一種抽油機示功圖數據壓縮存儲方法及裝置制造方法
【專利摘要】本申請提供一種抽油機示功圖數據壓縮存儲方法及裝置，所述方法包括：S1：獲取示功圖數據，計算獲取所述示功圖數據中相鄰數據的差值數據；S2：選取所述差值數據中在預置取值范圍內的差值數據作為正常差值；S3：將所述差值數據中去掉所述正常差值的數據作為特殊差值；S4：存儲所述示功圖數據中源點數據；依次存儲所述特殊差值的個數、特殊差值的位置和數據值；按位依次存儲所述正常差值的數據。利用本申請中的實施例，可以進行示功圖數據無損存儲到實時數據庫中，節約存儲空間和維護成本。
【專利說明】一種抽油機示功圖數據壓縮存儲方法及裝置
【技術領域】
[0001] 本申請屬于油氣生產數據處理【技術領域】，尤其涉及一種抽油機示功圖數據壓縮存 儲方法及裝置。
【背景技術】
[0002] 目前在我國大陸架上的油氣田生產中大部分油井采用的是抽油機井。對抽油機 上的生產數據進行實時采集即可形成抽油機示功圖，通過對示功圖數據的計算機處理和分 析，可對抽油機井進行遠程監視、工況診斷和油井產業產液量計量。由于該技術成熟度高， 可實現對傳統生產方式的改變，減少人工成本，提高生產效率，近年來該技術在石油生產中 已得到迅速發展和廣泛使用。
[0003]采集示功圖數據后，通常需要進行實時存儲，便于對抽油機經進行實時監控、診斷 和分析等。典型示功圖是指某一因素的影響十分明顯，其形狀代表了該因素影響下的基本 特征的示功圖。實際油氣生產情況下，有多種因素影響示功圖的形狀，其中有些因素影響特 別強烈。所以，示功圖的形狀也就反映著主要因素影響下的特征，因此，利用示功圖在不同 因素影響下表現出來的特征可以來進行產量計算和故障分析。通常采集的示功圖數據中， 每幅示功圖數據需要分別存儲載荷和位移，每組數據大約200-300個實數，共采集500個數 據左右，每個實數通常要求保留到小數點后6位。現有技術中通常采用實時數據庫來對示 功圖數據進行直接存儲，每組示功圖大約需要500個實數且通常需要半小時以上才能采集 一組數據。目前實時數據庫是按點數收費的，目前市面價格每個數據點收費至少30元，一 口井就需要投入1.5萬元來購買實時數據庫進行示功圖數據存儲，而每個作業區通常包括 幾百口井，這個費用是非常高昂的。
[0004] 為了解決實時數據庫的費用問題，目前通常的做法是采用關系數據庫來對示功圖 數據進行存儲。該方法要在每個作業區至少部署一臺數據庫服務器，并安裝一套關系數據 庫，每套成本大約10萬元。但該存儲方法仍然存在二個問題：（1)利用關系數據庫來進行實 時數據的處理，其處理速度比實時數據庫要慢很多，與數據處理軟件SCADA銜接需要進行 數據轉換，不利于實時動態分析；(2)這種存儲方式成本也很高，若按照每個作業區200 口 井來計算，每個作業投資10萬元，僅中石油全部實施就至少需要1億元。
[0005]現有技術中采集存儲的示功圖數據量大，實時數據庫存儲成本和關系數據庫存儲 設備成本都很高，增加了油田開通數據存儲生產成本和服務器存儲資源，也降低了后期的 數據讀取、調用、同步等處理速度。
【發明內容】
[0006]本申請目的在于提供一種抽油機示功圖數據無損壓縮存儲方法及裝置，可以將示 功圖數據進行有效壓縮存儲至實時數據庫中，可以加快處理速度，也可以節約成本。
[0007]本申請提供的一種抽油機示功圖數據壓縮存儲方法及裝置是這樣實現的：
[0008] -種抽油機示功圖數據壓縮存儲方法，所述方法包括：
[0009]SI:獲取示功圖數據，計算獲取所述示功圖數據中相鄰數據的差值數據和源點數 據；
[0010]S2:選取所述差值數據中在預置取值范圍內的差值數據作為正常差值；
[0011]S3:將所述差值數據中去掉所述正常差值的數據作為特殊差值；
[0012]S4:存儲所述示功圖數據的源點數據；依次存儲所述特殊差值的個數、特殊差值 的位置和數據值；
[0013] 按位依次存儲所述正常差值的數據。
[0014] 一種實現抽油機示功圖數據壓縮存儲的裝置，所述裝置包括：
[0015] 數據獲取模塊，獲取示功圖數據，計算獲取所述示功圖數據中相鄰數據的差值數 據；
[0016] 正常差值模塊，用于設置正常差值的預置取值范圍，并根據所述預置取值范圍從 所述差值數據中選取正常差值數據；
[0017] 特殊差值模塊，用于從所述差值數據中去掉所述正常差值的數據獲取特殊差值；
[0018] 存儲模塊，用于存儲所述示功圖數據中源點數據；依次存儲所述特殊差值的個數、 特殊差值的位置和數據值，
[0019] 還用于按位依次存儲所述正常差值的數據。
[0020] 本申請提供的一種抽油機示功圖數據壓縮方法及裝置中，可以求取示功圖數據的 差值數據和源點數據，然后用特定位數例如五位二進制數據表示正常差值，再按位依次存 儲所述正常差值數據。這樣數據存儲方式可以在采用實時數據庫的方式時保障數據信息無 損和可還原性的基礎上壓縮示功圖數據，節約資金成本的同時，還能節約服務器存儲資源、 數據傳輸帶寬等。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021] 為了更清楚地說明本申請實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現 有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 申請中記載的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提 下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0022] 圖1是本申請一種抽油機示功圖數據壓縮存儲方法的一種實施例的方法流程示 意圖；
[0023] 圖2是本實施例中所述的示功圖數據壓縮存儲方法的一種存儲方式的示意圖；
[0024] 圖3是本申請一種實現抽油機示功圖數據壓縮存儲的裝置的模塊結構示意圖；
[0025] 圖4是本申請一種實現抽油機示功圖數據壓縮存儲的裝置另一種實施例的模塊 結構示意圖。
【具體實施方式】
[0026] 為了使本【技術領域】的人員更好地理解本申請中的技術方案，下面將結合本申請實 施例中的附圖，對本申請實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施 例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本申請中的實施例，本領域普通 技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本申請保護 的范圍。
[0027] 現有實施方案中，可以在抽油機上安裝載荷傳感器和位移傳感器，即可實時采集 到一組示功圖數據，示功圖是所述示功圖數據中由載荷隨位移的變化關系曲線所構成的封 閉曲線圖，例如表示抽油機懸點載荷與位移關系的示功圖稱為地面示功圖或光桿示功圖。 基于大量示功圖數據分析和實踐，本申請提出了一種可以適應現場實際需要的示功圖數據 存儲于實時數據庫中的方法。
[0028] 圖1是本申請提供的一種抽油機示功圖的數據壓縮存儲方法一個實施例的方法 流程圖。如圖1所示，所述的一種抽油機示功圖的數據壓縮存儲方法可以包括：
[0029]Sl:獲取示功圖數據，計算獲取所述示功圖數據中相鄰數據的差值數據和源點數 據。
[0030]如上所述，可以通過安裝在所述抽油機光桿上的載荷傳感器和位移傳感器，采集 獲取示功圖數據。通常在數據采集過程中，將采集到的第一個載荷或位移數據作為該組示 功圖數據的源點數據（SourceDate，SD)，可以表示該組示功圖數據的起始數據。所述獲取 的示功圖數據可以為具有一定采集精度的實數的數據點，每個數據點都具有相應的載荷和 位移數值，通常采用二進制方式進行數據記錄。在數據采集的過程中，通常按照數據采集時 間的先后順序進行排列存放。
[0031] 采集的示功圖數據通常還需要去除其中的錯誤數據。本申請中根據大量樣本數據 分析，每組示功圖數據大約有千分之三點九的數據是由于數據采集裝置故障或異常波動引 起的錯誤數據。所述錯誤數據可以通過繪圖分析得到，通常所述形成的錯誤數據的特性一 般都是一致的，或者圖形擬合后不是呈現正常示功圖的情況。為提高數據壓縮和保存精度， 可以將這些錯誤數據予以清除。
[0032] 所述獲取的示功圖數據通常具有一定采集精度，通常要求保留到小數點后六位。 在數據壓縮和存儲時也可以確定一個可以接收的精度。本實施例中，為保障數據存儲的數 據達到一定要求，所述獲取的示功圖數據精度可以設置為至少需要保存到小數點后一位小 數。
[0033]獲取所述示功圖數據后，可以依次計算所述示功圖數據中相鄰數據的差值，例如 第二個數據減去第一個數據，第三個數據減去第二個數據，以此類推，可以獲取所述示功圖 數據的差值數據（Different，ValUe，DV)。所述獲取的差值數據帶有符號位，可以標識該差 值數據是正值還是負值。當然，相鄰數據相減時也可以采用前一個數據減去后一個數據獲 取差值數據，此時所述差值數據的符號與上述方式相減獲取的差值數據的符號相反。
[0034]S2 :選取所述差值數據中在預置取值范圍內的差值數據作為正常差值。
[0035] 由于采集獲取的示功圖數據通常具有的一定的變化趨勢或變換規律，在相鄰數據 相減獲取的差值數據中經常會有某些差值數據多次重復出現，并且所述多次重復出現的差 值數據經常保持在一定數值區域范圍內。因此本申請可以利用所述差值數據的重復性進行 數據壓縮存儲。
[0036] 在數據壓縮過程中，數據重復性越高，重復數據的個數越多，其壓縮效率越高。本 實施例中可以為預先設置出現頻率較高的差值的一個預置取值范圍，將所述差值數據中 在所述預置取值范圍內的差值數據作為所述示功圖數據的正常差值（NormalDefferent Value，NDV)。具體的選取所述正常差值的預置取值范圍可以根據現場樣本數據或經驗值或 數據壓縮需求進行設置。通常情況下，所述差值數據中數據重復的數值相對較為集中和穩 定，所述預置取值范圍可以設置較窄，所述數據重復的數值范圍相對較為分散，所述預置取 值范圍可以設置較寬。本實施例中提供一種所述正常差值的設置方法，所述選取的預置取 值范圍內的正常差值可以包括采用預定位數的二進制數據表示的正常差值數據，所述預定 位數的二進制數據的首位表示符號位。例如可以采用五位二進制數據表示的正常差值的數 據范圍，所述五位二進制的首位可以表示為符號位，當然也可以采用六位或者其他位數二 進制表示的數據范圍。
[0037] 本實施例中提供一種所述預置取值范圍的設置方法。通常的，為保障數據存儲 中正常差值達到一定的數量，可以設置預置取值范圍，經過大量數據樣本分析，在本實施 例中，所述的預置取值范圍可以包括：設置的包括所述差值數據中90%以上數據的區間范 圍。所述預置取值范圍內的數據可以占所述差值數據的90%以上。例如總共有300個差值 數據，設置的預置取值范圍可以為[_k，k]，其中所述300個差值數據中有290個差值數據 在所述預置取值范圍[_k，k]范圍內，所述正常差值數據占到所述差值數據的97%。
[0038]S3 :將所述差值數據中去掉所述正常差值的數據作為特殊差值。
[0039] 在獲取所述差值數據中的正常差值后，可以從將所述差值數據中去掉所述正常差 值后剩余的數據作為特征差值（SpecialDifferentValue，SDV)進行存儲。所述特征差值 可以視為所述差值數據DV與所述正常差值NDV的差集合。例如上述S2中所述的300個差 值數據中去掉290個正常差值數據后的剩余10個差值數據作為特殊差值。
[0040]S4 :存儲所述示功圖數據中源點數據；依次存儲所述特殊差值的個數、特殊差值 的位置和數據值；
[0041] 按位依次存儲所述正常差值的數據。
[0042] 計算獲取所述示功圖數據的差值數據、正常差值、特殊差值數據后，可以存儲所述 示功圖數據的源點數據、特殊差值以及所述正常差值的數據。所述示功圖數據的源點數據 可以在獲取所述示功圖數據時獲取得知，本申請中通常可以先存儲所述源點數據，表示該 組示功圖數據的開始數據值，方便后續數據的提取、使用。然后可以存儲所述正常差值數據 和特殊差值數據。例如上述數據存儲過程中可以在存儲數據庫中第一個字節先存儲源點 數據SD，然后依次存儲特殊差值SDV的個數、位置和數據值，再按位依次存儲所述正常差值 NDV，其中每個正常差值的首位是符號位。所述的按位存儲，可以包括將表示示功圖正常差 值數據的特定位數的二進制數據逐個比特位進行存儲，例如正常差值13可以用五位二進 制01101，其中第一位"0"為符號位，表示該正常差值13為一個正值。
[0043] 經過大量樣本數據分析，一般的，示功圖數據的正常差值通常保持在一個比較穩 定區間范圍內，這些正常差值所對應的原示功圖數據在現有技術中的存儲方法為一個數據 至少存儲一個字節。特殊差值為在所述正常差值范圍外的差值數據，通常反映的為示功圖 數據中異常或突變的數據（通常表現為極大或極小值），這樣的特殊差值所對應的示功圖 數據在一組示功圖數據中所占比例較少。因此，本申請先求取示功圖數據的差值數據和源 點數據，然后用特定位數例如上述五位二進制數據表示正常差值，再按位依次存儲所述正 常差值數據。這樣數據存儲方式可以在保障數據信息無損和可還原性的基礎上壓縮示功圖 數據，節約資金成本的同時，還能節約服務器存儲資源、數據傳輸帶寬等，可以進一步推廣 油氣生產的物聯網建設奠定了了扎實的基礎。
[0044] 圖2是本實施例中所述的示功圖數據壓縮存儲方法的一種存儲方式的示意圖。如 圖2所示，在本實施例中可以將獲取額每組示功圖數據的差值數據分為三種數據類型進行 存儲，即可以分為源點數據SD、特殊差值SDV、正常差值NDV。在存儲過程中，存儲單元的第 一字節位可以先存儲源點數據SD，然后可以依次特殊差值的個數（NoofSDV)、所述特殊差 值的位置（Pos)和數據值（Val)數據。再存儲正常差值數據NDV，所述每個正常差值的首位 可以設置為符號位，如果存儲多個正常差值，則可以按照比特位依次存儲所述正常差值。
[0045] 當然，在數據還原時，可以先獲取源點數據SD，再根據存儲特殊差值的個數（Noof SDV)以及每個特殊差值的位置（Pos)和數據值（Val)數據還原特殊差值數據，其余的數據 位置可以依次填補正常差值，即可還原差值數據，然后第一個源點數據根據所述還原的差 值數據可以依次得到各個數據點的示功圖數據，實現示功圖數據的還原。
[0046] 通過上述所述方法將示功圖數據進行存儲后，可以實現示功圖數據的無損壓縮。 具體的存儲位置可以包括但不限于上述中所述的實時數據庫或者關系數據庫中，其他存儲 服務器或者專門設置的存儲服務也可以實現本申請中所述的數據存儲。通過本申請方法進 行數據存儲后所占用的存儲空間M可以采用下述公式計算：
[0047]
【權利要求】
1. 一種抽油機示功圖數據壓縮存儲方法，其特征在于包括： 51 :獲取示功圖數據，計算獲取所述示功圖數據中相鄰數據的差值數據和源點數據； 52 :選取所述差值數據中在預置取值范圍內的差值數據作為正常差值； 53 :將所述差值數據中去掉所述正常差值的數據作為特殊差值； 54 :存儲所述示功圖數據的源點數據；依次存儲所述特殊差值的個數、特殊差值的位 置和數據值； 按位依次存儲所述正常差值的數據。
2. 如權利要求1所述的一種抽油機示功圖數據壓縮存儲方法，其特征在于所述選取的 正常差值數據為： 采用預定位數的二進制數據表示的正常差值數據，所述預定位數的二進制數據的首位 表不符號位。
3. 如權利要求2所述的一種抽油機示功圖數據壓縮存儲方法，其特征在于所述采用預 定位數的二進制數據表示的正常差值數據包括：采用五位二進制數據表示的正常差值的數 據范圍，相應的，所述五位二進制數據的首位為符號位。
4. 如權利要求1所述的一種抽油機示功圖數據壓縮存儲方法，其特征在于所述獲取的 示功圖數據的精度為保存到小數點至少后一位小數。
5. 如權利要求1所述的一種抽油機示功圖數據壓縮存儲方法，其特征在于所述的預置 取值范圍包括： 設置的包括所述差值數據中90%以上數據的區間范圍。
6. -種實現抽油機示功圖數據壓縮存儲的裝置，其特征在于所述裝置包括： 數據獲取模塊，獲取示功圖數據，計算獲取所述示功圖數據中相鄰數據的差值數據； 正常差值模塊，用于設置正常差值的預置取值范圍，并根據所述預置取值范圍從所述 差值數據中選取正常差值數據； 特殊差值模塊，用于從所述差值數據中去掉所述正常差值的數據獲取特殊差值； 存儲模塊，用于存儲所述示功圖數據中源點數據；依次存儲所述特殊差值的個數、特殊 差值的位置和數據值， 還用于按位依次存儲所述正常差值的數據。
7. 如權利要求6所述的一種實現抽油機示功圖數據壓縮存儲的裝置，其特征在于所述 正常差值模塊中設置的正常差值的預置取值范圍包括： 采用預定位數的二進制數據表示的正常差值數據，所述預定位數的二進制數據的首位 為符號位。
8. 如權利要求7所述的一種實現抽油機示功圖數據壓縮存儲的裝置，其特征在于所述 預定位數的二進制數據表示的正常差值數據包括： 采用N位二進制數據表示的正常差值的數據范圍，相應的，所述N位二進制數據的首位 為符號位。
9. 如權利要求6所述的一種實現抽油機示功圖數據壓縮存儲的裝置，其特征在于，所 述示功圖數據存儲裝置還包括： 精度處理單元，用于將所述數據獲取模塊獲取的示功圖數據處理為符合預先設置的數 據精度要求。
10. 如權利要求9所述的一種實現抽油機示功圖數據壓縮存儲的裝置，其特征在于所 述預先設在的數據精度要求為保存到小數點至少后一位小數。
11. 如權利要求6所述的一種實現抽油機示功圖數據壓縮存儲的裝置，其特征在于所 述正常差值模塊中設置的正常差值的預置取值范圍包括： 設置的包括所述差值數據中90%以上數據的區間范圍。
【文檔編號】G06F17/30GK104484476SQ201410852292
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月31日 優先權日:2014年12月31日
【發明者】龔仁彬, 李金諾 申請人:中國石油天然氣股份有限公司