一种抽油机悬点位移的确定方法及示功仪的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及抽油机技术领域，尤其涉及一种抽油机悬点位移的确定方法及示功 仪。
【背景技术】
[0002] 在数字化油田整体解决方案中，对油田采油井工作情况的监测是其中重要的一个 环节。其中，对抽油机的监控主要是通过仪表对抽油机驴头上下往复运动过程中拉杆(抽油 杆)的悬点位移与悬点载荷进行采集，在采集值的基础上可以绘制一幅以"悬点位移-悬点 载荷"为坐标系的闭合曲线，俗称示功图，通过示功图表征该抽油机的工作情况。
[0003] 业界目前普遍使用一体化示功仪，来同时完成对悬点位移和悬点载荷的采集，从 而得到抽油机示功图。此类一体化示功仪通过悬点加速度来计算悬点位移值，其理论基础 是通过加速度与位移二次积分的关系，但经实践发现，基于该理论基础计算出来的位移曲 线效果不理想，表现为位移曲线一致性不佳、与理论曲线误差较大等。此类一体化示功仪仪 表普遍有精度不高、大冲程下精度大幅下降、容易受到震动干扰等缺陷，具体原因如下：
[0004] 1、加速度芯片本身不适用于在有干扰环境下进行加速度信号的精确采集。
[0005] 2、在不同的地理位置，重力与气压的差别，加速度芯片的零点不一样，加速度芯片 对加速度的采集值有固定的偏移。
[0006] 3、现场采油机的工作过程中会有细微震动，导致加速度源信号会受到较大的噪声 干扰，失真的源信号在进行二次积分后其误差会被进一步放大。
【发明内容】
[0007] 有鉴于此，本发明实施例的主要目的在于提供一种抽油机悬点位移的确定方法及 示功仪，以实现准确获取抽油机悬点位移的目的。
[0008] 为实现上述目的，本发明实施例提供了一种抽油机悬点位移的确定方法，包括：
[0009] 根据抽油机悬点加速度的变化趋势，确定抽油机完成的每单个冲程所花费的时间 长度；
[0010] 根据所述时间长度确定所述单个冲程内的悬点位移值。
[0011]可选的，所述根据抽油机悬点加速度的变化趋势，确定抽油机完成的每单个冲程 所花费的时间长度，包括：
[0012] 采集至少一个冲程内的悬点加速度数据；
[0013] 对采集到的悬点加速度数据进行滤波；
[0014] 根据滤波后的悬点加速度数据的极值点，从滤波后的悬点加速度数据中提取单个 冲程内的加速度数据；
[0015] 根据所述单个冲程内每相邻两个加速度数据的采样间隔，确定所述单个冲程所花 费的时间长度。
[0016] 可选的，所述对采集到的悬点加速度数据进行滤波，包括：
[0017] 采用卡尔曼滤波算法对采集到的悬点加速度数据进行滤波，以从采集到的数据中 提取出实际的悬点加速度数据。
[0018] 可选的，所述根据所述时间长度确定所述单个冲程内的悬点位移值，包括：
[0019] 根据所述时间长度p确定抽油机电机角速度w，其中，w = 2jt/P;
[0020] 根据所述抽油机电机角速度确定所述单个冲程内的悬点位移值。
[0021] 可选的，按照下述公式计算所述单个冲程内的第i个采样点的悬点位移值：
[0023]其中，
[0024] P为所述时间长度；
[0025] t为所述单个冲程内的悬点位移的采样间隔时间；
[0026] i为所述单个冲程内的位移采样点的序列号，i = 0，l，……，P/t;
[0027] R为抽油机曲柄滑块机构中与曲柄连接的连杆的长度。
[0028] L为抽油机曲柄滑块机构中与滑块连接的连杆的长度。
[0029]可选的，所述方法还包括：
[0030] 根据所述单个冲程内的每个采样点的悬点位移值，计算所述单个冲程内的总位移 值。
[0031] 本发明实施例还提供了一种示功仪，包括：
[0032] 周期确定单元，用于根据抽油机悬点加速度的变化趋势，确定抽油机完成的每单 个冲程所花费的时间长度；
[0033] 位移确定单元，用于根据所述周期确定单元确定的时间长度确定所述单个冲程内 的悬点位移值。
[0034]可选的，所述周期确定单元，包括：
[0035] 数据采集模块，用于采集至少一个冲程内的悬点加速度数据；
[0036] 数据滤波模块，用于对所述数据采集模块采集到的悬点加速度数据进行滤波；
[0037] 数据提取模块，用于根据所述数据滤波模块滤波后的悬点加速度数据的极值点， 从滤波后的悬点加速度数据中提取单个冲程内的加速度数据；
[0038] 时间确定模块，用于根据所述数据提取模块提取的所述单个冲程内每相邻两个加 速度数据的采样间隔，确定所述单个冲程所花费的时间长度。
[0039] 可选的，所述数据滤波模块，具体用于采用卡尔曼滤波算法对采集到的悬点加速 度数据进行滤波，以从采集到的数据中提取出实际的悬点加速度数据。
[0040] 可选的，所述位移确定单元，包括：
[0041] 角速度确定模块，用于根据所述时间长度P确定抽油机电机角速度w，其中，w = 2V P;
[0042] 位移确定模块，用于根据所述角速度确定模块确定的抽油机电机角速度确定所述 单个冲程内的悬点位移值。
[0043] 可选的，所述位移确定单元按照下述公式计算所述单个冲程内的第i个采样点的 悬点位移值：
[0045] 其中，
[0046] P为所述时间长度；
[0047] t为所述单个冲程内的悬点位移的采样间隔时间；
[0048] i为所述单个冲程内的位移采样点的序列号，i = 0，l，……，P/t;
[0049] R为抽油机曲柄滑块机构中与曲柄连接的连杆的长度。
[0050] L为抽油机曲柄滑块机构中与滑块连接的连杆的长度。
[0051 ] 可选的，所述示功仪还包括：
[0052] 总位移计算模块，用于根据所述位移确定单元计算的单个冲程内的每个采样点的 悬点位移值，计算所述单个冲程内的总位移值。
[0053] 本发明实施例提供的抽油机悬点位移的确定方法及示功仪，仅使用加速度芯片还 原采油机加速度变化的趋势，整体趋势不会因具体采集值的偏差有大的变化，通过此趋势 可以较为准确且稳定地找到采油机的单冲程周期P即单个冲程所花费的时间长度，找到采 油机单冲程周期P的作用是为了计算采油机电机角速度w，这是因为采油机本身的曲柄滑块 机构为刚性结构，因此采油机机械模型的拉杆长度L和R(R即圆盘半径)为常数，同时采油机 驱动电机维持匀速转动，使得采油机位移变化趋势稳定，因此采油机拉杆本身的加速度变 化趋势具有很好的抗干扰性，继而确保通过单冲程周期P计算的电机角速度w是准确的，进 而根据P确定单个冲程内的悬点位移值的准确性较高，可以有效规避现有技术中加速度芯 片因固有特性及自然原因导致的无法稳定地对加速度信号进行精确采集的问题，最终避免 了利用加速度数据计算悬点位移的不准确问题。
【附图说明】
[0054]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明 的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据 这些附图获得其他的附图。
[0055] 图1为本发明实施例抽油机悬点位移的确定方法的流程示意图；
[0056] 图2为本发明实施例确定单个冲程时间的流程示意图；
[0057] 图3为本发明实施例原始加速度数据的曲线图；
[0058] 图4为本发明实施例经数次卡尔曼滤波算法迭代后得到的加速度曲线示意图；
[0059] 图5为本发明实施例200点的加速度曲线图；
[0060] 图6为本发明实施例一个完整采油