CN108798639B - 抽油机游动凡尔开启点识别方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抽油机游动凡尔开启点识别方法及系统。该方法可以包括：采集抽油机一个冲程周期电功图曲线图P(T)；基于小波变换理论对所述电功图曲线图P(T)进行3阶Mallat小波分解，提取振荡信号；基于提取的振荡信号，获取抽油杆振荡信号；抽油杆振荡信号幅值满足有效排液条件时，将满足有效排液条件对应的起始时刻确定为游动凡尔开启时刻。本发明的优点在于：应用小波Mallat算法将抽油杆振荡信号从抽油机一个周期电功图中分解出来，判断满足游动凡尔开启信号的振荡幅值精确捕捉该信号，将该方法用于抽油机井在线计量及工况监控，可提高计量精度及故障诊断精度，且无需安装示功图采集装置，降低了运行管理工作量及日常维护费用，提高经济性。
Description
技术领域
本发明涉及油田抽油机井监测及计量领域，更具体地，涉及一种抽油机游动凡尔开启点识别方法及系统。
背景技术
抽油机的一个冲程是指抽油泵活塞从上死点运动到下死点，再从下死点运动到上死点这样一个过程。第一过程是下冲程，第二过程是上冲程。上冲程过程抽油杆柱带动活塞向上运动，由于管内液柱压力作用使活塞上的游动阀关闭，从而泵内压力慢慢降低。此时固定阀在沉没压力与泵内压力构成的压差作用下，当压力差大于自身重力时，固定阀被打开，原油进入泵筒进而井口排油，此时，抽油杆由于加载而伸长，油管因卸载而缩短。下冲程过程抽油杆柱带动活塞向下运动，此时固定阀由于自身重力已经关闭，泵内压力逐渐的升高。当活塞以上液柱压力和游动阀自身重力小于泵内压力时，游动阀被打开，液体通过游动阀进入活塞上部使活塞上部的液体逐渐增多，泵内液体排向油管。
游动凡尔关闭点反映了抽油泵底部的工作状态与环境，游动凡尔开启点反映了油井给抽油泵喂液充填程度或固定凡尔的工作状态。目前游动凡尔开闭点的判断方法主要是采用示功图方法。经研究发现，示功图曲线曲率变化最大点即为阀开闭点，固定阀的开闭点位于泵示功图上冲程的高载荷段，游动阀的开闭点位于泵示功图下冲程的低载荷段[高银中等，基于泵示功图的抽油机井井口产液量计算]。有研究通过对抽油泵的工作原理的分析得出了泵示功图上曲线变化较大的点和泵阀开闭点分别出现在在上冲程过程中的载荷高的区域和下冲程的载荷低的区域[曲鸣，基于功图法的单井计量系统]。然而，示功图受气体、结蜡和结盐等因素影响，它的曲率变化最大处不再是阀开闭点的位置，该方法识别的游动凡尔开闭点与实际工况不符。
因此，有必要开发一种电功图的抽油机游动凡尔开闭点识别方法及系统，能够提高游动凡尔开闭点准确度，从而提高抽油机液量计量及工况监控精度，为油田生产带来巨大的经济效益和应用便利。
公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明提出了一种抽油机游动凡尔开启点识别方法及系统，其能够通过使用小波变换原理分析抽油机一个上下行周期实测电功率参数，提取抽油机游动凡尔开启时刻，实现抽油机游动凡尔开启工况的识别。
根据本发明的一方面，提出了一种抽油机游动凡尔开启点识别方法，包括：
采集抽油机一个冲程周期电功图曲线图P(T)；
基于小波变换理论对所述电功图曲线图P(T)进行3阶Mallat小波分解，提取振荡信号；
基于提取的所述振荡信号，获取抽油杆振荡信号；
所述抽油杆振荡信号幅值满足有效排液条件时，将满足所述有效排液条件对应的起始时刻确定为游动凡尔开启时刻。
优选地，标定所述起始时刻的悬点位移轨迹，基于所述悬点位移轨迹确定游动凡尔开启位置。
优选地，所述抽油杆振荡信号不满足有效排液条件时，重新获取新的抽油杆振荡信号。
优选地，抽油杆振荡信号记录为d3(t)。
优选地，将d3(t)的幅值为0.2-δ的起振信号对应的时刻D确定为游动凡尔开启时刻，δ＝random×10-3，其中，random为大于0小于1的任意值。
根据本发明的另一方面，提出了一种抽油机游动凡尔开启点识别系统，包括：
用于采集抽油机一个冲程周期电功图曲线图P(T)的单元；
用于基于小波变换理论对所述电功图曲线图P(T)进行3阶Mallat小波分解，提取振荡信号的单元；
用于基于提取的所述振荡信号，获取抽油杆振荡信号的单元；
用于所述抽油杆振荡信号满足有效排液条件时，将满足所述有效排液条件对应的起始时刻确定为游动凡尔开启时刻的单元。
优选地，标定所述起始时刻的悬点位移轨迹，基于所述悬点位移轨迹确定游动凡尔开启位置。
优选地，所述抽油杆振荡信号不满足有效排液条件时，重新获取新的抽油杆振荡信号。
优选地，抽油杆振荡信号记录为d3(t)。
优选地，将d3(t)的幅值在0.2-δ的起振信号对应的时刻D确定为游动凡尔开启时刻，δ＝random×10-3，其中，random为大于0小于1的任意值。
根据本发明的一种抽油机游动凡尔开启点识别方法及系统，其优点在于：应用小波Mallat算法将抽油杆振荡信号从抽油机一个周期电功图曲线图(简称：电功图)P(T)中分解出来，判断满足游动凡尔开启信号的振荡幅值精确捕捉该信号，将该方法用于抽油机井在线计量及工况监控，可提高计量精度及故障诊断精度，且无需安装示功图采集装置，降低了运行管理工作量及日常维护费用提高经济性。
本发明的方法和系统具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施例中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施例中进行详细陈述，这些附图和具体实施例共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了根据本发明的一种抽油机游动凡尔开启点识别方法的流程图。
图2示出了根据本发明的一个示例性实施例的抽油机井一个冲程周期电功图。
图3示出了根据本发明的一个示例性实施例的电功图Mallat小波分解信号图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
根据本发明的一种抽油机游动凡尔开启点识别方法，包括：
采集抽油机一个冲程周期的电功图P(T)。
其中，一个冲程周期是指抽油泵活塞从上死点运动到下死点，再从下死点运动到上死点的过程。
第一过程是下冲程，第二过程是上冲程。上冲程过程抽油杆柱带动活塞向上运动，由于管内液柱压力作用使活塞上的游动阀关闭，从而泵内压力慢慢降低。此时固定阀在沉没压力与泵内压力构成的压差作用下，当压力差大于自身重力时，固定阀被打开，原油进入泵筒进而井口排油，此时，抽油杆由于加载而伸长，油管因卸载而缩短。下冲程过程抽油杆柱带动活塞向下运动，此时固定阀由于自身重力已经关闭，泵内压力逐渐的升高。当活塞以上液柱压力和游动阀自身重力小于泵内压力时，游动阀被打开，液体通过游动阀进入活塞上部使活塞上部的液体逐渐增多，泵内液体排向油管。
基于小波变换理论对电功图P(T)进行3阶Mallat小波分解，提取振荡信号。
对电功图P(T)进行3阶Mallat小波分解，一般在MATLAB中实现，可以在COMMANDWINDOW窗口中调用程序，也可以直接编程。
基于提取的振荡信号，获取抽油杆振荡信号，并将抽油杆振荡信号记录为d3(t)。
抽油杆振荡信号满足有效排液条件时，将满足有效排液条件对应的起始时刻确定为游动凡尔开启时刻。
其中，将能够满足有效排液条件的振荡信号d3(t)的幅值为0.2-δ的起振信号，对应的时刻D确定为游动凡尔开启时刻，δ＝random×10-3，其中，random为大于0小于1的任意值。
标定起始时刻的悬点位移轨迹，基于悬点位移轨迹确定游动凡尔开启位置。
当抽油杆振荡信号不满足有效排液条件时，重新获取新的抽油杆振荡信号d3(t)，并判断其幅值为0.2-δ的起振信号是否满足有效排液条件，直到选取的抽油杆振荡信号符合有效排液条件为止。
实施例1
图1示出了根据本发明的一种抽油机游动凡尔开启点识别方法的流程图。图2示出了根据本发明的一个示例性实施例的抽油机井一个冲程周期电功图。图3示出了根据本发明的一个示例性实施例的电功图mallat小波分解信号图。
根据本发明的一个示例性实施例的一种抽油机游动凡尔开启点识别方法，包括：
采集抽油机一个冲程周期电功图P(T)，如图1所示；
基于小波变换理论对电功图P(T)进行3阶Mallat小波分解，提取振荡信号；
基于提取的振荡信号，获取抽油杆振荡信号，其中，小波分解后，d3(t)信号为抽油杆振荡信号，如图3所示；
如图3所示，抽油杆振荡信号满足有效排液条件时，即振荡信号d3(t)的幅值为0.2-δ的起振信号对应的时刻D，记录为满足有效排液条件的起始时刻，将时刻D确定为游动凡尔开启时刻。
δ＝random×10-3，δ为大于0小于1的任意值。
标定起始时刻的悬点位移轨迹，基于悬点位移轨迹确定游动凡尔开启位置。
当抽油杆振荡信号不满足有效排液条件时，重新获取新的抽油杆振荡信号，直至振荡信号满足有效排液条件为止。
以上已经描述了本发明的实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的实施例。在不偏离所说明的实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的实施例。
Claims (6)
1.一种抽油机游动凡尔开启点识别方法，包括：
采集抽油机一个冲程周期电功图曲线图P(T)；
基于小波变换理论对所述电功图曲线图P(T)进行3阶Mallat小波分解，提取振荡信号；
基于提取的所述振荡信号，获取抽油杆振荡信号；
所述抽油杆振荡信号幅值满足有效排液条件时，将满足所述有效排液条件对应的起始时刻确定为游动凡尔开启时刻；
其中，所述抽油杆振荡信号记录为d3(t)；将d3(t)的幅值为0.2-δ的起振信号对应的时刻D确定为游动凡尔开启时刻，δ＝random×10-3，其中，random为大于0小于1的任意值。
2.根据权利要求1所述的抽油机游动凡尔开启点识别方法，其中，标定所述起始时刻的悬点位移轨迹，基于所述悬点位移轨迹确定游动凡尔开启位置。
3.根据权利要求1所述的抽油机游动凡尔开启点识别方法，其中，所述抽油杆振荡信号不满足有效排液条件时，重新获取新的抽油杆振荡信号。
4.一种抽油机游动凡尔开启点识别系统，包括：
用于采集抽油机一个冲程周期电功图曲线图P(T)的单元；
用于基于小波变换理论对所述电功图曲线图P(T)进行3阶Mallat小波分解，提取振荡信号的单元；
用于基于提取的所述振荡信号，获取抽油杆振荡信号的单元；
用于所述抽油杆振荡信号幅值满足有效排液条件时，将满足所述有效排液条件对应的起始时刻确定为游动凡尔开启时刻的单元；
其中，所述抽油杆振荡信号记录为d3(t)；将d3(t)的幅值为0.2-δ的起振信号对应的时刻D确定为游动凡尔开启时刻，δ＝random×10-3，其中，random为大于0小于1的任意值。
5.根据权利要求4所述的抽油机游动凡尔开启点识别系统，其中，标定所述起始时刻的悬点位移轨迹，基于所述悬点位移轨迹确定游动凡尔开启位置。
6.根据权利要求4所述的抽油机游动凡尔开启点识别系统，其中，所述抽油杆振荡信号不满足有效排液条件时，重新获取新的抽油杆振荡信号。
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