[發明專利]一種基于數據挖掘的在役油管柱腐蝕失效預測系統

在審

• 申請號: 201511018634.0
• 申請日: 2015-12-29
• 公開（公告）號: CN105653791A
• 公開（公告）日: 2016-06-08
• 發明（設計）人: 王鵬;李向寧;胡美娟;韓禮紅;馮耀榮;朱麗娟
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團公司;中國石油天然氣集團公司管材研究所
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

技術領域

本發明屬于一種決策支持系統，涉及人工智能和數據庫領域研究，該發明 能夠實現從大量歷史數據中揭示出隱含的、先前未知的并有潛在價值的信息， 可用于檢修人員預測當前環境對油管腐蝕速率的影響程度，并對其實用壽命進 行預測。

背景技術

隨著油氣田的開發,油氣井下的高溫高壓多相流環境含有的硫化氫、二氧化 碳、氯離子、水及微生物等介質會作為伴生物質出現,使井下油管受到嚴重腐蝕, 不僅影響了油氣井的正常生產,而且給試修井作業帶來許多困難。

影響油管鋼腐蝕的因素可分為材料因素、環境因素和力學因素等。鋼材材 質因素包括鋼材的化學成分(主要是合金元素)及其熱處理狀態(鋼材的顯微組 織)。環境因素包括溫度、氣體分壓、腐蝕產物膜、pH值、流速、流型、溶液 過飽和度、細菌等。力學因素包括管材所承受的載荷大小、方向及分布情況等。 以上這些因素不同程度地影響著油管的腐蝕,因此得到油管腐蝕程度主要從這幾 方面因素著手,從而對在役油管的使用壽命進行初步分級預警。

數據挖掘(DataMining，DM)又稱數據庫中的知識發現(KnowledgeDiscover inDatabase，KDD)，是目前人工智能和數據庫領域研究的熱點問題，所謂數據 挖掘是指從數據庫的大量數據中揭示出隱含的、先前未知的并有潛在價值的信 息的非平凡過程。數據挖掘是一種決策支持過程，它主要基于人工智能、機器 學習、模式識別、統計學、數據庫、可視化技術等，高度自動化地分析企業的 數據，做出歸納性的推理，從中挖掘出潛在的模式，幫助決策者調整市場策略， 減少風險，做出正確的決策。

數據挖掘是通過分析每個數據，從大量數據中尋找其規律的技術，主要有 數據準備、規律尋找和規律表示3個步驟。數據準備是從相關的數據源中選取 所需的數據并整合成用于數據挖掘的數據集；規律尋找是用某種方法將數據集 所含的規律找出來；規律表示是盡可能以用戶可理解的方式(如可視化)將找 出的規律表示出來。

預測是通過分類或估值起作用的，也就是說，通過分類或估值得出模型， 該模型用于對未知變量的預言。從這種意義上說，預言其實沒有必要分為一個 單獨的類。預言其目的是對未來未知變量的預測，這種預測是需要時間來驗證 的，即必須經過一定時間后，才知道預言準確性是多少。

數據挖掘的步驟會隨不同領域的應用而有所變化，每一種數據挖掘技術也 會有各自的特性和使用步驟，針對不同問題和需求所制定的數據挖掘過程也會 存在差異。此外，數據的完整程度、專業人員支持的程度等都會對建立數據挖 掘過程有所影響。這些因素造成了數據挖掘在各不同領域中的運用、規劃，以 及流程的差異性，即使同一產業，也會因為分析技術和專業知識的涉入程度不 同而不同，因此對于數據挖掘過程的系統化、標準化就顯得格外重要。如此一 來，不僅可以較容易地跨領域應用，也可以結合不同的專業知識，發揮數據挖 掘的真正精神。數據挖掘完整的步驟如下：

①理解數據和數據的來源(understanding)。

②獲取相關知識與技術(acquisition)。

③整合與檢查數據(integrationandchecking)。

④去除錯誤或不一致的數據(datacleaning)。

⑤建立模型和假設(modelandhypothesisdevelopment)。

⑥實際數據挖掘工作(datamining)。

⑦測試和驗證挖掘結果(testingandverification)。

⑧解釋和應用(interpretationanduse)。

由上述步驟可看出，數據挖掘牽涉了大量的準備工作與規劃工作，事實上 許多專家都認為整套數據挖掘的過程中，有80％的時間和精力是花費在數據預 處理階段，其中包括數據的凈化、數據格式轉換、變量整合，以及數據表的鏈 接。可見，在進行數據挖掘技術的分析之前，還有許多準備工作要完成。

Composite模式是將對象組合成樹形結構以表示“部分——整體”的層次結 構。Composite使得用戶對單個對象操作和組合對象的操作使用具有一致性。想 到Composite就應該想到樹形結構圖。組合體內這些對象都有共同接口,當組合 體一個對象的方法被調用執行時，Composite將遍歷整個樹形結構,尋找同樣包含 這個方法的對象并實現調用執行。