[发明专利]基于物理模型去噪的获取游梁抽油机冲程和冲次的方法

说明书

本发明属于信号处理技术领域，具体地说是基于物理模型去噪的获取游梁抽油机冲程和冲次的方法。包括以下步骤：通过传感器采集游梁抽油机设备悬点处加速度数据，并处理；再次进行异常数据进行数据处理，并进行滤波，经过小波分解重构提取滤波后加速度数据的低频信号特征，即重构数据；将重构数据转化为真实的加速度值，并获取加速度的单个周期数据；根据的机械参数及曲柄转速，对游梁抽油机进行建模，得到游梁抽油机的加速度物理模型；通过遗传算法得到游梁抽油机的机械参数及曲柄转速数据；进而所测数据对应的真实冲程和冲次。本发明根据遗传算法对根据抽油机的加速度物理模型对机械结构参数和曲柄角速度进行了筛选，大大提升参数筛选的速率。

技术领域

本发明属于信号处理技术领域，具体地说是基于物理模型去噪的获取游梁抽油机冲程和冲次的方法。

背景技术

在采油油田环境中，游梁抽油机采油在目前抽油机中所占的比重较大，游梁抽油机在抽油过程中监管的好坏，关系到了油田整体资源花费成本的高低。如果要做好对游梁抽油机的监管工作，必须要取准取全各项生产资料，并结合油田的现状，不断进行分析，适应不断变化的油藏动态，加强并提高抽油机井的日常管理水平。

其中，对示功图的分析是直接了解深井泵工作状况好坏的一个主要手段。示功图是由专门的仪器测出，画在坐标图上，被封闭的线段所围成的面积表示驴头在一次往复运动中抽油机所做的功的图纸。示功图的横坐标为行程，纵坐标为载荷，所以需要对载荷和行程进行测量。

目前，油田测量行程量普遍采用角位移和死点开关两种方式，其中，角位移的测量采用角位移传感器，安装在抽油机游梁上，以角位移传感器测得的角度改变量作为角度，以抽油机中轴到抽油杆的距离作为半径，角度与半径的乘积所得的弧长即为光杆位移，根据角位移传感器测得角度变化的周期，即可求得冲次。死点开关采用霍尔非接触接近开关(探头)，磁场触发，是一种位置信号发送器。死点开关装在抽油机光杆下死点位置，依据光杆一个冲程周期T测量的数据间接测量光杆位移，根据周期可以求得冲次。以上方案中，实际采集的数据大多含有较多的噪声，导致油田现有算法的计算结果的误差较大。对于含有较多噪声得数据，采用简单滤波方法时，因为滤波之后也会引入滤波误差，而且在采集数据过程中，也会出现部分数据缺失的现象，这些将导致无法准确求得冲程和冲次，或者求得的冲程和冲次不稳定。

发明内容

针对上面这些问题，本发明的目的在于提供基于物理模型去噪的获取游梁抽油机冲程和冲次的方法，该方法提出采集游梁抽油机悬点处加速度传感器数据，结合游梁抽油机的加速度的理论表达式使用遗传算法求取理论加速度数据，从而得到游梁抽油机理论上的冲程和冲次，降低了因数据采集丢失以及滤波带来的滤波误差而导致的冲程和冲次的计算误差。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：基于物理模型去噪的获取游梁抽油机冲程和冲次的方法，包括以下步骤：

1)通过加速度传感器采集游梁抽油机设备悬点处加速度数据；并通过WIA-PA芯片对加速度数据进行处理，得到处理后的加速度数据；

2)对处理后的加速度数据中异常数据进行数据处理，并将处理后的加速度数据通过低通滤波器进行滤波，经过小波分解重构提取滤波后加速度数据的低频信号特征，即重构数据；

3)将重构数据转化为真实的加速度值，并获取加速度的单个周期数据；

4)根据游梁抽油机的机械参数及曲柄转速，对游梁抽油机进行建模，得到游梁抽油机的加速度物理模型；

5)通过遗传算法结合单周期加速度数据和游梁抽油机的加速度物理模型，对游梁抽油机的加速度物理模型进行去噪，得到游梁抽油机的机械参数及曲柄转速数据；

6)根据得到游梁抽油机的机械参数及曲柄转速数据，得到当前理论加速度数据的冲程及其冲次，即所测数据对应的真实冲程和冲次。

所述步骤3)，包括以下步骤：