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题名基于E-ASW-LA模型的井下振动模式识别
- 1
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作者
刘昕
熊文婷
孔华
李德
于子涵
李忠伟
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机构
中国石油大学(华东)青岛软件学院、计算机科学与技术学院
中石化石油工程技术研究院有限公司
中石化西北油田分公司
温州肯恩大学理工学院
中国石油大学(华东)海洋与空间信息学院
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出处
《石油机械》
北大核心
2025年第9期10-19,共10页
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基金
国家自然科学基金项目“基于无人机同轴三传感器观测的沿岸排污混合区智能监测技术——以海水养殖为例”(62071491)
山东省自然科学基金项目“基于区块链的重大舆情事件分析与推演”(ZR2020MF045)。
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文摘
准确识别井下振动模式可针对具体异常类型采取相应的解决方案。为此,提出一种基于E-ASW-LA模型的井下振动模式识别方法。该模型包括滑动窗口层、特征提取层以及分类识别层。根据预处理后的井下振动数据方差特征设置动态窗口,得到不同长度的窗口;在特征提取层,对窗口内样本利用经验模态分解得到能表征样本振动模式的特征,并经过PCA算法降维处理;然后,输入到LSTM神经网络中学习时序依赖关系,利用注意力机制对特征分配权重,进而根据加权后的特征预测其振动模式。试验结果表明,该模型能捕捉样本的关键特征,精准挖掘井下振动模式内在的规律,识别精度达95.53%。研究结论为优化钻井参数和作业流程提供了重要决策依据。
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关键词
井下振动模式识别
振动数据
滑动窗口
经验模态分解
注意力机制
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Keywords
downhole vibration mode identification
vibration data
sliding window
empirical mode decomposition
attention mechanism
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分类号
TE927
[石油与天然气工程—石油机械设备]
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题名基于压缩感知的井下振动高频测量方法研究
- 2
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作者
方昕
沈澜
李飞
吕方兴
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机构
西安石油大学计算机学院
西安市油气及新能源开发装备智能化重点实验室
西安石油大学电子工程学院
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出处
《电子测量技术》
北大核心
2024年第6期20-27,共8页
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基金
国家自然科学基金企业创新发展联合基金重点项目(U20B2029)
国家重点研发计划项目(2023YFC2810902)
+4 种基金
陕西自然科学基金青年项目(2023-JC-QN-0405)
陕西省秦创原“科学家+工程师”团队(2022KXJ-125)
陕西省高校青年创新团队(2022-ZNDXZJ)
西安石油大学科研创新团队(2022KYCXTD01)资助
西安石油大学研究生创新训练项目(YCS23215358)资助。
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文摘
井下振动信号的高频测量信息能记录有关钻具动态响应的更具体细节,有益于分析诊断井下的异常振动,但是高频测量会产生大量的测量数据,导致井下振动测量设备的数据存储压力非常大。本文提出了一种基于压缩感知技术的井下振动信号的高频测量方法。通过选择性稀疏采集和存储井下振动数据,并利用信号重构算法,恢复高频测量结果。在该方法实现的过程中,提出一种分层抗频谱泄露的傅里叶字典构建和改进的分层追踪OMP信号重构算法,显著降低了信号重构时间。仿真和实验测试结果表明:该方法对振动信号的压缩感知采集效果较好,系统压缩比为18.9,重构分贝误差为52.1 dB。该方法有效减轻了井下振动测量设备的数据存储压力,为获取井下振动的高频测量数据提供了一种新途径。
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关键词
压缩感知
井下振动
稀疏字典
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Keywords
compressed sensing
underground vibration
spare dictionary
-
分类号
TN98
[电子电信—信息与通信工程]
-
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题名随钻井下振动数据分析软件设计与实现
- 3
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作者
李辉
刘凯
李威桦
卜赛赛
孙伟峰
戴永寿
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机构
中海油田服务股份有限公司油田技术研究院
中国石油大学(华东)控制科学与工程学院
中国石油大学(华东)海洋与空间信息学院
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出处
《现代电子技术》
2023年第13期128-134,共7页
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基金
国家自然科学基金项目(62071493)
增强型井下工程参数测量仪器研制(YJB20YF002)。
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文摘
随钻井下振动数据的分析和处理对安全钻井、仪器维保策略选择、钻具疲劳损伤评估、钻进效率评估等具有重要意义。文中在Visual Studio环境下,利用C#语言开发了随钻井下振动数据分析软件,对振动数据进行时域和频域分析,实现了振动信号时域波形显示、振动量级统计分析、振动信号频谱分析、横向和纵向特征强度计算、粘滑比计算、井下异常振动状态识别等功能,解决了大数据文件的快速读取问题,提高了软件的运行效率和鲁棒性。利用该软件对现场实测振动数据的分析结果表明,振动数据分析结果正确,软件运行稳定,数据处理速度快,满足用户使用需求。
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关键词
井下振动数据
数据分析
软件设计
文件读取
时域分析
频域分析
软件测试
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Keywords
downhole vibration data
data analysis
software design
file reading
time⁃domain analysis
frequency⁃domain analysis
software testing
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分类号
TN919.5-34
[电子电信—通信与信息系统]
TP311.1
[自动化与计算机技术—计算机软件与理论]
G642.0
[文化科学—高等教育学]
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题名用于井下振动测量的自发电振动传感器的研制
被引量：5
- 4
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作者
冯彦军
吴川
杨朔
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机构
中煤科工开采研究院有限公司
中国地质大学(武汉)机械与电子信息学院
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出处
《矿业安全与环保》
CAS
北大核心
2023年第4期63-67,共5页
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基金
广东省自然科学基金面上项目(2022A1515010467)
贵州省科技支撑计划项目(黔科合支撑[2022]一般245)。
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文摘
井下钻具的共振可能会损坏钻具甚至造成井下事故,对井下振动进行实时测量非常有必要。然而目前常规传感器的井下电池和电缆的供电方式会降低钻探效率,因此具有井下发电功能的传感器将更加适宜实际工况。针对此情况,研制了一种具有自发电功能的振动传感器,其利用振动工况诱导传感器内部纳米材料相互摩擦进行发电,同时利用摩擦电信号与振动信号的对应关系实现对振动的测量。室内试验结果表明,传感器的输出信号幅值可达7.3 V,最大发电功率约0.84μW,振动测量范围为0~13 Hz,振动测量误差小于5%,可在小于250℃的温度范围内正常工作。研究成果可为井下发电及井下超高温传感器技术的研究提供一定的借鉴。
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关键词
井下振动
自发电
振动传感器
摩擦纳米发电机
低磨损
随钻测量
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Keywords
downhole vibration
self-powered
vibration sensor
triboelectric nanogenerator
low wear
measure while drilling
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分类号
TD421
[矿业工程—矿山机电]
TH763
[机械工程—精密仪器及机械]
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题名新型固井井下低频水力振动装置研究
被引量：6
- 5
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作者
聂翠平
邹详富
徐峰
叶登胜
李文彬
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机构
西安石油大学
川庆钻探工程公司
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出处
《石油机械》
北大核心
2009年第1期78-80,共3页
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基金
四川石油管理局科研项目(川油川合<2007>12号)的部分研究内容
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文摘
针对现有井下振动装置在应用上存在局限性的问题,结合现场工程实际,在系统调研的基础上,提出了新型强制复位井下低频水力振动装置的设计方案。装置工作时,在液压力作用下柱塞压缩弹簧下行,卸压孔、泄油孔依次打开,环空压力升高;泄流后弹簧推动柱塞上行复位,依次关闭泄流孔、卸压孔,环空压力降低;柱塞往复运动产生环空流体压力波动。新型振动装置具有良好的固井工况适应性,适应于常规固井工艺和特殊井况;可针对施工水泥浆密度、排量进行输出参数调控。PL003-03井的应用表明,全井段固井质量优良率达到84%。
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关键词
振动固井
低频振动
井下水力振动装置
技术特点
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分类号
TE256
[石油与天然气工程—油气井工程]
TF341.6
[冶金工程—冶金机械及自动化]
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题名基于压缩感知的井下钻具状态预警方法研究
- 6
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作者
李飞
王一帆
吕方兴
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机构
西安石油大学电子工程学院/中海油集团测井与定向钻井重点实验室定向钻井分室/西安市油气及新能源开发装备智能化重点实验室
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出处
《石油机械》
北大核心
2024年第9期1-9,共9页
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基金
国家自然科学基金企业创新发展联合基金重点项目“复合式旋转导向钻井工具的理论与方法研究”(U20B2029)
国家重点研发技术项目“海洋石油大直径指向式旋转导向系统研制”(2023YFC2810902)
+2 种基金
陕西省自然科学基金青年项目“非常规油气开发中游标增敏光纤应变传感机理及关键技术的研究与应用”(2023-JC-QN-0405)
陕西秦创原“科学家+工程师”团队项目(2022kxj-125)
西安石油大学研究生创新与实践能力培养计划(YCS23114124)。
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文摘
在井下振动信号向高频采集发展趋势下,井下振动采集模块需要存储和传输的数据量逐渐增大。为了解决井下数据存储和上传压力大的问题,并对井下钻具的运行状态进行预警,提出了将压缩感知理论和支持向量机(Support Vector Machine,SVM)模型融入于井下振动信号的存储、传输和状态预警中。研究了一种原子数自适应的稀疏字典建立方法,用少量稀疏特征表达完整信号;建立了观测矩阵将原始信号投影到低维空间上,实现信号的压缩方法;应用改进的布谷鸟算法(Improved Cuckoo Search,ICS)对SVM模型进行参数寻优,训练好的ICS-SVM模型实现了钻具状态预警。应用结果表明,压缩感知技术可以将井下振动数据压缩至12%,数据重构误差为0.1772,ICS-SVM模型对钻具状态预警成功率达到98%。研究结果达到了缓解井下振动数据存储和上传压力的目的,可帮助工作人员更好地进行实时钻井操作和状态预警。
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关键词
井下振动信号
高频采集
压缩感知
布谷鸟算法
支持向量机
钻具状态预警
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Keywords
downhole vibration signal
high-frequency acquisition
compressed sensing
cuckoo search
support vector machine
drilling tool status warning
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分类号
TE921
[石油与天然气工程—石油机械设备]
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题名基于近钻头测量数据的异常振动预警方法研究
被引量：3
- 7
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作者
张涛
刘岱轩
刘伟
李玉梅
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机构
北京信息科技大学高动态导航技术北京市重点实验室
现代测控技术教育部重点实验室
中国石油集团工程技术研究院有限公司
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出处
《石油机械》
北大核心
2023年第10期16-22,66,共8页
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基金
国家自然科学基金重大科研仪器研制项目“钻井复杂工况井下实时智能识别系统研制”(52227804)
国家自然科学基金面上项目“底部钻具高频扭转振动响应机理及识别方法研究”(52274003)
+1 种基金
北京信息科技大学重点研究培育项目“基于人工智能方法的近钻头高频扭转振动状态识别研究”(2121YJPY220)
中国石油天然气集团有限公司-中国石油大学(北京)战略合作科技专项(ZLZX2020-03)。
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文摘
钻井过程中,时常由于钻井参数、钻具组合与地层之间不匹配等因素,导致底部钻具异常振动,进而导致钻具损坏、钻井效率降低、井眼质量不合格等。为此,建立基于Informer时间序列的井下异常振动预警模型;基于近钻头振动数据时频域特征,标注正常振动和异常振动数据集,将井下振动经过小波变换后的均值和均方根值作为输入量进行预警模型训练;利用测试集数据测试预警模型的有效性。研究结果表明:在长序列预测结果上,该模型的建立相较于LSTM模型,E MS降低了70%,预测精度提高。同时针对井下振动均值的长序列预测,可提前90 s判断黏滑振动的发生。该预警模型的建立可以有效识别和预警井下异常振动,降低钻井风险,为进一步建立先进的智能钻井系统提供一定的技术基础。
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关键词
近钻头测量
异常振动预警
井下振动分析
时间序列
INFORMER
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Keywords
near-bit measurement
abnormal vibration warning
downhole vibration analysis
time series
Informer
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分类号
TE271
[石油与天然气工程—油气井工程]
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题名井下钻具动力学参数测试技术进展
被引量：5
- 8
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作者
杨永华
黄光跃
罗东坤
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机构
中国石油大学(北京)工商管理学院
大庆油田有限责任公司质量节能部
振华石油控股有限公司
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出处
《石油机械》
2015年第12期7-14,共8页
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基金
国家863计划项目"CO2驱油和封存体系的经济评价技术研究"(2009AA063407)
国家社会科学基金重大项目"基于中国石油安全视角的海外油气资源接替战略研究"(11&ZD164)
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文摘
为深入了解钻井系统对启动旋转、钻进过程、参数修正、钻机升沉、BHA 组件不平衡和钻头与地层相互作用等激励源的响应, 研究开发了井下钻具动力学参数测试技术.该技术利用最新研发的测试工具可测量包括力、加速度、转速、压力和温度等实时信息, 还可记录频率为50～2 000 Hz 之间连续数据的长持续时间.通过对高频数据长持续时间的解释分析, 有助于理解各种振动模式间转变发生的方式和驱动因素, 在此基础上, 可以优化BHA 设计、钻头优选以及研究新型钻井工艺、井下工具和涡动识别算法, 以避免或缓解涡动的发生, 从而改善钻井性能, 提高钻井效率, 防止井下事故, 提高井眼质量; 实时测量数据还有助于由于涡动而施加在井下工具上的载荷分析, 这对预测井下工具寿命和制定措施极为有利.最后建议开展新型井下钻具动力学参数测试技术研究, 从而为我国深井、超深井及深水钻井提速提效提供有效的技术支撑和手段.
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关键词
井下钻具
井下振动
动力学参数测试工具
建议
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Keywords
downhole drilling tool
downhole vibration
kinetic parameter measurement tool
recommendation
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分类号
TE921
[石油与天然气工程—石油机械设备]
-
-
题名基于PCA-LSTM的黏滑振动水平评估方法研究
被引量：5
- 9
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作者
张鑫
张涛
李玉梅
房萍
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机构
北京信息科技大学高动态导航技术北京市重点实验室
北京信息科技大学现代测控技术教育部重点实验室
中国石油天然气股份有限公司华北油田分公司第三采油厂
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出处
《石油机械》
北大核心
2023年第2期18-25,共8页
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基金
国家自然科学青年基金项目“干热岩储层双重介质射孔簇内复杂多裂缝起裂及扩展机理研究”(52104001)
北京信息科技大学重点研究培育项目“基于人工智能方法的近钻头高频扭转振动状态识别研究”(2121YJPY220)
+1 种基金
北京市教育委员会科学研究计划项目(KM202111232004)
中国石油天然气集团有限公司-中国石油大学(北京)战略合作科技专项(ZLZX2020-03)。
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文摘
石油钻井过程中,井下工具的黏滑振动会导致钻头发生周期性的黏滞和滑脱,容易引起钻头和钻具组合失效,造成井下事故。为此,基于井下测量技术的发展,采用长短期记忆(Long Short-term Memory,LSTM)神经网络智能算法建立黏滑振动水平评估模型,采用井下近钻头工程参数测量工具在钻头处采集7类高频井下工程参数,验证使用PCA-LSTM神经网络黏滑振动水平评估模型的准确性。研究结果表明,该评估模型均方根误差为0.026,较LSTM、PCA-BP、PCA-SVM评估模型分别下降了0.033、0.011和0.018,表明该模型抑制了过拟合造成的滞后效应,具有较高的精度,可有效评估钻头处黏滑振动水平。研究结果对指导钻井过程,及时调整地面参数,有效抑制黏滑振动,推动安全、快速、高效钻井具有重要作用。
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关键词
井下工具黏滑振动
随机森林
LSTM神经网络
近钻头
训练模型
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Keywords
downhole tool stick-slip vibration
random forest
LSTM neural network
near-bit
training model
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分类号
TE928
[石油与天然气工程—石油机械设备]
-
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题名国外钻井装备与技术新进展
被引量：11
- 10
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作者
郭先敏
侯芳
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机构
中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院
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出处
《石油机械》
2016年第7期20-26,共7页
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基金
中石化前瞻项目"非油气领域科技成果的启示作用跟踪调研"(JP14023)的部分研究内容
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文摘
介绍了国外最新的钻井装备与技术——新型钻机(Aecher模块化钻机、模块化海洋钻机、快速移动钻机和理想钻机),新型钻头(两级双径PDC钻头、新型混合式钻头、双倒角PDC切削齿Kymera^(TM)钻头、Pexus^(TM)混合式钻头、IRev^(TM)孕镶钻头和Stay Cool多维切削齿),新型MWD/LWD与无线遥测系统(XBATSM声波和超声波LWD、高温高压双加表MWD、集成方位伽马的新型LWD、Digi Scope连续波钻井液脉冲遥测系统和Twin双模式电磁遥测系统),新型井下振动测量工具(井下振动随钻测量系统和高频钻井动力学测量工具)。最后指出了我国钻井装备和技术与国外的差距,认为我国应把握世界钻井装备与技术的发展脉搏,调整和优化当前钻井装备与技术的研发方向,进一步拓展国际市场。
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关键词
钻机
钻头
MWD/LWD与无线遥测系统
井下振动测量工具
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Keywords
drilling rig
drill bit
MWD/LWD and wireless telemetry system
downhole vibration measurement tool
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分类号
TE92
[石油与天然气工程—石油机械设备]
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