一种基于多源数据的抽油机井工况安全预警方法及系统与流程

本发明涉及抽油机井的生产运行工况智能分析，具体为一种基于多源数据的抽油机井工况安全预警方法及系统。

背景技术：

1、抽油机井是油田最主要的采油井类型，其生产运行工况的质量直接决定了原油生产过程中的产量水平。油田对于抽油机井运行管理过程的工况主要依赖于阈值报警、示功图分析方式，在一定程度上实现了抽油机井运行异常的反应，满足了最基础的生产运行工况远程监控管理。

2、当前，基于抽油机井运行管理主要依赖于两种信息化技术手段：一是以抽油机井示功图诊断分析为主，主要发现抽油杆断脱及抽油泵设备故障；二是以井口地面摄像头视频分析为主，主要实现周界预警、施工安全等问题。但是，不管上述哪方面的诊断分析，都是解决的某一个点的问题，并未建立系统的油井工况诊断体系，现场油井无人值守能力得不到充分挖掘。

3、随着由数字化油田向智能化油田的发展，传统工况预警方式的不足暴露得越来越明显：阈值报警仅能发现数据超出合理范围，但无法定位异常原因，例如井口油压降低，超出合理值下限报警，但无法区分是因为井口漏油、皮带断、抽油杆断等哪个原因造成；示功图分析专业性强，但对样本依赖性很强，分析结果准确性无法保障。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于多源数据的抽油机井工况安全预警方法及系统，实现抽油机井完整预警体系的构建，抽油机井智能化分析无死角。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于多源数据的抽油机井工况安全预警方法，利用一体化预警模型对于输入的数据进行逻辑判断，输出分析结果，一体化模型内置三部分逻辑，具体包括：

3、步骤一、利用人工标识运行状态、自动采集运行状态两大参数，通过一致性对比，若连续采集一段时间的数据，两个参数均不一致并且达到临界值次数，则输出报警工况为“抽油机运行状态不一致”；

4、但某一个时间点的数据比对是一致的，则重新计数，未达到临界值次数，则均不输出报警；

5、步骤二、利用人工标识运行状态、a相电流、示功图、视频流四大参数进行抽油机井皮带断判断，一共两条判断逻辑；

6、步骤三、利用人工标识运行状态、井口油压、井口回压三大参数进行井口憋压与井口管线泄漏两种判断。

7、优选的，所述两条判断逻辑具体为：

8、第一条：计算a相电流变化幅度，利用图像识别技术对视频流进行分析，判断油井井口抽油机是否处于运行状态，若人工标识运行状态为“运行”、且a相电流小于临界值、且a相电流变化幅度小于临界值、且视频判断抽油机处于静止不动状态，则输出报警“抽油机井皮带断”。

9、第二条：计算a相电流变化幅度，对示功图数据求取特征值载荷跨度(采用上行平均载荷与下行平均载荷之差的算法)，若人工标识运行状态为“运行”、且a相电流小于临界值、且a相电流变化幅度小于临界值、且载荷跨度小于临界值，则输出报警“抽油机井皮带断”。

10、优选的，所述步骤三中，井口管线泄漏判断逻辑具体为：利用最小二乘法计算井口回压变化斜率，若连续一段时间内，人工标识运行状态为“停止”、且井口回压变化斜率小于0、且井口回压低于临界值，则输出报警“井口管线泄漏”。

11、优选的，所述步骤三中，井口憋压判断逻辑具体为：利用最小二乘法计算井口油压变化斜率，若连续一段时间内，人工标识运行状态为“运行”、且井口油压变化斜率大于0、且井口油压高于临界值，则输出报警“井口管线泄漏”。

12、优选的，所述步骤一之前还包括输入数据，包括油压、套压、井口温度、电参、示功图、井口视频、抽油机井运行状态人工标识、抽油机井自动采集运行状态。

13、优选的，所述步骤三之后包括输出数据，故障分析结果分为：抽油机运行状态不一致、抽油机井皮带断、井口管线泄漏、井口憋压。

14、优选的，一种基于多源数据的抽油机井工况安全预警系统，包括多源数据适配器、计算引擎模块、安全预警管理模块，所述多源数据适配器根据不同数据来源的数据对接方式，进行多源数据适配方法研究，能够通过数据接口实现不同数据源数据的自动低延时提取，确保后续分析的时效性、稳定性；不同数据来源包括实时数据、视频数据、scada系统人工标识数据；

15、所述计算引擎模块利用计算引擎界面进行模型逻辑录入，并进行数据来源、数据对象关联，创建安全预警计算任务；计算任务发布后当有新数据推送过来时自动进行计算，计算结果自动推送至展示页面及保存至后台数据库；

16、所述安全预警管理模块订阅计算引擎计算结果，对预警信息汇聚展示及处置。

17、本发明提供了一种基于多源数据的抽油机井工况安全预警方法及系统。

18、具备以下有益效果：

19、1、本发明通过构建了基于多源数据的抽油机井实时工况安全预警分析模型，实现预警模型的管理及运算，打通了由实时数据、视频数据、人工标识状态到建模分析的业务流程，与之前单一的实时数据预警分析、视频数据预警分析相比，诊断结果更加准确、符合实际情况，大幅减少了传统报警事件发生后需要去现场进行问题确认的工作量，远程无人值守可行性得到有效提高。

20、2、本发明通过应用不同的报警模型进行油井工况安全预警监测，能够深层次地发现抽油机井生产过程中的潜在问题，从而不断提高抽油机井生产运行效率和管理水平。

21、3、本发明实现了抽油机井工况问题预警的全面覆盖，避免工况预警误报、漏报问题。

22、4、本发明实现抽油机井工况分析由“人工判断为主、软件工具判断为辅的模式”向“智能化自动诊断分析为主、人工辅助确认为辅”的高级模式跨越。

23、5、本发明减少抽油机井巡检次数，降低运行管理人员、巡检车辆数量，在保障生产安全的前提下节省生产运行成本。

24、6、本发明具备了建立以抽油机井运行工况安全为核心的多维度综合预警分析方法，实现抽油机井完整预警体系的构建，抽油机井智能化分析无死角。

技术特征：

1.一种基于多源数据的抽油机井工况安全预警方法，其特征在于：利用一体化预警模型对于输入的数据进行逻辑判断，输出分析结果，一体化模型内置三部分逻辑，具体包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于多源数据的抽油机井工况安全预警方法，其特征在于：所述两条判断逻辑具体为：

3.根据权利要求1所述的一种基于多源数据的抽油机井工况安全预警方法，其特征在于：所述步骤三中，井口管线泄漏判断逻辑具体为：利用最小二乘法计算井口回压变化斜率，若连续一段时间内，人工标识运行状态为“停止”、且井口回压变化斜率小于0、且井口回压低于临界值，则输出报警“井口管线泄漏”。

4.根据权利要求1所述的一种基于多源数据的抽油机井工况安全预警方法，其特征在于：所述步骤三中，井口憋压判断逻辑具体为：利用最小二乘法计算井口油压变化斜率，若连续一段时间内，人工标识运行状态为“运行”、且井口油压变化斜率大于0、且井口油压高于临界值，则输出报警“井口管线泄漏”。

5.根据权利要求1所述的一种基于多源数据的抽油机井工况安全预警方法，其特征在于：所述步骤一之前还包括输入数据，包括油压、套压、井口温度、电参、示功图、井口视频、抽油机井运行状态人工标识、抽油机井自动采集运行状态。

6.根据权利要求1所述的一种基于多源数据的抽油机井工况安全预警方法，其特征在于：所述步骤三之后包括输出数据，故障分析结果分为：抽油机运行状态不一致、抽油机井皮带断、井口管线泄漏、井口憋压。

7.一种基于多源数据的抽油机井工况安全预警系统，其特征在于：使用权利要求1-6任一项所述的方法，包括多源数据适配器、计算引擎模块、安全预警管理模块，所述多源数据适配器根据不同数据来源的数据对接方式，进行多源数据适配方法研究，能够通过数据接口实现不同数据源数据的自动低延时提取，确保后续分析的时效性、稳定性；不同数据来源包括实时数据、视频数据、scada系统人工标识数据；

技术总结本发明提供一种基于多源数据的抽油机井工况安全预警方法及系统，涉及抽油机井的生产运行工况智能分析技术领域。该基于多源数据的抽油机井工况安全预警方法，利用一体化预警模型对于输入的数据进行逻辑判断，输出分析结果，一体化模型内置三部分逻辑，具体包括：利用人工标识运行状态、自动采集运行状态两大参数进行抽油机井运行状态不一致判断，利用人工标识运行状态、A相电流、示功图、视频流四大参数进行抽油机井皮带断判断，利用人工标识运行状态、井口油压、井口回压三大参数进行井口憋压与井口管线泄漏两种判断。通过抽油机井实时工况安全预警分析模型，实现了抽油机井工况问题预警的全面覆盖，避免工况预警误报、漏报问题。技术研发人员：刘维武,王春友,杨庆川,张馨元,刘蓉,张迪受保护的技术使用者：大庆油田有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/6/30