《石化行业智能制造 抽油机井生产调参系统通用要求》（征求意见稿）.pdf

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石化行业智能制造抽油机井生产调参系统通用要求

1范围

本标准规定了抽油机井生产调参系统的基本构成要求、模型要求、工况要求以及系统功能。

本标准适用于石化企业抽油机井生产智能调参系统的设计、开发、建设。

2规范性引用文件

本文件没有规范性引用文件。

3术语和定义

本文件没有需要界定的术语和定义。

4基本构成

系统建设应基于机理模型与人工智能模型两类模型开展。其中，机理模型包括动态液面计算模型，

人工智能模型包括抽油机井间开预测模型和抽汲参数优化模型。动液面计算机理模型为抽油机井间开预

测模型和抽油参数优化模型的输入参数和人工智能模型推理应用的触发条件。抽油机井生产智能调参系

统业务架构设计实例见附录A。

5模型要求

5.1模型应用流程

应用流程用于描述和规范抽油机井生产参数智能调整系统的工作流程，如图1所示。

图1抽油机井生产调参系统系统应用流程图

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模型应用工作流程包括以下几步：

a)抽取抽油机井的生产实时数据、功图实时数据、生产日数据、抽油机设备数据、杆柱组合等数

据，对数据进行预处理（包括异常值、缺失值等），利用皮尔逊相关系数、斯皮尔曼相关系数、

判定系数等相关性分析方法确定抽油井工作制度的影响因素，结合主成分分析（PCA）方法明

确影响抽油机井工作制度因素的主次关系，形成抽油机井生产参数优化样本库；

b)通过波动方程将地面示功图转化为泵功图，进而确定阀开、闭点的位置得到上下载荷值，由井

筒多相流方法计算沉没压力和抽油泵的出口压力，根据井下泵的载荷及压力构成分析计算动液

面；

c)基于抽油机井生产参数优化样本库，通过机器学习算法、循环神经网络等算法建立抽油机井间

开预测模型和抽油机井抽汲参数优化模型；

d)根据抽油机井动液面实时计算结果和产液量，触发抽油机井间开预测模型和抽油机井抽汲参数

优化模型调用时机，从而生产参数优化方案；

e)经管理人员审核通过后，通过数据采集与监视控制系统发送生产参数调整指令至抽油机井机

柜，调整抽油机冲次和间开周期。

5.2动液面计算模型

动液面计算模型应具备以下要求：

a)针对不同井型建立杆-管-液的空间振动力学模型，综合抽油杆、接箍、扶正器与液体之间的粘

滞阻尼力以及油管内过流断面的变化所引起的局部水头损失，按井深分段计算阻尼系数，采用

傅立叶级数法、有限差分法和有限元法相耦合的分周期迭代，求解杆-管-液多要素振动波动方

程，实现井口地面功图精准转为井下泵功图；

b)根据泵功图确定阀开、闭点的位置得到上下载荷值，由井筒多相流方法计算沉没压力和抽油泵

的出口压力，根据井下泵的载荷及压力构成分析计算动液面。

5.3抽油机井间开预测模型

5.3.1样本库构建

样本库构建应满足以下要求。

a)数据预处理：进行缺失值处理、异常值处理、数据集成、数据标准化、数据离散化，开展数据

整理、清洗、校对、加工等数据预处理研究，形成油井间开数据体。

b)数据样本：以一定数量的抽油机井为数据来源对象，通过对间开抽油机的动态数据进行相关性

分析，确定影响变量（即地层系数、井液粘度、泵效、冲程、冲次、泵径、泵深、吨液百米耗

电量等），从历史数据中选取不同间开周期运行参数，形成间开模型样本库，样本数量应不低

于5万条。

5.3.2模型构建

模型构建应满足以下要求：

a)将样本库按照一定比例划分为训练集和测试集；

b)根据收集数据体，利用机器学习和深度学习算法模型进行间抽制度优化决策模型编写；

c)针对间抽过程中泵充满度的波动程度，建立油井供排协调状态方法，并结合历史间抽制度应用

情况，利用飞桨框架实现间开制度动态优化模型编写。

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