本發明屬于柱塞氣舉，具體涉及一種氣井工況診斷系統及方法。

背景技術：

1、柱塞氣舉排水采氣是一種高效的排水采氣技術，在井筒中投放柱塞工具，柱塞在井筒氣液間形成封隔界面，有效減小氣液間滑脫損失，在地層或注入氣體能量推動下進行周期性排液，實現氣井穩定生產，該技術目前應用已非常廣泛。柱塞氣舉技術運行中，隨著氣井生產進行，氣井積液量和舉升能量發生變化，需要對柱塞舉液運行制度進行優化設定，以達到柱塞氣舉工藝參數的最優化運行，當應用井數增加時，為了提高柱塞氣舉調參運行效率，形成了智能優化技術。

2、在柱塞氣舉技術應用中，運行工況存在著復雜性，因此具有多樣的故障問題，這些故障問題包括油套壓傳感器、控制閥門等裝置設備故障、數據傳輸異常、流程錯誤、運行積液異常等，問題產生的原因也具有多樣性，故障對柱塞氣舉技術正常運行和優化調參會產生嚴重影響，會讓智能優化方法失效、柱塞舉液無效運行，嚴重時引起氣井積液停產，影響氣井產能發揮。

3、為了提高柱塞氣舉技術運行的穩定可靠性，需要對運行中存在的故障進行判識篩查和處理，前現有的障判識主要依據人工分析實現，即在結合現場大量應用井數的基礎上，總結出了柱塞氣舉運行及裝置故障特征，在由人工定期對每口的生產關鍵數據、運行信息、運行曲線等進行分析，確定出氣井生產的具體工況條件，正常時繼續執行優化制度，發現故障后安排人工處理，當應用的柱塞氣舉井數較少時，人工工況分析方法基本能夠滿足氣井生產應用需要，但當井數較多時，定期對工況診斷分析超出人工管理極限，不能滿足柱塞氣舉井生產需求。同時，管理人員的經驗對氣井工況及故障準確快速判識具有重要作用，當技術人員崗位流動較大時，也會對人工分析方法造成嚴重影響，因此，急需要能夠實現高效準確診斷的智能化技術，用以解決上述問題。

技術實現思路

1、本發明提供了一種氣井工況診斷系統及方法，提升故障診斷效率。

2、為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

3、一種氣井工況診斷方法，其特征在于，包括以下步驟：

4、s1、采集工況診斷需要的原始數據，并對原始數據進行判識和修復，得到診斷數據；

5、s2、將診斷數據和正常情況下柱塞氣舉周期內柱塞的上升、續流生產、關井壓力恢復三個階段運行數據趨勢對比，根據運行數據趨勢對比結果進行工況診斷。

6、進一步的，步驟s2中，根據診斷數據計算柱塞氣舉周期內柱塞的上升、續流生產、關井壓力恢復三個階段的油套壓趨勢指數和排液量趨勢指數，根據油套壓趨勢指數和排液量趨勢指數判斷是否存在運行流程故障；根據油壓和套壓之差判斷是否存在硬件故障以及是否有積液故障。

7、進一步的，油套壓趨勢指數計算公式為：

8、

9、其中，xqs為油壓上行趨勢指數、油壓續流趨勢指數、油壓恢復趨勢指數、套壓上行趨勢指數、套壓續流趨勢指數或套壓恢復趨勢指數；n為采樣總數，xi為第i個采樣點的時刻，xi+1為第i+1個采用點的時刻，yi為xi時刻的油壓或套壓采樣值，yi+1為xi+1時刻的油壓或套壓采采樣值。

10、進一步的，排液量趨勢指數計算公式為：

11、

12、其中，xp為油壓值的斜率，即運行排液趨勢指數；n為采樣總數，xi為第i個采樣點的時刻，xi+1為第i+1個采用點的時刻，yi為xi時刻的采樣值，yi+1為xi+1時刻的油壓采樣值。

13、進一步的，步驟s2中，采用多元非線性分類算法logistic?regression判識方法進行工況診斷。

14、進一步的，步驟s2中，根據氣井整體運行指數計算公式計算氣井整體運行指數，根據氣井整體運行指數進行工況診斷；所述氣井整體運行指數計算公式為：

15、

16、p為整體運行指數，x為變量，x＝a0+a1x1+a2x2+…+akxk；x1、x2……xk為判識參數，a0為常數，a1、a2……ak分別為判識參數的權重系數。

17、進一步的，步驟s2中，根據診斷數據計算油壓趨勢指數、套壓趨勢指數和排液量趨勢指數，根據油壓趨勢指數、套壓趨勢指數、排液量趨勢指數和氣井整體運行指數，繪制雷達圖，展示氣井工況狀態。

18、進一步的，判識參數為油壓上行趨勢指數、油壓續流趨勢指數、油壓恢復趨勢指數、套壓上行趨勢指數、套壓續流趨勢指數、套壓恢復趨勢指數、排液趨勢指數和載荷系數。

19、一種氣井工況診斷系統，包括：

20、數據處理模塊，用于采集需要的原始數據，并對原始數據進行判識和修復，得到診斷數據；

21、工況診斷模塊，用于將診斷數據和正常情況下柱塞氣舉周期內柱塞的上升、續流生產、關井壓力恢復三個階段運行數據趨勢對比，根據運行數據趨勢對比結果進行工況診斷。

22、進一步的，還包括診斷應用模塊，診斷應用模塊用于在區塊氣井工況診斷基礎上，根據工況類別和區域范圍等條件對工況結果進行篩查、分析和處置。

23、與現有技術相比，本發明至少具有以下有益的技術效果：

24、本發明公開的一種氣井工況診斷方法，依據柱塞氣舉周期內柱塞的上升、續流生產、關井壓力恢復三個階段運行的趨勢、形態的合理性，對氣井運行的工況進行診斷判識，能夠實現對運行柱塞氣舉井進行智能化快速準確的診斷分析與人工工況分析對比，智能化診斷技術有效節省人工分析判識工作量，判識時效性大大提高，實現氣田開發降本增效，同時可排除因技術人員工作崗位調動引起的技術流失等管理問題，為故障及時處理和柱塞氣舉技術穩定運行提供可靠保障。

25、進一步的，提前設置好不同故障類型對應的解決對策，當同時針對診斷故障自動輸出解決對策。

26、進一步的，生成氣井運行雷達圖，對分析結果進行可視化展示，通過雷達圖分析，可直觀反映氣井工況條件，可輔助指導氣井工況診斷技術應用。

27、進一步的，工況診斷系統的應用模塊中可展示各井運行工況、運行指數和雷達圖，可按照不同查詢條件對診斷結果進行查詢分析，對于有故障氣井提供了解決對策，可在應用平臺對故障進行處置和記錄；之后統計模塊將診斷結果用柱狀圖、餅狀圖和表格形式展示出來；最后在應用中對具有典型代表的故障案例推送至案例庫，用于后期技術借鑒。

技術特征：

1.一種氣井工況診斷方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據權利要求1所述的一種氣井工況診斷方法，其特征在于，所述步驟s2中，根據診斷數據計算柱塞氣舉周期內柱塞的上升、續流生產、關井壓力恢復三個階段的油套壓趨勢指數和排液量趨勢指數，根據油套壓趨勢指數和排液量趨勢指數判斷是否存在運行流程故障；根據油壓和套壓之差判斷是否存在硬件故障以及是否有積液故障。

3.根據權利要求2所述的一種氣井工況診斷方法，其特征在于，所述油套壓趨勢指數計算公式為：

4.根據權利要求1所述的一種氣井工況診斷方法，其特征在于，所述排液量趨勢指數計算公式為：

5.根據權利要求1所述的一種氣井工況診斷方法，其特征在于，所述步驟s2中，采用多元非線性分類算法logistic?regression判識方法進行工況診斷。

6.根據權利要求1或5所述的一種氣井工況診斷方法，其特征在于，所述步驟s2中，根據氣井整體運行指數計算公式計算氣井整體運行指數，根據氣井整體運行指數進行工況診斷；所述氣井整體運行指數計算公式為：

7.根據權利要求6所述的一種氣井工況診斷方法，其特征在于，所述步驟s2中，根據診斷數據計算油壓趨勢指數、套壓趨勢指數和排液量趨勢指數，根據油壓趨勢指數、套壓趨勢指數、排液量趨勢指數和氣井整體運行指數，繪制雷達圖，展示氣井工況狀態。

8.根據權利要求6所述的一種氣井工況診斷方法，其特征在于，所述判識參數為油壓上行趨勢指數、油壓續流趨勢指數、油壓恢復趨勢指數、套壓上行趨勢指數、套壓續流趨勢指數、套壓恢復趨勢指數、排液趨勢指數和載荷系數。

9.一種氣井工況診斷系統，其特征在于，包括：

10.根據權利要求9所述的一種氣井工況診斷系統，其特征在于，還包括診斷應用模塊，所述診斷應用模塊用于在區塊氣井工況診斷基礎上，根據工況類別和區域范圍等條件對工況結果進行篩查、分析和處置。

技術總結
本發明公開了一種氣井工況診斷系統及方法，屬于柱塞氣舉技術領域，包括以下步驟：S1、整理并構建診斷需要的原始數據，并對原始數據的進行判識和修復，得到診斷數據；S2、將診斷數據和正常情況下柱塞氣舉周期內柱塞的上升、續流生產、關井壓力恢復三個階段運行數據趨勢對比，根據運行數據趨勢對比結果進行工況診斷。本發明依據柱塞氣舉周期內柱塞的上升、續流生產、關井壓力恢復三個階段運行的趨勢、形態的合理性，對氣井運行的工況進行診斷判識，能夠實現對運行柱塞氣舉井進行智能化快速準確的診斷分析。

技術研發人員：李旭日,田偉,劉毅,賈友亮,王亦璇,王憲文,解永剛,常永峰,于志剛,谷詔闖,李麗,李耀德,楊亞聰,惠艷妮,龔航飛,李彥彬
受保護的技術使用者：中國石油天然氣股份有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28