卸载线斜率变化预警值的上下限范围；
取标准地面示功图上冲程最大载荷的±（4～10）%作为上冲程最大载荷变化预警值的上下限范围，下冲程最小载荷的±（4～10）%作为下冲程最小载荷变化预警值的上下限范围。
根据本发明，优选的，步骤（7）中将实时测量的地面示功图面积与标准地面示功图面积相减，得到实时测量的地面示功图面积的变化值；将实时测量的地面示功图面积的变化值除以标准地面示功图面积，得到实时测量的地面示功图面积的变化率；
将实时测量的地面示功图上冲程加载线斜率与标准地面示功图上冲程加载线斜率相减，得到实时测量的地面示功图上冲程加载线斜率的变化值，将实时测量的地面示功图上冲程加载线斜率的变化值除以标准地面示功图上冲程加载线斜率，得到实时测量的地面示功图上冲程加载线斜率的变化率；将实时测量的地面示功图下冲程卸载线斜率与标准地面示功图下冲程卸载线斜率相减，得到实时测量的地面示功图下冲程卸载线斜率的变化值，将实时测量的地面示功图下冲程卸载线斜率的变化值除以标准地面示功图下冲程卸载线斜率，得到实时测量的地面示功图下冲程卸载线斜率的变化率；
将实时测量的地面示功图上冲程最大载荷与标准地面示功图上冲程最大载荷相减，得到实时测量的地面示功图上冲程最大载荷的变化值，将实时测量的地面示功图上冲程最大载荷的变化值除以标准地面示功图上冲程最大载荷，得到实时测量的地面示功图上冲程最大载荷的变化率；将实时测量的地面示功图下冲程最小载荷与标准地面示功图下冲程最小载荷相减，得到实时测量的地面示功图下冲程最小载荷的变化值，将实时测量的地面示功图下冲程最小载荷的变化值除以标准地面示功图下冲程最小载荷，得到实时测量的地面示功图下冲程最小载荷的变化率。
根据本发明，优选的，步骤（9）中以测量时间为横坐标，实时测量地面示功图上冲程加载线斜率的变化率、下冲程卸载线斜率的变化率为纵坐标，绘制实时测量地面示功图上冲程加载线斜率的变化率、下冲程卸载线斜率的变化率随测量时间的连续变化曲线；
以测量时间为横坐标，实时测量地面示功图上冲程最大载荷的变化率、下冲程最小载荷的变化率为纵坐标，绘制实时测量地面示功图上冲程最大载荷的变化率、下冲程最小载荷的变化率随测量时间的连续变化曲线；
以测量时间为横坐标，实时测量地面示功图面积的变化率为纵坐标，绘制实时测量地面示功图面积的变化率随测量时间的连续变化曲线。
根据本发明，优选的，步骤（10）中将步骤（4）确定的预警值上下限范围分别对应绘制在步骤（9）所绘制的曲线上；
当实时测量地面示功图面积的变化率超过了步骤（4）确定的示功图面积变化率的预警上下限范围，和/或实时测量地面示功图上冲程加载线斜率的变化率超过了步骤（4）确定的上冲程加载线斜率变化率的预警上下限范围，和/或实时测量地面示功图下冲程卸载线斜率的变化率超过了步骤（4）确定的下冲程卸载线斜率变化率的预警上下限范围，和/或实时测量地面示功图上冲程最大载荷的变化率超过了步骤（4）确定的上冲程最大载荷变化率的预警上下限范围，和/或实时测量地面示功图下冲程最小载荷的变化率超过了步骤（4）确定的下冲程最小载荷变化率的预警上下限范围，则实时给出油井预警信息；
根据实时测量地面示功图面积相对于标准地面示功图面积出现变大、变小或不变的情况，实时测量地面示功图上冲程加载线斜率相对于标准地面示功图上冲程加载线斜率出现变大、变小或不变的情况，实时测量地面示功图下冲程卸载线斜率相对于标准地面示功图下冲程卸载线斜率出现变大、变小或不变的情况，实时测试示功图上冲程最大载荷相对于标准地面示功图上冲程最大载荷出现变大、变小或不变的情况，实时测试示功图下冲程最小载荷相对于标准地面示功图下冲程最小载荷出现变大、变小或不变的情况；利用步骤（1）所建立的特征知识库，判断工况知识库中对应的油井工作状况。
本发明，特征知识库中包括的各种情况与工况知识库中的工作状况是一一对应的，特征知识库及对应的工况知识库的建立可按现有技术进行。
本发明基于地面示功图面积变化的抽油机井实时工况诊断方法可借助现有的系统进行实施，将抽油机井地面示功图参数测量、编码和发射装置按照现有作法安装在地面抽油机上，测量抽油机工作过程中的悬点载荷随悬点位移的变化，经过编码后通过井场无线通讯网络远程传输给地面示功图参数接收、解码和存储装置；地面示功图参数接收、解码和存储装置接收数据后对数据进行解码，得到抽油机描述抽油机悬点载荷和抽油机悬点位移之间关系的地面示功图数据，并保存在存储介质中。
上述存储数据再通过有线或无线的实时通讯方式传输到地面示功图分析与生产管理计算机处理中心。通过对地面示功图参数的分析，根据特征知识库和对应的工况知识库，诊断油井的工作状况，给出油井预警信息；所述的地面示功图分析与生产管理计算机处理中心可实时显示地面示功图、查询历史地面示功图，该功能可以根据现有技术中的“抽油机井地面示功图实时生产管理软件”实现。
相对于现有技术，本发明的优势在于：
1、本发明利用连续测量的地面示功图实现抽油机井生产工况实时预警、实时诊断、实时管理。
2、本发明考虑了抽油机井的生产历史，预警值范围可根据生产、作业历史动态调整，从而进一步提高抽油机井的生产管理水平。
3、本发明的方法摒弃了繁琐的理论计算工作，现场操作简单，实用性强。
附图说明
图1是本发明一种基于地面示功图面积变化的抽油机井实时工况诊断方法实施时所用系统的示意图。
图中：1、油藏；2、井筒；3、地面；4、抽油机井地面示功图参数测量、编码和发射装置；5、地面示功图参数接收、解码和存储装置；6、地面示功图分析与生产管理计算机处理中心；7、示功图提取网络；8、井场无线通讯网络。
图2是本发明一种基于地面示功图面积变化的抽油机井实时工况诊断方法的决策方法示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施例并结合附图对本发明进一步说明。
实施例1
如图1、图2所示。
一种基于地面示功图面积变化的抽油机井实时工况诊断方法，步骤如下：
（1）建立特征知识库及对应的工况知识库，所述的特征知识库包括地面示功图的上冲程加载线斜率变化范围、下冲程卸载线斜率变化范围、上冲程最大载荷变化范围、下冲程最小载荷变化范围和示功图面积变化范围；
所述的工况知识库包括抽油机冲次变大、抽油机冲次变小、抽油机冲程变大、抽油机冲程变小、回压升高、回压降低、套压变大、套压变小、抽油泵固定阀漏失、抽油泵游动阀漏失、抽油泵固定阀和游动阀漏失、抽油泵固定阀失效、抽油泵游动阀失效、抽油杆断脱、油管漏失、油嘴堵塞、增加或加紧盘根、抽油机调平衡、更换变频器、加紧皮带、气体影响、油层供液不足、停开井、加药剂、结蜡、流体粘度增加、流体粘度降低、含水升高、含水降低、地层出砂、油井连抽带喷、套管掺水、井筒热洗；
所述的特征知识库及对应的工况知识库的建立按现有技术进行；
（2）根据油井一段时间内连续测量的、正常的地面示功图，选择其形状特征保持稳定、一致的示功图作为标准地面示功图；所述的一段时间内是指连续2天或2天以上时间段内；
（3）计算标准地面示功图的上冲程加载线斜率、下冲程卸载线斜率、上冲程最大载荷、下冲程最小载荷和示功图面积；
（4）确定地面示功图的预警值范围，所述的预警值范围包括上冲程加载线斜率的变化率、下冲程卸载线斜率的变化率、上冲程最大载荷的变化率、下冲程最小载荷的变化率和示功图面积的变化率；
取标准地面示功图面积的±20%作为示功图面积变化预警值的上下限范围；即标准地面示功图面积的120%作为示功图面积变化预警值的上限，标准地面示功图面积的80%作为示功图面积变化预警值的下限；
取标准地面示功图上冲程加载线斜率的±10%作为上冲程加载线斜率变化预警值的上下限范围；即标准地面示功图上冲程加载线斜率的110%作为上冲程加载线斜率变化预警值的上限，标准地面示功图上冲程加载线斜率的90%作为上冲程加载线斜率变化预警值的下限；
取标准地面示功图下冲程卸载线斜率的±10%作为下冲程卸载线斜率变化预警值的上下限范围；即标准地面示功图下冲程卸载线斜率的110%作为下冲程卸载线斜率变化预警值的上限，标准地面示功图下冲程卸载线斜率的90%作为下冲程卸载线斜率变化预警值的下限；
取标准地面示功图上冲程最大载荷的±10%作为上冲程最大载荷变化预警值的上下限范围；即标准地面示功图上冲程最大载荷的110%作为上冲程最大载荷变化预警值的上限，标准地面示功图上冲程最大载荷的90%作为上冲程最大载荷变化预警值的下限；
取标准地面示功图下冲程最小载荷的±10%作为下冲程最小载荷变化预警值的上下限范围；即标准地面示功图下冲程最小载荷的110%作为下冲程最小载荷变化预警值的上限，标准地面示功图下冲程最小载荷的90%作为下冲程最小载荷变化预警值的下限；
（5）获取实时测量的地面示功图；
从地面示功图参数接收、解码和存储装置5上获取实时测得的地面示功图；
（6）提取实时测量地面示功图的上冲程最大载荷和下冲程最小载荷、计算实时测量地面示功图的上冲程加载线斜率、下冲程卸载线斜率和实时测量地面示功图的面积；
（7）以标准地面示功图的上冲程加载线斜率、下冲程卸载线斜率、上冲程最大载荷、下冲程最小载荷和地面示功图面积为基础，计算实时测量的地面示功图的上冲程加载线斜率的变化率、下冲程卸载线斜率的变化率、上冲程最大载荷的变化率、下冲程最小载荷的变化率和示功图面积的变化率；
将实时测量的地面示功图面积与标准地面示功图面积相减，得到实时测量的地面示功图面积的变化值；将实时测量的地面示功图面积的变化值除以标准地面示功图面积，得到实时测量的地面示功图面积的变化率；
将实时测量的地面示功图上冲程加载线斜率与标准地面示功图上冲程加载线斜率相减，得到实时测量的地面示功图上冲程加载线斜率的变化值，将实时测量的地面示功图上冲程加载线斜率的变化值除以标准地面示功图上冲程加载线斜率，得到实时测量的地面示功图上冲程加载线斜率的变化率；将实时测量的地面示功图下冲程卸载线斜率与标准地面示功图下冲程卸载线斜率相减，得到实时测量的地面示功图下冲程卸载线斜率的变化值，将实时测量的地面示功图下冲程卸载线斜率的变化值除以标准地面示功图下冲程卸载线斜率，得到实时测量的地面示功图下冲程卸载线斜率的变化率；
将实时测量的地面示功图上冲程最大载荷与标准地面示功图上冲程最大载荷相减，得到实时测量的地面示功图上冲程最大载荷的变化值，将实时测量的地面示功图上冲程最大载荷的变化值除以标准地面示功图上冲程最大载荷，得到实时测量的地面示功图上冲程最大载荷的变化率；将实时测量的地面示功图下冲程最小载荷与标准地面示功图下冲程最小载荷相减，得到实时测量的地面示功图下冲程最小载荷的变化值，将实时测量的地面示功图下冲程最小载荷的变化值除以标准地面示功图下冲程最小载荷，得到实时测量的地面示功图下冲程最小载荷的变化率；
（8）重复步骤（5）～（7），计算不同测试时间的地面示功图的上冲程加载线斜率的变化率、下冲程卸载线斜率的变化率、上冲程最大载荷的变化率、下冲程最小载荷的变化率和示功图面积的变化率；
（9）绘制地面示功图的上冲程加载线斜率的变化率、下冲程卸载线斜率的变化率随测量时间的连续变化曲线；
绘制地面示功图的上冲程最大载荷的变化率、下冲程最小载荷的变化率随测量时间的连续变化曲线；
绘制地面示功图面积的变化率随测量时间的连续变化曲线；
以测量时间为横坐标，实时测量地面示功图上冲程加载线斜率的变化率、下冲程卸载线斜率的变化率为纵坐标，绘制实时测量地面示功图上冲程加载线斜率的变化率、下冲程卸载线斜率的变化率随测量时间的连续变化曲线；
以测量时间为横坐标，实时测量地面示功图上冲程最大载荷的变化率、下冲程最小载荷的变化率为纵坐标，绘制实时测量地面示功图上冲程最大载荷的变化率、下冲程最小载荷的变化率随测量时间的连续变化曲线；
以测量时间为横坐标，实时测量地面示功图面积的变化率为纵坐标，绘制实时测量地面示功图面积的变化率随测量时间的连续变化曲线；
（10）将步骤（4）确定的预警值上下限范围分别对应绘制在步骤（9）所绘制的曲线上；
根据步骤（4）确定的预警值范围和步骤（9）所述的连续变化曲线判断油井工作状况，进行油井实时预警；
当实时测量地面示功图面积的变化率超过了步骤（4）确定的示功图面积变化率的预警上下限范围，和/或实时测量地面示功图上冲程加载线斜率的变化率超过了步骤（4）确定的上冲程加载线斜率变化率的预警上下限范围，和/或实时测量地面示功图下冲程卸载线斜率的变化率超过了步骤（4）确定的下冲程卸载线斜率变化率的预警上下限范围，和/或实时测量地面示功图上冲程最大载荷的变化率超过了步骤（4）确定的上冲程最大载荷变化率的预警上下限范围，和/或实时测量地面示功图下冲程最小载荷的变化率超过了步骤（4）确定的下冲程最小载荷变化率的预警上下限范围，则实时给出油井预警信息；
根据实时测量地面示功图面积相对于标准地面示功图面积出现变大、变小或不变的情况，实时测量地面示功图上冲程加载线斜率相对于标准地面示功图上冲程加载线斜率出现变大、变小或不变的情况，实时测量地面示功图下冲程卸载线斜率相对于标准地面示功图下冲程卸载线斜率出现变大、变小或不变的情况，实时测试示功图上冲程最大载荷相对于标准地面示功图上冲程最大载荷出现变大、变小或不变的情况，实时测试示功图下冲程最小载荷相对于标准地面示功图下冲程最小载荷出现变大、变小或不变的情况；利用步骤（1）所建立的特征知识库，判断工况知识库中对应的油井工作状况。
本实施例中一种基于地面示功图面积变化的抽油机井实时工况诊断方法借助如下系统进行实施，具体实施方法为：将抽油机井地面示功图参数测量、编码和发射装置4按照现有作法安装在地面抽油机上，测量抽油机工作过程中的悬点载荷随悬点位移的变化，经过编码后通过井场无线通讯网络8远程传输给地面示功图参数接收、解码和存储装置5；地面示功图参数接收、解码和存储装置5接收数据后对数据进行解码，得到抽油机描述抽油机悬点载荷和抽油机悬点位移之间关系的地面示功图数据，并保存在存储介质中。
上述存储数据再通过有线或无线的实时通讯方式传输到地面示功图分析与生产管理计算机处理中心6。通过对地面示功图参数的分析，根据特征知识库和对应的工况知识库，诊断油井的工作状况，给出油井预警信息；所述的地面示功图分析与生产管理计算机处理中心可实时显示地面示功图、查询历史地面示功图，该功能可以根据现有技术中的“抽油机井地面示功图实时生产管理软件”实现。
实施例2
一种基于地面示功图面积变化的抽油机井实时工况诊断方法，步骤同实施例1，不同的是：
步骤（4）中取标准地面示功图面积的±10%作为示功图面积变化预警值的上下限范围；即标准地面示功图面积的110%作为示功图面积变化预警值的上限，标准地面示功图面积的90%作为示功图面积变化预警值的下限；
取标准地面示功图上冲程加载线斜率的±8%作为上冲程加载线斜率变化预警值的上下限范围；即标准地面示功图上冲程加载线斜率的108%作为上冲程加载线斜率变化预警值的上限，标准地面示功图上冲程加载线斜率的92%作为上冲程加载线斜率变化预警值的下限；
取标准地面示功图下冲程卸载线斜率的±8%作为下冲程卸载线斜率变化预警值的上下限范围；即标准地面示功图下冲程卸载线斜率的108%作为下冲程卸载线斜率变化预警值的上限，标准地面示功图下冲程卸载线斜率的92%作为下冲程卸载线斜率变化预警值的下限；
取标准地面示功图上冲程最大载荷的±8%作为上冲程最大载荷变化预警值的上下限范围；即标准地面示功图上冲程最大载荷的108%作为上冲程最大载荷变化预警值的上限，标准地面示功图上冲程最大载荷的92%作为上冲程最大载荷变化预警值的下限；
取标准地面示功图下冲程最小载荷的±8%作为下冲程最小载荷变化预警值的上下限范围；即标准地面示功图下冲程最小载荷的108%作为下冲程最小载荷变化预警值的上限，标准地面示功图下冲程最小载荷的92%作为下冲程最小载荷变化预警值的下限。
实施例3
一种基于地面示功图面积变化的抽油机井实时工况诊断方法，步骤同实施例1，不同的是：
步骤（4）中取标准地面示功图面积的±5%作为示功图面积变化预警值的上下限范围；即标准地面示功图面积的105%作为示功图面积变化预警值的上限，标准地面示功图面积的95%作为示功图面积变化预警值的下限；
取标准地面示功图上冲程加载线斜率的±5%作为上冲程加载线斜率变化预警值的上下限范围；即标准地面示功图上冲程加载线斜率的105%作为上冲程加载线斜率变化预警值的上限，标准地面示功图上冲程加载线斜率的95%作为上冲程加载线斜率变化预警值的下限；
取标准地面示功图下冲程卸载线斜率的±5%作为下冲程卸载线斜率变化预警值的上下限范围；即标准地面示功图下冲程卸载线斜率的105%作为下冲程卸载线斜率变化预警值的上限，标准地面示功图下冲程卸载线斜率的95%作为下冲程卸载线斜率变化预警值的下限；
取标准地面示功图上冲程最大载荷的±5%作为上冲程最大载荷变化预警值的上下限范围；即标准地面示功图上冲程最大载荷的105%作为上冲程最大载荷变化预警值的上限，标准地面示功图上冲程最大载荷的95%作为上冲程最大载荷变化预警值的下限；
取标准地面示功图下冲程最小载荷的±5%作为下冲程最小载荷变化预警值的上下限范围；即标准地面示功图下冲程最小载荷的105%作为下冲程最小载荷变化预警值的上限，标准地面示功图下冲程最小载荷的95%作为下冲程最小载荷变化预警值的下限。
Claims (6)
1.一种基于地面示功图面积变化的抽油机井实时工况诊断方法，步骤如下：
（1）建立特征知识库及对应的工况知识库，所述的特征知识库包括地面示功图的上冲程加载线斜率变化范围、下冲程卸载线斜率变化范围、上冲程最大载荷变化范围、下冲程最小载荷变化范围和示功图面积变化范围；
（2）根据油井一段时间内连续测量的、正常的地面示功图，选择其形状特征保持稳定、一致的示功图作为标准地面示功图；所述的一段时间内是指连续2天以上时间段内；
（3）计算标准地面示功图的上冲程加载线斜率、下冲程卸载线斜率、上冲程最大载荷、下冲程最小载荷和示功图面积；
（4）确定地面示功图的预警值范围，所述的预警值范围包括上冲程加载线斜率的变化率、下冲程卸载线斜率的变化率、上冲程最大载荷的变化率、下冲程最小载荷的变化率和示功图面积的变化率；
（5）获取实时测量的地面示功图；
（6）提取实时测量的地面示功图上冲程最大载荷、地面示功图下冲程最小载荷，计算实时测量的地面示功图面积、地面示功图上冲程加载线斜率、地面示功图下冲程卸载线斜率；
（7）以标准地面示功图的上冲程加载线斜率、下冲程卸载线斜率、上冲程最大载荷、下冲程最小载荷和地面示功图面积为基础，计算实时测量的地面示功图的上冲程加载线斜率的变化率、下冲程卸载线斜率的变化率、上冲程最大载荷的变化率、下冲程最小载荷的变化率和示功图面积的变化率；
（8）重复步骤（5）~（7），计算不同测试时间的地面示功图的上冲程加载线斜率的变化率、下冲程卸载线斜率的变化率、上冲程最大载荷的变化率、下冲程最小载荷的变化率和示功图面积的变化率；
（9）绘制地面示功图的上冲程加载线斜率的变化率、下冲程卸载线斜率的变化率随测量时间的连续变化曲线；
绘制地面示功图的上冲程最大载荷的变化率、下冲程最小载荷的变化率随测量时间的连续变化曲线；
绘制地面示功图面积的变化率随测量时间的连续变化曲线；
（10）根据步骤（4）确定的预警值范围和步骤（9）所述的连续变化曲线判断油井工作状况，进行油井实时预警。
2.根据权利要求1所述的基于地面示功图面积变化的抽油机井实时工况诊断方法，其特征在于，步骤（1）中所述的工况知识库包括抽油机冲次变大、抽油机冲次变小、抽油机冲程变大、抽油机冲程变小、回压升高、回压降低、套压变大、套压变小、抽油泵固定阀漏失、抽油泵游动阀漏失、抽油泵固定阀和游动阀漏失、抽油泵固定阀失效、抽油泵游动阀失效、抽油杆断脱、油管漏失、油嘴堵塞、增加或加紧盘根、抽油机调平衡、更换变频器、加紧皮带、气体影响、油层供液不足、停开井、加药剂、结蜡、流体粘度增加、流体粘度降低、含水升高、含水降低、地层出砂、油井连抽带喷、套管掺水、井筒热洗。
3.根据权利要求1所述的基于地面示功图面积变化的抽油机井实时工况诊断方法，其特征在于，步骤（4）中取标准地面示功图面积的±（5~20）%作为示功图面积变化率的预警值的上下限范围；
取标准地面示功图上冲程加载线斜率的±（4~10）%作为上冲程加载线斜率变化率的预警值的上下限范围，下冲程卸载线斜率的±（4~10）%作为下冲程卸载线斜率变化率的预警值的上下限范围；
取标准地面示功图上冲程最大载荷的±（4~10）%作为上冲程最大载荷变化率的预警值的上下限范围，下冲程最小载荷的±（4~10）%作为下冲程最小载荷变化率的预警值的上下限范围。
4.根据权利要求1所述的基于地面示功图面积变化的抽油机井实时工况诊断方法，其特征在于，步骤（7）中将实时测量的地面示功图面积与标准地面示功图面积相减，得到实时测量的地面示功图面积的变化值；将实时测量的地面示功图面积的变化值除以标准地面示功图面积，得到实时测量的地面示功图面积的变化率；
将实时测量的地面示功图上冲程加载线斜率与标准地面示功图上冲程加载线斜率相减，得到实时测量的地面示功图上冲程加载线斜率的变化值，将实时测量的地面示功图上冲程加载线斜率的变化值除以标准地面示功图上冲程加载线斜率，得到实时测量的地面示功图上冲程加载线斜率的变化率；将实时测量的地面示功图下冲程卸载线斜率与标准地面示功图下冲程卸载线斜率相减，得到实时测量的地面示功图下冲程卸载线斜率的变化值，将实时测量的地面示功图下冲程卸载线斜率的变化值除以标准地面示功图下冲程卸载线斜率，得到实时测量的地面示功图下冲程卸载线斜率的变化率；
将实时测量的地面示功图上冲程最大载荷与标准地面示功图上冲程最大载荷相减，得到实时测量的地面示功图上冲程最大载荷的变化值，将实时测量的地面示功图上冲程最大载荷的变化值除以标准地面示功图上冲程最大载荷，得到实时测量的地面示功图上冲程最大载荷的变化率；将实时测量的地面示功图下冲程最小载荷与标准地面示功图下冲程最小载荷相减，得到实时测量的地面示功图下冲程最小载荷的变化值，将实时测量的地面示功图下冲程最小载荷的变化值除以标准地面示功图下冲程最小载荷，得到实时测量的地面示功图下冲程最小载荷的变化率。
5.根据权利要求1所述的基于地面示功图面积变化的抽油机井实时工况诊断方法，其特征在于，步骤（9）中以测量时间为横坐标，实时测量的地面示功图上冲程加载线斜率的变化率、地面示功图下冲程卸载线斜率的变化率为纵坐标，绘制实时测量的地面示功图上冲程加载线斜率的变化率、地面示功图下冲程卸载线斜率的变化率随测量时间的连续变化曲线；
以测量时间为横坐标，实时测量的地面示功图上冲程最大载荷的变化率、地面示功图下冲程最小载荷的变化率为纵坐标，绘制实时测量地面示功图上冲程最大载荷的变化率、地面示功图下冲程最小载荷的变化率随测量时间的连续变化曲线；
以测量时间为横坐标，实时测量的地面示功图面积的变化率为纵坐标，绘制实时测量的地面示功图面积的变化率随测量时间的连续变化曲线。
6.根据权利要求1所述的基于地面示功图面积变化的抽油机井实时工况诊断方法，其特征在于，步骤（10）中将步骤（4）确定的预警值的上下限范围分别对应绘制在步骤（9）所绘制的连续变化曲线上；
当实时测量的地面示功图面积的变化率超过了步骤（4）确定的示功图面积变化率的预警值的上下限范围，和/或实时测量地面示功图上冲程加载线斜率的变化率超过了步骤（4）确定的上冲程加载线斜率变化率的预警值的上下限范围，和/或实时测量的地面示功图下冲程卸载线斜率的变化率超过了步骤（4）确定的下冲程卸载线斜率变化率的预警值的上下限范围，和/或实时测量的地面示功图上冲程最大载荷的变化率超过了步骤（4）确定的上冲程最大载荷变化率的预警值的上下限范围，和/或实时测量的地面示功图下冲程最小载荷的变化率超过了步骤（4）确定的下冲程最小载荷变化率的预警值的上下限范围，则实时给出油井预警信息；
根据实时测量的地面示功图面积相对于标准地面示功图面积出现变大、变小或不变的情况，实时测量的地面示功图上冲程加载线斜率相对于标准地面示功图上冲程加载线斜率出现变大、变小或不变的情况，实时测量地面示功图下冲程卸载线斜率相对于标准地面示功图下冲程卸载线斜率出现变大、变小或不变的情况，实时测量的地面示功图上冲程最大载荷相对于标准地面示功图上冲程最大载荷出现变大、变小或不变的情况，实时测量的地面示功图下冲程最小载荷相对于标准地面示功图下冲程最小载荷出现变大、变小或不变的情况；利用步骤（1）所建立的特征知识库，判断工况知识库中对应的油井工作状况。
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