一种超稠油石油钻采设备安全性能综合监控方法及系统与流程

本发明涉及石油钻采设备，具体是涉及一种超稠油石油钻采设备安全性能综合监控方法及系统。

背景技术：

1、超稠油是指黏度超过10000毫帕秒的原油，石油钻采设备是指用于石油勘探、钻井和采油过程中的各种设备和工具。鉴于我国当前的能源需求形式，预计我国石油钻采设备行业在较长一段时期内仍将呈现高景气度。

2、在钻采石油的整个过程中，假若钻采设备发生了故障，不但会阻碍石油钻采的进度，并且还会影响石油钻采的质量。因此现急需一种有预知性的对钻采设备在生产运行过程中，可能发生的故障问题，提前做好处理的技术准备和材料准备，使机械在遇到故障中，能够快速解决问题，不至耽误开采工期的方法。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，提供一种超稠油石油钻采设备，本技术方案解决了上述背景技术中提出的不能有预知性地对石油钻采设备在运行过程中可能发生的故障问题，提前做好处理的技术准备和材料准备，在机械遇到故障中，无法快速地解决问题，耽误开采工期的问题。

2、为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：

3、一种超稠油石油钻采设备安全性能综合监控方法，包括：

4、获取超稠油石油钻采设备安全性能监控的历史数据，所述历史数据包括无损检测数据、振动分析检测数据、油液检测数据、红外热像分析检测数据；

5、基于超稠油石油钻采设备安全性能监控的历史数据，获得超稠油石油钻采设备安全性能所有参数的平均值和标准差，构建安全性能参数平均值和标准差数据表；

6、根据安全性能参数标准差数据表，获得超稠油石油钻采设备安全性能所有参数的权重，构建安全性能参数权重数据表；

7、基于石油钻采设备的历史运行状态，确定石油钻采设备的若干个会发生的安全故障；

8、根据安全性能参数权重数据表、平均值数据表和标准差数据表，搭建超稠油石油钻采设备安全性能指标计算模型，所述超稠油石油钻采设备安全性能指标计算模型与安全故障一一对应，以超稠油石油钻采设备安全性能参数为输入，以安全性能指标为输出；

9、获取超稠油石油钻采设备正常运行安全性能评价标准，将超稠油石油钻采设备正常运行安全性能评价标准输入安全性能指标计算模型，得到正常运行安全性能综合指标；

10、实时检测超稠油石油钻采设备运行过程中安全性能监控数据，将安全性能监控数据输入超稠油石油钻采设备安全性能指标计算模型，得到现状安全性能综合指标；

11、将现状安全性能综合指标与正常运行安全性能综合指标进行比较，判断现状安全性能综合指标是否大于正常运行安全性能综合指标，若是，则超稠油石油钻采设备故障风险低，若否，则超稠油石油钻采设备故障风险高；

12、根据超稠油石油钻采设备故障风险高低，安排对应的安全故障维修工作。

13、优选的，所述构建安全性能标准差数据表具体步骤为：

14、基于超稠油石油钻采设备安全性能监控的历史数据，对超稠油石油钻采设备安全性能所有参数进行编号，获得安全性能参数样本数据集；

15、根据安全性能参数样本数据集，计算得到安全性能所有参数的平均值，构建安全性能参数平均值数据表；

16、基于安全性能参数样本数据集和安全性能参数平均值数据表，计算得到超稠油石油钻采设备安全性能所有参数的标准差，并构建安全性能标准差数据表；

17、其中，所述安全性能参数平均值计算公式为：

18、

19、式中，为第j个安全性能参数的平均值，为第j个安全参数样本数据总个数，为第j个安全性能参数第i个样本数据；

20、其中，所述安全性能参数标准差计算公式为：

21、

22、式中，为第j个安全性能参数标准差，为第j个安全性能参数样本数据总个数，为第j个安全性能参数第i个样本数据，为第j个安全性能参数平均值。

23、优选的，所述构建安全性能参数权重数据表具体步骤为：

24、基于安全性能参数平均值数据表和标准差数据表，对安全性能参数样本数据集进行标准化处理，得到无量纲安全性能参数样本数据集；

25、基于无量纲安全性能参数样本数据集，计算得到无量纲安全性能参数平均值，并构建无量纲安全性能参数平均值数据表；

26、基于无量纲安全性能参数平均值数据表，计算得到无量纲安全性能参数标准差，并构建无量纲安全性能参数标准差数据表；

27、基于无量纲安全性能参数标准差数据表，计算每一个安全性能参数的权重，得到安全性能所有参数的权重值；

28、将安全性能所有参数的权重值组成安全性能参数权重数据表。

29、其中，所述标准化处理公式为：

30、

31、式中，为第j个安全性能参数第i个无量纲样本数据，为第j个安全性能参数第i个样本数据，为第j个安全性能参数平均值，为第j个安全性能参数标准差；

32、其中，所述无量纲安全性能参数平均值计算公式为：

33、

34、式中，为第j个无量纲安全性能参数平均值，为第j个安全性能参数第i个无量纲样本数据，为第j个安全参数样本数据总个数；

35、其中，所述无量纲安全性能参数标准差计算公式为：

36、

37、式中，为第j个无量纲安全性能参数标准差，为第j个安全参数样本数据总个数，为第j个安全性能参数第i个无量纲样本数据，为第j个无量纲安全性能参数平均值；

38、其中，所述权重计算公式为：

39、

40、式中，为第j个安全性能参数的权重，为第j个无量纲安全性能参数标准差，m为安全性能参数总个数。

41、优选的，所述搭建超稠油石油钻采设备安全性能指标计算模型具体步骤为：

42、步骤一：基于安全性能参数平均值数据表和安全性能标准差数据表，对安全性能参数进行标准化处理，得到无量纲安全性能参数；

43、步骤二：基于安全性能参数权重数据表和无量纲安全性能参数，计算得到安全性能指标；

44、步骤三：基于步骤一和步骤二，搭建超稠油石油钻采设备安全性能指标计算模型；

45、其中，所述安全性能指标计算模型表达式为：

46、

47、式中，为第j个无量纲安全性能参数，为第j个安全性能参数，为第j个安全性能参数的平均值，为第j个安全性能参数标准差，为第k个安全故障的安全性能指标，为第j个安全性能参数的权重，m为安全性能参数总个数。

48、优选的，所述根据超稠油石油钻采设备故障风险高低，安排对应的安全故障的维修工作具体包括：

49、获取超稠油石油钻采设备历史维修经历，得到若干个安全故障维修方法；

50、获取故障风险高对应的安全故障类型，基于安全故障类型，找到对应的安全故障维修方法；

51、基于安全故障维修方法，提前做好维修技术准备和材料准备。

52、进一步的，提出一种超稠油石油钻采设备安全性能综合监控系统，用于实现上述的超稠油石油钻采设备安全性能综合监控方法，其特征在于，包括：

53、处理器，所述处理器用于构建安全性能参数平均值数据表、标准差数据表和权重数据表、搭建超稠油石油钻采设备安全性能指标计算模型、计算正常运行安全性能综合指标、计算现状安全性能综合指标；

54、存储模块，存储模块与所述处理器相耦合，所述存储模块用于存储超稠油石油钻采设备安全性能监控的历史数据、安全性能参数平均值数据表、安全性能参数标准差数据表、超稠油石油钻采设备安全性能指标计算模型；

55、实时监控模块，实时监控模块与所述处理器电性连接，所述实时监控模块用于获取超稠油石油钻采设备运行过程中安全性能监控数据；

56、信号输出模块，信号输出模块与所述处理器电性连接，所述信号输出模块用于输出超稠油石油钻采设备故障风险高低。

57、可选的，所述处理器内部集成有：

58、第一计算单元，所述第一计算单元用于基于超稠油石油钻采设备安全性能监控的历史数据，计算超稠油石油钻采设备安全性能所有参数的平均值和标准差；

59、第二计算单元，所述第二计算单元用于基于安全性能参数平均值数据表和标准差数据表，计算超稠油石油钻采设备安全性能所有参数的权重；

60、模型计算单元，所述模型计算单元用于安全性能指标模型的搭建和求解；

61、第三计算单元，所述第三计算单元用于计算超稠油石油钻采设备正常运行安全性能综合指标和现状安全性能综合指标；

62、判断单元，所述判断单元用于判断现状安全性能综合指标是否大于正常运行安全性能综合指标。

63、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

64、本发明提出一种超稠油石油钻采设备安全性能综合监控方法，通过基于超稠油石油钻采设备安全性能监控的历史数据，计算得到超稠油石油钻采设备安全性能参数权重，基于超稠油石油钻采设备安全性能权重，搭建的超稠油石油钻采设备安全性能指标计算模型，来得到正常运行安全性能综合指标和现状安全性能综合指标，再通过正常运行安全性能综合指标和现状安全性能综合指标的对比，判断超稠油石油钻采设备故障风险高低，从而达到对超稠油石油钻采设备安全性能综合监控的目的。