数据驱动的海洋石油控压钻井过程故障诊断
发布时间：2022-07-15 17:28
海洋石油开采具有高风险、高投入的特征,且由于海洋石油钻井作业环境恶劣、海底地质条件多变以及钻井控制系统庞大而复杂,及时准确的故障诊断对于降低海洋石油控压钻井的风险意义重大。本文首先针对目前海洋石油开采过程中普遍应用的控压钻井技术,基于商业化仿真软件实现了对钻井过程及其典型故障的模拟;针对控压钻井存在的操作点频繁切换以及不确定的问题,引入慢特征分析方法进行故障检测;为提高故障诊断结果的准确性,提出基于RIMER（Belief Rule-base Inference Methodology using the Evidential Reasoning Approach）实现多故障诊断决策融合的诊断方法。论文的主要工作归纳如下:针对现有控压钻井的水力学模型过于简单而不能准确模拟真实钻井过程的问题,使用Drillbench钻井仿真软件搭建控压钻井仿真平台。模拟由于钻井深度增加所引起的控制系统稳态操作点变化、井涌以及控制器控制性能恶化等在实际钻井过程中普遍存在的现象,为基于数据驱动的故障诊断方法研究提供数据基础。控压钻井过程具有稳态操作点频繁切换以及切换值不确定的特点,给故障检测带来挑战,针对此...
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 课题的研究背景及意义
1.2 故障诊断技术
1.2.1 基于模型的方法
1.2.2 基于数据的方法
1.3 决策融合技术
1.3.1 基于效用的方法
1.3.2 基于证据的方法
1.4 论文主要内容及结构安排
1.5 本章小结
第2章 控压钻井技术
2.1 窄压力窗口与控压钻井系统
2.1.1 窄压力窗口
2.1.2 控压钻井系统
2.2 有线钻杆技术
2.3 本章小结
第3章 控压钻井系统仿真
3.1 控压钻井的水力学模型
3.2 Drillbench钻井仿真软件
3.2.1 Solaris探井介绍
3.2.2 基本输入参数
3.2.3 高级输入参数
3.3 仿真方案比较
3.4 本章小结
第4章 基于SFA的 MPD过程故障检测
4.1 慢特征分析故障检测
4.1.1 SFA的基本原理
4.1.2 SFA的求解过程
4.1.3 SFA的监控统计量
4.2 主成分分析故障检测
4.3 独立成分分析故障检测
4.4 MPD过程故障检测仿真
4.4.1 仿真案例I
4.4.2 案例分析II
4.4.3 案例分析III
4.5 本章小结
第5章 基于RIMER的 MPD过程故障诊断决策融合
5.1 RIMER决策融合理论
5.1.1 置信规则库的构造
5.1.2 置信规则库的推理
5.1.3 置信规则库的离线优化
5.2 基本分类器的选择
5.2.1 基本分类器介绍
5.2.2 基本分类器参数
5.3 故障诊断决策融合
5.3.1 建立初始置信规则库
5.3.2 离线优化置信规则库
5.3.3 在线故障诊断决策融合
5.4 本章小结
总结与展望
参考文献
附录
攻读硕士学位期间取得的学术成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]海洋能源勘探开发技术现状与展望[J]. 周守为,李清平,朱海山,张厚和,付强,张理. 中国工程科学. 2016(02)
[2]基于置信规则库专家系统的发动机故障诊断[J]. 张伟,石菖蒲,胡昌华,周志杰. 系统仿真技术. 2011(01)
[3]控压钻井系统研究[J]. 伊明,陈若铭,兰祖权,杨刚. 石油钻采工艺. 2010(S1)
[4]海洋石油装备与设施——支撑起海洋石油工业的平台[J]. 周守为,金晓剑,曾恒一,赵英年,朱江,尤学刚,陈可钦,白刚,郭华,周超. 中国工程科学. 2010(05)
[5]MPD技术及其在钻井中的应用[J]. 严新新,陈永明,燕修良. 天然气勘探与开发. 2007(02)
博士论文
[1]复杂工况过程统计监测方法研究[D]. 葛志强.浙江大学 2009
硕士论文
[1]基于核慢特征分析算法的故障检测与诊断[D]. 卢依容.上海交通大学 2015
[2]基于多分类器决策融合的故障检测与诊断及GUI平台设计[D]. 张富元.浙江大学 2015
[3]基于ICA的工业过程监控技术研究[D]. 滕建.北京化工大学 2008
[4]基于RIMER理论的专家系统自学习算法的研究与实现[D]. 常瑞.华中科技大学 2007
本文编号：3662514
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 课题的研究背景及意义
1.2 故障诊断技术
1.2.1 基于模型的方法
1.2.2 基于数据的方法
1.3 决策融合技术
1.3.1 基于效用的方法
1.3.2 基于证据的方法
1.4 论文主要内容及结构安排
1.5 本章小结
第2章 控压钻井技术
2.1 窄压力窗口与控压钻井系统
2.1.1 窄压力窗口
2.1.2 控压钻井系统
2.2 有线钻杆技术
2.3 本章小结
第3章 控压钻井系统仿真
3.1 控压钻井的水力学模型
3.2 Drillbench钻井仿真软件
3.2.1 Solaris探井介绍
3.2.2 基本输入参数
3.2.3 高级输入参数
3.3 仿真方案比较
3.4 本章小结
第4章 基于SFA的 MPD过程故障检测
4.1 慢特征分析故障检测
4.1.1 SFA的基本原理
4.1.2 SFA的求解过程
4.1.3 SFA的监控统计量
4.2 主成分分析故障检测
4.3 独立成分分析故障检测
4.4 MPD过程故障检测仿真
4.4.1 仿真案例I
4.4.2 案例分析II
4.4.3 案例分析III
4.5 本章小结
第5章 基于RIMER的 MPD过程故障诊断决策融合
5.1 RIMER决策融合理论
5.1.1 置信规则库的构造
5.1.2 置信规则库的推理
5.1.3 置信规则库的离线优化
5.2 基本分类器的选择
5.2.1 基本分类器介绍
5.2.2 基本分类器参数
5.3 故障诊断决策融合
5.3.1 建立初始置信规则库
5.3.2 离线优化置信规则库
5.3.3 在线故障诊断决策融合
5.4 本章小结
总结与展望
参考文献
附录
攻读硕士学位期间取得的学术成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]海洋能源勘探开发技术现状与展望[J]. 周守为,李清平,朱海山,张厚和,付强,张理. 中国工程科学. 2016(02)
[2]基于置信规则库专家系统的发动机故障诊断[J]. 张伟,石菖蒲,胡昌华,周志杰. 系统仿真技术. 2011(01)
[3]控压钻井系统研究[J]. 伊明,陈若铭,兰祖权,杨刚. 石油钻采工艺. 2010(S1)
[4]海洋石油装备与设施——支撑起海洋石油工业的平台[J]. 周守为,金晓剑,曾恒一,赵英年,朱江,尤学刚,陈可钦,白刚,郭华,周超. 中国工程科学. 2010(05)
[5]MPD技术及其在钻井中的应用[J]. 严新新,陈永明,燕修良. 天然气勘探与开发. 2007(02)
博士论文
[1]复杂工况过程统计监测方法研究[D]. 葛志强.浙江大学 2009
硕士论文
[1]基于核慢特征分析算法的故障检测与诊断[D]. 卢依容.上海交通大学 2015
[2]基于多分类器决策融合的故障检测与诊断及GUI平台设计[D]. 张富元.浙江大学 2015
[3]基于ICA的工业过程监控技术研究[D]. 滕建.北京化工大学 2008
[4]基于RIMER理论的专家系统自学习算法的研究与实现[D]. 常瑞.华中科技大学 2007
本文编号：3662514
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