基于实时生产数据的工况诊断与预警系统技术方案

本发明专利技术公开了基于实时生产数据的工况诊断与预警系统，包括工况数据采集层、网络传输管理层和实时生产数据分析层，其特征在于：所述工况数据采集层用于通过硬件设备采集油井生产时的工况数据，所述网络传输管理层用于采用无线传输程序将实时数据传输至关系数据库，所述实时生产数据分析层用于将生产数据进行深度分析得到工况类型和预警信息，所述工况数据采集层、网络传输管理层与实时生产数据分析层网络连接；所述实时生产数据分析层包括数据综合分析模块、工况诊断与预警模块和历史信息转存模块，所述数据综合分析模块用于对生产数据进行综合分析，本发明专利技术，具有实时掌握油井生产过程和保障油田安全生产的特点。产过程和保障油田安全生产的特点。产过程和保障油田安全生产的特点。

【技术实现步骤摘要】
基于实时生产数据的工况诊断与预警系统


[0001]本专利技术涉及工况诊断与预警
，具体为基于实时生产数据的工况诊断与预警系统。

技术介绍

[0002]目前我国油田大多已经进入开采中后期，油气储量减少，出现油井供液不足、油稠、油井出砂等异常井况，井下油气成分复杂，造成抽油杆腐蚀，引起抽油杆断脱等危险井况，井场对油井的工况诊断与预警采用人工巡检，诊断效率低下且故障预警实时性差，实时生产数据的应用没有形成系统分析。因此，设计实时掌握油井生产过程和保障油田安全生产的基于实时生产数据的工况诊断与预警系统是很有必要的。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供基于实时生产数据的工况诊断与预警系统，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：基于实时生产数据的工况诊断与预警系统，包括工况数据采集层、网络传输管理层和实时生产数据分析层，所述工况数据采集层用于通过硬件设备采集油井生产时的工况数据，所述网络传输管理层用于采用无线传输程序将实时数据传输至关系数据库，所述实时生产数据分析层用于将生产数据进行深度分析得到工况类型和预警信息，所述工况数据采集层、网络传输管理层与实时生产数据分析层网络连接；
[0005]所述实时生产数据分析层包括数据综合分析模块、工况诊断与预警模块和历史信息转存模块，所述数据综合分析模块用于对生产数据进行综合分析，所述工况诊断与预警模块用于通过OPC接口嵌入油井工况诊断与预警模型，对生产数据进行分析得到工况类型和预警信息，所述历史信息转存模块用于将工况诊断结果和预警信息转存至关系数据库，所述数据综合分析模块与工况诊断与预警模块电连接，所述数据综合分析模块与历史信息转存模块电连接。
[0006]根据上述技术方案，所述工况数据采集层包括检测仪表单元、自动采集装置单元和数据读取程序单元，所述检测仪表单元与自动采集装置单元电连接，所述自动采集装置单元与数据读取程序单元电连接，所述检测仪表单元用于利用液面采集仪和示功图采集仪器进行油井声波图和示功图的采集，所述自动采集装置单元是基于采集传输控制器的主控芯片进行实时生产数据采集传输，所述数据读取程序单元用于通过通讯电路对采集设备获取的参数进行读取；
[0007]所述检测仪表单元包括压力传感器模块和电参采集模块，所述压力传感器模块与电参采集模块电连接，所述压力传感器模块用于通过压力传感器获取油井套管压力值，所述电参采集模块用于利用三相电参采集装置采集显示抽油机工作状态下的三相电流、三相电压和功率参数。
[0008]根据上述技术方案，所述网络传输管理层包括4G无线传输模块、数据通信接口模块、后台服务器模块和后台应用单元，所述4G无线传输模块与数据通信接口模块网络连接，所述后台服务器模块与后台应用单元网络连接，所述4G无线传输模块用于将实时生产数据通过4G无线网络进行无线传输，所述数据通信接口模块用于连接ARM控制器和4G无线传输模块以获取实时传输的生产数据，所述后台服务器模块用于作为核心设备建立关系数据库对生产数据进行存储，所述后台应用单元用于通过多硬件设备配合完成实时生产数据的解析显示；
[0009]所述后台应用单元包括显示屏、监控主机和数据库服务器，所述显示屏、监控主机与数据库服务器网络连接，所述显示屏用于显示并反应服务器的数据处理结果和油井工况信息，所述监控主机用于安装对应的关系数据库以提供数据查询，网页查询、历史数据调用和数据分析的功能，所述数据库服务器用于接收井场的实时生产数据包并调用油井井况模型进行计算。
[0010]根据上述技术方案，所述基于实时生产数据的工况诊断与预警的方法包括以下步骤：
[0011]步骤A1：基于油井实时生产数据的工况诊断和预警需求分析，进行系统的硬件平台搭建和软件层面部署；
[0012]步骤A2：基于软件层面通过数据采集程序获取油井生产数据，采用无线传输程序将数据传输至关系数据库；
[0013]步骤A3：将生产数据进行深度分析，通过OPC接口嵌入油井工况诊断与预警模型，对生产数据进行分析获取工况类型和预警信息；
[0014]步骤A4：后台应用层通过连接后台服务器，获取显示实时油井工况诊断与预警信息，并将历史信息转存至关系数据库。
[0015]根据上述技术方案，所述步骤A1中，系统硬件平台的搭建方法包括以下步骤：
[0016]步骤A11：搭建包括压力传感器、电参采集模块、功图仪、动液面采集仪以及自动采集装置的数据采集硬件层；
[0017]步骤A12：构建遵循TCP/IP网络传输协议的4G无线传输方式，即将生产数据传输至后台服务器进行综合分析与应用的网络传输硬件层；
[0018]步骤A13：建立以后台服务器为核心设备，涵盖显示屏、监控主机、服务器和打印机的后台应用层硬件设备层。
[0019]根据上述技术方案，所述步骤A2进一步包括以下步骤：
[0020]步骤A21：通过通讯接口连接采集层的硬件设备，并结合生产数据采集程序，实时采集油井工况生产的套压、动液面、三项电参和示功图的参数数据；
[0021]步骤A22：使用组态软件的实时数据库作为数据交换中心，接收服务器的生产数据；
[0022]步骤A23：同步根据油井的分布及油井场与后台应用单元监控中心的距离，采用4G无线传输模式对服务器获取的油井生产数据进行实时传输。
[0023]根据上述技术方案，所述步骤A3中，油井工况诊断与预警模型的建立与分析方法包括以下步骤：
[0024]步骤A31：通过对接收的生产数据中示功图的特征进行提取，对电参有功功率、波
动因数、套压、液面计算得到BP神经网络输入；
[0025]步骤A32：对油井工况进行分类；
[0026]步骤A33：以典型工况为输出，建立油井工况诊断与预警模型。
[0027]根据上述技术方案，所述步骤A32中对油井工况进行分类的运行方法进一步包括以下步骤：
[0028]步骤A321：通过对单井的历史工况进行查询，基于步骤A31中实时接收的生产数据，分别获取设定周期时段内历史示功图和电功图对应的变化曲线；
[0029]步骤A322：定义油井正常生产时示功图为标准地面示功图，根据示功图图像的残缺程度、呈现形状和突出状态，结合电参有功功率深度下降或上升的波动状态，以及呈现的峰值点进行油井工矿分类；
[0030]步骤A323：经过对历史记录工况图分析，总结得到多种典型工况，并将其输入BP神经网络进行训练。
[0031]根据上述技术方案，所述步骤A33中，油井工况预警方法步骤如下：
[0032]步骤A331：基于油井工况诊断与预警模型设定油井工况输出的阈值，生产数据经过特征提取后输入神经网络模型，通过阈值范围判断进行系统报警或系统预警；
[0033]步骤A332：当输出大于设定阈值时，认定油井即将发生异常工况，进行预警；
[0034]步骤A333：当输出小于设定阙值时，认本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于实时生产数据的工况诊断与预警系统，包括工况数据采集层、网络传输管理层和实时生产数据分析层，其特征在于：所述工况数据采集层用于通过硬件设备采集油井生产时的工况数据，所述网络传输管理层用于采用无线传输程序将实时数据传输至关系数据库，所述实时生产数据分析层用于将生产数据进行深度分析得到工况类型和预警信息，所述工况数据采集层、网络传输管理层与实时生产数据分析层网络连接；所述实时生产数据分析层包括数据综合分析模块、工况诊断与预警模块和历史信息转存模块，所述数据综合分析模块用于对生产数据进行综合分析，所述工况诊断与预警模块用于通过OPC接口嵌入油井工况诊断与预警模型，对生产数据进行分析得到工况类型和预警信息，所述历史信息转存模块用于将工况诊断结果和预警信息转存至关系数据库，所述数据综合分析模块与工况诊断与预警模块电连接，所述数据综合分析模块与历史信息转存模块电连接。2.根据权利要求1所述的基于实时生产数据的工况诊断与预警系统，其特征在于：所述工况数据采集层包括检测仪表单元、自动采集装置单元和数据读取程序单元，所述检测仪表单元与自动采集装置单元电连接，所述自动采集装置单元与数据读取程序单元电连接，所述检测仪表单元用于利用液面采集仪和示功图采集仪器进行油井声波图和示功图的采集，所述自动采集装置单元是基于采集传输控制器的主控芯片进行实时生产数据采集传输，所述数据读取程序单元用于通过通讯电路对采集设备获取的参数进行读取；所述检测仪表单元包括压力传感器模块和电参采集模块，所述压力传感器模块与电参采集模块电连接，所述压力传感器模块用于通过压力传感器获取油井套管压力值，所述电参采集模块用于利用三相电参采集装置采集显示抽油机工作状态下的三相电流、三相电压和功率参数。3.根据权利要求2所述的基于实时生产数据的工况诊断与预警系统，其特征在于：所述网络传输管理层包括4G无线传输模块、数据通信接口模块、后台服务器模块和后台应用单元，所述4G无线传输模块与数据通信接口模块网络连接，所述后台服务器模块与后台应用单元网络连接，所述4G无线传输模块用于将实时生产数据通过4G无线网络进行无线传输，所述数据通信接口模块用于连接ARM控制器和4G无线传输模块以获取实时传输的生产数据，所述后台服务器模块用于作为核心设备建立关系数据库对生产数据进行存储，所述后台应用单元用于通过多硬件设备配合完成实时生产数据的解析显示；所述后台应用单元包括显示屏、监控主机和数据库服务器，所述显示屏、监控主机与数据库服务器网络连接，所述显示屏用于显示并反应服务器的数据处理结果和油井工况信息，所述监控主机用于安装对应的关系数据库以提供数据查询，网页查询、历史数据调用和数据分析的功能，所述数据库服务器用于接收井场的实时生产数据包并调用油井井况模型进行计算。4.根据权利要求3所述的基于实时生产数据的工况诊断与预警系统，其特征在于：所述基于实时生产数据的工况诊断与预警的方法包括以下步骤：步骤A1：基于油井实时生产数据的工况诊断和预警需求分析，进行系统的硬件平台搭建和软件层面部署；步骤A2：基于软件层面通过数据采集程序获取油井生产数据，采用无线传输程序将数据传输至关系数据库；
步骤A3：将生产数据进行深度分析，通...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄建军，
申请(专利权)人：黄建军，
类型：发明
国别省市：