一种基于多参数融合的油井管柱智能监测诊断方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于多参数融合的油井管柱智能监测诊断方法及装置，通过监测装置采集管柱起下井操作过程的加速度、井下流量、压力、温度参数，实现了管柱起下井数量和井下作业质量的智能监测诊断，达到了油井井下作业质量监督管理的目的。当前井下作业过程缺乏智能化监督管理手段，通常采用人工进行监督管理，存在由于主观因素的影响造成监督管理不到位、作业过程缺乏数据支撑和作业质量无法直观反映的问题。本发明专利技术在管柱上安装信号采集装置与油管管柱同时起下油井，采集管柱起下过程中的加速度、流量、压力和温度参数并存储于装置中，作业完成后对采集的信号进行回放和滤波降噪处理，利用处理后的数据基于多参数融合的智能监测诊断方法实现管柱起下数量和井下作业过程的识别。识别。

【技术实现步骤摘要】
一种基于多参数融合的油井管柱智能监测诊断方法及装置


[0001]本专利技术涉及一种基于多参数融合的油井管柱智能监测诊断方法及装置，通过监测诊断管柱起下数量和起下操作过程实现油井井下作业过程智能监测，达到了规范和优化井下操作流程和技术的目的。

技术介绍

[0002]井下作业是油田生产的重要组成部分，井下作业是对油井进行的井下的维护作业技术措施，通过起下管柱的操作，解除井筒的故障，恢复油水井的正常运行状态，不断提高油田的生产能力，获得最佳的经济效益。油水井常规的井下作业技术措施包括修井检泵作业、常规井下落物的打捞作业、水力冲砂作业等；油水井的大修作业包括套损修复、复杂井下落物打捞、解卡技术措施等；挖潜增产的井下作业技术措施主要为水力压裂、酸化以及堵水等。当油田开发进入中后期，对于老井的井下维护作业是非常重要的增产手段，因此井下作业施工质量的监督管理显得更加重要。高质量的作业施工，能够达到预期的井下作业施工标准，而不合格的井下作业措施，不仅浪费了资金，而且达不到增产的效果，给油田生产带来危害。井下作业过程通常都是通过起下管柱的技术手段进行实施，通过监测诊断井下作业过程中管柱操作状态可以反推并验证整个井下作业过程，进而实现井下作业过程的监督管理。
[0003]当前油田对于井下作业过程的监督管理方式都是基于监督人员人工进行的，作业质量的监督效果往往取决于监督人员的技术能力素养。基于人工监督管理方式通常存在由于主观因素的影响造成监督管理不到位、作业过程缺乏数据支撑和作业质量无法直观反映等问题，造成施工队上交假资料的情况时有发生，对油田正常生产造成了严重的影响。
[0004]针对井下作业质量监督的迫切实际需求，CN205297541U提出并设计了一种井下作业监测装置，该装置通过钢丝绳滚筒带动钢丝和抽吸记录仪下井，通过采集机车声音和水箱温度等参数实现了对井下抽吸作业的监测，但此技术专利只适用于井下抽吸作业的监测，无法满足其他作业类型的监测。CN203547725U设计了一种多用途的同心监测管柱用于在油气田井下作业过程中监测目的层压力和温度，该装置只采集了作业过程中的压力和温度，并未对管柱下井过程的加速度和通过管柱中心通道的流量参数进行采集，该装置只适用于压裂等井液注入类作业过程。

技术实现思路

[0005]通过分析文献发现针对于井下作业质量数字化监督技术还存在一定的空白，为了防止由于人工监督管理不到位造成的井下作业质量不达标影响油井正常生产的问题，本专利技术提出一种基于多参数融合的油井管柱智能监测诊断方法及装置，实现井下作业过程数字化管理，通过监测装置采集的大量管柱操作过程数据对整个井下作业过程进行智能诊断监测，有效的避免了人员监督管理过程中出现的流于形式或监督不到位的情况，直接促使施工方严格按设计施工，同时井下作业过程的数字化管理，为进一步发挥井下作业过程数据
的潜在价值创造了有利条件。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案：一种基于多参数融合的油井管柱智能监测诊断方法及装置，其具体过程包括以下步骤：
[0007]1)在套管上安装管柱监测装置，该装置具有压力、温度、流量和加速度数据采集功能，采集数据包括X轴、Y轴和Z轴加速度信号A
x
、A
y
和A
z
，以及套管压力P、套管温度T和通过油管的流量Q信号；
[0008]2)在作业过程中，智能管柱监测装置与套管通过螺纹连接，一起完成起下井过程，采集起下井过程的压力、温度、流量和加速度数据，并存储于装置内部存储器中；压力、温度、流量信号采样率为f
s1
，加速度信号采样率为f
s2
；
[0009]3)作业完成后，通过专用数据读取软件读取仪器中存储的压力、温度、流量与X轴、Y轴和Z轴的加速度数据；
[0010]4)通过Z轴加速信号对所有读取的信号进行有效数据段截取，获得起下井操作过程的有效数据；
[0011]5)对获得的有效数据进行下井过程和起井过程进行分段处理，分别截取出对应的数据段，通过采样时间进行数据同步对齐处理；
[0012]6)分别对获得的下井过程数据和起井过程数据进行去噪滤波处理，对处理后的数据基于多参数融合智能诊断方法进行分析诊断，分别得到下井管柱数量和起井管柱数量，以及各个管柱操作过程状态参数。
[0013]在步骤1)中管柱监测装置分为井上部分和井下部分，井下部分具备信号采集模块、电池供电模块和数据通信处理模块，其中信号采集模块包括温度压力传感器、加速度计、流量计；井上部分包括数据处理计算机。
[0014]在步骤4)中有效数据截取方法：对获得的Z轴加速度信号进行数据分段，数据段长度为可设变量M，令Z轴加速度信号数据总长度为L，则数据分段数量N表示为：
[0015][0016]式中表示向下取整。
[0017]对每段的Z轴加速度信号数据求均值获得Z轴加速度信号分段数据的均值设定均值判断参数α
mean
，若满足式(2)的判断条件则表明为有效数据段，把所有有效数据段合成为Z轴加速度信号的有效数据A
z_useful
；按照数据时间同步截取方法获得X轴、Y轴加速度信号有效数据A
x_useful
、A
y_useful
，以及套管压力信号有效数据P
useful
、油管温度有效数据T
useful
和通过油管的流量有效数据Q
useful
。
[0018][0019]在步骤5)中起下井过程数据分段方法：对获得的Z轴加速度信号有效数据进行分段，数据段长度为可设变量M
useful
，令Z轴加速度信号数据有效数据长度为L
useful
，则有效数据分段数量N
useful
表示为：
[0020][0021]式中表示向上取整；最后一组数据长度小于可设变量M
useful
的部分用有效数据的整体均值进行补充。
[0022]对每段的Z轴加速度有效数据求标准差，获得各个有效分段数据的标准差值给定标准差值判断参数β
std
；从到进行逐个数据段判断，满足式(4)判断条件的第一数据段号则为下井过程的起始位置D
start
，从起始位置D
start
对应的数据段向后进行判断，记录不满足式(4)判断条件的第一个数据段为下井过程的结束位置D
end
，与之间的数据则对应为下井过程Z轴加速度数据。
[0023][0024]从结束位置D
end
对应的数据段开始，按照上述相同的处理方法可以获得起井过程起始位置LF
start
和起井过程结束位置LF
end
，与之间的数据则对应为起井过程Z轴加速度数据；按照数据时间同步截取方法可分别获得X轴、Y轴加速度信号起下井过程数据，以及套管压力、油管温度和通过油管本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.本发明涉及一种基于多参数融合的油井管柱智能监测诊断方法及装置，其特征在于：1)在套管上安装管柱监测装置，该装置具有压力、温度、流量和加速度数据采集功能，采集数据包括装置运动过程中X轴、Y轴和Z轴加速度信号A
x
、A
y
和A
z
，以及井下套管压力P、套管温度T和通过油管的流量Q信号；2)在作业过程中，智能管柱监测装置与套管通过螺纹连接，一起完成起下井过程，采集起下井过程的压力、温度、流量和加速度数据，并存储于装置内部存储器中；压力、温度、流量信号采样率为f
s1
，加速度信号采样率为f
s2
；3)作业完成后，通过专用数据读取软件读取仪器中存储的压力、温度、流量与X轴、Y轴和Z轴的加速度数据；4)通过Z轴加速信号对所有读取的信号进行有效数据段截取，获得起下井操作过程的有效数据；5)对获得的有效数据进行下井过程和起井过程进行分段处理，分别截取出对应的数据段，通过采样时间进行数据同步对齐处理；6)分别对获得的下井过程数据和起井过程数据进行去噪滤波处理，对处理后的数据基于多参数融合智能诊断方法进行分析诊断，分别得到下井管柱数量和起井管柱数量，以及各个管柱操作过程状态参数。2.根据权利要求1所述的一种基于多参数融合的油井管柱智能监测诊断方法及装置，其特征在于，步骤1)中管柱监测装置分为井上部分和井下部分，井下部分具备信号采集模块、电池供电模块和数据通信处理模块，其中信号采集模块包括温度压力传感器、加速度计、流量计；井上部分包括数据处理计算机。3.根据权利要求1所述的一种基于多参数融合的油井管柱智能监测诊断方法及装置，其特征在于，步骤4)有效数据截取方法为：对获得的Z轴加速度信号进行数据分段，数据段长度为可设变量M，令Z轴加速度信号数据总长度为L，则数据分段数量N表示为：式中表示向下取整；对每段的Z轴加速度信号数据求均值获得Z轴加速度信号分段数据的均值设定均值判断参数α
mean
，若满足式(2)的判断条件则表明为有效数据段，把所有有效数据段合成为Z轴加速度信号的有效数据A
z_useful
；按照数据时间同步截取方法获得X轴、Y轴加速度信号有效数据A
x_useful
、A
y_useful
，以及套管压力信号有效数据P
useful
、油管温度有效数据T
useful
和通过油管的流量有效数据Q
useful
；4.根据权利要求1所述的一种基于多参数融合的油井管柱智能监测诊断方法及装置，其特征在于，步骤5)起下井过程数据分段方法为：对获得的Z轴加速度信号有效数据进行分段，数据段长度为可设变量M
useful
，令Z轴加速度信号数据有效数据长度为L
useful
，则有效数据分段数量N
useful
表示为：
式中表示向上取整；最后一组数据长度小于可设变量M
useful
的部分用有效数据的整体均值进行补充；对每段的Z轴加速度有效数据求标准差，获得各个有效分段数据的标准差值给定标准差值判断参数β
std
；从到进行逐个数据段判断，满足式(4)判断条件的第一数据段号则为下井过程的起始位置D
start
，从起始位置D
start
对应的数据段向后进行判断，记录不满足式(4)判断条件的第一个数据段为下井过程的结束位置D
end
，与之间的数据则对应为下井过程Z轴加速度数据；从结束位置D
end
对应的数据段开始，按照上述相同的处理方法可以获得起井过程起始位置LF
start
和起井过程结束位置LF
end
，与之间的数据则对应为起井过程Z轴加速度数据；按照数据时间同步截取方法可分别获得X轴、Y轴加速度信号起下井过程数据，以及套管压力、油管温度和通过油管流量的起下井过程数据。5.根据权利要求1所述的一种基于多参数融合的油井管柱智能监测诊断方法及装置，其特征在于，步骤6)多参数融合诊断分析方法中有效套管压力数据去噪滤波方法为：对于压力数据采用滑动均值滤波方法，滑动窗口为W1，连续取W1个有效套管压力信号按照采集顺序将其存入W1...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘雯华，欧阳有界，胡腾，汪开义，龙志祥，
申请(专利权)人：贵州航天凯山石油仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：