本發(fā)明涉及油田設(shè)備管理，具體涉及一種基于數(shù)字孿生的油田設(shè)備設(shè)施三維建模方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在油田生產(chǎn)過程中，設(shè)備設(shè)施的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)、故障預(yù)測(cè)與維護(hù)管理對(duì)于提高生產(chǎn)效率和降低運(yùn)營(yíng)成本至關(guān)重要。然而，油田的設(shè)備管理通常需要人工定期檢查，并且很大程度上依賴于工作人員的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行判斷，存在數(shù)據(jù)獲取不及時(shí)、響應(yīng)速度慢，同時(shí)依賴人工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行故障預(yù)測(cè)和維護(hù)決策，往往因主觀性和經(jīng)驗(yàn)差異而導(dǎo)致分析結(jié)果的不精確，難以對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行全面、準(zhǔn)確的評(píng)估。

2、在油田設(shè)備設(shè)施管理領(lǐng)域，現(xiàn)有技術(shù)存在多方面的不足。首先，數(shù)據(jù)獲取與分析能力有限，表現(xiàn)為數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性差、精度不足以及數(shù)據(jù)孤島現(xiàn)象，難以全面、準(zhǔn)確地反映設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。其次，缺乏智能化管理與優(yōu)化手段，故障預(yù)測(cè)和維護(hù)決策多依賴人工經(jīng)驗(yàn)，優(yōu)化手段單一且響應(yīng)速度慢，影響生產(chǎn)效率和安全性。此外，現(xiàn)有技術(shù)在可視化和交互性方面存在明顯不足，二維展示難以直觀展現(xiàn)設(shè)備復(fù)雜結(jié)構(gòu)和運(yùn)行狀態(tài)，且交互方式單一，限制了用戶深入分析和操作的能力。同時(shí)，現(xiàn)有系統(tǒng)的適應(yīng)性和擴(kuò)展性較差，定制化成本高且難以適應(yīng)油田生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大和設(shè)備設(shè)施的更新?lián)Q代。在惡劣的油田現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境下，現(xiàn)有系統(tǒng)的性能可能受到影響，維護(hù)難度大且成本高，這些問題限制了油田設(shè)備設(shè)施管理的效率和智能化水平。

3、因此，如何解決現(xiàn)有技術(shù)在數(shù)據(jù)獲取、智能化管理、可視化與交互性、適應(yīng)性及環(huán)境適應(yīng)性等方面均存在不同程度的缺點(diǎn)和不足，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N基于數(shù)字孿生的油田設(shè)備設(shè)施三維建模方法，其特征在于，包括：

2、步驟s1：通過三維可視化與虛實(shí)映射技術(shù)構(gòu)建油田設(shè)備的三維模型，以模擬所述油田設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)并進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；

3、其中，所述油田設(shè)備包括抽油機(jī)和油田分離器；

4、步驟s2：通過ga算法構(gòu)建所述油田設(shè)備的數(shù)字孿生模型，對(duì)所述油田設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的全面模擬和動(dòng)態(tài)監(jiān)控；

5、步驟s3：基于數(shù)字孿生技術(shù)根據(jù)所述油田設(shè)備的三維模型和數(shù)字孿生模型構(gòu)建油田設(shè)備的三維動(dòng)態(tài)模型，對(duì)所述油田設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行優(yōu)化。

6、在其中一些具體實(shí)施例中，步驟s1包括：

7、步驟s11：通過收集所述油田設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)構(gòu)建所述油田設(shè)備的三維模型；

8、步驟s12：根據(jù)所述三維模型模擬所述油田設(shè)備的在動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；

9、步驟s13：通過運(yùn)動(dòng)學(xué)分析所述油田設(shè)備，以揭示所述油田設(shè)備各組件間的動(dòng)態(tài)關(guān)系，并以三維形式展示。

10、在其中一些具體實(shí)施例中，所述抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)包括：曲柄、機(jī)架、游梁和連桿。

11、在其中一些具體實(shí)施例中于，步驟s2包括：

12、步驟s21：利用ga算法確定所述油田分離器的最佳液位高度；

13、步驟s22：根據(jù)所述油田分離器的最佳液位高度構(gòu)建初始種群，所述初始種群中的個(gè)體經(jīng)過二進(jìn)制編碼，形成模擬起點(diǎn)；

14、其中，所述初始種群中包括：油田分離器的基本參數(shù)和優(yōu)化變量；

15、步驟s23：根據(jù)所述油田分離器的基本參數(shù)和優(yōu)化變量構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)和約束函數(shù)；

16、步驟s24：對(duì)所述初始種群進(jìn)行選擇、交叉和變異操作，以迭代進(jìn)化至最優(yōu)解；

17、步驟s25：對(duì)所述優(yōu)化變量進(jìn)行解碼，根據(jù)所述目標(biāo)函數(shù)確定所述油田分離器的解脫水效率。

18、在其中一些具體實(shí)施例中，步驟s3還包括：基于數(shù)字孿生技術(shù)構(gòu)建所述油田分離器的液位控制模擬模型，調(diào)控所述油田分離器的內(nèi)壓、進(jìn)液溫度及油水界面高度，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并分析進(jìn)口流量、出口流量及分離器內(nèi)部參數(shù)的變化，進(jìn)而自動(dòng)調(diào)整控制參數(shù)，確保進(jìn)液過程中層流的穩(wěn)定性以優(yōu)化分離效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

19、為實(shí)現(xiàn)同一發(fā)明目的，本申請(qǐng)還提供了一種基于數(shù)字孿生的油田設(shè)備設(shè)施三維建模系統(tǒng)，包括：

20、三維模型構(gòu)建模塊：通過三維可視化與虛實(shí)映射技術(shù)構(gòu)建油田設(shè)備的三維模型，以模擬所述油田設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)并進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；

21、其中，所述油田設(shè)備包括抽油機(jī)和油田分離器；

22、數(shù)字孿生模型構(gòu)建模塊：通過ga算法構(gòu)建所述油田設(shè)備的數(shù)字孿生模型，對(duì)所述油田設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的全面模擬和動(dòng)態(tài)監(jiān)控；

23、三維動(dòng)態(tài)模型構(gòu)建模塊：基于數(shù)字孿生技術(shù)根據(jù)所述油田設(shè)備的三維模型和數(shù)字孿生模型構(gòu)建油田設(shè)備的三維動(dòng)態(tài)模型，對(duì)所述油田設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行優(yōu)化。

24、在其中一些具體實(shí)施例中，所述三維模型構(gòu)建模塊用于執(zhí)行以下步驟：

25、步驟s11：通過收集所述油田設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)構(gòu)建所述油田設(shè)備的三維模型；

26、步驟s12：根據(jù)所述三維模型模擬所述油田設(shè)備的在動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；

27、步驟s13：通過運(yùn)動(dòng)學(xué)分析所述油田設(shè)備，以揭示所述油田設(shè)備各組件間的動(dòng)態(tài)關(guān)系，并以三維形式展示。

28、在其中一些具體實(shí)施例中，所述抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)包括：曲柄、機(jī)架、游梁和連桿。

29、在其中一些具體實(shí)施例中，所述數(shù)字孿生模型構(gòu)建模塊用于執(zhí)行以下步驟：

30、步驟s21：利用ga算法確定所述油田分離器的最佳液位高度；

31、步驟s22：根據(jù)所述油田分離器的最佳液位高度構(gòu)建初始種群，所述初始種群中的個(gè)體經(jīng)過二進(jìn)制編碼，形成模擬起點(diǎn)；

32、其中，所述初始種群中包括：油田分離器的基本參數(shù)和優(yōu)化變量；

33、步驟s23：根據(jù)所述油田分離器的基本參數(shù)和優(yōu)化變量構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)和約束函數(shù)；

34、步驟s24：對(duì)所述初始種群進(jìn)行選擇、交叉和變異操作，以迭代進(jìn)化至最優(yōu)解；

35、步驟s25：對(duì)所述優(yōu)化變量進(jìn)行解碼，根據(jù)所述目標(biāo)函數(shù)確定所述油田分離器的解脫水效率。

36、在其中一些具體實(shí)施例中，所述三維動(dòng)態(tài)模型構(gòu)建模塊還用于：基于數(shù)字孿生技術(shù)構(gòu)建所述油田分離器的液位控制模擬模型，調(diào)控所述油田分離器的內(nèi)壓、進(jìn)液溫度及油水界面高度，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并分析進(jìn)口流量、出口流量及分離器內(nèi)部參數(shù)的變化，進(jìn)而自動(dòng)調(diào)整控制參數(shù)，確保進(jìn)液過程中層流的穩(wěn)定性以優(yōu)化分離效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

37、上述技術(shù)方案的有益效果：

38、本申請(qǐng)?zhí)峁┑囊环N基于數(shù)字孿生的油田設(shè)備設(shè)施三維建模方法和系統(tǒng)，構(gòu)建了油田設(shè)備的三維動(dòng)態(tài)模型，能夠提升油田生產(chǎn)的數(shù)據(jù)分析能力，通過實(shí)時(shí)精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)和智能分析優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的全面、準(zhǔn)確反映。同時(shí)，增強(qiáng)油田生產(chǎn)過程的可視化和交互性，提供了直觀的三維展示和深度交互體驗(yàn)。此外能夠提升油田管理的智能化水平，對(duì)油田設(shè)備設(shè)施的管理和運(yùn)維提供了高效、智能的解決方案，顯著提高了油田生產(chǎn)的整體效率和安全性。

技術(shù)特征：

1.一種基于數(shù)字孿生的油田設(shè)備設(shè)施三維建模方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于數(shù)字孿生的油田設(shè)備設(shè)施三維建模方法，其特征在于，步驟s1包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于數(shù)字孿生的油田設(shè)備設(shè)施三維建模方法，其特征在于，所述油田設(shè)備包括抽油機(jī)和油田分離器；所述抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)包括曲柄、機(jī)架、游梁和連桿。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于數(shù)字孿生的油田設(shè)備設(shè)施三維建模方法，其特征在于，步驟s2包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于數(shù)字孿生的油田設(shè)備設(shè)施三維建模方法，其特征在于，步驟s3還包括：基于數(shù)字孿生技術(shù)構(gòu)建所述油田分離器的液位控制模擬模型，調(diào)控所述油田分離器的內(nèi)壓、進(jìn)液溫度及油水界面高度，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并分析進(jìn)口流量、出口流量及分離器內(nèi)部參數(shù)的變化，進(jìn)而自動(dòng)調(diào)整控制參數(shù)，確保進(jìn)液過程中層流的穩(wěn)定性以優(yōu)化分離效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

6.一種基于數(shù)字孿生的油田設(shè)備設(shè)施三維建模系統(tǒng)，其特征在于，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于數(shù)字孿生的油田設(shè)備設(shè)施三維建模系統(tǒng)，其特征在于，所述三維模型構(gòu)建模塊用于執(zhí)行以下步驟：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于數(shù)字孿生的油田設(shè)備設(shè)施三維建模系統(tǒng)，其特征在于，所述抽油機(jī)的結(jié)構(gòu)包括：曲柄、機(jī)架、游梁和連桿。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于數(shù)字孿生的油田設(shè)備設(shè)施三維建模系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)字孿生模型構(gòu)建模塊用于執(zhí)行以下步驟：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于數(shù)字孿生的油田設(shè)備設(shè)施三維建模系統(tǒng)，其特征在于，所述三維動(dòng)態(tài)模型構(gòu)建模塊還用于：基于數(shù)字孿生技術(shù)構(gòu)建所述油田分離器的液位控制模擬模型，調(diào)控所述油田分離器的內(nèi)壓、進(jìn)液溫度及油水界面高度，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并分析進(jìn)口流量、出口流量及分離器內(nèi)部參數(shù)的變化，進(jìn)而自動(dòng)調(diào)整控制參數(shù)，確保進(jìn)液過程中層流的穩(wěn)定性以優(yōu)化分離效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及油田設(shè)備管理技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種基于數(shù)字孿生的油田設(shè)備設(shè)施三維建模方法和系統(tǒng)，其中，該方法包括：通過三維可視化與虛實(shí)映射技術(shù)構(gòu)建油田設(shè)備的三維模型，以模擬所述油田設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)并進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；其中，所述油田設(shè)備包括抽油機(jī)和油田分離器；通過GA算法構(gòu)建所述油田設(shè)備的數(shù)字孿生模型，對(duì)所述油田設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的全面模擬和動(dòng)態(tài)監(jiān)控；基于數(shù)字孿生技術(shù)根據(jù)所述油田設(shè)備的三維模型和數(shù)字孿生模型構(gòu)建油田設(shè)備的三維動(dòng)態(tài)模型，對(duì)所述油田設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行優(yōu)化。

技術(shù)研發(fā)人員：劉偉
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京精測(cè)智源導(dǎo)航科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30