[發(fā)明專利]一種基于時(shí)序數(shù)據(jù)的抽油機(jī)井泵效預(yù)測(cè)系統(tǒng)和方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010683586.1
• 申請(qǐng)日: 2020-07-15
• 公開（公告）號(hào): CN111985610A
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 檀朝東;曹晟;李玉澤;魏方方;宋健;李小民;檀晨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油大學(xué)(北京);安徽中控儀表有限公司
• 主分類號(hào): G06N3/04
• 分類號(hào): G06N3/04;G06N3/08;G06N20/10;G06Q10/04;G06Q50/02;E21B47/008
• 代理公司: 北京海虹嘉誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11129
• 代理人: 何志欣

1.一種基于時(shí)序數(shù)據(jù)的抽油機(jī)井泵效預(yù)測(cè)系統(tǒng)，所述抽油機(jī)井采用油泵將地層中的原油采送至集輸系統(tǒng)，所述預(yù)測(cè)系統(tǒng)包括：

輸入模塊(100)，獲取與油井泵效具有關(guān)聯(lián)的第一工作參數(shù)；

預(yù)測(cè)模塊(300)，根據(jù)所述第一工作參數(shù)預(yù)測(cè)后續(xù)泵效；

其特征在于，

在所述預(yù)測(cè)模塊(300)預(yù)測(cè)后續(xù)泵效之前，所述輸入模塊(100)接收抽油機(jī)井工作過程中的第二工作參數(shù)及其對(duì)應(yīng)的既有油井泵效，以構(gòu)成訓(xùn)練集，與所述輸入模塊(100)數(shù)據(jù)連接的剔除模塊(200)從所述第二工作參數(shù)中獲取與所述油井泵效強(qiáng)關(guān)聯(lián)的主成分參數(shù)，所述剔除模塊(200)將所述主成分參數(shù)和所述既有油井泵效按照預(yù)設(shè)的時(shí)間步以時(shí)間先后順序的方式輸入至所述預(yù)測(cè)模塊(300)，所述預(yù)測(cè)模塊(300)基于所述主成分參數(shù)與對(duì)應(yīng)的既有油井泵效訓(xùn)練生成長(zhǎng)短期神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型，用于其預(yù)測(cè)所述后續(xù)泵效。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)測(cè)模塊(300)包括輸入門、遺忘門、輸出門和記憶單元，

其中，將t時(shí)刻的主成分參數(shù)和及其對(duì)應(yīng)的既有油井泵效輸入所述遺忘門，根據(jù)t-1時(shí)刻的輸出和t時(shí)刻的輸入，通過激活函數(shù)，計(jì)算出0～1之間的f_t值，所述f_t值用于決定是否讓t-1時(shí)學(xué)習(xí)到的信息C_t-1完全通過或者部分通過；

所述輸入門和所述遺忘門以彼此耦合的方式向所述記憶單元注入的信息進(jìn)行控制，用以決定用于更新的數(shù)據(jù)；所述輸入門通過sigmoid激活函數(shù)計(jì)算更新值i_t；利用tanh激活函數(shù)計(jì)算更新向量；

利用所述更新向量對(duì)t-1時(shí)刻的記憶單元進(jìn)行更新，得到t時(shí)刻的記憶單元對(duì)應(yīng)的輸出向量；

計(jì)算所述記憶單元的輸出：通過sigmoid函數(shù)得到一個(gè)初始輸出，然后采用tanh函數(shù)將所述輸出向量歸一化到-1～1之間，在與sigmoid得到的初始輸出相乘，得到輸出h_t。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的預(yù)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)測(cè)模塊(300)基于預(yù)設(shè)的訓(xùn)練集得到所述長(zhǎng)短期神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型之后，采用另一組預(yù)設(shè)的驗(yàn)證集對(duì)所述長(zhǎng)短期神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型進(jìn)行驗(yàn)證，

在驗(yàn)證精度達(dá)到預(yù)設(shè)精度的情況下，所述輸入模塊(100)能夠獲取與油井泵效具有關(guān)聯(lián)的第一工作參數(shù)；

在驗(yàn)證精度不滿足預(yù)設(shè)精度的情況下，所述預(yù)測(cè)模塊(300)能夠通過網(wǎng)格搜索的方式調(diào)節(jié)所述長(zhǎng)短期神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)參數(shù)。

4.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的預(yù)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)測(cè)系統(tǒng)能夠基于所述后續(xù)泵效輸出預(yù)警信息，用于診斷所述抽油機(jī)井是否出現(xiàn)故障或者即將出現(xiàn)故障，以使得云端監(jiān)控中心能夠基于所述預(yù)警信息優(yōu)化或調(diào)整抽油機(jī)井的生產(chǎn)參數(shù)。

5.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的預(yù)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述輸入模塊(100)與設(shè)置于所述抽油機(jī)井的RTU中控采集模塊能夠建立間斷的通信連接，以使得所述RTU中控采集模塊能夠?qū)⒁詴r(shí)間為標(biāo)識(shí)碼打包的所述第一工作參數(shù)按照契合所述抽油機(jī)井作業(yè)規(guī)律的方式發(fā)送至所述輸入模塊(100)，

其中，所述第一工作參數(shù)與所述主成分參數(shù)彼此對(duì)應(yīng)。

6.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的預(yù)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)測(cè)模塊(300)內(nèi)配置有優(yōu)化器，所述優(yōu)化器內(nèi)配置有損失函數(shù)，用于對(duì)所述長(zhǎng)短期神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型進(jìn)行優(yōu)化。

7.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的預(yù)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)測(cè)模塊(300)能夠采用決定系數(shù)法、平均絕對(duì)偏差法、平均相對(duì)誤差法、均方誤差法和希爾不等系數(shù)法中的至少一種方法對(duì)所述預(yù)測(cè)模型進(jìn)行驗(yàn)證。

8.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的預(yù)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述剔除模塊(200)能夠采用主成分分析法和平均不純度減少法中的至少一種方法以從所述第二工作參數(shù)中篩選出所述主成分參數(shù)。