一种油气生产设备运行状态的预警方法与流程

技术领域

本发明涉及石油与天然气生产设备的运行管理领域，特别涉及一种油气生产设备运行状态的预警方法。

背景技术：

油气生产设备运行状态的预警方法由安装在生产设备上的仪器仪表和一套完整的检测软件及相应算法组成。随着物联网技术的兴起，对于生产设备的运行状态监测、告警等在部分油田得以实现，但是当告警发生时，已经对油气生产造成了一定的损失。

因此，采用现场仪器仪表结合计算机软件和算法，实现生产设备运行状态趋势的提前分析及预警，对于提高油气生产设备的可靠性，提升安全运行水平，减少设备损耗及故障造成的损失至关重要。那么如何实现生产设备运行状态的趋势分析及预警，是目前生产急需要解决的关键技术问题。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提出一种油气生产设备运行状态的预警方法，解决油气生产过程中，生产设备运行状态的告警总是发生在事故之后的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种油气生产设备运行状态的预警方法，所述方法包括：

生产设备上设置相应的传感器，用于采集相应生产设备的参数值；

对采集到的实时参数值进行分析；

根据分析结果对生产设备的运行状态进行预警。

可选的，在本发明一实施例中，所述对采集到的实时参数值进行分析的步骤具体包括：

在超限报警值的上下限值之间设置预警上下限值；

在参数超限预警配置表中根据预警标识字段筛选出需要预警的参数ID、参数对应的设备ID、预警上下限值、数据标签；通过数据标签取参数值；

对参数值与所述预警上下限值进行比较。

可选的，在本发明一实施例中，所述根据分析结果对生产设备的运行状态进行预警的步骤包括：当参数值超出配置的预警上下限值，并没有达到超限报警值的限值时，则触发预警；否则，参数值视为正常值。

可选的，在本发明一实施例中，所述对采集到的实时参数值进行分析的步骤具体包括：

获取当前参数值与前一参数值；

对比当前参数值和前一参数值之间的变化。

可选的，在本发明一实施例中，所述根据分析结果对生产设备的运行状态进行预警的步骤具体包括：

所述当前参数值与所述前一参数值之间的变化率超过变化率的限制，则触发预警；否则，当前参数值视为正常值。

可选的，在本发明一实施例中，所述对采集到的实时参数值进行分析的步骤具体包括：

在超限报警值的上下限值之间设置预警上下限值；

根据采集到的参数值拟合出参数变化直线或二次曲线；

从采集到的参数值中获取参数值变化的最后一个拐点值；

根据所述参数变化直线或二次曲线，获取从所述拐点值到预警上限值或预警下限值所需的时间。

可选的，在本发明一实施例中，所述根据分析结果对生产设备的运行状态进行预警的步骤具体包括：

当从所述拐点值到预警上限值或预警下限值所需的时间小于给定阈值，则触发预警；否则，采集到的参数值为正常值。

可选的，在本发明一实施例中，所述对采集到的实时参数值进行分析的步骤具体包括：

在超限报警值的上下限值之间设置预警上下限值；

采用由时间段为长度、预警上下限值之间的差额为宽度组成的移动窗口，对以当前时间为结束时间的移动窗口内的参数值点数进行统计。

可选的，在本发明一实施例中，所述根据分析结果对生产设备的运行状态进行预警的步骤具体包括：

当所述移动窗口内的参数值点数的比例小于给定阈值，则触发预警；否则，采集到的参数值为正常值。

上述技术方案具有如下有益效果：本发明的技术方案实现了油气生产设备运行状态的监测、预警和趋势分析，这样，能在事故发生前，结合多个参数进行综合趋势分析并产生预警，对生产设备的运行状况进行提前预测。对距离较远，无人值守的油气田作业区、井场的抽油机井、螺杆泵井、自喷井、常规气井、含硫化氢气井、电泵井等油气生产设备运行状态，针对压力、温度、工况、流量、安全等几大类参数进行预警，实现对其实时监测和运行状态的趋势分析，预警发生后，对于未及时处理的预警，会根据配置的缓冲时间进一步检测设备运行状态变化，如果稳定地恢复到正常范围内，预警会自动取消；如果在缓冲时间内，不插入新纪录，仅更新预警时间。使用本发明可以有效减少安全事故，降低维修成本，提高生产运行相关故障的处理效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提出的一种油气生产设备运行状态的预警方法流程图；

图2为本实施例的预警方法中采集到的数据分析及预警示意图之一；

图3为本实施例的预警方法中采集到的数据分析及预警示意图之二；

图4为本实施例的预警方法中采集到的数据分析及预警示意图之三；

图5为本实施例的预警方法中采集到的数据分析及预警示意图之四；

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

预警(Alert)与报警(Alarm)存在以下几个方面的差异：

预警发生于事前，报警发生于事后；

预警一般基于多个参数的综合考虑，而报警往往针对单个或少数参数组合；

预警需要考虑警情、警源、警素、警兆、警限、警度等因素，其结果具有不确定性。

从技术实现看，报警一般倾向于采取解析模型的方法，而预警更多采用人工智能的分析方法。

基于上述分析，本发明提供油气生产设备运行状态的预警方法，运用定量和定性分析相结合的方式，提前识别风险的类别、程度、原因及其发展变化趋势，并按规定的程序对将要发生的问题提出针对性处理措施，以便及时防范、控制和化解风险。

如图1所示，为本发明提出的一种油气生产设备运行状态的预警方法流程图。所述方法包括：

步骤101)：生产设备上设置相应的传感器，用于采集相应生产设备的参数值；

步骤102)：对采集到的实时参数值进行分析；

步骤103)：根据分析结果对生产设备的运行状态进行预警。

可选的，在本发明一实施例中，所述对采集到的实时参数值进行分析的步骤具体包括：

在超限报警值的上下限值之间设置预警上下限值；

在参数超限预警配置表中根据预警标识字段筛选出需要预警的参数ID、参数对应的设备ID、预警上下限值、数据标签；通过数据标签取参数值；

对参数值与所述预警上下限值进行比较。

可选的，在本发明一实施例中，所述根据分析结果对生产设备的运行状态进行预警的步骤包括：当参数值超出配置的预警上下限值，并没有达到超限报警值的限值时，则触发预警；否则，参数值视为正常值。

可选的，在本发明一实施例中，所述对采集到的实时参数值进行分析的步骤具体包括：

获取当前参数值与前一参数值；

对比当前参数值和前一参数值之间的变化。

可选的，在本发明一实施例中，所述根据分析结果对生产设备的运行状态进行预警的步骤具体包括：

所述当前参数值与所述前一参数值之间的变化率超过变化率的限制，则触发预警；否则，当前参数值视为正常值。

可选的，在本发明一实施例中，所述对采集到的实时参数值进行分析的步骤具体包括：

在超限报警值的上下限值之间设置预警上下限值；

根据采集到的参数值拟合出参数变化直线或二次曲线；

从采集到的参数值中获取参数值变化的最后一个拐点值；

根据所述参数变化直线或二次曲线，获取从所述拐点值到预警上限值或预警下限值所需的时间。

可选的，在本发明一实施例中，所述根据分析结果对生产设备的运行状态进行预警的步骤具体包括：

当从所述拐点值到预警上限值或预警下限值所需的时间小于给定阈值，则触发预警；否则，采集到的参数值为正常值。

可选的，在本发明一实施例中，所述对采集到的实时参数值进行分析的步骤具体包括：

在超限报警值的上下限值之间设置预警上下限值；

采用由时间段为长度、预警上下限值之间的差额为宽度组成的移动窗口，对时间段内的参数值点数进行统计。

可选的，在本发明一实施例中，所述根据分析结果对生产设备的运行状态进行预警的步骤具体包括：

当所述移动窗口内的参数值点数的比例小于给定阈值，则触发预警；否则，采集到的参数值为正常值。

实施例：

本实施例的具体工作流程：

首先，在生产设备上部署传感器，RTU等采集设备。

其次，针对采集设备采集的实时数据做趋势分析，对参数值的趋势进行监控。

最后，根据配置的预警算法和趋势分析结果在达到预警阈值时发生预警。

可选择的预警方法包括：接近超限预警、参数变化预警、趋势分析预警、波动分析预警和模式识别预警。

下面基于采集数据的分析及预警方法进行详细描述：

如图2所示，为本实施例的预警方法中采集到的数据分析及预警示意图之一。由图2可知，工作原理为：在超限报警的上下限值之间增加“接近超限”的限值。当采集到的参数的数值达到“接近超限”限值时，触发预警。

具体为：在参数超限预警配置表中，根据预警标识字段筛选出需要预警的参数ID、对应设备类型、对应设备的ID、预警上下限值、数据标签等；通过标签在实时数据库中取参数值；当参数值超出配置预警上下限值时，视为预警信号；否则视为正常信号。

如图3所示，为本实施例的预警方法中采集到的数据分析及预警示意图之二。由图3可知，工作原理为：根据式(1)对比参数前后两次的变化，如果Δ大于限值，则触发预警。

Δ＝Vn–Vn-1 (1)

具体为：对比当前参数值与前一参数值的变化，如变化比率超过变化率限值，视为预警信号；否则视为正常信号。

如图4所示，为本实施例的预警方法中采集到的数据分析及预警示意图之三。由图4可知，工作原理为：采用直线或二次曲线拟合的方式，对参数进行趋势分析，如果按照趋势，参数未来将会在某给定的时间内触限，则触发预警。

具体为：从采集到的参数值中识别出参数值变化的最后一个拐点，根据拟合出的直线或二次曲线计算该拐点到达预警上限或下限所需的时间，如此时间超过限值(默认5分钟)，视为预警信号；否则，视为正常信号。

如图5所示，为本实施例的预警方法中采集到的数据分析及预警示意图之四。工作原理为：采用移动窗口，对一段时间内的参数点数进行统计。当移动窗口参数点的个数没有超过限值的比例超限后，则，触发预警。其中，移动窗口由时间段为长度、预警上下限值之间的差额为宽度组成。

具体为：采用移动窗口，对以当前时间为结束时间的时间区间内的参数点数进行统计。当超过预警上下限值的比率超过波动率限值，视为预警信号；否则视为正常信号。

本实施例可以适用于对油气田作业区、井场的抽油机井、螺杆泵井、自喷井、常规气井、含硫化氢气井、电泵井等油气生产设备的运行状态进行检测和生产设备状态进行趋势分析，对生产的压力、温度、工况、流量、安全等参数进行预警。

可以根据历史数据，经过几种算法的拟合计算，提前预警并展示变化趋势，在实时数据达到预警阈值时提前发出预警信息，在事故发生前及时通知生产监测人员，进行合理的处置。

最后应说明的是：上述仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；尽管本说明书对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的技术人员仍然可以对本发明进行修改或等同替换，一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。