基于地面示功图凡尔开闭点的抽油井状态识别方法

摘要

基于物理意义的抽油井示功图凡尔开闭点提取方法，由示功图获得位移-时间曲线和载荷一时间曲线，由这两个曲线依次确定游动凡尔关闭点A点、固定凡尔关闭点C点、固定凡尔打开点B点和游动凡尔打开点D点。本发明方法直接从抽油井采油现场采集的第一手资料——地面示功图上提取凡尔开闭点，整个过程物理意义明确，并能精确确定示功图上凡尔开、闭点位置，为解除油井故障、保证油井正常生产、提高油井产量等打下了良好的基础。

主权项

基于地面示功图凡尔开闭点的抽油井状态识别方法，其特征在于首先基于物理意义对抽油井示功图凡尔开闭点进行提取，包括如下步骤：1)对地面示功图数据预处理：以下死点作为时间的起始点，即令下死点的时间等于1，对载荷和位移数据根据数据采集时间进行排序；以排序后的数据为样点，以1为单位时间间隔，形成位移‑时间曲线和载荷‑时间曲线；2)确定游动凡尔关闭点A点：从位移‑时间曲线上直接提取位移最小点确定为A点，若存在多个位移最小点，则取其中的中值为A点；3)确定固定凡尔关闭点C点：从位移‑时间曲线上直接提取位移最大点确定为C点，若存在多个位移最大点，则取其中载荷最小的点为C点；4)分区：得出A点的时间numa和C点的时间numc，计算位移中值与位移‑时间曲线的所有交点的时间集合U，位移中值指位移的最大值与最小值的平均值；计算载荷的最大值Fmax和载荷最小值Fmin，计算载荷中值与载荷‑时间曲线的所有交点的时间集合P，载荷中值指载荷的最大值与最小值的平均值；由时间集合U和时间集合P初步确定B点、D点区域；根据交点个数与位置、B点位于上冲程以及D点位于下冲程的物理意义、B点与最大载荷和D点与最小载荷之间的相对关系情况，对初步确定的B点、D点区域结果进行判断并进行相应调整，最终确定B点区域和D点区域；5)确定固定凡尔打开点B点：51)读取B点所在的区域的信息；52)对B点所在区域的载荷‑时间曲线进行多项式最佳拟合；53)确定B点初值；54)对B点所在区域的载荷‑时间曲线数据进行平滑去噪；55)对平滑后的载荷‑时间曲线数据进行拟合去噪；56)求出曲线上斜率变化绝对值最大的点；57)所得斜率变化绝对值最大的点和前一次计算结果进行相应比较，设定比较的阈值得到终止准则，如果满足终止准则，则结束，否则跳转步骤54)，其中，步骤54)‑57)是一个循环，第一次执行步骤54)‑57)时，结果与步骤53)所述初值比较，第N次执行时与第N‑1次结果比较；6）确定游动凡尔打开点D点：61)读取D点所在的区域的信息；62)对D点所在区域的载荷‑时间曲线进行多项式最佳拟合； 63)确定D点初值；64)对D点所在区域的载荷‑时间曲线数据进行平滑去噪；65)对平滑后的载荷‑时间曲线数据进行拟合去噪；66)求出曲线上斜率变化绝对值最大的点；67)所得斜率变化绝对值最大的点和前一次计算结果进行相应比较，设定比较的阈值得到终止准则，如果满足终止准则，则结束，否则跳转步骤64)，其中，步骤64)‑67)是一个循环，第一次执行步骤64)‑67)时，结果与步骤63)所述初值比较，第N次执行时与第N‑1次结果比较；A点为抽油井驴头的下死点和活塞上行时的起始点，即位移最小点；C点是上下行程杆柱受力的交换点，即上行程结束，下行程开始的点，也就是位移最大点；柱塞上行到B点时抽油杆弹性变形结束，光杆下行到D点时油管、抽油杆弹性变形结束，即B、D点分别是上冲程和下冲程中载荷变化的最大点；其中，A点反映了抽油泵底部的工作状态与环境；B点代表了游动凡尔的工作状态与环境；C点反映了抽油泵上部的工作状态与环境；D点反映了油井给抽油泵喂液/充填程度或固定凡尔工作状态；根据确定的A、B、C、D点及凡尔示功图，即可确定抽油井的工作状态与环境，确定油液转入油管的过程，即抽油泵在上下一个冲程中的排油和进油过程，用于解除油井故障、保证油井正常生产或提高油井产量。