油井压裂系统的模型生成及其模拟方法和相关设备与流程

1.本技术涉及计算机技术领域，尤其涉及一种油井压裂系统的模型生成及其模拟方法和相关设备。


背景技术：

2.随着信息化数字经济的发展。在石油服务数据数据采集的今天，客户对数据采集的的要求也越来越高，从之前的能采集、能使用、能显示即可，到如今采集定制化，显示定制化、使用定制化。
3.工业4.0影响着各行各业的发展，现代的井场对数据采集的要求也越来越高，人们不再满足简单的数据采集和显示，单纯的数据处理。现代井场需要软件对现场进行模拟，达到所见即所得的效果。
4.相关技术中，一般采集数据使用编程的方式获取施工的数据。但是，编程方式往往存在一程序一用的现象。由于，井场的状态千变万化，与之相对的是井场布局也千变万化，在采集对象发生变化时，软件也需要做出调整，需要开发新的程序，涉及工作量较大，造成数据采集不及时等问题。


技术实现要素：

5.本技术提供了一种油井压裂系统的模型生成及其模拟方法和相关设备，用以解决现有技术中，在采集对象发生变化时，软件也需要做出调整，需要开发新的程序，涉及工作量较大，造成数据采集不及时等问题。
6.第一方面，本技术实施例提供了一种油井压裂系统的模型生成方法，包括：
7.获取已选中的目标控件的控件信息，所述控件信息中包括所述目标控件间的连接关系，所述目标控件是从预先配置的控件库中选取的，所述目标控件用于表征压裂系统中的压裂单元；
8.基于所述连接关系，创建由所述目标控件构成的所述压裂系统的压裂模型。
9.可选的，还包括：
10.获取对所述压裂模型的修改数据，所述修改数据包括修改控件和所述修改控件的控件信息；
11.基于所述修改数据对所述压裂模型进行修改，得到所述修改控件和所述目标控件构成的修改压裂模型。
12.可选的，所述基于所述连接关系，创建由所述目标控件构成的所述压裂系统的压裂模型，包括：
13.按照所述连接关系，对所述目标控件进行连接，得到所述压裂模型。
14.可选的，所述控件信息还包括所述目标控件指示的所述压裂单元的设备参数；所述方法还包括：
15.获取所述压裂模型中第一目标控件的模拟数据；
16.基于所述模拟数据和所述第一目标控件的设备参数，确定所述压裂模型中第二目标控件的第一运行数据，所述第二目标控件为与所述第一目标控件具有连接关系的目标控件。
17.第二方面，本技术实施例提供了一种油井压裂系统的模拟方法，应用第一方面所述的压裂模型，所述方法包括：
18.监控所述压裂模型中各目标控件对应的压裂单元的第二运行数据；
19.确定满足预警条件的所述第二运行数据对应的第三目标控件；
20.对第三目标控件进行预警。
21.可选的，所述第二运行数据包括所述压裂单元的当前运行数据，所述预警条件包括所述当前运行数据达到所述压裂单元的限位阈值，所述对第三目标控件进行预警，包括：
22.获取所述限位阈值对应的状态颜色；
23.对所述第三目标控件显示所述状态颜色。
24.可选的，所述第二运行数据包括所述压裂单元的历史运行数据，所述确定满足预警条件的所述第二运行数据对应的第三目标控件，包括：
25.获取所述历史运行数据对应的所述压裂单元的使用寿命系数；
26.基于所述使用寿命系数和所述历史运行数据确定所述压裂单元的磨损程度；
27.确定所述磨损程度大于预设磨损阈值的压裂单元为所述第三目标控件。
28.第三方面，本技术实施例提供了一种油井压裂系统的模型生成装置，包括：
29.获取模块，用于获取已选中的目标控件的控件信息，所述控件信息中包括所述目标控件间的连接关系，所述目标控件是从预先配置的控件库中选取的，所述目标控件用于表征压裂系统中的压裂单元；
30.创建模块，用于基于所述连接关系，创建由所述目标控件构成的所述压裂系统的压裂模型。
31.第四方面，本技术实施例提供了一种油井压裂系统的模型生成装置，包括：
32.监控模块，用于监控所述压裂模型中各目标控件对应的压裂单元的第二运行数据；
33.确定模块，用于确定满足预警条件的所述第二运行数据对应的第三目标控件；
34.预警模块，用于对第三目标控件进行预警。
35.第五方面，本技术实施例提供了一种电子设备，包括：处理器、通信功能、存储器和通信总线，其中，处理器、通信功能和存储器通过通信总线完成相互间的通信；
36.所述存储器，用于存储计算机程序；
37.所述处理器，用于执行所述存储器中所存储的程序，实现第一方面所述的油井压裂系统的模型生成方法或第二方面所述的油井压裂系统的模拟方法。
38.第六方面，本技术实施例提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现第一方面所述的油井压裂系统的模型生成方法或第二方面所述的油井压裂系统的模拟方法。
39.本技术实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：本技术实施例提供的该方法，通过获取已选中的目标控件的控件信息，所述控件信息中包括所述目标控件间的连接关系，所述目标控件是从预先配置的控件库中选取的，所述目标控件用于表征
压裂系统中的压裂单元；基于所述连接关系，创建由所述目标控件构成的所述压裂系统的压裂模型。如此，在需要模拟井场布局时，从控件库中中选取目标控件，并利用目标控件间的连接关系，即可创建得到压裂模型，无需重新进行编码，压裂模型创建更加便捷，能够在井场布局变化后，通过选择控件的方式，直接创建对应的压裂模型，保证了井场数据能够被及时采集。
附图说明
40.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
41.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
42.图1为本技术一实施例提供的油井压裂系统的模型生成方法的应用场景图；
43.图2为本技术一实施例提供的油井压裂系统的模型生成方法的流程图；
44.图3为本技术一实施例提供的油井压裂系统的模拟方法的流程图；
45.图4为本技术一实施例提供的油井压裂系统的模型生成及模拟方法的流程图；
46.图5为本技术一实施例提供的油井压裂系统的模型生成装置的结构图；
47.图6为本技术一实施例提供的油井压裂系统的模拟装置的结构图；
48.图7为本技术一实施例提供的电子设备的结构图。
具体实施方式
49.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
50.根据本技术一实施例提供了一种油井压裂系统的模型生成方法。可选地，在本技术实施例中，上述油井压裂系统的模型生成方法可以应用于如图1所示的由终端101和服务器102所构成的硬件环境中。如图1所示，服务器102通过网络与终端101进行连接，可用于为终端或终端上安装的客户端提供服务(如应用服务等)，可在服务器上或独立于服务器设置数据库，用于为服务器102提供数据存储服务，上述网络包括但不限于：广域网、城域网或局域网，终端101并不限定于pc、手机、平板电脑等。
51.本技术实施例的油井压裂系统的模型生成方法可以由服务器102来执行，也可以由终端101来执行，还可以是由服务器102和终端101共同执行。其中，终端101执行本技术实施例的油井压裂系统的模型生成方法，也可以是由安装在其上的客户端来执行。
52.以终端执行本技术实施例的油井压裂系统的模型生成方法为例，图2是根据本技术实施例的一种可选的油井压裂系统的模型生成方法的流程示意图，如图2所示，该方法的流程可以包括以下步骤：
53.步骤201、获取已选中的目标控件的控件信息，所述控件信息中包括所述目标控件间的连接关系，所述目标控件是从预先配置的控件库中选取的，所述目标控件用于表征压
裂系统中的压裂单元；
54.一些实施例中，控件库可以是预先配置的，在配置控件库中的控件时，可以基于所需的压裂单元相应的图元，将绘制得到的图元组合作为控件。其中，压裂单元可以但不限于为管道、开关、阀门、压裂设备等。通过控件的方式替代压裂单元，能够更好的还原井场现实情况。
55.进一步的，由于在压裂系统运行时是由各压裂单元间相互协作统筹实现的，因此，在配置控件时，还会对控件配置其与其他控件之间的连接关系，例如，与、并、或、非、异或关系，分组/同组关系，上下游关系，同步关系，主从关系等。
56.在配置完成控件库后，可以将控件库中的控件进行分类并显示在人机交互界面，以供用户进行选择。
57.在需要进行井场布局配置时，可以有相关人员从显示的控件库中选择与井场实际工作需要的目标控件，将该目标控件拖拽到压裂模型生成的区域。在选择到目标控件后，可以在目标控件中设置该控件与其他控件间的连接关系，例如，控件间的位置关系及连通关系控件a在控件b的左边，控件c在控件d的下游并且二者连通等等。
58.步骤202、基于所述连接关系，创建由所述目标控件构成的所述压裂系统的压裂模型。
59.一些实施例中，在获取到目标控件的控件信息后，由于控件信息中包括了目标控件间的连接关系，因此，基于该连接关系便可以创建相应的压裂模型。
60.具体的，可以在获取到控件信息后，按照控件信息中的所述连接关系，对所述目标控件进行连接，得到所述压裂模型。
61.通过创建的压裂模型，可以将该压裂模型显示在人机交互界面，能够使相关人员基于人机交互界面查看到压裂模型模拟的压裂系统的运行情况。
62.在一个可选实施例中，创建压裂系统对应的压裂模型后，随着压裂系统的优化，可能会对相应的压裂单元进行修改。基于此，本技术还包括：
63.获取对所述压裂模型的修改数据，所述修改数据包括修改控件和所述修改控件的控件信息；基于所述修改数据对所述压裂模型进行修改，得到所述修改控件和所述目标控件构成的修改压裂模型。
64.其中，修改数据中包括修改控件及其控件信息，能够基于该修改数据对上述的压裂模型进行修改，以使修改后得到的修改压裂模型能够与当前的压裂系统一致，更便于用户进行监控。
65.可以理解的的是，修改控件可以是相关人员从显示出的控件库中选择后，拖拽到压裂模型中的。通过修改控件的控件信息，确定修改控件在压裂模型中与其他控件间的位置及连通关系，从而得到修改压裂模型。
66.在一个可选实施例中，所述控件信息还包括所述目标控件指示的所述压裂单元的设备参数；所述方法还包括：
67.获取所述压裂模型中第一目标控件的模拟数据；基于所述模拟数据和所述第一目标控件的设备参数，确定所述压裂模型中第二目标控件的第一运行数据，所述第二目标控件为与所述第一目标控件具有连接关系的目标控件。
68.一些实施例中，在创建压裂模型后，相关人员还可以基于该压裂模型设置其中控
件的相关信息，以对真实情况进行模拟。
69.具体的，可以是工程人员通过设置控件之间关系，通过设置阀位开关的运行状态，以及输入的总流量，模拟井场的实际泵注情况和实现压裂设备的最佳配比。
70.示例性的，可以通过总流量模拟井场泵注。首先，设置a管道的总流量为rate(a)，压裂模型会检查a管道有几个下游控件，以及每个下游控件的阀门开合状态，如果有5个下游控件，其中有3个为开，2个为关，下游图元会根据预先设置的比例分配上游流量，下游控件的下游也会有类似操作，以此类推可以获取各级控件的流量状态以及获取末端控件的流量状态。可以理解的是，总流量为下游流量的和值。
71.示例性的，还可以实现压裂设备的最佳配比，对压裂设备输出管道进行分组设置组的上限，设置压裂列设备输出控件(每个压裂设备)的额定流量，计算出所有压裂设备的所有组合的流量情况，选择组合流量位于(总流量)的最佳范围确定上游管道的开合状态。比如，总流量为7m3/min，五个压裂设备为2m3/min，五个压裂设备为1m3/min，安全系数为0.9，则基于4*2*0.9＝7.2》7，可以选择4个2m3/min的压裂设备作为最优解。
72.基于同一构思，本技术实施例中提供了一种油井压裂系统的模拟方法，该方法的具体实施可参见上述油井压裂系统的模型生成方法实施例部分的描述，重复之处不再赘述，如图3所示，该方法主要包括：
73.步骤301、监控所述压裂模型中各目标控件对应的压裂单元的第二运行数据。
74.一些实施例中，在压裂模型模拟时，可以将实际压裂系统中的实际数据输入到压裂模型中，以使压裂模型对压裂系统进行模拟。从而能够从压裂模型中获取到各目标控件的第二运行数据。
75.步骤302、确定满足预警条件的所述第二运行数据对应的第三目标控件。
76.一些实施例中，通过监控的第二运行数据，实现对压裂单元的监控，从而能够确定出满足预警条件的第二运行数据对应的第三目标控件。
77.步骤303、对第三目标控件进行预警。
78.一些实施例中，在确定出第三目标控件后，由于其满足预警条件，因此对该第三目标控件进行预警，以对用户进行提示。
79.在一个可选实施例中，第二运行数据包括所述压裂单元的当前运行数据，所述预警条件包括所述当前运行数据达到所述压裂单元的限位阈值，所述对第三目标控件进行预警，包括：
80.获取所述限位阈值对应的状态颜色；对所述第三目标控件显示所述状态颜色。
81.一些实施例中，通过对第三目标控件进行颜色显示，能够使用户更加直观的了解到各目标控件对应的压裂单元的运行情况，以及时进行调整。
82.示例性的，可以通过设置管道图元和水罐图元的限位阈值，通过颜色变化的形式实现压力流量状态等的预警。水罐和管道预先配置上限位、下限位、最佳运行区域。设置不同颜色，例如，管道可以通过流量数据发生变化显示不同的颜色，根据压力显示超压报警状态等。同理，状态文本控件也可以设置有类似功能。
83.在一个可选实施例中，第二运行数据包括所述压裂单元的历史运行数据，所述确定满足预警条件的所述第二运行数据对应的第三目标控件，包括：
84.获取所述历史运行数据对应的所述压裂单元的使用寿命系数；基于所述使用寿命
系数和所述历史运行数据确定所述压裂单元的磨损程度；确定所述磨损程度大于预设磨损阈值的压裂单元为所述第三目标控件。
85.一些实施例中，通过历史运行数据对目标控件对应的压裂单元的磨损程度进行监控，从而确定压裂单元的使用寿命，在达到使用寿命时提示用户尽快更换。
86.示例性的，可以在压裂模型中内置统计模块，实现易损件寿命的统计。统计模块可以设置设备的额定功率(压力、流量、转速)和不同功率(压力、流量、转速)的寿命系数创建统计模型，实现设备的运行时长，寿命，和磨损程度的统计，可以对不同状态的运行时长进行分段统计，分段计算。
87.比如，大泵压力超过100mpa，可以运行1000小时，则寿命系数为0.001/h；50mpa可以运行10000小时，则寿命系数为0.0001/h，从而确定出磨损率＝历史磨损率+(当前寿命系数*运行时长)*100％。
88.其中，当前寿命系数通过设置的分段函数得到获得的区间来得到，除了分段函数，统计数据可以支持公式输入的方式来取得。假如寿命与压力的平方成反比，则系数可以通过：寿命系数＝k/(x^2)，其中，k为常数，x代替压力值，进行计算得到系数，带入磨损率＝历史磨损率+(当前寿命系数*运行时长)*100％，最终计算的统计结果可以绑定到显示界面进行显示。
89.本技术的油井压裂系统的模型生成方法，以及油井压裂系统的模拟方法，能够根据配置方式的不同可以配置不同效果的模型，比如根据阀位状态和总流量通过连接关系的配置可以产生分析模型用来分析井场压裂设备的最佳使用配比。确定上游流量和开关状态获取下游管道的流量数据的模拟模型，进行离线模拟井场的运行状态。监控模型，可以与设备的实时数据进行绑定可以显示井场的实时数据，统计设备运行状态和实现预警信息。
90.进而，可以使操作人员能够根据自己的想法进行井场布局，让界面拥有一定的逻辑处理能力，通过所见即所得的设计界面进行布局配置，通过软件模拟的方式对压裂车的布局进行模拟显示，提高了布局的通用性，显示的布局可以随时修改，随改随显示，不需要二次编译，通过统计模型的创建可以实现易损件寿命的预测和记录，为井场设备的管理提供参考。
91.在一个具体实施例中，参见图4，本技术的油井压裂系统的模拟方法具体可以包括如下步骤：预先制定图元控件；配置设计器功能，以完成图元文件(即控件所需的相关文件)的布局和外观的设计，并保存布局后得到的配置文件；通过外接设备获取数据源或模拟数据；将获取的数据存储到数据表；加载配置文件以及数据表，并显示数据；对数据进行实时显示、预警以及信息统计；通过模拟数据自动计算压力设备的数据和配置的最佳配比。
92.如此，在监控状态下，可以实现数据的实时动态显示和超压(超流量、超速)报警。比如压裂管道，管道模型具有多种，在模拟状态下通过不同的计算模型配置，可以通过确定总管道的流量，和不同压裂车的额定流量实现最佳的压裂车组合情况，用于现场布局的指导(参考)。可以通过阀位状态和上游总流量计算模拟下游的流量情况。因为模型可以随时调整，显示效果也就随时改变。本发明通过创建不同的模型实现不同的效果对井场的布局进行参考，设备运行数据进行统计。提高了软件的通用性和方便性。
93.可以理解的是，本发明提供的方法不局限于井场的压裂布局。使用的范围取决于图元文件的定制功能和图元文件的显示效果。可以采用不同的图元文件模型，采取拖拽和
配置的方式生成。方法的核心在于使图元之前可以配置图元间的相互的关系实现一定的逻辑处理能力，可以通过图元的上下游关系用上游图元影响下游图元(通过开关量和流量来确定)，实现现场数据的模拟。根据管道之间的关系，上游多管道流量可以合并成下游总流量，上游总流量也可根据下游的连接的多个不同管道进行分解显示。
94.基于同一构思，本技术实施例中提供了一种油井压裂系统的模型生成装置，该装置的具体实施可参见方法实施例部分的描述，重复之处不再赘述，如图5所示，该装置主要包括：
95.获取模块501，用于获取已选中的目标控件的控件信息，所述控件信息中包括所述目标控件间的连接关系，所述目标控件是从预先配置的控件库中选取的，所述目标控件用于表征压裂系统中的压裂单元；
96.创建模块502，用于基于所述连接关系，创建由所述目标控件构成的所述压裂系统的压裂模型。
97.基于同一构思，本技术实施例中提供了一种油井压裂系统的模拟装置，该装置的具体实施可参见方法实施例部分的描述，重复之处不再赘述，如图6所示，该装置主要包括：
98.监控模块601，用于监控所述压裂模型中各目标控件对应的压裂单元的第二运行数据；
99.确定模块602，用于确定满足预警条件的所述第二运行数据对应的第三目标控件；
100.预警模块603，用于对第三目标控件进行预警。
101.基于同一构思，本技术实施例中还提供了一种电子设备，如图7所示，该电子设备主要包括：处理器701、存储器702和通信总线703，其中，处理器701和存储器702通过通信总线703完成相互间的通信。其中，存储器702中存储有可被处理器701执行的程序，处理器701执行存储器702中存储的程序，实现如下步骤：
102.获取已选中的目标控件的控件信息，所述控件信息中包括所述目标控件间的连接关系，所述目标控件是从预先配置的控件库中选取的，所述目标控件用于表征压裂系统中的压裂单元；
103.基于所述连接关系，创建由所述目标控件构成的所述压裂系统的压裂模型。或，
104.监控所述压裂模型中各目标控件对应的压裂单元的第二运行数据；
105.确定满足预警条件的所述第二运行数据对应的第三目标控件；
106.对第三目标控件进行预警。
107.上述电子设备中提到的通信总线703可以是外设部件互连标准(peripheral component interconnect，简称pci)总线或扩展工业标准结构(extended industry standard architecture，简称eisa)总线等。该通信总线703可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图7中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
108.存储器702可以包括随机存取存储器(random access memory，简称ram)，也可以包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。可选地，存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器701的存储装置。
109.上述的处理器701可以是通用处理器，包括中央处理器(central processing unit，简称cpu)、网络处理器(network processor，简称np)等，还可以是数字信号处理器
(digital signal processing，简称dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，简称asic)、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，简称fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
110.在本技术的又一实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质中存储有计算机程序，当该计算机程序在计算机上运行时，使得计算机执行上述实施例中所描述的油井压裂系统的模型生成方法。
111.在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。该计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行该计算机指令时，全部或部分地产生按照本技术实施例所述的流程或功能。该计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络或者其他可编程装置。该计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，计算机指令从一个网站站点、计算机、服务器或者数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(dsl))或无线(例如红外、微波等)方式向另外一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。该计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。该可用介质可以是磁性介质(例如软盘、硬盘、磁带等)、光介质(例如dvd)或者半导体介质(例如固态硬盘)等。
112.需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
113.以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。