一种有杆泵井生产诊断优化系统及方法与流程

本发明涉及石油开采技术领域，具体的说，涉及一种有杆泵井生产诊断优化系统及方法。

背景技术：

目前，我国油井采用有杆泵生产比例大于95％，提高有杆泵井的生产管理技术水平是油井生产的核心。有杆泵井的运行状况将直接影响到油田的产量，如果对运行中的故障状况不及时发现并处理可能会造成巨大的损失，因此在实际生产中，需要对有杆泵井的生产状况进行实时跟踪、了解和分析。

目前，对有杆泵井故障诊断和实时预警方面的技术日益完善，其通过对抽油机和井口的各种参数进行实时监测，将监测到的各种参数与该种参数的经验值和基于该种参数的理论计算值进行比较，根据比较结果对抽油机是否发生故障进行诊断，从而在发生故障时进行报警。这种生产状况的诊断方法虽然在一定程度上替代了传统的依靠人工巡视进行生产状况诊断的方式，提高了一定的生产效率。但是该种方法功能单一且具有滞后性，对于有杆泵井的监控能力差，只能故障发生后产生响应，而且在故障发生后只能再由人工查看故障状况，然后对有杆泵井进行相应的调整操作，导致生产效率依然较低，不能适应当前油田生产发展的需要。

因此，亟需一种能够有效提高有杆泵井的生产效率，能够优化生产，实现节能降耗的有杆泵井生产诊断优化系统及方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种有杆泵井生产诊断优化系统及方法，以解决传统的有杆泵井生产诊断方法由于对于有杆泵井的监控能力差导致油田生产效率较低的技术问题。

本发明提供一种有杆泵井生产诊断优化系统，该系统包括：

采集装置，其用于采集有杆泵井的生产数据；

诊断装置，其用于根据采集到的生产数据对有杆泵井的生产状况进行诊断；

优化装置，其用于根据诊断结果生成用于对有杆泵井的生产状况进行优化的优化控制指令；

控制装置，其用于根据优化控制指令对有杆泵井的生产状况进行优化控制；

通信装置，其用于将所述采集装置采集到的生产数据发送给所述诊断装置，将所述优化装置生成的优化控制指令发送给所述控制装置。

所述采集装置采集的有杆泵井的生产数据包括：示功图、冲程、冲刺、电机电流、电机电压、井口油压、井口套压、井口流体温度和角位移。

所述采集装置包括：示功仪、压力变送器、温度变送器和功率测试仪。

所述通信装置通过无线电台、gprs通讯、cdma通讯、无线网桥或有线光缆通讯网络进行所述生产数据和所述优化控制指令的传输。

所述控制装置根据所述优化控制指令对有杆泵井有杆泵井的间抽、自适应运行参数、电机的变频调速、过流和断电进行优化控制，以及进行自动报警。

本发明提供的有杆泵井生产诊断优化系统，还包括：

显示装置，其用于对所述采集装置采集的生产数据和所述诊断装置得出的诊断结果进行显示。

本发明还提供一种有杆泵井生产诊断优化方法，该方法包括：

采集有杆泵井的生产数据；

根据采集到的生产数据对有杆泵井的生产状况进行诊断；

根据诊断结果生成用于对有杆泵井的生产状况进行优化的优化控制指令；

根据优化控制指令对有杆泵井的生产状况进行优化控制。

所述采集的有杆泵井的生产数据包括：示功图、冲程、冲刺、电机电流、电机电压、井口油压、井口套压、井口流体温度和角位移。

在所述对有杆泵井的生产状况进行优化控制的步骤中包括：

根据所述优化控制指令对有杆泵井有杆泵井的间抽、自适应运行参数、电机的变频调速、过流和断电进行优化控制，以及进行自动报警。

进一步地，确定所述自适应运行参数的方法如下：

根据抽油机结构参数和电机特性参数进行周期内电机速度优化，优化方法基于功率曲线展开、悬点速度曲线优化和傅里叶展开逼近，通过运动分析、载荷分析、扭矩分析和功率分析的耦合分析，优化形成自适应驱动参数优化结果。

进一步的，步骤103中依据诊断结果生成优化控制指令，其自适应运行参数的确定参数中变速频率调整范围为平均频率5～60hz。

本发明实施例提供的有杆泵井生产诊断优化系统及方法，通过对有杆泵井多方面的生产数据进行实时采集和分析诊断并针对性的进行优化控制，实现对于有杆泵井故障的及时响应和处理，并根据有杆泵井的生产状况实时对其进行优化控制，实现有杆泵井的远程控制，为生产指挥提供决策支持，实现远程生产运行可视化，和生产操作自动化，提高了有杆泵井的生产效率，减小了躺井时间和躺井率，优化了生产，实现了节能降耗。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要的附图做简单的介绍：

图1是本发明实施例提供的有杆泵井生产诊断优化系统的示意图；

图2是本发明实施例提供的有杆泵井生产诊断优化系统的应用示意图；

图3是本发明实施例提供的有杆泵井生产诊断优化方法的流程图。

图4是本发明实施例提供的在生成优化控制指令中有杆泵井自适应运行参数的确定方法。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

本发明实施例提供一种有杆泵井生产诊断优化系统，如图1所示，该系统包括：采集装置2、诊断装置3、优化装置4、控制装置5和通信装置6。其中，采集装置2用于采集有杆泵井1的生产数据。诊断装置3用于根据采集装置2采集到的生产数据对有杆泵井1的生产状况进行诊断。优化装置4用于根据诊断装置3得到的诊断结果生成用于对有杆泵井的生产状况进行优化的优化控制指令。控制装置5用于根据优化控制指令对有杆泵井1的生产状况进行优化控制。通信装置6用于将采集装置2采集到的生产数据发送给诊断装置3，将优化装置4生成的优化控制指令发送给控制装置5。

在本发明实施例中，采集装置2由示功仪、压力变送器、温度变送器和功率测试仪组成。示功仪用于采集有杆泵井的示功图、冲程和冲刺数据，功率测试仪用于采集抽油机的电机电流和电机电压数据，压力变送器用于采集有杆泵井的井口油压和井口套压数据，温度变送器用于采集有杆泵井的井口流体温度数据。

通信装置6通过有线或无线方式从采集装置2接收采集到的生产数据，然后将生产数据发送给诊断装置3和优化装置4。通信装置6可通过无线电台、gprs通讯、cdma通讯、无线网桥或有线光缆通讯网络等方式进行生产数据的传输。

诊断装置3实时接收通信装置6发送来的生产数据，然后对有杆泵井的示功图、冲程、冲刺、电机电流、电机电压、井口油压、井口套压以及井口流体温度数据进行数据汇总和综合分析，从而判断有杆泵井生产状况如何，故障与否，以及所发生故障的部位和故障类型。

进一步的，本发明实施例提供的有杆泵井生产诊断优化系统还包括：显示装置，显示装置用于对生产数据和诊断装置的诊断结果进行实时显示，即将诊断装置实时接收的生产数据进行显示，并同时显示诊断装置根据生产数据得到的诊断结果，例如，在诊断结果正常时，显示有杆泵井的运行的状态为正常，在在诊断结果为故障时，显示有杆泵井的运行的状态为故障以及显示故障的部位和故障类型。

通过诊断装置和显示装置对有杆泵井生产数据的实时诊断和显示，可以实现对于有杆泵井的生产状况的可视化和实时监视。

优化装置4实时接收诊断装置生成的诊断结果，基于诊断结果对有杆泵井生产状况进行优化，并对应生成优化控制指令，进而对有杆泵井出现的异常状态进行及时的响应处理。

通信装置6接收优化装置4生成的优化控制指令，然后将优化控制指令通过无线电台、gprs通讯、cdma通讯、无线网桥或有线光缆通讯网络等方式发送给控制装置5。

控制装置5根据优化控制指令对有杆泵井有杆泵井的间抽、自适应运行参数、电机的变频调速、过流和断电进行优化控制，以及进行自动报警。例如，在有杆泵井出现严重故障时，诊断装置根据其生产数据分析得出有杆泵井发生严重故障的相关诊断结果，优化装置根据该结果生成对有杆泵井进行断电关机并报警的优化控制指令并通过通信装置实时传输给控制装置，控制装置根据优化控制指令对有杆泵井进行断电关机控制并自动报警。又如，在在有杆泵井出现轻微异常时，诊断装置根据其生产数据分析得出该轻微异常的相关诊断结果，优化装置根据诊断结果生成针对该轻微异常进行优化处理的优化控制指令，控制装置根据优化控制指令对有杆泵井进行相应的间抽参数调整，或者对电机进行变频调速，又或者调整有杆泵井的其他自适应运行参数，从而解决该轻微异常问题，使有杆泵井恢复到正常采油状态。

在本发明的一种具体实施方式中，如图2所示，通信单元的功能由远程终端单元7(remoteterminalunit，rtu)和数据传输网络8实现，rtu由输入输出模块、数据通信部分、电源部分及辅助部件与柜体组成。rtu实时接收与存储采集的生产数据，把数据通过数据传输网络8发送到后方的远程监控中心9。

诊断装置和优化装置的功能通过远程监控中心9的数据服务器、计算机、有杆泵系统诊断和优化软件实现。远程控制中心9对收集的数据信息进行记录、综合处理并应用分析，并实时显示，提供生产指挥决策支持，实现远程生产运行可视化，和生产操作自动化。远程监控中心9通过数据传输网络8和rtu将优化控制指令反馈到控制装置4，控制装置4的功能由智能一体化控制柜实现。

本发明实施例还提供一种有杆泵井生产诊断优化方法，如图3所示，该方法包括：步骤101至步骤104。

在步骤101中，采集有杆泵井的生产数据；

在步骤102中，根据采集到的生产数据对有杆泵井的生产状况进行诊断；

在步骤103中，根据诊断结果生成用于对有杆泵井的生产状况进行优化的优化控制指令；

在步骤104中，根据优化控制指令对有杆泵井的生产状况进行优化控制。

进一步的，步骤101中采集的有杆泵井的生产数据包括：示功图、冲程、冲刺、电机电流、电机电压、井口油压、井口套压、井口流体温度、角位移。

进一步的，在对有杆泵井的生产状况进行优化控制的步骤中包括：根据优化控制指令对有杆泵井有杆泵井的间抽、自适应运行参数、电机的变频调速、过流和断电进行优化控制，以及进行自动报警。

进一步的，步骤103中依据诊断结果生成优化控制指令，其自适应运行参数的确定如图4所示，根据抽油机结构参数和电机特性参数进行周期内电机速度优化，优化方法基于功率曲线展开、悬点速度曲线优化和傅里叶展开逼近，通过运动分析、载荷分析、扭矩分析和功率分析等多因素耦合分析，优化形成自适应驱动参数优化结果。

进一步的，步骤103中依据诊断结果生成优化控制指令，其自适应运行参数的确定参数中变速频率调整范围为平均频率5～60hz。

本发明实施例提供的有杆泵井生产诊断优化系统及方法，通过对有杆泵井多方面的生产数据进行实时采集和分析诊断并针对性的进行优化控制，实现对于有杆泵井故障的及时响应和处理，并根据有杆泵井的生产状况实时对其进行优化控制，实现有杆泵井的远程控制，为生产指挥提供决策支持，实现远程生产运行可视化，和生产操作自动化，提高了有杆泵井的生产效率，减小了躺井时间和躺井率，优化了生产，实现了节能降耗。

虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。