[發(fā)明專利]基于卡爾曼濾波和離散數(shù)值積分計算示功圖位移的方法

在審

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• 申請日: 2017-12-13
• 公開（公告）號: CN110162803A
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 嚴(yán)楠;李鈞;戴家樹;朱田
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽工程大學(xué)
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;E21B47/008
• 代理公司: 北京華仲龍騰專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11548
• 代理人: 李靜

基于卡爾曼濾波和離散數(shù)值積分計算示功圖位移的方法，RTU接受上位機(jī)發(fā)來的喚醒命令或者讀取數(shù)據(jù)的命令，接到數(shù)據(jù)之后，解析相關(guān)命令，根據(jù)相應(yīng)的命令，向下面的各個子模塊發(fā)送相關(guān)命令，進(jìn)行喚醒，或者索要數(shù)據(jù)。接收到子模塊傳輸回來的狀態(tài)或者數(shù)據(jù)之后，對相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行打包處理，發(fā)送回上位機(jī)。本發(fā)明的有益效果是通過利用無線式的測量方法主要有通過傾角傳感器和加速度傳感器進(jìn)行測量，傾角與加速度傳感器測量位移輕巧方便，不受外界環(huán)境干擾，然而,解決了由于抽油機(jī)在運動過程中存在過多的抖動與阻力，造成采集的數(shù)字信號有很大的噪音和奇異點(過大或者過小的信號)，求取一個精準(zhǔn)的、誤差小的位移，提高了示功圖的精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及石油技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及基于卡爾曼濾波和離散數(shù)值積分計算示功圖位移 的方法。

背景技術(shù)

油田地廣人稀，網(wǎng)絡(luò)覆蓋率低，工作環(huán)境惡劣，分布范圍廣，大部分在野外，相互之間距離遠(yuǎn)近不一，通信設(shè)施分布參差不齊。由于地域偏遠(yuǎn)，氣候環(huán)境惡劣，尤其是某些地 區(qū)酸雨頻降，風(fēng)沙侵蝕嚴(yán)重，冬季氣溫極低等客觀條件，給油井設(shè)施的正常管理帶來了巨 大的困難。目前管理方式多為人工值守，定時檢查設(shè)備運行情況，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，特別是 近年來被媒體頻頻曝光的人為破壞、偷盜現(xiàn)象日益增多，如果采用傳統(tǒng)的人工巡檢、巡查 等相對落后的監(jiān)控手段來實施管理，不但需要投入大量的人力、物力、財力，而且由于缺 乏一套行之有效的、切實可行的現(xiàn)場生產(chǎn)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控管理系統(tǒng)。抽油機(jī)的正常生產(chǎn) 秩序得不到有效、安全的保護(hù)，不法份子破壞油井設(shè)備、盜取原油的事件時有發(fā)生，而設(shè) 備故障又得不到及時修復(fù)，擾亂了正常的生產(chǎn)管理秩序，加重了設(shè)備現(xiàn)場維護(hù)的壓力，使 大量的人員疲于應(yīng)付這種突發(fā)事件，降低了勞動生產(chǎn)率，事倍功半。然而這種方式增加了 用工人數(shù)，加大了護(hù)井工的勞動強(qiáng)度，影響對設(shè)備的監(jiān)控。

抽油機(jī)、電泵出現(xiàn)微小故障時，往往很難被及時發(fā)現(xiàn)，得不到有效地防護(hù)與控制。油 井抽油機(jī)看起來是一種提升油氣的生產(chǎn)設(shè)備，實際上這些設(shè)備的工作狀態(tài)可以反映油井狀 態(tài)，甚至地層、油藏動態(tài)，油氣井每天都有產(chǎn)量，看起來是一些數(shù)據(jù)，實際上這些數(shù)據(jù)又 反映的是抽油機(jī)的工作狀況，同時也反映油井、地層和油藏的動態(tài)，所以抽油機(jī)的工況和 油氣井的產(chǎn)量對油田企業(yè)來說十分重要。

在大部分油田停止自噴采油法改為機(jī)械采油法時，油田會面臨這樣一個問題，機(jī)械采 油法自噴采油法復(fù)雜。更難于管理，而且抽油機(jī)在運行過程中又容易發(fā)生各種故障，所以 必須及時準(zhǔn)確的掌握泵在井下的工作狀況。示功圖是分析抽油機(jī)井下工況的最好手段，而 且還可以結(jié)合有關(guān)資料，分析判斷油井工作制度是否合理，抽油設(shè)備與油層和原油的性質(zhì) 是否適應(yīng)等，從而查找出影響泵效和不出油的原因，以擬定合理的采油工藝措施和檢泵周 期，降低不必要的費用和損失，提高油田的生產(chǎn)效率。

21世紀(jì)初期，國內(nèi)如勝利油田和部分企業(yè)開始對安全可控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究，部分技 術(shù)已開始進(jìn)入應(yīng)用階段。該技術(shù)是伴隨電子記憶網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的發(fā)展開始的。從全面來看，抽 油機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)在國內(nèi)的研發(fā)良莠不齊，并且大部分公司仍然在起步實驗階段，雖然有 級個別企業(yè)具有了一定規(guī)模，但其中仍然存在相當(dāng)一部分問題，具體就表現(xiàn)在：在設(shè)備的 可靠性，穩(wěn)定性差；維護(hù)起來較困難；可擴(kuò)充性，可開放性差；模塊化不夠；設(shè)備安裝維 護(hù)費用高；自動化水平?jīng)]有達(dá)到一定水平。

本發(fā)明為一種利用無線加速度傳感器計算油井示功圖位移的方法，在油井實時監(jiān)控系 統(tǒng)中，油井的示功圖是抽油機(jī)是否正常工作的主要決策依據(jù)，示功圖是反映抽油機(jī)懸點載 荷隨其位移變化規(guī)律的圖形，通過對示功圖的分析，可以了解油井實時動態(tài)及抽油裝置是 否合理。同時示功圖是抽油機(jī)裝置故障診斷的重要依據(jù)之一。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供基于卡爾曼濾波和離散數(shù)值積分計算示功圖位移的方法，以解 決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

基于卡爾曼濾波和離散數(shù)值積分計算示功圖位移的方法，包括以下步驟：