基于自适应滤波和冲击识别的抽油机单流阀漏失检测方法技术

本发明专利技术公开了基于自适应滤波和冲击识别的抽油机单流阀漏失检测方法，包括：采集振动信号，获取抽油机的做功周期；识别振动信号中每个做功周期的下冲程期间，从下冲程期间内提取脉冲信号；若脉冲信号满足预设规则，则判断单流阀为漏失状态。本发明专利技术能够实时检测不同工况下单流阀的漏失状态，检测结果合理准确。

【技术实现步骤摘要】
基于自适应滤波和冲击识别的抽油机单流阀漏失检测方法
本专利技术涉及石油开采
更具体地说，本专利技术涉及一种基于自适应滤波和冲击识别的抽油机单流阀漏失检测方法。
技术介绍
在油田抽油机井口的油管和回油管线间的单流阀存在关闭不严，存在从回油管线向油管回流现象，该现象由来已久，一直困扰油田从业者，没有快捷简便的方法现场解决。抽油井井口的回油管线向油管道管的的现象是指由于井口油管连通单流阀关闭不严，造成抽油井产出液体部分或全部回流到油管中的现象。这种现象不仅严重影响产量，而且无谓消耗成本，增加了生产管理难度，威胁安全生产运行。抽油机井口采油树上的单流阀是将抽油井油管内的油液向回油管单向输送的关键设备。在正常情况下，回油管内压力维持在一个稳定水平。当抽油机上冲程时，油液在油管内积聚，随着抽油机活塞持续上行，油管内体积变小，压力增大，当油管内压力超过单流阀后回油管内压力时，单流阀被顶开，油液从单流阀流入回油管；而在抽油机下冲程时，随着抽油机活塞持续下行，油管内压力下降，油管内压力低于单流阀后回油管内压力，单流阀闭合，回油管和井内油管断开，防止油液经单流阀反向流入井内油管。但是，由于单流阀在长期油液环境下工作，极易产生变形、裂纹、破裂、磨损等现象,导致单流阀在下冲程闭合不严，回油管油液反向流入井内油管，造成微漏、漏失问题。另外一个原因是，由于油液中含有砂、蜡、水、气等，其中砂、蜡等也可能会引起单流阀卡顿，导致抽油机下冲程过程单流阀闭合不严，造成微漏、漏失问题。因此，设计合理准确的漏失状态检测方法对提高抽油机产油效率有着重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种基于自适应滤波和冲击识别的抽油机单流阀漏失检测方法，能够实时检测不同工况下单流阀的漏失状态，检测结果合理准确。为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了基于自适应滤波和冲击识别的抽油机单流阀漏失检测方法，包括：采集振动信号，获取抽油机的做功周期；识别振动信号中每个做功周期的下冲程期间，从下冲程期间内提取脉冲信号；若脉冲信号满足预设规则，则判断单流阀为漏失状态。优选的是，所述的基于自适应滤波和冲击识别的抽油机单流阀漏失检测方法，根据脉冲信号的平均脉冲幅值、脉冲密度判断单流阀是否为漏失状态。优选的是，所述的基于自适应滤波和冲击识别的抽油机单流阀漏失检测方法，获取抽油机的做功周期的方法包括：计算振动信号X(i)各时刻的有效值，得到有效值时间序列xe(i)；对xe(i)作傅里叶变换，获得有效值频谱；根据有效值频谱，计算幅值最大的谱线对应的频率fm，做功周期为Tc＝1/fm。优选的是，所述的基于自适应滤波和冲击识别的抽油机单流阀漏失检测方法，识别振动信号中每个做功周期的下冲程期间的方法包括：步骤一、令t0＝0，步长ΔT＝Tc/3；步骤二、从中截取t0,t0+ΔT之间的数据序列构成有效值时间序列(jp＝1,2,...,l)，其中l就是t0,t0+ΔT之间的有效值数据个数，为第p个做功周期的有效值时间序列，的最大值为Vmax、最小值为Vmin和平均值为Vave；阈值门限Vd_stroke＝Vmin+(Vmax-Vmin)/5；步骤三、计算的平均值Vp_ave，如果Vp_ave＜Vave而且Vp_ave＜Vd_stroke，而且中所有的数据都小于Vave，那么记录下冲程开始时间td_s为t0，如果上述条件不满足，则设t0＝t0+1，重复步骤二；步骤四、令t0＝td_s+1；步骤五、从中截取t0,t0+ΔT之间的数据序列构成新的时间序列(jp＝1,2,...,l)，其中l就是t0,t0+ΔT之间的有效值数据个数；步骤六、计算的平均值Vp_ave，如果Vp_ave＜Vave而且Vp_ave＜Vd_stroke，而且中所有的数据都小于Vave，那么设t0＝t0+1，重复步骤五；否则记录下冲程结束时间td_e为t0。优选的是，所述的基于自适应滤波和冲击识别的抽油机单流阀漏失检测方法，从下冲程期间内提取脉冲信号的方法包括：从振动信号X(i)中，截取从ts开始的第p个做功周期之间的振动时间序列Xp(j)(j＝1,2,...,M)，M为ts和ts+Tc之间的振动数据个数；从Xp(j)中截取td_s和td_e之间的振动数据，形成新的时间序列Xs_p(js)(js＝1,2,...,L)，其中L为下冲程过程中总的振动数据个数；确定带通滤波器B(Fc_kmax,ΔBw)，经该带通滤波器处理得到的频率带的峭度值最大，Fc_kmax为滤波器中心频率，ΔBw带通滤波器的宽度；采用带通滤波器B(Fc_kmax,ΔBw)对Xs_p(js)进行滤波，获得采用数字包络解调技术获得脉冲信号的振动冲击包络时间序列识别振动冲击包络时间序列波形获得脉冲的数量、脉冲的幅值。优选的是，所述的基于自适应滤波和冲击识别的抽油机单流阀漏失检测方法，所述预设规则包括：若Ep_stroke≥Ep_stroke_max并且Lp_stroke≥Lp_stroke_max，则判断单流阀处于漏失状态；其中，Tp_stroke是所有P个做功周期中，总的用于检测脉冲的数据的累计时长；Ep_stroke在是在下冲程中识别到的平均脉冲幅值；Lp_stroke在下冲程中识别到的脉冲密度；Ep_stroke_max为最大能容忍的无漏失状态下的允许平均脉冲幅值，Lp_stroke_max为最大能容忍的无漏失状态下的允许脉冲密度。优选的是，所述的基于自适应滤波和冲击识别的抽油机单流阀漏失检测方法，确定带通滤波器B(Fc_kmax,ΔBw)的方法包括：步骤A、设采集频率为Fs，令fc＝ΔBw/2；步骤B、构造一个带通滤波器B(fc,ΔBw),对Xs_p(js)(js＝1,2,...,L)进行滤波处理后获得一个新的时间序列步骤C、计算的峭度值并同步记录B(fc,ΔBw)和步骤D、如果fc＜Fs/2-ΔBw，那么令fc＝fc+ΔBw，重复步骤B，否则进行下一个步骤；步骤F、从保存的所有中寻找最大值对应的带通滤波器，即为B(Fc_kmax,ΔBw)。优选的是，所述的基于自适应滤波和冲击识别的抽油机单流阀漏失检测方法，在抽油机阀组外壁采集振动信号。本专利技术至少包括以下有益效果：本专利技术在单流阀的阀组外壁通过磁力吸附或粘贴方式固定高频振动加速度传感器，进而可以测量获得抽油机不同工况下阀组的高频振动信号，以振动信号为基础，通过对振动信号自动化分析检测，实现对单流阀漏失状态的检测和识别。本专利技术可以实时检测各类抽油机的漏失状态，检测效率高，检测结果合理准确，不依赖人工巡视。本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。附图说明图1为无漏失条件下冲程过程在测量得到的阀组外壁振动(加速度)信号；图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于自适应滤波和冲击识别的抽油机单流阀漏失检测方法，其特征在于，包括：/n采集振动信号，获取抽油机的做功周期；/n识别振动信号中每个做功周期的下冲程期间，从下冲程期间内提取脉冲信号；/n若脉冲信号满足预设规则，则判断单流阀为漏失状态。/n

【技术特征摘要】
1.基于自适应滤波和冲击识别的抽油机单流阀漏失检测方法，其特征在于，包括：
采集振动信号，获取抽油机的做功周期；
识别振动信号中每个做功周期的下冲程期间，从下冲程期间内提取脉冲信号；
若脉冲信号满足预设规则，则判断单流阀为漏失状态。


2.如权利要求1所述的基于自适应滤波和冲击识别的抽油机单流阀漏失检测方法，其特征在于，根据脉冲信号的平均脉冲幅值、脉冲密度判断单流阀是否为漏失状态。


3.如权利要求1所述的基于自适应滤波和冲击识别的抽油机单流阀漏失检测方法，其特征在于，获取抽油机的做功周期的方法包括：
计算振动信号X(i)各时刻的有效值，得到有效值时间序列xe(i)；
对xe(i)作傅里叶变换，获得有效值频谱；
根据有效值频谱，计算幅值最大的谱线对应的频率fm，做功周期为Tc＝1/fm。


4.如权利要求1所述的基于自适应滤波和冲击识别的抽油机单流阀漏失检测方法，其特征在于，识别振动信号中每个做功周期的下冲程期间的方法包括：
步骤一、令t0＝0，步长ΔT＝Tc/3；
步骤二、从中截取t0,t0+ΔT之间的数据序列构成有效值时间序列(jp＝1,2,...,l)，其中l就是t0,t0+ΔT之间的有效值数据个数，为第p个做功周期的有效值时间序列，的最大值为Vmax、最小值为Vmin和平均值为Vave；阈值门限Vd_stroke＝Vmin+(Vmax-Vmin)/5；
步骤三、计算的平均值Vp_ave，如果Vp_ave＜Vave而且Vp_ave＜Vd_stroke，而且中所有的数据都小于Vave，那么记录下冲程开始时间td_s为t0，如果上述条件不满足，则设t0＝t0+1，重复步骤二；
步骤四、令t0＝td_s+1；
步骤五、从中截取t0,t0+ΔT之间的数据序列构成新的时间序列(jp＝1,2,...,l)，其中l就是t0,t0+ΔT之间的有效值数据个数；
步骤六、计算的平均值Vp_ave，如果Vp_ave＜Vave而且Vp_ave＜Vd_stroke，而且中所有的数据都小于Vave，那么设t0＝t0+1，重复步骤五；否则记录下冲程结束时间td_e为t0。


5.如权利要求4所述的基于自适应滤波和冲击识别的抽油机单流阀漏失检测方法，其特征在于，从下冲程期间内提取脉冲信号的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：任继顺，汪洋，崔悦，张民威，苏疆东，何继全，王振鑫，李震，凌敏，高天琪，刘孝琴，刘春梅，季源，
申请(专利权)人：北京中元瑞讯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11