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申请/专利权人：西安石油大学

摘要：本发明公开一种智慧井场DIM井场钻机装备信息建模可视化监控系统及方法，涉及钻井过程监控系统与钻井数据可视化技术领域。系统包括数据采集模块，获取钻井相关实时数据；数据存储模块，存储钻井数据；数据处理模块，对数据进行预处理，建立数据关联；DIM模块，包括井场提升系统、旋转系统和泥浆循环系统三维可视化模型，以及基于数据驱动装备状态监测模型恒钻压PID和智能优化参数控制模型LSTM预警；数据可视化模块，设计UGUI交互界面，利用3D模型实时展示井场设备运行状态和健康度。本系统通过可视化监控井场数据和设备，降低设备运行风险，提高安全性和效率，增强井场操作智慧化管理。

主权项：1.一种智慧井场DIM的可视化监控系统，其特征在于，包括：1数据采集模块，负责从各种传感器和监控设备获取实时监测数据，如钻压、钻速、钻进长度和立管压力等；数据存储模块，存储从数据采集模块采集的所有数据。确保数据的安全性和可查询性，支持高效的数据检索和分析；2数据存储模块，存储从数据采集模块采集的所有钻井数据。确保数据的安全性和可查询性，支持高效的数据检索和分析；3数据处理模块，用于将采集到的数据进行清洗、数据完善，包括数据缺失处理和归一化等；挖掘采集的数据，建立数据的可变性关联；4DIM模块，包括井场三大系统提升系统、旋转系统和泥浆循环系统设备三维可视化模型、基于数据驱动的井场钻机主要装备状态监测模型、基于智能优化的主要参数的优化控制模型。如恒钻压自动送钻系统钻压优化控制模型，优化PID参数，以实现钻压控制的稳定；如基于LSTM神经网络的立管压力预测报警模型。5数据可视化模块，根据数据处理模块和DIM模块的输出，设计UGUI可视化交互界面和多方通讯，实时反映井场设施的运行状态和健康度。通过传统的多形式图、表和3D模型可视化展示关键监控数据相结合的方式，帮助操作员和决策者直观理解数据。所述1数据处理模块包括：数据预处理，用于调用的钻井操作数据进行预处理，所述预处理包括以下至少一种处理方式：滤波、归一化、缺失处理、特征提取及异常检测；并采用主成分分析方法PCA，降低多维数据维度，且保留原始数据相关性；建立数据的可变性关联、钻井数据关键数据以图、表的呈现等；所述4DIM模块包括：1状态监测预警单元主要包括：带时序的钻井主要参数的趋势预测、故障诊断，实时监测和分析井场数据，对可能的异常工况进行预警。如建立基于LSTM神经网络的立管压力预测报警模型。2钻压监控优化决策单元主要包含：①PID参数优选，采用时变、高维多目标智能优化算法优选恒钻压变转速双闭环控制系统的PID控制参数；②恒钻压自动送钻系统，包含钻压-转速双闭环控制器、恒钻压自动送钻模型、钻压计算模型和钻速预测模型，实现恒钻压自动送钻控制。

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