[发明专利]油井故障智能化分析决策系统及方法

摘要

本发明涉及油田监测技术领域，是一种油井故障智能化分析决策系统及方法，包括数据采集模块、远程测控模块、服务器、数据库连接模块和功能模块，数据采集模块包括电参数采集模块、温度传感器、压力传感器、动液面测量仪、一体化示功仪、流量传感器和可燃气体检测仪，电参数采集模块、温度传感器、压力传感器、动液面测量仪、一体化示功仪、流量传感器仪均与远程测控模块通信连接，服务器内设有生产数据库和专家数据库，生产数据库与数据采集模块单向通信连接，专家数据库与数据库连接模块双向通信连接。本发明通过建立油田智能化分析与决策专家系统，对油井的生产参数进行实时监控、分析、故障诊断和预测，对油田节约成本，节省人力物力。

主权项

1.一种油井故障智能化分析决策系统的故障诊断方法，其特征在于包括以下步骤：/n第一步，功图转化，数据采集模块将采集得到设备参数传输至运行监控模块，更新专家数据库后由故障诊断系统单元将地面测的示功图转换为井下有杆泵示功图，完成功图转换，步骤如下：/n建立波动方程，公式如下：/n /n式中：u(x,t)为抽油杆柱在x深度处的横截面在t时刻的位移；x为深度；t为时间；a为应力在抽油杆柱上的传播速度；c为阻尼系数；/n其上、下边界条件的傅里叶级数表示及初始条件公式如下：/n /n其中：f(x,t)为柱塞在位移x、时刻t时的载荷；D(t)为悬点在t时刻的位移；U(t)为光杆在时刻t时的位移；σ_n、τ_n、v_n、δ_n为傅里叶系数；/n通过分离变量及傅里叶变换可以求出u(x,t)：/n /n根据胡克定律，可以求得/n /n式中：/nO_n(x)＝(k_nchβ_nx+δ_nshβ_nx)sinα_nx+(u_nchβ_nx+v_nshβ_nx)cosα_nx (5)/nP_n(x)＝(k_nchβ_nx+δ_nchβ_nx)cosα_nx+(μ_nchβ_nx+v_nshβ_nx)sinα_nx (6)/n /n /n /n /n根据波动方程的解u(x,t)，f(x,t)及其边界条件将井上获取的地面示功图转换为井下泵功图；/n第二步，对明显特征功图进行分类为需要神经网络分析和不需要神经网络分析，需要神经网络分析的功图进入第三步，不需要神经网络分析的功图进入第四步；/n第三步，根据不同故障功图变化，需要神经网络分析的功图分别采用几何法、网格法和傅里叶描述子法对功图特征值进行提取，之后进入第五步；/n第四步，根据不同故障功图变化，不需要神经网络分析的功图采用灰度矩阵对功图特征值进行提取，之后进入第六步；/n第五步，根据数据采集模块采集的生产数据结合第三步提取的功图特征值，调用单井模板库和区块模板库对故障进行诊断分析，之后进入第七步；/n第六步，根据数据采集模块采集的生产数据结合第四步提取的功图特征值，运用欧式距离分类进行诊断分析，之后进入第七步；/n第七步，得出故障诊断结果，对故障诊断结果进行现场验证，若现场验证正确，则将相应故障诊断结果统计数自动加1次；若现场验证错误，则修正故障诊断结果并将该单井功图作为模板存入相应的单井模版库中；/n其中：/n所述油井故障智能化分析决策系统包括数据采集模块、远程测控模块、服务器、数据库连接模块和功能模块，数据采集模块包括电参数采集模块、温度传感器、压力传感器、动液面测量仪、一体化示功仪、流量传感器和可燃气体检测仪，所述电参数采集模块、温度传感器、压力传感器、动液面测量仪、一体化示功仪、流量传感器和可燃气体检测仪均与远程测控模块通信连接，所述服务器内设有生产数据库和专家数据库，远程测控模块与生产数据库通信连接，生产数据库与数据采集模块单向通信连接，专家数据库与数据库连接模块双向通信连接，所述功能模块包括登录模块、运行监控模块、状态预警模块、故障分析模块、故障预测模块、决策方案模块和设备信息模块，登录模块、运行监控模块、状态预警模块、故障分析模块、故障预测模块、决策方案模块和设备信息模块均与数据库连接模块双向电连接；所述专家数据库包括系统库、数据监测库、用户信息库、设备信息库、专家知识库、案例库和模板库；所述登录模块设有登陆管理单元和数据库连接管理单元，所述运行监控模块设有监控生产数据库单元和更新专家数据库单元，所述状态预警模块设有故障监测预警单元，所述故障分析模块设有故障查询系统单元、故障诊断系统单元和模板库管理单元，故障预测模块设有故障预测单元，所述决策方案模块设有故障管理系统单元和决策方案系统单元，所述设备信息模块设有设备信息管理单元和设备维护系统单元，监控生产数据库单元输出端与更新专家数据库单元输入端相连接，更新专家数据库单元第一输出端与故障监测预警单元输入端相连接，故障诊断系统单元输出端与故障监测预警单元输入端相连接，更新专家数据库单元第二输出端与故障诊断系统单元输入端相连接；所述登录管理单元与用户信息库相连接，数据库连接管理单元与系统库相连接，所述监控生产数据库单元、更新专家数据库单元、故障监测预警单元、故障查询系统单元、故障预测单元、故障管理系统单元均与数据监测库相连接，故障诊断系统单元、模板库管理单元均与模板库相连接，决策方案系统单元分别与专家知识库和案例库相连接，设备信息管理单元和设备维护系统单元均与设备信息库相连接。/n