一种基于石油开采多系统集成通信控制方法及系统与流程

本发明涉及数据通信控制，尤其涉及一种基于石油开采多系统集成通信控制方法及系统。

背景技术：

1、随着石油开采技术的进步和数字化革新，多系统集成通信控制方法在石油工业中的应用逐步成熟。最初，石油开采依赖传统的人工操作和有限的自动化系统，通信基础设施有限，导致生产效率低下和安全隐患增加。随着计算机技术和网络通信的快速发展，石油公司开始引入自动化控制系统和远程监控技术，以提高操作的实时性和精准度。随着物联网(iot)和云计算技术的兴起，石油开采领域逐渐实现了多系统集成通信控制的转型。传感器网络的广泛应用使得油田能够实时监测地下油藏的状态和生产设备的运行情况，通过数据采集和远程传输实现了对油田全生命周期的智能化管理。同时，无线通信技术的进步使得远程控制和监测系统可以在复杂环境中稳定运行，提升了作业效率和安全性。然而，目前现有技术在石油开采过程中往往缺乏系统化的模块集成，导致数据流和控制流程不够协调和高效，同时在处理石油开采过程中的数据回传和实时处理时常面临延迟和效率低下的问题，导致集成通信控制的效率和实时性较低。

技术实现思路

1、基于此，有必要提供一种基于石油开采多系统集成通信控制方法及系统，以解决至少一个上述技术问题。

2、为实现上述目的，一种基于石油开采多系统集成通信控制方法，所述方法包括以下步骤：

3、步骤s1：获取石油开采流程数据；对石油开采流程数据进行系统功能模块构建，从而生成石油开采多模块，其中石油开采多模块包括勘探模块、钻井模块、完井模块、采油模块、油气处理模块和安全环境保护模块；基于石油开采多模块进行分布式集群监测网络构建，生成石油开采模块分布式网络；

4、步骤s2：根据石油开采模块分布式网络进行探勘模块地震检波器信号数据采集，得到石油开采地震波接收信号数据；对石油开采地震波接收信号数据进行地震成像，从而生成石油开采地震成像图；对石油开采地震成像图进行岩层变化分析，生成地下岩层变化数据，并将地下岩层变化数据回传至石油开采模块分布式网络中进行实时存储，生成石油开采探勘模块回传数据；

5、步骤s3：根据石油开采模块分布式网络进行钻井模块矿井数据采集，得到石油开采矿井数据；对石油开采矿井数据进行开采进度分析，生成矿井开采进度评估数据，并将矿井开采进度评估数据回传至石油开采模块分布式网络中进行实时存储，生成石油开采钻井模块回传数据；根据石油开采模块分布式网络对完井模块进行矿井完整性监测，生成矿井完整性监测数据，并将矿井完整性监测数据回传至石油开采模块分布式网络中进行实时存储，生成石油开采完井模块回传数据；

6、步骤s4：根据石油开采模块分布式网络对采油模块进行油气基础数据采集，得到油气基础数据；对油气基础数据进行响应特性分析，生成压力-产量响应特性数据和水含量-产量响应特性数据；将压力-产量响应特性数据和水含量-产量响应特性数据回传至石油开采模块分布式网络中进行实时存储，生成石油开采采油模块回传数据；根据石油开采模块分布式网络对油气处理模块进行油气实时监测，生成油气处理监测数据，并将油气处理监测数据回传至石油开采模块分布式网络中进行实时存储，生成石油开采油气处理模块回传数据；

7、步骤s5：将石油开采探勘模块回传数据、石油开采钻井模块回传数据、石油开采完井模块回传数据、石油开采采油模块回传数据和石油开采油气处理模块回传数据进行回传数据整合，生成石油开采回传数据集；根据安全环境保护模块对石油开采回传数据集进行模块预警，从而生成阶段预警数据；通过阶段预警数据对石油开采模块分布式网络进行智能风险通信控制，生成石油开采控制传输指令。

8、本发明通过将石油开采流程数据进行系统功能模块构建，有助于整合和系统化不同阶段的数据，使其易于管理和分析。构建石油开采多模块，包括勘探、钻井、完井、采油、油气处理和安全环境保护模块，提升了石油开采过程中各个环节的协调性和整体效率。通过地震波接收信号数据采集，实现对地下岩层结构的高分辨率成像，提供了准确的地质信息，有助于精确勘探和资源评估。将地震成像数据实时存储并回传至分布式网络，支持实时决策和进一步的分析，提升了勘探过程的效率和准确性。通过钻井模块采集矿井数据，并分析开采进度，实时存储和回传数据，有助于实现矿井开采过程的实时监控和管理。对矿井进行完整性监测，及早发现潜在的安全风险和问题，保障生产的安全性和可持续性。采集并分析油气基础数据的响应特性，如压力-产量和水含量-产量响应，为优化生产和决策提供科学依据。实时存储和回传数据，支持实时反馈和优化生产过程，提升生产效率和资源利用率。整合探勘、钻井、完井、采油、油气处理模块的回传数据，通过安全环境保护模块进行阶段性预警，及早发现和应对潜在的安全风险。基于预警数据对分布式网络进行智能风险通信控制，确保石油开采过程的安全性和稳定性，减少生产中断和损失。因此，本发明通过对石油开采系统功能进行模块构建与集成、分布式集群监测网络构建、实时数据回传和处理以及智能风险通信控制，提高了集成通信控制的效率和实时性。

9、优选的，步骤s1包括以下步骤：

10、步骤s11：获取石油开采流程数据；

11、步骤s12：对石油开采流程数据进行石油开采阶段划分，生成石油开采阶段划分数据；

12、步骤s13：根据石油开采阶段划分数据进行系统功能模块构建，从而生成石油开采多模块，其中石油开采多模块包括勘探模块、钻井模块、完井模块、采油模块、油气处理模块和安全环境保护模块；

13、步骤s14：基于石油开采多模块进行传感器部署，得到石油开采多模块传感器部署数据；利用物联网技术对石油开采多模块传感器部署数据进行分布式集群监测网络构建，生成石油开采模块分布式网络。

14、本发明通过对石油开采流程数据进行阶段划分，生成详细的阶段划分数据，有助于精确识别并管理各个石油开采阶段。这种精细化管理可以提高资源利用率和生产效率。根据阶段划分数据，构建勘探、钻井、完井、采油、油气处理和安全环境保护等功能模块，实现对石油开采过程的全面覆盖和管理。这种模块化设计有助于优化资源配置，提升系统的灵活性和扩展性。基于多模块进行传感器部署，并利用物联网技术构建分布式集群监测网络，可以实现对石油开采过程的实时监测和数据采集。这不仅能够及时发现和处理问题，还能提高数据的准确性和可靠性。通过构建分布式网络，实现对石油开采各个模块的全方位监测，确保数据传输的稳定性和安全性。这有助于实现远程监控和管理，提高系统的整体效率。

15、优选的，步骤s2包括以下步骤：

16、步骤s21：根据石油开采模块分布式网络进行探勘模块地震检波器信号数据采集，得到石油开采地震波接收信号数据；

17、步骤s22：对石油开采地震波接收信号数据进行信号数据预处理，生成标准地震波接收信号数据，其中信号数据预处理包括信号去噪、去多路径效应和信号增强；通过地震波地震对标准地震波接收信号数据进行地震成像，从而生成石油开采地震成像图；

18、步骤s23：对石油开采地震成像图进行油气储藏区预测，从而生成石油开采油气储藏区位置信息数据；通过石油开采油气储藏区位置信息数据进行重力和磁力勘探，得到石油开采区域重力变化数据和磁力变化数据；根据石油开采区域重力变化数据和磁力变化数据进行地下岩层变化分析，生成地下岩层变化数据，并将地下岩层变化数据回传至石油开采模块分布式网络中进行实时存储，生成石油开采探勘模块回传数据。

19、本发明通过使用分布式网络进行地震检波器信号数据采集，可以实现大范围高效的数据收集，确保数据的全面性和准确性。通过去噪、去多路径效应和信号增强等步骤对地震波接收信号数据进行预处理，生成标准地震波接收信号数据，提高数据的质量和可用性。基于标准地震波接收信号数据进行地震成像，生成石油开采地震成像图，可以提供详细的地下结构图像，有助于准确定位油气储藏区。通过分析地震成像图进行油气储藏区预测，生成油气储藏区位置信息数据，为后续的钻井和开采提供科学依据，提高资源利用效率。基于油气储藏区位置信息数据进行重力和磁力勘探，得到区域内的重力和磁力变化数据，可以进一步验证和补充地震成像结果，提供更加全面的地下信息。对重力和磁力变化数据进行地下岩层变化分析，生成地下岩层变化数据，可以帮助了解地下结构的动态变化，为长期开采计划提供数据支持。将地下岩层变化数据回传至石油开采模块分布式网络进行实时存储，生成探勘模块回传数据，实现数据的实时更新和共享，便于随时进行监测和分析。

20、优选的，步骤s3包括以下步骤：

21、步骤s31：根据石油开采模块分布式网络进行钻井模块矿井数据采集，得到石油开采矿井数据，其中石油开采矿井数据包括矿井设备运动数据和井下环境数据；

22、步骤s32：对矿井设备运动数据进行矿井设备运行状态分析，生成矿井设备运行状态数据；

23、步骤s33：根据矿井设备运行状态数据对井下环境数据进行开采进度分析，生成矿井开采进度评估数据，并将矿井开采进度评估数据回传至石油开采模块分布式网络中进行实时存储，生成石油开采钻井模块回传数据；

24、步骤s34：根据石油开采模块分布式网络对完井模块进行矿井完整性监测，生成矿井完整性监测数据，并将矿井完整性监测数据回传至石油开采模块分布式网络中进行实时存储，生成石油开采完井模块回传数据。

25、本发明通过分布式网络采集矿井设备运动数据和井下环境数据，确保获取全面的矿井运行和环境状况信息，为后续分析和决策提供数据支持。对矿井设备运动数据进行分析，生成矿井设备运行状态数据，可以实时监测设备的工作状态，及时发现和处理设备故障，确保开采过程的安全和高效。根据设备运行状态数据对井下环境数据进行开采进度分析，生成矿井开采进度评估数据，帮助管理人员了解当前的开采进度，优化资源配置和开采计划，提高开采效率。将矿井开采进度评估数据回传至分布式网络进行实时存储，实现数据的实时更新和共享，便于各级管理人员随时获取最新的开采进度信息，进行科学决策。根据分布式网络对完井模块进行矿井完整性监测，生成矿井完整性监测数据，可以及时发现和处理矿井结构的安全隐患，确保矿井的稳定性和安全性。通过实时监测矿井设备运行状态和井下环境，及时发现潜在问题和风险，进行预防性维护和处理，提高开采过程的安全性和可靠性。

26、优选的，步骤s34包括以下步骤：

27、步骤s341：根据石油开采模块分布式网络对完井模块进行井筒运动传感数据采集，得到井筒运动传感数据；

28、步骤s342：对井筒运动传感数据进行井筒运动轨迹分析，生成井筒运动轨数据；对井筒运动轨数据进行井眼偏斜角度计算，得到井眼偏斜角度数据；

29、步骤s343：通过井眼偏斜角度数据对井筒运动传感数据进行运动路径偏移评估，得到井筒运动偏移路径数据；基于井筒运动偏移路径数据和井筒运动轨数据进行井筒稳定性分析，生成井筒稳定性数据；

30、步骤s344：基于预设的应力分析模型对井筒运动传感数据进行地层环境压力分析，生成地层环境压力数据；根据井筒运动轨数据、井筒稳定性数据和地层环境压力数据进行井筒完整性评估，生成矿井完整性监测数据，并将矿井完整性监测数据回传至石油开采模块分布式网络中进行实时存储，生成石油开采完井模块回传数据。

31、本发明通过分布式网络对井筒运动传感数据进行采集，确保实时获取井筒的运动情况，为后续分析提供准确的数据支持。对井筒运动传感数据进行轨迹分析，生成井筒运动轨数据，并计算井眼偏斜角度，得到井眼偏斜角度数据。这些数据可以帮助了解井筒的运动轨迹和倾斜情况，确保井筒的路径符合设计要求。通过井眼偏斜角度数据对井筒运动传感数据进行评估，生成井筒运动偏移路径数据。这有助于及时发现和纠正井筒的运动偏差，确保井筒的稳定性。基于井筒运动偏移路径数据和井筒运动轨数据，进行井筒稳定性分析，生成井筒稳定性数据。这可以帮助预测井筒的结构稳定性，防止井筒失稳或坍塌。基于预设的应力分析模型，对井筒运动传感数据进行地层环境压力分析，生成地层环境压力数据。通过了解地层压力，可以更好地评估井筒的安全性和稳定性。根据井筒运动轨数据、井筒稳定性数据和地层环境压力数据，进行井筒完整性评估，生成矿井完整性监测数据。这有助于全面了解井筒的健康状态，确保其在整个石油开采过程中的可靠性和安全性。将矿井完整性监测数据回传至分布式网络进行实时存储，生成石油开采完井模块回传数据。通过实时更新和共享数据，确保管理人员和技术人员可以随时获取最新的井筒状态信息，进行及时的决策和调整。

32、优选的，步骤s4包括以下步骤：

33、步骤s41：根据石油开采模块分布式网络对采油模块进行油气基础数据采集，得到油气基础数据，其中油气基础数据包括井口压力数据、井口温度数据、流体产量数据和含水率；

34、步骤s42；对流体产量数据进行趋势分析，生成流体产量趋势数据；

35、步骤s43：根据流体产量趋势数据对井口压力数据和井口温度数据进行第一响应特性分析，生成压力-产量响应特性数据；根据流体产量趋势数据对含水率进行第二响应特性分析，生成水含量-产量响应特性数据；将压力-产量响应特性数据和水含量-产量响应特性数据回传至石油开采模块分布式网络中进行实时存储，生成石油开采采油模块回传数据；

36、步骤s44：根据石油开采模块分布式网络对油气处理模块进行油气实时监测，生成油气处理监测数据，并将油气处理监测数据回传至石油开采模块分布式网络中进行实时存储，生成石油开采油气处理模块回传数据。

37、本发明通过分布式网络对井口压力、井口温度、流体产量和含水率等油气基础数据进行实时采集，确保获取全面准确的数据，为后续分析提供支持。对流体产量数据进行趋势分析，生成流体产量趋势数据，可以帮助预测油井的产量变化趋势，为调整生产策略提供科学依据。根据流体产量趋势数据，对井口压力和井口温度进行第一响应特性分析，生成压力-产量响应特性数据。这有助于了解压力和温度对油井产量的影响，优化生产参数。根据流体产量趋势数据，对含水率进行第二响应特性分析，生成水含量-产量响应特性数据。这有助于监测和控制含水率，防止水侵影响油井产量。将压力-产量响应特性数据和水含量-产量响应特性数据回传至分布式网络进行实时存储，生成石油开采采油模块回传数据。通过实时更新和共享数据，确保管理人员随时获取最新的生产信息，进行及时的决策和调整。根据分布式网络对油气处理模块进行实时监测，生成油气处理监测数据，并回传至分布式网络进行实时存储，生成石油开采油气处理模块回传数据。这有助于实时监控油气处理过程，确保处理过程的高效和安全。

38、优选的，步骤s44包括以下步骤：

39、步骤s441：根据石油开采模块分布式网络对油气处理模块进行油气分离器数据采集，得到油气处理监测数据；

40、步骤s442：对气处理监测数据进行油气分离器运行数据提取，得到油气分离器操作数据；根据油气分离器操作数据对油气分离器运行数据进行分离含量检测，生成含量检测数据，其中含量检测数据包括油含量数据、气含量数据和水含量数据；

41、步骤s443：对油含量数据、气含量数据和水含量数据进行分离效率计算，得到油气分离效率数据；利用油气分离器操作数据对油气分离效率数据进行分离性能调控分析，生成分离性能调控数据，并将分离性能调控数据回传至石油开采模块分布式网络中进行实时存储，生成石油开采油气处理模块回传数据。

42、本发明通过分布式网络对油气处理模块进行油气分离器数据采集，得到油气处理监测数据。这确保了对油气分离器运行状态的实时监控，有助于及时发现问题。对油气处理监测数据进行油气分离器运行数据提取，得到油气分离器操作数据。通过详细记录分离器的操作数据，可以更好地了解其运行状态。根据油气分离器操作数据对油气分离器运行数据进行分离含量检测，生成含量检测数据。含量检测数据包括油含量数据、气含量数据和水含量数据。这有助于准确监测分离过程中各成分的含量。对油含量数据、气含量数据和水含量数据进行分离效率计算，得到油气分离效率数据。通过计算分离效率，可以评估分离器的性能，并进行必要的调整。利用油气分离器操作数据对油气分离效率数据进行分离性能调控分析，生成分离性能调控数据。这有助于优化分离器的操作参数，提升分离效率。将分离性能调控数据回传至分布式网络中进行实时存储，生成石油开采油气处理模块回传数据。通过实时更新和共享数据，确保管理人员和技术人员可以随时获取最新的分离性能信息，进行及时的决策和调整。

43、优选的，步骤s5包括以下步骤：

44、步骤s51：将石油开采探勘模块回传数据、石油开采钻井模块回传数据、石油开采完井模块回传数据、石油开采采油模块回传数据和石油开采油气处理模块回传数据进行回传数据整合，生成石油开采回传数据集；

45、步骤s52：根据安全环境保护模块对石油开采回传数据集进行开采风险预测，得到开采环境风险预测数据；将开采风险预测数据和预设的标准开采风险阈值进行对比，当开采风险预测数据大于或等于预设的标准开采风险阈值时，则进行相应的模块预警，从而生成阶段预警数据；

46、步骤s53：通过阶段预警数据对石油开采模块分布式网络进行阶段风险优先级控制排序，生成阶段风险优先级数据；根据阶段风险优先级数据进行智能风险通信控制，当石油开采模块分布式网络识别到阶段预警数据时，则按照阶段风险优先级数据对相应的石油开采模块进行停工指令优先级传输，生成石油开采控制传输指令。

47、本发明通过将石油开采探勘、钻井、完井、采油和油气处理模块的回传数据进行整合，生成石油开采回传数据集。这种数据整合有助于全面了解整个石油开采过程中的各项参数和状态，形成完整的数据链条。根据安全环境保护模块对整合后的数据集进行开采风险预测，得到开采环境风险预测数据，并与预设的标准开采风险阈值进行对比。当风险预测数据超过阈值时，系统会进行相应的模块预警，生成阶段预警数据。这有助于提前识别潜在风险，避免安全事故的发生。通过阶段预警数据对石油开采模块分布式网络进行阶段风险优先级控制排序，生成阶段风险优先级数据。这确保了在紧急情况下，能够优先处理高风险区域，保障开采过程的安全性。根据阶段风险优先级数据进行智能风险通信控制，当系统识别到阶段预警数据时，会按照阶段风险优先级对相应的石油开采模块进行停工指令优先级传输，生成石油开采控制传输指令。这种智能控制可以快速响应风险，及时采取措施，避免事故扩大。通过整合各模块的数据并进行实时风险预测和管理，可以实现对整个石油开采过程的实时监控和快速响应。这有助于提高系统的灵敏度和应急处理能力。

48、优选的，根据安全环境保护模块对石油开采回传数据集进行开采风险预测包括：

49、对石油开采回传数据集进行数据集划分，得到模型训练集和模型测试集；

50、通过随机森林算法对模型训练集进行模型训练，生成开采风险训练模型；利用模型测试集对开采风险训练模型进行模型优化迭代，从而生成开采风险预测模型；将石油开采回传数据集导入至开采风险预测模型中进行开采风险预测，生成开采风险预测数据；

51、将开采风险预测数据传输至安全环境保护模块中进行存储，生成开采环境风险预测数据。

52、本发明通过对石油开采回传数据集进行数据集划分，得到模型训练集和模型测试集。这一步确保了数据集合理分配，为模型训练和测试提供了基础。通过随机森林算法对模型训练集进行模型训练，生成开采风险训练模型。随机森林算法具有较强的处理非线性关系和抗噪声能力，适用于复杂的石油开采数据。利用模型测试集对开采风险训练模型进行模型优化迭代，从而生成开采风险预测模型。通过不断优化迭代，可以提高模型的准确性和稳定性。将石油开采回传数据集导入至开采风险预测模型中进行开采风险预测，生成开采风险预测数据。利用训练好的模型对新数据进行预测，得到开采过程中的潜在风险。将开采风险预测数据传输至安全环境保护模块中进行存储，生成开采环境风险预测数据。通过存储预测数据，可以进行历史数据分析和趋势预测。

53、在本说明书中，提供了一种基于石油开采多系统集成通信控制系统，用于执行上述的基于石油开采多系统集成通信控制方法，该基于石油开采多系统集成通信控制系统包括：

54、网络构建模块，用于获取石油开采流程数据；对石油开采流程数据进行系统功能模块构建，从而生成石油开采多模块，其中石油开采多模块包括勘探模块、钻井模块、完井模块、采油模块、油气处理模块和安全环境保护模块；基于石油开采多模块进行分布式集群监测网络构建，生成石油开采模块分布式网络；

55、探勘回传模块，用于根据石油开采模块分布式网络进行探勘模块地震检波器信号数据采集，得到石油开采地震波接收信号数据；对石油开采地震波接收信号数据进行地震成像，从而生成石油开采地震成像图；对石油开采地震成像图进行岩层变化分析，生成地下岩层变化数据，并将地下岩层变化数据回传至石油开采模块分布式网络中进行实时存储，生成石油开采探勘模块回传数据；

56、石油开采模块，用于根据石油开采模块分布式网络进行钻井模块矿井数据采集，得到石油开采矿井数据；对石油开采矿井数据进行开采进度分析，生成矿井开采进度评估数据，并将矿井开采进度评估数据回传至石油开采模块分布式网络中进行实时存储，生成石油开采钻井模块回传数据；根据石油开采模块分布式网络对完井模块进行矿井完整性监测，生成矿井完整性监测数据，并将矿井完整性监测数据回传至石油开采模块分布式网络中进行实时存储，生成石油开采完井模块回传数据；

57、油气处理模块，用于根据石油开采模块分布式网络对采油模块进行油气基础数据采集，得到油气基础数据；对油气基础数据进行响应特性分析，生成压力-产量响应特性数据和水含量-产量响应特性数据；将压力-产量响应特性数据和水含量-产量响应特性数据回传至石油开采模块分布式网络中进行实时存储，生成石油开采采油模块回传数据；根据石油开采模块分布式网络对油气处理模块进行油气实时监测，生成油气处理监测数据，并将油气处理监测数据回传至石油开采模块分布式网络中进行实时存储，生成石油开采油气处理模块回传数据；

58、安全通信控制模块，用于将石油开采探勘模块回传数据、石油开采钻井模块回传数据、石油开采完井模块回传数据、石油开采采油模块回传数据和石油开采油气处理模块回传数据进行回传数据整合，生成石油开采回传数据集；根据安全环境保护模块对石油开采回传数据集进行模块预警，从而生成阶段预警数据；通过阶段预警数据对石油开采模块分布式网络进行智能风险通信控制，生成石油开采控制传输指令。

59、本发明的有益效果在于通过建立多模块分布式网络系统，可以实现对石油开采流程中各个环节的实时监测和数据采集。这样可以及时获取石油勘探、钻井、完井、采油和油气处理等环节的数据，并对数据进行分析和评估，从而提高整个开采流程的效率。通过地震成像和岩层变化分析，可以生成地下岩层变化数据，为开采决策提供重要依据。同时，对开采进度和矿井完整性进行监测和评估，可以及时调整开采计划，优化石油开采过程。通过对石油开采模块的实时数据采集和监测，可以及时发现异常情况并进行预警。安全环境保护模块可以对回传数据集进行模块预警，提前识别潜在的风险和问题，从而采取控制措施，确保石油开采过程的安全性和可持续性。通过对油气基础数据的采集和分析，可以了解油气的响应特性，如压力-产量和水含量-产量关系，从而优化油气生产管理策略，提高油气产量和采收率。因此，本发明通过对石油开采系统功能进行模块构建与集成、分布式集群监测网络构建、实时数据回传和处理以及智能风险通信控制，提高了集成通信控制的效率和实时性。