基于数据挖掘的钻井故障预警研究与实现
发布时间：2021-03-03 13:33
在钻井施工过程中,由于钻井设备、井下环境等异常将导致各类钻井故障的发生。严重的钻井故障可能直接导致关井等后果,因此有必要对钻井故障进行有效识别和预警,对于来提高钻井成功率和经济效率等极为重要。现有的钻井故障识别和预警主要通过对实时采集的特定钻井参数的波动进行检测,依赖人工分析方法进行,往往过度依赖于单一或几个参数的异常波动。然而,由于钻井故障的往往会在多个钻井参数上存在着复杂的响应关系,仅依赖简单的人工分析无法保证钻井故障的识别和预警的准确性。针对这种情况,本文以真实的钻井故障数据为基础,使用数据挖掘技术对钻井故障进行识别和预警,主要工作如下:（1）根据钻井数据自身特性以及参数优选结果,使用Two-Step聚类算法对钻井数据进行聚类分析,并参考真实异常记录的标签,根据聚类结果将钻井数据按照正常、预警、异常三类进行重新标注形成新的数据集。该处理有效地将钻井数据自身分布特性和钻井异常响应规律进行结合,为后续的模型训练提供有效的学习目标。（2）对重新标注的数据集基于C4.5决策树算法进行数据挖掘,得出与相应钻井故障相关的识别和预警规则。分析表明,所构建C4.5模型的识别和预警精度均可达90%...
【文章来源】：中国石油大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
地层压力梯度与立压异常关系直方图
图 2.6 立压与立压异常关系直方图2.6 Histogram of Relationship between Standpipe Pressure and Failure of StanPressure过观察图 2.5 直方图信息，红色部分为钻井状态为“正常”的数据记为钻井状态为“立压异常”的数据记录。可以看出，发生“立压异常负荷的值绝大多数处于 47 到 49 之间，由此可以看出当 LYYC1 井口数值接近或者处于 47~49 的区间时，可以提醒工作人员到实地进行大提供了预防工况发生的方向性。同理，我们观察图 2.6 时发现，基压异常工况的记录都是在立压值处于 12 到 13 之间时发生的。因此立压的值设置一个预警检修的阈值，大大提高了监测钻井的便捷性了立压异常工况，我们还对硫化氢异常工况的参数优选做了直方图 LHQYC1 井口的硫化氢异常工况数据集，画出硫化氢、大钩负荷、氢异常工况的关系直方图，详细情况如图 2.7、图 2.8 和图 2.9 所示
图 2.7 大钩负荷与硫化氢异常关系直方图.7 Histogram of Relationship between Hook Load and Failure of Hydrogen 图 2.8 dc 指数与硫化氢异常关系直方图 2.8 Histogram of Relationship between dc Index and Failure of Hydrogen S
【参考文献】：
期刊论文
[1]对软件开发中需求分析技术的探究[J]. 冷艳萍. 现代职业教育. 2017(36)
[2]基于故障树与Rete算法的电泵井工况诊断方法研究[J]. 张佳,贾向阳. 现代电子技术. 2017(02)
[3]石化装置异常工况监测预警系统研究[J]. 李传坤,王春利,高新江,朱剑锋. 安全、健康和环境. 2015(11)
[4]基于PCA-SVDD方法的钻头异常钻进识别[J]. 刘刚,刘闯,夏向阳,裴重潋,蔡鹏,赵少伟. 振动与冲击. 2015(13)
[5]基于地质统计学的资源储量估算参数优选研究[J]. 刘晓明,吕太含冰,陈建宏,刘艳红. 矿冶工程. 2015(02)
[6]基于混淆矩阵的证据可靠性评估[J]. 宋亚飞,王晓丹,雷蕾. 系统工程与电子技术. 2015(04)
[7]一种基于属性相关的C4.5决策树改进算法[J]. 魏浩,丁要军. 中北大学学报(自然科学版). 2014(04)
[8]一种非对称距离下的层次聚类算法[J]. 韩忠明,陈妮,张慧,杨伟杰. 模式识别与人工智能. 2014(05)
[9]基于dc指数公式的钻时变换方法探讨[J]. 李普涛. 录井工程. 2014(01)
[10]几种交叉验证检验的可重复性[J]. 李艳芳,王钰,李济洪. 太原师范学院学报(自然科学版). 2013(04)
博士论文
[1]石油钻井工程事故的预警技术研究[D]. 王建彬.中国地质大学（北京） 2013
硕士论文
[1]石油钻井过程井漏异常的预警技术研究[D]. 李璐.郑州大学 2015
[2]钻井过程中工况异常监测与预警系统研究与开发[D]. 付娜.中国石油大学(华东) 2014
本文编号：3061353
【文章来源】：中国石油大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
地层压力梯度与立压异常关系直方图
图 2.6 立压与立压异常关系直方图2.6 Histogram of Relationship between Standpipe Pressure and Failure of StanPressure过观察图 2.5 直方图信息，红色部分为钻井状态为“正常”的数据记为钻井状态为“立压异常”的数据记录。可以看出，发生“立压异常负荷的值绝大多数处于 47 到 49 之间，由此可以看出当 LYYC1 井口数值接近或者处于 47~49 的区间时，可以提醒工作人员到实地进行大提供了预防工况发生的方向性。同理，我们观察图 2.6 时发现，基压异常工况的记录都是在立压值处于 12 到 13 之间时发生的。因此立压的值设置一个预警检修的阈值，大大提高了监测钻井的便捷性了立压异常工况，我们还对硫化氢异常工况的参数优选做了直方图 LHQYC1 井口的硫化氢异常工况数据集，画出硫化氢、大钩负荷、氢异常工况的关系直方图，详细情况如图 2.7、图 2.8 和图 2.9 所示
图 2.7 大钩负荷与硫化氢异常关系直方图.7 Histogram of Relationship between Hook Load and Failure of Hydrogen 图 2.8 dc 指数与硫化氢异常关系直方图 2.8 Histogram of Relationship between dc Index and Failure of Hydrogen S
【参考文献】：
期刊论文
[1]对软件开发中需求分析技术的探究[J]. 冷艳萍. 现代职业教育. 2017(36)
[2]基于故障树与Rete算法的电泵井工况诊断方法研究[J]. 张佳,贾向阳. 现代电子技术. 2017(02)
[3]石化装置异常工况监测预警系统研究[J]. 李传坤,王春利,高新江,朱剑锋. 安全、健康和环境. 2015(11)
[4]基于PCA-SVDD方法的钻头异常钻进识别[J]. 刘刚,刘闯,夏向阳,裴重潋,蔡鹏,赵少伟. 振动与冲击. 2015(13)
[5]基于地质统计学的资源储量估算参数优选研究[J]. 刘晓明,吕太含冰,陈建宏,刘艳红. 矿冶工程. 2015(02)
[6]基于混淆矩阵的证据可靠性评估[J]. 宋亚飞,王晓丹,雷蕾. 系统工程与电子技术. 2015(04)
[7]一种基于属性相关的C4.5决策树改进算法[J]. 魏浩,丁要军. 中北大学学报(自然科学版). 2014(04)
[8]一种非对称距离下的层次聚类算法[J]. 韩忠明,陈妮,张慧,杨伟杰. 模式识别与人工智能. 2014(05)
[9]基于dc指数公式的钻时变换方法探讨[J]. 李普涛. 录井工程. 2014(01)
[10]几种交叉验证检验的可重复性[J]. 李艳芳,王钰,李济洪. 太原师范学院学报(自然科学版). 2013(04)
博士论文
[1]石油钻井工程事故的预警技术研究[D]. 王建彬.中国地质大学（北京） 2013
硕士论文
[1]石油钻井过程井漏异常的预警技术研究[D]. 李璐.郑州大学 2015
[2]钻井过程中工况异常监测与预警系统研究与开发[D]. 付娜.中国石油大学(华东) 2014
本文编号：3061353
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