1.一种天然气水合物钻采井筒的压力预警方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:S100,在井筒内布置风压传感器,通过风压传感器获取风压数据;
S200,在天然气水合物的钻采过程中,将风压数据传输到服务器中;
S300,在服务器中对风压数据进行预处理,得到抗扰动数据;
S400,筛选出抗扰动数据中的异构态数据段,利用异构态数据段建立压力预警模型;
其中,获取风压数据的方法为:以风压传感器启动的时刻作为时刻jt1,以时刻jt1之后的第t秒作为时刻jt2,将时刻jt1和时刻jt2形成的时段记为T0,记时段T0的长度为N,将风压传感器在时段T0内的第i秒所检测到的风压大小记为wind(i),i是序号,i的取值范围为i=1,2,…,N,则wind(i)=wind(1),wind(2),…,wind(N);其中,t的取值为区间[3600,7200]内的任意一个整数;
步骤S300中,在服务器中对风压数据进行预处理,得到抗扰动数据的方法为:创建一个空白的数组wind[],将风压数据的N个值wind(1),wind(2),…,wind(N)依次加入到数组wind[]中,则wind(i)表示数组wind[]中的第i个元素,i=1,2,…,N;
获取数组sus[];
设置变量j,变量j的取值范围与序号i的取值范围相同;以wind(j)表示变量j在数组wind[]中所对应的第j个元素,创建一个空白的数组den[];
在第一算法中将变量j的值从j=1遍历至j=N,进而得到长度为N的数组den[],以den(i)表示数组den[]中的第i个元素;
在第二等式中将序号i从i=1遍历至i=N,从而得到N个值dis(1),dis(2),…,dis(N),创建一个长度为N的空白数组dis[],将这N个值dis(1),dis(2),…,dis(N)按顺序全部加入到数组dis[]中,以数组dis[]中的所有元素作为抗扰动数据;
其中,定义第二等式为: ;
获取数组sus[]的方法具体为:
在第一等式中将序号i从i=1遍历至i=N,从而得到N个值sus(1),sus(2),…,sus(N),创建一个长度为N的空白数组sus[],将这N个值sus(1),sus(2),…,sus(N)按顺序全部加入到数组sus[]中,将数组sus[]内的所有元素进行升序排序,保存升序排序后的数组sus[];
其中,定义第一等式为: 式中,P0为数组wind[]中元
素值最小的元素,P1为数组wind[]中元素值最大的元素;
第一算法的计算方法具体为:
定义第一算法为:在数组wind[]中,将所有元素值小于wind(j)的元素组成一个序列seq
步骤S400中,筛选出抗扰动数据中的异构态数据段,利用异构态数据段建立压力预警模型,还包括,通过压力预警模型发出预警信号,具体为:在天然气水合物的钻采过程中,任意选取N3个时刻jt(1),jt(2),…,jt(N3),N3设置为
12,通过风压传感器获取井筒内在这N3个时刻的风压大小wind(jt(1)),wind(jt(2)),…,wind(jt(N3)),依次将wind(jt(1)),wind(jt(2)),…,wind(jt(N3))输入到压力预警模型Stress_M(t)中,从而得到N3个压力预警数据:Stress_M(wind(jt(1))),Stress_M(wind(jt(2))),…,Stress_M(wind(jt(N3)));
如果这N3个压力预警数据是满足升序排序的,则通过服务器发送预警信号至终端;其中,所述终端为监控中心的物理主机;
步骤S400中,筛选出抗扰动数据中的异构态数据段,利用异构态数据段建立压力预警模型的方法具体为:S401,读取数组dis[],以dis(i)表示数组dis[]中的第i个元素,i=1,2,…,N,N为数组dis[]中所有元素的数量,对数组dis[]进行函数拟合得到函数F(d),在函数F(d)的定义域D内筛选出函数F(d)的所有拐点,并记所有拐点的数量为M,D=(0,dis(N)],转到S402;
S402 ,设置变量j,变量j的取值范围与序号i的取值范围相同,从j=1开始遍历变量j,以dis(j)表示变量j在数组dis[]中所对应的第j个元素,创建一个空白的集合aut{},转到S403;
S403,在数组dis[]中,将dis(j),dis(j+1),…,dis(j+M‑1)这M个数组成一个集合disj{},计算当前集合disj{}的异构态值isom(j),转到S404;
其中,dis(j+1)表示数组dis[]中的第j+1个元素,dis(j+M‑1) 表示数组dis[]中的第j+M‑1个元素,dis(j+1)、dis(j+M‑1)的值随着变量j的值变化而变化;
S404,如果当前变量j的值小于N1,则转至S405;如果当前变量j的值等于或大于N1,则转至S406;N1=N‑2*M+1;
S405,如果当前isom(j)的值大于0,则将当前集合disj{}内的所有数加入到集合aut{}中,同时将变量j的值增加M‑1,并转到S403;
如果当前isom(j)的值小于或等于0,则令j的值增加1,转到S403;
S406,将集合aut{}作为异构态数据段,建立压力预警模型Stress_M(T);
其中,所述计算当前集合disj{}的异构态值isom(j),异构态值isom(j)的计算方法具体为:以disj(a)表示集合disj{}内的第a个元素,a=1,2,…,N(j),N(j)为集合disj{}内所有元素的数量,通过下式计算异构态值isom(j):;
式中,ave(disj{})表示集合disj{}内所有元素的平均值,max(disj{})表示集合disj{}内值最大的元素,min (disj{})表示集合disj{}内值最小的元素,disj(a‑1) 表示集合disj{}内的第a‑1个元素。
2.根据权利要求1所述的一种天然气水合物钻采井筒的压力预警方法,其特征在于,步骤S100中,在井筒内布置风压传感器,通过风压传感器获取风压数据的方法具体为:将风压传感器安装在井筒的内壁上,风压传感器的膜片与井筒内的空气相接触,利用所述膜片实时地对井筒内的风压数据进行检测,以jt作为井筒内天然气水合物的钻采过程中的任意一个时刻,记wind(jt)为风压传感器在时刻jt所监测到的井筒内的风压大小,以wind(jt)作为风压数据,wind(jt)的单位为帕斯卡。
3.根据权利要求1所述的一种天然气水合物钻采井筒的压力预警方法,其特征在于,步骤S200中,在天然气水合物的钻采过程中,将风压数据传输到服务器中的方法具体为:启动风压传感器,将风压传感器接入物联网网关,物联网网关用于将风压传感器在天然气水合物的钻采过程中所检测到的风压数据传输至服务器内,物联网网关与服务器通过无线方式实现数据传输;
以wind(1),wind(2),…,wind(N)作为风压数据并通过物联网网关远程传输至服务器内。