[發明專利]頁巖氣壓裂裝備全生命周期實時可靠性動態評估方法及裝置

有效

• 申請號: 201810157060.2
• 申請日: 2018-02-24
• 公開（公告）號: CN108491860B
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 胡瑾秋;張來斌;張鑫
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06F30/20;G06N5/04;G05B23/02;G06F119/02
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 李輝;劉飛

1.一種頁巖氣壓裂裝備全生命周期實時可靠性動態評估方法，其特征在于，包括：

基于威布爾分布擬合指定部件在自然退化狀態下的失效率，并建立基于動態貝葉斯網絡的可靠度預測模型；

以所述指定部件的監測參數作為故障癥狀節點，建立基于動態貝葉斯網絡的故障原因推理模型；

實時獲取所述指定部件的監測參數值，并將所述監測參數值輸入至所述故障原因推理模型，以預測所述指定部件當前的狀態；

在預測出所述指定部件當前的狀態為異常時，根據所述指定部件當前的異常狀態更新所述可靠度預測模型，并根據更新后的可靠度預測模型預測所述指定部件的可靠度；其中，所述以所述指定部件的監測參數作為故障癥狀節點，建立基于動態貝葉斯網絡的故障原因推理模型，包括：

確定所述指定部件的故障節點和故障癥狀節點之間的因果關系；

基于所述因果關系，采用有向箭頭連接所述故障節點和所述故障癥狀節點，建立單一時間片內的貝葉斯網絡；

確定所述單一時間片內的貝葉斯網絡的模型參數；

其中，所述故障原因推理模型包括故障節點的先驗概率分布，以及故障節點與故障癥狀節點之間的條件概率分布；

對應的，所述確定所述單一時間片內的貝葉斯網絡的模型參數，包括：

根據公式確定所述故障原因推理模型中故障節點的先驗概率分布；

根據公式確定所述故障原因推理模型中故障節點與故障癥狀節點之間的條件概率分布；

其中，R_i(t)表示t時刻的故障節點R_i；Pr(R_i(t)＝0)表示故障節點R_i在t時刻為正常狀態的先驗概率分布；Pr(R_i(t)＝1)表示故障節點R_i在t時刻為異常狀態的先驗概率分布；表示t時刻所述指定部件在自然退化狀態下的失效率；Pr(Y＝y|R_p)表示所述指定部件的故障節點與故障癥狀節點之間的條件概率分布；p₀表示遺漏概率；R_p表示所有故障節點R_i的集合；Y表示故障癥狀節點；y表示故障癥狀節點Y的狀態取值；p_i表示R_p中當前故障節點R_i為故障狀態且其余節點為正常狀態時， 故障癥狀節點Y出現異常的概率。

2.如權利要求1所述的頁巖氣壓裂裝備全生命周期實時可靠性動態評估方法，其特征在于，還包括：

在預測出所述指定部件當前的狀態為正常時，根據預先建立的可靠度預測模型預測所述指定部件的可靠度。

3.如權利要求1所述的頁巖氣壓裂裝備全生命周期實時可靠性動態評估方法，其特征在于，所述基于威布爾分布擬合指定部件在自然退化狀態下的失效率，并建立基于動態貝葉斯網絡的可靠度預測模型，包括：

建立頁巖氣壓裂裝備中指定部件的廣義可靠性框圖；

將所述廣義可靠性框圖的框圖符號、邏輯門符號和目標門符號，分別對應轉換成相鄰時間片內的貝葉斯網絡的根節點、中間節點和葉節點；

基于威布爾分布擬合指定部件在自然退化狀態下的失效率，并根據所述失效率確定所述相鄰時間片內的貝葉斯網絡的模型參數。

4.如權利要求3所述的頁巖氣壓裂裝備全生命周期實時可靠性動態評估方法，其特征在于，所述基于威布爾分布擬合指定部件在自然退化狀態下的失效率，包括：

根據公式確定所述相鄰時間片內的貝葉斯網絡中每個根節點的失效率

其中，t表示當前時刻，R_i表示所述相鄰時間片內的貝葉斯網絡的根節點，m_i表示所述相鄰時間片內的貝葉斯網絡的根節點R_i的形狀參數，t_i表示所述相鄰時間片內的貝葉斯網絡的根節點R_i的特征壽命。

5.如權利要求4所述的頁巖氣壓裂裝備全生命周期實時可靠性動態評估方法，其特征在于，所述相鄰時間片內的貝葉斯網絡的模型參數包括：根節點的狀態轉移概率分布及節點間的條件概率分布；所述節點間的條件概率分布包括根節點與中間節點之間的條件概率，以及中間節點與葉節點之間的條件概率。