[发明专利]基于凡尔工作点的有杆泵抽油井井下工况诊断方法

说明书

本发明涉及一种基于凡尔工作点的有杆泵抽油井井下工况诊断方法，采集有杆泵抽油机地面示功图K+1个，前K个示功图对应N种工况，最后一个为待诊断工况的示功图；将示功图进行归一化处理；采用重心分割法将归一化后的示功图划分为左上区域、右上区域、右下区域和左下区域；提取凡尔的四个工作点以及地面示功图的七个几何特征；利用有杆泵抽油井地面示功图的七个几何特征特征作为输入，建立连续隐马尔科夫的工况诊断模型，描述工作点及示功图特征与有杆泵抽油井井下工况之间的映射关系，实现工况诊断。本发明方法能够全面地、准确地体现井下各种工况的特点，并利用这些特征建立工况实时诊断模型，可提高有杆泵抽油井生产的安全性和高效性。

技术领域

本发明涉及一种油井井下工况诊断技术，具体地说是一种基于凡尔工作点的有杆泵抽油井井下工况诊断方法。

背景技术

有杆泵是一种常用的采油设备，它具有综合成本低、结构简单和操作方便等优点。至今，国内80％以上的油井依然使用这种方法进行生产。采油过程通常是在地下数千米进行，井下的工作状况无法使用传感器进行检测，并且恶劣条件经常导致各种故障，严重影响了油田的生产效率和经济效益。所以对有杆泵的井下工作状态进行准确地诊断很有必要。

目前通过悬点示功图进行井下工作状态的判断。悬点示功图，也称地面示功图或光杆示功图，是抽油井采油现场采集的第一手资料，它是由载荷和位移变化构成的封闭曲线，可以全面地展示柱塞的井下工作状态。有经验的工程师对其进行分析可为解除油井故障、保证油井正常生产或提高油井产量等提供依据。但是这种方法不能进行实时监控并且成本也很高昂，人工诊断无法满足企业不断提高生产效率的需求。

发明内容

针对现有技术井下工作状态的判断不能进行实时监控、无法满足企业不断提高生产效率的需求等不足，本发明要解决的问题是提供一种能够全面地、准确地体现井下各种工况特点的基于凡尔工作点的有杆泵抽油井井下工况诊断方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

本发明一种基于凡尔工作点的有杆泵抽油井井下工况诊断方法，包括以下步骤：

采集有杆泵抽油机地面示功图共K+1个，前K个示功图对应N种工况，用于建立工况诊断模型，最后一个为待诊断工况的示功图；

将K+1个有杆泵抽油井地面示功图进行归一化处理；

采用重心分割法将归一化后的示功图划分为四部分，左上区域、右上区域、右下区域和左下区域；

提取凡尔的四个工作点以及地面示功图的七个几何特征；

利用有杆泵抽油井地面示功图的七个几何特征特征作为输入，建立连续隐马尔科夫(CHMM)的工况诊断模型，该模型用来描述工作点及示功图特征与有杆泵抽油井井下工况之间的映射关系，完成有杆泵抽油井工况诊断。

采用重心分割法将归一化后的示功图划分为四部分，左上区域、右上区域、右下区域和左下区域为：

对归一化后的示功图进行多边形分解，将示功图分为248个三角形，并根据三角形的重心和面积公式计算出每个三角形的重心和面积，然后通过下式求出示功图的重心(x^*，y^*)：

其中x_i和y_i为示功图上第i个点的横坐标和纵坐标；

并将归一化后的示功图按x＝x^*和y＝y^*划分为左上区域、右上区域、右下区域和左下区域四部分。

提取活塞的四个工作点以及七个示功图的几何特征为：