基于多源数据的油井智能调参采油方法与流程

本发明涉及油田开发，特别是涉及到一种基于多源数据的油井智能调参采油方法。

背景技术：

1、在油田开发过程中，油井采用合理的工作制度、抽油机配置适当的生产参数，对于保持油井产量、控制含水回升具有重要的意义，国内外通过多种方式来感应、测试抽油机工况，并通过一系列软硬件设备调整生产参数，以期保证油井的最优化生产。

2、国外在上世纪七十年代初开始开展抽油机节能控制技术的研究。1970年，美国echometer公司研究了油井“空抽”不出油的问题，对油井地层液体流入压力数据进行了大量总结分析，建立了压力与时间的恢复关系，采用定时器方式对抽油井运行进行启停控制。1982年，美国lufukin公司对抽油机示功图进行了研究，根据示功图分析计算得到抽油泵充满度，并利用变频控制抽油参数，建立了基于示功图的闭环抽油控制系统，使产液量得到了一定程度提高。1995年，corpoven等人利用井底内应压力测量仪器对井下压力、出油量等参数进行测量，根据测量数据建立了一套专家数据库，利用实时专家监控系统对油田抽油机抽油过程进行实时监控，并且采用变频控制技术实现抽油机智能控制。2003年，英国石油公司采用先进的传感器和控制技术，通过传感器采集获取油井地面与井内的相关参数数据，其中参数包括了示功图、电参数、动液面等，并将这些油井数据传送至远程控制中心，再由远程监控中心的工作人员利用计算机对接收到的油井数据进行分析判断，得到抽油机运行的优化决策方案，并将抽油机运行调整指令通过网络传送到当前油井的抽油机系统，实现了抽油机采油过程的远程控制，对提高油田产液量具有很大帮助。2011年，greentech公司开发了智能专家控制系统greentech ex-well，该系统采用先进的微电子技术和模块化控制技术，具有独特的控制算法，其节能优化软件可准确判断抽油泵状态，自动控制抽油泵的运行和停机，从而消除泵内无原油液体“空抽”发生，泵效大幅提高，油井产液量变大，抽油机电能消耗量减少。

3、国内从1980年后才开始研究抽油机的智能控制技术，绝大多数是使用变频器调节异步电机的方式进行抽油机冲次的控制。1990年，大庆油田利用定时采集抽油杆柱上载荷传感器压力变化控制抽油机启停；该方法仅凭抽油杆上的载荷量判断误差太大，运行效果一般，停机时间也过长，牺牲了抽油机抽油时间。1998年，西安石油大学、西安交通大学和胜利油田联合进行抽油机智能控制技术研究，通过电流和电压变送器连续测量电动机电功率，监测电动机的运行情况，利用变频器、单片机和可编程控制器控制电动机的转速，调整抽油机冲次，提高了抽油机运行的工作效率。2009年，大庆油田通过采集动液面和电流等参数，以自学习获得的转矩和功率参数作为基础特征值，结合当前实时参数进行综合处理，得到变频器下步运行频率并进行抽油机运行冲次控制；该方法由于没有合理的动液面控制算法，运行效果不理想。2011年，中国石油大学研究了一套抽油机变频优化控制系统，这套控制系统采集了油井的载荷、位移、电压、电流和温度等数据，通过无线网络将数据传输至后台服务器进行分析处理，诊断出最佳的运行频率，再将变频指令无线传送至变频器；该方法具有一定的新颖性，但是诊断算法过于复杂，需要后台计算远程进行控制。2012年，辽河油田研制了基于动液面的自动抽油机控制系统，该套系统测量了载荷、位移、电参量的参数，并通过通信方式传送至中央监控系统进行动液面、示功图等计算，利用间接计算得到动液面深度进行抽油机运行的闭环控制；这套控制技术间接的实现了动液面的闭环控制，但是动液面的误差较大、实时性存在不足，影响了抽油机闭环控制的效果。

4、综合来看，目前国外相关研究的智能化程度比较低，需要人为进行分析，对操作人员技术能力要求较高；国外产品性价比较低，据调研，一套恩泰克在线监测系统价格在30万美元左右，折合人民币200多万元；诊断方法比较传统，基本上都是基于时域和频域的分析方法，在故障特征提取方面存在一定的难度。国内主流的控制方式主要是以示功图反应抽油泵的运行状况建立抽油机运行的闭环控制，或者是通过示功图推算出动液面建立闭环控制系统，但是算法复杂，智能化程度较低，仍然需要大量的人工干预。

5、在申请号：cn202010395150.2的中国专利申请中，涉及到一种智能调参控制方法、装置、设备及计算机可读存储介质，所述智能调参控制方法应用于抽油控制系统，所述智能调参控制方法包括以下步骤：采集所述抽油控制系统的供给侧参数以及抽油机处的输出侧反馈数据；基于所述输出侧反馈数据，校正所述供给侧参数，得到所述供给侧参数对应的校正结果；基于智慧采油管理平台传输的需求侧参数，对所述校正结果进行运算分析，得到运算结果；基于所述运算结果，将所述抽油机的运行速度调节至目标运行速度。该发明根据油井情况对抽油机运行参数进行实时调节，并通过智慧采油管理平台传输的需求侧参数实时对抽油控制系统抽油机参数进行调整，提升了采油实效性，提升了对抽油机运行控制的精确度。

6、在申请号：cn201810879351.2的中国专利申请中，涉及到一种双重介质油藏数值模拟调参方法，包括以下步骤：步骤a、油藏三维地质概念模型的建立；步骤b、油藏数值模拟模型的建立；步骤c、概念模型油藏数值模拟研究；步骤d、含水与采出程度关系图版的建立；步骤e、实际生产数据与图版进行比对，确定井点附近储层孔隙结构类型；步骤f、根据所确定的孔隙结构类型指导生产历史拟合过程中地质参数的修正。该发明以理论模型为基础，将油藏生产特征与储层发育特征紧密联系，并通过理论图版将储层进行分类，明确了影响油藏生产的主控因素，开展有针对性的调参拟合，提高了历史拟合调参的科学性，从而大大提高了双重介质油藏数值模拟历史拟合的工作效率和准确性。

7、在申请号：cn202110362449.2的中国专利申请中，涉及到一种基于模糊综合决策的油井生产参数自适应调控方法，包括：s1：数据采集；s2：对数据采集进行预处理；s3：利用供液能力量化评估算法模块，输出供液能力变化时间序列；s4：根据供液能力变化时间序列数据、动液面变化时间序列数据和产量变化时间序列数据建立模糊综合评价的综合决策因子算法模型；s5：将调控决策数据输入调控信号转换模块；s6：将变频信号输入抽油机变频生产，调整抽油机频率；s7：油井传感器采集抽油机的数据，并传输到油田数据中心数据库。该发明依托现有信息化建设的软硬件资源，实现油井生产参数的自动优化控制，变人工被动调整为智能自动优化，提高生产效率。

8、以上现有技术均与本发明有较大区别，未能解决我们想要解决的技术问题，为此我们发明了一种新的基于多源数据的油井智能调参采油方法。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种达到油井自适应调整最优工作制度的目的，提高了油井生产效率，提升了油田的智能化管控水平的基于多源数据的油井智能调参采油方法。

2、本发明的目的可通过如下技术措施来实现：基于多源数据的油井智能调参采油方法，该基于多源数据的油井智能调参采油方法包括：

3、步骤1，对油井供液能力的变化趋势进行分析；

4、步骤2，对油井沉没度的变化趋势进行分析；

5、步骤3，对油井生产动态变化趋势进行评估并给出置信度；

6、步骤4，获取油井调控参数，并传递到控制变频器，通过变频实现油井的远程控制自动调参生产；

7、步骤5，分析调参前后工况变化情况和动液面变化情况，评价调控效果；

8、步骤6，得到智能调参方案，将生成的智能调参方案推送给变频，实现远程智能调参。

9、本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

10、在步骤1，基于油井工况诊断服务器的工况诊断结果，选择聚类算法、分类与回归树算法对数据进行挖掘，对油井供液能力的变化趋势进行分析。

11、在步骤1，基于油井工况诊断服务器，获取大量工况及对应结果，根据聚类算法、分类与回归树算法，将工况分类并贴标签，进行数据特征的挖掘；分析生产参数和工况变化，理清生产参数变化对于油井供液能力的影响趋势和影响幅度。

12、在步骤1，影响趋势使用通过供液能力线性回归斜率kg来表征，影响幅度使用供液能力平均值来表征：

13、g＝kgt+bg

14、

15、式中，g为供液能力，t为时间，kg为供液能力线性回归斜率，bg为供液能力线性回归截距，为供液能力平均值，ng为供液能力时间序列中数值个数，gi为供液能力时间序列中第i个数值。

16、在步骤2，获取大量油井动液面监测结果，将动液面分级、分类，分析抽油参数和动液面变化，理清生产参数对于抽油泵沉没度的影响趋势和影响幅度。

17、在步骤2，影响趋势使用通过沉没度线性回归斜率kc来表征，影响幅度使用沉没度平均值来表征：

18、c＝kct+bc

19、

20、式中，c为沉没度，t为时间，kc为沉没度线性回归斜率，bc为沉没度线性回归截距，为沉没度平均值，nc为沉没度时间序列中数值个数，ci为沉没度时间序列中第i个数值。

21、在步骤3，综合油井工况分析结果和动液面分析结果，对油井生产动态变化趋势进行评估，并给出置信度。

22、在步骤3，置信度的计算公式如下：

23、

24、式中，f为置信度，x为参评指标，包括供液能力、沉没度；a、m为调整参数，根据参评指标具体确定。

25、在步骤4，对于强置信度的油井，说明相关特征参数对于油井生产参数有较强的敏感性和对应性，可以作为油井生产参数调控的依据；对于这种情况，利用卷积神经网络的深度学习方法，通过大量的样本训练，构建出油井生产参数自适应调控算法，自动得到油井最优调控参数，并将调控参数传递到控制变频器，通过变频实现油井的远程控制以及自动调参，使油井在最优工作制度下生产。

26、在步骤4，对于弱置信度的油井，说明相关特征参数对于油井生产参数有一定的敏感性，但是对应性不好，这种情况下，将相关数据推送给油井管控人员，由油井管控人员判断生产参数是否调整以及确定调整的幅度，通过人工设定调控参数，将参数传递到控制变频器，通过变频实现油井的远程调参生产。

27、在步骤5，跟踪和监测生产动态参数，分析油井调参后工况是否趋于合理，是否处于最优状态，评价智能调控效果，同时进一步验证特征参数与抽油参数的对应关系。

28、在步骤6，一方面连接采油区块数据库进行数据获取、分析、处理，并根据深度学习算法得到智能调参方案；另一方面连接变频这些远程调控硬件设备，将生成的智能调参方案推送给变频，实现远程智能调参。

29、本发明中的基于多源数据的油井智能调参采油方法，涉及机械工程、采油工程、统计学、信息与计算科学等多学科基础理论，借助油井生产动态监测数据和油井远程变频，依托人工智能，构建出的一套油井生产参数自适应调控算法，并在算法基础上编制形成系统模块，实现油井生产参数的智能调控，实时优化油井工况，对于提高油井生产效率、提升油田智能化管控水平有重要的价值和意义。

30、本发明中的基于多源数据的油井智能调参采油方法，实现了油井工况的实时监控、自动分析，并实现了智能优化、即时远程控制抽油参数，达到油井自适应调整最优工作制度的目的，提高了油井生产效率，提升了油田的智能化管控水平。

技术特征：

1.基于多源数据的油井智能调参采油方法，其特征在于，该基于多源数据的油井智能调参采油方法包括：

2.根据权利要求1所述的基于多源数据的油井智能调参采油方法，其特征在于，在步骤1，基于油井工况诊断服务器的工况诊断结果，选择聚类算法、分类与回归树算法对数据进行挖掘，对油井供液能力的变化趋势进行分析。

3.根据权利要求2所述的基于多源数据的油井智能调参采油方法，其特征在于，在步骤1，基于油井工况诊断服务器，获取大量工况及对应结果，根据聚类算法、分类与回归树算法，将工况分类并贴标签，进行数据特征的挖掘；分析生产参数和工况变化，理清生产参数变化对于油井供液能力的影响趋势和影响幅度。

4.根据权利要求3所述的基于多源数据的油井智能调参采油方法，其特征在于，在步骤1，影响趋势使用通过供液能力线性回归斜率kg来表征，影响幅度使用供液能力平均值来表征：

5.根据权利要求1所述的基于多源数据的油井智能调参采油方法，其特征在于，在步骤2，获取大量油井动液面监测结果，将动液面分级、分类，分析抽油参数和动液面变化，理清生产参数对于抽油泵沉没度的影响趋势和影响幅度。

6.根据权利要求5所述的基于多源数据的油井智能调参采油方法，其特征在于，在步骤2，影响趋势使用通过沉没度线性回归斜率kc来表征，影响幅度使用沉没度平均值来表征：

7.根据权利要求1所述的基于多源数据的油井智能调参采油方法，其特征在于，在步骤3，综合油井工况分析结果和动液面分析结果，对油井生产动态变化趋势进行评估，并给出置信度。

8.根据权利要求7所述的基于多源数据的油井智能调参采油方法，其特征在于，在步骤3，置信度的计算公式如下：

9.根据权利要求1所述的基于多源数据的油井智能调参采油方法，其特征在于，在步骤4，对于强置信度的油井，说明相关特征参数对于油井生产参数有较强的敏感性和对应性，可以作为油井生产参数调控的依据；对于这种情况，利用卷积神经网络的深度学习方法，通过大量的样本训练，构建出油井生产参数自适应调控算法，自动得到油井最优调控参数，并将调控参数传递到控制变频器，通过变频实现油井的远程控制以及自动调参，使油井在最优工作制度下生产。

10.根据权利要求1所述的基于多源数据的油井智能调参采油方法，其特征在于，在步骤4，对于弱置信度的油井，说明相关特征参数对于油井生产参数有一定的敏感性，但是对应性不好，这种情况下，将相关数据推送给油井管控人员，由油井管控人员判断生产参数是否调整以及确定调整的幅度，通过人工设定调控参数，将参数传递到控制变频器，通过变频实现油井的远程调参生产。

11.根据权利要求1所述的基于多源数据的油井智能调参采油方法，其特征在于，在步骤5，跟踪和监测生产动态参数，分析油井调参后工况是否趋于合理，是否处于最优状态，评价智能调控效果，同时进一步验证特征参数与抽油参数的对应关系。

12.根据权利要求1所述的基于多源数据的油井智能调参采油方法，其特征在于，在步骤6，一方面连接采油区块数据库进行数据获取、分析、处理，并根据深度学习算法得到智能调参方案；另一方面连接变频这些远程调控硬件设备，将生成的智能调参方案推送给变频，实现远程智能调参。

技术总结
本发明提供一种基于多源数据的油井智能调参采油方法，包括：步骤1，对油井供液能力的变化趋势进行分析；步骤2，对油井沉没度的变化趋势进行分析；步骤3，对油井生产动态变化趋势进行评估并给出置信度；步骤4，获取油井调控参数，并传递到控制变频器，通过变频实现油井的远程控制自动调参生产；步骤5，分析调参前后工况变化情况和动液面变化情况，评价调控效果；步骤6，得到智能调参方案，将生成的智能调参方案推送给变频，实现远程智能调参。该基于多源数据的油井智能调参采油方法实现了油井工况的实时监控、自动分析，达到油井自适应调整最优工作制度的目的，提高了油井生产效率，提升了油田的智能化管控水平。

技术研发人员：杨耀忠,姜忠新,王振,杨风标,赵兴国,孙冰,王雁,孙哲,闵可,宋俊述
受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23