CN106896797B

CN106896797B - 用于校准有杆泵控制器的方法

Info

Publication number: CN106896797B
Application number: CN201611170277.4A
Authority: CN
Inventors: T·M·米尔斯
Original assignee: Bristol Inc
Current assignee: Bristol Inc
Priority date: 2015-12-17
Filing date: 2016-12-16
Publication date: 2022-02-08
Anticipated expiration: 2036-12-16
Also published as: AU2016371028B2; BR112018012203A2; CA3006208A1; CA3006208C; US9835149B2; EP3390774A1; RU2018122418A; AU2016371028A1; CN106896797A; CN206946302U; RU2018122418A3; US20170175732A1; BR112018012203B1; WO2017106678A1; MX2018007317A; EP3390774B1; RU2740085C2

Abstract

描述了用于校准有杆泵控制器的方法和装置。示例的方法包括获得与抽油机有关的初始值，基于该初始值确定参数，该参数包括泄漏载荷值、残余摩擦值、以及浮力杆重量值中的至少一个，以及基于该初始值和该参数中的一个或多个来计算杆柱的一个或多个尺寸，该一个或多个尺寸用于确定该抽油机的泵卡。

Description

用于校准有杆泵控制器的方法

技术领域

概括地说，本专利涉及有杆泵(rod pump)，并且更具体而言，涉及用于校准有杆泵控制器的方法和装置。

背景技术

抽油机(pumping units)用于从井或泵中抽出流体(例如，烃)。抽油杆柱用在抽油机井中以有助于抽吸过程。

发明内容

一种示例的方法包括：获得与抽油机有关的初始值；基于所述初始值来确定参数，所述参数包括泄漏载荷值、残余摩擦值、和浮力杆重量值中的至少一个；以及基于所述初始值和所述参数中的一个或多个，计算杆柱的一个或多个尺寸，所述一个或多个尺寸用于确定所述抽油机的泵卡(pump card)。

另一种示例的方法包括：基于阀检查，确定抽油机的泄漏载荷值和所述抽油机的残余摩擦值；基于所述泄漏载荷值和所述残余摩擦值，确定所述抽油机的杆柱的浮力杆重量值；以及基于所述浮力杆重量值和泵深度值，确定所述杆柱的杆直径估计值，所述杆直径估计值用于确定所述抽油机的泵卡或用于验证有杆泵控制器所获得的值的准确性。

一种示例的装置包括抽油机以移动杆柱和有杆泵控制器，所述有杆泵控制器包括处理器，以执行如下操作：获得与所述抽油机相关的初始值；基于所述初始值来确定参数，所述参数包括泄漏载荷值、残余摩擦值、和浮力杆重量中的至少一个；以及基于所述初始值和所确定的参数中的一个或多个，计算杆柱的一个或多个尺寸，所述一个或多个尺寸用于校准所述抽油机，以确定所述抽油机的泵卡，或用于验证有杆泵控制器所获得的值的准确性。

另一种示例的装置包括外壳和设置在所述外壳内的处理器，所述处理器执行以下操作：获得泵深度值；执行阀检查；基于所述阀检查，确定抽油机的泄漏载荷值和所述抽油机的残余摩擦值；基于所述泄漏载荷值和所述残余摩擦值，确定所述抽油机的杆柱的浮力杆重量值，以及基于所述浮力杆重量值和所述泵深度值，确定所述杆柱的杆直径估计值，所述杆直径估计值或关联值用于校准所述抽油机或用于验证有杆泵控制器处的值的准确性。

附图说明

图1例示了包括示例的有杆泵控制器的示例抽油机；

图2是表示可用于实现本文中所述的示例抽油机的方法的示例流程图；

图3是执行指令以实现图2中的方法和/或图1中的示例抽油机的处理器平台；

附图并不是按比例的。在可能的情况下，将遍及附图和所附书面描述将使用相同的附图标记来指代相同或相似的部分。

具体实施方式

本文中公开的示例涉及校准示例抽油机的示例的有杆泵控制器和/或泵控制器，该示例抽油机包括抽油杆柱(sucker rod string)和/或杆柱(rod string)。杆柱可以是具有相似直径的连续的一系列杆或具有不同直径和/或逐渐变细部分(例如，三个部分)的一系列杆。在一些示例中，杆柱包括具有不同直径的一系列逐渐变细部分和/或杆柱区段，其中杆柱的顶部逐渐变细部分包括直径比随后部分中的杆大的杆。

在一些示例中，为了校准有杆泵控制器，获得输入值。在一些示例中，这些值包括从将值输入到有杆泵控制器中的操作员或者通过使用本文中所公开的示例抽油机和/或示例有杆泵控制器执行示例校准过程而获得的杆柱的一个或多个尺寸。虽然柱杆和/或抽油机的尺寸有时由操作员输入，但是杆柱的尺寸并不总是立即可供操作员使用。具体地，当正在调试和/或校准有杆泵控制器时，杆柱的尺寸和/或杆柱的不同的逐渐变细部分的尺寸并不总是立即可供调试和/或校准抽油机和/或示例的有杆泵控制器的技术人员使用。在不能容易地获取杆柱的尺寸的情况下，对于操作员来说完成调试过程是困难的或更耗时。即使杆柱尺寸是可用的并且由操作员输入到有杆泵控制器中，但确定杆柱尺寸被正确地输入可能是耗时的。

与一些示例不同，本文中公开的示例涉及使用估计的杆柱的尺寸来校准示例的有杆泵控制器。因此，本文中公开的示例使得即使当杆柱尺寸不可用时，有杆泵控制器也能够被校准和/或井下泵示功图(dynamometer card) 能够被计算。具体地，为了简化和/或加快有杆泵控制器的调试，本文中公开的示例使得有杆泵控制器能够确定和/或估计安装在井或泵中的杆柱的尺寸、验证由操作员输入的杆柱尺寸、和/或自我配置和/或确定用在例如泵示功图计算模型中的杆柱的逐渐变细部分的尺寸和/或数据。在一些示例中，杆柱的尺寸包括杆柱的不同的逐渐变细部分的长度、杆柱的不同的逐渐变细部分的直径、等等。

为了确定杆柱的尺寸，在一些示例中，一些与杆柱有关的值由安装杆柱和/或校准有杆泵控制器的操作员输入到有杆泵控制器中。例如，操作员可以提供估计的泵深度和/或指定杆柱是逐渐变细的或者杆柱具有相对恒定的直径。在一些示例中，这些输入值用于使得有杆泵控制器能够估计杆柱的尺寸、校准抽油机、和/或计算泵示功图。

为了确定杆柱的尺寸，在一些示例中，执行游动阀检查以确定泄漏游动阀载荷(LOTVL)值并执行固定阀检查以确定泄漏固定阀载荷(LOSVL) 值。在一些示例中，当光杆载荷下降和/或稳定时，通过在抽油机的上冲程的后一部分期间迅速停止抽油机并且观察和/或监视光杆载荷(例如，重量、张力、力等)来执行游动阀检查。在一些示例中，来自游动阀检查的稳定载荷值对应于泄漏游动阀载荷(LOTVL)[lbf]值和/或与其相关联。在一些示例中，通过在抽油机的下冲程的后一部分期间停止抽油机并观察和/或监视光杆载荷直到光杆载荷稳定来执行固定阀检查。在一些示例中，从固定阀检查确定的稳定载荷对应于泄漏固定阀载荷(LOSVL)[lbf]值和/或与其相关联。

在一些示例中，校准过程包括使用泄漏游动阀载荷值和泄漏固定阀载荷值来确定残余摩擦值(residual friction value)。在一些示例中，校准过程包括使用所确定的泄漏载荷值(例如，泄漏游动阀载荷值或泄漏固定阀载荷值)和/或所确定的残余摩擦值中的一个值来确定浮力杆重量。在一些示例中，当确定浮力杆重量时，可以考虑抽油机的其它部件(例如，杆柱泵柱塞)的重量。然而，在其它示例中，当确定浮力杆重量时，不考虑抽油机的其它部件的重量。

在一些示例中，使用杆柱的杆的重量和长度来确定抽油杆柱的密度。在一些示例中，校准过程包括基于浮力杆重量和由操作员提供的泵深度估计值来确定直径参数值。可以使用直径参数值来确定杆柱的一个或多个部分的估计的直径值。在一些示例中，使用所确定的值(例如，浮力杆重量、密度、估计的泵深度、和泵的横截面面积、等等)中的一个或多个值来估计或确定杆柱的第一部分上的第一力值。基于第一力值和杆直径参数，在一些示例中，校准过程包括确定一个或多个杆柱部分的尺寸(例如，长度、直径)。

在估计和/或确定杆柱的尺寸后，在一些示例中，泵被操作以确定可以结合估计的杆柱尺寸(例如，长度、直径)使用的一个或多个参数值，以确定举例来说诸如泵示功图之类的一个或多个泵卡。在一些示例中，有杆泵控制器包括特征和/或可以执行过程以使用数学模型来确定泵示功图。为了确定泵卡，在一些示例中，数学模型使用例如在安装在泵中的杆柱的表面处测得的数据和/或安装在泵中的杆柱的数据和/或参数值。因此，在本文中公开的示例中，可以在使用示例的校准过程估计杆柱的尺寸之后计算泵卡。在一些示例中，泵卡将抽油机的位置与抽油机经受的载荷关联，并且用于监视抽油机抽吸的流体的量。

本文中公开的示例可以用于通过例如估计杆柱尺寸以及将估计的杆柱尺寸与操作员输入的杆柱尺寸进行比较来验证操作员输入的数据。如果估计的尺寸与输入的尺寸不一致和/或如果估计的尺寸与输入的尺寸之间的差处于阈值之外，则在一些示例中，报警或警报被呈现给操作员或以其它方式指示可能的误差和/或不一致。

图1示出了可用于从油井或泵102产油的示例的曲柄臂平衡抽油机和/ 或抽油机100。抽油机100包括基座104、游梁支柱106、和游梁(walking beam)108。游梁108可以用于经由缰绳112使抽油杆柱和/或杆柱110相对于泵102往复运动。在一些示例中，杆柱110包括具有相同或相似尺寸(例如，直径)的连续的一系列杆。在其它示例中，杆柱110包括一系列逐渐变细的部件(taper)(例如，三个逐渐变细部分)和/或具有不同直径的部分，其中顶部部分(例如，第一部分)具有多个杆，该多个杆具有大于随后的部分(例如，第二部分、第三部分)中杆的直径的第一直径，并且随后的部分中杆的直径相应地减小。在一些示例中，杆柱的第一部分与第二部分之间的直径差为1/8英寸并且杆柱的第二部分与第三部分之间的直径差为 1/8英寸。换言之，杆柱110的相邻部分可以变化1/8英寸。然而，在一些示例中，这些部分之间的直径改变可以不同。在一些示例中，杆柱110的杆由钢制成。在其它示例中，杆柱110的杆由诸如玻璃纤维之类的其它材料制成。杆柱110的一个或多个区段和/或部分可以使用一种或多种不同材料的杆来制造。例如，杆柱110的顶部部分和底部部分可以由钢杆制成并且杆柱110的中间部分可以由玻璃纤维杆制成。

在一些示例中，抽油机100包括电机或引擎114，该电机或引擎驱动皮带和滑轮系统116以旋转齿轮箱118，并且齿轮箱118转而旋转曲柄臂120。连接杆122耦接在曲柄臂120与游梁108之间，以使得曲柄臂120的旋转移动连接杆122和游梁108。随着游梁108绕枢轴点和/或鞍状轴承124旋转，在一些示例中，游梁108移动驴头126和杆柱110。

在一些示例中，为了测量施加在杆柱110上的载荷和/或为了确定杆柱 110行进的距离，传感器128位于杆柱110附近。在一些示例中，传感器 128通信地耦合到有杆泵控制器130以使得从传感器128获得的数据能够被传送到有杆泵控制器130。该数据可以由例如有杆泵控制器130的输入/输出(I/O)设备132接收并且储存在可由处理器136访问的存储器134中。例如，在校准过程期间，I/O设备132和/或处理器136接收由传感器128 测量到的载荷值。在一些示例中，可以由I/O设备132接收输入(例如，传感器输入、操作员输入)。

为了校准抽油机100，当杆柱110被置于泵102中时，在一些示例中， I/O设备132从例如操作员和/或传感器128接收输入和/或值。另外的值可以经由存储器134由处理器136存取，或者值储存在经由通信网络(例如，互联网、内联网等)可访问的数据库中。为了从传感器128获得载荷值，有杆泵控制器130可以例如使用抽油机100执行一个或多个测试。在一些示例中，测试包括固定阀检查或游动阀检查中的至少一个。

在一些示例中，载荷值包括分别在游动阀检查和固定阀检查期间由传感器128测量到的泄漏游动阀载荷值和泄漏固定阀载荷值。在一些示例中，当光杆载荷下降并稳定时，通过在抽油机100的上冲程的后一部分期间迅速停止抽油机100并且观察和/或监视光杆载荷(例如，重量、张力、力等) 来执行游动阀检查。在一些示例中，来自游动阀检查的稳定载荷值对应于泄漏游动阀载荷(LOTVL)[lbf]值。在一些示例中，杆柱110的最上面的接头对应于光杆，该光杆使得能够围绕杆柱110进行有效的液压密封。

在一些示例中，通过在下冲程的后一部分期间停止抽油机100并且观察和/或监视光杆载荷直到光杆载荷稳定来执行固定阀检查。在一些示例中，根据固定阀检查确定的稳定载荷是泄漏固定阀载荷(LOSVL)[lbf]值。在一些示例中，光杆载荷可以由位于杆柱110的光杆附近的传感器128来测量。

基于输入值和/或从阀检查获得的值等，在一些示例中，处理器136确定残余摩擦(FR)值。在一些示例中，处理器136使用等式1来确定残余摩擦值，其中LOTVL对应于泄漏游动阀载荷值并且LOSVL对应于泄漏固定阀载荷值。

等式1：RF＝LOTVL-LOSVL

在其它示例中，由其它过程测量和/或确定泄漏游动阀载荷值和泄漏固定阀载荷值和/或使用不同的等式来确定残余摩擦值。在一些示例中，泄漏游动阀载荷值表示杆柱110的浮力重量加上系统(例如，泵102和杆柱110) 上的库伦摩擦力的和。在一些示例中，泄漏固定阀载荷值表示杆柱110的浮力重量减去系统上的库伦摩擦力的和。因此，在这些示例中，泄漏游动阀载荷值与泄漏固定阀载荷值之间的差得到残余摩擦值，如等式1所示。

在一些示例中，浮力杆重量(WRF)可以使用残余摩擦值和泄漏游动阀载荷值或泄漏固定阀载荷值中的一个载荷值来进行计算。在一些示例中，处理器136使用等式2或等式3来计算浮力杆重量，其中等式2使用泄漏游动阀载荷值和残余摩擦值来确定浮力杆重量，并且等式3使用泄漏固定阀载荷值和残余摩擦值来确定浮力杆重量。

等式2：WRF＝LOTVL-0.5*RF

等式3：WRF＝LOSVL+0.5*RF

在一些示例中，泄漏游动阀载荷值和泄漏固定阀载荷值考虑了杆柱110 和泵送组件的其它部件(例如，杆柱泵柱塞)的重量。在一些示例中，通过从浮力杆重量中减去光杆的重量、泵柱塞的重量等等来确定精确的浮力杆重量(WRF_精确)。在一些示例中，由处理器136使用等式4来确定精确的浮力杆重量，其中WOC对应于其它部件的估计重量(例如，光杆的重量、泵柱塞的重量、等等)并且WRF对应于浮力杆重量，其可以由处理器136 使用例如等式3来计算。

等式4：WRF_精确＝WRF-WOC

在一些示例中，其它部件的估计重量可能不是重要的，并且因此，可以替代地使用等式2或等式3来确定的浮力杆重量WRF。在随后的示例等式中，可以交换地使用WRF和WRF_精确。

在一些示例中，可以使用与杆柱110有关的信息(诸如单独杆的重量、长度、和直径)来计算杆材料在空气中的伪密度(ρ_A)，其中杆柱110由耦接在一起的多个杆构成。在一些示例中，处理器136使用等式5来确定杆材料在空气中的伪密度(ρ_A)，其中W_R对应于具有联轴器的杆柱110的杆的重量，L_R对应于以英尺为单位的杆柱110的杆的长度，并且D_R对应于以英寸为单位的杆柱110的杆的直径。

等式5：

在一些示例中，基于杆材料在空气中的伪密度(ρ_A)来确定杆材料的浮力密度(ρ)。在一些示例中，由处理器136使用等式6来确定杆材料的浮力伪密度，其中ρ_m对应于其中放置杆柱110的杆的混合物的密度。在一些示例中，混合物的密度约等于淡水的密度，并且因此，可以假定合物的密度ρ_m为62.4[lb/ft³]。

等式6：ρ＝ρ_A-ρ_m

在一些示例中，基于所确定的参数(例如，浮力杆重量)中的至少一个或多个参数来确定杆柱110的杆直径参数值(D′)。在一些示例中，处理器136使用等式7来确定杆直径参数值，其中PMD对应于泵测量深度，ρ对应于浮力密度，并且WRF对应于浮力杆重量。在一些示例中，泵测量深度由操作员输入。在其它示例中，从存储器134或某个其它数据库获得泵测量深度。在一些示例中，PMD由操作员输入到I/O设备132中。

等式7：

在一些示例中，杆直径参数值可以不对应于杆柱110的杆的标准直径尺寸。因此，在一些示例中，杆直径参数值被舍入到最接近1/8英寸(0.010417 ft)，以使得估计的杆直径参数值能够对应于标准杆柱的直径值。在一些示例中，处理器136使用等式8来将杆直径参数值向下舍入到最接近1/8英寸，其中D对应于以英寸为单位的公称直径(例如，舍入的直径)并且D’对应于以英寸为单位的直径参数值。在等式8中，INT暗示舍入到最接近的整数值。

等式8：

在其中杆柱110是基本上恒定直径的杆柱110的示例中，公称直径对应于恒定直径的杆柱110中所有杆的直径。如本文中所使用的，基本上恒定的直径意味着杆柱110中的杆的直径可以相对于彼此变化约3％和/或考虑制造公差。如果处理器136经由I/O接口132从操作员接收指示杆柱110 是基本上恒定直径的杆柱110的输入，则在一些示例中，处理器136使用等式9来确定杆柱110的长度(L_C)，其中PMD对应于泵测量深度。

等式9：L_C＝PMD

在一些示例中，处理器136经由I/O接口132接收指示杆柱110是逐渐变细的输入。一些逐渐变细的杆柱110具有三个部分。当杆柱110是逐渐变细的并具有三个逐渐变细部分时，可以使用等式10-26。在其它示例中，杆柱110可以具有不同数量的逐渐变细部分，并且可以更改等式10-26以考虑不同数量的逐渐变细部分，和/或可以使用更少的或额外的等式。

在其中杆柱110是逐渐变细的示例中，公称杆直径可以等于杆柱110 的一部分的直径。在一些示例中，杆柱110具有三个逐渐变细部分并且公称杆直径等于杆柱110的中心部分(例如，第二部分)的直径。

如果处理器136从操作员接收指示杆柱110是逐渐变细的并且杆柱110 包括第一部分、第二部分、和第三部分的输入，则处理器136可以例如在抽油机100的上冲程期间确定杆柱110的第一部分上的第一力值(F₁)。在一些示例中，由处理器136使用等式10来确定第一力值，其中WRF对应于浮力杆重量，ρ_f对应于以磅/立方英尺为单位的管道和/或泵102中的流体的密度，PTVD对应于以英尺为单位的泵实际垂直深度(PTVD)并且A_p对应于以平方英寸为单位的泵102的横截面面积。

等式10：

在一些示例中，泵的横截面面积、泵实际垂直深度、以及管道和/或泵 102中的流体的密度可以由操作员输入或者从例如存储器134或某个其它数据库传送到处理器136。在一些示例中，估计或计算泵实际垂直深度。在一些示例中，泵实际垂直深度对应于泵测量深度。

在一些示例中，确定杆柱110的第一部分的长度(L₁)。在一些示例中，处理器136使用等式11来确定逐渐变细的杆柱110的第一部分的长度，其中D对应于杆柱110的公称直径并且ρ对应于杆柱110的浮力密度。

等式11：

在一些示例中，确定逐渐变细的杆柱110的第一部分的直径(D₁)。在一些示例中，第一部分包括多个杆。在一些示例中，处理器136使用等式12来确定逐渐变细的杆柱110的第一部分的直径，其中D对应于公称直径。

等式12：D₁＝D+0.0104

在一些示例中，可以确定杆柱110的第一部分的横截面面积(A₁)。在一些示例中，处理器136使用等式13来确定杆柱110的第一部分的横截面面积，其中D₁对应于杆柱110的第一部分的直径。

等式13：

在一些示例中，计算杆柱110的第二部分的长度(L₂)。在一些示例中，处理器136使用等式14来确定杆柱110的第二部分的长度。

等式14：

在一些示例中，计算逐渐变细的杆柱110的第二部分的直径(D₂)。在一些示例中，第二部分包括多个杆。在这些示例中，处理器136使用等式 15来确定杆柱110的第二部分的直径。

等式15：D₂＝D

在一些示例中，确定杆柱110的第二部分的横截面面积(A₂)。在一些示例中，处理器136使用等式16来确定杆柱110的第二部分的横截面面积 (A₂)，其中D₂对应于杆柱110的第二部分的直径。

等式16：

如果杆柱110的不同的逐渐变细部分由相同或基本相同的材料构造，则在一些示例中，可以确定每个逐渐变细部分的顶部处的力。在一些示例中，处理器136使用等式17来计算第二部分的顶部处的力(F₂)，其中A₁对应于杆柱110的第一部分的横截面面积，F₁对应于杆柱110的第一部分上的力值，并且L₁对应于杆柱110的第一部分的长度。

等式17：F₂＝F₁-(A₁*L₁*ρ)

在其中杆柱110是逐渐变细的示例中，每个逐渐变细部分的长度的和对应于泵测量深度(PMD)。例如，如果杆柱110具有三个逐渐变细部分，则等式18可以用于使杆柱110的第一部分、第二部分、和第三部分的长度与泵测量深度相关联，其中L₁对应于第一部分的长度，L₂对应于第二部分的长度，并且L₃对应于第三部分的长度。

等式18：L₁+L₂+L₃＝PMD

在一些示例中，计算杆柱110的第三部分的长度(L₃)。在一些示例中，处理器136使用等式19来确定杆柱110的第三部分的长度。在等式19中，重新排列等式18以解出L₃。

等式19：L₃＝PMD-L₁-L₂

在一些示例中，计算逐渐变细的杆柱110的第三部分的直径(D₃)。在一些示例中，第三部分包括多个杆。在一些示例中，处理器136使用等式20来确定杆柱110的第三部分的直径。

等式20：D₃＝D-0.0104

在一些示例中，确定杆柱110的第三部分的横截面面积(A₃)。在一些示例中，处理器136使用等式21来确定杆柱110的第三部分的横截面面积。

等式21：

在一些示例中，确定第三部分的顶部处的力(F₃)。例如，处理器136 可以使用等式22来计算第三部分的顶部处的力，其中F₂对应于第二部分的顶部处的力，L₂对应于第二部分的长度，A₃对应于杆柱110的第三部分的横截面面积，并且ρ是杆柱110的浮力密度。

等式22：F₃＝F₂-(A₂*L₂*ρ)

在一些示例中，杆柱110中的所有逐渐变细部分由相同的和/或基本相同的材料(例如，钢)构造。如果杆柱110的所有逐渐变细部分都由相似的或相同的材料构造并且杆柱110包括三个具有不同直径的部分，则等式 23可以用于使杆柱110的三个逐渐变细部分中的每个逐渐变细部分的面积和长度与浮力杆重量和浮力杆密度(ρ)相关。如本文中所阐述的，相似的材料意味着由于制造公差可以在材料中存在一些变化。在其中杆柱110具有多于三个逐渐变细部分的示例中，可以相应地更改等式23。

等式23：

杆柱的设计策略变化，但在一些示例中，“相等的应力”策略用于设计示例的杆柱110。在这些示例中，选择逐渐变细部分的长度，从而杆柱110 的每个逐渐变细部分的顶部处的应力基本上相等。如本文中所使用的，基本相等的应力意味着每个逐渐变细部分的应力可以相对于彼此变化约3％。因此，在一些示例中，等式24、等式25、和等式26可以用来使杆柱110 的一部分的顶部处的力和该部分的横截面面积与杆柱110的另一部分的顶部处的力和杆柱110的另一部分的横截面面积相关。例如，等式24使杆柱 110的第一部分的顶部处的力和杆柱110的第一部分的横截面面积与杆柱 110的第二部分的顶部处的力和杆柱110的第二部分的横截面面积相关。等式25使杆柱110的第一部分的顶部处的力和杆柱110的第一部分的横截面面积与杆柱110的第三部分的顶部处的力和杆柱110的第三部分的横截面面积相关。等式26使杆柱110的第二部分的顶部处的力和杆柱110的第二部分的横截面面积与杆柱110的第三部分的顶部处的力和杆柱110的第三部分的横截面面积相关。

等式24：

等式25：

等式26：

在一些示例中，处理器136生成包括杆柱110的每个部分的尺寸(例如，长度和直径)的报告。当实际测量结果可供操作员使用时，操作员可以使用该报告以稍后验证估计的测量结果。杆柱110的所确定的尺寸用于校准抽油机100。

一旦抽油机100的校准完成和/或生成对应的报告，杆柱110的所确定的尺寸就可以被储存在存储器134中和/或由处理器136使用以生成例如示功图(例如，有杆泵示功图、地面示功图、泵示功图、等等)。在一些示例中，在抽油机100的操作期间使用示功图。

在一些示例中，在校准期间获得的值用于例如验证操作员输入的值或其它数据。例如，为了验证由操作员输入的数字的准确性，杆柱110的第一逐渐变细部分、第二逐渐变细部分、和第三逐渐变细部分的尺寸的值可以经由处理器136与由操作员经由I/O接口132输入到处理器136中的对应的值进行比较，以判断操作员输入的值是否在阈值之外。如果这些值在阈值之外，则示例的处理器136可以使得警报经由例如I/O设备132显示或以其它方式传送。因此，本文中公开的示例可以用于验证操作员输入的准确性和/或使用本文中公开的示例确定的值可以用于校准抽油机100和/或有杆泵控制器130。

虽然在图1中例示了实现抽油机100的示例方式，但是图1中例示的元件、过程和/或设备中的一个或多个可以进行组合、分开、重新布置、省略、消除和/或以任何其它方式实现。此外，图1中的示例处理器136、示例I/O设备132、示例存储器134、和/或更笼统地，示例的有杆泵控制器130 可以通过硬件、软件、固件和/或硬件、软件和/或固件的任何组合来实现。因此，例如，示例处理器136、示例I/O设备132、示例存储器134和/或更笼统地，示例有杆泵控制器130中的任一个都可以通过一个或多个电路、可编程处理器、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑器件(PLD)和/或现场可编程逻辑器件(FPLD)等等来实现。当阅读本专利的任何装置或系统权利要求以覆盖纯软件和/或固件实施方式时，示例处理器136、示例I/O设备132、示例存储器134和/或更笼统地，示例的有杆泵控制器130中的至少一个在此明确被定义为包括有形计算机可读储存设备或储存盘(例如储存软件和/或固件的存储器、DVD、CD、蓝光光碟等)。此外，图1中的示例的抽油机100可以包括除了在图3中例示的那些元件、过程和/或设备之外的或替代图3中例示的那些元件、过程和/或设备的一个或多个元件、过程和/或设备，和/或可以包括例示的元件、过程和设备中的任何或全部元件、过程和设备中的多于一个元件、过程和设备。

在图2中示出了表示可用于实现图1中的抽油机100的示例方法200 的流程图。在该示例中，方法200可以使用机器可读指令来实现，机器可读指令包括由处理器(例如下面结合图3讨论的示例处理器平台300中示出的处理器312)执行的程序。程序可以用储存在有形计算机可读储存介质 (诸如CD-ROM、软盘、硬盘驱动器、数字通用光盘(DVD)、蓝光光盘、或与处理器312相关联的存储器)上的软件来体现，但是整个程序和/或其部分可以替代地由除了处理器312之外的设备来执行和/或用固件或专用硬件来体现。此外，尽管参照图2中例示的流程图描述了示例程序，但是可以替代地使用实现示例的抽油机100的许多其它方法。例如，可以改变框的执行顺序，和/或可以改变、消除、或组合所描述的框中的某些框。

如上面提及的，可以使用储存在有形计算机可读储存介质(例如硬盘驱动器、闪存、只读存储器(ROM)、光盘(CD)、数字通用盘(DVD)、缓存、随机存取存储器(RAM))和/或信息在其中储存任何持续时间(例如，达延长的时间段、永久地、用于简短的实例、用于临时缓冲、和/或用于信息的缓存)的任何其它储存设备或储存盘上的编码指令(例如，计算机和/或机器可读指令)来实现图2的示例方法200。如本文中所使用的，术语有形计算机可读储存介质被明确定义为包括任何类型的计算机可读储存设备和/或储存盘并且排除传播的信号。如本文中所使用的，可交换地使用“有形计算机可读储存介质”和“有形机器可读储存介质”。另外地或替代地，可以使用储存在非暂时性计算机和/或机器可读介质(例如硬盘驱动器、闪存、只读存储器、光盘、数字通用盘、缓存、随机存取存储器)和/ 或信息在其中储存任何持续时间(例如，达延长的时间段、永久地、用于简短的实例、用于临时缓冲、和/或用于信息的缓存)的任何其它储存设备或储存盘上的编码指令(例如，计算机和/或机器可读指令)来实现图2中的示例过程。如本文中所使用的，术语非暂时性计算机可读介质被明确定义为包括任何类型的计算机可读设备或磁盘并且排除传播的信号。如本文中所使用的，当短语“至少”被用作为权利要求的前序部分中的过渡术语时，其以与术语“包括”是开放式的相同方式是开放式的。

当通过例如将杆柱110插入到抽油机100的泵102中、按下按钮或致动物理对象(例如，杠杆)以使得有杆泵控制器130运行校准过程来启动校准过程(框202)时，图2中的示例方法200开始。在一些示例中，在校准过程启动期间，操作员输入在校准过程中使用的值，例如泵尺寸、杆柱 110的杆尺寸等。使用例如处理器136估计或计算抽油机100的泵深度和/或通过在I/O设备132处从操作员接收输入来获得泵深度值估计(框204)。使用例如处理器136和/或来自操作员的在I/O设备132处的输入来获得杆柱的类型标识(框206)。

执行阀检查(框208)，并使用例如有杆泵控制器130和/或传感器128 来执行一个或多个固定阀检查和游动阀检查。基于阀检查，使用例如位于抽油机100上并临近杆柱110的传感器128来确定泄漏载荷值(框210)，以在阀检查期间测量泄漏载荷值。在一些示例中，传感器128经由I/O设备 132为处理器136提供泄漏载荷值。

基于泄漏载荷值，使用例如杆控制器130、处理器136、和/或等式1 来确定残余摩擦值(框212)。使用例如杆控制器130、处理器136、等式2、和/或等式3、基于所确定的泄漏载荷值和残余摩擦值来确定浮力杆的重量 (框214)。在一些示例中，通过使用例如等式4减去系统中其它部件(例如，光杆等)的估计的重量来确定精确的浮力杆重量。在一些示例中，基于由例如杆制造商提供的浮力杆重量和杆参数和/或使用等式5和等式6来计算杆柱110的浮力密度。

使用例如杆控制器130、处理器136、和/或等式7，基于泵深度估计值、浮力杆重量、和浮力杆密度来确定杆直径参数值(框216)。基于杆直径参数值，使用例如杆控制器130、处理器136、和/或等式8以将杆直径参数向下舍入到例如最接近1/8英寸来确定杆直径值估计(框218)。

过程基于例如来自操作员的对I/O设备132的输入来判断杆柱标识是否与逐渐变细的杆柱相关联(框220)。如果杆柱110被标识为逐渐变细的杆柱，则杆柱110可以具有三个逐渐变细部分。如果杆柱110被标识为恒定直径的杆柱，则杆柱110中的每个杆都具有例如相同的或相似的直径。

如果杆柱标识为逐渐变细的杆柱，则使用例如浮力杆重量、泵深度、泵的横截面面积、以及管道中的流体的密度、和/或等式10来估计或确定杆柱110的第一部分上的第一力值(框222)。基于第一力值和杆直径值，使用例如处理器136、第一力值、和/或等式11来确定杆柱110的第一部分的第一长度(框224)。基于杆直径值，使用例如处理器136、第一长度、和/ 或等式12来确定杆柱110的第一部分的第一直径(框226)。

基于第一力值和杆直径值，使用例如处理器136、第一力值、直径值、和/或等式14来确定杆柱110的第二部分的第二长度(框228)。基于杆直径值，使用例如处理器136、第二长度、和/或等式15来确定杆柱110的第二部分的第二直径(框230)。如果杆柱110具有三个逐渐变细部分，则杆柱110的第二部分的直径是例如在等式8中计算的公称直径。

基于泵深度值、第一长度、和第二长度，使用例如处理器136、和/或等式19来确定杆柱110的第三部分的第三长度(框232)。基于杆直径值，使用例如处理器136、第三逐渐变细部分的长度、和/或等式20来确定杆柱 110的第三部分的第三直径(框234)。

如果杆柱的标识不是逐渐变细的杆柱，而是恒定直径的杆柱，则基于泵深度，使用例如处理器136、泵深度、和/或等式9来确定杆柱110的第四长度(框236)。基于杆直径值，使用例如处理器136和/或在等式8中确定的公称直径来确定具有恒定直径的杆柱110的第四直径(框238)。

在一些示例中，基于杆柱110的一个或多个直径来确定杆柱110的横截面面积和/或杆柱110的每个部分(框239)。在一些示例中，由处理器136 分别使用等式13、等式16、和等式21来确定第一部分、第二部分、和第三部分中的杆的横截面面积。在其它示例中，例如当杆柱110被标识为恒定直径的杆柱时，通过例如等式16来确定横截面面积。在一些示例中，处理器136生成杆柱110的尺寸的报告。

在确定杆柱110的尺寸之后，操作抽油机100(框240)。基于泵操作和/或泵尺寸，使用例如处理器136来确定泵102的参数值(框242)。使用例如处理器136、基于参数值和所确定的一个或多个杆柱直径和/或长度来计算泵卡(框244)。接着，处理器136判断抽吸操作是否应该结束(框246)。如果抽吸操作不应该结束，则过程返回到框240。如果抽吸操作应该结束，则处理器136判断抽油机100是否将被重新校准(框248)。如果抽油机100 需要重新校准，则过程返回到框202。如果抽油机100将不被重新校准，则过程结束。

图3是能够执行指令以执行图2中的方法200和图1中的示例抽油机 100的示例处理器平台300的框图。处理器平台300可以是例如服务器、个人计算机、移动设备(例如，蜂窝电话、智能电话、诸如iPad^TM之类的平板设备)、个人数字助理(PDA)、互联网设施、DVD播放器、CD播放器、数据视频记录器、蓝光播放器、游戏控制台、个人录像机、机顶盒、或任何其它类型的计算设备。

所例示的示例中的处理器平台300包括处理器312。所例示的示例中的处理器312是硬件。例如，处理器312可以由来自任何期望家庭或制造商的一个或多个集成电路、逻辑电路、微处理器或控制器来实现。

所例示的示例中的处理器312包括本地存储器313(例如，缓存)。所例示的示例中的处理器312经由总线318与包括易失性存储器314和非易失性存储器316的主存储器进行通信。易失性存储器314可以由同步动态随机存取存储器(SDRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、RAMBUS 动态随机存取存储器(RDRAM)和/或任何其它类型的随机存取存储器设备来实现。非易失性存储器316可以由闪存和/或任何其它期望类型的存储设备来实现。对主存储器314、316的访问由存储器控制器控制。

所例示的示例中的处理器平台300还包括接口电路320。接口电路320 可以由任何类型的接口标准(例如，以太网接口、通用串行总线(USB)、和/或串行总线(PCI express)接口)来实现。

在所例示的示例中，一个或多个输入设备322连接到接口电路320。一个或多个输入设备322允许用户将数据和命令输入到处理器312中。一个或多个输入设备可以通过例如音频传感器、麦克风、相机(静止的或视频的)、键盘、按钮、鼠标、触摸屏、轨迹板、轨迹球、等点(isopoint)和/ 或语音识别系统来实现。

一个或多个输出设备324也连接到所例示的示例中的接口电路320。输出设备324可以例如通过显示设备(例如，发光二极管(LED)、有机发光二极管(OLED)、液晶显示器、阴极射线管显示器(CRT)、触摸屏、触觉输出设备、发光二极管(LED)、打印机和/或扬声器)来实现。因此，所例示的示例中的接口电路320通常包括图形驱动器卡。

所例示的示例中的接口电路320还包括诸如发射机、接收机、收发机、调制解调器和/或网络接口卡之类的通信设备，以促进经由网络326(例如，以太网连接、数字用户线(DSL)、电话线、同轴电缆、蜂窝电话系统等) 与外部机器(例如，任何类型的计算设备)交换数据。

所例示的示例中的处理器平台300还包括用于储存软件和/或数据的一个或多个大容量存储设备328。这种大容量存储设备328的示例包括软盘驱动器、硬盘驱动器盘、光盘驱动器、蓝光光盘驱动器、RAID系统、和数字通用光盘(DVD)驱动器。

用于执行图2中的方法的编码指令332可以储存在大容量储存设备328 中、易失性存储器314中、非易失性存储器316中和/或诸如CD或DVD 之类的可移动的有形计算机可读储存介质上。

根据前述内容，将意识到的是，上述公开的方法、装置和制品提高了当安装杆柱时可以校准抽油机的效率。此外，使用本文中所公开的示例，操作员或技术人员可以在无需获取杆柱的尺寸(该尺寸可能不是总是容易获取的)的情况下校准有杆泵控制器。此外，本文中所公开的示例实现了对由技术人员或操作员输入的任何尺寸的验证。

示例的方法包括获得与抽油机有关的初始值、基于该初始值来确定参数，这些参数包括泄漏载荷值、残余摩擦值、和浮力杆重量值中的至少一个，以及基于该初始值和参数中的一个或多个来计算杆柱的一个或多个尺寸，该一个或多个尺寸用于确定抽油机的泵卡。

在一些示例中，该方法包括基于该一个或多个尺寸来校准抽油机。在一些示例中，泄漏载荷值是第一泄漏载荷值，并且该方法还包括确定第二泄漏载荷值，其中确定第一泄漏载荷值和第二泄漏载荷值包括执行一个或多个阀检查。在一些示例中，该方法包括获得与逐渐变细的杆柱或恒定直径的杆柱相关联的杆柱标识。在一些这样的示例中，该方法包括基于杆柱标识来计算一个或多个初始值、以及一个或多个参数、或者逐渐变细的杆柱的第一部分上的力值。在一些这样的示例中，该方法包括基于该一个或多个初始值和一个或多个参数来确定逐渐变细的杆柱的第一部分的一个或多个尺寸，该第一部分的一个或多个尺寸包括第一部分的直径或第一部分的长度。在一些示例中，该方法包括操作泵以确定一个或多个泵操作参数值，该一个或多个泵操作参数值与限定泵卡相关联。在一些示例中，该方法包括生成抽油杆柱的一个或多个尺寸的报告。在一些这样的示例中，该方法包括基于泄漏载荷值和残余摩擦来确定浮力杆重量。

另一种示例的方法包括：基于阀检查来确定抽油机的泄漏载荷值和抽油机的残余摩擦值，基于泄漏载荷值和残余摩擦值来确定抽油机的杆柱的浮力杆重量值，以及基于浮力杆重量值和泵深度值来确定杆柱的杆直径估计值，该杆直径估计值用于确定抽油机的泵卡或用于验证有杆泵控制器所获得的值的准确性。

在一些示例中，该方法包括获得杆柱标识，该杆柱标识与逐渐变细的杆柱或恒定直径的杆柱相关联。在一些示例中，该方法包括确定杆柱的第一部分的第一力值。在一些这样的示例中，第一力值是基于以下各项中的一项或多项来确定的：杆直径估计值、浮力杆重量、泵深度值、或残余摩擦值。在一些这样的示例中，该方法包括基于第一力值和杆直径估计值来确定第一部分的第一长度。在一些这样的示例中，该方法包括基于第一力值和杆直径估计值来确定杆柱的第二部分的第二长度。在一些示例中，该方法包括基于第一部分的第一长度和第二部分的第二长度来确定杆柱的第三部分的第三长度。在一些示例中，该方法包括基于杆直径估计值来确定第一部分的第一直径。在一些这样的示例中，该方法包括基于杆直径估计值来确定杆柱的第二部分的第二直径。在一些示例中，该方法包括基于杆直径估计值来确定杆柱的第三部分的第三直径。在一些示例中，该方法包括基于泵深度值来确定杆柱的长度以及基于杆直径估计值来确定杆柱的直径。

示例的有形机器可读储存设备或储存盘包括机器可读指令，该机器可读指令在被执行时，使得处理器至少执行以下操作：获得初始值，初始值与抽油机有关，基于初始值来确定参数，该参数包括泄漏载荷值、残余摩擦值、以及浮力杆重量中的至少一个，以及基于初始值和所确定的参数中的一个或多个来计算杆柱的一个或多个尺寸，该一个或多个尺寸用于确定抽油机的泵卡或用于验证有杆泵控制器所获得的值的准确性。

在一些示例中，该指令使得处理器基于一个或多个尺寸来校准抽油机。在一些示例中，该指令使得处理器生成杆柱的一个或多个尺寸的报告。

示例的装置包括抽油机以移动杆柱和有杆泵控制器，该有杆泵控制器包括处理器以执行以下操作：获得与抽油机有关的初始值，基于初始值来确定参数，该参数包括泄漏载荷值、残余摩擦值、以及浮力杆重量中的至少一个，以及基于初始值和所确定的参数中的一个或多个来计算杆柱的一个或多个尺寸，该一个或多个尺寸用于校准抽油机，以确定抽油机的泵卡，或用于验证有杆泵控制器所获得的值的准确性。

另一种示例的装置包括外壳和处理器，该处理器设置在外壳内，该处理器执行以下操作：获得泵深度值，执行阀检查，基于阀检查来确定抽油机的泄漏载荷值和抽油机的残余摩擦值，基于泄漏载荷值和残余摩擦值来确定抽油机的杆柱的浮力杆重量值，以及基于浮力杆重量值和泵深度值来确定杆柱的杆直径估计值，杆直径估计值或关联值用于校准抽油机或用于验证有杆泵控制器处的值的准确性。

在一些示例中，处理器获得与逐渐变细的杆柱或恒定直径的杆柱相关联的杆柱标识。在一些示例中，处理器基于杆直径估计值来获得杆柱的部分的直径。在一些示例中，处理器基于杆直径估计值和泵深度值来确定杆柱的第二尺寸，其中，该第二尺寸包括长度。

尽管本文中已经描述了特定示例方法、装置和制品，但是本专利的覆盖范围不限于此。相反，本专利涵盖完全落入本专利的权利要求的范围内的所有方法、装置和制品。

Claims

1.一种用于校准抽油机的方法，所述方法包括：

获得与抽油机有关的初始值；

基于所述初始值来确定参数，所述参数包括泄漏载荷值、残余摩擦值、以及浮力杆重量值中的至少一个；以及

基于所述初始值和所述参数中的一个或多个，计算杆柱的一个或多个尺寸，所述一个或多个尺寸用于确定所述抽油机的示功图。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：基于所述一个或多个尺寸来校准所述抽油机。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述泄漏载荷值是第一泄漏载荷值，并且所述方法还包括：确定第二泄漏载荷值，其中，确定所述第一泄漏载荷值和所述第二泄漏载荷值包括执行一个或多个阀检查。

4.根据权利要求1所述的方法，还包括：获得与逐渐变细的杆柱或恒定直径的杆柱相关联的杆柱标识。

5.根据权利要求4所述的方法，还包括：基于所述杆柱标识来计算所述一个或多个初始值、以及所述一个或多个参数，或者所述逐渐变细的杆柱的第一部分上的力值。

6.根据权利要求5所述的方法，还包括：基于所述一个或多个初始值和所述一个或多个参数来确定所述逐渐变细的杆柱的所述第一部分的一个或多个尺寸，所述第一部分的所述一个或多个尺寸包括所述第一部分的直径或所述第一部分的长度。

7.根据权利要求1所述的方法，还包括：生成所述杆柱的所述一个或多个尺寸的报告。

8.根据权利要求3所述的方法，其中，所述浮力杆重量值是基于所述泄漏载荷值和所述残余摩擦来确定的。

9.一种有形机器可读储存设备或储存盘，所述储存设备或储存盘包括机器可读指令，所述机器可读指令在被执行时，使得处理器通过至少执行以下操作来校准抽油机：

获得初始值，所述初始值与抽油机有关；

基于所述初始值来确定参数，所述参数包括泄漏载荷值、残余摩擦值、以及浮力杆重量中的至少一个；以及

基于所述初始值和所确定的参数中的一个或多个，计算杆柱的一个或多个尺寸，所述一个或多个尺寸用于确定所述抽油机的示功图或用于验证有杆泵控制器所获得的值的准确性。

10.根据权利要求9所述的有形机器可读储存设备或储存盘，其中，所述机器可读指令在被执行时，使得所述处理器基于所述一个或多个尺寸来校准所述抽油机。

11.根据权利要求9或10所述的有形机器可读储存设备或储存盘，其中，所述机器可读指令在被执行时，使得所述处理器生成所述杆柱的所述一个或多个尺寸的报告。