[发明专利]诊断泵设备的方法、程序储存装置和用于泵设备的控制器

说明书

对具有设置在偏斜的井筒中的井下泵的泵设备进行诊断通过两个耦合的四阶非线性微分方程表征杆柱的轴向位移和横向位移，该两个耦合的四阶非线性微分方程包括轴向运动方程和横向运动方程。为了解该方程，导数被有限差分模拟所替代。杆柱的初始轴向位移通过假定不存在横向位移并解轴向方程而计算得出。初始轴向力通过使用初始轴向位移并假定不存在横向位移而计算得出。初始横向位移通过使用初始轴向力和初始轴向位移而计算得出。轴向力和摩擦力通过使用初始位移而计算得出，并且井下泵处的轴向位移通过用轴向力和摩擦力解轴向方程而计算得出。计算井下泵处的载荷从而可以生成井下卡。

相关申请的交叉引用

本申请要求下述专利申请的优先权：于2011年10月28日提交的美国申请序列号No.61/552,812、标题为“带有阻尼因子的双迭代并通过包括库伦摩擦适应斜井的修正的Everitt-Jennings算法”(“Modified Everitt-Jannings With Dual Iteration on theDamping Factors and Adaptation to Deviated Wells by Including CoulombsFriction”)；于2012年2月14日提交的序列号为No.61/598,438、标题为“带有阻尼因子的双迭代的修正的Everitt-Jennings算法”(“Modified Everitt-Jennings With DualIteration on the Damping Factors”)；于2012年3月1日提交的序列号为No.61/605,325、标题为“为斜井中的井下卡的计算实施库伦摩擦”(“Implementing Coulombs Frictionfor the Calculation of Downhole Cards in Deviated Wells”)；以及于2012年9月27日提交的序列号为No.61/706,489、标题为“在解波动方程和计算流体载荷曲线和凹度测试时迭代阻尼”(“Iterating on Damping when Solving the Wave Equation andComputation of Fluid Load Lines and Concavity Testing”)，这些专利申请中的每一个申请通过引用全部并入本文。本申请还同时提交了共同待审的标题为“用于井下泵卡的流体载荷曲线计算和凹度测试”(“Fluid Load Line Calculation and Concavity Testfor Downhole Pump Card”)的申请__/____(205-0322US1)、标题为“通过迭代单阻尼因子计算井下泵卡”(“Calculating Downhole Pump Card With Iterations on SingleDamping Factor”)的申请____/____(205-0322US2)、以及标题为“通过迭代双阻尼因子计算井下泵卡”(“Calculating Downhole Pump Card with Iterations on Dual DampingFactors”)的申请____/____(205-0322US3)，这些申请中的每一个申请通过参引并入本文。

背景技术

A.吸杆泵系统

往复泵系统比如吸杆泵系统将流体从井中抽出并且采用连接至位于表面处的驱动源的井下泵。杆柱将表面驱动力连接至井中的井下泵。当操作时，驱动源使井下泵周期性地上升和下降，并且井下泵通过每个行程将井流体朝向表面提升。

例如，图1示出了用于从井中生产流体的吸杆泵系统10。井下泵14具有筒16，该筒16具有位于底部的固定阀24。固定阀24允许流体从井筒进入，但不允许流体离开。在泵筒16内部，活塞20具有位于顶部的游动阀22。游动阀22允许流体从活塞20下方移动至生产管道18上方，但不允许流体从管道18返回至活塞20下方的泵筒16。位于表面处的驱动源(例如，泵驱动器11)通过杆柱12连接至活塞20并且使活塞20以上行程和下行程周期性地上下移动。