CN110410057A - 抽油机井光杆悬点死点的检测方法及系统 - Google Patents

抽油机井光杆悬点死点的检测方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抽油机井光杆悬点死点的检测方法及系统。该检测方法包括：基于同步示功图，采集一个冲程周期的抽油机井电功图X(i)；基于电功图X(i)设置时间序列x(i)，并根据均值滤波公式计算y'(i)，获取修正后的时间序列基于修正后的时间序列获取滤波后的输出信号y(i)；获取时间序列x(i)和滤波后的输出信号y(i)的方差Qd(i)；基于方差Qd(i)获取悬点死点。其优点在于：能够实现抽油机井电功图及示功图的在线矫正，实时检测悬点死点有助于判断示功图的位移传感器是否正常，提高抽油机井工况监控能力，该方法的安全性高，实际应用安装、运行、维护方便。

Description

抽油机井光杆悬点死点的检测方法及系统
技术领域
本发明涉及油田抽油机井工况监控及液量计量领域，更具体地，涉及一种抽油机井光杆悬点死点的检测方法及系统。
背景技术
为提高油气生产企业生产效率和管理水平，各油田油井普遍采用示功图在线计量油井液量、监控油井工况。示功图监控诊断计量系统由感知层、传输层和应用层3部分组成。通过现场传感器设备采集抽油机井示功图、开停井信息等数据，并将数据传送到数据处理单元RTU，RTU通过无线或有线网络将数据传输到服务器，服务器对上传的数据进行计算、处理，通过油田局域网利用统一的生产指挥平台进行应用展示。在抽油机的往复运动中，当光杆运动到上极限位置时，称为悬点上死点，光杆运动到下极限位置时，称为悬点下死点，将悬点下死点视为原点，抽油机运行一个周期内，以悬点位移为横坐标，悬点载荷为纵坐标构成的封闭曲线即为抽油机的悬点示功图。
然而，示功图采集传感器会出现采集死点漂移等问题，示功图采集误差会导致油井液量计量不准，工况监控误判等问题，严重影响油井的运行及生产，因此在计量及监控判断之前对示功图图形进行图形是否准确的判断尤为重要，而精准检测死点位置是抽油机井工况判断的基础。目前的死点检测方法包括位移检测法和死点开关法。对于位移检测法，目前较常用的方法是利用测量加速度来间接进行位置测量，该能够实现位移的无线测试，简化了测试程序，提高了功图测量仪的可靠性和位移测试数据的准确性，然而，加速度传感器测位移存在死点加速度振荡导致死点漂移，从而影响位移检测精度的问题；对于死点开关法，安装在悬点的死点开关受碰撞很容易损害。综上，目前抽油机井悬点的死点检测方法存在投资维护成本高、可实施性差、精度无法保证等问题。
因此，有必要开发一种抽油机井光杆悬点死点的检测方法及系统，通过分析抽油机井电功率曲线，实现抽油机井悬点死点的检测，辅助示功图在线矫正漂移死点，提高抽油机井工况诊断及液量计量精度。
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井光杆悬点死点的检测方法及系统，其能够通过分析抽油机井电功率曲线，实现抽油机井悬点死点的检测，辅助示功图在线矫正漂移死点，提高抽油机井工况诊断及液量计量精度。
根据本发明的一方面，提出了一种抽油机井光杆悬点死点的检测方法，所述检测方法包括：
基于同步示功图，采集一个冲程周期的抽油机井电功图X(i)；
基于所述电功图X(i)设置时间序列x(i)，并根据均值滤波公式计算y'(i)，获取修正后的时间序列
基于所述修正后的时间序列获取滤波后的输出信号y(i)；
获取所述时间序列x(i)和所述滤波后的输出信号y(i)的方差Qd(i)；
基于所述方差Qd(i)获取悬点死点。
优选地，所述检测方法还包括：
判断悬点上死点对应时刻是否为0，若为非0时刻则所述示功图的悬点死点漂移；
判断上死点的漂移距离i，下一冲程周期以上死点时刻为起点，横向漂移i时刻，获取准确的死点位置；
基于所述准确的死点位置，修正所述电功图和所述示功图。
优选地，获取所述滤波后的输出信号y(i)包括：
基于所述时间序列x(i)和所述均值滤波公式计算y'(i)，获取前向均值公式eb(i)和后向均值公式ef(i)；
当所述时间序列x(i)的信号点为奇异点或正常点时，获取修正后的时间序列
基于所述修正后的时间序列获取所述滤波后的输出信号y(i)。
优选地，所述均值滤波公式计算y'(i)为：
则，前向均值eb(i)为：
后向均值ef(i)为：
式中，N1为前向均值计算窗口内数据个数；
N2为后向均值计算窗口内数据个数。
优选地，当x(i)＞Max(eb(i),ef(i))或x(i)＜Min(eb(i),ef(i))时，所述时间序列x(i)的信号点为奇异点，获取所述修正后的时间序列为：
式中，α为线性插值系数。
优选地，当Min(eb(i),ef(i))≤x(i)≤Max(eb(i),ef(i))时，所述时间序列x(i)的信号点为正常点，获取所述修正后的时间序列为：
优选地，获取所述滤波后的输出信号y(i)为：
式中，N为滤波窗口内数据采样个数。
优选地，所述方差Qd(i)为：
优选地，所述方差Qd(i)最小值对应的时刻i为悬点死点。
根据本发明的另一方面，提出了一种抽油机井光杆悬点死点的检测系统，所述检测系统包括：
存储器，存储有计算机可执行指令；
处理器，所述处理器运行所述存储器中的计算机可执行指令，执行以下步骤：
基于同步示功图，采集一个冲程周期的抽油机井电功图X(i)；
基于所述电功图X(i)设置时间序列x(i)，并根据均值滤波计算公式y'(i)，获取修正后的时间序列
基于所述修正后的时间序列获取滤波后的输出信号y(i)；
获取所述时间序列x(i)和所述滤波后的输出信号y(i)的方差Qd(i)；
基于所述方差Qd(i)获取悬点死点。
本发明的一种抽油机井光杆悬点死点的检测方法及系统，其优点在于：能够实现抽油机井电功图及示功图的在线矫正，实时检测悬点死点有助于判断示功图的位移传感器是否正常，提高抽油机井工况监控能力，该方法的安全性高，实际应用安装、运行、维护方便。
本发明的方法及系统具有其它的特性和优点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，相同的附图标记通常代表相同部件。
图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的一种抽油机井光杆悬点死点的检测方法的步骤流程图。
图2示出了根据本发明的一个示例性实施例的一种抽油机井随示功图同步输出的一个周期电功图。
图3示出了根据本发明的一个示例性实施例的修正后的一个周期电功图。
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。
本发明提出了一种抽油机井光杆悬点死点的检测方法，该检测方法包括：
基于同步示功图，采集一个冲程周期的抽油机井电功图X(i)；
基于电功图X(i)设置时间序列x(i)，并根据均值滤波公式计算y'(i)，获取修正后的时间序列
基于修正后的时间序列获取滤波后的输出信号y(i)；
获取时间序列x(i)和滤波后的输出信号y(i)的方差Qd(i)；
基于方差Qd(i)获取悬点死点。
其中，方差Qd(i)为：
作为优选方案，方差Qd(i)最小值对应的时刻i为悬点死点。
作为优选方案，检测方法还包括：
判断悬点上死点对应时刻是否为0，若为非0时刻则示功图的悬点死点漂移；
判断上死点的漂移距离i，下一冲程周期以上死点时刻为起点，横向漂移i时刻，获取准确的死点位置；
基于准确的死点位置，修正电功图和示功图。
其中，获取滤波后的输出信号y(i)包括：
基于时间序列x(i)和均值滤波公式计算y'(i)，获取前向均值公式eb(i)和后向均值公式ef(i)；
当时间序列x(i)的信号点为奇异点或正常点时，获取修正后的时间序列
基于修正后的时间序列获取滤波后的输出信号y(i)。
作为优选方案，均值滤波公式计算y'(i)为：
则，前向均值eb(i)为：
后向均值ef(i)为：
式中，N1为前向均值计算窗口内数据个数；
N2为后向均值计算窗口内数据个数。
其中，当x(i)＞Max(eb(i),ef(i))或x(i)＜Min(eb(i),ef(i))时，时间序列x(i)的信号点为奇异点，获取修正后的时间序列为：
式中，α为线性插值系数。
当Min(eb(i),ef(i))≤x(i)≤Max(eb(i),ef(i))时，时间序列x(i)的信号点为正常点，获取修正后的时间序列为：
作为优选方案，获取滤波后的输出信号y(i)为：
式中，N为滤波窗口内数据采样个数。
该检测方法通过分析抽油机井电功率曲线，能够实现抽油机井电功图及示功图的在线矫正，实时检测悬点死点有助于判断示功图的位移传感器是否正常，提高抽油机井工况监控能力，该方法的安全性高，实际应用安装、运行、维护方便。
本发明还提出了一种抽油机井光杆悬点死点的检测系统，该检测系统包括：
存储器，存储有计算机可执行指令；
处理器，处理器运行存储器中的计算机可执行指令，执行以下步骤：
基于同步示功图，采集一个冲程周期的抽油机井电功图X(i)；
基于电功图X(i)设置时间序列x(i)，并根据均值滤波计算公式y'(i)，获取修正后的时间序列
基于修正后的时间序列获取滤波后的输出信号y(i)；
获取时间序列x(i)和滤波后的输出信号y(i)的方差Qd(i)；
基于方差Qd(i)获取悬点死点。
实施例1
图1示出了根据本发明的一个示例性实施例的一种抽油机井光杆悬点死点的检测方法的步骤流程图。
如图1所示，本实施例提供了一种抽油机井光杆悬点死点的检测方法，包括：
基于同步示功图，采集一个冲程周期的抽油机井电功图X(i)；
基于电功图X(i)设置时间序列x(i)，并根据均值滤波公式计算y'(i)，获取修正后的时间序列
基于修正后的时间序列获取滤波后的输出信号y(i)；
获取时间序列x(i)和滤波后的输出信号y(i)的方差Qd(i)；
基于方差Qd(i)获取悬点死点。
其中，方差Qd(i)为：
进一步地，检测方法还包括：
判断悬点上死点对应时刻是否为0，若为非0时刻则示功图的悬点死点漂移；
判断上死点的漂移距离i，下一冲程周期以上死点时刻为起点，横向漂移i时刻，获取准确的死点位置；
基于准确的死点位置，修正电功图和示功图。
本实施例中，悬点死点为方差Qd(i)最小值对应的时刻i。
进一步地，获取滤波后的输出信号y(i)包括：
基于时间序列x(i)和均值滤波公式计算y'(i)，获取前向均值公式eb(i)和后向均值公式ef(i)；
当时间序列x(i)的信号点为奇异点或正常点时，获取修正后的时间序列
基于修正后的时间序列获取滤波后的输出信号y(i)。
其中，均值滤波公式计算y'(i)为：
则，前向均值eb(i)为：
后向均值ef(i)为：
式中，N1为前向均值计算窗口内数据个数；
N2为后向均值计算窗口内数据个数。
当x(i)＞Max(eb(i),ef(i))或x(i)＜Min(eb(i),ef(i))时，时间序列x(i)的信号点为奇异点，获取修正后的时间序列为：
式中，α为线性插值系数。
当Min(eb(i),ef(i))≤x(i)≤Max(eb(i),ef(i))时，时间序列x(i)的信号点为正常点，获取修正后的时间序列为：
则获取滤波后的输出信号y(i)为：
式中，N为滤波窗口内数据采样个数。
实施例2
图2示出了根据本发明的一个示例性实施例的一种抽油机井随示功图同步输出的一个周期电功图。图3示出了根据本发明的一个示例性实施例的修正后的一个周期电功图。
如图2和图3所示，将实施例1的方法应用于井号为X109X102井中，可以看出基于同步示功图采集的抽油机井一个周期电功图，经方法检测，该井采集的电功图出现死点滞后，图2的采集图形测算液量会导致有效行程判断增大，从而导致计算液量偏大，修正后的电功图如图3所示，获得的修正后的一个周期电功图，实现了在线矫正漂移死点的目的，提高抽油机井工况诊断及液量计量精度。
以上已经描述了本发明的各实施例，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各实施例。在不偏离所说明的各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，旨在最好地解释各实施例的原理、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各实施例。

Claims (10)

1.一种抽油机井光杆悬点死点的检测方法，其特征在于，所述检测方法包括：
基于同步示功图，采集一个冲程周期的抽油机井电功图X(i)；
基于所述电功图X(i)设置时间序列x(i)，并根据均值滤波公式计算y'(i)，获取修正后的时间序列
基于所述修正后的时间序列获取滤波后的输出信号y(i)；
获取所述时间序列x(i)和所述滤波后的输出信号y(i)的方差Qd(i)；
基于所述方差Qd(i)获取悬点死点。
2.根据权利要求1所述的抽油机井光杆悬点死点的检测方法，其中，所述检测方法还包括：
判断悬点上死点对应时刻是否为0，若为非0时刻则所述示功图的悬点死点漂移；
判断上死点的漂移距离i，下一冲程周期以上死点时刻为起点，横向漂移i时刻，获取准确的死点位置；
基于所述准确的死点位置，修正所述电功图和所述示功图。
3.根据权利要求1所述的抽油机井光杆悬点死点的检测方法，其中，获取所述滤波后的输出信号y(i)包括：
基于所述时间序列x(i)和所述均值滤波公式计算y'(i)，获取前向均值公式eb(i)和后向均值公式ef(i)；
当所述时间序列x(i)的信号点为奇异点或正常点时，获取修正后的时间序列
基于所述修正后的时间序列获取所述滤波后的输出信号y(i)。
4.根据权利要求3所述的抽油机井光杆悬点死点的检测方法，其中，所述均值滤波公式计算y'(i)为：
则，前向均值eb(i)为：
后向均值ef(i)为：
式中，N1为前向均值计算窗口内数据个数；
N2为后向均值计算窗口内数据个数。
5.根据权利要求4所述的抽油机井光杆悬点死点的检测方法，其中，当x(i)＞Max(eb(i),ef(i))或x(i)＜Min(eb(i),ef(i))时，所述时间序列x(i)的信号点为奇异点，获取所述修正后的时间序列为：
式中，α为线性插值系数。
6.根据权利要求5所述的抽油机井光杆悬点死点的检测方法，其中，当Min(eb(i),ef(i))≤x(i)≤Max(eb(i),ef(i))时，所述时间序列x(i)的信号点为正常点，获取所述修正后的时间序列为：
7.根据权利要求6所述的抽油机井光杆悬点死点的检测方法，其中，获取所述滤波后的输出信号y(i)为：
式中，N为滤波窗口内数据采样个数。
8.根据权利要求1所述的抽油机井光杆悬点死点的检测方法，其中，所述方差Qd(i)为：
9.根据权利要求1所述的抽油机井光杆悬点死点的检测方法，其中，所述方差Qd(i)最小值对应的时刻i为悬点死点。
10.一种抽油机井光杆悬点死点的检测系统，其特征在于，所述检测系统包括：
存储器，存储有计算机可执行指令；
处理器，所述处理器运行所述存储器中的计算机可执行指令，执行以下步骤：
基于同步示功图，采集一个冲程周期的抽油机井电功图X(i)；
基于所述电功图X(i)设置时间序列x(i)，并根据均值滤波公式计算y'(i)，获取修正后的时间序列
基于所述修正后的时间序列获取滤波后的输出信号y(i)；
获取所述时间序列x(i)和所述滤波后的输出信号y(i)的方差Qd(i)；
基于所述方差Qd(i)获取悬点死点。
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