一種用載荷力測量抽油機(jī)井環(huán)空動液面及工況診斷方法
【專利摘要】一種用載荷力測量抽油機(jī)井環(huán)空動液面及工況診斷方法，涉及到油田的采油【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明解決了現(xiàn)有測量油井工況參數(shù)需要多種儀器以及人工配合才能實(shí)現(xiàn)的問題。油井采油液為三相流(油、水、氣)，在測試過程中受氣體影響很大，在線測量動液面困難。在測試過程中按重量計(jì)算排除氣體影響；在采集數(shù)據(jù)過程中檢測并記錄每個沖程的上死點(diǎn)和下死點(diǎn)時(shí)刻，實(shí)現(xiàn)將采集數(shù)據(jù)分解成上沖程數(shù)據(jù)和下沖程數(shù)據(jù)，差動處理消除不確定因素誤差或固定誤差；高速數(shù)據(jù)采集保證的數(shù)據(jù)密度實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可靠性，周期性分解處理抽油機(jī)井上、下沖程載荷力數(shù)據(jù)及時(shí)間，運(yùn)行中抽油機(jī)上、下沖程數(shù)據(jù)對稱區(qū)域疊加處理；上述方法組合使用，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場測量抽油機(jī)井環(huán)空動液面及工況診斷。
【專利說明】一種用載荷力測量抽油機(jī)井環(huán)空動液面及工況診斷方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及到油田的采油【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及到油田抽油機(jī)井液面位置測量【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]多年以來，油田抽油機(jī)井測量環(huán)空動液面，普遍采用聲波液面測試儀實(shí)現(xiàn)動液面測量，測量動液面過程中:環(huán)套之間含氣量少、或結(jié)蠟影響、或氣體上部懸浮硬蓋(死油面)、泡沫段影響、或斜井等因素影響，抽油機(jī)井環(huán)空動液面很難測準(zhǔn)，或測不到動液面；運(yùn)行中抽油機(jī)井工況診斷多數(shù)采用載荷與位移地面示功圖儀實(shí)現(xiàn)，用測完數(shù)據(jù)回放曲線圖形進(jìn)行判斷工況類型，目前采用抽油桿受力后形變量來計(jì)算，很難確定示功圖受力零位點(diǎn)位置。傳統(tǒng)方法很難實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場在線連續(xù)自動化定量測量；抽油機(jī)井環(huán)空動液面測量及工況診斷，需要采用多種儀器，需要人機(jī)配合，并且輔助上位機(jī)回放圖形對比方可完成。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供了一種能夠在油井工作過程中現(xiàn)場實(shí)時(shí)檢測的一種用載荷力測量抽油機(jī)井環(huán)空動液面及工況診斷方法。
[0004]本發(fā)明所述的一種用載荷力測量抽油機(jī)井環(huán)空動液面的方法的過程為:
[0005]在抽油機(jī)正常工作過程中高速實(shí)時(shí)采集抽油機(jī)井的井口懸點(diǎn)載荷力，數(shù)據(jù)采集速度大于或等于20次/秒，并確定抽油機(jī)曲柄運(yùn)行至對應(yīng)抽油機(jī)上死點(diǎn)的時(shí)刻以及下死點(diǎn)的時(shí)刻；
[0006]步驟一、在需要測量工況參數(shù)的時(shí)候，首先進(jìn)行系數(shù)修正:
[0007]對抽油機(jī)井進(jìn)行調(diào)參，具體為控制抽油機(jī)井的沖次由正常運(yùn)行的N轉(zhuǎn)換到調(diào)參之后的NpN1^ N并持續(xù)運(yùn)行時(shí)間T，然后再次恢復(fù)到正常運(yùn)行的沖次N ;所述時(shí)間T為2-5分鐘；
[0008]通過實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)，對調(diào)參之前的連續(xù)多個沖次的上沖程的井口懸點(diǎn)載荷力數(shù)據(jù)和下沖程的井口懸點(diǎn)載荷力數(shù)據(jù)進(jìn)行相減疊加處理，獲得上下沖程井口懸點(diǎn)載荷力數(shù)據(jù)
Pl上下，
[0009]通過實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)，對調(diào)參之后的前1-2分鐘內(nèi)的連續(xù)多個沖次的上沖程的井口懸點(diǎn)載荷力數(shù)據(jù)和下沖程的井口懸點(diǎn)載荷力數(shù)據(jù)進(jìn)行相減疊加處理，獲得上下沖程井口懸點(diǎn)載荷力數(shù)據(jù)P2上下；
[0010]根據(jù)上述獲得的Ρ1±τ和P2 ±下獲得系數(shù)K1,
[0011]當(dāng)&州時(shí)，系數(shù)K1= P1 上下-NP2HZN1;
[0012]當(dāng)N1SN 時(shí)，K1= P2M-N1P1MZN;
[0013]通過實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)，對調(diào)參之后的最后I分鐘內(nèi)的連續(xù)多個沖次的上沖程的井口懸點(diǎn)載荷力數(shù)據(jù)和下沖程的井口懸點(diǎn)載荷力數(shù)據(jù)進(jìn)行相減疊加處理，獲得上下沖程井口懸點(diǎn)載荷力數(shù)據(jù)P3上下；
[0014]通過實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)，對恢復(fù)正常運(yùn)行之后的連續(xù)多個沖次的上沖程的井口懸點(diǎn)載荷力數(shù)據(jù)和下沖程的井口懸點(diǎn)載荷力數(shù)據(jù)進(jìn)行相減疊加處理，獲得上下沖程井口懸點(diǎn)載荷力數(shù)據(jù)P4上下；
[0015]根據(jù)上述獲得的Ρ3±τ和Ρ4±τ獲得系數(shù)K2;
[0016]當(dāng)N^N時(shí)，則有:K2= P4上下-NP3上下/N1,
[0017]當(dāng)Ν々Ν 時(shí)，則有:K2= P3M-N1P4MZN;
[0018]進(jìn)而獲得環(huán)空動液面修正系數(shù)K = (KfK2) /2 ;
[0019]然后，采用上述修正系數(shù)K對求取環(huán)空動液面的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行修正，
[0020]步驟二、根據(jù)正常運(yùn)行狀態(tài)下測量獲得的連續(xù)多個沖次的上沖程的井口懸點(diǎn)載荷力數(shù)據(jù)和下沖程的井口懸點(diǎn)載荷力數(shù)據(jù)相減疊加處理，獲得上下沖程井口懸點(diǎn)載荷力數(shù)據(jù)PiT，根據(jù)PiT以及修正后的數(shù)學(xué)模型獲得環(huán)空動液面HY。
[0021]環(huán)空動液面HY的單位是米，表示抽油機(jī)井在生產(chǎn)過程中，油井產(chǎn)出液的環(huán)空液面距離地面的距離。
[0022]根據(jù)正常運(yùn)行狀態(tài)下測量獲得的連續(xù)多個沖次的上沖程井口懸點(diǎn)載荷力數(shù)據(jù)P±，與下沖程井口懸點(diǎn)載荷力數(shù)據(jù)Pt相減疊加處理，獲得上下沖程井口懸點(diǎn)載荷力數(shù)據(jù)P±τ，根據(jù)Ρ±τ以及修正后的數(shù)學(xué)模型獲得環(huán)空動液面ΗΥ。
[0023]上述步驟二所述的獲得環(huán)空動液面HY的方法是根據(jù)公式HY = (Ρ±τ -K) /匕獲得的，其中:FP表示抽油機(jī)井的抽油柱塞的截面面積。
[0024]上述測量方法還包括測量環(huán)空動液面加速度a的步驟，根據(jù)所述加速度a由公式HY = HY/(I+a)對獲得的環(huán)空動液面進(jìn)行修正，獲得最終的環(huán)空動液面HY。
[0025]上述井口懸點(diǎn)載荷力數(shù)據(jù)Pi±T是指該沖次內(nèi)的上沖程過程中的井口懸點(diǎn)載荷力數(shù)據(jù)P±和下沖程過程中的井口懸點(diǎn)載荷力數(shù)據(jù)Pt進(jìn)行數(shù)據(jù)相減疊加處理獲得。
[0026]上述控制抽油機(jī)井的沖次由正常運(yùn)行的N轉(zhuǎn)換到調(diào)參之后的&的方法為:通過調(diào)整抽油機(jī)井的驅(qū)動電機(jī)的頻率實(shí)現(xiàn)。
[0027]調(diào)整抽油機(jī)井的驅(qū)動電機(jī)的頻率的方法采用下述任意一種方法實(shí)現(xiàn):
[0028]第一種:自動調(diào)頻；第二種:人機(jī)配合手動調(diào)頻率。
[0029]所述調(diào)參之后的沖次N1大于0，且小于或等于1.5N。
[0030]基于上述測量方法實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)井工況診斷的方法為:
[0031]首先，在正常運(yùn)行狀態(tài)下連續(xù)測量獲得環(huán)空動液面HY ;
[0032]然后，根據(jù)連續(xù)60分鐘之內(nèi)測量獲得的環(huán)空動液面HY對抽油機(jī)井的工況診斷:
[0033]如果連續(xù)60分鐘之內(nèi)測量獲得的環(huán)空動液面HY均大于200米，并且泵掛高度HH與環(huán)空動液面HY的差值大于200米，則判定抽油機(jī)機(jī)的工況運(yùn)行參數(shù)正常；
[0034]如果連續(xù)60分鐘之內(nèi)測量獲得的環(huán)空動液面HY均小于或等于200米，則判定抽油機(jī)井的井工況運(yùn)行參數(shù)偏低；
[0035]如果連續(xù)60分鐘測量獲得的泵掛高度HH與環(huán)空動液面HY的差均小于或等于200米，則判定抽油機(jī)井的井工況運(yùn)行參數(shù)偏高。
[0036]本發(fā)明的工作原理是確定抽油機(jī)井曲柄運(yùn)行至對應(yīng)抽油機(jī)井上死點(diǎn)的時(shí)刻和下死點(diǎn)的時(shí)刻，根據(jù)所述兩個時(shí)刻對每個沖次內(nèi)的測量數(shù)據(jù)進(jìn)行分解，獲得上沖程的數(shù)據(jù)和下沖程的數(shù)據(jù)，然后對上沖程的數(shù)據(jù)和下沖程的數(shù)據(jù)進(jìn)行相減疊加處理，根據(jù)處理結(jié)果獲得環(huán)空動液面。
[0037]應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明所述的測量方法能夠?qū)嵤y量和修正環(huán)空動液面，根據(jù)這些數(shù)據(jù)還能夠現(xiàn)場給出建議性工況診斷，進(jìn)而為油井的維護(hù)提供及時(shí)可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)，也能夠?yàn)闈撛诘奈ｋU(xiǎn)或故障提供預(yù)警。
[0038]本發(fā)明所述的基于載荷力的抽油機(jī)井環(huán)空動液面測量方法，是在采油井相同運(yùn)行工況參數(shù)狀態(tài)下，采用差動處理數(shù)據(jù)的原理實(shí)現(xiàn)的，即:在調(diào)整參數(shù)前后相同工況下的數(shù)據(jù)進(jìn)行差動處理，進(jìn)而有效的消除了一些不確定因素誤差或固定誤差，與結(jié)蠟、磨損、漏失、氣體等無關(guān)，進(jìn)而提高了測量的準(zhǔn)確性，對環(huán)空動液面的測量感知度能夠達(dá)到0.1米。
[0039]本發(fā)明所述的基于載荷力的抽油機(jī)井環(huán)空動液面測量方法中，采用載荷力作為計(jì)算依據(jù)，即:以重量作為計(jì)算的基礎(chǔ)，進(jìn)而消除了抽油管路中的氣體對測量結(jié)果的影響。
[0040]本發(fā)明所述的一種用載荷力測量抽油機(jī)井環(huán)空動液面的方法及抽油機(jī)井工況診斷方法，無需其它儀器、儀表設(shè)備輔助測量，如:流量、液面等參量測量的多種專用儀器設(shè)備等等，現(xiàn)場測試參量少，僅僅采用井口載荷力傳感器測量，大大降低了測量的成本。
[0041]發(fā)明方法原理應(yīng)用示例產(chǎn)品現(xiàn)場連續(xù)、實(shí)用性、通用化測量，可實(shí)現(xiàn)如下功能:實(shí)時(shí)環(huán)空動液面測量及給出建議性工況診斷。
[0042]本發(fā)明可應(yīng)用于各種油田的抽油機(jī)井的井日常工況參數(shù)監(jiān)測領(lǐng)域，能夠有效配合對抽油機(jī)井工作狀態(tài)的管理，進(jìn)而為實(shí)現(xiàn)節(jié)能增效提供可靠及時(shí)地?cái)?shù)據(jù)支持。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0043]圖1是本發(fā)明所述的基于載荷力的抽油機(jī)井環(huán)空動液面測量方法過程中，在啟機(jī)15分鐘開始一次周期為T的調(diào)參運(yùn)行，以及之后采用周期性時(shí)間T調(diào)參運(yùn)行過程中，參數(shù)P
隨時(shí)間的變化情況示意圖。
[0044]圖2是圖1所示的調(diào)參時(shí)間T前后的Ρ±τ變化趨勢示意圖，從該圖能夠確定，在周期性調(diào)參時(shí)間T前后的Ρ±τ幾乎沒有變化。
[0045]圖3是一種實(shí)現(xiàn)本申請所述的測量方法的抽油機(jī)井計(jì)量診斷綜合測試儀的電氣結(jié)構(gòu)示意圖，該圖中:1、筆記本電腦；2、USB連接導(dǎo)線；3、無線接收模塊；4、數(shù)據(jù)采集無線發(fā)射合；5、井口懸點(diǎn)載荷力傳感器。

【具體實(shí)施方式】
[0046]【具體實(shí)施方式】一、本實(shí)施方是所述的一種用載荷力測量抽油機(jī)井環(huán)空動液面的方法的過程為:
[0047]在抽油機(jī)正常工作過程中高速實(shí)時(shí)采集抽油機(jī)井的井口懸點(diǎn)載荷力，數(shù)據(jù)采集速度大于或等于20次/秒，并確定抽油機(jī)曲柄運(yùn)行至對應(yīng)抽油機(jī)上死點(diǎn)的時(shí)刻以及下死點(diǎn)的時(shí)刻；
[0048]步驟一、在需要測量工況參數(shù)的時(shí)候，首先進(jìn)行系數(shù)修正:
[0049]對抽油機(jī)井進(jìn)行調(diào)參，具體為控制抽油機(jī)井的沖次由正常運(yùn)行的N轉(zhuǎn)換到調(diào)參之后的NpN1^ N并持續(xù)運(yùn)行時(shí)間T，然后再次恢復(fù)到正常運(yùn)行的沖次N ;所述時(shí)間T為2-5分鐘；
[0050]通過實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)，對調(diào)參之前的連續(xù)多個沖次的上沖程的井口懸點(diǎn)載荷力數(shù)據(jù)和下沖程的井口懸點(diǎn)載荷力數(shù)據(jù)進(jìn)行相減疊加處理，獲得上下沖程井口懸點(diǎn)載荷力數(shù)據(jù)
Pl上下，
[0051]通過實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)，對調(diào)參之后的前1-2分鐘內(nèi)的連續(xù)多個沖次的上沖程的井口懸點(diǎn)載荷力數(shù)據(jù)和下沖程的井口懸點(diǎn)載荷力數(shù)據(jù)進(jìn)行相減疊加處理，獲得上下沖程井口懸點(diǎn)載荷力數(shù)據(jù)P2上下；
[0052]根據(jù)上述獲得的Ρ1±τ和P2 ±下獲得系數(shù)K1,
[0053]當(dāng)&州時(shí)，系數(shù)K1= P1上下-吧上下/^;
[0054]當(dāng)N1 >Ν時(shí)，K1= ?2上下州芯上下/^;
[0055]通過實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)，對調(diào)參之后的最后I分鐘內(nèi)的連續(xù)多個沖次的上沖程的井口懸點(diǎn)載荷力數(shù)據(jù)和下沖程的井口懸點(diǎn)載荷力數(shù)據(jù)進(jìn)行相減疊加處理，獲得上下沖程井口懸點(diǎn)載荷力數(shù)據(jù)P3上下；
[0056]通過實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)，對恢復(fù)正常運(yùn)行之后的連續(xù)多個沖次的上沖程的井口懸點(diǎn)載荷力數(shù)據(jù)和下沖程的井口懸點(diǎn)載荷力數(shù)據(jù)進(jìn)行相減疊加處理，獲得上下沖程井口懸點(diǎn)載荷力數(shù)據(jù)P4上下；
[0057]根據(jù)上述獲得的Ρ3±τ和P4獲得系數(shù)K2;
[0058]當(dāng)N^N時(shí)，則有:K2= P4上下-NP3上下/N1,
[0059]當(dāng)N1 >Ν 時(shí)，則有 -K2= P 3 上下-N1P4 上下/N ；
[0060]進(jìn)而獲得環(huán)空動液面修正系數(shù)K = (KfK2) /2 ；
[0061]然后，采用上述修正系數(shù)K對環(huán)空動液面數(shù)學(xué)模型進(jìn)行修正，
[0062]步驟二，根據(jù)正常運(yùn)行狀態(tài)下測量獲得的連續(xù)多個沖次的上沖程的井口懸點(diǎn)載荷力數(shù)據(jù)和下沖程的井口懸點(diǎn)載荷力數(shù)據(jù)相減疊加處理，獲得上下沖程井口懸點(diǎn)載荷力數(shù)據(jù)PiT，根據(jù)PiT以及修正后的數(shù)學(xué)模型獲得環(huán)空動液面HY。
[0063]本實(shí)施方式步驟一所述的系數(shù)修正過程，可以在抽油機(jī)井正常運(yùn)行過程中，周期性進(jìn)行，所述周期性為2至30天。
[0064]本實(shí)施方式中所述的井口懸點(diǎn)載荷力可以通過在井口設(shè)置載荷力傳感器實(shí)現(xiàn)測量。
[0065]抽油機(jī)曲柄運(yùn)行至對應(yīng)抽油機(jī)井口下死點(diǎn)(曲柄運(yùn)行角度為0°或360° )，抽油機(jī)曲柄運(yùn)行至對應(yīng)抽油機(jī)井口上死點(diǎn)(曲柄運(yùn)行角度為180° )，由下死點(diǎn)運(yùn)行至上死點(diǎn)的過程為上沖程，由上死點(diǎn)運(yùn)行至下死點(diǎn)的過程為下沖程。
[0066]本實(shí)施方式中，確定抽油機(jī)曲柄運(yùn)行至對應(yīng)抽油機(jī)上死點(diǎn)的時(shí)刻以及下死點(diǎn)的時(shí)刻的目的，是為了準(zhǔn)確的確定一個沖次的時(shí)刻起點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)，進(jìn)而分解每個沖程中上沖程的數(shù)據(jù)和下沖程的數(shù)據(jù)。確定上死點(diǎn)和下死點(diǎn)的時(shí)刻的方法可以采用霍爾傳感器或者井口載荷力加速度位置復(fù)合傳感器實(shí)現(xiàn)，還可以采用下死點(diǎn)輔助位置傳感器實(shí)現(xiàn)，還可以采用人機(jī)配合操作實(shí)現(xiàn)。
[0067]本實(shí)施方式中，確定抽油機(jī)曲柄運(yùn)行至對應(yīng)抽油機(jī)上死點(diǎn)的時(shí)間以及下死點(diǎn)的時(shí)刻的目的，是為了準(zhǔn)確的確定一個沖次的時(shí)間起點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)分解每個沖程中上沖程的數(shù)據(jù)和下沖程的數(shù)據(jù)。
[0068]本實(shí)施方式所述的方法，在測量環(huán)空動液面之前，先通過調(diào)參獲得環(huán)空動液面地?cái)?shù)學(xué)模型中的修正系數(shù)K，然后將該修正系數(shù)K代入環(huán)空動液面數(shù)學(xué)模型中對該數(shù)學(xué)模型進(jìn)行修正，然后根據(jù)修正后的環(huán)空動液面數(shù)學(xué)模型獲得環(huán)空動液面。在實(shí)際的操作過程中，可以在測量環(huán)空動液面的過程中不斷地對數(shù)學(xué)模型進(jìn)行修正，進(jìn)而提高了測量精度。本實(shí)施方式中，調(diào)參運(yùn)行的時(shí)間T很短，因此，在調(diào)參之后再恢復(fù)到原頻率運(yùn)行時(shí)，環(huán)空動液面會幾乎沒有變化，不會影響抽油機(jī)井的正常工作，即:不會降低抽油機(jī)井的工作效率。
[0069]【具體實(shí)施方式】二、本實(shí)施方式是對【具體實(shí)施方式】一所述的一種用載荷力測量抽油機(jī)井環(huán)空動液面的方法的進(jìn)一步限定，本實(shí)施方式中，獲得環(huán)空動液面HY的方法是根據(jù)公式:
[0070]HY = (P上下-K) /Fp
[0071]獲得環(huán)空動液面HY，其中:Fp表示抽油機(jī)井的抽油柱塞的截面面積。
[0072]現(xiàn)有技術(shù)中，求取環(huán)空動液面的方法是根據(jù)數(shù)學(xué)模型公式HY = P±T /Fp獲得。本實(shí)施方式在測量環(huán)空動液面的時(shí)候，利用了油機(jī)上沖程光桿靜載荷與抽油機(jī)下沖程光桿靜載荷差fpXHYX γ* g與環(huán)空動液面重量有關(guān)系，通過調(diào)參過程中實(shí)測載荷力的變化量P±τ建立該變化量1^丨與環(huán)空動液面修正系數(shù)K = (KJK2)/2之間的關(guān)系模型，然后根據(jù)該修正系數(shù)修改原有公式獲得修正后的數(shù)學(xué)模型HY = (P±T -K)/Fp。
[0073]上述抽油機(jī)上沖程光桿靜載荷為F上=frXHHX (qr_y密)X g+fpXHYX γ密g，抽油機(jī)下沖程光桿靜載荷為F下=frXHHX(qr-y密)Xg，二者的差為fpXHYX γ密g。參數(shù)γ^表示抽油機(jī)井抽取的混合液體密度，g為重力加速度，表示每米抽油桿質(zhì)量，單位是Kg/m，HH為泵掛高度，單位米，f；為抽油桿面積，單位是m 2，fp為柱塞面積，單位是m 2，抽油機(jī)井抽取的混合液體密度為= fw+(l-fw) X0.855，fw為抽油機(jī)井產(chǎn)出液的含水百分量。
[0074]【具體實(shí)施方式】三、本實(shí)施方式是對【具體實(shí)施方式】二所述的一種用載荷力測量抽油機(jī)井環(huán)空動液面的方法的進(jìn)一步限定，本實(shí)施方式中，還包括計(jì)算獲得環(huán)空動液面加速度數(shù)據(jù)a的步驟，然后根據(jù)速度數(shù)據(jù)a采用公式HY = HY/(l+a)對獲得的環(huán)空動液面進(jìn)行修正，獲得最終的環(huán)空動液面HY。
[0075]本實(shí)施方式，在測量環(huán)空動液面的過程中，增加了測量環(huán)空動液面加速度a的步驟，通過加速度a對獲得的環(huán)空動液面HY進(jìn)行修正，進(jìn)而消除環(huán)空動液面的加速度對測量結(jié)果的影響，使得測量結(jié)果更接近于實(shí)際值。
[0076]所述加速度a可以根據(jù)公式a = SXN2/1790求得，所述S為抽油機(jī)光桿沖程，N為抽油機(jī)光桿沖次數(shù)。
[0077]【具體實(shí)施方式】四、本實(shí)施方式是對【具體實(shí)施方式】一所述的一種用載荷力測量抽油機(jī)井環(huán)空動液面的方法的進(jìn)一步限定，本實(shí)施方式中，所述的連續(xù)多個沖次的上沖程的井口懸點(diǎn)載荷力數(shù)據(jù)和下沖程的井口懸點(diǎn)載荷力數(shù)據(jù)進(jìn)行相減疊加處理，獲得上下沖程井口懸點(diǎn)載荷力數(shù)據(jù)的過程為:根據(jù)每個沖次的上沖程數(shù)據(jù)和下沖程數(shù)據(jù)進(jìn)行相減疊加處理獲得該沖刺的上下沖程數(shù)據(jù)，然后將多個沖次的上下沖程數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加后求取平均值就是連續(xù)多個沖次的上下沖程井口懸點(diǎn)載荷力數(shù)據(jù)piiT。
[0078]舉例說明所述連續(xù)多個沖次的上沖程的井口懸點(diǎn)載荷力數(shù)據(jù)和下沖程的井口懸點(diǎn)載荷力數(shù)據(jù)進(jìn)行相減疊加處理的過程，假設(shè)要求取連續(xù)m個沖次的上下沖程井口懸點(diǎn)載荷力P上下:
[0079]第一沖次的上沖程采集的載荷力數(shù)據(jù)為Xp X2, X3,…Xn，則該沖次內(nèi)的上沖程所有載荷力數(shù)據(jù)的平均值P1上為:(Xi+X2+X3+…+Xn) /η。
[0080]第一沖次的下沖程采集的載荷力數(shù)據(jù)為Yp \、\、，則該沖次內(nèi)的下沖程所有載荷力數(shù)據(jù)的平均值P1丨為:(YfYfY3+…+Yn) /η。
[0081]該沖次的上下沖程井口懸點(diǎn)載荷力Ρ1±τ為:Ρ1±_Ρ1Τ。依次類推求取第二個沖次的上下沖程井口懸點(diǎn)載荷力Ρ2±τ、……、第m個沖次的上下沖程井口懸點(diǎn)載荷力Pm±下。
[0082]上述連續(xù)多個沖次的上下沖程井口懸點(diǎn)載荷力P上下為:(P1±T+P2±T+P3±T+-+Pm
上下)/rn。
[0083]在實(shí)際操作過程中，為了加快數(shù)據(jù)處理速度，可以減少數(shù)據(jù)處理量，如:可以對上沖程和下沖程所采集的數(shù)據(jù)中的中間區(qū)域的數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加處理，仍可以獲得很好的技術(shù)效果。例如；選擇上沖程采集數(shù)據(jù)集中間區(qū)域的十分之一至二分之一的數(shù)據(jù)，與下沖程采集數(shù)據(jù)集的中間區(qū)間的十分之一至二分之一的數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加處理。
[0084]例如:第一個沖次的上沖程采集的數(shù)據(jù)集為ΧΡΧ2、Χ3、…Xn，下沖程采集的數(shù)據(jù)為W Υ3、…Υη，則在求取上沖程所有載荷力數(shù)據(jù)的平均值P1 i的時(shí)候僅僅根據(jù)采樣數(shù)據(jù)中間的二分之一數(shù)據(jù) Xn/4、X (n/4) +1、X (n/4) +2、…^3n/4 進(jìn)行計(jì)算獲得，求取下沖程所有載荷力數(shù)據(jù)的平均值P1 τ的時(shí)候僅僅根據(jù)采樣數(shù)據(jù)中間的二分之一數(shù)據(jù)
Υη/4、Υ(η/4)+1、Υ(η/4)+2、 ^311/4?
行計(jì)算獲得。前面僅是舉例說明數(shù)據(jù)選擇的原則，如果η/4η、3η/4不是整數(shù)，則選擇鄰近的整數(shù)即可。上述處理過程，針對每個沖次的數(shù)據(jù)處理量均減少了二分之一，大大減少了數(shù)據(jù)處理量，明顯的提高了數(shù)據(jù)處理過程。
[0085]采用上述選擇部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行處理獲得上下沖程井口懸點(diǎn)載荷力Ρ±τ，在保證測量結(jié)果準(zhǔn)確度的前提下，能夠大大減少數(shù)據(jù)處理量，提高運(yùn)算速度。
[0086]本實(shí)施方式中所述的上沖程過程中的井口懸點(diǎn)載荷力數(shù)據(jù)Ρ±和下沖程過程中井口懸點(diǎn)載荷力數(shù)據(jù)Pt進(jìn)行數(shù)據(jù)疊加處理，在實(shí)際情況中，上沖程的井口懸點(diǎn)載荷力與下沖程的井口懸點(diǎn)載荷力，進(jìn)行相減疊加結(jié)果獲得Ρ±τ只與環(huán)空動液面的高度有關(guān)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)環(huán)空動液面的測量。
[0087]【具體實(shí)施方式】五、本實(shí)施方式是對【具體實(shí)施方式】一所述的一種用載荷力測量抽油機(jī)井環(huán)空動液面的方法的進(jìn)一步限定，本實(shí)施方式中，
[0088]控制抽油機(jī)井的沖次由正常運(yùn)行的N轉(zhuǎn)換到調(diào)參之后的&的方法為:通過調(diào)整抽油機(jī)井的驅(qū)動電機(jī)的頻率實(shí)現(xiàn)。
[0089]電機(jī)控制【技術(shù)領(lǐng)域】中，變頻控制技術(shù)是比較成熟的技術(shù)，采用變頻技術(shù)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，能夠達(dá)到快速穩(wěn)定的效果。
[0090]【具體實(shí)施方式】六、本實(shí)施方式是對【具體實(shí)施方式】四所述的一種用載荷力測量抽油機(jī)井環(huán)空動液面的方法的進(jìn)一步限定，本實(shí)施方式中，調(diào)整抽油機(jī)井的驅(qū)動電機(jī)的頻率的方法采用下述任意一種方法實(shí)現(xiàn):
[0091]第一種:自動調(diào)頻；第二種:人機(jī)配合手動調(diào)頻率。
[0092]【具體實(shí)施方式】七、本實(shí)施方式是對【具體實(shí)施方式】一所述的一種用載荷力測量抽油機(jī)井環(huán)空動液面的方法的進(jìn)一步限定，本實(shí)施方式中，所述調(diào)參之后的沖次N1大于0，且小于或等于1.5Ν。
[0093]【具體實(shí)施方式】八、本實(shí)施方式所述的是一種抽油機(jī)井工況診斷的方法，該方法是基于【具體實(shí)施方式】一至七任意一項(xiàng)實(shí)施方式所述的一種用載荷力測量抽油機(jī)井環(huán)空動液面的方法實(shí)現(xiàn)的，所述診斷方法為:
[0094]首先，采用【具體實(shí)施方式】一至七任意一項(xiàng)實(shí)施方式所述的一種用載荷力測量抽油機(jī)井環(huán)空動液面的方法在正常運(yùn)行狀態(tài)下周期性測量獲得環(huán)空動液面HY ;
[0095]然后，根據(jù)連續(xù)60分鐘之內(nèi)測量獲得的環(huán)空動液面HY對抽油機(jī)井的工況診斷:
[0096]如果連續(xù)60分鐘之內(nèi)測量獲得的環(huán)空動液面HY均大于200米，并且泵掛高度HH與環(huán)空動液面HY的差值大于200米，則判定抽油機(jī)機(jī)的工況運(yùn)行參數(shù)正常；
[0097]如果連續(xù)60分鐘之內(nèi)測量獲得的環(huán)空動液面HY均小于或等于200米，則判定抽油機(jī)井的井工況運(yùn)行參數(shù)偏低；
[0098]如果連續(xù)60分鐘測量獲得的泵掛高度HH與環(huán)空動液面HY的差均小于或等于200米，則判定抽油機(jī)井的井工況運(yùn)行參數(shù)偏高。
[0099]上述各個實(shí)施方式中所述的井口懸點(diǎn)載荷力數(shù)據(jù)Pi±T是連續(xù)多個沖次的上下沖程井口懸點(diǎn)載荷力數(shù)據(jù)的平均值，i = 1,2, 3,4……。
[0100]【具體實(shí)施方式】九、參見圖3說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述的是一種實(shí)現(xiàn)本申請所述的測量方法及工礦診斷方法的裝置，該裝置為抽油機(jī)井計(jì)量診斷綜合測試儀，該抽油機(jī)井計(jì)量診斷綜合測試儀由筆記本電腦1、USB連接導(dǎo)線2、無線接收模塊3、數(shù)據(jù)采集無線發(fā)射盒4、井口懸點(diǎn)載荷力傳感器5組成，筆記本電腦I內(nèi)存入有程序，用于實(shí)現(xiàn)本申請所述的測量方法，還用于實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面，該筆記本電腦I通過USB連接導(dǎo)線2與無線接收模塊3連接，該無線接收模塊3通過無線信號傳輸方式接收數(shù)據(jù)采集無線發(fā)射盒4發(fā)射的無線信號，數(shù)據(jù)采集無線發(fā)射盒4用于采集井口懸點(diǎn)載荷力傳感器5采集的信號。
[0101]本實(shí)施方式所述的抽油機(jī)井計(jì)量診斷綜合測試儀通過井口懸點(diǎn)載荷力傳感器5采集數(shù)據(jù)，并將采集的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)采集無線發(fā)射盒4發(fā)送給無線接收模塊3，進(jìn)而通過USB接口發(fā)送給筆記本電腦1，筆記本電腦I通過對數(shù)據(jù)處理實(shí)現(xiàn)對環(huán)空動液面的測量，以及抽油機(jī)井的工況診斷。
[0102]本實(shí)時(shí)方式的抽油機(jī)井計(jì)量診斷綜合測試儀僅僅是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所述的環(huán)空動液面測量方法及抽油機(jī)井工況診斷的一種裝置，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所述環(huán)空動液面測量方法及抽油機(jī)井工況診斷的裝置不局限于上述裝置的結(jié)構(gòu)，還可以采用其它裝置實(shí)現(xiàn)。
【權(quán)利要求】
1.一種用載荷力測量抽油機(jī)井環(huán)空動液面的方法，其特征在于，該方法的過程為: 在抽油機(jī)正常工作過程中高速實(shí)時(shí)采集抽油機(jī)井的井口懸點(diǎn)載荷力，數(shù)據(jù)采集速度大于或等于20次/秒，并確定抽油機(jī)曲柄運(yùn)行至對應(yīng)抽油機(jī)上死點(diǎn)的時(shí)刻以及下死點(diǎn)的時(shí)刻； 步驟一、在需要測量工況參數(shù)的時(shí)候，首先進(jìn)行系數(shù)修正:對抽油機(jī)井進(jìn)行調(diào)參，具體為控制抽油機(jī)井的沖次由正常運(yùn)行的N轉(zhuǎn)換到調(diào)參之后的即N并持續(xù)運(yùn)行時(shí)間T，然后再次恢復(fù)到正常運(yùn)行的沖次N ;所述時(shí)間T為2-5分鐘；通過實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)，對調(diào)參之前的連續(xù)多個沖次的上沖程的井口懸點(diǎn)載荷力數(shù)據(jù)和下沖程的井口懸點(diǎn)載荷力數(shù)據(jù)進(jìn)行相減疊加處理，獲得上下沖程井口懸點(diǎn)載荷力數(shù)據(jù)Pi ±下， 通過實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)，對調(diào)參之后的前1-2分鐘內(nèi)的連續(xù)多個沖次的上沖程的井口懸點(diǎn)載荷力數(shù)據(jù)和下沖程的井口懸點(diǎn)載荷力數(shù)據(jù)進(jìn)行相減疊加處理，獲得上下沖程井口懸點(diǎn)載荷力數(shù)據(jù)P2±下； 根據(jù)上述獲得的Pi 1丨和p21丨獲得系數(shù)Κρ 當(dāng)Ni〈N時(shí)，系數(shù)Ki = P i上下-NP2上下/Ni ； 當(dāng)K>N時(shí)，& = P 2上下上下/N ； 通過實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)，對調(diào)參之后的最后1分鐘內(nèi)的連續(xù)多個沖次的上沖程的井口懸點(diǎn)載荷力數(shù)據(jù)和下沖程的井口懸點(diǎn)載荷力數(shù)據(jù)進(jìn)行相減疊加處理，獲得上下沖程井口懸點(diǎn)載荷力數(shù)據(jù)P3上下；通過實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)，對恢復(fù)正常運(yùn)行之后的連續(xù)多個沖次的上沖程的井口懸點(diǎn)載荷力數(shù)據(jù)和下沖程的井口懸點(diǎn)載荷力數(shù)據(jù)進(jìn)行相減疊加處理，獲得上下沖程井口懸點(diǎn)載荷力數(shù)據(jù)P4上下； 根據(jù)上述獲得的p3iT和p4iT獲得系數(shù)κ2; 當(dāng)Ν,Ν時(shí)，則有:K2 = Ρ 4上下-ΝΡ3上下Μ， 當(dāng)Ν^Ν時(shí)，則有:Κ2= Ρ 3上下-ΝΛ上下/Ν ； 進(jìn)而獲得環(huán)空動液面修正系數(shù)K= (Ki+ig/2; 然后，采用上述修正系數(shù)K對求取環(huán)空動液面的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行修正， 步驟二、根據(jù)正常運(yùn)行狀態(tài)下測量獲得的連續(xù)多個沖次的上沖程的井口懸點(diǎn)載荷力數(shù)據(jù)和下沖程的井口懸點(diǎn)載荷力數(shù)據(jù)相減疊加處理，獲得上下沖程井口懸點(diǎn)載荷力數(shù)據(jù)P±τ，根據(jù)Ρ±τ以及修正后的數(shù)學(xué)模型獲得環(huán)空動液面ΗΥ。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用載荷力測量抽油機(jī)井環(huán)空動液面的方法，其特征在于步驟二所述的獲得環(huán)空動液面ΗΥ是根據(jù)公式:
HY = (Ρ 上 t_K)/Fp 獲得的，其中:FP表示抽油機(jī)井的抽油柱塞的截面面積。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用載荷力測量抽油機(jī)井環(huán)空動液面的方法，其特征在于，所述測量方法還包括計(jì)算獲得環(huán)空動液面加速度a的步驟，根據(jù)所述加速度a由公式:HY = HY/(l+a)對獲得的環(huán)空動液面進(jìn)行修正，獲得環(huán)空動液面ΗΥ。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用載荷力測量抽油機(jī)井環(huán)空動液面的方法，其特征在于，所述加速度a根據(jù)公式a = SXN2/1790計(jì)算獲得，所述S為抽油機(jī)光桿沖程，N為抽油機(jī)光桿沖次數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用載荷力測量抽油機(jī)井環(huán)空動液面的方法，其特征在于，所述井口懸點(diǎn)載荷力數(shù)據(jù)Ρ±τ是指該沖次內(nèi)的上沖程過程中的井口懸點(diǎn)載荷力數(shù)據(jù)Ρ±和下沖程過程中的井口懸點(diǎn)載荷力數(shù)據(jù)？〒進(jìn)行數(shù)據(jù)相減疊加處理獲得。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用載荷力測量抽油機(jī)井環(huán)空動液面的方法，其特征在于，控制抽油機(jī)井的沖次由正常運(yùn)行的Ν轉(zhuǎn)換到調(diào)參之后的&的方法為:通過調(diào)整抽油機(jī)井的驅(qū)動電機(jī)的頻率實(shí)現(xiàn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種用載荷力測量抽油機(jī)井環(huán)空動液面的方法，其特征在于，調(diào)整抽油機(jī)井的驅(qū)動電機(jī)的頻率的方法采用下述任意一種方法實(shí)現(xiàn): 第一種:自動調(diào)頻；第二種:人機(jī)配合手動調(diào)頻率。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用載荷力測量抽油機(jī)井環(huán)空動液面的方法，其特征在于，所述調(diào)參之后的沖次Κ大于0，且小于或等于1.5N。
9.抽油機(jī)井工況診斷的方法，其特征在于，該診斷方法為: 首先，在正常運(yùn)行狀態(tài)下連續(xù)測量獲得環(huán)空動液面HY ; 然后，根據(jù)連續(xù)60分鐘之內(nèi)測量獲得的環(huán)空動液面HY對抽油機(jī)井的工況診斷: 如果連續(xù)60分鐘之內(nèi)測量獲得的環(huán)空動液面HY均大于200米，并且泵掛高度HH與環(huán)空動液面HY的差值大于200米，則判定抽油機(jī)機(jī)的工況運(yùn)行參數(shù)正常； 如果連續(xù)60分鐘之內(nèi)測量獲得的環(huán)空動液面HY均小于或等于200米，則判定抽油機(jī)井的井工況運(yùn)行參數(shù)偏低； 如果連續(xù)60分鐘測量獲得的泵掛高度HH與環(huán)空動液面HY的差均小于或等于200米，則判定抽油機(jī)井的井工況運(yùn)行參數(shù)偏高。
【文檔編號】E21B47/009GK104481511SQ201410461003
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月11日
【發(fā)明者】金凱, 金奇峰, 王偉 申請人:哈爾濱斯特凱峰電子有限公司