压裂施工过程井下故障诊断方法及装置制造方法及图纸

本申请提供了一种压裂施工过程井下故障诊断方法及装置，所述方法包括：获取压裂施工过程中发生故障时的多个监控参数；根据多个所述监控参数，生成对应的多个压裂施工曲线；将每一个所述压裂施工曲线划分为多个单峰片段；采用二次多项式拟合多个所述单峰片段，得到对应的多个二次多项式；根据多个所述二次多项式，建立包括多个基元序列的故障规则库；其中，每一个所述基元序列包括多种基元，多个所述基元序列中的一个或几个的组合对应一种标准故障趋势；将待诊断故障趋势在所述故障规则库中进行匹配，确定所述待诊断故障趋势的类型。本申请能有效提高压裂施工过程中井下故障诊断的准确率和鲁棒性。

Method and device for diagnosing downhole fault in fracturing construction process

The invention provides a method for fault diagnosis of downhole fracturing process and device, the method comprises: a plurality of monitoring parameters of fault in the process of fracturing acquisition; according to the plurality of monitoring parameters, corresponding to the formation of multiple fracturing curves; each of the fracturing curve is divided into many a single fragment using two polynomial fitting; a plurality of unimodal fragments, corresponding a plurality of two polynomial; according to a plurality of the two polynomial, the establishment of fault rule base comprises a plurality of primitive sequences; among them, each of the primitive sequences including multiple element, or a a few more of the motif in the combination corresponds to a standard fault trend; fault diagnosis will be the trend of matching in the fault type of rule base, to determine the trend of fault diagnosis. The application can effectively improve the accuracy and robustness of downhole fault diagnosis during fracture construction.

【技术实现步骤摘要】
压裂施工过程井下故障诊断方法及装置
本申请涉及压裂施工
，尤其涉及一种压裂施工过程井下故障诊断方法及装置。
技术介绍
本部分的描述仅提供与本申请公开相关的背景信息，而不构成现有技术。在对常规储层(例如，包括碎屑岩储层、碳酸盐岩储层)或非常规储层(例如，页岩气)进行压裂施工的过程中，实时压裂施工曲线一般是由油压、套压、排量、砂浓度等主要监控参数的瞬时值与时间的变化所组成。施工现场的指挥人员可以根据压裂施工曲线的实时变化，判断压裂车组的运行情况、裂缝的走向和形态、井筒以及井下工具的工作情况等，以做到及时调整压裂施工车组、修改施工参数、提高现场一次性作业的成功率，达到优化施工、增产、增注的目的。故障诊断是压裂施工过程不可缺少的部分，高精度的诊断结果是保证压裂施工过程安全进行的重要基础。变尺度分析法和双对数曲线图是常用于压裂施工过程的故障诊断方法。但是两种方法通常仅利用“井口压力”这一监控参数作为分析的依据，诊断施工过程的异常工况。但是，在实际压裂施工过程中，当井下发生故障时，往往会引起多个监控参数的异常波动。如果只使用“井口压力”这一个监控参数作为故障诊断的依据，容易导致故障的误诊断，降低诊断方法的鲁棒性。因此，为提高压裂施工过程井下故障诊断方法的准确率和鲁棒性，有必要利用多个压裂施工曲线的特征，充分挖掘多个监控参数中包含的故障信息。应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的
技术介绍
部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。
技术实现思路
有鉴于此，本申请提供了一种压裂施工过程井下故障诊断方法及装置，以有效提高压裂施工过程中井下故障诊断的准确率和鲁棒性。为了实现上述目的，本申请提供了如下的技术方案。一种压裂施工过程井下故障诊断方法，包括：获取压裂施工过程中发生故障时的多个监控参数；根据多个所述监控参数，生成对应的多个压裂施工曲线；将每一个所述压裂施工曲线划分为多个单峰片段；采用二次多项式拟合多个所述单峰片段，得到对应的多个二次多项式；根据多个所述二次多项式，建立包括多个基元序列的故障规则库；其中，每一个所述基元序列包括多种基元，多个所述基元序列中的一个或几个的组合对应一种标准故障趋势；将待诊断故障趋势在所述故障规则库中进行匹配，确定所述待诊断故障趋势的类型。一种压裂施工过程井下故障诊断装置，包括：监控参数获取模块，用于获取压裂施工过程中发生故障时的多个监控参数；压裂施工曲线模块，用于根据多个所述监控参数，生成对应的多个压裂施工曲线；单峰片段划分模块，用于将每一个所述压裂施工曲线划分为多个单峰片段；二次多项式拟合模块，用于采用二次多项式拟合多个所述单峰片段，得到对应的多个二次多项式；故障规则库建立模块，用于根据多个所述二次多项式，建立包括多个基元序列的故障规则库；其中，每一个所述基元序列包括多种基元，多个所述基元序列中的一个或几个的组合对应一种标准故障趋势；故障趋势匹配模块，用于将待诊断故障趋势在所述故障规则库中进行匹配，确定所述待诊断故障趋势的类型。由以上本申请实施方式提供的技术方案可见，本申请通过获取压裂施工过程中的多个监控参数，利用多个监控参数对应的压裂施工曲线的变化特征，建立用于匹配待诊断故障趋势的标准故障规则库，从而结合定性趋势分析匹配法来确定待诊断故障趋势的类型。如此，充分挖掘多个监控参数在压裂施工过程中井下发生故障时包含的故障信息，以及对应的多个压裂施工曲线的变化特征，有效提高了压裂施工过程中井下故障诊断的准确率和鲁棒性。附图说明为了更清楚地说明本申请实施方式中的技术方案，下面将对实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1为本申请一个实施方式的一种压裂施工过程井下故障诊断方法的流程图；图2为单峰片段的示意图；图3为基元的示意图；图4为本申请一个实施方式中建立包括多种基元的故障规则库的子步骤；图5为本申请一个实施方式中将二次多项式采用两种基元表示的子步骤；图6为本申请一个实施方式中确定待诊断故障趋势的类型的子步骤；图7为将待诊断故障趋势和标准故障趋势放在同一时间轴上的示意图；图8A为本申请一个具体的实施例中发生“近地压窜”故障时的井口压力施工曲线特征图；图8B为本申请一个具体的实施例中发生“近地压窜”故障时的套压施工曲线特征图；图9为本申请一个具体的实施例中“井口压力”实时趋势与故障规则库中“井口压力”趋势的匹配示意图；图10为本申请一个具体的实施例中“套压”实时趋势与故障规则库中“套压”趋势的匹配示意图；图11为本申请一个实施方式的一种页岩气压裂施工过程井下故障诊断装置的模块图。具体实施方式下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施方式，都属于本申请保护的范围。压裂施工曲线通常是压裂时地面所得到的最实时、最直接的压裂施工情况的真实反映。通常，一种故障往往会引起多个压裂施工曲线的异常波动。因此，根据压裂施工曲线可以诊断出压裂过程中井下发生的故障。然而，传统方法在研判压裂施工过程中井下发生的故障时，常常仅利用“井口压力”这一个监控参数的压裂施工曲线来诊断施工过程中的故障，从而丢失了大量其余监控参数所带有的有用信息，导致故障诊断准确率较低。因此，为了能够准确地诊断压裂施工过程中井下发生的故障，本申请提供了一种压裂施工过程井下故障诊断方法及装置，通过充分挖掘多个监控参数在压裂施工过程中井下发生故障时包含的故障信息，以及对应的多个压裂施工曲线的变化特征，以提高故障的准确率和鲁棒性。本申请的一种压裂施工过程井下故障诊断方法，总体脉络为：(1)故障趋势提取，即采用区间半分法将传感器采集的压裂施工过程的监控参数划分为多个单峰片段，并采用二次多项式拟合单峰片段；(2)故障趋势识别，即在采用二次多项式拟合完单峰片段之后，将单峰片段的二次多项式序列转换成七种基元描述的基元序列，建立故障规则库；(3)故障趋势匹配，即将已经提取的趋势(诊断故障趋势)与故障规则库中候选故障趋势(标准故障趋势)进行比较，以确定故障类型，该过程包括：a)基元相似度计算；b)趋势相似度计算；c)过程总相似度计算；(4)故障诊断。具体见下文描述。如图1所示，为本申请一个实施方式的一种压裂施工过程井下故障诊断方法的流程图。虽然本申请提供了如下述实施方式或流程图所述的方法操作步骤，但是基于常规或者无需创造性的劳动，在所述方法中可以包括更多或者更少的操作步骤。此外，所述方法在逻辑性上不存在必要因果关系的步骤中，这些步骤的执行顺序不限于本申请实施方式中所提供的执行顺序。请参阅图1，本申请一个实施方式提供的一种压裂施工过程井下故障诊断方法可以包括如下步骤。步骤S1：获取压裂施工过程中发生故障时的多个监控参数。在本实施方式中，监控参数可以为在压裂施工过程中，用于表征压裂过程情况本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压裂施工过程井下故障诊断方法，其特征在于，包括：获取压裂施工过程中发生故障时的多个监控参数；根据多个所述监控参数，生成对应的多个压裂施工曲线；将每一个所述压裂施工曲线划分为多个单峰片段；采用二次多项式拟合多个所述单峰片段，得到对应的多个二次多项式；根据多个所述二次多项式，建立包括多个基元序列的故障规则库；其中，每一个所述基元序列包括多种基元，多个所述基元序列中的一个或几个的组合对应一种标准故障趋势；将待诊断故障趋势在所述故障规则库中进行匹配，确定所述待诊断故障趋势的类型。

【技术特征摘要】
1.一种压裂施工过程井下故障诊断方法，其特征在于，包括：获取压裂施工过程中发生故障时的多个监控参数；根据多个所述监控参数，生成对应的多个压裂施工曲线；将每一个所述压裂施工曲线划分为多个单峰片段；采用二次多项式拟合多个所述单峰片段，得到对应的多个二次多项式；根据多个所述二次多项式，建立包括多个基元序列的故障规则库；其中，每一个所述基元序列包括多种基元，多个所述基元序列中的一个或几个的组合对应一种标准故障趋势；将待诊断故障趋势在所述故障规则库中进行匹配，确定所述待诊断故障趋势的类型。2.如权利要求1所述的压裂施工过程井下故障诊断方法，其特征在于，所述压裂施工曲线为压裂施工过程中所述监控参数的瞬时值随时间的变化关系曲线；所述监控参数包括：井口压力，排量，砂比，套压；相应地，所述压裂施工曲线包括：井口压力曲线，排量曲线，砂比曲线，套压曲线。3.如权利要求1所述的压裂施工过程井下故障诊断方法，其特征在于，在划分多个单峰片段的步骤中包括：采用区间半分法，将每一个所述压裂施工曲线划分为多个单峰片段。4.如权利要求1所述的压裂施工过程井下故障诊断方法，其特征在于，在建立包括多个基元序列的故障规则库的步骤中包括：基于预定转换规则，将每一个所述压裂施工曲线对应地多个所述二次多项式转换为多种基元；根据多种所述基元，得到同一个所述压裂施工曲线对应地多个所述二次多项式相关联的基元序列；根据所述基元序列，建立所述故障规则库。5.如权利要求4所述的压裂施工过程井下故障诊断方法，其特征在于，所述预定转换规则包括：当所述二次多项式两端点的一阶导数符号相同时，即所述二次多项式所对应的单峰片段为包含一个单调区间的简单单峰片段，将所述二次多项式采用一种基元表示。6.如权利要求4所述的压裂施工过程井下故障诊断方法，其特征在于，所述预定转换规则包括：当所述二次多项式两端点的一阶导数符号不同时，即所述二次多项式所对应的单峰片段为包含两个单调区间的复合单峰片段，将所述二次多项式采用两种基元表示。7.如权利要求6所述的压裂施工过程井下故障诊断方法，其特征在于，在将所述二次多项式采用两种基元表示的步骤中包括：获取所述二次多项式一阶导数...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡瑾秋，张来斌，张鑫，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11