基于地面示功圖面積變化的抽油機(jī)井實時工況診斷方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于地面示功圖面積變化的抽油機(jī)井實時工況診斷方法，該方法步驟包括建立特征知識庫及對應(yīng)的工況知識，確定標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖，計算標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖的上下沖程加載線斜率等特征值，確定地面示功圖的預(yù)警值范圍，獲取實時測量的地面示功圖，提取并計算實測的示功圖特征值，以標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖為基礎(chǔ)計算實測的地面示功圖特征的變化率，計算不同測試時間的地面示功圖特征的變化率，繪制連續(xù)變化曲線，根據(jù)預(yù)警值和變化曲線判斷油井狀況，實時預(yù)警。本發(fā)明利用連續(xù)測量的地面示功圖實現(xiàn)抽油機(jī)井生產(chǎn)工況實時預(yù)警、實時診斷、實時管理；進(jìn)一步提高抽油機(jī)井的生產(chǎn)管理水平。
【專利說明】基于地面示功圖面積變化的抽油機(jī)井實時工況診斷方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于地面示功圖面積變化的抽油機(jī)井實時工況診斷方法，屬于石油開采【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]游梁式抽油機(jī)井有桿泵采油是我國主要的機(jī)械采油方式。描述抽油機(jī)懸點載荷隨懸點位移變化的地面示功圖是用于分析和診斷抽油機(jī)井工作狀況、提高抽油機(jī)井生產(chǎn)管理水平的一項重要技術(shù)。目前，現(xiàn)場通常根據(jù)地面示功圖形狀來判斷抽油機(jī)井工況。但在某些情況下，不同的油井工作狀況卻表現(xiàn)出相同的示功圖形狀特征，比如抽油泵吸入閥嚴(yán)重漏失、自噴能力強(qiáng)的稀油井、抽油桿斷脫等三種工況的示功圖形狀均表現(xiàn)為窄條狀。在此情況下，采用示功圖形狀特征來分析和診斷抽油機(jī)井工況勢必會帶來誤判。李正勤和黎洪生在“基于示功圖面積變化的抽油機(jī)故障診斷模型”(參見:油氣田地面工程第27卷第9期(2008.9)第3-4頁)一文中提出了利用示功圖面積變化趨勢和最小示功圖面積兩個參數(shù)來區(qū)分空抽和斷桿兩種示功圖形狀特征相同的抽油機(jī)井工況的方法，該方法是建立在各個已知理想工況的標(biāo)準(zhǔn)理論示功圖之上。但由于井下條件、流體因素、設(shè)備因素、管理水平等的影響，通過理論方法來計算正常生產(chǎn)工況下的油井理論示功圖，不但其難度較大，而且準(zhǔn)確性較差。此外，由于示功圖面積是通過對抽油機(jī)上、下沖程過程中的懸點載荷和懸點位移進(jìn)行積分求取，相同的示功圖面積可以對應(yīng)不同的加載、卸載過程以及不同的載荷，也即可以對應(yīng)不同的工況，因此僅依靠示功圖面積變化還不能準(zhǔn)確分析和診斷抽油機(jī)井的工況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于地面示功圖面積變化的抽油機(jī)井實時工況診斷方法。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0005]一種基于地面示功圖面積變化的抽油機(jī)井實時工況診斷方法，步驟如下:
[0006]( I)建立特征知識庫及對應(yīng)的工況知識庫，所述的特征知識庫包括地面示功圖的上沖程加載線斜率變化范圍、下沖程卸載線斜率變化范圍、上沖程最大載荷變化范圍、下沖程最小載荷變化范圍和示功圖面積變化范圍；
[0007](2)根據(jù)油井一段時間內(nèi)連續(xù)測量的、正常的地面示功圖，選擇其形狀特征保持穩(wěn)定、一致的示功圖作為標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖；所述的一段時間內(nèi)是指連續(xù)2天或2天以上時間段內(nèi)；
[0008]( 3)計算標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖的上沖程加載線斜率、下沖程卸載線斜率、上沖程最大載荷、下沖程最小載荷和不功圖面積；
[0009](4)確定地面示功圖的預(yù)警值范圍，所述的預(yù)警值范圍包括上沖程加載線斜率的變化率、下沖程卸載線斜率的變化率、上沖程最大載荷的變化率、下沖程最小載荷的變化率和示功圖面積的變化率；[0010](5)獲取實時測量的地面示功圖；
[0011](6)提取實時測量地面示功圖的上沖程最大載荷、下沖程最小載荷，計算實時測量地面示功圖的面積、上沖程加載線斜率、下沖程卸載線斜率；
[0012](7)以標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖的上沖程加載線斜率、下沖程卸載線斜率、上沖程最大載荷、下沖程最小載荷和地面示功圖面積為基礎(chǔ)，計算實時測量的地面示功圖的上沖程加載線斜率的變化率、下沖程卸載線斜率的變化率、上沖程最大載荷的變化率、下沖程最小載荷的變化率和示功圖面積的變化率；
[0013](8)重復(fù)步驟(5)?(7)，計算不同測試時間的地面示功圖的上沖程加載線斜率的變化率、下沖程卸載線斜率的變化率、上沖程最大載荷的變化率、下沖程最小載荷的變化率和示功圖面積的變化率；
[0014](9)繪制地面示功圖的上沖程加載線斜率的變化率、下沖程卸載線斜率的變化率隨測量時間的連續(xù)變化曲線；
[0015]繪制地面示功圖的上沖程最大載荷的變化率、下沖程最小載荷的變化率隨測量時間的連續(xù)變化曲線；
[0016]繪制地面示功圖面積的變化率隨測量時間的連續(xù)變化曲線；
[0017](10)根據(jù)步驟(4)確定的預(yù)警值范圍和步驟(9)所述的連續(xù)變化曲線判斷油井工作狀況，進(jìn)行油井實時預(yù)警。
[0018]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，步驟(I)中所述的工況知識庫包括抽油機(jī)沖次變大、抽油機(jī)沖次變小、抽油機(jī)沖程變大、抽油機(jī)沖程變小、回壓升高、回壓降低、套壓變大、套壓變小、抽油泵固定閥漏失、抽油泵游動閥漏失、抽油泵固定閥和游動閥漏失、抽油泵固定閥失效、抽油泵游動閥失效、抽油桿斷脫、油管漏失、油嘴堵塞、增加或加緊盤根、抽油機(jī)調(diào)平衡、更換變頻器、加緊皮帶、氣體影響、油層供液不足、停開井、加藥劑、結(jié)蠟、流體粘度增加、流體粘度降低、含水升高、含水降低、地層出砂、油井連抽帶噴、套管摻水、井筒熱洗。
[0019]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，步驟(4 )中取標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖面積的土( 5?20 ) %作為示功圖面積變化預(yù)警值的上下限范圍；
[0020]取標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖上沖程加載線斜率的土(4?10) %作為上沖程加載線斜率變化預(yù)警值的上下限范圍，下沖程卸載線斜率的土(4?10)%作為下沖程卸載線斜率變化預(yù)警值的上下限范圍；
[0021]取標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖上沖程最大載荷的土(4?10)%作為上沖程最大載荷變化預(yù)警值的上下限范圍，下沖程最小載荷的土(4?10)%作為下沖程最小載荷變化預(yù)警值的上下限范圍。
[0022]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，步驟(7)中將實時測量的地面示功圖面積與標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖面積相減，得到實時測量的地面示功圖面積的變化值；將實時測量的地面示功圖面積的變化值除以標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖面積，得到實時測量的地面示功圖面積的變化率；
[0023]將實時測量的地面示功圖上沖程加載線斜率與標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖上沖程加載線斜率相減，得到實時測量的地面示功圖上沖程加載線斜率的變化值，將實時測量的地面示功圖上沖程加載線斜率的變化值除以標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖上沖程加載線斜率，得到實時測量的地面示功圖上沖程加載線斜率的變化率；將實時測量的地面示功圖下沖程卸載線斜率與標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖下沖程卸載線斜率相減，得到實時測量的地面示功圖下沖程卸載線斜率的變化值，將實時測量的地面示功圖下沖程卸載線斜率的變化值除以標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖下沖程卸載線斜率，得到實時測量的地面示功圖下沖程卸載線斜率的變化率；
[0024]將實時測量的地面示功圖上沖程最大載荷與標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖上沖程最大載荷相減，得到實時測量的地面示功圖上沖程最大載荷的變化值，將實時測量的地面示功圖上沖程最大載荷的變化值除以標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖上沖程最大載荷，得到實時測量的地面示功圖上沖程最大載荷的變化率；將實時測量的地面示功圖下沖程最小載荷與標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖下沖程最小載荷相減，得到實時測量的地面示功圖下沖程最小載荷的變化值，將實時測量的地面示功圖下沖程最小載荷的變化值除以標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖下沖程最小載荷，得到實時測量的地面示功圖下沖程最小載荷的變化率。
[0025]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，步驟(9)中以測量時間為橫坐標(biāo)，實時測量地面示功圖上沖程加載線斜率的變化率、下沖程卸載線斜率的變化率為縱坐標(biāo)，繪制實時測量地面示功圖上沖程加載線斜率的變化率、下沖程卸載線斜率的變化率隨測量時間的連續(xù)變化曲線；
[0026]以測量時間為橫坐標(biāo)，實時測量地面示功圖上沖程最大載荷的變化率、下沖程最小載荷的變化率為縱坐標(biāo)，繪制實時測量地面示功圖上沖程最大載荷的變化率、下沖程最小載荷的變化率隨測量時間的連續(xù)變化曲線；
[0027]以測量時間為橫坐標(biāo),實時測量地面示功圖面積的變化率為縱坐標(biāo),繪制實時測量地面示功圖面積的變化率隨測量時間的連續(xù)變化曲線。
[0028]根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，步驟(10)中將步驟(4)確定的預(yù)警值上下限范圍分別對應(yīng)繪制在步驟(9)所繪制的曲線上；
[0029]當(dāng)實時測量地面示功圖面積的變化率超過了步驟(4)確定的示功圖面積變化率的預(yù)警上下限范圍，和/或?qū)崟r測量地面示功圖上沖程加載線斜率的變化率超過了步驟(4)確定的上沖程加載線斜率變化率的預(yù)警上下限范圍，和/或?qū)崟r測量地面示功圖下沖程卸載線斜率的變化率超過了步驟(4)確定的下沖程卸載線斜率變化率的預(yù)警上下限范圍，和/或?qū)崟r測量地面示功圖上沖程最大載荷的變化率超過了步驟(4)確定的上沖程最大載荷變化率的預(yù)警上下限范圍，和/或?qū)崟r測量地面示功圖下沖程最小載荷的變化率超過了步驟(4)確定的下沖程最小載荷變化率的預(yù)警上下限范圍，則實時給出油井預(yù)警信息；
[0030]根據(jù)實時測量地面示功圖面積相對于標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖面積出現(xiàn)變大、變小或不變的情況，實時測量地面示功圖上沖程加載線斜率相對于標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖上沖程加載線斜率出現(xiàn)變大、變小或不變的情況，實時測量地面示功圖下沖程卸載線斜率相對于標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖下沖程卸載線斜率出現(xiàn)變大、變小或不變的情況，實時測試示功圖上沖程最大載荷相對于標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖上沖程最大載荷出現(xiàn)變大、變小或不變的情況，實時測試示功圖下沖程最小載荷相對于標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖下沖程最小載荷出現(xiàn)變大、變小或不變的情況；利用步驟(I)所建立的特征知識庫，判斷工況知識庫中對應(yīng)的油井工作狀況。
[0031]本發(fā)明，特征知識庫中包括的各種情況與工況知識庫中的工作狀況是一一對應(yīng)的，特征知識庫及對應(yīng)的工況知識庫的建立可按現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行。
[0032]本發(fā)明基于地面示功圖面積變化的抽油機(jī)井實時工況診斷方法可借助現(xiàn)有的系統(tǒng)進(jìn)行實施，將抽油機(jī)井地面示功圖參數(shù)測量、編碼和發(fā)射裝置按照現(xiàn)有作法安裝在地面抽油機(jī)上，測量抽油機(jī)工作過程中的懸點載荷隨懸點位移的變化，經(jīng)過編碼后通過井場無線通訊網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程傳輸給地面示功圖參數(shù)接收、解碼和存儲裝置；地面示功圖參數(shù)接收、解碼和存儲裝置接收數(shù)據(jù)后對數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，得到抽油機(jī)描述抽油機(jī)懸點載荷和抽油機(jī)懸點位移之間關(guān)系的地面示功圖數(shù)據(jù)，并保存在存儲介質(zhì)中。
[0033]上述存儲數(shù)據(jù)再通過有線或無線的實時通訊方式傳輸?shù)降孛媸竟D分析與生產(chǎn)管理計算機(jī)處理中心。通過對地面示功圖參數(shù)的分析，根據(jù)特征知識庫和對應(yīng)的工況知識庫，診斷油井的工作狀況，給出油井預(yù)警信息；所述的地面示功圖分析與生產(chǎn)管理計算機(jī)處理中心可實時顯示地面示功圖、查詢歷史地面示功圖，該功能可以根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中的“抽油機(jī)井地面示功圖實時生產(chǎn)管理軟件”實現(xiàn)。
[0034]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的優(yōu)勢在于:
[0035]1、本發(fā)明利用連續(xù)測量的地面示功圖實現(xiàn)抽油機(jī)井生產(chǎn)工況實時預(yù)警、實時診斷、實時管理。
[0036]2、本發(fā)明考慮了抽油機(jī)井的生產(chǎn)歷史，預(yù)警值范圍可根據(jù)生產(chǎn)、作業(yè)歷史動態(tài)調(diào)整，從而進(jìn)一步提高抽油機(jī)井的生產(chǎn)管理水平。
[0037]3、本發(fā)明的方法摒棄了繁瑣的理論計算工作，現(xiàn)場操作簡單，實用性強(qiáng)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0038]圖1是本發(fā)明一種基于地面示功圖面積變化的抽油機(jī)井實時工況診斷方法實施時所用系統(tǒng)的不意圖。
[0039]圖中:1、油藏；2、井筒；3、地面；4、抽油機(jī)井地面示功圖參數(shù)測量、編碼和發(fā)射裝置；5、地面示功圖參數(shù)接收、解碼和存儲裝置；6、地面示功圖分析與生產(chǎn)管理計算機(jī)處理中心；7、示功圖提取網(wǎng)絡(luò)；8、井場無線通訊網(wǎng)絡(luò)。
[0040]圖2是本發(fā)明一種基于地面示功圖面積變化的抽油機(jī)井實時工況診斷方法的決策方法示意圖。
【具體實施方式】
[0041]下面通過具體實施例并結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0042]實施例1
[0043]如圖1、圖2所示。
[0044]一種基于地面示功圖面積變化的抽油機(jī)井實時工況診斷方法，步驟如下:
[0045]( I)建立特征知識庫及對應(yīng)的工況知識庫，所述的特征知識庫包括地面示功圖的上沖程加載線斜率變化范圍、下沖程卸載線斜率變化范圍、上沖程最大載荷變化范圍、下沖程最小載荷變化范圍和示功圖面積變化范圍；
[0046]所述的工況知識庫包括抽油機(jī)沖次變大、抽油機(jī)沖次變小、抽油機(jī)沖程變大、抽油機(jī)沖程變小、回壓升高、回壓降低、套壓變大、套壓變小、抽油泵固定閥漏失、抽油泵游動閥漏失、抽油泵固定閥和游動閥漏失、抽油泵固定閥失效、抽油泵游動閥失效、抽油桿斷脫、油管漏失、油嘴堵塞、增加或加緊盤根、抽油機(jī)調(diào)平衡、更換變頻器、加緊皮帶、氣體影響、油層供液不足、停開井、加藥劑、結(jié)蠟、流體粘度增加、流體粘度降低、含水升高、含水降低、地層出砂、油井連抽帶噴、套管摻水、井筒熱洗；
[0047]所述的特征知識庫及對應(yīng)的工況知識庫的建立按現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行；
[0048](2)根據(jù)油井一段時間內(nèi)連續(xù)測量的、正常的地面示功圖，選擇其形狀特征保持穩(wěn)定、一致的示功圖作為標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖；所述的一段時間內(nèi)是指連續(xù)2天或2天以上時間段內(nèi)；
[0049]( 3)計算標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖的上沖程加載線斜率、下沖程卸載線斜率、上沖程最大載荷、下沖程最小載荷和不功圖面積；
[0050](4)確定地面示功圖的預(yù)警值范圍，所述的預(yù)警值范圍包括上沖程加載線斜率的變化率、下沖程卸載線斜率的變化率、上沖程最大載荷的變化率、下沖程最小載荷的變化率和示功圖面積的變化率；
[0051]取標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖面積的±20%作為示功圖面積變化預(yù)警值的上下限范圍；即標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖面積的120%作為示功圖面積變化預(yù)警值的上限，標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖面積的80%作為示功圖面積變化預(yù)警值的下限；
[0052]取標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖上沖程加載線斜率的±10%作為上沖程加載線斜率變化預(yù)警值的上下限范圍；即標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖上沖程加載線斜率的110%作為上沖程加載線斜率變化預(yù)警值的上限，標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖上沖程加載線斜率的90%作為上沖程加載線斜率變化預(yù)警值的下限；
[0053]取標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖下沖程卸載線斜率的±10%作為下沖程卸載線斜率變化預(yù)警值的上下限范圍；即標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖下沖程卸載線斜率的110%作為下沖程卸載線斜率變化預(yù)警值的上限，標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖下沖程卸載線斜率的90%作為下沖程卸載線斜率變化預(yù)警值的下限；
[0054]取標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖上沖程最大載荷的±10%作為上沖程最大載荷變化預(yù)警值的上下限范圍；即標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖上沖程最大載荷的110%作為上沖程最大載荷變化預(yù)警值的上限，標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖上沖程最大載荷的90%作為上沖程最大載荷變化預(yù)警值的下限；
[0055]取標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖下沖程最小載荷的±10%作為下沖程最小載荷變化預(yù)警值的上下限范圍；即標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖下沖程最小載荷的110%作為下沖程最小載荷變化預(yù)警值的上限，標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖下沖程最小載荷的90%作為下沖程最小載荷變化預(yù)警值的下限；
[0056](5)獲取實時測量的地面示功圖；
[0057]從地面示功圖參數(shù)接收、解碼和存儲裝置5上獲取實時測得的地面示功圖；
[0058](6)提取實時測量地面示功圖的上沖程最大載荷和下沖程最小載荷、計算實時測量地面示功圖的上沖程加載線斜率、下沖程卸載線斜率和實時測量地面示功圖的面積；
[0059](7)以標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖的上沖程加載線斜率、下沖程卸載線斜率、上沖程最大載荷、下沖程最小載荷和地面示功圖面積為基礎(chǔ)，計算實時測量的地面示功圖的上沖程加載線斜率的變化率、下沖程卸載線斜率的變化率、上沖程最大載荷的變化率、下沖程最小載荷的變化率和示功圖面積的變化率；
[0060]將實時測量的地面示功圖面積與標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖面積相減,得到實時測量的地面示功圖面積的變化值；將實時測量的地面示功圖面積的變化值除以標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖面積，得到實時測量的地面示功圖面積的變化率；
[0061]將實時測量的地面示功圖上沖程加載線斜率與標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖上沖程加載線斜率相減，得到實時測量的地面示功圖上沖程加載線斜率的變化值，將實時測量的地面示功圖上沖程加載線斜率的變化值除以標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖上沖程加載線斜率，得到實時測量的地面示功圖上沖程加載線斜率的變化率；將實時測量的地面示功圖下沖程卸載線斜率與標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖下沖程卸載線斜率相減，得到實時測量的地面示功圖下沖程卸載線斜率的變化值，將實時測量的地面示功圖下沖程卸載線斜率的變化值除以標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖下沖程卸載線斜率，得到實時測量的地面示功圖下沖程卸載線斜率的變化率；
[0062]將實時測量的地面示功圖上沖程最大載荷與標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖上沖程最大載荷相減，得到實時測量的地面示功圖上沖程最大載荷的變化值，將實時測量的地面示功圖上沖程最大載荷的變化值除以標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖上沖程最大載荷，得到實時測量的地面示功圖上沖程最大載荷的變化率；將實時測量的地面示功圖下沖程最小載荷與標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖下沖程最小載荷相減，得到實時測量的地面示功圖下沖程最小載荷的變化值，將實時測量的地面示功圖下沖程最小載荷的變化值除以標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖下沖程最小載荷，得到實時測量的地面示功圖下沖程最小載荷的變化率；
[0063](8)重復(fù)步驟(5)?(7)，計算不同測試時間的地面示功圖的上沖程加載線斜率的變化率、下沖程卸載線斜率的變化率、上沖程最大載荷的變化率、下沖程最小載荷的變化率和示功圖面積的變化率；
[0064](9)繪制地面示功圖的上沖程加載線斜率的變化率、下沖程卸載線斜率的變化率隨測量時間的連續(xù)變化曲線；
[0065]繪制地面示功圖的上沖程最大載荷的變化率、下沖程最小載荷的變化率隨測量時間的連續(xù)變化曲線；
[0066]繪制地面示功圖面積的變化率隨測量時間的連續(xù)變化曲線；
[0067]以測量時間為橫坐標(biāo)，實時測量地面示功圖上沖程加載線斜率的變化率、下沖程卸載線斜率的變化率為縱坐標(biāo)，繪制實時測量地面示功圖上沖程加載線斜率的變化率、下沖程卸載線斜率的變化率隨測量時間的連續(xù)變化曲線；
[0068]以測量時間為橫坐標(biāo)，實時測量地面示功圖上沖程最大載荷的變化率、下沖程最小載荷的變化率為縱坐標(biāo)，繪制實時測量地面示功圖上沖程最大載荷的變化率、下沖程最小載荷的變化率隨測量時間的連續(xù)變化曲線；
[0069]以測量時間為橫坐標(biāo),實時測量地面示功圖面積的變化率為縱坐標(biāo),繪制實時測量地面示功圖面積的變化率隨測量時間的連續(xù)變化曲線；
[0070](10)將步驟(4)確定的預(yù)警值上下限范圍分別對應(yīng)繪制在步驟(9)所繪制的曲線上；
[0071]根據(jù)步驟(4)確定的預(yù)警值范圍和步驟(9)所述的連續(xù)變化曲線判斷油井工作狀況，進(jìn)行油井實時預(yù)警；
[0072]當(dāng)實時測量地面示功圖面積的變化率超過了步驟(4)確定的示功圖面積變化率的預(yù)警上下限范圍，和/或?qū)崟r測量地面示功圖上沖程加載線斜率的變化率超過了步驟(4)確定的上沖程加載線斜率變化率的預(yù)警上下限范圍，和/或?qū)崟r測量地面示功圖下沖程卸載線斜率的變化率超過了步驟(4)確定的下沖程卸載線斜率變化率的預(yù)警上下限范圍，和/或?qū)崟r測量地面示功圖上沖程最大載荷的變化率超過了步驟(4)確定的上沖程最大載荷變化率的預(yù)警上下限范圍，和/或?qū)崟r測量地面示功圖下沖程最小載荷的變化率超過了步驟(4)確定的下沖程最小載荷變化率的預(yù)警上下限范圍，則實時給出油井預(yù)警信息；
[0073]根據(jù)實時測量地面示功圖面積相對于標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖面積出現(xiàn)變大、變小或不變的情況，實時測量地面示功圖上沖程加載線斜率相對于標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖上沖程加載線斜率出現(xiàn)變大、變小或不變的情況，實時測量地面示功圖下沖程卸載線斜率相對于標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖下沖程卸載線斜率出現(xiàn)變大、變小或不變的情況，實時測試示功圖上沖程最大載荷相對于標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖上沖程最大載荷出現(xiàn)變大、變小或不變的情況，實時測試示功圖下沖程最小載荷相對于標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖下沖程最小載荷出現(xiàn)變大、變小或不變的情況；利用步驟(I)所建立的特征知識庫，判斷工況知識庫中對應(yīng)的油井工作狀況。
[0074]本實施例中一種基于地面示功圖面積變化的抽油機(jī)井實時工況診斷方法借助如下系統(tǒng)進(jìn)行實施，具體實施方法為:將抽油機(jī)井地面示功圖參數(shù)測量、編碼和發(fā)射裝置4按照現(xiàn)有作法安裝在地面抽油機(jī)上，測量抽油機(jī)工作過程中的懸點載荷隨懸點位移的變化，經(jīng)過編碼后通過井場無線通訊網(wǎng)絡(luò)8遠(yuǎn)程傳輸給地面示功圖參數(shù)接收、解碼和存儲裝置5 ；地面示功圖參數(shù)接收、解碼和存儲裝置5接收數(shù)據(jù)后對數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，得到抽油機(jī)描述抽油機(jī)懸點載荷和抽油機(jī)懸點位移之間關(guān)系的地面示功圖數(shù)據(jù)，并保存在存儲介質(zhì)中。
[0075]上述存儲數(shù)據(jù)再通過有線或無線的實時通訊方式傳輸?shù)降孛媸竟D分析與生產(chǎn)管理計算機(jī)處理中心6。通過對地面示功圖參數(shù)的分析，根據(jù)特征知識庫和對應(yīng)的工況知識庫，診斷油井的工作狀況，給出油井預(yù)警信息；所述的地面示功圖分析與生產(chǎn)管理計算機(jī)處理中心可實時顯示地面示功圖、查詢歷史地面示功圖，該功能可以根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中的“抽油機(jī)井地面示功圖實時生產(chǎn)管理軟件”實現(xiàn)。
[0076]實施例2
[0077]一種基于地面示功圖面積變化的抽油機(jī)井實時工況診斷方法，步驟同實施例1，不同的是:
[0078]步驟(4)中取標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖面積的土 10%作為示功圖面積變化預(yù)警值的上下限范圍；即標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖面積的110%作為示功圖面積變化預(yù)警值的上限，標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖面積的90%作為示功圖面積變化預(yù)警值的下限；
[0079]取標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖上沖程加載線斜率的±8%作為上沖程加載線斜率變化預(yù)警值的上下限范圍；即標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖上沖程加載線斜率的108%作為上沖程加載線斜率變化預(yù)警值的上限，標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖上沖程加載線斜率的92%作為上沖程加載線斜率變化預(yù)警值的下限；
[0080]取標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖下沖程卸載線斜率的±8%作為下沖程卸載線斜率變化預(yù)警值的上下限范圍；即標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖下沖程卸載線斜率的108%作為下沖程卸載線斜率變化預(yù)警值的上限，標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖下沖程卸載線斜率的92%作為下沖程卸載線斜率變化預(yù)警值的下限；
[0081]取標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖上沖程最大載荷的±8%作為上沖程最大載荷變化預(yù)警值的上下限范圍；即標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖上沖程最大載荷的108%作為上沖程最大載荷變化預(yù)警值的上限，標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖上沖程最大載荷的92%作為上沖程最大載荷變化預(yù)警值的下限；
[0082]取標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖下沖程最小載荷的±8%作為下沖程最小載荷變化預(yù)警值的上下限范圍；即標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖下沖程最小載荷的108%作為下沖程最小載荷變化預(yù)警值的上限，標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖下沖程最小載荷的92%作為下沖程最小載荷變化預(yù)警值的下限。
[0083]實施例3
[0084]一種基于地面示功圖面積變化的抽油機(jī)井實時工況診斷方法，步驟同實施例1，不同的是:[0085]步驟(4)中取標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖面積的±5%作為示功圖面積變化預(yù)警值的上下限范圍；即標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖面積的105%作為示功圖面積變化預(yù)警值的上限，標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖面積的95%作為示功圖面積變化預(yù)警值的下限；
[0086]取標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖上沖程加載線斜率的±5%作為上沖程加載線斜率變化預(yù)警值的上下限范圍；即標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖上沖程加載線斜率的105%作為上沖程加載線斜率變化預(yù)警值的上限，標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖上沖程加載線斜率的95%作為上沖程加載線斜率變化預(yù)警值的下限；
[0087]取標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖下沖程卸載線斜率的±5%作為下沖程卸載線斜率變化預(yù)警值的上下限范圍；即標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖下沖程卸載線斜率的105%作為下沖程卸載線斜率變化預(yù)警值的上限，標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖下沖程卸載線斜率的95%作為下沖程卸載線斜率變化預(yù)警值的下限；
[0088]取標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖上沖程最大載荷的±5%作為上沖程最大載荷變化預(yù)警值的上下限范圍；即標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖上沖程最大載荷的105%作為上沖程最大載荷變化預(yù)警值的上限，標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖上沖程最大載荷的95%作為上沖程最大載荷變化預(yù)警值的下限；
[0089]取標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖下沖程最小載荷的±5%作為下沖程最小載荷變化預(yù)警值的上下限范圍；即標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖下沖程最小載荷的105%作為下沖程最小載荷變化預(yù)警值的上限，標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖下沖程最小載荷的95%作為下沖程最小載荷變化預(yù)警值的下限。
【權(quán)利要求】
1.一種基于地面示功圖面積變化的抽油機(jī)井實時工況診斷方法，步驟如下: (1)建立特征知識庫及對應(yīng)的工況知識庫，所述的特征知識庫包括地面示功圖的上沖程加載線斜率變化范圍、下沖程卸載線斜率變化范圍、上沖程最大載荷變化范圍、下沖程最小載荷變化范圍和示功圖面積變化范圍； (2)根據(jù)油井一段時間內(nèi)連續(xù)測量的、正常的地面示功圖，選擇其形狀特征保持穩(wěn)定、一致的示功圖作為標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖；所述的一段時間內(nèi)是指連續(xù)2天或2天以上時間段內(nèi)； (3)計算標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖的上沖程加載線斜率、下沖程卸載線斜率、上沖程最大載荷、下沖程最小載荷和示功圖面積； (4)確定地面示功圖的預(yù)警值范圍，所述的預(yù)警值范圍包括上沖程加載線斜率的變化率、下沖程卸載線斜率的變化率、上沖程最大載荷的變化率、下沖程最小載荷的變化率和示功圖面積的變化率； (5)獲取實時測量的地面示功圖； (6)提取實時測量的上沖程最大載荷、下沖程最小載荷，計算實時測量的地面示功圖面積、上沖程加載線斜率、下沖程卸載線斜率； (7)以標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖的上沖程加載線斜率、下沖程卸載線斜率、上沖程最大載荷、下沖程最小載荷和地面示功圖面積為基礎(chǔ)，計算實時測量的地面示功圖的上沖程加載線斜率的變化率、下沖程卸載線斜率的變化率、上沖程最大載荷的變化率、下沖程最小載荷的變化率和示功圖面積的變化率； (8)重復(fù)步驟(5)~(7)，計算不同測試時間的地面示功圖的上沖程加載線斜率的變化率、下沖程卸載線斜率的變化率、上沖程最大載荷的變化率、下沖程最小載荷的變化率和示功圖面積的變化率； (9)繪制地面示功圖的上沖程加載線斜率的變化率、下沖程卸載線斜率的變化率隨測量時間的連續(xù)變化曲線； 繪制地面示功圖的上沖程最大載荷的變化率、下沖程最小載荷的變化率隨測量時間的連續(xù)變化曲線； 繪制地面示功圖面積的變化率隨測量時間的連續(xù)變化曲線； (10)根據(jù)步驟(4)確定的預(yù)警值范圍和步驟(9)所述的連續(xù)變化曲線判斷油井工作狀況，進(jìn)行油井實時預(yù)警。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于地面示功圖面積變化的抽油機(jī)井實時工況診斷方法，其特征在于，步驟(1)中所述的工況知識庫包括抽油機(jī)沖次變大、抽油機(jī)沖次變小、抽油機(jī)沖程變大、抽油機(jī)沖程變小、回壓升高、回壓降低、套壓變大、套壓變小、抽油泵固定閥漏失、抽油泵游動閥漏失、抽油泵固定閥和游動閥漏失、抽油泵固定閥失效、抽油泵游動閥失效、抽油桿斷脫、油管漏失、油嘴堵塞、增加或加緊盤根、抽油機(jī)調(diào)平衡、更換變頻器、加緊皮帶、氣體影響、油層供液不足、停開井、加藥劑、結(jié)蠟、流體粘度增加、流體粘度降低、含水升高、含水降低、地層出砂、油井連抽帶噴、套管摻水、井筒熱洗。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于地面示功圖面積變化的抽油機(jī)井實時工況診斷方法，其特征在于，步驟(4)中取標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖面積的土(5~20)%作為示功圖面積變化預(yù)警值的上下限范圍；取標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖上沖程加載線斜率的土(4~10)%作為上沖程加載線斜率變化預(yù)警值的上下限范圍，下沖程卸載線斜率的土(4~10)%作為下沖程卸載線斜率變化預(yù)警值的上下限范圍； 取標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖上沖程最大載荷的土(4~10)%作為上沖程最大載荷變化預(yù)警值的上下限范圍，下沖程最小載荷的± (4~10)%作為下沖程最小載荷變化預(yù)警值的上下限范圍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于地面示功圖面積變化的抽油機(jī)井實時工況診斷方法，其特征在于，步驟(7)中將實時測量的地面示功圖面積與標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖面積相減，得到實時測量的地面示功圖面積的變化值；將實時測量的地面示功圖面積的變化值除以標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖面積，得到實時測量的地面示功圖面積的變化率； 將實時測量的地面示功圖上沖程加載線斜率與標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖上沖程加載線斜率相減，得到實時測量的地面示功圖上沖程加載線斜率的變化值，將實時測量的地面示功圖上沖程加載線斜率的變化值除以標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖上沖程加載線斜率，得到實時測量的地面示功圖上沖程加載線斜率的變化率；將實時測量的地面示功圖下沖程卸載線斜率與標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖下沖程卸載線斜率相減，得到實時測量的地面示功圖下沖程卸載線斜率的變化值，將實時測量的地面示功圖下沖程卸載線斜率的變化值除以標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖下沖程卸載線斜率，得到實時測量的地面示功圖下沖程卸載線斜率的變化率； 將實時測量的地面示功圖上沖程最大載荷與標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖上沖程最大載荷相減，得到實時測量的地面示功圖上沖程最大載荷的變化值，將實時測量的地面示功圖上沖程最大載荷的變化值除以標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖上沖程最大載荷，得到實時測量的地面示功圖上沖程最大載荷的變化率；將實時測量的地面示功圖下沖程最小載荷與標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖下沖程最小載荷相減，得到實時測量的地面示功圖下沖程最小載荷的變化值，將實時測量的地面示功圖下沖程最小載荷的變化值除以標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖下沖程最小載荷，得到實時測量的地面示功圖下沖程最小載荷的變化率。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于地面示功圖面積變化的抽油機(jī)井實時工況診斷方法，其特征在于，步驟(9)中以測量時間為橫坐標(biāo)，實時測量地面示功圖上沖程加載線斜率的變化率、下沖程卸載線斜率的變化率為縱坐標(biāo)，繪制實時測量地面示功圖上沖程加載線斜率的變化率、下沖程卸載線斜率的變化率隨測量時間的連續(xù)變化曲線； 以測量時間為橫坐標(biāo)，實時測量地面示功圖上沖程最大載荷的變化率、下沖程最小載荷的變化率為縱坐標(biāo)，繪制實時測量地面示功圖上沖程最大載荷的變化率、下沖程最小載荷的變化率隨測量時間的連續(xù)變化曲線； 以測量時間為橫坐標(biāo)，實時測量地面示功圖面積的變化率為縱坐標(biāo)，繪制實時測量地面示功圖面積的變化率隨測量時間的連續(xù)變化曲線。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于地面示功圖面積變化的抽油機(jī)井實時工況診斷方法，其特征在于，步驟(10)中將步驟(4)確定的預(yù)警值上下限范圍分別對應(yīng)繪制在步驟(9)所繪制的曲線上； 當(dāng)實時測量地面示功圖面積的變化率超過了步驟(4)確定的示功圖面積變化率的預(yù)警上下限范圍，和/或?qū)崟r測量地面示功圖上沖程加載線斜率的變化率超過了步驟(4)確定的上沖程加載線斜率變化率的預(yù)警上下限范圍，和/或?qū)崟r測量地面示功圖下沖程卸載線斜率的變化率超過了步驟(4)確定的下沖程卸載線斜率變化率的預(yù)警上下限范圍，和/或?qū)崟r測量地面示功圖上沖程最大載荷的變化率超過了步驟(4)確定的上沖程最大載荷變化率的預(yù)警上下限范圍，和/或?qū)崟r測量地面示功圖下沖程最小載荷的變化率超過了步驟(4)確定的下沖程最小載荷變化率的預(yù)警上下限范圍，則實時給出油井預(yù)警信息； 根據(jù)實時測量地面示功圖面積相對于標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖面積出現(xiàn)變大、變小或不變的情況，實時測量地面示功圖上沖程加載線斜率相對于標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖上沖程加載線斜率出現(xiàn)變大、變小或不變的情況，實時測量地面示功圖下沖程卸載線斜率相對于標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖下沖程卸載線斜率出現(xiàn)變大、變小或不變的情況，實時測試示功圖上沖程最大載荷相對于標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖上沖程最大載荷出現(xiàn)變大、變小或不變的情況，實時測試示功圖下沖程最小載荷相對于標(biāo)準(zhǔn)地面示功圖下沖程最小載荷出現(xiàn)變大、變小或不變的情況；利用步驟(I)所建立的特征知識庫，判斷工況知識庫中對應(yīng)的油井工作狀況。
【文檔編號】E21B49/00GK103541723SQ201310560932
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月12日
【發(fā)明者】丁濤, 劉均榮, 楊洪友, 于淑玲, 呂麗, 秦敏, 王麗紅, 孟紅美, 車靜, 韓麗, 潘麗, 肖會, 王利華, 任藝 申請人:丁濤