[發(fā)明專利]一種基于K-means算法的抽油機(jī)井檢泵周期預(yù)測方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202111136315.5
• 申請日: 2021-09-27
• 公開（公告）號: CN113869405A
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張曉東;陳元行
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油大學(xué)（華東）
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06F16/215;G06N3/08;E21B47/008
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1.基于K-means算法的抽油機(jī)井檢泵周期預(yù)測方法，其包括以下幾個(gè)步驟：

(1)采集油田抽油機(jī)井的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，包括套壓、油壓、日產(chǎn)液量、日產(chǎn)油量、日生產(chǎn)時(shí)間、含水率、上行電流、下行電流、最大載荷、最小載荷、額定扭矩、沖次、沖程、泵徑、排量等數(shù)據(jù)。

(2)對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，添加標(biāo)簽進(jìn)行標(biāo)簽化，正常生產(chǎn)的數(shù)據(jù)添加標(biāo)簽1，停產(chǎn)添加標(biāo)簽2，其他狀態(tài)添加3。

(3)對數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)清洗，數(shù)據(jù)預(yù)處理，刪除關(guān)聯(lián)性弱的特征，刪除異常數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)類型，空值填補(bǔ)，方差過濾掉相對影響度小的特征，最后min-max歸一化數(shù)據(jù)。

(4)對數(shù)據(jù)進(jìn)行特征工程，包括特征篩選，和特征生成。優(yōu)選灰度關(guān)聯(lián)選擇關(guān)聯(lián)性高的特征，刪除關(guān)聯(lián)性低的特征。然后通過查閱相關(guān)理論研究，添加新的特征。

(5)進(jìn)行算法建模，并最優(yōu)化模型參數(shù)。

(6)構(gòu)建K-means檢泵周期預(yù)測模型。

(7)對生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測標(biāo)簽，統(tǒng)計(jì)檢泵周期。

2.如權(quán)利要求1中所述的基于K-means算法的抽油機(jī)井檢泵周期預(yù)測方法，其特征在于，所述步驟2)，對步驟1)采集的數(shù)據(jù)添加標(biāo)簽，正常生產(chǎn)狀態(tài)添加標(biāo)簽1，停產(chǎn)添加標(biāo)簽2，其他狀態(tài)添加標(biāo)簽3，標(biāo)簽化之后，能夠更合理進(jìn)入算法訓(xùn)練與預(yù)測。

3.如權(quán)利要求1中所述的基于K-means算法的抽油機(jī)井檢泵周期預(yù)測方法，其特征在于，所述步驟3)，對步驟2)整理好數(shù)據(jù)，進(jìn)行進(jìn)一步處理，去除異常值、離群值，并進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，歸一化，盡可能的減小數(shù)據(jù)的噪聲。

4.如權(quán)利要求1中所述的基于K-means算法的抽油機(jī)井檢泵周期預(yù)測方法，其特征在于，所述步驟4)，對步驟3)預(yù)處理完的數(shù)據(jù)進(jìn)行特征工程。特征工程的運(yùn)用讓數(shù)據(jù)發(fā)揮出更佳的性能，生成的新特征，可以讓算法更好的找尋數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，有助于更好的建模。

5.如權(quán)利要求1中所述的基于K-means算法的抽油機(jī)井檢泵周期預(yù)測方法，其特征在于，所述步驟5)，對步驟4)整理完的數(shù)據(jù)作為模型訓(xùn)練數(shù)據(jù)，油井檢泵狀態(tài)作為輸出值來構(gòu)建K-means模型。將數(shù)據(jù)集劃分為8：2，進(jìn)行常規(guī)訓(xùn)練，確定算法參數(shù)大概范圍，然后通過交叉驗(yàn)證以及網(wǎng)格搜索算法最優(yōu)化算法參數(shù)。

6.如權(quán)利要求1中所述的基于K-means算法的抽油機(jī)井檢泵周期預(yù)測方法，其特征在于，所述步驟6)，通過步驟5)尋找的最優(yōu)值來設(shè)置k-means的參數(shù)，并將數(shù)據(jù)輸入K-means模型，得到最優(yōu)檢泵周期預(yù)測模型。

7.如權(quán)利要求1中所述的基于K-means算法的抽油機(jī)井檢泵周期預(yù)測方法，其特征在于，所述步驟7)，將步驟6)得到的模型進(jìn)行預(yù)測，統(tǒng)計(jì)相鄰兩次停產(chǎn)標(biāo)簽出現(xiàn)的時(shí)間，即獲得檢泵周期。