[发明专利]基于时序数据分析的电泵井故障实时诊断系统及方法

说明书

本发明涉及电泵井故障诊断系统及方法，应用于油田井下电泵故障诊断与处理。系统包括井下潜油装置、电缆、井下参数测量装置、控制柜、井口套压、油压、温度测量装置、地面数据采集与分析系统、故障分析处理器、控制柜电流电压与频率数据采集系统。其步骤是：建立故障类型特征参数和对应的处理措施数据库；实时获取生产特征参数；计算实时流量；分别求出4个时间段内生产特征参数和流量的平均值；计算变化幅度；计算综合评价值；确定电泵井故障类型；推荐相应的电泵井故障处理措施。本发明实现电泵井故障实时诊断，有效减少故障误判。

技术领域

本发明涉及油田开采井下电泵技术领域，特别是涉及基于时序数据分析的电泵井故障实时诊断系统及方法。

背景技术

随着电潜泵在油田的应用越来越多，由于电潜泵机组具有零部件多且相互关联的结构特性，再加上其本身运动复杂、工作环境恶劣、油井和井液条件复杂多变等因素，使得电潜泵在其使用过程中综合故障率较高，寿命较短。电潜泵机组一旦出现故障，不仅需要提机维修，花费大量的作业费和修理费，而且大多数故障会造成油层工作失调，给油田的开发带来经济和时间上的损失，严重影响油井的正常生产。因此，开展电泵井故障实时诊断方法研究具有非常重要的意义，可以及时准确地判断电泵井的工作状况，保证电泵井的运转时间，降低维修费用，提高设备利用率。传统的电泵井故障诊断方法以电流为主，虽然后来出现了憋压法、振动信号分析、模糊数学分析、人工神经网络分析等方法，但这些方法采用的参数单一，没有充分利用电泵井的各种生产数据，同时也没有考虑电泵井的生产历史信息，造成故障诊断可靠性较低。

发明内容

为克服现有技术存在的缺陷，本发明将时序数据分析方法引入电泵井故障实时诊断过程中，提供一种基于时序数据分析的电泵井故障实时诊断系统和方法，有效减少故障误判，提高电泵井故障诊断类型的准确度。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

基于时序数据分析的电泵井故障实时诊断系统，潜油泵连接在油管底端；潜油泵、气体分离器、保护器、潜油电机自上而下顺次连接构成井下潜油装置；电缆绑缚在油管外，且下接潜油电机，上接控制柜；井下参数测量装置安装在井下潜油装置上；井口套压测量装置、井口油压测量装置、井口温度测量装置均安装在井口采油树装置上；地面数据采集与分析系统与故障分析处理器均安装在地面；控制柜电流电压与频率数据采集系统安装在控制柜上；井口套压测量装置、井口油压测量装置、井口温度测量装置、井下参数测量装置、控制柜电流电压与频率数据采集系统分别通过井口套压数据线、井口油压数据线、井口温度数据线、井下参数数据线、控制柜电流电压与频率数据线与地面数据采集与分析系统相连接；故障分析处理器与地面数据采集与分析系统之间连接电泵井特征参数数据线。

优选地，所述的井口套压测量装置位于井口采油树装置的套管闸门处，与油管和套管之间的环形空间连通；所述的井口油压测量装置位于井口采油树装置的油嘴前与油管连接的位置处；所述的井口温度测量装置位于井口采油树装置的油嘴后与外输管线连接的位置处。

优选地，所述的井口套压测量装置测取井口套压；所述的井口油压测量装置测取井口油压；所述的井口温度测量装置测取井口温度；所述的井下参数测量装置测取的井下参数，包括电机温度、泵入口压力、泵出口压力、泵入口温度；控制柜电流电压与频率数据采集系统测取控制柜处输出的电流、电压以及电源频率。

优选地，所述的地面数据采集与分析系统实时采集地面参数：潜油电机的地面输入电流、电压和电源频率、井口套压、井口油压、井口温度以及井下参数：电机温度、泵入口压力、泵出口压力和泵入口温度，地面参数与井下参数共同构成电泵井生产特征参数，电泵井生产特征参数保存在地面数据采集与分析系统内置的存储介质中；所述的地面数据采集与分析系统中预先存储有油井生产基础数据、潜油泵特性数据、潜油电机特性数据和电缆特性数据。

优选地，所述的地面数据采集与分析系统利用实时采集的电泵井生产特征参数和预先存储的油井生产基础数据、潜油泵特性数据、潜油电机特性数据和电缆特性数据计算该电泵井的实时流量。