【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光纤监测，更具体地说，本专利技术涉及一种智慧油气井光纤实时监测的方法。
技术介绍
1、传统油气井监测方法只在井口安装传感器进行监测，无法全面了解井下情况，导致监测结果不准确，无法评估油气井的产能和运行状态，配合人工操作限制监测数据的实时性和效率，通过人工收集、整理和分析，容易出现数据丢失和分析错误问题。
2、利用光纤传感技术布置光纤和多种传感器组成多种网络覆盖油气井，实现对油气井各个关键位置进行实时监测，通过光纤传输实现远程数据收集和分析，相比传统人工整理数据，利用数据监测中心实时分析和处理数据参数，及时发现油气井问题和采取措施。
技术实现思路
1、本专利技术针对现有技术中存在的技术问题，提供一种智慧油气井光纤实时监测的方法，通过光纤集成智慧传感网络对油气井各个关键位置和光纤内部进行监测，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种智慧油气井光纤实时监测的方法，包括以下步骤：
3、101、安装多种传感器组成智慧传感网络，用于将油气井参数信息转换为光信号，利用光探头引入光信号至传感网络，通过信号调理和放大电路对光信号进行放大、滤波和校正。
4、102、建立连接井口终端数据监测中心，利用光纤通信技术通过光纤网络和传感网络传输至数据监测中心，采用无线通信方式实现对油气井各个关键参数的实时监测采集和远程传输。
5、103、处理分析油气井各个关键参数，提取关键监测指标和特征，将特
6、104、确定参数指标不同等级并设置相应阈值和评估标准，利用k-means聚类算法进行分类，当监测指标达到以及超过设定的阈值时，触发相应等级的异常报警机制。
7、105、获取光纤传输过程光信号传输延迟和反射损耗变化，利用信号数据发送到设备接收信号具体时间预设光纤传输阈值，建立光纤传感智能系统对光纤损耗进行实时监测。
8、106、实时存储检测数据参数，利用云存储方式进行数据的持久化存储，根据需求设置存储的时间间隔和存储的数据量，控制存储的数据大小和存储周期，使用图表、曲线形式展示不同的监测指标和参数，直观展示油气井的状态和变化趋势。
9、在一个优选地实施方式中，所述101中，通过安装多种传感器组成智慧传感网络，包括温度传感器、压力传感器、液位传感器，用于提供全面井下环境信息参数，收集传感器模拟电信号并经过模数转换器转换为数字信号，通过光发射器将数字信号转换为光信号，通过光探头引入传输至传感网络，实现光纤传感技术应用，安装带通滤波器通过特定频率范围保留特定带宽内信号，通过运放元件增加信号幅度，用于提高信号强度和灵敏度，利用线性校准算法基于线性关系，线性表示输入信号与已知参考值之间的差异，拟合实现数据获取校准曲线，所述线性校准算法具体公式为：
10、ycorrected＝a*x+b
11、其中ycorrected表示校准输出信号，x表示输入信号，a、b表示通过历史实验数据的校准系数。
12、在一个优选地实施方式中，所述102中，利用光纤接口建立连接井口终端数据监测中心，所述数据监测中心连接多种传感器、监测设备和智慧光纤通信系统，实时采集油气井、生产设备和管道关键参数的数据，包括温度、压力、流量、液位，利用光纤通信技术通过光纤网络和传感网络传输至数据监测中心，所述光纤通信技术通过光纤作为传输介质，利用光纤高带宽、低损耗、抗干扰能力强以及安全性高的特性进行高速、远距离数据传输，利用无线局域网和lorawan无线通信技术实现设备和网络节点连接远程网关，实现对油气井各个关键参数的实时监测采集和远程传输。
13、在一个优选地实施方式中，所述103中，确定多种参数的变动范围以及存在的异常情况，利用相关协方差分析不同参数之间关系，检查异常不同参数相关性，利用协方差绝对值判断参数变量关系密切程度，所述协方差衡量不同参数变量总体变化趋势，其具体公式为：
14、
15、其中cov(x,y)表示协方差绝对值，xi、yi表示相同参数不同变量第i个观测值，表示相同参数不同变量的样本均值，n表示观测值总数，正协方差表示参数变量的变化趋势相似，负协方差表示参数变量的变化趋势相反，利用多个频率正弦波组成信号特点，通过傅里叶变换操作转换频率域，将其表示不同频率的正弦波的叠加，提取周期性、频率相关、异常事件特征，获取信号中不同频率成分的能量分布情况，基于历史信号参数数据建立线性转化函数，通过特征和监测指标特征之间线性关系进行转化，所述线性转化函数具体公式为：
16、yindex＝c*xc+d
17、其中yindex表示监测指标，xc表示特征，c、d表示分别表示特征对监测指标的影响程度和调整转化函数的基准值，标记参数信号并分配训练信号数据集，利用监督学习将正常样本被标记为正类，异常样本被标记为负类，通过正、负样本集训练监督学习，使其能够学习正常样本的特征和标签之间的关系，判断异常参数信号样本。
18、在一个优选地实施方式中，所述104中，确定参数指标不同等级并设置相应阈值和评估标准，利用聚类分析算法进行分类，当监测指标达到以及超过设定的阈值时，触发相应等级的异常报警机制，具体包括以下步骤：
19、步骤1：确定温度参数指标不同并设置阈值和评估标准，包括温度波动在±5℃内为优秀，±5℃到±10℃为良好，±10℃到±20℃为一般，超过±20℃为不合格，利用k-means聚类算法随机选择k个初始聚类中心，将含有温度参数的样本分配到离其最近的聚类中心，更新聚类中心并计算每个聚类的平均值作为新的聚类中心，重复迭代分配和更新操作，直到聚类中心不再变换和达到最大迭代次数，将数据集中的温度样本参数根据相似性进行提取分组，设定良好和一般温度波动为正常工作范围，设定不合格温度波动为安全工作范围，当井内温度超出设定的正常工作范围时，触发一般级别的异常报警，当井内温度超出设定的安全工作范围时，触发不合格级别的异常报警。
20、步骤2：确定压力参数指标不同并设置阈值和评估标准，包括压力波动在±100psi内为优秀，±100psi到±200psi为良好，±200psi到±500psi为一般，超过±500psi为不合格，利用k-means聚类算法随机选择k个初始聚类中心，将含有压力参数的样本分配到离其最近的聚类中心，更新聚类中心并计算每个聚类的平均值作为新的聚类中心，重复迭代分配和更新操作，直到聚类中心不再变换和达到最大迭代次数，将数据集中的压力样本参数根据相似性进行提取分组，设定良好和一般压力波动为正常工作范围，设定不合格压力波动为安全工作范围，当井内压力超出设定的正常工作范围时，触发一般级别的异常报警，当井内压力超出设定的安全工作范围时，触发不合格级别的异常报警。
21、步骤3：确定液位参数指标不同并设置阈值和评估标准，包括液位波动在±10％内为优秀，±10％到±本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种智慧油气井光纤实时监测的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种智慧油气井光纤实时监测的方法，其特征在于：所述101中，利用智慧传感器网络和模数转换器进行信号转换，通过线性校准算法拟合实现获取校准曲线，所述线性校准算法具体公式为：
3.根据权利要求1所述的一种智慧油气井光纤实时监测的方法，其特征在于：所述102中，利用光纤接口建立连接井口终端数据监测中心，通过数据监测中心连接多种传感器、监测设备和智慧光纤通信系统，利用无线局域网和LoRaWAN无线通信技术实现设备和网络节点连接远程网关，实现对油气井各个关键参数的实时监测采集和远程传输。
4.根据权利要求1所述的一种智慧油气井光纤实时监测的方法，其特征在于：所述103中，确定多种参数的变动范围以及存在的异常情况，利用相关协方差分析不同参数之间关系，基于历史信号参数数据建立线性转化函数，通过特征和监测指标特征之间线性关系进行转化，所述协方差具体公式为：
5.根据权利要求1所述的一种智慧油气井光纤实时监测的方法，其特征在于：所述104中，确定温度、压力、
6.根据权利要求5所述的一种智慧油气井光纤实时监测的方法，其特征在于：所述K-means聚类算法其聚类中心更新具体公式为：
7.根据权利要求1所述的一种智慧油气井光纤实时监测的方法，其特征在于：所述105中，集成光纤传输过程光信号传输延迟和反射损耗变化建立光纤传感智能系统，调用智能传感网络，集合光纤传感器及其他传感器对光纤传输损耗进行实时监测，所述光信号传输延迟通过计算发送端到接收端时间差值，其计算具体公式为：
8.根据权利要求1所述的一种智慧油气井光纤实时监测的方法，其特征在于：所述106中，利用云存储方式进行数据的持久化存储，通过网络进行远程访问，实时监测、分析和调用获取数据，通过多种可视化形式直观展示油气井的状态、变化趋势和异常修复建议，将相应等级异常报警情况呈现在可视化终端。
...【技术特征摘要】
1.一种智慧油气井光纤实时监测的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种智慧油气井光纤实时监测的方法，其特征在于：所述101中，利用智慧传感器网络和模数转换器进行信号转换，通过线性校准算法拟合实现获取校准曲线，所述线性校准算法具体公式为：
3.根据权利要求1所述的一种智慧油气井光纤实时监测的方法，其特征在于：所述102中，利用光纤接口建立连接井口终端数据监测中心，通过数据监测中心连接多种传感器、监测设备和智慧光纤通信系统，利用无线局域网和lorawan无线通信技术实现设备和网络节点连接远程网关，实现对油气井各个关键参数的实时监测采集和远程传输。
4.根据权利要求1所述的一种智慧油气井光纤实时监测的方法，其特征在于：所述103中，确定多种参数的变动范围以及存在的异常情况，利用相关协方差分析不同参数之间关系，基于历史信号参数数据建立线性转化函数，通过特征和监测指标特征之间线性关系进行转化，所述协方差具体公式为：
5.根据权利要求1所述的一种智慧...
【专利技术属性】
技术研发人员：邓桥，王佳琪，杨冬，杨焕强，严梁柱，
申请(专利权)人：长江大学，
类型：发明
国别省市：
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