CN108021725A - 确定电功图数据中抽油机换向点位置的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种确定电功图数据中抽油机换向点位置的方法，包括：步骤1，进行电功率数据连续测取，人工观察抽油机运行状况，手动指定换向点位置，截取此数据序列中的一个完整周期的电功率数据段，进行滤波及归一化处理后作为特征数据序列；步骤2，将人工测取的含有换向点位置信息的电功率特征数据序列作为原始序列，将后续录取的电功率数据作为待对比序列，利用已知换向点位置的特征数据，通过自相关最小方差法对后续测取的电功率数据中的换向点进行自动判断。该确定电功图数据中抽油机换向点位置的方法通过智能算法实时识别抽油机运行时的换向点，不安装任何位置传感器，可靠性高，换向点的识别精度高。
Description
技术领域
本发明涉及石油开采技术领域，特别是涉及到一种确定电功图数据中抽油机换向点位置的方法。
背景技术
抽油机是油田生产的关键组成部分，对其进行工况实时监控、故障自动诊断有助于提高油田生产效率，降低生产管理难度，增加经济收益。基于电功图的抽油机工况实时监控和故障自动诊断方法具有实时、经济、安全、稳定等优点，在油田得到了广泛应用。
抽油机工况实时监控需要采集悬点位移用以辅助分析载荷、电功率等参数的变化规律。目前众多的位移测量方式中，拉线式变阻传感器运动部件损坏率高；加速度位移传感器在抽油机冲次小于1/min时误差会迅速增大；角位移传感器无法应用在皮带式抽油机上；开关式位置传感器的安装难度和寿命不能满足要求。抽油机是油田生产的关键组成部分，对其进行工况实时监控、故障自动诊断有助于提高油田生产效率，降低生产管理难度，增加经济收益。基于电功图的抽油机工况实时监控和故障自动诊断方法具有实时、经济、安全、稳定等优点，在油田得到了广泛应用。
抽油机工况实时监控需要采集悬点位移用以辅助分析载荷、电功率等参数的变化规律。目前众多的位移测量方式中，拉线式变阻传感器运动部件损坏率高；加速度位移传感器在抽油机冲次小于1/min时误差会迅速增大；角位移传感器无法应用在皮带式抽油机上；开关式位置传感器的安装难度和寿命不能满足要求。为此我们发明了一种新的确定电功图数据中抽油机换向点位置的方法，解决了以上技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种可靠性高，换向点的识别精度高的确定电功图数据中抽油机换向点位置的方法。
本发明的目的可通过如下技术措施来实现：确定电功图数据中抽油机换向点位置的方法，该确定电功图数据中抽油机换向点位置的方法包括：步骤1，进行电功率数据连续测取，人工观察抽油机运行状况，手动指定换向点位置，截取此数据序列中的一个完整周期的电功率数据段，进行滤波及归一化处理后作为特征数据序列；步骤2，将人工测取的含有换向点位置信息的电功率特征数据序列作为原始序列，将后续录取的电功率数据作为待对比序列，利用已知换向点位置的特征数据，通过自相关最小方差法对后续测取的电功率数据中的换向点进行自动判断。
本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：
步骤1包括：
步骤11，选取一口正常运行的油井，利用电功率测试系统的测试软件或者手持仪器录取抽油机运行时的电功率数据序列，同时人工观察抽油机运行过程，记录抽油机到达换向点的时机，在录取得到的电功率数据序列中标记换向点位置，分别对上、下两个换向点进行标记；
步骤12，在经过标记上、下换向点的电功率数据序列中，截取一个运行周期的数据序列，对该数据序列进行均值滤波，消除信号中的突变杂讯，平滑数据；
步骤13，对经过平滑的数据序列进行幅值归一化处理，将处理后的数据序列作为特征数据序列进行储存，该特征数据序列用于识别同类型抽油机电功率信号序列中的换向点位置。
步骤2包括：
步骤21，对测取的电功率数据序列进行周期识别，计算测试井抽油机运行周期，即通常所说的冲次的倒数；
步骤22，根据测试井的运行周期，对步骤1得到的特征数据序列，通过数据插值方法对其进行横向缩放，使特征数据序列和测试得到的测试数据序列在一个周期内具有相同的序列长度，也即数据点数量；
步骤23，对特征数据序列和测试得到的数据序列进行最小方差自相关分析；
步骤24，找到方差数据序列中的极小值，根据该极小值的位置信息找到特征数据序列和测试得到的数据序列在进行步骤23时对应该极小值的对齐位置；
步骤25，找到步骤24中所指的对齐位置后，测试得到的数据序列中的换向点位置即与特征数据序列中的换向点位置对齐，特征数据序列中的换向点位置是已知的，因此也就得到了测试得到的数据序列中的换向点位置。
步骤2还包括：在步骤21之前，对测试井进行电功率信号测录，同时对录取到的数据序列进行均值滤波消除信号中的突变杂讯，平滑数据。
在步骤21中，抽油机运行周期识别有两种方式：(1)已知运行周期，则可直接输入周期值；(2)未知运行周期，则通过频谱分析和相关分析自动识别周期。
在步骤23中，将特征数据序列的一端和测试得到的数据序列的一端对齐，并逐数据位移动其中一个序列，每移动一个数据位，计算两个序列中各对应数据点间方差之和，最终得到一组方差数据序列。
步骤2还包括：在步骤23之后，对得到的方差数据序列进行平滑滤波，消除数据中的异常突变，平滑数据。
本发明中的确定电功图数据中抽油机换向点位置的方法，基于抽油机井电功图数据，通过人工辅助设置获得抽油机运行时上下行特征，再通过智能算法实时识别抽油机运行时的换向点，不安装任何位置传感器，可靠性高，换向点的识别精度高。
附图说明
图1为本发明的准备特征数据序列的一具体实施例的流程图；
图2为本发明的利用特征数据序列确定电功图数据中抽油机换向点位置的一具体实施例的流程图。
具体实施方式
为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合附图所示，作详细说明如下。
电功率数据测取过程中，当测试系统初次安装、抽油机运行参数改变、或者需要校准电功率测试系统中的信号周期时，通过以下方式进行，如图1和图2所示，图1为本发明的准备特征数据序列的一具体实施例的流程图。
在步骤101，选取一口正常运行的油井，利用电功率测试系统的测试软件或者手持仪器录取抽油机运行时的电功率数据序列，同时人工观察抽油机运行过程，记录抽油机到达换向点的时机，在录取得到的电功率数据序列中标记换向点位置。分别对上、下两个换向点进行标记。
在步骤102，在经过标记上、下换向点的电功率数据序列中，截取一个运行周期的数据序列，对该数据序列进行均值滤波，消除信号中的突变杂讯，平滑数据。
在步骤103，对经过平滑的数据序列进行幅值归一化处理，将处理后的数据序列作为特征数据序列进行储存。该特征数据序列可用于识别同类型抽油机电功率信号序列中的换向点位置。
图2为本发明的利用特征数据序列确定电功图数据中抽油机换向点位置的一具体实施例的流程图。
在步骤201，对测试井进行电功率信号测录，同时对录取到的数据序列进行均值滤波消除信号中的突变杂讯，平滑数据。
在步骤202，对测取的电功率数据序列进行周期识别，计算测试井抽油机运行周期，即通常所说的冲次的倒数。抽油机运行周期识别有两种方式：(1)已知运行周期，则可直接输入周期值；(2)未知运行周期，则通过频谱分析和相关分析自动识别周期。频谱分析和相关分析是信号分析处理领域的常规分析手段，在此不赘述其原理和过程。
在步骤203，根据测试井的运行周期，对步骤103中得到的特征数据序列，通过数据插值方法对其进行横向缩放，使特征数据序列和测试得到的测试数据序列在一个周期内具有相同的序列长度，也即数据点数量。
在步骤204，对特征数据序列和测试得到的数据序列进行最小方差自相关分析，即：将特征数据序列的一端和测试得到的数据序列的一端对齐，并逐数据位移动其中一个序列，每移动一个数据位，计算两个序列中各对应数据点间方差之和，最终得到一组方差数据序列。
在步骤205，对得到的方差数据序列进行平滑滤波，消除数据中的异常突变，平滑数据。
在步骤206，找到方差数据序列中的极小值，根据该极小值的位置信息找到特征数据序列和测试得到的数据序列在进行步骤204时对应该极小值的对齐位置。
在步骤207，找到步骤206中所指的对齐位置后，测试得到的数据序列中的换向点位置即与特征数据序列中的换向点位置对齐。特征数据序列中的换向点位置是已知的，因此也就得到了测试得到的数据序列中的换向点位置。
Claims (7)
1.确定电功图数据中抽油机换向点位置的方法，其特征在于，该确定电功图数据中抽油机换向点位置的方法包括：
步骤1，进行电功率数据连续测取，人工观察抽油机运行状况，手动指定换向点位置，截取此数据序列中的一个完整周期的电功率数据段，进行滤波及归一化处理后作为特征数据序列；
步骤2，将人工测取的含有换向点位置信息的电功率特征数据序列作为原始序列，将后续录取的电功率数据作为待对比序列，利用已知换向点位置的特征数据，通过自相关最小方差法对后续测取的电功率数据中的换向点进行自动判断。
2.根据权利要求1所述的确定电功图数据中抽油机换向点位置的方法，其特征在于，步骤1包括：
步骤11，选取一口正常运行的油井，利用电功率测试系统的测试软件或者手持仪器录取抽油机运行时的电功率数据序列，同时人工观察抽油机运行过程，记录抽油机到达换向点的时机，在录取得到的电功率数据序列中标记换向点位置，分别对上、下两个换向点进行标记；
步骤12，在经过标记上、下换向点的电功率数据序列中，截取一个运行周期的数据序列，对该数据序列进行均值滤波，消除信号中的突变杂讯，平滑数据；
步骤13，对经过平滑的数据序列进行幅值归一化处理，将处理后的数据序列作为特征数据序列进行储存，该特征数据序列用于识别同类型抽油机电功率信号序列中的换向点位置。
3.根据权利要求1所述的确定电功图数据中抽油机换向点位置的方法，其特征在于，步骤2包括：
步骤21，对测取的电功率数据序列进行周期识别，计算测试井抽油机运行周期，即通常所说的冲次的倒数；
步骤22，根据测试井的运行周期，对步骤1得到的特征数据序列，通过数据插值方法对其进行横向缩放，使特征数据序列和测试得到的测试数据序列在一个周期内具有相同的序列长度，也即数据点数量；
步骤23，对特征数据序列和测试得到的数据序列进行最小方差自相关分析；
步骤24，找到方差数据序列中的极小值，根据该极小值的位置信息找到特征数据序列和测试得到的数据序列在进行步骤23时对应该极小值的对齐位置；
步骤25，找到步骤24中所指的对齐位置后，测试得到的数据序列中的换向点位置即与特征数据序列中的换向点位置对齐，特征数据序列中的换向点位置是已知的，因此也就得到了测试得到的数据序列中的换向点位置。
4.根据权利要求3所述的确定电功图数据中抽油机换向点位置的方法，其特征在于，步骤2还包括：在步骤21之前，对测试井进行电功率信号测录，同时对录取到的数据序列进行均值滤波消除信号中的突变杂讯，平滑数据。
5.根据权利要求3所述的确定电功图数据中抽油机换向点位置的方法，其特征在于，在步骤21中，抽油机运行周期识别有两种方式：（1）已知运行周期，则可直接输入周期值；（2）未知运行周期，则通过频谱分析和相关分析自动识别周期。
6.根据权利要求3所述的确定电功图数据中抽油机换向点位置的方法，其特征在于，在步骤23中，将特征数据序列的一端和测试得到的数据序列的一端对齐，并逐数据位移动其中一个序列，每移动一个数据位，计算两个序列中各对应数据点间方差之和，最终得到一组方差数据序列。
7.根据权利要求3所述的确定电功图数据中抽油机换向点位置的方法，其特征在于，步骤2还包括：在步骤23之后，对得到的方差数据序列进行平滑滤波，消除数据中的异常突变，平滑数据。
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