CN112288103B - 石油钻井系统中设备检测的启动方法 - Google Patents

石油钻井系统中设备检测的启动方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种石油钻井系统中设备检测的启动方法，其包括S1获取多个石油钻井系统中所有设备的历史故障数据；S2统计待检测设备和非待检测设备的每个数据项的不同值出现的次数；S3构建待检设备和非待检设备在数据项i上的N维度距离向量；S4判断是否存在未遍历的非待检测设备，若是，返回S2，否则进入S5；S5计算每个N维度距离向量的无穷范数值，并选取M个最小无穷范数值对应的非待检测设备作为待检测设备的邻居设备；S6计算待检测设备与邻居设备发生故障时的状态距离及状态距离的权重值，并根据这两个值计算预警值；S7判断预警值是否大于预设阈值，若是，则提醒维护人员启动待检测设备的检测，否则，返回S1。

Description

石油钻井系统中设备检测的启动方法
技术领域
本发明涉及面向石油钻井系统中的辅助检测，具体涉及石油钻井系统中设备检测的启动方法。
背景技术
石油钻井系统是石油开采行业中的关键设备，造价高、从属设备较多、物资配件种类多，直接关系到石油钻井行业的经济效益。为了提高钻井系统在石油开采中的效率和经济效益，需要采取合理的维护与管理的方法，目的是规范石油钻井系统的使用，避免石油钻井系统出现质量或性能问题。
现有石油钻井系统中的相关设备检测过程，都是根据经验丰富的人员的经验确定每台设备的检测周期，且每台设备的检测周期固定；但是石油钻井系统中设备的故障受使用情况、受检井队、检测日期、检测类型、检测周期值、检测公司和安装位置等数据项的影响，而这些数据项一旦变化，就会使得设备出现故障的时间点发生变化，若仍采用固定周期对设备进行巡检，极有可能设备已经发生故障了，而下一个巡检时间还相隔很远，使得设备故障率大幅提高。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供的石油钻井系统中设备检测的启动方法解决了现有设备巡检周期固定不变造成设备故障率高的问题。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：
提供一种石油钻井系统中设备检测的启动方法，其包括：
S1、获取多个石油钻井系统中所有设备的历史故障数据；
S2、选取历史故障数据中任一未遍历的非待检测设备，统计待检测设备和非待检测设备的每个数据项的不同值出现的次数；
S3、根据待检测设备和非待检测设备的所有数据项的不同值出现的次数，构建待检设备和非待检设备在数据项i上的N维度距离向量；
S4、判断选取的历史故障数据中是否存在未遍历的非待检测设备，若是，返回步骤S2，否则进入步骤S5；
S5、计算每个N维度距离向量的无穷范数值，并选取M个最小无穷范数值对应的非待检测设备作为待检测设备的邻居设备；
S6、计算待检测设备与邻居设备发生故障时的状态距离及计算待检测设备和邻居设备的N维度距离向量的无穷范数，并将无穷范数比值作为状态距离的权重值；
S7、根据状态距离和对应的状态距离的权重值，计算预警值Q：
Figure BDA0002734792480000021
其中，w′e为待检测设备与第e个邻居设备的状态距离的权重值；Se为待检测设备与第e个邻居设备发生异常事件时的状态距离；M为邻居设备的总个数；
S8、判断预警值是否大于预设阈值，若是，则提醒维护人员启动待检测设备的检测，否则，返回步骤S1。
本发明的有益效果为：本方案在启动设备检测时，通过分析待检测设备与石油钻井系统其他设备之间的邻居关系、历史故障场景中各设备的数据状态特征，可以有效地利用邻居数据、更快的挖掘出各设备的数据状态特征，进而提高得到准确性较高的预警值。
再通过动态更新的预警值去判断待检测设备是否需要启动检测，替代传统的固定周期对设备进行检测，能够根据数据项的值自适应对设备的检测频率进行调整，以达到降低设备故障率。
附图说明
图1为石油钻井系统中设备检测的启动方法的流程图。
图2为计算机辅助系统的原理框图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
参考图1，图1示出了石油钻井系统中设备检测的启动方法的流程图；如图1所示，该方法S包括步骤S1至S8。
在步骤S1中，获取多个石油钻井系统中所有设备的历史故障数据；历史故障数据为最近12个月的历史故障数据。
钻井平台设备出现设备故障属于小概率事件，单个平台的历史故障数据相对较少，挖掘其故障场景中各设备的数据状态特征需要较长事件的数据积累，所以本方案中选用多个石油钻井系统中所有设备的历史故障数据。
在步骤S2中，选取历史故障数据中任一未遍历的非待检测设备，统计待检测设备和非待检测设备的每个数据项的不同值出现的次数。关于数据项的不同值，以数据项设备名称为例，同一个名称设备(比如吊装设备)具有很多种型号，不同值指代每种型号。其中，待检测设备为石油钻井系统中的吊装设置、高压设备或落物。
在步骤S3中，根据待检测设备和非待检测设备的所有数据项的不同值出现的次数，构建待检设备和非待检设备在数据项i上的N维度距离向量；
实施时，本方案优选N维度距离向量{d1，…di…，dN}的计算公式为：
Figure BDA0002734792480000041
其中，di为待检设备和非待检设备在数据项i上的距离向量；Dij为待检设备的第i个数据项的第j个值出现的次数；Dik为非待检设备的第i个数据项的第k个值出现的次数；pij为Dij在待检测设备上的概率分布；pik为Dik在非待检设备上的概率分布。
在步骤S4中，判断选取的历史故障数据中是否存在未遍历的非待检测设备，若是，返回步骤S2，否则进入步骤S5；
在步骤S5中，计算每个N维度距离向量的无穷范数值，并选取M个最小无穷范数值对应的非待检测设备作为待检测设备的邻居设备；
在步骤S6中，计算待检测设备与邻居设备发生故障时的状态距离：
Figure BDA0002734792480000042
其中，Di为待检测设备第i个数据项的值；Dei为第e个邻居设备的第i个数据的值；P(Di)和P(Dei)分别为Di和Dei出现的概率。
计算待检测设备和邻居设备的N维度距离向量的无穷范数，并将无穷范数比值作为状态距离的权重值：
w′e＝Ee/(E1+E2+…+EM)
其中，Ee为待检测设备和第e个邻居设备的N维度距离向量{d1，…di…，dN}的无穷范数。
在步骤S7中，根据状态距离和对应的状态距离的权重值，计算预警值Q：
Figure BDA0002734792480000051
其中，w′e为待检测设备与第e个邻居设备的状态距离的权重值；Se为待检测设备与第e个邻居设备发生异常事件时的状态距离；M为邻居设备的总个数；
在步骤S8中，判断预警值是否大于预设阈值，若是，则提醒维护人员启动待检测设备的检测，否则，返回步骤S1。
本方案基于邻居石油钻井平台历史维护数据，通过分析他们之间的邻居关系、历史故障场景中各设备的数据状态特征，可以有效的利用邻居数据、更快的挖掘出各设备的数据状态特征，进而提高预警值的准确性。
同时，同一石油钻井平台在不同季节、气候等自然条件下，发生故障的数据状态特征也可能有差异，而利用在类似自然条件下邻居钻井平台的数据，可以提高预警值的准确性。
在本发明的一个实施例中，所述预设阈值的获取方法包括：
C1、随机选取预设比例的历史故障数据，之后采用步骤S2至步骤S7的方法计算预警值；
C2、重复步骤C1预设次数，之后将预设次数个预警值的数学期望作为预设阈值。
本方案提及的数据项为计算机辅助系统记录的所有数据项，即设备检测标准列表、检测明细列表、检测类型周期信息、检测记录和检测技术信息中的数据项的并集。其中的计算机辅助系统如图2所示，其包括：
检测预警模块，用于每隔预设时间或预警值小于预设阈值时，提醒维护人员填写待检测设备的检测单，并同时在待检测记录中加入待检测设备的预警记录和在待办事项中增加“填写待检测设备检测记录”及在生成检测明细列表时，删除待办事项中的“填写待检测设备检测记录”。
检测标准库模块，用于生成设备检测标准库，其至少包括设备的检测类型周期信息、检测记录和检测技术信息；
其中，检测类型周期信息包括吊装设备名称、检测类型、检测周期、预警值、检测指导、参考标准和下次检测日期；
检测记录包括吊装设备名称、设备序列号、受检井队、检测日期、检测类型、检测周期值、检测公司和下次检测日期；
检测技术信息包括技术说明和文件名称。
检测单生成模块，其与检测预警模块和检测标准库模块连接，用于每隔预设时间或预警值小于预设阈值时，根据检测标准库模块存储的信息及设备检测标准列表，生成待检测设备的检测单；
其中，设备检测标准列表包括设备名称、设备类型、设备序列号、设备描述、SWL吨、安装位置、设备生产厂家、检测类型、检测周期值、检测指导、参考标准、待检测日期和预警值。
检测记录模块，其与检测单生成模块连接，用于在检测单生成后，接收维护人员输入检测单的检测信息，并保存形成待检测设备的检测明细列表。
其中，检测明细列表包括的数据项为：
检测公司、检测问题项、检测问题落实、检测有效期、检测日期、下次检测日期、延期原因、注意事项、备注、附件等数据项。吊装设备检测明细表可用于支撑后续的吊装设备检测统计、查询及分析。
统计及查询模块，其与检测记录模块连接，用于待检测设备的检测记录的统计和查询，并用图表方式进行展示。
统计及查询的内容支持：统计指定检测日期段的各检测周期的检测数量，统计结果以柱状图显示，且统计结果可导出图片；统计指定检测日期段的各检测类型的检测数量，统计结果以柱状图显示，且统计结果可导出图片；统计各个井队在指定检测日期段的检测数量、延期检测数量，统计结果以柱状图显示，且统计结果可导出图片。
数据同步模块，用于将检测记录模块记录的数据信息同步至后端云平台；考虑到钻井平台系统(尤其是海上钻井平台、或网络基础设施不发达地区)，通常采用卫星通信方式。当卫星链路中断时，在本地数据库保存所有设备的检测记录数据；当卫星链路可连接时，将本地数据库保存的检测记录数据同步至后端云平台。
预测分析模块，其与检测预警模块连接，用于获取多个石油钻井系统中与待检测设备同类型设备的历史故障数据，并根据历史故障数据计算预警值。

Claims (8)

1.石油钻井系统中设备检测的启动方法，其特征在于，包括：
S1、获取多个石油钻井系统中所有设备的历史故障数据；
S2、选取历史故障数据中任一未遍历的非待检测设备，统计待检测设备和非待检测设备的每个数据项的不同值出现的次数；
S3、根据待检测设备和非待检测设备的所有数据项的不同值出现的次数，构建待检设备和非待检设备在数据项i上的N维度距离向量；
S4、判断选取的历史故障数据中是否存在未遍历的非待检测设备，若是，返回步骤S2，否则进入步骤S5；
S5、计算每个N维度距离向量的无穷范数值，并选取M个最小无穷范数值对应的非待检测设备作为待检测设备的邻居设备；
S6、计算待检测设备与邻居设备发生故障时的状态距离及计算待检测设备和邻居设备的N维度距离向量的无穷范数，并将无穷范数比值作为状态距离的权重值；
S7、根据状态距离和对应的状态距离的权重值，计算预警值Q：
Figure FDA0002734792470000011
其中，w′e为待检测设备与第e个邻居设备的状态距离的权重值；Se为待检测设备与第e个邻居设备发生异常事件时的状态距离；M为邻居设备的总个数；
S8、判断预警值是否大于预设阈值，若是，则提醒维护人员启动待检测设备的检测，否则，返回步骤S1。
2.根据权利要求1所述的石油钻井系统中设备检测的启动方法，其特征在于，所述N维度距离向量{d1，…di…，dN}的计算公式为：
Figure FDA0002734792470000021
其中，di为待检设备和非待检设备在数据项i上的距离向量；Dij为待检设备的第i个数据项的第j个值出现的次数；Dik为非待检设备的第i个数据项的第k个值出现的次数；pij为Dij在待检测设备上的概率分布；pik为Dik在非待检设备上的概率分布。
3.根据权利要求2所述的石油钻井系统中设备检测的启动方法，其特征在于，所述状态距离的计算公式为：
Figure FDA0002734792470000022
其中，Di为待检测设备第i个数据项的值；Dei为第e个邻居设备的第i个数据的值；P(Di)和P(Dei)分别为Di和Dei出现的概率。
4.根据权利要求3所述的石油钻井系统中设备检测的启动方法，其特征在于，将无穷范数比值作为状态距离的权重值的计算公式为：
w′e＝Ee/(E1+E2+…+EM)
其中，Ee为待检测设备和第e个邻居设备的N维度距离向量{d1，…di…，dN}的无穷范数。
5.根据权利要求1-4任一所述的石油钻井系统中设备检测的启动方法，其特征在于，所述预设阈值的获取方法包括：
C1、随机选取预设比例的历史故障数据，之后采用步骤S2至步骤S7的方法计算预警值；
C2、重复步骤C1预设次数，之后将预设次数个预警值的数学期望作为预设阈值。
6.根据权利要求5所述的石油钻井系统中设备检测的启动方法，其特征在于，所述数据项为计算机辅助系统记录的所有数据项。
7.根据权利要求1-4、6任一所述的石油钻井系统中设备检测的启动方法，其特征在于，所述历史故障数据为最近12个月的历史故障数据。
8.根据权利要求1-4、6任一所述的石油钻井系统中设备检测的启动方法，其特征在于，所述待检测设备为石油钻井系统中的吊装设置、高压设备或落物。
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