CN105484730A - 一种基于抽油杆示功图的上下死点精确提取方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于抽油杆示功图的上下死点精确提取方法，属于石油工程领域。该方法需运用于抽油杆示功图监测采集系统，该采集系统主要包括载荷传感器、一体化载荷采集仪；上述的载荷传感器，是由两个对称的振弦传感器组成，用于消除抽油杆变形、扭转引起的测量误差，振弦传感器由安装底座固定在抽油杆上面，振弦传感器与抽油杆固定成一体，抽油杆在工作运动过程中，振弦传感器可以直接反应抽油杆受力情况；上述的一体化载荷采集仪，是采集载荷传感器装置，并且包含通信模块，将采集计算得到的功图数据上传至RTU；一体化载荷采集仪通过磁铁的方式吸在悬绳器上面，一体化载荷采集仪与载荷传感器通过连接电缆连接。

Description

一种基于抽油杆示功图的上下死点精确提取方法

技术领域

本发明涉及一种基于抽油杆示功图的上下死点精确提取方法，属于石油工程领域，应用于结构安全健康监测行业。

背景技术

目前国内外普遍采用示功图诊断井下泵工作状况以及液量分析，通过抽油机井示功图，可以真实反映油井生产工况。由于随着高含水区块杆管偏磨，地层出砂严重，油井失效频繁，典型示功图可作为生产现场初步判断抽油机井泵的参考依据。通过示功图的分析，可以正确指导油井工况分析和管理。

示功图是抽油井采油现场采集的第一手资料，示功图是记录抽油机井泵功况的曲线载体，对其进行量化分析可为解除油井故障、保证油井正常生产或提高油井产量提供依据。

目前，在抽油杆长期监测中，采集示功图的方法均为首先使用拉线位移传感器标定抽油杆冲程数据，标定冲程完成后，通过一体化荷载传感器内部的加速度传感器获取抽油杆在运动过程中加速度变化规律，采集完成后，通过查找加速度的极值，可以确定抽油杆上下死点的位置。但是在运用过程中，对于抽油杆冲次较大的，通过加速度判断极值的方法，可以很容易确定一个周期的数据，并且找到上下死点的位置。但是，当抽油杆的冲次较小时，由于加速度变化不明显，而且抽油杆受外界影响较大，导致加速度无法分析得到上下死点的准确位置，导致采集的示功图异常，这种不可靠示功图无法用于判断抽油杆工作过程中的工况。

发明内容

针对上述的问题，本发明专利目的提出了一种新的抽油杆上下死点精确提取方法，通过该方法，可以准确的找到抽油杆运动过程中的上下死点位置，使得一体化荷载传感器通过加速度测试示功图可以运用于不同冲次的抽油杆设备，扩大了一体化载荷传感器的使用范围和可靠性。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于抽油杆示功图的上下死点精确提取方法：

该方法需运用于抽油杆示功图监测采集系统，该采集系统主要包括载荷传感器、一体化载荷采集仪；

上述的载荷传感器，是由两个对称的振弦传感器组成，振弦传感器对称安装，用于消除抽油杆变形、扭转引起的测量误差，振弦传感器由安装底座固定在抽油杆上面，振弦传感器与抽油杆固定成一体，抽油杆在工作运动过程中，振弦传感器可以直接反应抽油杆受力情况；

上述的一体化载荷采集仪，是采集载荷传感器装置，并且包含通信模块，将采集计算得到的功图数据上传至RTU；一体化载荷采集仪通过磁铁的方式吸在悬绳器上面，一体化载荷采集仪与载荷传感器通过连接电缆连接；

安装后，其具体精确提取方法步骤如下：

首先进行初始数据标定测试，将拉线位移传感器固定在悬绳器上，与一体化载荷采集仪连接，启动抽油杆测试，首先标定位移数据，标定完成后，将拉线位移传感器拆除；

标定完成后，系统按照设定的工作模式工作；采集功图时，一体化载荷采集仪同时采集载荷数据和加速度数据，采集完成后，首先对载荷数据去噪处理，去噪处理的方式采用平滑去噪和迭代去噪，载荷经过去噪处理后，采集的异常值均被剔除，载荷变得平滑，然后将载荷数据依次同向移动，移动后计算载荷数据的均方差，通过分析得到的均方差数据可以计算得到载荷数据的周期，由于载荷数据与加速度数据同时采集，载荷计算得到的周期即为加速度的周期；

载荷周期计算完成后，然后对载荷数据进行分区处理，通过载荷变化的趋势，找到抽油杆上死点与下死点区域，根据抽油杆运动的特性，抽油杆从下死点向上运动时，载荷值会突然增加，然后趋于稳定，在上死点向下运行时，载荷会突然下降，然后趋于稳定，根据这个特性，可以通过计算载荷变化速率得到采集数据中的上下死点区域；

确定区域后，找到载荷第一个下死点区域，以这个区域的数据作为功图的起点；然后对加速度数据做去噪处理，处理方法采用平滑去噪，然后根据载荷计算得到的周期和载荷数据确定的第一个下死点区域，从该区域的前面开始，取加速度的一个周期数据，对该周期内的数据进行处理分析，计算得到加速度的极值点，然后根据抽油杆运动特性，在载荷确定的下死点区域内查找加速度的下死点位置，从而得到抽油杆运动周期中下死点的精确位置。

这种方法通过载荷数据处理分析，对加速度数据分区查找，以确定死点的准确位置，避免抽油杆在运动过程中由于震动等因素引起加速度数据不稳定，而导致直接通过加速度的数据查找找到异常的上下死点，从而引起示功图异常。

本发明的有益效果：

本发明专利解决了基于加速度的一体化载荷传感器采集测试示功图不准确的问题，提出的该方法可以确保使一体化载荷传感器的上下死点位置精确，扩大了一体化载荷传感器的运用，可以用于抽油杆的长期数据监测。

附图说明

图1为本发明中所使用的抽油杆示功图监测采集装置示意图；

图2为本发明中抽油杆示功图上下死点精确提取方法流程图。

具体实施方式

下面结合图1、2对本发明进行详细描述：

如图1：抽油杆示功图监测采集装置，主要有以下几个部分组成：载荷传感器4、一体化载荷采集仪2；

上述的载荷传感器，是由两个对称的振弦传感器组成，振弦传感器对称安装，用于消除抽油杆5变形、扭转引起的测量误差。振弦传感器4由安装底座固定在抽油杆5上面。振弦传感器4与抽油杆5固定成一体，抽油杆在工作运动过程中，振弦传感器可以直接反应抽油杆受力情况。

上述的一体化载荷采集仪2，是采集载荷传感器装置，并且包含通信模块，将采集计算得到的功图数据上传至RTU。一体化载荷采集仪2通过磁铁的方式吸在悬绳器1上面，一体化载荷采集仪与载荷传感器通过连接电缆3连接。

抽油杆示功图采集系统安装后，标定设置一些基本工作参数，即可开始正常工作。采集抽油杆示功图开始后，一体化载荷采集仪开始采集载荷传感器数据和加速度数据，采集完成后，按照图2所示方法计算得到下死点精确位置，然后根据下死点位置得到示功图数据。采集计算完成后，将功图数据上传至RTU。

图2所示方法具体如下：

安装后，其具体精确提取方法步骤如下：

首先进行初始数据标定测试，将拉线位移传感器固定在悬绳器上，与一体化载荷采集仪连接，启动抽油杆测试，首先标定位移数据，标定完成后，将拉线位移传感器拆除；

标定完成后，系统按照设定的工作模式工作；采集功图时，一体化载荷采集仪同时采集载荷数据和加速度数据，采集完成后，首先对载荷数据去噪处理，去噪处理的方式采用平滑去噪和迭代去噪，载荷经过去噪处理后，采集的异常值均被剔除，载荷变得平滑，然后将载荷数据依次同向移动，移动后计算载荷数据的均方差，通过分析得到的均方差数据可以计算得到载荷数据的周期，由于载荷数据与加速度数据同时采集，载荷计算得到的周期即为加速度的周期；

载荷周期计算完成后，然后对载荷数据进行分区处理，通过载荷变化的趋势，找到抽油杆上死点与下死点区域，根据抽油杆运动的特性，抽油杆从下死点向上运动时，载荷值会突然增加，然后趋于稳定，在上死点向下运行时，载荷会突然下降，然后趋于稳定，根据这个特性，可以通过计算载荷变化速率得到采集数据中的上下死点区域；

确定区域后，找到载荷第一个下死点区域，以这个区域的数据作为功图的起点；然后对加速度数据做去噪处理，处理方法采用平滑去噪，然后根据载荷计算得到的周期和载荷数据确定的第一个下死点区域，从该区域的前面开始，取加速度的一个周期数据，对该周期内的数据进行处理分析，计算得到加速度的极值点，然后根据抽油杆运动特性，在载荷确定的下死点区域内查找加速度的下死点位置，从而得到抽油杆运动周期中下死点的精确位置。

Claims (1)

1.一种基于抽油杆示功图的上下死点精确提取方法，其特征在于：

该方法需运用于抽油杆示功图监测采集装置，该采集装置主要包括载荷传感器（4）、一体化载荷采集仪（2）；

上述的载荷传感器，是由两个对称的振弦传感器组成，振弦传感器对称安装，用于消除抽油杆（5）变形、扭转引起的测量误差，振弦传感器（4）由安装底座固定在抽油杆（5）上面，振弦传感器（4）与抽油杆（5）固定成一体，抽油杆在工作运动过程中，振弦传感器可以直接反应抽油杆受力情况；

上述的一体化载荷采集仪（2），是采集载荷传感器装置，并且包含通信模块，将采集计算得到的功图数据上传至RTU；一体化载荷采集仪（2）通过磁铁的方式吸在悬绳器（1）上面，一体化载荷采集仪与载荷传感器通过连接电缆（3）连接；

安装后，其具体精确提取方法步骤如下：

首先进行初始数据标定测试，将拉线位移传感器固定在悬绳器上，与一体化载荷采集仪连接，启动抽油杆测试，首先标定位移数据，标定完成后，将拉线位移传感器拆除；

标定完成后，系统按照设定的工作模式工作；采集功图时，一体化载荷采集仪同时采集载荷数据和加速度数据，采集完成后，首先对载荷数据去噪处理，去噪处理的方式采用平滑去噪和迭代去噪，载荷经过去噪处理后，采集的异常值均被剔除，载荷变得平滑，然后将载荷数据依次同向移动，移动后计算载荷数据的均方差，通过分析得到的均方差数据可以计算得到载荷数据的周期，由于载荷数据与加速度数据同时采集，载荷计算得到的周期即为加速度的周期；

载荷周期计算完成后，然后对载荷数据进行分区处理，通过载荷变化的趋势，找到抽油杆上死点与下死点区域，根据抽油杆运动的特性，抽油杆从下死点向上运动时，载荷值会突然增加，然后趋于稳定，在上死点向下运行时，载荷会突然下降，然后趋于稳定，根据这个特性，可以通过计算载荷变化速率得到采集数据中的上下死点区域；

确定区域后，找到载荷第一个下死点区域，以这个区域的数据作为功图的起点；然后对加速度数据做去噪处理，处理方法采用平滑去噪，然后根据载荷计算得到的周期和载荷数据确定的第一个下死点区域，从该区域的前面开始，取加速度的一个周期数据，对该周期内的数据进行处理分析，计算得到加速度的极值点，然后根据抽油杆运动特性，在载荷确定的下死点区域内查找加速度的下死点位置，从而得到抽油杆运动周期中下死点的精确位置。