基于抽油机工况的特征提取与建立和全域故障识别

针对目前抽油机井下工况故障特征分类任务难以解决,使得所建立诊断模型适应性差且识别率低的问题,通过对抽油机阀门和抽油杆运动状态的分析,首先将示功图进行数学形态学预处理;然后提出阀门开闭点获取和载荷变化特征获取的两种方法,提取到抽油机全域故障的54个全新特征,建立了抽油机工况的特征库;最后运用决策树、Logistic回归和支持向量机算法,验证了在不同工况下,该特征库均具有较好的分类效果,评估了不同故障的工况特征指标,得到各工况私有规则库。研究结果表明,提取的特征能够有效识别出抽油机全域故障,并且具有较高的识别精度。

一种抽油机毛辫子折弯固定装置的研制与应用

目前,游梁式抽油机是我国的主要采油设备之一,在游梁式抽油机更换驴头毛辫子作业中,现场需要人工站在驴头顶部使用小撬杠拆卸和弯曲毛辫子,登高作业存在一定的安全风险;时常遇到卡死无法取出或无法折弯毛辫子,且高空作业对操作人员的心理素质和体力消耗都是一种极大的考验,若稍有不慎将有踩空、打滑和跌落的安全风险;井口人员在调整毛辫子两端绳帽头的高度时,也较为不便,同时还存在与驴头顶部人员的交叉作业、高空坠物的安全风险。针对此问题,需要开展一种抽油机毛辫子折弯固定的装置,并且能够在地面预处理进行固定,在更换毛辫子时直接吊装更换,达到提高效率、降低登高作业的安全风险。本文着眼于游梁式抽油机毛辫子折弯固定装置的研制与应用,基于毛辫子悬挂在驴头顶部挂耳处的原理,对毛辫子的折弯预处理进行了研究与分析,设计出该折弯固定装置,该装置包含折弯部分、固定部分和升降部分,所述的折弯部分可将抽油机毛辫子轻松折弯180°,所述的固定部分可将折弯后的毛辫子进行固定塑形,保持毛辫子的弯曲状态并能够承受所吊装的力;所述的升降部分为手摇绞盘、钢丝绳和吊钩,通过吊钩勾住固定部分,手摇绞盘,利用钢丝绳将毛辫子提升或下放至地面。

低渗透油田节能抽油机的选型

大庆油田采油九厂现有抽油机1338台,其中常规抽油机107台,偏置机882台,双驴头抽油机349台,2004年全厂抽油机系统效率只有8.37%.影响系统效率的主要因素有两个方面:一是油井深、产液低;二是部分井抽汲设备偏大,抽油机井装机功率偏高,造成"大马拉小车".降低机型,提高抽油机载荷利用率,是提高抽油机井系统效率的源头和有效途径.

基于无监督学习的抽油机井示功图自动聚类与批量标注方法

为充分利用大量未标注样本、节约人力与时间,提出了基于无监督学习的抽油机井示功图自动聚类与批量标注方法。首先,将抽油机驴头往复运动产生的位移、载荷数据转化为示功图图片样本,其中,示功图的横坐标为位移,纵坐标为载荷;其次,加载在ImageNet上训练过的带有一系列权重参数、具有强特征提取能力的卷积神经网络模型;然后,去除该网络模型的全连接层,利用该网络模型提取示功图图片样本的特征;最后,利用k-means聚类算法对提取到的特征进行聚类分析,将具有相似特征的示功图聚到同一文件夹中。批量的对示功图聚类结果进行快速标注,从而形成抽油机井故障诊断的示功图样本集。实验随机搜集了100口抽油机井的20 000条示功图数据,结果表明,基于无监督学习的抽油机井示功图自动聚类与批量标注方法耗时短、准确率高,为示功图样本集标注提供了一种高效方法,对于充分挖掘油田大数据的应用价值具有示范意义。

抽油机井云计算功图计产模式较边缘计算功图计产模式提高投资回报率

(目的意义)当前,随着油田数智转型工作的不断推进,相继出现基于边缘计算、云计算两种功图计产模式的油田数字化建设架构,如何选择最佳的技术路线,是摆在各大油田面前的难题。(方法过程)文章利用上述两种模式分别对长庆油田4类抽油机井开展了现场试验,并将两种模式的所对应的采样频次、处理效率、计产精度、投资回报率等方面进行了比较。(结果现象)分析结果显示,边缘计算功图计产模式具有更高的采样频次,更快分析处理速度,但投资回报率比较低。通过与人工单量结果对比显示,在云端功图采集张数达标的情况下,两种模式的计产结果与人工单量结果相对误差分别是2.37%、2.65%,基本保持一致;在云端功图采集张数不达标的情况下,对于出液平稳的抽油机井,两种模式的计产结果与人工单量结果相对误差分别是6.95%、3.94%,仍保持一致;在云端功图采集张数不达标的情况下,对于出液波动的抽油机井,边缘计算功图计产结果与人工单量结果相对误差4.37%,基本一致。但云计算功图计产结果与人工单量结果存在较大误差,相对误差18.42%。(结论建议)目前5G、光纤等传输技术已在各大油田规模应用,油田物联网建设基础较好,建议优选云计算功图计产模式,该模式计产结果准确且投资回报率相对较高。

抽油机结构分析及性能对比

抽油机是将石油举升到地面的机械设备。本文对各类抽油机结构及性能进行了对比分析,并指出了未来抽油机的发展方向。主要得出以下结论:(1)游梁抽油机、滚筒式抽油机、四杆传动机构抽油机、多杆机构抽油机以及链条式抽油机各有优缺点,目前以游梁抽油机为主体。(2)长冲程、轻便化、低能耗以及智能化抽油机将是未来发展的主要方向。

基于AGINet模型的抽油机异常诊断

为克服已有抽油机异常诊断方法中存在的不足,提出一种多尺度结合全局池化的AlexNet模型(简记为AGINet模型)。首先,AGINet模型在已有AlexNet模型中使用批归一化代替原来的局部响应归一化,接着加入Inception模块,最后使用全局平均池化层代替原有的全连接层。基于相同的输入输出和抽油机示功图数据集,分别完成对AGINet模型、AlexNet模型、LeNet5模型、VGG11模型、卷积神经网络和支持向量机的训练和测试。测试结果表明,与其它深度学习模型和支持向量机相比,AGINet模型的分类准确率、召回率的宏平均值、F1的宏平均值、参数量和所占内存大小均有一定程度的改善,具体值分别为99.9%、99.9%、99.9%、338649和1334KB。AGINet模型为油田抽油机的异常诊断提供了重要的技术参考,促进了先进计算机技术在石油工业中的应用。

油田抽油机低压电力线路故障分析及防范对策

油田抽油机及其配套的380V低压电力线路常年处于野外运行,环境比较恶劣,低压电力线路故障时有发生,对抽油机的正常生产造成威胁,可能导致设备损坏、安全事故及经济损失。通过对低压电力线路常见故障的深入分析,提出了一套科学的故障预防策略,以期提高油田抽油机的运行稳定性,降低设备故障率,保障抽油机井生产的连续性和安全性。

游梁式抽油机啮合式刹车驻车装置方案设计

针对游梁式抽油机检修时因系统机械故障或工人未锁死刹车系统而导致生产事故意外发生的隐患,结合现场需求,设计一种啮合式刹车驻车装置,对其实现方案、结构等进行分析,并结合有限元软件对齿块、齿盘、转臂等关键部件进行强度校核;根据其工作原理,对齿块与齿盘的啮入啮出条件进行校核,为后续推广应用提供理论依据。该刹车驻车装置作为抽油机正常刹车装置有益补充,为抽油机检维修等作业提供双保险,为抽油机检维修时溜车隐患的解决提供一种可行的解决方案。

抽油机系统效率动态控制图研制与应用

基于使抽油机井系统效率管理更加精细、节能措施安排更为精准的目的,采用示功图面积计算方法,将系统效率指标细分为地面系统效率和井下系统效率两部分,结合分析主要影响因素试验,以建立多元回归预测模型的方法,绘制出抽油机系统效率动态控制图。而后采用对应的系统效率提升对策,共治理低效井515口,共计实施措施3 385井次,平均系统效率提升7.91个百分点,年共累计节电204.61×10^(4)kWh。结果表明,应用抽油机系统效率动态控制图,能够准确判断出节能潜力,能够提出针对性的提效措施。

基于卷积神经网络的抽油机故障诊断

抽油机故障诊断对于保障油气田的稳定运行至关重要.针对已有基于深度学习的故障诊断模型参数量大导致应用范围受限的问题提出一种基于空洞卷积和惩罚机制的卷积神经网络模型.该模型在浅层神经网络部署不同空洞卷积率的空洞残差模块高效获取示功图轮廓特征的同时降低了模型参数量.其次将惩罚机制融入Softmax损失函数增强模型诊断气体影响等难分样本的故障准确率.采用抽油机实况数据集进行实验验证结果表明该模型参数量为0.94 M浮点型计算量为165.24 M.与MobileNetV3相比改进后的算法模型在准确率同为96.6%的前提下参数量减少了3.30 M浮点型计算量减少了52.22 M更易部署在资源受限的故障诊断平台.

游梁抽油机故障排查与隐患处理对策研究

游梁抽油机作为一种常用的油田开采设备,在运行过程中常会遇到各种故障。本文首先介绍了游梁抽油机的工作原理,详细列举了常见的故障类型,包括机械故障、电气故障、液压系统故障和控制系统故障,并对其成因进行了分析。并提出了游梁抽油机故障排查的方法,包括振动诊断技术、温度诊断技术、声学诊断技术等。最后通过案例分析,阐述了游梁抽油机故障排查实例和隐患处理对策实施情况,并总结了经验教训,以期能够为游梁抽油机的故障排查和隐患处理提供参考。

基于Unity3D的油田抽油机三维可视化监控系统设计

针对抽油机监测形式单一、三维可视化程度低和联动性差的缺陷,引入信息―物理实时映射思想,开发了油田抽油机三维可视化监控系统。设计了抽油机数字空间,搭建虚实交互层设计架构;搭建三维可视化系统数据组成及关系框架;结合逆运动学,构建数学模型,基于五维模型和Unity 3D平台设计抽油机三维可视化系统总体架构;以游梁式抽油机为对象进行实验验证,实现了实时动态监测、虚实混合控制、运动轨迹追踪和在线预警等服务功能。为三维可视化监控在石油机械领域的落地应用和数字孪生系统的开发提供借鉴。

基于机理仿真的抽油机有杆泵举升系统生产参数优化设计

基于传统经验法和预测模型法的抽油机有杆泵举升系统设计方法在实际应用中要么过于简单要么过于复杂,设计方案的可靠性还有待提升。因此,应用大数据驱动技术从海量抽油机井举升系统设计方案中探索规律,推荐以提高产量和节能降耗为目标的抽汲参数优化设计最优方案,将提升抽油机井举升系统设计方法的科学性和可操作性。文章分析了抽油机井产量主控因素,将软件仿真和现场获取的抽油机井举升系统设计样本进行聚类分析融合得到新的样本库,建立了抽油机井举升系统设计方案的深度学习模型,研究了基于匹配算法的方案相似度模型,开发了抽油机井有杆泵举升系统生产参数设计推荐系统。根据实例计算验证,该系统能够根据待设计井的地质特征和开发特征,从海量样本中匹配到与地质油藏条件相似度高且运行效果良好的举升设计方案,推荐方案的举升参数及举升效果与原有方案相比有较大的提升,证明了计算模型的实际可行性,为抽油机举升系统优化设计提供了新思路及方法。

游梁式抽油机的节能改造

介绍了异相游梁平衡抽油机的特点 ,并以CYJY12 - 4 .8- 73HB型抽油机为例 ,论述了游梁式抽油机节能改造的具体方法、改造前后参数的变化及经改造而成的异相游梁平衡抽油机的性能。游梁式抽油机改造后 ,在满足使用条件下 ,可节电 10 %以上 ,同时 ,还可以改善抽油机的工作状况和受力特性 ,提高抽油机的稳定性 ,延长使用寿命。

异形游梁式抽油机几何参数的求解方法

针对异形游梁式抽油机几何参数计算较为复杂的特点,提出了一种简单的计算方法:反求法。在此基础上,建立了计算模型,并推导出了曲柄的位置与游梁后臂和连杆长度的关系表达式,最后以CYJB12-4.8-53HB异形游梁式抽油机为实例进行了几何参数的计算。

16型异相游梁复合平衡抽油机性能测试

根据我国油田的开发现状及抽油机的应用情况 ,提出了 16型抽油机改进设计方法 ,并对改进后的CYJY16— 5 4— 89HF B型异相游梁复合平衡抽油机进行了整机性能测试 ,测试结果表明 ,该型抽油机的各项性能指标均符合SY T5 0 4 4— 93《游梁式抽油机》及SY T5 2 12— 97《游梁式抽油机质量分等》标准之要求。现场应用表明 ,该 16型抽油机与常规抽油机相比 ,减速器峰值扭矩下降 4 2 %以上 ,节能 30 %以上 ,并且结构简单、承载能力大、可靠性高。

常规抽油机改造成变臂型抽油机的具体实践

介绍了常规抽油机进行增程改造的可行性 ,并以 10型 3米常规抽油机为实例 ,论述了增程节能改造的具体方法和改造前后参数的具体变化及经改造而成的变臂形游梁式节能抽油机的性能。应用实践表明 :常规抽油机经增程节能改造后 ,在满足使用条件下 ,不仅可增加产液量 30 %以上 ,节电 12 %以上 ,而且还可以充分利用油田现有的设备 ,大大减少固定资产的投资 。

变臂型游梁式节能抽油机设计

针对我国油田开采的现状和抽油机的使用状况，提出了变臂型游梁式抽油机的设计方案。对变臂型游梁式抽油机的几何计算、运动分析进行了推导。以１０型４．２ｍ抽油机为例，对常规型和变臂型游梁式抽油机的性能参数进行了计算和分析对比。结果表明，变臂型游梁式抽油机结构紧凑、体积小、重量轻，且动力性好、能耗低，比常规型游梁式抽油机节能１５％以上。

游梁式抽油机免维护轴承密封性能及优化

基于常规经验设计的游梁式抽油机免维护尾轴承(密封调心滚子轴承),其润滑及密封性能不能有效适用于抽油机特有的摆动工况和曲柄剪刀差工况。为合理确定免维护尾轴承的润滑脂填脂量和密封圈径向过盈量,以游梁式抽油机免维护尾轴承为研究对象,采用有限元计算法,建立摆动工况下轴承流体域中润滑脂和空气两相流动的计算模型,分析润滑脂填脂量对轴承腔中润滑脂分布的影响规律,并提出最优填脂量润滑方案;对免维护尾轴承的密封圈进行过盈状态以及现场工况(曲柄剪刀差)下的应力分布计算及优化,以满足最优填脂量下的密封要求。研究结果表明:为保证轴承滚子的充分润滑以及密封圈在过盈状态下和曲柄剪刀差状态下的密封性能,免维护尾轴承润滑脂最优填脂量为70%~90%,密封圈与轴承内圈的径向过盈量为0.25 mm。通过试验验证了优化后的免维护尾轴承满足密封要求。研究结果可为游梁式抽油机免维护轴承的设计提供理论支撑。