CN111178651B - 一种基于投影法计算有效冲程的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及油井示功图量油技术领域，具体涉及一种基于投影法计算有效冲程的方法。该方法具体包括以下步骤：根据油井示功图数据点集合，确定有效数据点集合EPP；确定载荷区间ZHREG；计算区间集合ZHREG_COL；确定区间投影密度集合TYDC；计算有效投影区间集合TYDC_INV；计算点区间集合TY_POINT；确定载荷平均值集合TY_POINT_PJZH；计算有效冲程mywy。本发明不仅方法简单，适用范围广，便于管理，而且提高了油井功图算产的准确度，降低了油田开发投资和运行成本。

Description

一种基于投影法计算有效冲程的方法
技术领域
本发明涉及油井示功图量油技术领域，具体涉及一种基于投影法计算有效冲程的方法。
背景技术
油井产量变化规律是油井生产状态评定、储油层情况变化分析，油田开发方案制定的重要依据，油井产量实时监测在油田开发中占有重要地位。抽油机井的液量计量传统的方法是将各油井的产出液输送到计量站进行集中计量，它要求配套装置多，工艺流程复杂，投资较大，而且无法实现实时在线连续测量油井的产液量，不能很好适应油田数字化、信息化和自动化等方面的要求。
随着油田数字化建设的推进，对油井生产参数的自动化采集和管理要求越来越高。为了适应数字化的需要，目前，通常利用地面示功图在线实时计算油井产量。功图算产主要是基于有效冲程法原理进行产液量计算，其核心是准确计算柱塞的有效冲程。有效冲程的定义是游动凡尔开闭点之间的实际位移，代表了实际进入柱塞的混合液量。能否准确确定柱塞的有效冲程是功图算产技术的关键。在柱塞冲程内，因受到实际生产过程中多种因素的影响，有部分冲程是无效的。
目前常用的计算有效冲程的算法有斜率法和曲率法。斜率法是依靠斜率变化确定有效冲程的，当有效冲程段中间存在异常波动点，导致斜率变化超过阈值区间时，会导致有效冲程判断错误。因此，只有下冲程阶段平稳、波动幅度小的功图，有效冲程识别较为准确，其他功图用斜率法计算有效冲程时偏差较大，有的甚至会出现计算失败的情况。而曲率法偏向于纯数学型的算法，但其对于存在载荷突变点的功图，计算结果偏差很大，也有的更是无法实现。
由于井下工况复杂，泵示功图形状各异，现有的柱塞有效冲程计算方法不能对其进行准确识别和计算，导致油井井口产液量的计算误差较大，计量精度和可靠性不能满足油井计量的要求。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足而提出一种基于投影法计算有效冲程的方法。该方法在不增加硬件投入的情况下，提供一种适用于油井在各种复杂工况下准确确定柱塞有效冲程的方法，解决了油井单井产量难以连续、精确计量的问题。
本发明公开了一种基于投影法计算有效冲程的方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：
(1)根据油井示功图数据点集合SGTP，确定有效数据点集合EPP；
(2)将有效数据点集合EPP投影到载荷上，确定载荷区间ZHREG；
(3)将ZHREG按照区间阈值pzh分成REG_COUNT个区间，形成区间集合ZHREG_COL；
(4)根据区间集合ZHREG_COL，确定区间投影密度集合TYDC；
(5)计算有效投影区间集合TYDC_INV；
(6)将TYDC_INV中相临的区间合并，形成点区间集合TY_POINT；
(7)将点区间集合TY_POINT中的每个点投影到载荷上，确定载荷平均值集合TY_POINT_PJZH；
(8)确定载荷平均值集合TY_POINT_PJZH中平均值最小的区间Preg，计算有效冲程mywy。
步骤(1)中，所述的确定有效数据点集合EPP，具体方法如下：
EPP＝{(point)＝f(point0)＝point0.y>＝ymin∩point0.y<＝ymin+(ymax-ymin)/3}
point0∈SGTP，SGTP＝{(index,xi,yi,)|index＝i,i＝0,1…,199}
其中，EPP—有效数据点集合；
point—有效数据点；
point0—示功图数据点；
point0.y—point0的载荷值；
ymin—y坐标最小值；
ymax—y坐标最大值；
SGTP—示功图数据点集合；
index—示功图上数据点编号；
xi—第i个点的位移值，yi—第i个点的载荷值。
步骤(2)中，所述的确定载荷区间ZHREG，具体方法如下：
ZHREG＝[ZH_min,ZH_max]；
ZH_max＝max(zh)，zh∈TYZH；
ZH_min＝min(zh)，zh∈TYZH；
TYZH＝{(zh)|f(point)＝point.y，point∈EPP}。
其中，ZHREG—载荷区间；
ZH_max—最大载荷；
ZH_min—最小载荷；
TYZH—载荷投影集合；
point—有效数据点；
point.y—point点的载荷值。
步骤(3)中，所述的将ZHREG按照区间阈值pzh分成REG_COUNT个区间，确定方法如下：
REG_COUNT＝(ZH_max-ZH_min)/pzh
其中：REG_COUNT—区间数量，取整数；
ZH_max—最大载荷；
ZH_min—最小载荷；
pzh—区间阈值，0.5<pzh<1.5。
所述的区间集合ZHREG_COL，确定方法如下：
ZHREG_COL＝{(zh_l,zh_m)＝(zh_l＝ZH_min+i*pzh,zh_m＝zh_l+pzh)|i＝1,2,…,REG_COUNT}；
其中，ZHREG_COL—区间集合；
pzh—区间阈值，0.5<pzh<1.5；
zh_l—载荷区间左值；
zh_m—载荷区间右值；
ZH_min—最小载荷；
REG_COUNT—区间数量，取整数。
步骤(4)中，所述的区间投影密度集合TYDC，确定方法如下：
TYDC＝{(zhreg1,count)＝f(point,zhreg)＝(point.y>＝zhreg.left∩point.y<＝zhreg.right∩(zhreg1＝zhreg,count＝count+1)|point∈EPP,zhreg∈ZHREG_COL}其中，TYDC—区间投影密度集合；
zhreg1—载荷区间；
count—区间中的投影点密度；
point—有效数据点；
zhreg—集合ZHREG_COL中的元素；
point.y—point点的载荷值；
zhreg.right—集合ZHREG_COL中元素的右值；
zhreg.left—集合ZHREG_COL中元素的左值。
步骤(5)中，所述的有效投影区间集合TYDC_INV，计算方法如下：
TYDC_INV＝{(zhreg_md1)＝f(zhreg_md,count)＝(count>＝a∩zhreg_md1＝zhreg_md)|zhreg_md∈TYDC}
其中，TYDC_INV—有效投影区间集合；
zhreg_md1—投影密度区间；
zhreg_md—TYDC中的元素；
count—区间中的投影点密度；
a—密度阈值，取值为7～25的整数。
步骤(6)中，所述的点区间集合TY_POINT，确定方法如下：
TY_POINT＝{(point_reg)＝f(point,zhreg_mdi)＝(point.y>＝zhreg_mdi.left∩point.y<＝zhreg_mdi.right∩point_reg.right＝max(point.index)∩point_reg.left＝min(point.index))|point∈EPP，zhreg_mdi∈TYDC_INV index＝0,1,…,199}
其中，TY_POINT—点区间集合；
point_reg—投影点区间；
point—有效数据点；
zhreg_mdi—TYDC_INV中的元素；
point.y—point点的载荷值；
zhreg_mdi.left—集合TYDC_INV中元素的左值；
zhreg_mdi.right—集合TYDC_INV中元素的右值；
point.index—集合EPP中元素的编号；
point_reg.right—投影点区间右值；
point_reg.left—投影点区间左值。
步骤(7)中，所述的载荷平均值集合TY_POINT_PJZH，具体确定方法如下：
TY_POINT_PJZH＝{(point_reg,pjzh)＝f(point,point_reg0)＝(point.index>＝point_reg0.left∩point.index<＝point_reg0.right∩point_reg＝point_reg0∩pjzh＝∑point.y/(abs(point_reg0.left-point_reg0.right)+1))|point∈EPP point_reg0∈TY_POINT index＝0,1,…,199}
其中，TY_POINT_PJZH—载荷平均值集合；
point_reg—投影点区间；
pjzh—载荷平均值；
point—有效数据点；
point_reg0—集合TY_POINT中的元素；
point.index—集合EPP中元素的编号；
point_reg0.left—集合TY_POINT中元素的左值；
point_reg0.right—集合TY_POINT中元素的右值；
point.y—point点的载荷值。
步骤(8)中，所述的确定载荷平均值集合TY_POINT_PJZH中平均值最小的区间Preg，具体方法如下：
Preg＝{(point_reg)＝f(ty_point_pjzh)＝min(ty_point_pjzh.pjzh)∩point_reg＝ty_point_pjzh.point_reg|，ty_point_pjzh∈TY_POINT_PJZH}
其中，Preg—载荷平均值最小区间；
point_reg—投影点区间；
ty_point_pjzh—集合TY_POINT_PJZH中的元素；
ty_point_pjzh.pjzh—集合TY_POINT_PJZH中元素的载荷平均值；
ty_point_pjzh.point_reg—集合TY_POINT_PJZH中元素的点区间。
所述的有效冲程mywy，确定方法如下：
mywy＝abs(SGTP[Preg.left].x-SGTP[Preg.right].x)
其中，mywy—有效冲程；
Preg.left—载荷平均值最小区间的左值；
Preg.right—载荷平均值最小区间的右值。
本发明与现有技术相比具有如下优点和有益效果：
(1)本发明提供的基于投影法计算有效冲程的方法，不仅适用于正常功图，同时对于载荷波动比较严重的功图，比如供液不足工况下的功图，依旧可以准确的确定出柱塞的有效冲程，因而适用范围更加广泛，更具有实际应用价值；
(2)本发明不仅具有方法简单，操作简单，便于管理，而且提高了油井功图法计量的准确度，可逐步取代传统的油井计量方法，减少地面投入节约资金，确保油井产液量计量的可靠性、准确性、实时性，达到简化地面计量流程，降低油田开发投资和运行成本；
(3)本发明提供的基于投影法计算有效冲程的方法，是功图算产计算油井产量的核心，解决了油井的单井产量难以连续、精确计量的问题。
附图说明
附图1为本发明计算有效冲程的流程图。
附图2为油井CFP11地面示功图。
附图3为油井CFP11用投影法计算有效冲程示例图。
附图4为油井CFP12地面示功图。
附图5为油井CFP12用投影法计算有效冲程示例图。
附图6为油井CFP13地面示功图。
附图7为油井CFP13用投影法计算有效冲程示例图。
具体实施方式
下面结合具体的实施例，并参照数据进一步详细描述本发明的计算方法。
实施例1：
胜利油田新春采油厂油井CFP11，原油粘度3526mPa.s，抽油泵直径为58mm，冲程为4.22m，冲次为2.8次/min，经测试最大载荷为29.77kN，最小载荷为7.24kN，油井含水率为40％，产液量9.67m3/d。2018年9月29日15:54时实测地面示功图见图2，示功图数据见表1。利用本发明的方法计算有效冲程，具体步骤如下：
表1油井CFP11示功图数据点集合SGTP
Figure GDA0003505489760000081
Figure GDA0003505489760000091
(1)根据油井CFP11示功图数据点集合SGTP，确定有效数据点集合EPP。
所述的有效数据点集合EPP确定方法如下：
EPP＝{(point)＝f(point0)＝point0.y>＝ymin∩point0.y<＝ymin+(ymax-ymin)/3}，point0∈SGTP，SGTP＝{(index,xi,yi,)|index＝i,i＝0,1…,199}
其中，EPP—有效数据点集合；
point—有效数据点；
point0—示功图数据点；
point0.y—point0的载荷值；
ymin—y坐标最小值，7.24；
ymax—y坐标最大值，29.77；
SGTP—示功图数据点集合；
index—示功图上数据点编号，整数1～199；
xi—第i个点的位移值，yi—第i个点的载荷值。
经计算有效投影点集合EPP见表2。
表2有效数据点集合EPP
Figure GDA0003505489760000092
Figure GDA0003505489760000101
(2)将有效数据点集合EPP投影到载荷上，确定载荷区间ZHREG。
所述的确定载荷区间ZHREG，具体方法如下：
ZHREG＝[ZH_min,ZH_max]＝[7.24,14.63]；
ZH_max＝max(zh)＝14.63，zh∈TYZH；
ZH_min＝min(zh)＝7.24，zh∈TYZH；
TYZH＝{(zh)|f(point)＝point.y，point∈EPP}。
其中，ZHREG—载荷区间；
ZH_max—最大载荷，14.63；
ZH_min—最小载荷，7.24；
TYZH—载荷投影集合；
point—有效数据点；
point.y—point点的载荷值。
(3)将ZHREG按照区间阈值pzh分成REG_COUNT个区间，形成区间集合ZHREG_COL。
所述的将ZHREG按照区间阈值pzh分成REG_COUNT个区间，确定方法如下：
REG_COUNT＝(ZH_max-ZH_min)/pzh
＝(ZH_max-ZH_min)/1.0
＝14.63-7.24
≈8
其中：REG_COUNT—区间数量，取整数；
ZH_max—最大载荷，14.63；
ZH_min—最小载荷，7.24；
pzh—区间阈值，1.0。
所述的区间集合ZHREG_COL，确定方法如下：
ZHREG_COL＝{(zh_l,zh_m)＝(zh_l＝ZH_min+i*pzh,zh_m＝zh_l+pzh)|i＝1,2,…,REG_COUNT}
＝[7.24,8.24],[8.24,9.24],[9.24,10.24],[10.24,11.24],[11.24,12.24],[12.24,13.24],[13.24,14.24],[14.24,15.24]
其中，ZHREG_COL—区间集合；
pzh—区间阈值，1.0；
zh_l—载荷区间左值；
zh_m—载荷区间右值；
ZH_min—最小载荷；
REG_COUNT—区间数量，8。
(4)根据区间集合ZHREG_COL，确定区间投影密度集合TYDC。
所述的区间投影密度集合TYDC，确定方法如下：
TYDC＝{(zhreg1,count)＝f(point,zhreg)＝(point.y>＝zhreg.left∩point.y<＝zhreg.right∩(zhreg1＝zhreg,count＝count+1)|point∈EPP,zhreg∈ZHREG_COL}
＝([7.24,8.24],8),([8.24,9.24],14),([9.24,10.24],19),([10.24,11.24],17),([11.24,12.24],7),([12.24,13.24],29),([13.24,14.24],44),([14.24,15.24],17)
其中，TYDC—区间投影密度集合；
zhreg1—载荷区间；
count—区间中的投影点密度；
point—有效数据点；
zhreg—集合ZHREG_COL中的元素；
point.y—point点的载荷值；
zhreg.right—集合ZHREG_COL中元素的右值；
zhreg.left—集合ZHREG_COL中元素的左值。
(5)计算有效投影区间集合TYDC_INV。
所述的有效投影区间集合TYDC_INV，计算方法如下：
TYDC_INV＝{(zhreg_md1)＝f(zhreg_md,count)＝(count>＝a∩zhreg_md1＝zhreg_md)|zhreg_md∈TYDC}
＝([8.24,9.24],14),([9.24,10.24],19),([10.24,11.24],17),([12.24,13.24],29),([13.24,14.24],44),([14.24,15.24],17)
其中，TYDC_INV—有效投影区间集合；
zhreg_md1—投影密度区间；
zhreg_md—TYDC中的元素；
count—区间中的投影点密度；
a—密度阈值，10。
(6)将TYDC_INV中相临的区间合并，形成点区间集合TY_POINT。
所述的点区间集合TY_POINT，确定方法如下：
TY_POINT＝{(point_reg)＝f(point,zhreg_mdi)＝(point.y>＝zhreg_mdi.left∩point.y<＝zhreg_mdi.right∩point_reg.right＝max(point.index)∩point_reg.left＝min(point.index))|point∈EPP，zhreg_mdi∈TYDC_INV index＝0,1,…,199}
＝[166,197],[120,151]
其中，TY_POINT—点区间集合；
zhreg_mdi—TYDC_INV中的元素；
point.y—point点的载荷值；
point_reg—投影点区间；
point—有效数据点；
zhreg_mdi.left—集合TYDC_INV中元素的左值；
zhreg_mdi.right—集合TYDC_INV中元素的右值；
point.index—集合EPP中元素的编号；
point_reg.right—投影点区间右值；
point_reg.left—投影点区间左值。
(7)将点区间集合TY_POINT中的每个点投影到载荷上，确定载荷平均值集合TY_POINT_PJZH。
所述的载荷平均值集合TY_POINT_PJZH，具体确定方法如下：
TY_POINT_PJZH＝{(point_reg,pjzh)＝f(point,point_reg0)＝(point.index>＝point_reg0.left∩point.index<＝point_reg0.right∩point_reg＝point_reg0∩pjzh＝∑point.y/(abs(point_reg0.left-point_reg0.right)+1))|point∈EPP point_reg0∈TY_POINT index＝0,1,…,199}
＝([166,197],9.14),([120,151],13.38)
其中，TY_POINT_PJZH—载荷平均值集合；
point_reg—投影点区间；
pjzh—载荷平均值；
point—有效数据点；
point_reg0—集合TY_POINT中的元素；
point.index—集合EPP中元素的编号；
point_reg0.left—集合TY_POINT中元素的左值；
point_reg0.right—集合TY_POINT中元素的右值；
point.y—point点的载荷值。
(8)确定载荷平均值集合TY_POINT_PJZH中平均值最小的区间Preg，计算有效冲程mywy。
所述的确定载荷平均值集合TY_POINT_PJZH中平均值最小的区间Preg，具体方法如下：
Preg＝{(point_reg)＝f(ty_point_pjzh)＝min(ty_point_pjzh.pjzh)∩point_reg＝ty_point_pjzh.point_reg|，ty_point_pjzh∈TY_POINT_PJZH}
＝[166,197]
其中，Preg—载荷平均值最小区间，[166,197]；
point_reg—投影点区间；
ty_point_pjzh—集合TY_POINT_PJZH中的元素；
ty_point_pjzh.pjzh—集合TY_POINT_PJZH中元素的载荷平均值；
ty_point_pjzh.point_reg—集合TY_POINT_PJZH中元素的点区间。
所述的有效冲程mywy，确定方法如下：
mywy＝abs(SGTP[Preg.left].x-SGTP[Preg.right].x)
＝1.116
其中，mywy—有效冲程，1.116；
Preg.left—载荷平均值最小区间的左值，166；
Preg.right—载荷平均值最小区间的右值，197。
计算方法效果评价：油井CFP11实测日产液量为：9.67m3/d，常用斜率法计算产量为：10.96m3/d，常用曲率法计算产量为：11.53m3/d，本发明计算产量为：9.73m3/d，差值为：0.06m3/d，误差率为0.62％，计算数据见表3。
表3油井CFP11各种方法产量计算值与实测值统计表
测量方法 产量，m<sup>3</sup>/d 差值，m<sup>3</sup>/d 误差率，％
本发明的方法 9.73 0.06 0.62
斜率法 10.96 1.29 13.34
曲率法 11.53 1.86 19.23
实测值 9.67 / /
从表3可以看出：本发明的方法与现有方法相比，与实测值的差值更小，误差率明显降低，本发明的误差率为0.62％，准确度明显提高。
实施例2：
胜利油田新春采油厂油井CFP12，原油粘度2532mPa.s，抽油泵直径为58mm，冲程为4.23m，冲次为2.8次/min，经测试最大载荷为30.95kN，最小载荷为6.13kN，油井含水率为49.7％，产液量14.85m3/d。2018年9月29日08:02时实测地面示功图见图4，示功图数据见表4。利用本发明的方法计算有效冲程，具体步骤如下：
表4油井CFP12示功图数据点集合SGTP
Figure GDA0003505489760000151
Figure GDA0003505489760000161
(1)根据油井CFP12示功图数据点集合SGTP，确定有效数据点集合EPP。所述的有效数据点集合EPP确定方法如下：
EPP＝{(point)＝f(point0)＝point0.y>＝ymin∩point0.y<＝ymin+(ymax-ymin)/3}point0∈SGTP，SGTP＝{(index,xi,yi,)|index＝i,i＝0,1…,199}
其中，EPP—有效数据点集合；
point—有效数据点；
point0—示功图数据点；
point0.y—point0的载荷值；
ymin—y坐标最小值，6.13；
ymax—y坐标最大值，30.95；
SGTP—示功图数据点集合；
index—示功图上数据点编号，整数1～199；
xi—第i个点的位移值，yi—第i个点的载荷值。
经计算有效数据点集合EPP如表5
表5有效数据点集合EPP
编号 位移 载荷 编号 位移 载荷 编号 位移 载荷 编号 位移 载荷
0 0 10.29 135 3.014 11.93 157 1.771 10.2 179 0.542 7.29
1 0 10.85 136 2.957 12.02 158 1.714 9.63 180 0.5 7.32
2 0 11.87 137 2.9 12.05 159 1.657 8.92 181 0.457 7.35
3 0.014 12.85 138 2.842 11.96 160 1.6 7.67 182 0.414 7.41
4 0.014 14.01 139 2.785 11.96 161 1.542 6.75 183 0.371 7.49
118 3.9 14.4 140 2.728 11.87 162 1.485 6.21 184 0.342 7.55
119 3.857 14.16 141 2.671 11.84 163 1.428 6.13 185 0.3 7.67
120 3.814 13.98 142 2.614 11.78 164 1.371 6.22 186 0.271 7.76
121 3.771 13.68 143 2.557 11.81 165 1.314 6.25 187 0.242 7.88
122 3.728 13.45 144 2.514 11.81 166 1.257 6.27 188 0.2 8.06
123 3.671 13.18 145 2.457 11.78 167 1.2 6.27 189 0.171 8.27
124 3.628 12.94 146 2.4 11.72 168 1.142 6.33 190 0.157 8.48
125 3.585 12.67 147 2.342 11.72 169 1.085 6.36 191 0.128 8.6
126 3.528 12.34 148 2.285 11.72 170 1.028 6.42 192 0.114 8.74
127 3.471 12.05 149 2.228 11.66 171 0.971 6.45 193 0.085 8.98
128 3.414 11.78 150 2.157 11.6 172 0.928 6.48 194 0.071 9.16
129 3.357 11.66 151 2.114 11.54 173 0.871 6.45 195 0.057 9.34
130 3.3 11.63 152 2.057 11.51 174 0.814 6.48 196 0.042 9.43
131 3.242 11.63 153 2 11.39 175 0.757 6.48 197 0.028 9.58
132 3.185 11.72 154 1.942 11.21 176 0.7 6.75 198 0.014 9.76
133 3.128 11.78 155 1.885 10.98 177 0.642 6.99 199 0.014 9.99
134 3.071 11.87 156 1.828 10.62 178 0.6 7.26
(2)将有效数据点集合EPP投影到载荷上，确定载荷区间ZHREG。
所述的确定载荷区间ZHREG，具体方法如下：
TYZH＝{(zh)|f(point)＝point.y} point∈EPP
ZH_max＝max(zh)＝14.4 zh∈TYZH
ZH_min＝min(zh)＝6.13 zh∈TYZH
ZHREG＝[ZH_min,ZH_max]＝[6.13,14.4]
其中，ZHREG—载荷区间；
ZH_max—最大载荷，14.4；
ZH_min—最小载荷，6.13；
TYZH—载荷投影集合；
point—有效数据点；
point.y—point点的载荷值。
(3)将ZHREG按照区间阈值pzh分成REG_COUNT个区间，形成区间集合ZHREG_COL。
所述的分成REG_COUNT个区间，计算方法如下：
REG_COUNT＝(ZH_max-ZH_min)/pzh
＝(14.4-6.13)/1.1
≈8
其中：REG_COUNT—区间数量，取整数；
ZH_max—最大载荷，14.4；
ZH_min—最小载荷，6.13；
pzh—区间阈值，1.1。
所述的区间集合ZHREG_COL，确定方法如下：
ZHREG_COL＝{(zh_l,zh_m)＝(zh_l＝ZH_min+i*pzh,zh_m＝zh_l+pzh)|i＝1,2,…,REG_COUNT}
＝[6.13,7.23],[7.23,8.33],[8.33,9.43],[9.43,10.53],[10.53,11.63],
[11.63,12.73],[12.73,13.83],[13.83,14.93]
其中，ZHREG_COL—区间集合；
pzh—区间阈值，1.1；
zh_l—载荷区间左值；
zh_m—载荷区间右值；
ZH_min—最小载荷；
REG_COUNT—区间数量，8。
(4)根据区间集合ZHREG_COL，确定区间投影密度集合TYDC。
所述的区间投影密度集合TYDC，确定方法如下：
TYDC＝{(zhreg1,count)＝f(point,zhreg)＝(point.y>＝zhreg.left∩point.y<＝zhreg.right∩(zhreg1＝zhreg,count＝count+1)|point∈EPP,zhreg∈ZHREG_COL}
＝([6.13,7.23],17),([7.23,8.33],29),([8.33,9.43],21),([9.43,10.53],13),([10.53,11.63],13),([11.63,12.73],32),([12.73,13.83],29),([13.83,14.93],7)
其中，TYDC—区间投影密度集合；
zhreg1—载荷区间；
count—区间中的投影点密度；
point—有效数据点；
zhreg—集合ZHREG_COL中的元素；
point.y—point点的载荷值；
zhreg.right—集合ZHREG_COL中元素的右值；
zhreg.left—集合ZHREG_COL中元素的左值。
(5)计算有效投影区间集合TYDC_INV。
所述的有效投影区间集合TYDC_INV，计算方法如下：
TYDC_INV＝{(zhreg_md1)＝f(zhreg_md,count)＝(count>＝a∩zhreg_md1＝zhreg_md)|zhreg_md∈TYDC}
＝([7.23,8.33],29),([8.33,9.43],21),([11.63,12.73],32),([12.73,13.83],29)
其中，TYDC_INV—有效投影区间集合；
zhreg_md1—投影密度区间；
zhreg_md—TYDC中的元素；
count—区间中的投影点密度；
a—密度阈值，20。
(6)将TYDC_INV中相临的区间合并，形成点区间集合TY_POINT。
所述的点区间集合TY_POINT，确定方法如下：
TY_POINT＝{(point_reg)＝f(point,zhreg_mdi)＝(point.y>＝zhreg_mdi.left∩point.y<＝zhreg_mdi.right∩point_reg.right＝max(point.index)∩point_reg.left＝min(point.index))|point∈EPP zhreg_mdi∈TYDC_INV index＝0,1,…,199}
＝[159,196],[121,149]
其中，TY_POINT—点区间集合；
point_reg—投影点区间；
point—有效数据点；
zhreg_mdi—TYDC_INV中的元素；
point.y—point点的载荷值；
zhreg_mdi.left—集合TYDC_INV中元素的左值；
zhreg_mdi.right—集合TYDC_INV中元素的右值；
point.index—集合EPP中元素的编号；
point_reg.right—投影点区间右值；
point_reg.left—投影点区间左值。
(7)将点区间集合TY_POINT中的每个点投影到载荷上，确定载荷平均值集合TY_POINT_PJZH。
所述的载荷平均值集合TY_POINT_PJZH，具体确定方法如下：
TY_POINT_PJZH＝{(point_reg,pjzh)＝f(point,point_reg0)＝(point.index>＝point_reg0.left∩point.index<＝point_reg0.right∩point_reg＝point_reg0∩pjzh＝∑point.y/(abs(point_reg0.left-point_reg0.right)+1))|point∈EPP point_reg0∈TY_POINT index＝0,1,…,199}
＝([159,196],7.37),([121,149],12.07)
其中，TY_POINT_PJZH—载荷平均值集合；
point_reg—投影点区间；
pjzh—载荷平均值；
point—有效数据点；
point_reg0—集合TY_POINT中的元素；
point.index—集合EPP中元素的编号；
point_reg0.left—集合TY_POINT中元素的左值；
point_reg0.right—集合TY_POINT中元素的右值；
point.y—point点的载荷值。
(8)确定载荷平均值集合TY_POINT_PJZH中平均值最小的区间Preg，计算有效冲程mywy。
所述的确定载荷平均值集合TY_POINT_PJZH中平均值最小的区间Preg，具体方法如下：
Preg＝{(point_reg)＝f(ty_point_pjzh)＝min(ty_point_pjzh.pjzh)∩point_reg＝ty_point_pjzh.point_reg|ty_point_pjzh∈TY_POINT_PJZH}
＝[159,196]
其中，Preg—载荷平均值最小区间，[159,196]；
point_reg—投影点区间；
ty_point_pjzh—集合TY_POINT_PJZH中的元素；
ty_point_pjzh.pjzh—集合TY_POINT_PJZH中元素的载荷平均值；
ty_point_pjzh.point_reg—集合TY_POINT_PJZH中元素的点区间。
所述的有效冲程mywy，确定方法如下：
mywy＝abs(SGTP[Preg.left].x-SGTP[Preg.right].x)
＝1.615
其中，mywy—有效冲程，1.615；
Preg.left—载荷平均值最小区间的左值，159；
Preg.right—载荷平均值最小区间的右值，196。
计算方法效果评价：油井CFP12实测日产液量为：14.85m3/d，用斜率法计算产液量时计算失败，无法得倒产液量数据，用曲率法计算产量为：18.15m3/d，本发明计算产量为：14.97m3/d，差值为：0.12m3/d，误差率为0.8％，计算数据见表6。
表6油井CFP12各种方法产量计算值与实测值统计表
测量方法 产量，m<sup>3</sup>/d 差值，m<sup>3</sup>/d 误差率，％
本发明的方法 14.97 0.12 0.8
斜率法 计算失败 / /
曲率法 18.15 3.3 22.22
实测值 14.85 / /
从表6可以看出：本发明的方法与现有方法相比，适用范围更广，与实测值的差值更小，误差率明显降低，本发明的误差率为0.8％，准确度明显提高。
实施例3：
胜利油田新春采油厂油井CFP13，原油粘度1256mPa.s，抽油泵直径为58mm，冲程为4.16m，冲次为2.8次/min，经测试最大载荷为20.76kN，最小载荷为10.51kN，油井含水率为45.6％，产液量25.10m3/d。2018年9月28日23:25时实测地面示功图见图6，示功图数据见表7。利用本发明的方法计算有效冲程，具体步骤如下：
表7油井CFP13示功图数据点集合SGTP
Figure GDA0003505489760000231
Figure GDA0003505489760000241
(1)根据油井CFP13示功图数据点集合SGTP，确定有效数据点集合EPP。所述的有效数据点集合EPP确定方法如下：
EPP＝{(point)＝f(point0)＝point0.y>＝ymin∩point0.y<＝ymin+(ymax-ymin)/3}
point0∈SGTP，SGTP＝{(index,xi,yi,)|index＝i,i＝0,1…,199}
其中，EPP—有效数据点集合；
point—有效数据点；
point0—示功图数据点；
point0.y—point0的载荷值；
ymin—y坐标最小值，10.51；
ymax—y坐标最大值，20.76；
SGTP—示功图数据点集合；
index—示功图上数据点编号，整数1～199；
xi—第i个点的位移值，yi—第i个点的载荷值。
经计算有效数据点集合EPP如表8
表8有效数据点集合EPP
Figure GDA0003505489760000242
Figure GDA0003505489760000251
(2)将有效数据点集合EPP投影到载荷上，确定载荷区间ZHREG。
所述的确定载荷区间ZHREG，具体方法如下：
TYZH＝{(zh)|f(point)＝point.y}point∈EPP
ZH_max＝max(zh)＝13.89 zh∈TYZH
ZH_min＝min(zh)＝10.51 zh∈TYZH
ZHREG＝[ZH_min,ZH_max]＝[10.51,13.89]
其中，ZHREG—载荷区间；
ZH_max—最大载荷，13.89；
ZH_min—最小载荷，10.51；
TYZH—载荷投影集合；
point—有效数据点；
point.y—point点的载荷值。
(3)将ZHREG按照区间阈值pzh分成REG_COUNT个区间，形成区间集合ZHREG_COL。
所述的将ZHREG按照区间阈值pzh分成REG_COUNT个区间，确定方法如下：
REG_COUNT＝(ZH_max-ZH_min)/pzh
＝(13.89-10.51)/0.9
≈4
其中：REG_COUNT—区间数量，取整数；
ZH_max—最大载荷，13.89；
ZH_min—最小载荷，10.51；
pzh—区间阈值，0.9。
所述的区间集合ZHREG_COL，确定方法如下：
ZHREG_COL＝{(zh_l,zh_m)＝(zh_l＝ZH_min+i*pzh,zh_m＝zh_l+pzh)|i＝1,2,…,REG_COUNT}
＝[10.51,11.41],[11.41,12.31],[12.31,13.21],[13.21,14.11]
其中，ZHREG_COL—区间集合；
pzh—区间阈值，0.9；
zh_l—载荷区间左值；
zh_m—载荷区间右值；
ZH_min—最小载荷；
REG_COUNT—区间数量，4。
(4)根据区间集合ZHREG_COL，确定区间投影密度集合TYDC。
所述的区间投影密度集合TYDC，确定方法如下：
TYDC＝{(zhreg1,count)＝f(point,zhreg)＝(point.y>＝zhreg.left∩point.y<＝zhreg.right∩(zhreg1＝zhreg,count＝count+1)|point∈EPP,zhreg∈ZHREG_COL}
＝([10.51,11.41],53),([11.41,12.31],56),([12.31,13.21],6),([13.21,14.11],9)其中，TYDC—区间投影密度集合；
zhreg1—载荷区间；
count—区间中的投影点密度；
point—有效数据点；
zhreg—集合ZHREG_COL中的元素；
point.y—point点的载荷值；
zhreg.right—集合ZHREG_COL中元素的右值；
zhreg.left—集合ZHREG_COL中元素的左值。
(5)计算有效投影区间集合TYDC_INV。
所述的有效投影区间集合TYDC_INV，计算方法如下：
TYDC_INV＝{(zhreg_md1)＝f(zhreg_md,count)＝(count>＝a∩zhreg_md1＝zhreg_md)|zhreg_md∈TYDC}
＝([10.51,11.41],53),([11.41,12.31],56)
其中，TYDC_INV—有效投影区间集合；
zhreg_md1—投影密度区间；
zhreg_md—TYDC中的元素；
count—区间中的投影点密度；
a—密度阈值，15。
(6)将TYDC_INV中相临的区间合并，形成点区间集合TY_POINT。
所述的点区间集合TY_POINT，确定方法如下：
TY_POINT＝{(point_reg)＝f(point,zhreg_mdi)＝(point.y>＝zhreg_mdi.left∩point.y<＝zhreg_mdi.right∩point_reg.right＝max(point.index)∩point_reg.left＝min(point.index))|point∈EPP zhreg_mdi∈TYDC_INV index＝0,1,…,199}
＝[143,199]
其中，TY_POINT—点区间集合；
point_reg—投影点区间，[143,199]；
point—有效数据点；
zhreg_mdi—TYDC_INV中的元素；
point.y—point点的载荷值；
zhreg_mdi.left—集合TYDC_INV中元素的左值；
zhreg_mdi.right—集合TYDC_INV中元素的右值；
point.index—集合EPP中元素的编号；
point_reg.right—投影点区间右值，199；
point_reg.left—投影点区间左值，143。
(7)将点区间集合TY_POINT中的每个点投影到载荷上，确定载荷平均值集合TY_POINT_PJZH。
所述的载荷平均值集合TY_POINT_PJZH，具体确定方法如下：
TY_POINT_PJZH＝{(point_reg,pjzh)＝f(point,point_reg0)＝(point.index>＝point_reg0.left∩point.index<＝point_reg0.right∩point_reg＝point_reg0∩pjzh＝∑point.y/(abs(point_reg0.left-point_reg0.right)+1))|point∈EPP point_reg0∈TY_POINT index＝0,1,…,199}
＝([143,199],10.95)
其中，TY_POINT_PJZH—载荷平均值集合；
point_reg—投影点区间；
pjzh—载荷平均值；
point—有效数据点；
point_reg0—集合TY_POINT中的元素；
point.index—集合EPP中元素的编号；
point_reg0.left—集合TY_POINT中元素的左值；
point_reg0.right—集合TY_POINT中元素的右值；
point.y—point点的载荷值。
(8)确定载荷平均值集合TY_POINT_PJZH中平均值最小的区间Preg，计算有效冲程mywy。
所述的确定载荷平均值集合TY_POINT_PJZH中平均值最小的区间Preg，具体方法如下：
Preg＝{(point_reg)＝f(ty_point_pjzh)＝min(ty_point_pjzh.pjzh)∩point_reg＝ty_point_pjzh.point_reg|ty_point_pjzh∈TY_POINT_PJZH}＝[143,199]
其中，Preg—载荷平均值最小区间，[143,199]；
point_reg—投影点区间；
ty_point_pjzh—集合TY_POINT_PJZH中的元素；
ty_point_pjzh.pjzh—集合TY_POINT_PJZH中元素的载荷平均值；
ty_point_pjzh.point_reg—集合TY_POINT_PJZH中元素的点区间。
所述的有效冲程mywy，确定方法如下：
mywy＝abs(SGTP[Preg.left].x-SGTP[Preg.right].x)＝2.479
其中，mywy—有效冲程，2.479；
Preg.left—载荷平均值最小区间的左值，143；
Preg.right—载荷平均值最小区间的右值，199。
计算方法效果评价：油井CFP13实测日产液量为：25.10m3/d，斜率法计算产液量为：29.86m3/d，曲率法计算产液量失败，无法得到产液量，本发明计算产液量为：25.31m3/d，差值为：0.21m3/d，误差率为0.84％，计算数据见表9。
表9油井CFP13各种产量计算值与实测值统计表
Figure GDA0003505489760000291
Figure GDA0003505489760000301
从表9可以看出：本发明的方法与现有方法相比，适用范围更广，与实测值的差值更小，误差率明显降低，本发明的误差率为0.84％，准确度明显提高。

Claims (10)

1.一种基于投影法计算有效冲程的方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：
(1)根据油井示功图数据点集合SGTP，确定有效数据点集合EPP；
(2)将有效数据点集合EPP投影到载荷上，确定载荷区间ZHREG；
(3)将ZHREG按照区间阈值pzh分成REG_COUNT个区间，形成区间集合ZHREG_COL；
(4)根据区间集合ZHREG_COL，确定区间投影密度集合TYDC；
(5)计算有效投影区间集合TYDC_INV；
(6)将TYDC_INV中相临的区间合并，形成点区间集合TY_POINT；
(7)将点区间集合TY_POINT中的每个点投影到载荷上，确定载荷平均值集合TY_POINT_PJZH；
(8)确定载荷平均值集合TY_POINT_PJZH中平均值最小的区间Preg，计算有效冲程mywy。
2.根据权利要求1所述的基于投影法计算有效冲程的方法，其特征在于所述的确定有效数据点集合EPP，具体方法如下：
EPP＝{(point)＝f(point0)＝point0.y>＝ymin∩point0.y<＝ymin+(ymax-ymin)/3}，point0∈SGTP，SGTP＝{(index,xi,yi,)|index＝i,i＝0,1…,199}；
其中，EPP—有效数据点集合；
point—有效数据点；
point0—示功图数据点；
point0.y—point0的载荷值；
ymin—y坐标最小值；
ymax—y坐标最大值；
SGTP—示功图数据点集合；
index—示功图上数据点编号；
xi—第i个点的位移值，yi—第i个点的载荷值。
3.根据权利要求1所述的基于投影法计算有效冲程的方法，其特征在于所述的确定载荷区间ZHREG，具体方法如下：
ZHREG＝[ZH_min,ZH_max]；
ZH_max＝max(zh)，zh∈TYZH；
ZH_min＝min(zh)，zh∈TYZH；
TYZH＝{(zh)|f(point)＝point.y，point∈EPP}；
其中，ZHREG—载荷区间；
ZH_max—最大载荷；
ZH_min—最小载荷；
TYZH—载荷投影集合；
point—有效数据点；
point.y—point点的载荷值。
4.根据权利要求1所述的基于投影法计算有效冲程的方法，其特征在于所述的将ZHREG按照区间阈值pzh分成REG_COUNT个区间，确定方法如下：
REG_COUNT＝(ZH_max-ZH_min)/pzh；
其中：REG_COUNT—区间数量，取整数；
ZH_max—最大载荷；
ZH_min—最小载荷；
pzh—区间阈值，0.5<pzh<1.5。
5.根据权利要求1或4所述的基于投影法计算有效冲程的方法，其特征在于所述的区间集合ZHREG_COL，确定方法如下：
ZHREG_COL＝{(zh_l,zh_m)＝(zh_l＝ZH_min+i*pzh,zh_m＝zh_l+pzh)|i＝1,2,…,REG_COUNT}；
其中，ZHREG_COL—区间集合；
pzh—区间阈值，0.5<pzh<1.5；
zh_l—载荷区间左值；
zh_m—载荷区间右值；
ZH_min—最小载荷；
REG_COUNT—区间数量，取整数。
6.根据权利要求1所述的基于投影法计算有效冲程的方法，其特征在于，所述的区间投影密度集合TYDC，确定方法如下：
TYDC＝{(zhreg1,count)＝f(point,zhreg)＝(point.y>＝zhreg.left∩point.y<＝zhreg.right∩zhreg1＝zhreg,count＝count+1)|point∈EPP,zhreg∈ZHREG_COL}；其中，TYDC—区间投影密度集合；
zhreg1—载荷区间；
count—区间中的投影点密度；
point—有效数据点；
zhreg—集合ZHREG_COL中的元素；
point.y—point点的载荷值；
zhreg.right—集合ZHREG_COL中元素的右值；
zhreg.left—集合ZHREG_COL中元素的左值。
7.根据权利要求1所述的基于投影法计算有效冲程的方法，其特征在于所述的有效投影区间集合TYDC_INV，计算方法如下：
TYDC_INV＝{(zhreg_md1)＝f(zhreg_md,count)＝(count>＝a∩zhreg_md1＝zhreg_md)|zhreg_md∈TYDC}；
其中，TYDC_INV—有效投影区间集合；
zhreg_md1—投影密度区间；
zhreg_md—TYDC中的元素；
count—区间中的投影点密度；
a—密度阈值，取值为7～25的整数。
8.根据权利要求1所述的基于投影法计算有效冲程的方法，其特征在于所述的点区间集合TY_POINT，确定方法如下：
TY_POINT＝{(point_reg)＝f(point,zhreg_mdi)＝(point.y>＝zhreg_mdi.left∩point.y<＝zhreg_mdi.right∩point_reg.right＝max(point.index)∩point_reg.left＝min(point.index))|point∈EPP，zhreg_mdi∈TYDC_INV index＝0,1,…,199}；
其中，TY_POINT—点区间集合；
point_reg—投影点区间；
point—有效数据点；
zhreg_mdi—TYDC_INV中的元素；
point.y—point点的载荷值；
zhreg_mdi.left—集合TYDC_INV中元素的左值；
zhreg_mdi.right—集合TYDC_INV中元素的右值；
point.index—集合EPP中元素的编号；
point_reg.right—投影点区间右值；
point_reg.left—投影点区间左值。
9.根据权利要求1所述的基于投影法计算有效冲程的方法，其特征在于所述的载荷平均值集合TY_POINT_PJZH，具体确定方法如下：
TY_POINT_PJZH＝{(point_reg,pjzh)＝f(point,point_reg0)＝(point.index>＝point_reg0.left∩point.index<＝point_reg0.right∩point_reg＝point_reg0∩pjzh＝∑point.y/(abs(point_reg0.left-point_reg0.right)+1))|point∈EPP point_reg0∈TY_POINT index＝0,1,…,199}；
其中，TY_POINT_PJZH—载荷平均值集合；
point_reg—投影点区间；
pjzh—载荷平均值；
point—有效数据点；
point_reg0—集合TY_POINT中的元素；
point.index—集合EPP中元素的编号；
point_reg0.left—集合TY_POINT中元素的左值；
point_reg0.right—集合TY_POINT中元素的右值；
point.y—point点的载荷值。
10.根据权利要求1所述的基于投影法计算有效冲程的方法，其特征在于所述的确定载荷平均值集合TY_POINT_PJZH中平均值最小的区间Preg，具体方法如下：
Preg＝{(point_reg)＝f(ty_point_pjzh)＝min(ty_point_pjzh.pjzh)∩point_reg＝ty_point_pjzh.point_reg|，ty_point_pjzh∈TY_POINT_PJZH}；
其中，Preg—载荷平均值最小区间；
point_reg—投影点区间；
ty_point_pjzh—集合TY_POINT_PJZH中的元素；
ty_point_pjzh.pjzh—集合TY_POINT_PJZH中元素的载荷平均值；
ty_point_pjzh.point_reg—集合TY_POINT_PJZH中元素的点区间；
所述的有效冲程mywy，确定方法如下：
mywy＝abs(SGTP[Preg.left].x-SGTP[Preg.right].x)；
其中，mywy—有效冲程；
Preg.left—载荷平均值最小区间的左值；
Preg.right—载荷平均值最小区间的右值。
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