石油专业软件ProdDiag理论基础.ppt

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1、ProdDiag—智能化抽油机井系统故障诊断一、ProdDiag简介二、ProdDiag理论基础1.井下示功图计算2.阻尼系数计算3.人工神经网络识别4.油井产液量的计算5.杆柱应力分析6.泵效分析基本提纲一、ProdDiag简介1、ProdDiag—智能化抽油机井系统故障诊断。应用波动方程和人工神经网络理论，智能化地通过示功图对有杆泵井的生产状态进行自动诊断，同时可由示功图自动分析计算出油井产液量、泵效组成、杆柱受力分析以及井下系统效率等参数。一、ProdDiag简介2、主要功能由地面示功图计算不同井深下的井下示功图；应用神经网络理论，智能化地由示功图对有杆泵井的生产状态进行自

2、动诊断，可自动诊断的故障类型达20种以上；可以由示功图计算油井产液量、载荷、泵效组成、杆柱受力等极具参考价值的系统信息一、ProdDiag简介3、主要特点先进可靠的计算方法井下示功图计算提供了摩擦功法、示功图拟和法两种阻尼系数计算方法丰富的样本库以大量的不同类型示功图为样本库，保证了软件自动诊断的正确性多种格式示功图的读取可读取多种格式的示功图数据文件和数据库数据示功图信息的充分挖掘内容丰富的示功图信息分析功能充分挖掘出了示功图所包含的信息高效方便的数据处理软件具有单井计算和多井批处理功能，应用多井批处理功能可极大的提高用户工作效率一、ProdDiag简介二、ProdDiag理论

3、基础1.井下示功图计算2.阻尼系数计算3.人工神经网络识别4.油井产液量的计算5.杆柱应力分析6.泵效分析基本提纲二、ProdDiag理论基础井下示功图计算粘质带阻尼波动方程：用以截傅立叶级数表示的悬点载荷函数及光杆位移函数作为求解的边界条件：二、ProdDiag理论基础井下示功图计算以上两式为边界条件，应用分离变量法求解波动方程，可得抽油杆任意深度X断面的位移随时间的变化。由虎克定律可得抽油杆柱任意深度x断面上的载荷随时间的变化：二、ProdDiag理论基础2.摩阻系数计算根据地面示功图计算井下示功图时，必须首先确定阻尼系数。在实际计算过程中，可用等值阻尼来代替真实阻尼。代替的

4、条件是以系统中消除等值阻尼时，每一循环中的能量与消除真实阻尼时相同。因此，计算时，可通过计算抽油杆在整个循环中由粘滞阻尼引起的摩擦功来确定阻尼系数。二、ProdDiag理论基础2.摩阻系数计算（1）摩擦功法杆柱在粘性液体中振动时受到液体的粘滞阻尼。单元体受到的粘滞阻尼力Fd与速度和长度成正比。比例系数Cr为单位杆长的粘滞阻力系数。长度为的抽油杆在一个循环中总的粘滞摩擦功为：则二、ProdDiag理论基础（1）摩擦功法粘滞摩擦功可由现场测试的、将活塞提出泵筒的示功图的积分得到，也可根据油井流体性质及抽汲参数得到。则：a.杆柱阻尼系数二、ProdDiag理论基础b.接箍摩阻系数计算c

5、.总阻尼系数总阻尼系数等于杆柱阻尼系数加接箍阻尼系数二、ProdDiag理论基础(2)示功图拟和法由上式可知，若计算阻尼系数，必须已知泵功图，但是要已知泵功图，就必须预先知道阻尼系数，故应用迭代方法，给定计算初值co,再根据co求解c。根据光杆示功图上、下冲程面积积分除以光杆冲程长求得；可以根据泵功图上、下冲程面积积分泵冲程长求得。二、ProdDiag理论基础因此，综上可知，要智能化抽油机井故障诊断，必须基于井下不同深度处的示功图，而求解示功图的关键在于其对应阻尼系数，因此，了解并理解阻尼系数的求解过程及其物理意义有很重要意义。人工神经网络人工神经网络是指人类通过模拟脑神经系统的

6、记忆存储与再现、联想思维、目的行为以及更加不易捉摸的感情和灵感等信息活动，揭示人脑物理平面与认知平面的相互联系的作用机理，通过计算机实现学习、训练、修正、认识和计算的一种计算机信息处理系统。因此，应用人工神经网络识别系统，示功图的识别就是通过人工神经网络训练将示功图的图形信息存储在网络的权值中，从而利用网络的识别能力来实现泵功图的诊断分析。目前已成功应用于图形识别、语音变换、数据压缩等领域。3.示功图识别技术二、ProdDiag理论基础其优点：能识别带有变形的输入模式具有很强的自适应学习能力将识别处理和预处理一起完成识别速度快。yiθijX1XiXnw1jwijwnjX是第j个神

7、经元接收到的信息；w是该神经元与提供信息神经元之间的连接权;θj是单元激活值;yi是该神经元计算处理后输出的信息。神经元基本结构示意图3.示功图识别技术二、ProdDiag理论基础地面示功图泵功图神经网络诊断油井产液量正常供液不足气体影响游动凡尔漏固定凡尔漏…….分析方法一分析方法二分析方法三分析方法四分析方法五…….4.泵示功图求解产液量气体影响正常供液不足固定凡尔漏游动凡尔漏方法1方法2方法3方法4方法5二、ProdDiag理论基础泵筒游动凡尔固定凡尔柱塞FpPoPPi有杆抽