[發(fā)明專利]一種基于子空間遷移學(xué)習(xí)的有桿泵抽油井故障診斷方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810628647.7
• 申請(qǐng)日: 2018-06-19
• 公開（公告）號(hào): CN108798641B
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高憲文;張遨;王明順;魏晶亮;鄭博元;侯延彬;李書行;李東玉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號(hào): E21B47/009
• 分類號(hào): E21B47/009;G06K9/62;G06Q50/02
• 代理公司: 沈陽優(yōu)普達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 李曉光

本發(fā)明涉及一種基于子空間遷移學(xué)習(xí)的有桿泵抽油井故障診斷方法，步驟為：收集運(yùn)行5年以上、故障種類完備的單口抽油井的示功圖歷史數(shù)據(jù)X_s、對(duì)單口新井收集示功圖歷史數(shù)據(jù)X_t；將X_s和X_t進(jìn)行主元成分分析得到初始化映射矩陣P和低維樣本，利用K?SVD對(duì)低維樣本進(jìn)行分解得到初始化低維字典矩陣D；根據(jù)D的維度，初始化理想系數(shù)矩陣Q_s、Q_t；通過迭代優(yōu)化得到映射矩陣P和更新后的低維字典矩陣D；對(duì)待診斷的示功圖數(shù)據(jù)利用映射矩陣P降維，并在低維空間中對(duì)其進(jìn)行編碼；根據(jù)編碼系數(shù)，判斷當(dāng)前工況。本發(fā)明利用已有較完備的故障樣本數(shù)據(jù)，對(duì)于較新的抽油井只需要部分類型的樣本數(shù)據(jù)，不需要全部類別的故障樣本，更符合實(shí)際生產(chǎn)需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種抽油井故障診斷技術(shù)，具體為一種基于子空間遷移學(xué)習(xí)的有桿泵抽油井故障診斷方法。

背景技術(shù)

有桿泵抽油系統(tǒng)是當(dāng)今國內(nèi)外最常采用的一種采油機(jī)構(gòu)。在實(shí)際的石油開采過程中，有桿泵抽油井系統(tǒng)所處的生產(chǎn)一般環(huán)境較為惡劣，這導(dǎo)致了系統(tǒng)工作不穩(wěn)定，故障發(fā)生率高。發(fā)生故障的機(jī)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致諸如產(chǎn)油量減少，油井停產(chǎn)甚至設(shè)備損壞等嚴(yán)重后果。因此，利用計(jì)算機(jī)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)有桿泵抽油井系統(tǒng)的故障診斷是一種非常有意義的技術(shù)。

有桿泵抽油井系統(tǒng)的故障診斷問題實(shí)際上是一類模式識(shí)別問題，通常的做法是在進(jìn)行特征提取后，選擇合適的分類器對(duì)示功圖進(jìn)行診斷。傳統(tǒng)的識(shí)別算法有一個(gè)很嚴(yán)格的假設(shè)，即訓(xùn)練樣本與測(cè)試樣本滿足相同分布。當(dāng)前的有桿泵抽油井故障診斷方法大都基于此假設(shè)。而實(shí)際生產(chǎn)中，不同的抽油井由于環(huán)境，設(shè)備參數(shù)的差異，同一種工況的示功圖也會(huì)產(chǎn)生較大差異。因此，采用其他井的歷史示功圖數(shù)據(jù)直接作為訓(xùn)練樣本有時(shí)難以達(dá)到滿意的診斷效果。

此外，由于抽油井的抽油過程是一種緩慢的過程，一般來說，工況不會(huì)在短時(shí)間內(nèi)頻繁變化。因此，對(duì)于新的抽油井，難以取得部分非常見故障的示功圖數(shù)據(jù)。試圖對(duì)每一口新抽油井單獨(dú)采集歷史數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練樣本也是不現(xiàn)實(shí)的。如何利用新抽油井有限的歷史數(shù)據(jù)和其他抽油井相對(duì)較多的歷史示功圖數(shù)據(jù)進(jìn)行故障診斷，是一個(gè)亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中有桿泵抽油井系統(tǒng)故障診斷方法中，較新的抽油井故障樣本種類不全，難以取得部分非常見故障的示功圖數(shù)據(jù)等不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種可有效利用其他井完備的數(shù)據(jù)集和單口較新井不完備的數(shù)據(jù)集的基于子空間遷移學(xué)習(xí)的有桿泵抽油井故障診斷方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明一種基于子空間遷移學(xué)習(xí)的有桿泵抽油井故障診斷方法，包括以下步驟：

1)收集運(yùn)行5年以上、故障種類完備的單口抽油井的示功圖歷史數(shù)據(jù)X_s、對(duì)單口新井收集示功圖歷史數(shù)據(jù)X_t，其中X_s故障種類完備，X_t故障種類不完備；

2)初始化參數(shù)；

3)將X_s和X_t作為訓(xùn)練數(shù)據(jù)進(jìn)行主元成分分析得到初始化映射矩陣P和低維樣本，利用K-SVD對(duì)低維樣本進(jìn)行分解得到初始化低維字典矩陣D；

4)根據(jù)D的維度，初始化理想系數(shù)矩陣Q_s、Q_t；

5)通過迭代優(yōu)化得到映射矩陣P和更新后的低維字典矩陣D；

6)對(duì)待診斷的示功圖數(shù)據(jù)利用映射矩陣P降維，并在低維空間中對(duì)其進(jìn)行編碼；

7)根據(jù)上一步計(jì)算得到的編碼系數(shù)，判斷當(dāng)前工況。