本發(fā)明涉及電信號處理、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)與預(yù)測，特別涉及一種基于封隔器監(jiān)測參數(shù)學(xué)習(xí)預(yù)測封隔器失效的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

1、在深斜井多級分注管柱中，封隔器等井下工具在不同工況下處于復(fù)雜的受力、變形和運動狀態(tài)，導(dǎo)致封隔器密封有效期短和作業(yè)大修率高，嚴重影響注水區(qū)塊精細注水效益開發(fā)。目前封隔器載荷、位移的分析研究，基本都是采用管柱力學(xué)分析軟件仿真模擬計算和存儲式管柱受力測試裝置回放讀取監(jiān)測數(shù)據(jù)，前者數(shù)據(jù)真實可靠性不強、精準度不高，后者只能監(jiān)測載荷、不能監(jiān)測位移，且各監(jiān)測儀數(shù)據(jù)時域性不統(tǒng)一，數(shù)據(jù)分析難度大。另外，現(xiàn)有技術(shù)還沒有對封隔器的失效時間進行有效合理預(yù)測的方法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了豐富產(chǎn)品類型，豐富工藝路線，增加選擇空間，本發(fā)明實施例提供一種基于封隔器監(jiān)測參數(shù)學(xué)習(xí)預(yù)測封隔器失效的系統(tǒng)和方法，能夠?qū)崿F(xiàn)封隔器參數(shù)的實時監(jiān)測和封隔器失效時間的合理預(yù)測。

2、第一方面，本發(fā)明實施例提供一種基于封隔器監(jiān)測參數(shù)學(xué)習(xí)預(yù)測封隔器失效的系統(tǒng)，包括至少一個封隔器參數(shù)監(jiān)測子系統(tǒng)、地面控制裝置和控制終端；

3、所述封隔器參數(shù)監(jiān)測子系統(tǒng)用于按設(shè)定間隔監(jiān)測對應(yīng)封隔器的位移和載荷，并發(fā)送給所述地面控制裝置；

4、所述控制終端用于從所述地面控制裝置獲取封隔器的位移和載荷，基于封隔器的位移和載荷時序數(shù)據(jù)，利用預(yù)先建立的封隔器失效預(yù)測模型，預(yù)測封隔器的失效時間。

5、可選的，注水井的每兩個相鄰注水層之間及頂部注水層的上覆地層，分別設(shè)置有一個封隔器，封隔器參數(shù)監(jiān)測子系統(tǒng)與封隔器配套設(shè)置。

6、可選的，所述封隔器失效預(yù)測模型，由所述控制終端通過下述步驟預(yù)先建立：

7、由獲取到的每個封隔器的位移和載荷時序數(shù)據(jù)，結(jié)合封隔器的失效時間，構(gòu)成一個樣本，得到樣本集；

8、利用所述樣本集訓(xùn)練選定神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，得到封隔器失效預(yù)測模型，用于基于封隔器的位移和載荷時序數(shù)據(jù)，預(yù)測封隔器失效時間。

9、可選的，注水井的每個注水層設(shè)置有配水器；

10、所述地面控制裝置，還用于接收配水器按設(shè)定間隔測得的嘴后壓力，并發(fā)送給所述控制終端；

11、所述控制終端還用于，按時間順序判斷，封隔器的上下相鄰兩個配水器測得的同一時間的嘴后壓力間的差值是否達到設(shè)定壓力差閾值，若是，確定該時間為封隔器的失效時間。

12、可選的，封隔器參數(shù)監(jiān)測子系統(tǒng)，還用于按設(shè)定間隔監(jiān)測所在位置的環(huán)空壓力，并發(fā)送給所述地面控制裝置；

13、所述控制終端還用于，按時間順序判斷，封隔器的上下相鄰兩個封隔器參數(shù)監(jiān)測子系統(tǒng)測得的同一時間的環(huán)空壓力間的差值是否達到設(shè)定壓力差閾值，若是，確定該時間為封隔器的失效時間。

14、可選的，所述封隔器參數(shù)監(jiān)測子系統(tǒng)，所述按設(shè)定間隔監(jiān)測對應(yīng)封隔器的位移和載荷，用于：

15、按設(shè)定間隔監(jiān)測對應(yīng)封隔器的軸向位移、圓周轉(zhuǎn)動角度、軸向力和扭矩。

16、可選的，所述封隔器參數(shù)監(jiān)測子系統(tǒng)，包括本體和設(shè)置于所述本體上的軸向位移監(jiān)測裝置、微電子機械陀螺儀和測量軸；

17、所述微電子機械陀螺儀，用于監(jiān)測圓周轉(zhuǎn)動角度；

18、所述測量軸上設(shè)置有四片應(yīng)變片，其中兩片應(yīng)變片相對設(shè)置，用于監(jiān)測軸向力，另外兩片應(yīng)變片也相對設(shè)置，用于監(jiān)測扭矩。

19、可選的，所述軸向位移監(jiān)測裝置，包括電機制動組件、電控收張臂、里程輪和位移板；

20、所述電機制動組件用于控制所述電控收張臂的收張；

21、所述里程輪和位移板設(shè)置在所述電控收張臂的末端，所述電控收張臂張開狀態(tài)下，所述里程輪能夠隨對應(yīng)封隔器的移動而軸向滑行；

22、所述里程輪上設(shè)置有多塊磁鐵，所述位移板能夠感知磁感線的變化，計算軸向位移。

23、可選的，所述電控收張臂、里程輪和位移板至少設(shè)置有兩組。

24、可選的，所述系統(tǒng)還包括設(shè)置于所述本體上的壓力傳感器和/或溫度傳感器。

25、可選的，所述系統(tǒng)還包括電纜，所述電纜與地面控制裝置連接；

26、每個封隔器參數(shù)監(jiān)測子系統(tǒng)分別連接在所述電纜上。

27、可選的，封隔器參數(shù)監(jiān)測子系統(tǒng)還包括上接頭和上電纜頭，所述上接頭用于將封隔器參數(shù)監(jiān)測子系統(tǒng)的頂端與油管短節(jié)連接，所述上電纜頭用于將封隔器參數(shù)監(jiān)測子系統(tǒng)的頂端與所述電纜連接；

28、封隔器參數(shù)監(jiān)測子系統(tǒng)還包括下接頭和下電纜頭，所述下接頭用于將封隔器參數(shù)監(jiān)測子系統(tǒng)的底端與油管短節(jié)連接，所述下電纜頭用于將封隔器參數(shù)監(jiān)測子系統(tǒng)的底端與所述電纜連接。

29、第二方面，本發(fā)明實施例提供一種基于封隔器監(jiān)測參數(shù)學(xué)習(xí)預(yù)測封隔器失效的方法，包括利用上述任一所述的系統(tǒng)，通過下述步驟分別預(yù)測分層注水井中每個目標封隔器的失效時間：

30、針對每個目標封隔器，所述系統(tǒng)的控制終端，通過地面控制裝置接收對應(yīng)的封隔器參數(shù)監(jiān)測子系統(tǒng)發(fā)送的按設(shè)定間隔監(jiān)測的該目標封隔器的位移和載荷數(shù)據(jù)，基于目標封隔器的位移和載荷時序數(shù)據(jù)，利用預(yù)先建立的封隔器失效預(yù)測模型，預(yù)測目標封隔器的失效時間。

31、本發(fā)明實施例提供的上述技術(shù)方案的有益效果至少包括：

32、（1）本發(fā)明實施例提供的基于封隔器監(jiān)測參數(shù)學(xué)習(xí)預(yù)測封隔器失效的系統(tǒng)，封隔器參數(shù)監(jiān)測子系統(tǒng)用于按設(shè)定間隔監(jiān)測對應(yīng)封隔器的位移和載荷，并通過地面控制裝置上傳給控制終端，實現(xiàn)了對封隔器受力、變形和運動狀態(tài)的實時監(jiān)測與傳輸，填補了注水井封隔器的載荷位移參數(shù)無法全部實時監(jiān)測與傳送的技術(shù)空白，進而能夠?qū)鹿ぞ吆途鹿苤牧W(xué)性能進行分析；控制終端存儲有預(yù)先建立的封隔器失效預(yù)測模型，能夠基于封隔器的位移和載荷時序數(shù)據(jù)，預(yù)測封隔器的失效時間，為及時采取相應(yīng)的工程措施預(yù)防封隔器失效提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，從而保障分注管柱“下得去、封得住、耐得久、起得出”。

33、（2）本發(fā)明實施例提供的基于封隔器監(jiān)測參數(shù)學(xué)習(xí)預(yù)測封隔器失效的系統(tǒng)，包括本體和設(shè)置于本體上的軸向位移監(jiān)測裝置、微電子機械陀螺儀和測量軸；微電子機械陀螺儀，用于監(jiān)測圓周轉(zhuǎn)動角度；測量軸上設(shè)置有四片應(yīng)變片，其中兩片應(yīng)變片相對設(shè)置，用于監(jiān)測軸向力，另外兩片應(yīng)變片也相對設(shè)置，用于監(jiān)測扭矩。該系統(tǒng)實現(xiàn)了對封隔器的軸向位移、圓周轉(zhuǎn)動角度、軸向力和扭矩的同步監(jiān)測，且電纜傳輸保障了監(jiān)測數(shù)據(jù)的時域統(tǒng)一性。

34、本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在所寫的說明書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。

35、下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。

技術(shù)特征：

1.一種基于封隔器監(jiān)測參數(shù)學(xué)習(xí)預(yù)測封隔器失效的系統(tǒng)，其特征在于，包括至少一個封隔器參數(shù)監(jiān)測子系統(tǒng)、地面控制裝置和控制終端；

2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，注水井的每兩個相鄰注水層之間及頂部注水層的上覆地層，分別設(shè)置有一個封隔器，封隔器參數(shù)監(jiān)測子系統(tǒng)與封隔器配套設(shè)置。

3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述封隔器失效預(yù)測模型，由所述控制終端通過下述步驟預(yù)先建立：

4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，注水井的每個注水層設(shè)置有配水器；

5.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，封隔器參數(shù)監(jiān)測子系統(tǒng)，還用于按設(shè)定間隔監(jiān)測所在位置的環(huán)空壓力，并發(fā)送給所述地面控制裝置；

6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述封隔器參數(shù)監(jiān)測子系統(tǒng)，所述按設(shè)定間隔監(jiān)測對應(yīng)封隔器的位移和載荷，用于：

7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述封隔器參數(shù)監(jiān)測子系統(tǒng)，包括本體和設(shè)置于所述本體上的軸向位移監(jiān)測裝置、微電子機械陀螺儀和測量軸；

8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述軸向位移監(jiān)測裝置，包括電機制動組件、電控收張臂、里程輪和位移板；

9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述電控收張臂、里程輪和位移板至少設(shè)置有兩組。

10.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括設(shè)置于所述本體上的壓力傳感器和/或溫度傳感器。

11.如權(quán)利要求1～10任一所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括電纜，所述電纜與地面控制裝置連接；

12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，封隔器參數(shù)監(jiān)測子系統(tǒng)還包括上接頭和上電纜頭，所述上接頭用于將封隔器參數(shù)監(jiān)測子系統(tǒng)的頂端與油管短節(jié)連接，所述上電纜頭用于將封隔器參數(shù)監(jiān)測子系統(tǒng)的頂端與所述電纜連接；

13.一種基于封隔器監(jiān)測參數(shù)學(xué)習(xí)預(yù)測封隔器失效的方法，其特征在于，包括利用權(quán)利要求1～12任一所述的系統(tǒng)，通過下述步驟分別預(yù)測分層注水井中每個目標封隔器的失效時間：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于封隔器監(jiān)測參數(shù)學(xué)習(xí)預(yù)測封隔器失效的系統(tǒng)和方法。所述系統(tǒng)包括至少一個封隔器參數(shù)監(jiān)測子系統(tǒng)、地面控制裝置和控制終端；封隔器參數(shù)監(jiān)測子系統(tǒng)用于按設(shè)定間隔監(jiān)測對應(yīng)封隔器的位移和載荷，并發(fā)送給地面控制裝置；控制終端用于從地面控制裝置獲取封隔器的位移和載荷，基于封隔器的位移和載荷時序數(shù)據(jù)，利用預(yù)先建立的封隔器失效預(yù)測模型，預(yù)測封隔器的失效時間。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)封隔器參數(shù)的實時監(jiān)測；并能利用預(yù)先建立的封隔器失效預(yù)測模型，基于監(jiān)測到的封隔器位移和載荷時序數(shù)據(jù)，實現(xiàn)封隔器失效時間預(yù)測。

技術(shù)研發(fā)人員：劉合,李國欣,賈德利,王全賓,金旭
受保護的技術(shù)使用者：中國石油集團科學(xué)技術(shù)研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/5