專利名稱：基于動液面預測的潛油往復式抽油機沖次優化方法
技術領域：
本發明涉及一種潛油往復式抽油機沖次方法。
背景技術：
潛油往復式抽油機是一種以直線電機驅動的新型抽油機，目前，各大油田使用的這種抽油機的配套設施尚不完備，尤其是直線電機控制系統缺少有效地優化控制方法，絕大多數潛油往復式抽油機處于無控制的運行狀態，這種情況會造成油田開發資源的浪費以及開采成本的提高，并且可能導致潛油往復式抽油機故障率升高。由于潛油往復式抽油機采用了直線電機驅動的新型舉升方式，使得抽油機具有良好的可控性及節能潛力。但目前，潛油往復式抽油機的控制系統在設計時并未從節能和高效生產的角度進行考慮，直線電機沖次(即直線電機每分鐘往復次數)調整周期長(一股為1個月以上)，無法及時適應井下動液面的變化，抽油機在下一個沖次調整周期到來前極有可能處于空抽狀態，這樣既浪費了電能也對抽油機本身壽命造成影響。目前，潛油往復式抽油機的工作狀態由人工測量油井動液面高低位置后手動調整抽油機沖次，調整周期長，且完全依靠人工經驗，不具備沖次優化的理論支撐，動液面變化頻繁的油井抽油機可能會長時間處于高沖次空抽狀態而空耗電能，當動液面位置較低時， 沖次較低的油井又可能因井下液體流動過緩，引發結蠟等故障，因此，潛油往復式抽油機需要一種合理的沖次優化控制方法，及時根據油井狀態調整直線電機，達到節能、高效生產的目的。
發明內容
本發明的目的是為了解決潛油往復式抽油機沒有合理的沖次優化控制方法，不能根據油井狀態調整直線電機的問題，提供一種基于動液面預測的潛油往復式抽油機沖次優化方法。本發明方法是通過以下步驟實現步驟一、動液面時間序列的歸一化處理；步驟二、對步驟一歸一化處理后的動液面時間序列的樣本空間進行重構；步驟三、建立支持向量機動液面預測模型，進行動液面時間序列的回歸預測；步驟四、確定沖次優化的經濟性目標函數r = max(t^)
i=\以和潛油往復式抽油機運行的經濟性有關的參數或函數為參變量，建立沖次與經濟性指標的函數模型，根據經濟性函數中各參變量對函數的影響程度的強弱，簡化經濟性函數，得到目標函數；步驟五、確定沖次優化模型結合具體抽油機的沖次上限和下限值，以及預先設定的動液面預測天數，給出沖次優化的約束條件，結合沖次優化的約束條件及經濟性目標函數，得到該潛油往復式抽油機的沖次優化模型；步驟六、利用步驟五獲取的沖次優化模型，并采用分區間、分時段的方法得到沖次的優化方法在潛油往復式抽油機的沖次區間上分割成若干子區間，相應地將該油井的動液面的區間分割成對應的子區間，使預測得到的動液面值，與其所在的動液面子區間對應的沖次子區間內的沖次值相匹配，將總的預測時間分成若干時間段，分別在各時間段內，將與預測得到的動液面值相匹配的沖次值代入沖刺優化模型進行計算，得到沖次優化結果。本發明具有以下有益效果一、本發明不需要人工測量油井的動液面值，通過動液面的歷史數據即可得到未來動液面的變化趨勢，利用動液面預測方法，將預測結果應用于潛油往復式抽油機的沖次優化，及時根據油井狀態調整直線電機，使得抽油機控制自動化程度提高，且節能效果顯著。二、本發明涉及的算法經過簡化，算法簡單，易于在采油現場實現。
圖1是基于動液面預測的潛油往復式抽油機沖次優化方法的流程圖，圖2是支持向量機預測方法和線性預測方法預測精度的比較曲線圖(圖中SVM方法為支持向量機預測方法、ARMA方法為線性預測方法)；圖3是普通支持向量機預測方法和帶沖次輸入的支持向量機預測方法預測精度的比較曲線圖(圖中SVM方法為支持向量機預測方法，改進SVM方法為帶沖次輸入的支持向量機預測方法)；圖4是沖次優化誤差曲線圖。
具體實施例方式具體實施方式
一結合圖1說明本實施方式，本實施方式是通過以下步驟實現的步驟一、動液面時間序列的歸一化處理；步驟二、對步驟一歸一化處理后的動液面時間序列的樣本空間進行重構；步驟三、建立支持向量機動液面預測模型，進行動液面時間序列的回歸預測；步驟四、確定沖次優化的經濟性目標函數r = max(t^)
權利要求
1.一種基于動液面預測的潛油往復式抽油機沖次優化方法，其特征在于所述方法是通過以下步驟實現的步驟一、動液面時間序列的歸一化處理；步驟二、對步驟一歸一化處理后的動液面時間序列的樣本空間進行重構；步驟三、建立支持向量機動液面預測模型，進行動液面時間序列的回歸預測；步驟四、確定沖次優化的經濟性目標函數
2.根據權利要求1所述基于動液面預測的潛油往復式抽油機沖次優化方法，其特征在于步驟一中對動液面時間序列的歸一化處理過程采用公式
3.根據權利要求1所述基于動液面預測的潛油往復式抽油機沖次優化方法，其特征在于步驟二中動液面時間序列樣本空間的重構過程以動液面和沖次的歸一化時間序列為基礎，構造支持向量機訓練樣本，并進行輸入樣本空間的重構，輸入、輸出矩陣為公式-
4.根據權利要求1所述基于動液面預測的潛油往復式抽油機沖次優化方法，其特征在于步驟三中建立支持向量機動液面預測模型中，選取的核函數為徑向基函數建立支持向量機SVM動液面預測模型，進行動液面時間序列的回歸預測，利用支持向量機模型進行預測是通過非線性映射把輸入空間的樣本映射到高維特征空間做線性回歸， 即有Φ R"。— Rm。(m0 > n0)，令SVM對應的回歸函數為公式四
5.根據權利要求1所述基于動液面預測的潛油往復式抽油機沖次優化方法，其特征在于步驟四中的經濟性目標函數
6.根據權利要求1所述基于動液面預測的潛油往復式抽油機沖次優化方法，其特征在于步驟五中確定沖次優化模型結合抽油機的沖次上限值和下限值以及預先設定的動液面預測天數，給出沖次優化的約束條件，結合沖次優化的約束條件及經濟性目標函數，得到該潛油往復式抽油機的沖次優化模型公式十一
7.根據權利要求1所述基于動液面預測的潛油往復式抽油機沖次優化方法，其特征在于步驟六中采用分區間、分時段的方法得到沖次的優化方法在潛油往復式抽油機的沖次區間上分割成若干子區間，相應地將該油井的動液面的區間分割成對應的子區間，使預測得到的動液面值與其所在的動液面子區間對應的沖次子區間內的沖次值相匹配，將總的預測時間分成若干時間段，分別在各時間段內，將與預測得到的動液面值相匹配的沖次值代入沖刺優化模型公式十一中進行計算，得到沖次優化結果。
8.根據權利要求7所述基于動液面預測的潛油往復式抽油機沖次優化方法，其特征在于劃分沖次子區間和動液面子區間時，沖次子區間之間可以有重疊，動液面子區間不可以有重疊，且每個動液面子區間都必須有唯一確定的沖次子區間與之對應。
9.根據權利要求7所述基于動液面預測的潛油往復式抽油機沖次優化方法，其特征在于在總的預測時間內所分的時間段為等長且互不重疊的區間。
全文摘要
基于動液面預測的潛油往復式抽油機沖次優化方法，它涉及一種潛油往復式抽油機沖次方法，以潛油往復式抽油機沒有合理的沖次優化控制方法，不能根據油井狀態調整直線電機的問題。方法步驟一、動液面時間序列的歸一化處理；步驟二、對步驟一歸一化處理后的動液面時間序列的樣本空間進行重構；步驟三、建立支持向量機動液面預測模型，進行動液面時間序列的回歸預測；步驟四、確定沖次優化的經濟性目標函數步驟五、確定沖次優化模型；步驟六、利用步驟五獲取的沖次優化模型，并采用分區間、分時段的方法得到沖次的優化方法本發明用于潛油往復式抽油機的油井上。
文檔編號G05B13/04GK102354111SQ20111019707
公開日2012年2月15日 申請日期2011年7月14日 優先權日2011年7月14日
發明者于德亮, 張永明, 鄧盛川, 齊維貴 申請人:哈爾濱工業大學