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油气井多相流虚拟计量研究现状与展望

工业计量 2024年第4期 90-97页

作者：矫欣雨檀朝东朱永乐魏方方蔡岳檀庭庄张汇中国石油大学(北京)石油工程学院中国石油大学(北京)自动化系中国石油集团长城钻探工程有限公司安徽中控仪表有限公司新疆油田公司数据公司

文章阐述了时频分析、机理仿真、数据驱动、机理与数据驱动融合等技术在油气井多相流虚拟计量领域的研究现状与应用进展，讨论了油气井多相流虚拟计量的四种模型的优点和局限性，指出基于物理约束的油气井虚拟计量深度学习模型，能用较... 详细信息

文章阐述了时频分析、机理仿真、数据驱动、机理与数据驱动融合等技术在油气井多相流虚拟计量领域的研究现状与应用进展，讨论了油气井多相流虚拟计量的四种模型的优点和局限性，指出基于物理约束的油气井虚拟计量深度学习模型，能用较少的样本学习获得较好泛化能力的虚拟计量模型，计量精度高、计算速度快，成为油气井多相流虚拟计量技术的研究热点和未来发展趋势。

关键词：虚拟计量时频分析物理约束深度学习灰盒模型发展趋势

基于拉普拉斯特征映射与加权极限学习机的电动潜油离心泵故障诊断方法

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控制与信息技术 2024年第2期 117-125页

作者：许泽坤付军高小永张誉李强檀朝东中国石油大学(北京)自动化系北京102249 中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司天津300452

电动潜油离心泵(简称“潜油电泵”)采油技术在非自喷高产井和高含水井中应用广泛,但其在运作过程中易发生设备故障,后续维护会触发长时间停机,可能造成无法估量的经济损失。目前对潜油电泵故障的诊断主要依赖现场技术人员的经验,无法快... 详细信息

电动潜油离心泵(简称“潜油电泵”)采油技术在非自喷高产井和高含水井中应用广泛,但其在运作过程中易发生设备故障,后续维护会触发长时间停机,可能造成无法估量的经济损失。目前对潜油电泵故障的诊断主要依赖现场技术人员的经验,无法快速及时地自动诊断分析。为此,文章提出了一种结合拉普拉斯特征映射与加权极限学习机的潜油电泵故障诊断模型。针对潜油电泵采集的数据存在严重不平衡性问题,其首先通过加权极限学习机建立故障诊断模型;然后,为解决算法学习不充分、加权策略会带来计算成本高和应用于高纬度特征空间的效果差等问题,其引入拉普拉斯特征映射方法对模型进一步优化;最后,在TE化工过程数据集上验证了所提方法的有效性,并在潜油电泵实时故障数据集上对该算法的实用性进行实验验证。结果显示,本文算法的分类平均准确率、最大准确率及G-mean相比支持向量机、决策树、BP算法、极限学习机以及加权极限学习机的平均提升了10%以上,验证了本文方法的有效性。

关键词：不平衡数据集故障诊断加权极限学习机流形学习拉普拉斯特征映射

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油气井套损风险预测及防控软件研制及应用

石油化工应用 2024年第4期43卷 19-26,42页

作者：唐庆李娟杨涛谢刚牛会钊康泽泽檀朝东闫伟大港油田采油工艺研究院天津300000 北京雅丹石油技术开发有限公司北京102200 中国石油大学(北京) 北京102249

针对套损作用机理复杂、主控因素难以厘清、防控措施制定不科学等问题,开展了基于数据驱动的套损风险评价预警防控策略研究。对油气井基本数据和套损样本进行数据预处理和主控因素分析,用机器学习算法进行样本训练,建立“二分类”套损... 详细信息

针对套损作用机理复杂、主控因素难以厘清、防控措施制定不科学等问题,开展了基于数据驱动的套损风险评价预警防控策略研究。对油气井基本数据和套损样本进行数据预处理和主控因素分析,用机器学习算法进行样本训练,建立“二分类”套损预测模型,预测套损的概率,优化完井和生产参数,制定油气井套损防控策略。开发了基于B/S架构的油气井套损风险评价预警防控软件,并链接了A2数据库,实现了某油田2400井层套损防控的实时预警和优化。研究应用表明:建立的预测模型和软件可以对油气井套损原因及防控策略形成认知,可以实现老井、新井、待补层井套损预防对策的优化。

关键词：油气井套损 “二分类” 预测防控软件

基于ALNS-TS的大规模维修任务调度优化快速求解算法

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化工学报 2023年第11期74卷 4645-4655页

作者：高小永刘顿檀朝东李菲菲中国石油大学(北京)自动化系北京102249 山东预见智能科技有限公司山东东营257001

大规模维修任务的调度优化在实际生产过程中具有广泛的应用,例如煤层气井维修任务调度优化、修井作业调度和压裂作业调度等。该问题规模庞大且求解困难,是实时调度优化的难点和挑战。合理的大规模维修任务调度对于保障油气田平稳生产和... 详细信息

大规模维修任务的调度优化在实际生产过程中具有广泛的应用,例如煤层气井维修任务调度优化、修井作业调度和压裂作业调度等。该问题规模庞大且求解困难,是实时调度优化的难点和挑战。合理的大规模维修任务调度对于保障油气田平稳生产和降低成本具有重要意义。为了有效解决这一难题,提出了基于ALNS-TS的优化求解算法,并通过不同规模的案例验证了算法的有效性。实验结果显示,对于代表性的10、50和100个维修任务的案例,求解时间分别为0.03、8.33和74.32 s,都能在分钟级时间内给出合理的调度方案。随着问题规模增加,基于ALNS-TS的算法比传统算法更高效,并能找到目标函数值更低的更优解。

关键词：自适应大邻域搜索禁忌搜索维修调度算法优化系统工程

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注水井管柱轴侧向力耦合模型及安全评价研究

石油机械 2022年第5期50卷 134-141页

作者：李昂郝涛檀朝东郑春峰王家奇安程中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司中国石油大学(北京)石油工程学院

为了准确地评价高温深井中分层注水管柱力学强度的安全性,根据分注管柱多封隔器多点锚定的特点,建立了注水井多封隔器管柱轴侧向力耦合模型,分析了多封隔器管柱的蠕动机制,计算了管柱关键力学参数和蠕动量。进一步选取管柱变形、封隔器... 详细信息

为了准确地评价高温深井中分层注水管柱力学强度的安全性,根据分注管柱多封隔器多点锚定的特点,建立了注水井多封隔器管柱轴侧向力耦合模型,分析了多封隔器管柱的蠕动机制,计算了管柱关键力学参数和蠕动量。进一步选取管柱变形、封隔器失效、胀爆、挤毁、本体拉断和永久螺旋屈曲6个指标,建立注水井管柱安全评价指标体系;通过软件编程方法,以安全指标雷达图和封隔器信封曲线的形式,可视化地评价管柱的安全性。通过对青海油田X-24井管柱注水和洗井工况的分析,此高温深井在注水工况下,安全注入的压力较低,需在顶部封隔器处加装油管锚和伸缩补偿器;在洗井工况下,洗井液温度比洗井排量对管柱安全的影响更大。建立的管柱力学模型和安全评价方法可以有效指导高温深井注水管柱的安全设计及作业工艺参数优化。

关键词：分层注水轴侧向力耦合模型封隔器蠕动雷达图安全性评价

基于喷嘴虚高的气液两相在线计量模型的实验方法

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油气井测试 2022年第5期31卷 12-16页

作者：魏方方张倩吴浩达矫欣雨檀朝东安徽中控仪表有限公司安徽池州247210 中国石油大学(北京)石油工程学院北京102249 中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司鲁明公司山东东营257000

针对湿天然气流量因虚高影响难以准确计量的问题,开展了基于喷嘴的气液两相在线计量模型的实验。通过实验测量分析了压差波动与气相含率、液相含率、干度的关系,利用压差波动数据拟合湿气干度-差压相关式,得到虚高相关式和修正后的气相... 详细信息

针对湿天然气流量因虚高影响难以准确计量的问题,开展了基于喷嘴的气液两相在线计量模型的实验。通过实验测量分析了压差波动与气相含率、液相含率、干度的关系,利用压差波动数据拟合湿气干度-差压相关式,得到虚高相关式和修正后的气相流量计量模型,降低计量误差,提高湿气在线计量结果的准确性和可靠性。实验结果表明,湿气流经喷嘴计量装置时,液相含量对压差波动的影响占主导地位,气相含率在0.97以上时,压差波动的整体趋势随着气相体积含率增加而减小。经过虚高实验拟合修正的气相流量计量模型的计算结果与实验实测结果误差仅为8.7%,为油气生产过程中气液两相实时测量提供了一种新方法。

关键词：湿气气液两相气相含率液相含量喷嘴节流元件虚高系数在线计量实验方法

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钢丝绳杆泵抽油系统优化设计方法及现场应用

石油学报 2005年第6期26卷 104-108页

作者：檀朝东贺德才张嗣伟中国石油大学石油天然气工程学院北京102249 中国石油青海油田公司甘肃敦煌736202

应用系统工程节点分析方法,全面定量地计算了从油层到井口的整个系统钢丝绳和常规杆混合杆柱抽油井的供排协调点,合理地选择机-泵工作参数和混合杆柱组合,分析了杆柱的受力状况,预测了系统指标,包括产液量、冲程效率、泵效、井下系统效... 详细信息

应用系统工程节点分析方法,全面定量地计算了从油层到井口的整个系统钢丝绳和常规杆混合杆柱抽油井的供排协调点,合理地选择机-泵工作参数和混合杆柱组合,分析了杆柱的受力状况,预测了系统指标,包括产液量、冲程效率、泵效、井下系统效率。分析了主要抽油工作参数(泵深、冲程、冲次、泵径)对系统指标的影响,得出了考虑多目标指标下的油井优化设计方案。编制了钢丝绳杆混合杆柱的抽油井系统优化设计软件,设计软件在现场应用取得了较好的效果。

关键词：钢丝绳抽油杆抽油系统杆柱组合优化设计工作参数现场应用

基于大数据的油气集输系统生产能耗时序预测模型

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石油学报 2016年第B12期37卷 158-164页

作者：檀朝东项勇赵昕铭王辉萍高丽洁中国石油大学石油工程学院北京102249 中国石油大港油田公司采油工艺研究院天津300280

针对集输系统组成关系多、系统行为复杂、子系统之间以及系统与环境之间的关联程度高、耦合性强、易产生故障和能耗高等特点,基于油气集输生产过程中积累的温度、压力、流量、设备工作制度、能耗等海量数据,建立了集输数据粒度模型,实... 详细信息

针对集输系统组成关系多、系统行为复杂、子系统之间以及系统与环境之间的关联程度高、耦合性强、易产生故障和能耗高等特点,基于油气集输生产过程中积累的温度、压力、流量、设备工作制度、能耗等海量数据,建立了集输数据粒度模型,实现了基于热能利用率、单位液量能耗等多目标、多变量时序的集输系统生产能耗预测。针对不同时间粒度(如日、月、年等)、不同空间粒度(如井组、区块、油田等)、不同集输方式粒度(如单相输、油-气-水混输),建立了多变量时序混沌能耗预测模型;构造了粒关联规则模式挖掘算法。以大港油田A集输系统为例,研究了集输生产系统的能耗因素粒之间的关联关系;预测了集输生产参数调整对系统未来能耗变化,获得集输系统效率和能耗的预警。

关键词：集输系统混沌时序相空间重构粒关联规则能耗预测

时序示功图驱动的抽油机井结蜡预测及清蜡效果评价

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石油钻采工艺 2022年第1期44卷 123-130页

作者：檀朝东陈培堯杨亚少于洋宋健冯钢孙向飞中国石油大学(北京)人工智能学院中国石油大学(北京)石油工程学院中国石油长庆油田分公司油气工艺研究院长庆油田分公司第三采油厂北京雅丹石油技术开发有限公司

抽油机井结蜡是一个渐变的过程,序列示功图变化可以反映油井结蜡的程度。现场根据经验来预测结蜡程度和确定结蜡井热洗清蜡制度,决策能力低、效果差。应用人工智能技术认识结蜡程度与抽油机井示功图、电机运行参数、井口生产参数的关联... 详细信息

抽油机井结蜡是一个渐变的过程,序列示功图变化可以反映油井结蜡的程度。现场根据经验来预测结蜡程度和确定结蜡井热洗清蜡制度,决策能力低、效果差。应用人工智能技术认识结蜡程度与抽油机井示功图、电机运行参数、井口生产参数的关联关系,开展数据驱动的抽油机井结蜡预测预警方法和热洗效果评价的研究。应用残差卷积神经网络(ResNet)提取结蜡井示功图特征,使用聚类算法确定其结蜡等级,融合提取的示功图图形特征和12项生产参数建立样本集,利用长短时记忆神经网络(LSTM)构建序列到序列网络结构模型对样本集进行训练,建立结蜡等级预测模型,定量预测抽油机井的结蜡等级,并构建了油井清蜡效果评价指数Q。研究结果表明,建立的抽油机井结蜡预测模型和清蜡效果评价指数实现了油井结蜡等级的定量化预测、洗井周期的决策、清蜡效果的有效评价,对精准确定清蜡时机、评价清蜡效果具有较好的指导作用,有效避免了蜡卡躺井,同时延长了油井免洗周期。

关键词：抽油机井示功图残差卷积神经网络油井结蜡时序预测长短时记忆神经网络结蜡等级热洗效果评价指数