一种抽油机示功图像生成电参数据的方法

本技术油田采油，尤其涉及一种抽油机示功图像生成电参数据的方法。

背景技术：

1、近年来，国内各大油田主要通过示功图实现油井控制，但测取示功图需派遣操作工人到现场测试示功图，采集周期长，工人劳动强度大，工作效率低，数据的实用性得不到保证，无法实时调节运行参数，难以满足油田发展数字化、智能化的需求。而电功图方便测量，安装及维护成本低，且能够全面反映井下与地面设备的工作状况，可以长期连续监测。

2、在数字油田时代，电参数是抽油机井健康管理与工况诊断的关键数据。而数据量可直接影响抽油机井健康管理与工况诊断的准确率。对于采用手绘示功图保留数据方式的井、只保存电子示功图图像的井、仅拥有示功图图像的井来说，要想进行智能化管理或提升工况诊断的准确率，最直接的方法是将示功图图像中的数据对现有数据进行数据扩充。目前主要通过人工手动输入数据，这种方式不仅效率低下，成本极高，针对人工参与获取的数据来说，可信度不高。

技术实现思路

1、本技术的目的是提供一种通过井口载荷力位移示功图图像转换至抽油机井电参数的生成方法，以下简称一种抽油机示功图像生成电参数据的方法，以实现抽油机井电参数实现健康管理与工况诊断，以解决电参数数据量较少的问题。本发明采用图像处理技术获取示功图图像数据，并通过数学模型在抽油机索引库中任意调取原始事件数据，给出一种使用方便的一种抽油机示功图像生成电参数据的方法。

2、本发明为了解决上述技术问题，本发明提供了一种抽油机示功图像生成电参数据的方法，所述方法包括以下步骤：

3、步骤一，获取样本示功图图像，将样本示功图图像输入待处理模型，得到处理后的目标示功图图像，其中待处理模型包括图像分割、增强、去噪等；

4、步骤二，获取图像信息及深度信息，深度信息用于生成第二坐标集，根据深度信息，将第一坐标点调整至第二坐标点，生成转换模型，通过转换模型生成第二坐标集；

5、步骤三，将预先存储的原始现有数据存储到预设数据结构中，并根据用户要求输入，经过检索模块，生成所述或通用的原始事件数据；

6、步骤四，根据已知信息，得到目标抽油机井参数，并与第二坐标集，通过数据驱动模型计算，生成电参数数据；

7、进一步，步骤一中，将所述样本示功图图像输入待处理模型，得到目标示功图图像，其中所述待处理模型，包括如下：

8、图像灰度化处理：面对获取图像时受灯光不匀的影响，面对彩色图像处理过慢等情况。为了使图像呈现更多级的眼神深度，需对图像进行灰度化处理。

9、图像匹配：首先将所有的像素点看成位于一个坐标系，通过欧式距离公式最小化这两个坐标系的距离，以此来确定像素点最终在原始图像上相对应的位置；

10、hough直线检测：对于图像上的x轴、y轴呈直线分布的干扰物进行识别，并排除；

11、图像去噪：对样本图像增强后的待处理图像，用一个卷积扫描图像中的每一个像素，用模板确定的邻域内像素的加权平均灰度值去替代示功图中心像素点的值，对待处理图像进行去噪，生成目标无噪声图像。

12、小像素点处理：面对图像肯出现错误标识噪声的现象，因此最后需要通过检测对生成的小像素点进行处理，去除干扰像素。

13、图像增强：对分割后的样本图像，进行非示功图部分统一颜色处理，并改变示功图部分颜色，从而进行图像增强。

14、图像修剪：根据图像中示功图数据的特征和其他内容的特征不同，使示功图数据画面内容始终在画面中央；

15、进一步，步骤二中，所述深度信息将第一坐标点调整至第二坐标点，生成转换模型，包括：

16、识别图像信息中的像素点，将图像信息中的像素点转换为第一坐标集。

17、对所述第一坐标集进行插值光滑化处理。

18、获取图像中的深度信息，并将所述的图像坐标系下第一坐标点转换为第二坐标点，生成所述转换模型。所述深度信息用于生成第二坐标集，所述第一坐标点为图像中起止像素点的坐标，所述第二坐标点为真实示功图中的起止像素点的坐标。

19、所述第二坐标集是将第一坐标集输入转换模型中得到。

20、进一步，步骤三中，将预先存储的原始现有数据存储到预设数据结构中，并根据用户要求输入，经过检索模块，生成所述或通用的原始事件数据包括：

21、从预先存储的原始现有事件数据中提取至少一个事件要素，以及每个所述事件要素对应的原始要素数据；

22、将预先存储的原始现有数据存储到预设数据结构中；

23、从预设数据结构中提取至少一个事件要素，以及每个所述事件要素对应的原始要素数据；

24、获取用于创建索引的索引库，其中，所述索引库中每个原始要素数据包括至少一个与所述原始要素相匹配的结构参数；

25、在确定模块中输入原始事件数据，并根据获取模块提取目标事件要素，以及至少一个与之相匹配的事件要素数据。

26、其中，通过构建数学模型，并导入原始现有事件数据，获取原始事件数据。

27、进一步，步骤三中，预先存储的原始现有事件数据包括抽油机名称、抽油井的连杆长、游梁后臂长、游梁前臂长、基杆的水平距离、垂直距离、冲次、额定载荷、额定功率、减速器额定扭矩、结构不平衡重、单个曲柄质量、曲柄平衡重、平衡重的数量、曲柄平衡重重心半径。

28、进一步，步骤三中，原始要素数据包括：抽油机名称、额定负载、型号和厂家。

29、进一步，步骤三中，原始事件数据包括：抽油机名称、扭矩因数、平衡重。

30、进一步，步骤三中，所述原始要素数据更新索引，包括：

31、检测索引各个关键结构参数对应的存储量以及存储量阈值；

32、在存储量未达到存储量阈值的情况下，将原始要素数据作为参数值写入所述预设数据结构，得到更新后的索引。

33、将所述检索原始要素作为所述目标结构参数，从索引库中获取与所述目标结构参数相匹配的目标索引，并利用目标索引获取相应的目标事件数据；

34、进一步，步骤三中，所述方法还包括：

35、存储模块，用于存储原始现有事件数据；

36、获取模块，用于至少获取一个与所述输入单元相匹配的事件要素；

37、检索模块，用于将所述检索事件要素作为所述目标结构参数，从索引库中获取与所述目标结构参数相匹配的目标索引，若两者匹配成功利用目标索引获取相应的目标事件数据，若匹配不成功，系统根据原始要素数据生成一条通用的事件数据。

38、进一步，步骤四中，所述机理模型，包括：

39、确定抽油机井口悬点上死点的时刻以及下死点的时刻至对应抽油机曲柄运动。

40、平均分解上、下冲程位移，获取上、下冲程相同为一点对应的井口载荷力。得到上冲程时，曲柄平衡块旋转角θ由0°至180°之间各点井口载荷力f上力，将f上力转换至电机输入端有功功率

41、以及下冲程时，曲柄平衡块旋转角θ由180°至360°之间各点井口载荷力f下力，将f下转换至电机输入端有功功率位移相同点上冲程有功功率p上功与下冲程井口载荷力p下功叠加有p上下功，故位移相同点时有功功率p上下功＝p上功+p下功；

42、进一步，步骤四中，步骤四中上冲程井口载荷力计算转换至上冲程有功功率和下冲程井口载荷力计算转换至下冲程有功功率，确定考虑曲柄平衡块因数叠加后的示功图转电参数趋势，其过程为：

43、井口悬点由下死点至上死点为冲程0至s，期间将曲柄旋转角0°至180°设为n个采样点；抽油机光杆由上死点至下死点为冲程s至0，期间将曲柄旋转角180°至360°设为n个采样点，用n均分s得到两个间隔之间的旋转角s1＝s2＝…＝sn＝s/(n-1)；

44、由下死点向上死点逐点累加位移为s1+s2+…+sn至上死点停止位移为s，上死点向下死点运动时逐点累减位移为s-s1-…-sn至下死点停止位移为0，上下冲程位移为横坐标；上冲程用f上力＝f上载荷力-f下力-f曲块叠加转换至上冲程有功功率；下冲程用f下力＝f下载荷力-f曲块，得到计算叠加后示功图“电参数”数据。

45、进一步，步骤四中，f曲块的获得过程为：

46、根据抽油机分区参数库调取曲柄重w曲及曲柄半径r曲，得到曲柄在减速器输出轴扭矩m曲＝w曲·sinθ·r曲取绝对值；井口光杆载荷力转换至η减减速器输出轴至井口悬点机械传动效率；

47、根据修正后平衡块重量w块、平衡块作用半径r块，得到平衡块扭矩m块＝|w块·r块·sinθ|，m块转至井口光杆载荷力井口部分光杆载荷力f曲块＝f曲+f块；n为抽油井光杆冲次数。

48、本技术给出了一种抽油机示功图像生成电参数据的方法，通过对示功图图像的获得，实现了电参数数据采集的自动化实用性获取，实现数字化油田的管理需求。本技术将示功图图像信息及存储量、修正量等计算或叠加转换至电参数，测试方便使用，实现自动化。

49、利用本发明方法的应用示例产品，线程可现实如下功能：现场尽量做到测试方便、使用、环保、安全，并直接给出示功图图像转至电参数的生成方法，有助于提高现场设备使用寿命，合理工况下运行，有助于提高产出比，节能降耗，降低成本。

50、根据抽油机机型并结合现场使用情况，生成方法使现场所需工况参量很容易提供。本发明可扩充电参数的样本，可应用于油田的各种抽油机井的日常工况参数监测领域，能够有效配合对抽油机工作状态的管理，进而为实现节能增效提供可靠及时的数据支撑。

51、本技术另一目的在于提供一种计算机可读存储介质，包括指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行所述的一种电参数数据的生成方法、示功图图像及抽油机参数库。

52、本技术另一目的在于提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述所述抽油机井示功图图像转化电参数的方法。