基于多视角学习的抽油机井工况识别方法研究

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:shenkefang
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
及时精准地识别抽油机井工况对实现油井降本增效、提高油井产量具有重大意义。传统的工况识别方法主要利用示功图或电参数结合人工智能方法进行工况识别,以多源为研究载体的工况识别方法主要以泵示功图结合油井生产信息并采用多特征连接方式进行工况识别,而且多数工况识别方法需要大量的标记训练工况样本。随着物联网、大数据处理以及人工智能等新一代信息技术的飞速发展,海量多源数据的采集和存储促进了抽油机井工况识别研究的长足发展,但同时也凸显出一些问题:比如基于单一信息源的工况识别方法容易产生误报;基于多信息源的工况识别方法在识别效果和模型鲁棒性上有待改善;大量标记训练工况样本的需求影响现有工况识别方法的工程实用;多数工况识别提取的特征参数计算复杂量大且抽象,不利于分析;以通过模型计算得到的泵示功图或电功图为研究载体的工况识别方法中,阻尼系数和“除零”问题都会影响特征参数值精度计算。针对这些问题,本文深入探讨了如何有效利用大数据背景下抽油机井采油生产系统的多种实测信息源,运用多视角学习方法突破单一信息源工况识别局限性和传统多源工况识别技术瓶颈,并结合流形正则化学习方法,实现少量标记工况样本下如何能够进一步提高工况识别的精准率和实用性。论文主要工作如下:1.在分析抽油机井采油原理和9种典型工况特征规律基础上,针对目前多数抽油机井工况识别特征提取方法存在特征参数计算复杂量大、抽象不直观问题,为了更好地分析与判断油井工作状况,提出利用先验知识、专家经验结合机理分析进行特征提取;在通过示功图进行机理分析的基础上,针对目前抽油泵凡尔开闭点识别方法存在不适合海量实时数据的快速精准识别问题,为了获得更好的工况识别效果和工程实用性,提出一种基于八方向链码形状匹配的地面示功图凡尔开闭点识别方法。实验结果表明,该方法对凡尔开闭点的定位精准性优于已有的四方向链码多边形近似凡尔开闭点识别方法,更有助于特征参数值的精准计算。2.针对大数据背景下抽油机井采油生产系统特点以及目前抽油机井工况识别研究中存在的问题,为进一步提高抽油机井工况识别精准率和工程实用性,提出一种基于Hessian正则化多视角多核学习的抽油机井工况识别方法。首先通过先验知识、专家经验和机理分析,选择实测地面示功图、实测电功率和实测井口温度三个特征视角并进行特征提取,然后利用logistic损失函数建立Hessian正则化多视角多核logistic回归工况识别模型,最后采用交替优化算法求取最优解并进行分类识别。实验结果表明,该方法比单一信息源工况识别方法、传统多特征连接工况识别方法识别效果好,在适量标记训练样本下(每类训练样本个数的30%)该方法识别效果也较好,验证了该方法的有效性和实用性。3.通过分析标记样本较少时流形正则化结合支持向量机(SVM)的协同训练方法可以充分利用两个视角的互补性并结合大量未标记样本来极大改善分类结果特点,为实现在少量标注工况数据下能同时利用大量未知工况数据信息,且有效利用示功图和电参数两种常用测量参数,更进一步地提高抽油机井工况识别精准率和实用性,提出一种基于Hessian正则化SVM多视角协同学习的抽油机井工况识别方法。针对目前工况识别研究中存在的局限性,结合先验知识、专家经验和机理分析,选择实测地面示功图和实测电功率信号作为特征视角并进行特征提取,然后利用Hessian正则化SVM多视角协同训练算法建立抽油机井工况识别模型并进行分类识别。以SVM方法为基准的实验结果表明,该方法比单一信息源工况识别方法、传统多特征连接工况识别方法识别准确率高,且在少量标记训练工况样本下(每类训练样本个数的10%,甚至1%)该方法识别效果更优,从而验证了该方法的有效性及实用性。4.针对在示功图和电功图两种常用工况识别技术下特征规律相似的多种工况识别,尝试探讨在仅有少量标注工况数据下能够有效融合利用所采集的多种实测参数,通过充分挖掘多种实测参数数据之间的相关性来更进一步地提高抽油机井工况识别精准率和实用性,提出一种基于Hessian正则化多视角加权典型相关分析的抽油机井工况识别方法。首先针对目前工况识别研究中存在的局限性,结合先验知识、专家经验和机理分析,选择实测地面示功图、实测电功率信号、实测井口温度信号、实测井口压力信号四个特征视角并进行特征提取,然后利用Hessian正则化多视角加权典型相关分析算法和余弦最近邻多分类算法建立抽油机井工况识别模型并进行分类识别。以余弦最近邻方法为基准的实验结果表明,少量标记训练工况样本下(每类样本个数的5%-15%),该方法比单一信息源工况识别方法、传统多特征连接工况识别方法识别精准度高,而且也比多种典型相关分析方法(如传统典型相关分析、多视角典型相关分析等)、传统多源信息特征提取方法(如主成分分析、核主成分分析等)对抽油机井工况的识别效果好,更加突出了该方法的有效性和实用性。
其他文献
稠油热采工程中发生在井筒-油藏系统内的多相流传质、导热过程,以及井筒/储层结构变形破坏等现象,构成了资源开发、环境安全领域内一系列极具挑战性的跨学科课题。本文以哥伦比亚Girasol油田热采工程实践为背景,基于连续介质力学、热力学与油藏工程理论架构,建立了井筒-油藏系统多相流热、流、变形(THM)耦合模型,综合应用两相流热力学模型、流体动力学CFD仿真和多物理场有限元模拟等方法,研究热采蒸汽注入过
学位
日益严格的环保法规,以及原油重质化和劣质化的双重挑战,使得FCC汽油超深度脱硫技术的研发受到越来越多的关注。反应吸附脱硫因其高效的脱硫效果,温和的工艺条件已经成为重要的汽油深度脱硫技术之一。以S-Zorb工艺为代表的反应吸附脱硫技术的核心是高效的Ni/Zn O脱硫剂的开发,本论文以Ni/Zn O脱硫剂研发和应用过程中活性相的构筑、活性相与载体的相互作用、纳米线脱硫剂的作用机制、脱硫剂的脱硫性能和再
学位
为开发以转酮醇酶为靶标的新型除草剂,本研究以转酮醇酶为研究对象,通过PCR扩增技术,克隆狗尾草转酮醇酶基因,经酶切,连接等方法构建原核表达载体,琼脂糖凝胶电泳检测蛋白大小符合理论预测数值,经测序验证序列正确。通过原核表达技术获得狗尾草转酮醇酶蛋白,经SDS-PAGE电泳验证蛋白无误。采用pH-based法进行酶活测定,评价不同药剂处理下酶活抑制率,筛选得到RD194、ZBW3、ZBW39、ZBW3
期刊
随着油气勘探开发技术的不断发展,旋转导向钻井技术得到广泛应用,旋转导向系统BHA的动力特性、动力响应以及导向钻井系统的动态受力特性是影响旋转导向技术可靠性和可行性的重要因素。中石化胜利石油工程公司自主研发的捷联式旋转导向系统属于推靠式,目前尚缺乏动力学特性与安全性评价方法等理论支撑,开展其关键技术研究,具有非常重要的理论与现实意义。本论文根据推靠式旋转导向钻井系统的结构组成和工作原理,构建了推靠式
学位
本文以现代汉语新兴超预期构式为研究对象,以构式语法相关理论为基础,采用共时与历时相结合的研究方法,分别从个案研究、演化动因、演化机制、演化方向等几个角度展开研究。全文共计十一章,具体如下:第一章是本文绪论部分,主要介绍本文的研究背景、理论基础、研究方法、研究内容、研究意义和语料来源,同时对中外构式语法研究现状进行回顾和梳理。第二章对新兴构式基本情况进行归纳说明,阐述本文构式观,对汉语“新兴构式”和
学位
柴达木盆地东部石炭系分布广泛、厚度大,出露多套厚层泥页岩,是潜在的页岩气有利勘探对象。但研究区石炭系基础地质研究薄弱,本文在野外露头剖面精细测量、岩芯观察描述的基础上,运用沉积学、地球化学及多种实验测试手段对柴东石炭系展布、沉积环境、沉积相平面展布及泥页岩储层特征进行研究。柴达盆地东部地区石炭系是在持续海侵背景下形成的一套海陆交互相沉积,坳陷内部石炭系厚度大并向盆地边缘减薄。沉积相类型以碳酸盐台地
学位
近几年浙江省部分中小学校积极开展项目化学习,助推深化课程改革。浙江省杭州江南实验学校作为浙江省首批项目化学习种子学校,体育学科也在积极探索项目化学习。本文以足球教材《提升五人制足球比赛的能力》单元开展项目化学习为例,从足球教材单元的项目化学习设计、实施流程和实施成效与反思三个方面,探讨基于足球教材单元的项目化学习整体设计与实施。
期刊
当前长输油气管道主要通过SCADA系统实现远程调控,随着建成投产的管道越来越多,调控风险逐渐增大,日常管理难度随之增加。因此,亟需在管道运行参数预测、工况智能识别等智能化研究方面开展工作,降低管理人员的工作强度,提升异常工况的应急处置效率,优化中控和站场人员配置,有效推动管道区域化管理工作,为长输油气管道安全优化运行和智能化控制奠定基础。目前针对长输油气管道智能化研究较少,未形成一定的研究体系,研
学位
对于沥青混合料的强度形成理论有传统的表面理论和近代的胶浆理论。传统的表面理论认为,沥青混合料由集料骨架(由粗集料、细集料和填料组配而成)和沥青组成,沥青分布在集料骨架表面并将其胶结成为具有较高强度的整体。而近代的胶浆理论则认为沥青混合料是一种三级空间结构的分散系。其中沥青胶浆是以填料为分散相分散在沥青介质中形成的一种微分散系,沥青砂浆是以粒径颗粒≤4.75mm的细集料为分散相分散在胶浆介质中的一种
学位
<正>网络是时代进步的标志,而网络教研是园本教研的一种开发。初识网络教研,我本能地以为就是寻常的集体教研转化为线上形式。其实,网络教研是借助现代信息技术手段,用网络教育资源建立平等、公开,互动的平台,就像一个巨大的教育资源库,以教育资源互动和共享为目的,促进教师专业成长。
期刊