基于粗糙集的石油开采故障诊断方法

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1、学兔兔www.xuetutu.com务llI5化基于粗糙集的石油开采故障诊断方法Faultdiagnosismethodbasedonroughsetoilexploration钟峥ZHONGZheng(中海油能源发展股份有限公司采油技术服务分公司，天津300452)摘要：故障诊断是保证石油开采正常运作的关键。利用计算机准确的监控与故障诊断，能够让生产管理者可以及时发现油井或泵的故障，并且立即采取正确的措施。本文以有杆泵抽油过程为例，给出了基于粗糙集理论的抽油故障诊断方案，将反映系统状态的数据建

2、构决策表，对五种典型的故障类别进行识别，结果显示了方法的有效性。关键词：石油开采；故障诊断；模式识别；粗糙集中图分类号：TP277文献标识码：A文章编号：1009-0134(2012)4(下)一0056—03Doi：10．3969／J．issn．1009-0134．2012．4(下)．160引言来带动深井泵的活塞实现抽油。存有杆泵抽油过程中，设备可能会在运作的过程中，产生许多复石油开采是一个包括了石油勘探、钻井、采杂问题，如油管漏失、泵磨损和卡泵等故障。本油和原油加工等诸多环节的复杂过程。任何一

3、个文将故障的类型分为如下5种：卡泵、固定凡尔环节中设备的故障都可能引发严重的事故，如果卡死、泵筒弯曲、泵严重磨损、抽油杆断脱。为发生事故将会带来严重的经济损失。如何将石油了监测有杆泵抽油的这些故障类型，需要能够反开采过程中设备的故障降到最低，让整个运作系映状态的如下数据：统能够顺利的进行，是一个相当重要的课题。石1)有杆泵抽油监测周期性载荷一位移变化数油开采中设备故障的原因有可能是因为设备所处据(示功图)；的工作环境恶劣或机器本身的特性以及性能状况2)有杆泵抽油出现不良的情形。例如，在有杆泵抽油

4、过程中，机的电压、电流、功设备可能会在运作的过程中，产生许多复杂问题，率和功率因数等；如油管漏失、泵磨损和卡泵等故障。这些复杂的3)有杆泵抽油故障原因需要借助于一些专业的经验知识进行诊断，但是这种人工判别的方式具有一定的局限性。监测冲程、冲次、电流平衡度、采油时间如果能应用一些新的模式识别技术来帮助人们判和采油时率等；断故障的种类，以实现更加快速与精确的故障诊4)有杆泵抽油断，这将是探索石油开采过程中故障诊断的一大突破⋯。监测最小载荷与最大载荷。1有杆泵抽油故障分析在近几年里，人有杆泵抽油是世界

5、上石油开采中一种主要的们为了提高各种系统采油方法，在整个石油开采的过程中，有杆泵抽中故障诊断的准确油的费用就占到了生产总成本的80％以上，因此率，已经用各种人工有杆泵抽油的安全生产是非常重要的一个环节。智能的方法着手实现图1给出了有杆泵抽油装置的示意图，其中1为故障诊断，例如有专只能向上打开的吸入凡尔(固定凡尔)，2为深井泵家系统、可拓理论、的泵筒，3为活塞，4为只能向上打开的排出凡尔人工神经网络、支持(游动凡尔)，5为掏油杆柱。有杆泵抽油的过程中，向量机、遗传算法图1有杆泵抽油装置用油管6把2

6、下到井内液面以下，利用抽油杆柱收稿日期：2012—03—0l作者简介：钟峥(1970一)，男，广东汕头人，高级l：程师，本科，研究方向为企业管理、人力资源管理和工程管理。[561第34卷第4期2012—4(下)学兔兔www.xuetutu.com、llI5似等。粗糙集理论是一种可以用来处理不完备性、在属性ZCQ的每个集合，难以辨识的Ind(Z)不确定性、有模糊性以及不准确性问题的数学工可以由下列方式定义：设z是U上的一个等价关具，它可以实现对不准确和不完整数据的有效分系，lnd(Z)的等价类(e

7、quivalenceclass)为z中的析】。本文以有杆泵抽油过程为例，给出了基于基本集合(elementaryset)，若z(r。)=Z(rj)，则两个粗糙集理论的故障诊断方法。论文介绍了粗糙集对象和ri都是属于属性z的集合是难以辨识的，理论的基本概念与原理，首先将各个传感器所收关于Ind(Z)之ri的等价类。在U上的难以辨识的集到的数据建构成一个决策表，并对决策表中的关系(indiscerniblerelation)定义为：属性和故障类别进行分析，接着采用约简算法将I={(r，)∈Y×YIf

8、(r，)：f(h，f)，V∈z}(1)决策表中的属性进行约简。因为粗糙集理论主要定义3：是用来处理不确定性的数据，所以必须将隐藏于若要将资料进行分析以及判断，可以藉由经验数据中且对决策有关的规则列表，以求出最以下三种基本概念来探讨，第一种为上界近似小决策规则，这些决策规则是主要是由数据数据集(upperapproximation)，亦可表示为R中的正库中经过消除多余或无用的数据后所获取的。在域，可记作POSs)；第二种为下界近似集(1ower此基础上，引入粗糙集理论以便能从完备讯息中approx