基于多项式拟合的抽油机示功图采集方法与流程

本发明涉及测量技术领域，特别涉及一种基于多项式拟合的抽油机示功图采集方法。

背景技术：

传统的平滑方法采集位移数据方法，难以满足大干扰抽油机环境下对功图数据准确性的要求，会产生很多无效的示功图数据，影响大数据对井口状况的判定和井口采油量的计算，所以需要提高功图数据采集的有效率。

技术实现要素：

本发明的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。

为此，本发明的目的在于提出一种基于多项式拟合的抽油机示功图采集方法。

为了实现上述目的，本发明的实施例提供一种基于多项式拟合的抽油机示功图采集方法，包括如下步骤：

步骤s1，井口控制器rtu根据冲程周期定间隔采集n点集载荷位移原始数据，对原始数据以下死点重组示功图数据(si,fi)；其中{i|i∈1,2,3,…,n}，si表示第i点的位移值，fi表示第i点的载荷值；

步骤s2，对步骤s1重组的位移数据点进行数据增强，扩大到(1+k)n个点数据集s^new；

步骤s3，对步骤s2的数据进行n次多项式拟合，计算多项式系数a0，a1…an，得出y(xi)多项式函数；

步骤s4，对步骤s3得到的函数进行xi代入计算，得出新位移数据集

步骤s5，利用步骤s4的并去掉增强的数据，结合fi，组成新的n点示功图数据

进一步，在所述步骤s1中，取n点范围200～250点，同时以si最低点重组功图数据。

进一步，在所述步骤s2中，对数据点首尾各增强kn/2，记为新位移数据集s^new，其中增加方式如下：

进一步，在所述步骤s3中，采用四次及以上多项式，基于最小二乘法拟合，其中，对于数据集s^new，以xi为自变量，为因变量，其中采用最小二乘法进行n次多项式拟合，m为为缩放系数。

进一步，在所述步骤s4中，对采样点缩放代入计算，其中，令其中i＝1,2,3,…,(1+k)n分别代入函数y(xi)＝a0+a1xi+a2xi²+…+a6xi⁶得到位移数据集

进一步，用于控制器或仪表采集模拟量位移的方法。

根据本发明实施例的基于多项式拟合的抽油机示功图采集方法，利用四次或以上多项式通过最小二乘拟合抽油机位移关于时间的曲线，依据实际嵌入式平台的性能进行直接拟合或分段拟合。基于拟合的位移曲线再与测量的载荷值组合生成新的示功图。本发明相比传统的平滑方法效果更好，可有效保证在上下各冲程位移的单调性，极大提高油田井口控制器rtu或仪表采集示功图的有效率。本发明通过多项式曲线拟合的方法，该方法简单高效，很好的提高了采集位移数据的稳定性和准确性。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明实施例的基于多项式拟合的抽油机示功图采集方法的流程图；

图2为为原始示功图；

图3为根据本发明实施例的的拟合数据与原始数据对比图；

图4为根据本发明实施例的的拟合位移数据与原始数据对比图；

图5为根据本发明实施例的的优化示功图数据与原始示功图对比图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明提出一种基于多项式拟合的抽油机示功图采集方法，作为一种抽油机示功图的优化方法，通过对传感器采集的油杆原始位移数据曲线进行最小二乘多项式拟合，优化示功图位移曲线。

如图1所示，本发明实施例的基于多项式拟合的抽油机示功图采集方法，包括如下步骤：

步骤s1，井口控制器rtu根据冲程周期定间隔采集n点集载荷位移原始数据，对原始数据以下死点重组示功图数据(si,fi)；其中{i|i∈1,2,3,…,n}，si表示第i点的位移值，fi表示第i点的载荷值。在本发明的实施例中，取n点范围200～250点，同时以si最低点重组功图数据。

具体的，根据冲程周期，在此期间内定间隔采集载荷、位移n点数据。然后依据位移最小点，重组示功图数据形成数据集(si,fi)，其中{i|i∈1,2,3,…,n}，si表示第i点的位移值，fi表示第i点的载荷值。si在i为1时，表示此时抽油机处于下死点，随着i增大，si逐渐增大到上死点位移值，随后i增大，si逐渐减小，在i＝n时，位移重新到达最小值。

步骤s2，对步骤s1重组的位移数据点进行数据增强，扩大到(1+k)n个点数据集s^new。

具体的，对原始数据增强，包括：

对示功图的位移si进行数据增强。增加位移数据si的总点数至n⁺＝(1+k)n，记为新位移数据集s^new，其中增加方式如下：

步骤s3，对步骤s2的数据进行n次多项式拟合，计算多项式系数a0，a1…an，得出y(xi)多项式函数。

具体的，采用四次及以上多项式，基于最小二乘法拟合，其中，对于数据集s^new，以xi为自变量，为因变量，其中采用最小二乘法进行n次多项式拟合，m为为缩放系数。

以6次多项式为例，得到多项式函数y(xi)＝a0+a1xi+a2xi²+…+a6xi⁶。计算系数a0，a1…a6公式如下：

其中，n⁺表示步骤s2增强后的数据集s^new点数。

步骤s4，对步骤s3得到的函数进行xi代入计算，得出新位移数据集

具体的，在步骤s4中，对采样点缩放代入计算，其中，令其中i＝1,2,3,…,(1+k)n分别代入函数y(xi)＝a0+a1xi+a2xi²+…+a6xi⁶得到位移数据集

步骤s5，生成新示功图，利用步骤s4的并去掉增强的数据，再结合fi，组成新的n点示功图数据

本发明实施例的基于多项式拟合的抽油机示功图采集方法，用于控制器或仪表采集模拟量位移的方法，对于每个需要的内容设置的经过内容进行统一的规范。

下面结合具体的实施例对本发明的基于多项式拟合的抽油机示功图采集方法进行说明。

1)示功图原始数据如图2所示。图2中，示功图位移点数为200点。

2)设k＝0.25，得到扩充后的新数据集，数据集长度为250。

3)设m为100，以{x|x＝0.01,0.02,0.03,...,2.5}为自变量，以数据集s^new为因变量进行最小二乘法6次多项式拟合，得到拟合函数y(xi)，多项式方程系数为a0＝33.2618，a1＝-245.1826，a2＝277.5295，a3＝1202.06，a4＝-1618.9906，a5＝672.5756，a6＝-91.4594。以{x|x＝0.01,0.02,0.03,...,2.5}代入y(xi)＝a0+a1xi+a2xi²+…+a6xi⁶得到位移数据集如图3所示。其中，曲线a为数据集s^new；曲线b为位移数据集

4)从中，去掉增强部分数据，取第26点开始到第225个点组成的新200点位移数据，如图4所示。

5)图5是以图4数据为横坐标，载荷为纵坐标构成的新示功图曲线b，相比原始示功图a，优化后的曲线有效的去除了位移中毛刺，提高有效示功图的采集效率。

根据本发明实施例的基于多项式拟合的抽油机示功图采集方法，利用四次或以上多项式通过最小二乘拟合抽油机位移关于时间的曲线，依据实际嵌入式平台的性能进行直接拟合或分段拟合。基于拟合的位移曲线再与测量的载荷值组合生成新的示功图。本发明相比传统的平滑方法效果更好，可有效保证在上下各冲程位移的单调性，极大提高油田井口控制器rtu或仪表采集示功图的有效率。本发明通过多项式曲线拟合的方法，该方法简单高效，很好的提高了采集位移数据的稳定性和准确性。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。