基于数据挖掘的机采井能耗分析系统设计与实现

【摘要】：石油一直以来都是我国甚至全球最重要的能源来源之一,然而油田不仅仅是一个大的石油生产系统,更是一个巨大的能源消耗系统。抽油机作为油田生产的主要耗能设备,其耗电量达到了油田整体用电量的45%左右,与此同时抽油机的系统效率也不高,目前只有24%左右,所以抽油机井节能潜力巨大,亟待研究。现如今数字化油田得到了飞速的发展,抽油机井的地面和井下基本都安装了电气监测装置,通过这些装置可以对不同工况的抽油机井进行电气参数和非电气参数的离线或在线监测,并且通过现有通信技术把这些监测数据上传到数据库。现如今各油田企业在长期的采油过程中,涉及到了很多不同类型的抽油机以及各种不同的地面和井下工况,因此,积累了丰富详实的工况参数和能耗数据。为此,本文从数据挖掘的角度出发,以抽油机井为研究对象,主要对抽油机电机和各电气参数进行计算分析和对比,对抽油机井的节能降耗进行研究。首先,本文提出了一种新型能耗节点分析方法,将抽油机井系统效率分为地面效率与井下效率,地面功率部分主要以分析抽油机电机和电气设备参数为主,井下功率的分析主要以示功图为主,单独分开或关联的分析方式。通过计算和对比的方式,掌握能量的细微变化,结合抽油机运行原理及井下状况的变化规律,便可判断抽油机井的运行状态和变化趋势。其次,在能耗节点分析方法的基础上,通过优化算法对工艺参数进行优化,得到最优解级,建立数学模型,并验证该方法的可行性。最后,根据完善的数学模型,设计机采井能耗分析系统。该系统能够展示出了各井的静态数据、动态数据和计算数据,同时利用这些数据对机采井进行能耗分析,可以生成数据表格、折线图、雷达图,直观的展示出了各机采井运行状况和节能潜力,更重要的是该系统通过分析出的运行状况和节能潜力,能够智能给出运行效率低的机采井并智能给出治理方向和改进措施。