CN110259435B - 一种基于抽油机电参数的井况变化识别方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种基于抽油机电参数的井况变化识别方法，包括以下步骤：S1、采集正常井况下某种抽油机的电参数；S2、采集实时井况下该种抽油机的电参数；S3、计算实时井况下某抽油机的电参数对比正常井况下该种抽油机的电参数的变化率；S4、计算各个电参数的变化率乘以各个电参数的变化率的影响系数相加之和，得到井况变化特征值；S5、对比井况变化特征值与井况变化识别常数，并判定井况是否有明显变化，计算方法简单，便于软件实现，井况识别效率高，计算用时短，尤其对于规模化大批量井况识别具有识别效率优势，能够通过观察电参数及时发现井况异常变化，具有简便、快捷的优势，降低测试工人的测试工作量，投资少，设备不易损坏。
Description
技术领域
本发明实施例涉及抽油机电参数的井况变化识别技术领域，具体涉及一种基于抽油机电参数的井况变化识别方法。
背景技术
随着油气生产物联网在石油行业的广泛应用，如何利用物联网数据发现、解决生产问题成为物联网大数据应用的瓶颈。抽油机电参数是油气生产物联网的重点采集参数，研究分析电参数进而及时掌握井况变化情况成为物联网大数据应用的一个重要研究方向。业界很多应用抽油机电参数发现井况变化的方法多是基于机理模型的方法，受抽油机现场实际运行情况的差异影响，存在计算量大、不易于软件实施、预报精度差等问题，不能有效去除干扰因素对井况变化识别的影响。应用抽油机电参数准确识别井况变化仍然处于研究、试验阶段，缺少一种应用抽油机电参数实现简便、准确识别井况变化的方法，制约着井况变化自动识别的实现。
发明内容
为此，本发明实施例提供一种基于抽油机电参数的井况变化识别方法，以解决现有技术中由于现有技术的不足而导致的不能简便、准确有效的识别井况变化的问题。
为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
根据本发明实施例的第一方面，一种基于抽油机电参数的井况变化识别方法，包括以下步骤：S1、采集正常井况下某种抽油机的电参数；S2、采集实时井况下该种抽油机的电参数；S3、计算实时井况下某抽油机的电参数对比正常井况下该种抽油机的电参数的变化率；S4、计算各个电参数的变化率乘以各个电参数的变化率的影响系数相加之和，得到井况变化特征值；S5、对比井况变化特征值与井况变化识别常数，并判定井况是否有明显变化。
进一步地，所述步骤S1包括以下步骤S1.1、在抽油机现场安装电参数采集装置并采集抽油机的电参数；S1.2、对获取的电参数进行有效性的检查，检查获取的电参数是否在预设的正常范围内，获取的电参数不在正常范围内时对抽油机进行检修，检修后重复步骤S1.1，直到获取的电参数达到预设的正常范围内时，进行步骤S1.3；S1.3、选取获取的正常范围内的电参数的A相有功功率数据，计算原始有功功率的平均值、原始有功功率的最大值、原始有功功率的最小值、原始有功功率最大值-原始有功功率最小值之间的范围值四个参数；S1.4、对原始有功功率数据进行数据滤波处理，计算滤波后有功功率平均值、滤波后有功功率最大值、滤波后有功功率最小值、滤波后有功功率最大值-滤波后有功功率最小值之间的范围值四个参数。
进一步地，所述电参数包括三相电流、电压和有功功率。
进一步地，所述步骤S2包括以下步骤S2.1、选取实时的电参数的A相有功功率数据，计算原始有功功率的平均值、原始有功功率的最大值、原始有功功率的最小值、原始有功功率最大值-原始有功功率最小值之间的范围值四个参数；S2.2、对原始有功功率数据进行数据滤波处理，计算滤波后有功功率平均值、滤波后有功功率最大值、滤波后有功功率最小值、滤波后有功功率最大值-滤波后有功功率最小值之间的范围值四个参数。
进一步地，所述步骤S5中判定井况是否有明显变化具体的方法为如果原始井况变化特征值大于井况变化识别常数且滤波后井况变化特征值大于井况变化识别常数则判定井下井况发生明显变化；如果原始井况变化特征值大于井况变化识别常数且滤波后井况变化特征值小于井况变化识别常数则判定地面部分井况发生明显变化；如果原始井况变化特征值小于井况变化识别常数且滤波后井况变化特征值小于井况变化识别常数则判定井下井况未发生明显变化。
进一步地，所述采集电参数的方法为连续采集。
根据本发明实施例的第二方面，一种基于抽油机电参数的井况变化识别方法电子设备，包括：存储器和处理器，所述处理器和所述存储器通过总线完成相互间的通信；所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行如权利要求1至6任一所述的方法。
根据本发明实施例的第三方面，一种基于抽油机电参数的井况变化识别方法计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一所述方法的步骤。
本发明实施例具有如下优点：
1、通过检测抽油机的电参数来判定井况，计算方法简单，便于软件实现，井况识别效率高，计算用时短，尤其对于规模化大批量井况识别具有识别效率优势；
2、由于抽油机与井况密切的联系，所以识别结果准确，特别对于近似井况识别符合生产实际，不会产生误报；
3、能够克服抽油机的参数差异的影响，能够区分识别地面工况和井下工况变化；
4、可适应多种类型抽油机，无需要进行修正。
5、由于这种方式可以实时在地面上采集抽油机的数据，能够通过观察电参数及时发现井况异常变化，同比应用示功图测试方法具有简便、快捷的优势，可以大大降低测试工人的测试工作量，同时相比于示功仪方式具有投资少，设备不易损坏的绝对优势。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术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示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
图1为本发明实施例提供的一种基于抽油机电参数的井况变化识别方法的流程框图；
图2为本发明对比例提供的正常井况A相有功功率曲线图
图3为本发明对比例提供的井况一的A相有功功率曲线图；
图4为本发明对比例提供的井况二的A相有功功率曲线图；
图5为本发明对比例提供的井况三的A相有功功率曲线图；
图6为本发明对比例提供的井况四的A相有功功率曲线图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例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他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：一种基于抽油机电参数的井况变化识别方法，如图1所示，首先在抽油机现场安装电参数在线采集装置，该采集装置用于连续采集抽油机的三相电流、电压以及有功功率，且将采集到的数据实时传输中服务器中，采集装置可选用一切能够采集到抽油机的三相电流、电压以及有功功率这三种数据的装置，因考虑到采集数值的准确性，在本实施例中，采集装置连续采集点数为600个点，采集的时间间隔不大于120ms，且采集的设备应满足《油田生产系统能耗测试和计算方法》(SY/T5264-2012)中4.5电参数测试的相关要求，以保证采集数据的准确性，采集数据为电参数。
在采集电参数之后，需要对电参数进行有效性检查，即对连续采集的三相电流、电压和有功功率数据进行有效性检查，检查电压是否正常、是否存在电压不平衡、电流不平衡等问题，检查有功功率的数据是否准确。电压检查的方法在本实施例中设置为分别计算各相电压平均值，并将得到的电压平均值与额定电压比较，检查各相电压平均值是否在正常范围内，电压的平均值正常范围优选为多于额定电压的7％到小于额定电压的10％，同时检查三相电压平均值差值是否大于预设数值19V，如电压的平均值在多于额定电压的7％到小于额定电压的10％之间且三相电压平均值差值小于19V即为正常。
电流检查的方法为分别计算各相电流的平均值，计算单相电流平均值最大值-单相电流平均值最小值，并将单相电流平均值最大值-单相电流平均值最小值得到的数值除以计算三相电流平均值是否大于正常范围，在本实施例中，正常范围为10％，如单相电流平均值最大值-单相电流平均值最小值得到的数值除以计算三相电流平均值小于10％则判断为电流正常。
有功功率的检查方法：计算各相有功功率的平均值，如平均值小于零则判定为数据无效；计算三相有功功率变化趋势是否一致，如变化趋势一致则为有效，否则判定为数据无效。如数据判定为无效，则对电参数采集设备进行检查和调整，在调整设备后，重新采集电参数，直到采集的电参数有效为止。
上述的电参数的有效性检查中，电压检查、电流检查以及有功功率的检查中，有任意一项不正常的电参数，则对设备进行检查和调整，在调整设备后，重新采集电参数，直到采集的电参数达到正常数值范围内为止。
对采集到的正常井况下的电参数进行预处理，电参数的预处理方法为选取A相有功功率数据，并计算正常井况下原始有功功率的平均值、最大值、最小值以及有功功率最大值-有功功率最小值质检的范围值四个参数；对正常井况下原始有功功率数据进行数据滤波处理，计算滤波后有功功率平均值、最大值、最小值以及有功功率最大值-有功功率最小值之间的范围值四个参数。将上述的参数作为基准井况电参数。其中，正常井况下有功功率的平均值为Wavg、正常井况下有功功率的最大值为Wmax、正常井况下有功功率的最小值为Wmin以及正常井况下有功功率的最大值-正常井况下有功功率的最小值为Wran四个参数；正常井况下计算滤波后有功功率的平均值为WFavg、正常井况下计算滤波后有功功率的最大值为WFmax、正常井况下计算滤波后有功功率的最小值为WFmin以及正常井况下计算滤波后有功功率的最大值-正常井况下计算滤波后有功功率的最小值为WFran四个参数。
对实时采集的抽油机电参数进行有效性价差和数据预处理，分别计算实时采集抽油机电参数的原始A相有功功率的平均值为为Pavg、实时采集抽油机电参数的原始A相有功功率的最大值为Pmax、实时采集抽油机电参数的原始A相有功功率的最小值为Pmin以及实时采集抽油机电参数的原始A相有功功率的有功功率最大值-实时采集抽油机电参数的原始A相有功功率的有功功率最小值为Pran四个参数，以及滤波后实时采集抽油机电参数的原始A相有功功率的平均值为PFavg、滤波后实时采集抽油机电参数的原始A相有功功率的最大值为PFmax、滤波后实时采集抽油机电参数的原始A相有功功率的最小值为PFmin以及滤波后实时采集抽油机电参数的原始A相有功功率的有功功率最大值-滤波后实时采集抽油机电参数的原始A相有功功率的有功功率最小值为PFran四个参数。
计算电参数的变化率，对实时采集的抽油机电参数进行计算处理，分别计算实时采集抽油机电参数的原始A相有功功率平均值、最大值、最小值以及有功功率最大值-有功功率最小值质检的范围值四个参数，以及滤波后A相有功功率平均值、最大值、最小值以及有功功率最大值-有功功率最小值之间的范围值的四项参数值，即
原始平均值变化率Cavg＝(Pavg-Wavg)/Wavg
原始最大值变化率Cmax＝(Pmax-Wmax)/Wmax
原始最小值变化率Cmin＝(Pmin-Wmin)/Wmin
原始最大值-最小值变化Cran＝(Pran-Wran)/Wran
滤波后平均值变化率CFavg＝(PFavg-WFavg)/WFavg
滤波后最大值变化率CFmax＝(PFmax-WFmax)/WFmax
滤波后最小值变化率CFmin＝(PFmin-WFmin)/WFmin
滤波后最大值-最小值变化CFran＝(PFran-WFran)/WFran
对照基准井况电参数，分别计算原始井况变化特征值TZ和滤波后井况变化特征值TZF，井况变化识别常数为10。
TZ＝|XSavg×Cavg|+|XSmax×Cmax|+|XSmin×Cmin|+|XSran×Cran|
TZF＝|XSavg×CFavg|+|XSmax×CFmax|+|XSmin×CFmin|+|XSran×CFran|
式中：
XSavg为平均值影响系数，值为0.5；
XSmax为最大值影响系数，值为0.2；
XSmin为最小值影响系数，值为0.1；
XSran为最大值-最小值影响系数，值为0.2。
根据电参数的变化率计算井况变化特征值，将上述的原始A相有功功率四项参数变化率分别乘以各项参数的影响系数，形成四项参数变化特征值，影响系数可收集井况的变化与上述变化率之间的关系数据，根据大数据进行分析，来确定各项参数的影响系数，对四项参数变化特征值进行累加，形成原始井况变化特征值；将上述的滤波后A相有功功率四项参数变化率分别乘以各项参数的影响系数，形成四项参数变化特征值，对四项参数变化特征值进行累加，形成原始井况变化特征值滤波后井况变化特征值。
具体方法为：如果原始井况变化特征值大于井况变化识别常数且滤波后井况变化特征值大于井况变化识别常数则判定井下井况发生明显变化；如果原始井况变化特征值大于井况变化识别常数且滤波后井况变化特征值小于井况变化识别常数则判定地面部分井况发生明显变化；如果原始井况变化特征值小于井况变化识别常数且滤波后井况变化特征值小于井况变化识别常数则判定井下井况未发生明显变化。
实验例2：如图2所示，该图为正常井况的A向有功功率的曲线，参照图3到图6所示，选取同一口抽油机不同时间的A相有功功率曲线，在本实施例中随机抽取4个A相有功功率变化曲线，为便于各个井况的对比，计算中间过程如表1和表2所示。
由计算结果可见，相对于正常井况，井况A为井下工况变化，井况B为地面工况变化，井况C为正常井况，井况D为井下工况变化。
表1
表2
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (7)
1.一种基于抽油机电参数的井况变化识别方法，其特征是：包括以下步骤：
S1、采集正常井况下某种抽油机的电参数；
S2、采集实时井况下该种抽油机的电参数；
S3、计算实时井况下某抽油机的电参数对比正常井况下该种抽油机的电参数的变化率；
S4、计算各个电参数的变化率乘以各个电参数的变化率的影响系数相加之和，得到井况变化特征值；
S5、对比井况变化特征值与井况变化识别常数，并判定井况是否有明显变化；所述井况变化识别常数为10；
所述步骤S5中判定井况是否有明显变化具体的方法为
如果原始井况变化特征值大于井况变化识别常数且滤波后井况变化特征值大于井况变化识别常数则判定井下井况发生明显变化；如果原始井况变化特征值大于井况变化识别常数且滤波后井况变化特征值小于井况变化识别常数则判定地面部分井况发生明显变化；如果原始井况变化特征值小于井况变化识别常数且滤波后井况变化特征值小于井况变化识别常数则判定井下井况未发生明显变化；其中，所述井况变化特征值包括原始井况变化特征值和滤波后井况变化特征值；所述原始井况变化特征值和滤波后井况变化特征值根据第一原始有功功率的平均值、第一原始有功功率的最大值、第一原始有功功率的最小值、第一原始有功功率最大值-第一原始有功功率最小值之间的范围值、滤波后第一有功功率平均值、滤波后第一有功功率最大值、滤波后第一有功功率最小值、滤波后第一有功功率最大值-滤波后第一有功功率最小值之间的范围值、第二原始有功功率的平均值、第二原始有功功率的最大值、第二原始有功功率的最小值、第二原始有功功率最大值-第二原始有功功率最小值之间的范围值、滤波后第二有功功率平均值、滤波后第二有功功率最大值、滤波后第二有功功率最小值、滤波后第二有功功率最大值-滤波后第二有功功率最小值之间的范围值计算得到。
2.根据权利要求1所述的一种基于抽油机电参数的井况变化识别方法，其特征是：所述步骤S1包括以下步骤
S1.1、在抽油机现场安装电参数采集装置并采集抽油机的电参数；
S1.2、对获取的电参数进行有效性的检查，检查获取的电参数是否在预设的正常范围内，获取的电参数不在正常范围内时对抽油机进行检修，检修后重复步骤S1.1，直到获取的电参数达到预设的正常范围内时，进行步骤S1.3；
S1.3、选取获取的正常范围内的电参数的A相有功功率数据，计算第一原始有功功率的平均值、第一原始有功功率的最大值、第一原始有功功率的最小值、第一原始有功功率最大值-第一原始有功功率最小值之间的范围值四个参数；其中，所述第一原始有功功率为正常范围内的电参数的A相有功功率；所述正常范围内的电参数的A相有功功率数据为第一原始有功功率数据；
S1.4、对所述第一原始有功功率数据进行数据滤波处理，计算滤波后第一有功功率平均值、滤波后第一有功功率最大值、滤波后第一有功功率最小值、滤波后第一有功功率最大值-滤波后第一有功功率最小值之间的范围值四个参数。
3.根据权利要求2所述的一种基于抽油机电参数的井况变化识别方法，其特征是：所述电参数包括三相电流、电压和有功功率。
4.根据权利要求2所述的一种基于抽油机电参数的井况变化识别方法，其特征是：所述步骤S2包括以下步骤
S2.1、选取实时的电参数的A相有功功率数据，计算第二原始有功功率的平均值、第二原始有功功率的最大值、第二原始有功功率的最小值、第二原始有功功率最大值-第二原始有功功率最小值之间的范围值四个参数；其中，所述第二原始有功功率为实时的电参数的A相有功功率，所述实时的电参数的A相有功功率数据为第二原始有功功率数据；
S2.2、对所述第二原始有功功率数据进行数据滤波处理，计算滤波后第二有功功率平均值、滤波后第二有功功率最大值、滤波后第二有功功率最小值、滤波后第二有功功率最大值-滤波后第二有功功率最小值之间的范围值四个参数。
5.根据权利要求1所述的一种基于抽油机电参数的井况变化识别方法，其特征是：采集电参数的方法为连续采集。
6.一种基于抽油机电参数的井况变化识别方法电子设备，其特征在于，包括：
存储器和处理器，所述处理器和所述存储器通过总线完成相互间的通信；所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行如权利要求1至5任一所述的方法。
7.一种基于抽油机电参数的井况变化识别方法计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一所述方法的步骤。
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