CN109915077A - 抽油机的运行频率确定方法、装置及煤层气井排采系统 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种抽油机的运行频率确定方法、装置及煤层气井排采系统，属于煤层气开发技术领域。所述方法包括：在煤层气井投产后，以指定运行频率作为参考运行频率执行至少两次第一频率测算操作，基于该至少两次第一频率测算操作中的参考运行频率以及对应的实际日降压幅度，确定目标日降压幅度对应的目标运行频率。由于基于至少两次第一频率测算操作中的参考运行频率以及对应的实际日降压幅度，便可以确定出目标日降压幅度对应的目标运行频率，相较于相关技术中，需要不断调整运行频率使其达到目标运行频率的过程，本发明实施例所提供的方法可以有效缩短确定目标运行频率的时间，有效节约排采成本。

Description

抽油机的运行频率确定方法、装置及煤层气井排采系统

技术领域

本发明涉及煤层气开发技术领域，特别涉及一种抽油机的运行频率确定方法、装置及煤层气井排采系统。

背景技术

在煤层气(主要包括甲烷气体)排采过程中，通过抽油机将煤储层中的水持续排出使煤储层压力降低，当该压力降低至甲烷气体的解吸压力后，吸附在煤基质(指煤岩基块，即煤储层中被自然裂缝分割成的煤块体)中的甲烷气体能够开始解吸并产出。其中，煤储层的井底流压(指的是煤层气井井底流体的压力)的日降压幅度过大会损伤煤储层，而日降压幅度过小会延长排采甲烷气体的时间，增加运行成本。因此，在煤层气井投产前，需要经过确定合理的目标日降压幅度。在煤层气井投产后，可以基于确定的目标日降压幅度，来估算出抽油机的目标运行频率，并最终将该抽油机的运行频率设置为该目标运行频率，该目标运行频率可以保证在排采过程中的实际日降压幅度达到该目标日降压幅度。

相关技术提供了一种抽油机的运行频率确定方法。在煤层气排采过程中，首先在煤层气井投产初期确定抽油机起抽的运行频率，然后观察实际日降压幅度，根据该实际日降压幅度调节运行频率：如果实际日降压幅度低于目标日降压幅度，则按照每次不超过原频率10％的幅度增加运行频率；如果实际日降压幅度高于目标日降压幅度，则按照每次不超过原频率10％的幅度降低运行频率，运行一段时间后再次对比实际日降压幅度与目标日降压幅度间的关系，根据对比结果重复调节运行频率直至实际日降压幅度达到目标日降压幅度，此时的实际日运行频率即为目标运行频率。

但是，相关技术确定目标运行频率的过程需要不断调节运行频率，且为了避免井底流压在短时间内大幅度下降造成煤层损伤，该过程中需要小幅度多频次地调节运行频率，导致确定运行频率的周期较长，进而导致排采成本较高。

发明内容

本发明实施例提供了一种抽油机的运行频率确定方法、装置及煤层气井排采系统，可以解决相关技术中排采成本较高的问题。所述技术方案如下：

根据本发明实施例的第一方面，提供一种抽油机的运行频率确定方法，包括：

在煤层气井投产后，以指定运行频率作为参考运行频率执行至少两次第一频率测算操作，所述第一频率测算操作包括：

以参考运行频率运行第一时长后，计算在所述参考运行频率下的实际日降压幅度，

当所述参考运行频率下的实际日降压幅度小于目标日降压幅度，增加所述参考运行频率得到更新后的参考运行频率，再次执行所述第一频率测算操作，

当所述参考运行频率下的实际日降压幅度大于目标日降压幅度，减小所述参考运行频率得到更新后的参考运行频率，再次执行所述第一频率测算操作；

基于所述至少两次第一频率测算操作中的参考运行频率以及对应的实际日降压幅度，确定所述目标日降压幅度对应的目标运行频率。

可选的，所述基于所述至少两次第一频率测算操作中的参考运行频率以及对应的实际日降压幅度，确定所述目标日降压幅度对应的目标运行频率，包括：

基于所述至少两次第一频率测算操作中的参考运行频率以及对应的实际日降压幅度，计算备选运行频率；

将所述备选运行频率作为所述目标运行频率；

或者，执行至少一次第二频率测算操作，直至备选运行频率下的实际日降压幅度与所述目标日降压幅度的差值绝对值小于或等于差值阈值，将得到的备选运行频率作为所述目标运行频率，所述第二频率测算操作包括：

以备选运行频率运行第二时长后，计算在所述备选运行频率下的实际日降压幅度，

当所述备选运行频率下的实际日降压幅度小于目标日降压幅度，且所述目标日降压幅度与所述备选运行频率下的实际日降压幅度的差值大于差值阈值，增加所述备选运行频率得到更新后的备选运行频率，再次执行所述第二频率测算操作，

当所述备选运行频率下的实际日降压幅度大于目标日降压幅度，且所述备选运行频率下的实际日降压幅度与所述目标日降压幅度的差值大于差值阈值，减小所述备选运行频率得到更新后的备选运行频率，再次执行所述第二频率测算操作；

其中，每次所述第一频率测算操作中运行频率的调整幅度大于每次所述第二频率测算操作中运行频率的调整幅度，所述运行频率的调整幅度为运行频率增大的幅度或者运行频率减小的幅度。

可选的，所述基于所述至少两次第一频率测算操作中的参考运行频率以及对应的实际日降压幅度，计算备选运行频率，包括：

基于所述至少两次第一频率测算操作中的参考运行频率以及对应的实际日降压幅度，确定所述煤层气井的运行频率与日降压幅度的对应关系；

基于所述对应关系以及所述目标日降压幅度，计算所述备选运行频率。

可选的，所述基于所述至少两次第一频率测算操作中的参考运行频率以及对应的实际日降压幅度，确定所述煤层气井的运行频率与日降压幅度的对应关系，包括：

在横轴表示运行频率，纵轴表示日降压幅度的坐标系中，基于所述至少两次第一频率测算操作中的参考运行频率以及对应的实际日降压幅度，确定反映运行频率与日降压幅度的对应关系的直线；

确定所述直线的斜率α；

基于所述斜率α，确定所述对应关系为：ΔP＝αf，其中，所述ΔP表示日降压幅度，所述f表示运行频率。

可选的，所述第一时长为8小时，所述至少两次第一频率测算操作为4次第一频率测算操作，每次所述第一频率测算操作中运行频率增大的幅度小于原运行频率的10％。

根据本发明实施例的第二方面，提供一种抽油机的运行频率确定装置，其特征在于，所述装置包括：

执行模块，用于在煤层气井投产后，以指定运行频率作为参考运行频率执行至少两次第一频率测算操作，所述第一频率测算操作包括：

以参考运行频率运行第一时长后，计算在所述参考运行频率下的实际日降压幅度，

当所述参考运行频率下的实际日降压幅度小于目标日降压幅度，增加所述参考运行频率得到更新后的参考运行频率，再次执行所述第一频率测算操作，

当所述参考运行频率下的实际日降压幅度大于目标日降压幅度，减小所述参考运行频率得到更新后的参考运行频率，再次执行所述第一频率测算操作；

确定模块，用于基于所述至少两次第一频率测算操作中的参考运行频率以及对应的实际日降压幅度，确定所述目标日降压幅度对应的目标运行频率。

可选的，所述确定模块，用于：

基于所述至少两次第一频率测算操作中的参考运行频率以及对应的实际日降压幅度，计算备选运行频率；

将所述备选运行频率作为所述目标运行频率；

或者，执行至少一次第二频率测算操作，直至备选运行频率下的实际日降压幅度与所述目标日降压幅度的差值绝对值小于或等于差值阈值，将得到的备选运行频率作为所述目标运行频率，所述第二频率测算操作包括：

以备选运行频率运行第二时长后，计算在所述备选运行频率下的实际日降压幅度，

当所述备选运行频率下的实际日降压幅度小于目标日降压幅度，且所述目标日降压幅度与所述备选运行频率下的实际日降压幅度的差值大于差值阈值，增加所述备选运行频率得到更新后的备选运行频率，再次执行所述第二频率测算操作，

当所述备选运行频率下的实际日降压幅度大于目标日降压幅度，且所述备选运行频率下的实际日降压幅度与所述目标日降压幅度的差值大于差值阈值，减小所述备选运行频率得到更新后的备选运行频率，再次执行所述第二频率测算操作；

其中，每次所述第一频率测算操作中运行频率的调整幅度大于每次所述第二频率测算操作中运行频率的调整幅度，所述运行频率的调整幅度为运行频率增大的幅度或者运行频率减小的幅度。

可选的，所述确定模块，用于：

基于所述至少两次第一频率测算操作中的参考运行频率以及对应的实际日降压幅度，确定所述煤层气井的运行频率与日降压幅度的对应关系；

基于所述对应关系以及所述目标日降压幅度，计算所述备选运行频率。

可选的，所述确定模块，用于：

在横轴表示运行频率，纵轴表示日降压幅度的坐标系中，基于所述至少两次第一频率测算操作中的参考运行频率以及对应的实际日降压幅度，确定反映运行频率与日降压幅度的对应关系的直线；

确定所述直线的斜率α；

基于所述斜率α，确定所述对应关系为：ΔP＝αf，其中，所述ΔP表示日降压幅度，所述f表示运行频率。

可选的，所述第一时长为8小时，所述至少两次第一频率测算操作为4次第一频率测算操作，每次所述第一频率测算操作中运行频率增大的幅度小于原运行频率的10％。

根据本发明实施例的第三方面，提供一种煤层气井排采系统，所述系统包括：抽油机的运行频率确定装置，以及与所述抽油机的运行频率确定装置连接的抽油机；

所述抽油机的运行频率确定装置为第二方面所述的装置。

根据本发明实施例的第四方面，提供一种抽油机的运行频率确定装置，包括：

处理器；

用于存储所述处理器的可执行指令的存储器；

其中，所述处理器被配置为：

在煤层气井投产后，以指定运行频率作为参考运行频率执行至少两次第一频率测算操作，所述第一频率测算操作包括：

以参考运行频率运行第一时长后，计算在所述参考运行频率下的实际日降压幅度，

当所述参考运行频率下的实际日降压幅度小于目标日降压幅度，增加所述参考运行频率得到更新后的参考运行频率，再次执行所述第一频率测算操作，

当所述参考运行频率下的实际日降压幅度大于目标日降压幅度，减小所述参考运行频率得到更新后的参考运行频率，再次执行所述第一频率测算操作；

基于所述至少两次第一频率测算操作中的参考运行频率以及对应的实际日降压幅度，确定所述目标日降压幅度对应的目标运行频率。

根据本发明实施例的第五方面，提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，

当所述指令在处理组件上运行时，使得处理组件执行如第一方面所述的抽油机的运行频率确定方法。

本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

在本发明实施例所提供的抽油机的运行频率确定方法中，由于基于至少两次第一频率测算操作中的参考运行频率以及对应的实际日降压幅度，便可以确定出目标日降压幅度对应的目标运行频率，相较于相关技术中，需要不断调整运行频率使其达到目标运行频率的过程，本发明实施例所提供的方法可以有效缩短确定目标运行频率的时间，有效节约排采成本。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本发明。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据一示例性实施例示出的一种抽油机的运行频率确定方法的流程图。

图2是根据一示例性实施例示出的另一种抽油机的运行频率确定方法的流程图。

图3是根据一示例性实施例示出的一种计算备选运行频率的方法的流程图。

图4是根据一示例性实施例示出的一种反映抽油机的运行频率与日降压幅度的对应关系的直线的示意图。

图5是根据一示例性实施例示出的一种在对各个运行频率下的井底流压和排采时间进行线性回归后得到相应的四条直线的示意图。

图6是根据一示例性实施例示出的另一种反映抽油机的运行频率与日降压幅度的对应关系的直线的示意图。

图7是根据一示例性实施例示出的一种抽油机的运行频率确定装置的框图。

图8是根据一示例性实施例示出的一种煤层气井排采系统的框图。

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

煤层气排采需遵循“长期、稳定、连续、渐变”的原则，如果煤储层井底流压的日降压幅度过大，会造成煤储层伤害，导致渗透率降低，不利于压降漏斗(在排水降压的过程中，供水边界与井底会形成压差，该压差形状为漏斗状曲面，该曲面被称为压降漏斗)的有效扩展；如果日降压幅度过小，则会延迟煤层气井解吸产气，导致运行成本增加。因此，在煤层气井投产前，一般需要经过严密分析和计算确定出合理的目标日降压幅度。

若对某一煤层气井进行排采，在相关技术所提供的抽油机的运行频率确定方法中，在难以确定该煤层气井所处的煤储层的供水规律时，为了避免由于冲次(抽油机的抽油泵在工作筒内每分钟往复运动的次数)过高(或运行频率过高)导致该煤储层的井底流压下降速度过快进而造成煤层伤害的问题，煤层气井投产时抽油机全部以最慢冲次(或者最小频率)起抽，然后不断对比实际日降压幅度与目标日降压幅度的差值，基于该差值调高或者调低当前运行频率直至目标运行频率，进而使实际日降压幅度达到目标日降压幅度。

但是，由于上述运行频率确定方法中，不断调节运行频率的过程较为保守，导致煤层气井从投产到达到目标日降压幅度间的摸索期长，一般为7-10天，而当煤层供水量较大时，摸索期长达15天左右。在该摸索期中，会出现由于实际日降压幅度均低于目标日降压幅度的情况，该情况会导致排水降压效率低，延长了煤层气井解吸、产气所需要的时间，增加了排采成本。

而本发明实施例提供的一种抽油机的运行频率确定方法，可以有效缩短确定目标运行频率的过程，有效节约排采成本，如图1所示，该方法可以包括：

步骤101、在煤层气井投产后，以指定运行频率作为参考运行频率执行至少两次第一频率测算操作。

其中，该第一频率测算操作包括：

步骤S1、以参考运行频率运行第一时长后，计算在该参考运行频率下的实际日降压幅度。

该日降压幅度可以根据第一时长内每小时的平均降压幅度计算得到，即将每小时的平均降压幅度乘以24小时。

步骤S2、当参考运行频率下的实际日降压幅度小于目标日降压幅度，增加该参考运行频率得到更新后的参考运行频率，再次执行该第一频率测算操作。

步骤S3、当参考运行频率下的实际日降压幅度大于目标日降压幅度，减小该参考运行频率得到更新后的参考运行频率，再次执行该第一频率测算操作。

其中，该目标日降压幅度为预先确定的，其与待排采的目标煤层气井所处煤储层的地层条件有关。该目标日降压幅度可以保证该目标煤层气井的排采过程遵循“长期、稳定、连续、渗流”的原则，以确保煤储层的稳定性，同时，确保排水效率高。在该目标煤层气井投产前，排采管理人员可以根据自身经验确定出目标日降压幅度，或者，排采管理人员可以预先采集目标煤层气井所处煤储层的地层条件的相关参数，根据该相关参数分析计算得出目标日降压幅度。

步骤102、基于该至少两次第一频率测算操作中的参考运行频率以及对应的实际日降压幅度，确定目标日降压幅度对应的目标运行频率。

综上所述，在本发明实施例所提供的抽油机的运行频率确定方法中，由于基于至少两次第一频率测算操作中的参考运行频率以及对应的实际日降压幅度，便可以确定出目标日降压幅度对应的目标运行频率，相较于相关技术中，需要不断调整运行频率使其达到目标运行频率的过程，本发明实施例所提供的方法可以有效缩短确定目标运行频率的时间，有效节约排采成本。

其中，在上述步骤101中，以指定运行频率作为参考运行频率执行第一频率测算操作的次数越多，步骤102中所确定的目标日降压幅度对应的目标运行频率越准确，当然，为了确保可以有效节约排采成本，执行第一频率测算操作的次数通常不超过8次。

需要说明的是，在上述步骤102中，基于该至少两次第一频率测算操作中的参考运行频率以及对应的实际日降压幅度，确定目标日降压幅度对应的目标运行频率的方式可以有多种，例如，可以预先根据该至少两次第一频率测算操作中的参考运行频率以及对应的实际日降压幅度建立运行频率与日降压幅度的对应关系，根据目标日降压幅度以及该对应关系定目标运行频率。该对应关系可以以关系线条、关系表格或关系模型的方式表征。

本发明实施例以对应关系以关系线条表征为例，对根据目标日降压幅度以及前述对应关系确定目标运行频率的过程进行说明。

在煤层气井的投产初期，对于某一口煤层气井，单位时间(例如该单位时间为24小时)内以及单位井底流压下降幅度(例如该单位井底流压下降幅度为0.1兆帕)内，煤层向煤层气井的井底中的供水量基本恒定，因此日降压幅度与日产液量(即日供水量)比值为一定值，如公式一所示：

公式一中，Q_L为日产液量，单位为立方米每天(m³/d)；ΔP为日降压幅度，单位为兆帕每天(MPa/d)；a为常数，单位为m³/MPa，其大小主要取决于煤层的渗透性、含水性以及煤层气井压裂参数等储层物性参数和储层改造参数，但是对于同一口煤层气井来说，其大小是一定的。

其中，日产液量Q_L可以通过公式二表示：

Q_L＝0.00144πr²Snη(公式二)

公式二中，r为抽油泵半径，单位为毫米(mm)；S为抽油泵冲程，单位为米(m)；n为抽油泵冲次，单位为次每分钟(次/min)；η为抽油机排量系数，用百分比(％)表示。

抽油机排量系数与煤层气井的供水量、煤粉影响以及抽油机磨损程度有关，在新的煤层气井的投产初期，由于供水量较大、煤粉影响较小并且抽油机磨损程度小，抽油机排量系数η可看成一定值，并且对于特定煤层气井，抽油泵半径r和冲程S为定值。日产液量Q_L由抽油泵冲次n决定。

而对于某一个的抽油机来说，该抽油机的运行频率和该抽油机的抽油泵冲次成正比，如公式三所示：

n＝60bf(公式三)

公式三中，f为运行频率，单位为赫兹(Hz)；n为抽油泵冲次，单位为次/min；b为常数，单位为无量纲(即没有单位的物理量)，其大小取决于抽油机型号以及抽油机的皮带轮大小等抽油机配置，对于某一个抽油机来说，其配置是一定的。

将公式一和公式三带入公式二中，整理得到公式四：

由于对于同一口煤层气井以及同一个抽油机来说，抽油泵冲程S、抽油机排量系数η以及抽油泵半径r均为定值，而π、a和b均为常数，因此，可以将也看作一常数α，该常数α的单位与的单位一致，则公式四可以转化为公式五：

ΔP＝αf(公式五)

由公式五可知，在煤层气井的投产初期，日降压幅度与运行频率成线性关系，斜率为α，也即是表征日降压幅度与运行频率的对应关系的关系线条为直线。因此，只要确定斜率α的值便可以确定出日降压幅度与运行频率的线性关系式(即对应关系)，以此可以得到任意一个日降压幅度所对应的运行频率。

基于上述原理，本发明实施例提供了另一种抽油机的运行频率确定方法，请参考图2，该方法可以包括：

步骤201、在煤层气井投产后，以指定运行频率作为参考运行频率执行至少两次第一频率测算操作。

该第一频率测算操作可以包括：

步骤A1、以参考运行频率运行第一时长后，计算在参考运行频率下的实际日降压幅度。

步骤A2、当参考运行频率下的实际日降压幅度小于目标日降压幅度，增加该参考运行频率得到更新后的参考运行频率，再次执行第一频率测算操作。

步骤A3、当参考运行频率下的实际日降压幅度大于目标日降压幅度，减小该参考运行频率得到更新后的参考运行频率，再次执行第一频率测算操作。

可选的，该至少两次第一频率测算操作可以包括两次第一频率测算操作、三次第一频率测算操作或者四次第一频率测算操作等。本发明实施例以该至少两次第一频率测算操作为四次第一频率测算操作为例进行说明。

假设某煤层气井投产后，预先根据该煤层气井所处的煤储层的地层条件确定的目标日降压幅度为ΔP_HMPa/d，以参考运行频率为频率f₁Hz起抽，第一时长为8小时。

那么，执行第一次频率测算操作的过程包括：以参考运行频率f₁Hz运行8小时后，计算在该f₁Hz下的实际日降压幅度为ΔP₁MPa/d。当参考运行频率下的实际日降压幅度ΔP₁MPa/d小于目标日降压幅度ΔP_HMPa/d，即ΔP₁<ΔP_H，增加该参考运行频率f₁Hz得到更新后的参考运行频率f₂Hz。

执行第二次频率测算操作的过程包括：以参考运行频率f₂Hz运行8小时后，计算在该f₂Hz下的实际日降压幅度为ΔP₂MPa/d。当参考运行频率下的实际日降压幅度ΔP₂MPa/d小于目标日降压幅度ΔP_HMPa/d，即ΔP₂<ΔP_H，增加该参考运行频率f₂Hz得到更新后的参考运行频率f₃Hz。

执行第三次频率测算操作的过程包括：以参考运行频率f₃Hz运行8小时后，计算在该f₃Hz下的实际日降压幅度为ΔP₃MPa/d。当参考运行频率下的实际日降压幅度ΔP₃MPa/d小于目标日降压幅度ΔP_HMPa/d，即ΔP₃<ΔP_H，增加该参考运行频率f₃Hz得到更新后的参考运行频率f₄Hz。

执行第四次频率测算操作的过程包括：以参考运行频率f₄Hz运行8小时后，计算在该f₄Hz下的实际日降压幅度为ΔP₄MPa/d。当参考运行频率下的实际日降压幅度ΔP₄MPa/d小于目标日降压幅度ΔP_HMPa/d，即ΔP₄<ΔP_H，增加该参考运行频率f₄Hz得到更新后的参考运行频率f₅Hz。

需要说明的是，以指定运行频率作为参考运行频率执行至少两次第一频率测算操作可以获取至少两组参考运行频率以及对应的实际日降压幅度，在执行的最后一次第一频率测算操作时，可以在获取最后一组参考运行频率以及对应的实际日降压幅度便结束操作，而无需再将参考运行频率更新。

可选的，该第一时长可以为小于24小时的任一时长。为了能够及时获知井底流压的变化，该第一时长可以为8小时。

可选的，为了避免井底流压降幅过大而导致煤储层损伤，该每次第一频率测算操作中运行频率增大的幅度可以小于原运行频率的10％，例如运行频率增大的幅度可以为原运行频率的8％或者9％等，该运行频率增大的幅度可以根据实际情况进行调整。

需要说明的是，上述执行第一次频率测算操作的过程中均是以参考运行频率下的实际日降压幅度小于目标日降压幅度为例进行说明。本申请实施例在实际实现时，为了避免冲次过高造成井底流压下降速度过快而造成煤层损伤，起抽的参考运行频率可以为抽油机能够运行的最慢频率，例如该参考运行频率可以为2Hz。不同的抽油机能够运行的最慢频率不同，因此，可以当起抽的参考运行频率下的实际日降压幅度不小于目标日降压幅度时，更换抽油机以改变参考运行频率，使得按照该改变后的参考运行频率运行第一时长后，计算得到的参考运行频率下的实际日降压幅度能够小于目标日降压幅度，如此避免了煤层损伤。

步骤202、基于该至少两次第一频率测算操作中的参考运行频率以及对应的实际日降压幅度，计算备选运行频率。

如图3所示，该计算备选运行频率的过程可以包括：

步骤2021、基于该至少两次第一频率测算操作中的参考运行频率以及对应的实际日降压幅度，确定该煤层气井的运行频率与日降压幅度的对应关系。

在上述步骤201中，当执行至少两次第一频率测算操作之后，可以相应地得到至少两组参考运行频率以及对应的实际日降压幅度。利用每个参考运行频率以及该参考运行频率对应的实际日降压幅度，通过线性回归方法(也即是，线性拟合方法，即指利用数理统计中的回归分析，来确定两种或两种以上变量间相互依赖的定量关系的一种统计分析方法)可以获取用于表示该参考运行频率以及该参考运行频率的对应的实际日降压幅度线性回归方程的斜率，以此来确定该煤层气井的运行频率与日降压幅度的对应关系。示例的，确定该对应关系的过程可以包括：

步骤B1、在横轴表示运行频率，纵轴表示日降压幅度的坐标系中，基于该至少两次第一频率测算操作中的参考运行频率以及对应的实际日降压幅度，确定出一条反映运行频率与日降压幅度的对应关系的直线。

本申请实施例在实际实现时，确定出能够反映运行频率与日降压幅度的对应关系的直线的方式可以包括通过软件拟合的方式，或者通过简单的代数运算的方式，前者适用于得到的运行频率和日降压幅度的值较多的情况，后者适用于得到的运行频率和日降压幅度的值较少的情况，本申请实施例对此不进行限制。

步骤B2、确定该直线的斜率α。

步骤B3、基于该斜率α，确定对应关系：ΔP＝αf，其中，ΔP表示日降压幅度，f表示运行频率。

继续以上述实施例示出的执行四次第一频率测算操作为例，执行该四次第一频率测算操作之后，得到参考运行频率f₁Hz下的实际日降压幅度为ΔP₁MPa/d，参考运行频率f₂Hz下的实际日降压幅度为ΔP₂MPa/d，参考运行频率f₃Hz下的实际日降压幅度为ΔP₃MPa/d，以及参考运行频率f₄Hz下的实际日降压幅度为ΔP₄MPa/d。

如图4所示，上述参考运行频率以及对应的实际日降压幅度在横轴表示运行频率，纵轴表示日降压幅度的坐标系中表示为4个坐标点：(f₁，ΔP₁)、(f₂，ΔP₂)、(f₃，ΔP₃)和(f₄，ΔP₄)，将这四个点通过线性回归确定出一条反映运行频率与日降压幅度的对应关系的直线，该直线可以通过运行频率与日降压幅度对应关系ΔP＝αf表示，α为该直线的斜率。

基于前述对公式一至公式五的描述可以明显看出，该对应关系即为公式五，该斜率α即为公式五中的斜率值

步骤2022、基于该对应关系以及该目标日降压幅度，计算备选运行频率。

在确定出运行频率与日降压幅度的对应关系之后，根据任意一个目标日降压幅度均可确定出该目标日降压幅度对应的备选运行频率。

可选的，在本发明实施例提供的抽油机的运行频率确定方法中，提供了两种确定目标运行频率的方法，在第一种确定目标运行频率的方法中，可以将步骤202中确定的备选运行频率直接确定为目标运行频率(即步骤203)，该方法可以适用于投产时间较短的情况；而在第二种确定目标运行频率的方法中，可以对步骤202中确定的备选运行频率进行进一步的调整操作，以得到目标运行频率(即步骤204)，该方法由于保证了目标运行频率的准确性，因此适用于需要将日降压幅度严格控制为目标日降压幅度的情况。

步骤203、将备选运行频率作为目标运行频率。

步骤204、执行至少一次第二频率测算操作，直至备选运行频率下的实际日降压幅度与目标日降压幅度的差值绝对值小于或等于差值阈值，将得到的备选运行频率作为目标运行频率。

其中，该第二频率测算操作可以包括：

步骤B1、以备选运行频率运行第二时长后，计算在该备选运行频率下的实际日降压幅度。

步骤B2、当该备选运行频率下的实际日降压幅度小于目标日降压幅度，且目标日降压幅度与备选运行频率下的实际日降压幅度的差值大于差值阈值，增加该备选运行频率得到更新后的备选运行频率，再次执行该第二频率测算操作。

步骤B3、当该备选运行频率下的实际日降压幅度大于目标日降压幅度，且备选运行频率下的实际日降压幅度与目标日降压幅度的差值大于差值阈值，减小该备选运行频率得到更新后的备选运行频率，再次执行该第二频率测算操作。

在本发明实施例所提供的抽油机的运行频率确定方法中，日降压幅度可以实时地且可视化地呈现于显示器的屏幕中，排采管理人员可以通过观察该屏幕中呈现的日降压幅度来估算备选运行频率下的实际日降压幅度与目标日降压幅度的差值绝对值与是否大于差值阈值，或者由与显示器连接的控制器来准确判断备选运行频率下的实际日降压幅度与目标日降压幅度的差值绝对值是否大于差值阈值。

可选的，该第二时长可以小于第一时长，该第二时长可以为半小时或者一小时等。

由于在前述步骤202中确定的备选运行频率对应的日降压幅度已经与目标日降压幅度较为接近(误差范围可以在-0.005MPa/d至0.005MPa/d之间)，因此，步骤204实际上是对备选运行频率进行微调以得到目标运行频率的过程。通过微调备选运行频率，使得实际日降压幅度可以严格控制为目标日降压幅度。若需要将实际日降压幅度严格控制为目标日降压幅度，则上述步骤B2和步骤B3中的差值阈值可以设置为0。

需要说明的是，在上述步骤203和步骤204中，每次第一频率测算操作中运行频率的调整幅度大于每次第二频率测算操作中运行频率的调整幅度，该调整幅度为运行频率增大的幅度或者运行频率减小的幅度。

综上所述，在本发明实施例所提供的抽油机的运行频率确定方法中，由于基于至少两次第一频率测算操作中的参考运行频率以及对应的实际日降压幅度，便可以确定出目标日降压幅度对应的目标运行频率，相较于相关技术中，需要不断调整运行频率使其达到目标运行频率的过程，本发明实施例所提供的方法可以有效缩短确定目标运行频率的时间，有效节约排采成本。

另外，由于相关技术中，不断调节运行频率的过程通常依靠排采管理者的经验来逐步摸索，缺乏合理理论指导和可靠计算方法，导致调节运行频率的有效性较差且具有盲目性，排采管理者需要不断地调节运行频率，进而导致排采管理者的工作量较大。而本发明实施例提供的抽油机的运行频率确定方法具有理论依据且能够定量确定运行频率，消除了相关技术中过度依赖排采管理者经验的缺点，为实现煤层气井排采管理过程的精细化和智能化提供了依据。

除此之外，在相关技术中，当排采管理者经验不足时，可能出现单次运行频率调节的幅度过大的情况，该情况会导致煤层气井的井底流压在短期内大幅降低，对煤层造成不可逆的伤害。而本发明实施例提供的抽油机的运行频率确定方法可以将定量确定出的备选运行频率确定为目标运行频率，或者对该备选运行频率进行微调以得到准确的目标运行频率，由于能够较为准确地确定出目标运行频率，避免了盲目调节运行频率可能造成的井底流压在短期内大幅降低的情况，有效避免了对煤层所造成的损伤。

本发明实施例在所有利用抽油机举升的煤层气井开发中均可应用。

以下分别以相关技术中确定抽油机的运行频率的方法以及本发明实施例提供的确定抽油机的运行频率的方法为例进行说明。

在指定煤层气井，该煤层气井计算得到的目标日降压幅度为0.05MPa/d。投产初期，先采用相关技术调节运行频率。抽油机以2Hz起抽，11次调高频率后达到4.2Hz，此时实际日降压幅度为0.024MPa/d，仅为目标日降压幅度的50％左右，此时该煤层气井已经投产5天，若继续按照相关技术中的方法继续进行，预计至少还需要5天时间。

而若采用本发明实施例提供的方法，可以迅速确定出抽油机的目标运行频率，该过程仅耗时1.5天，具体过程可以包括：

以参考运行频率f1＝4.2Hz运行8小时后，提取自动化数据中的井底流压流压和时间等数据，计算该参考运行频率下每小时平均降压幅度ΔP1＝0.001MPa/h，实际日降压幅度为ΔP1×24h；实际日降压幅度小于目标日降压幅度，调整参考运行频率为f2为5.5Hz再运行8小时后，计算该参考运行频率下每小时平均降压幅度ΔP2＝0.0012MPa/h，实际日降压幅度为ΔP2×24h；实际日降压幅度小于目标日降压幅度，调整参考抽油机频率f3为7Hz再运行8小时后，计算该运行频率下每小时平均降压幅度ΔP3＝0.0015MPa/h，实际日降压幅度为ΔP3×24h；实际日降压幅度小于目标日降压幅度，调整参考运行频率f4为7.5Hz再运行8小时后，计算该运行频率下每小时平均降压幅度为ΔP4＝0.0016MPa/h，实际日降压幅度为ΔP4×24h。为了便于读者更加直观地阅读，可以对各个运行频率下的井底流压和排采时间进行线性回归，得到相应的四条线性回归直线，如图5所示。其中，R²用于表示线性回归直线对观测值的拟合程度，其最大值为1。R²的值越接近1，说明线性回归直线对观测值的拟合程度越好；反之，R²的值越小，说明线性回归直线对观测值的拟合程度越差。在该图所示的实施例中，观测值指的是由井底流压和排采时间组成的坐标值。本申请实施例在实际实现时，确定线性回归直线的方式可以包括通过软件拟合的方式，或者通过简单的代数运算的方式，前者适用于观测值较多的情况，后者适用于观测值值较少的情况，本申请实施例对此不进行限制。从图5中可以看出，每条线性回归直线的拟合程度均大于91％，拟合程度较高，在此基础上确定出的目标运行频率也较为准确。

在以抽油机的运行频率为横坐标，日降压幅度为纵坐标的坐标系中，将(4.2，0.001×24)、(5.5，0.0012×24)、(7，0.0015×24)和(7.5，0.0016×24)四个点通过线性回归得到该直线的斜率，求出α＝0.0052，如图6所示，图6中，实测值指的即为参考运行频率和与其对应的实际日降压幅度，预测值指的即为目标运行频率和与其对应的目标日降压幅度，图6中的R²也为用于表示线性回归直线对观测值的拟合程度。在该图所示的实施例中，观测值指的是由日降压幅度和抽油机的运行频率组成的坐标值。

将目标日降压幅度ΔPH＝0.05MPa/d和α＝0.0052带入公式五中，计算得到达到目标日降压幅度所需的目标运行频率为9.6Hz。将该煤层气井运行频率调整为9.6Hz，观察此时实际日降压幅度为0.05MPa/d，与目标日降压幅度一致，达到目标要求。

图7示出了本发明实施例提供的一种抽油机的运行频率确定装置700，装置700包括：

执行模块701，用于在煤层气井投产后，以指定运行频率作为参考运行频率执行至少两次第一频率测算操作，所述第一频率测算操作包括：

以参考运行频率运行第一时长后，计算在所述参考运行频率下的实际日降压幅度，当所述参考运行频率下的实际日降压幅度小于目标日降压幅度，增加所述参考运行频率得到更新后的参考运行频率，再次执行所述第一频率测算操作，当所述参考运行频率下的实际日降压幅度大于目标日降压幅度，减小所述参考运行频率得到更新后的参考运行频率，再次执行所述第一频率测算操作。

确定模块702，用于基于所述至少两次第一频率测算操作中的参考运行频率以及对应的实际日降压幅度，确定所述目标日降压幅度对应的目标运行频率。

可选的，该确定模块702，用于：基于所述至少两次第一频率测算操作中的参考运行频率以及对应的实际日降压幅度，计算备选运行频率；将所述备选运行频率作为所述目标运行频率；

或者，执行至少一次第二频率测算操作，直至备选运行频率下的实际日降压幅度与所述目标日降压幅度的差值绝对值小于或等于差值阈值，将得到的备选运行频率作为所述目标运行频率，所述第二频率测算操作包括：

以备选运行频率运行第二时长后，计算在所述备选运行频率下的实际日降压幅度，当所述备选运行频率下的实际日降压幅度小于目标日降压幅度，且所述目标日降压幅度与所述备选运行频率下的实际日降压幅度的差值大于差值阈值，增加所述备选运行频率得到更新后的备选运行频率，再次执行所述第二频率测算操作，当所述备选运行频率下的实际日降压幅度大于目标日降压幅度，且所述备选运行频率下的实际日降压幅度与所述目标日降压幅度的差值大于差值阈值，减小所述备选运行频率得到更新后的备选运行频率，再次执行所述第二频率测算操作。

其中，每次所述第一频率测算操作中运行频率的调整幅度大于每次所述第二频率测算操作中运行频率的调整幅度，所述运行频率的调整幅度为运行频率增大的幅度或者运行频率减小的幅度。

可选的，该确定模块702，用于：基于所述至少两次第一频率测算操作中的参考运行频率以及对应的实际日降压幅度，确定所述煤层气井的运行频率与日降压幅度的对应关系；基于所述对应关系以及所述目标日降压幅度，计算所述备选运行频率。

可选的，该确定模块702，用于：在横轴表示运行频率，纵轴表示日降压幅度的坐标系中，基于所述至少两次第一频率测算操作中的参考运行频率以及对应的实际日降压幅度，确定反映运行频率与日降压幅度的对应关系的直线；确定所述直线的斜率α；基于所述斜率α，确定所述对应关系为：ΔP＝αf，其中，所述ΔP表示日降压幅度，所述f表示运行频率。

可选的，所述第一时长为8小时，所述至少两次第一频率测算操作为4次第一频率测算操作，每次所述第一频率测算操作中运行频率增大的幅度小于原运行频率的10％。

综上所述，在本发明实施例所提供的抽油机的运行频率确定装置中，由于基于至少两次第一频率测算操作中的参考运行频率以及对应的实际日降压幅度，便可以确定出目标日降压幅度对应的目标运行频率，相较于相关技术中，需要不断调整运行频率使其达到目标运行频率的过程，本发明实施例所提供的装置可以有效缩短确定目标运行频率的时间，有效节约排采成本。

图8示出了本发明实施例提供的一种煤层气井排采系统800，该系统800包括：抽油机的运行频率确定装置700，以及与抽油机的运行频率确定装置700连接的抽油机802。该抽油机的运行频率确定装置700可以为图7所示的装置。当然，本发明实施例在实际使用时，该煤层气井彩排系统800还可以包括其他装置，本发明实施例在此不进行限制。

综上所述，本发明实施例所提供的煤层气井排采系统，由于使用的抽油机的运行频率确定装置基于至少两次第一频率测算操作中的参考运行频率以及对应的实际日降压幅度，便可以确定出目标日降压幅度对应的目标运行频率，相较于相关技术中，需要不断调整运行频率使其达到目标运行频率的过程，可以有效缩短确定煤层气井排采过程中确定目标运行频率的时间，有效节约煤层气井排采成本。

本发明实施例还提供了一种抽油机的运行频率确定装置，包括：

处理器；

用于存储所述处理器的可执行指令的存储器；

其中，所述处理器被配置为执行上述实施例所描述的抽油机的运行频率确定方法。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，例如包括指令的存储器，上述指令可由处理器执行以完成上述方法。例如，非临时性计算机可读存储介质可以是只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、只读光盘(CD-ROM)、磁带、软盘和光数据存储设备等。

本发明实施例还提供了一种包含指令的程序产品，当该程序产品在处理组件上运行时，使得处理组件执行上述抽油机的运行频率确定方法。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (13)

1.一种抽油机的运行频率确定方法，其特征在于，包括：

在煤层气井投产后，以指定运行频率作为参考运行频率执行至少两次第一频率测算操作，所述第一频率测算操作包括：

以参考运行频率运行第一时长后，计算在所述参考运行频率下的实际日降压幅度，

当所述参考运行频率下的实际日降压幅度小于目标日降压幅度，增加所述参考运行频率得到更新后的参考运行频率，再次执行所述第一频率测算操作，

当所述参考运行频率下的实际日降压幅度大于目标日降压幅度，减小所述参考运行频率得到更新后的参考运行频率，再次执行所述第一频率测算操作；

基于所述至少两次第一频率测算操作中的参考运行频率以及对应的实际日降压幅度，确定所述目标日降压幅度对应的目标运行频率。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述基于所述至少两次第一频率测算操作中的参考运行频率以及对应的实际日降压幅度，确定所述目标日降压幅度对应的目标运行频率，包括：

基于所述至少两次第一频率测算操作中的参考运行频率以及对应的实际日降压幅度，计算备选运行频率；

将所述备选运行频率作为所述目标运行频率；

或者，执行至少一次第二频率测算操作，直至备选运行频率下的实际日降压幅度与所述目标日降压幅度的差值绝对值小于或等于差值阈值，将得到的备选运行频率作为所述目标运行频率，所述第二频率测算操作包括：

以备选运行频率运行第二时长后，计算在所述备选运行频率下的实际日降压幅度，

当所述备选运行频率下的实际日降压幅度小于目标日降压幅度，且所述目标日降压幅度与所述备选运行频率下的实际日降压幅度的差值大于差值阈值，增加所述备选运行频率得到更新后的备选运行频率，再次执行所述第二频率测算操作，

当所述备选运行频率下的实际日降压幅度大于目标日降压幅度，且所述备选运行频率下的实际日降压幅度与所述目标日降压幅度的差值大于差值阈值，减小所述备选运行频率得到更新后的备选运行频率，再次执行所述第二频率测算操作；

其中，每次所述第一频率测算操作中运行频率的调整幅度大于每次所述第二频率测算操作中运行频率的调整幅度，所述运行频率的调整幅度为运行频率增大的幅度或者运行频率减小的幅度。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于所述至少两次第一频率测算操作中的参考运行频率以及对应的实际日降压幅度，计算备选运行频率，包括：

基于所述至少两次第一频率测算操作中的参考运行频率以及对应的实际日降压幅度，确定所述煤层气井的运行频率与日降压幅度的对应关系；

基于所述对应关系以及所述目标日降压幅度，计算所述备选运行频率。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，

所述基于所述至少两次第一频率测算操作中的参考运行频率以及对应的实际日降压幅度，确定所述煤层气井的运行频率与日降压幅度的对应关系，包括：

在横轴表示运行频率，纵轴表示日降压幅度的坐标系中，基于所述至少两次第一频率测算操作中的参考运行频率以及对应的实际日降压幅度，确定反映运行频率与日降压幅度的对应关系的直线；

确定所述直线的斜率α；

基于所述斜率α，确定所述对应关系为：ΔP＝αf，其中，所述ΔP表示日降压幅度，所述f表示运行频率。

5.根据权利要求1至4任一所述的方法，其特征在于，

所述第一时长为8小时，所述至少两次第一频率测算操作为4次第一频率测算操作，每次所述第一频率测算操作中运行频率增大的幅度小于原运行频率的10％。

6.一种抽油机的运行频率确定装置，其特征在于，所述装置包括：

执行模块，用于在煤层气井投产后，以指定运行频率作为参考运行频率执行至少两次第一频率测算操作，所述第一频率测算操作包括：

以参考运行频率运行第一时长后，计算在所述参考运行频率下的实际日降压幅度，

当所述参考运行频率下的实际日降压幅度小于目标日降压幅度，增加所述参考运行频率得到更新后的参考运行频率，再次执行所述第一频率测算操作，

当所述参考运行频率下的实际日降压幅度大于目标日降压幅度，减小所述参考运行频率得到更新后的参考运行频率，再次执行所述第一频率测算操作；

确定模块，用于基于所述至少两次第一频率测算操作中的参考运行频率以及对应的实际日降压幅度，确定所述目标日降压幅度对应的目标运行频率。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述确定模块，用于：

基于所述至少两次第一频率测算操作中的参考运行频率以及对应的实际日降压幅度，计算备选运行频率；

将所述备选运行频率作为所述目标运行频率；

或者，执行至少一次第二频率测算操作，直至备选运行频率下的实际日降压幅度与所述目标日降压幅度的差值绝对值小于或等于差值阈值，将得到的备选运行频率作为所述目标运行频率，所述第二频率测算操作包括：

以备选运行频率运行第二时长后，计算在所述备选运行频率下的实际日降压幅度，

当所述备选运行频率下的实际日降压幅度小于目标日降压幅度，且所述目标日降压幅度与所述备选运行频率下的实际日降压幅度的差值大于差值阈值，增加所述备选运行频率得到更新后的备选运行频率，再次执行所述第二频率测算操作，

当所述备选运行频率下的实际日降压幅度大于目标日降压幅度，且所述备选运行频率下的实际日降压幅度与所述目标日降压幅度的差值大于差值阈值，减小所述备选运行频率得到更新后的备选运行频率，再次执行所述第二频率测算操作；

其中，每次所述第一频率测算操作中运行频率的调整幅度大于每次所述第二频率测算操作中运行频率的调整幅度，所述运行频率的调整幅度为运行频率增大的幅度或者运行频率减小的幅度。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述确定模块，用于：

基于所述至少两次第一频率测算操作中的参考运行频率以及对应的实际日降压幅度，确定所述煤层气井的运行频率与日降压幅度的对应关系；

基于所述对应关系以及所述目标日降压幅度，计算所述备选运行频率。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述确定模块，用于：

在横轴表示运行频率，纵轴表示日降压幅度的坐标系中，基于所述至少两次第一频率测算操作中的参考运行频率以及对应的实际日降压幅度，确定反映运行频率与日降压幅度的对应关系的直线；

确定所述直线的斜率α；

基于所述斜率α，确定所述对应关系为：ΔP＝αf，其中，所述ΔP表示日降压幅度，所述f表示运行频率。

10.根据权利要求6至9任一所述的装置，其特征在于，

所述第一时长为8小时，所述至少两次第一频率测算操作为4次第一频率测算操作，每次所述第一频率测算操作中运行频率增大的幅度小于原运行频率的10％。

11.一种煤层气井排采系统，其特征在于，所述系统包括：抽油机的运行频率确定装置，以及与所述抽油机的运行频率确定装置连接的抽油机；

所述抽油机的运行频率确定装置为权利要求6至10任一所述的装置。

12.一种抽油机的运行频率确定装置，其特征在于，包括：

处理器；

用于存储所述处理器的可执行指令的存储器；

其中，所述处理器被配置为：

在煤层气井投产后，以指定运行频率作为参考运行频率执行至少两次第一频率测算操作，所述第一频率测算操作包括：

以参考运行频率运行第一时长后，计算在所述参考运行频率下的实际日降压幅度，

当所述参考运行频率下的实际日降压幅度小于目标日降压幅度，增加所述参考运行频率得到更新后的参考运行频率，再次执行所述第一频率测算操作，

当所述参考运行频率下的实际日降压幅度大于目标日降压幅度，减小所述参考运行频率得到更新后的参考运行频率，再次执行所述第一频率测算操作；

基于所述至少两次第一频率测算操作中的参考运行频率以及对应的实际日降压幅度，确定所述目标日降压幅度对应的目标运行频率。

13.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有指令，

当所述指令在处理组件上运行时，使得处理组件执行如权利要求1至5任一所述的抽油机的运行频率确定方法。