一种电动钻机并网控制方法及系统与流程

本发明涉及电动钻机控制，尤其是涉及一种电动钻机并网控制方法及系统。

背景技术：

1、在石油勘探与开发作业中，电动钻机作为关键设备，其能源供应方式的选择与优化对于提高钻井效率、降低成本及保障作业安全具有重要意义。传统上，电动钻机多依赖自备的柴油发电机组作为动力源，但随着能源结构的转型和环保要求的提升，直接从电网获取电能成为电动钻机能源供应的新趋势。这一转变不仅有助于减少碳排放，降低运营成本，还对提高钻井作业的自动化和智能化水平提出了更高要求。然而，电动钻机在作业过程中，由于钻井深度、地质条件及工艺需求的变化，其功率需求也随之频繁波动。这种功率变化若未经优化控制，可能会对电网造成不良影响，如引起电压波动、频率偏移甚至谐波污染，不仅影响电动钻机的稳定运行，还可能干扰电网中其他用户的正常用电。因此，针对电动钻机功率变化的优化控制，成为确保电网稳定、保障钻井作业顺利进行的关键技术之一。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种能够对电动钻机并网过程中的功率驱动进行优化的控制方法及系统。

2、本发明公开了一种电动钻机并网控制方法，包括：

3、获取电网线路的历史负荷变化数据，并对电网线路的历史负荷变化数据进行分析，构建得到若干历史负荷变化曲线，对若干历史负荷变化曲线进行相似性归类，得到若干历史负荷变化曲线组，对历史负荷变化曲线组中的历史负荷变化曲线进行特征提炼，并形成标志负荷变化曲线；

4、获取同等规格的电动钻机的钻井记录，并对每一钻井记录进行分析，确定出若干驱动功率数据，并基于驱动功率数据，构建参考深度功率对应曲线，所述深度功率对应曲线的横轴为深度，竖轴为驱动功率，对若干参考深度功率对应曲线进行特征标签配置；

5、获取电动钻机的实时驱动功率以及实时深度，并基于实时驱动功率以及实时深度，构建得到实时深度功率对应曲线，并对实时深度功率对应曲线进行特征标签确定，并利用特征标签，若干对应的参考深度功率对应曲线，将参考深度功率对应曲线和实时深度功率对应曲线进行比对，确定出二者的第一等同指标，若第一等同指标大于等于预设值，则选定对应的参考深度功率对应曲线为修正功率用模板；

6、获取电网线路的实时负荷变化数据，并基于实时负荷变化数据构建得到实时负荷变化曲线，将实时负荷变化曲线和不同标志负荷变化曲线进行比对，基于比对结果，确定出第二等同指标，若第二等同指标大于等于预设值，则确定对应的标志负荷变化曲线为参考负荷变化曲线；

7、基于修正功率用模板，确定出未来预设时间段内的功率变化，并基于参考负荷变化曲线，确定出未来预设时间段内电网线路的负荷变化，基于电网线路在未来预设时间段内的负荷变化，对功率变化的时间长度进行调整。

8、在本发明公开的一些实施例中，对若干历史负荷变化曲线进行相似性归类的方法包括：

9、按照等同时间相对的方式，将若干历史负荷变化曲线进行对齐，并分析所有历史负荷变化曲线在时间线上的高负荷区段和低负荷区段，其中，判断高负荷区段的方式包括连续的预设时间段内，负荷累加值大于等于预设值，判断低负荷区段的方式包括连续的预设时间段内，负荷累加值小于等于预设值；

10、基于每一历史负荷变化曲线的高负荷区段和低负荷区段的分布相符性，对历史负荷变化曲线进行第一次相似性归类；

11、计算历史负荷变化曲线中高负荷区段以及低负荷区段中的负荷平均值，并依据负荷平均值的相符性，对第一次相似性归类的历史负荷变化曲线进行第二次相似性归类；

12、将经历过第二次相似性归类的历史负荷变化曲线进行曲线变化相似性分析，进行曲线变化相似性分析的方法包括计算归类后的历史负荷变化曲线的平均值，得到类别平均负荷变化曲线，将类别平均负荷变化曲线和归类后的其他历史负荷变化曲线进行重合，分析二者之间的曲线交叉面积变化特征，包括分析曲线交叉面积随着横轴的推进的面积变化率，以及曲线交叉面积的累计值，基于面积变化率以及曲线交叉面积的累计值的相符性，对第二次相似性归类的历史负荷变化曲线进行第三次相似性归类，得到若干历史负荷变化曲线组。

13、在本发明公开的一些实施例中，对历史负荷变化曲线组中的历史负荷变化曲线进行特征提炼，并形成标志负荷变化曲线的方法包括：

14、针对历史负荷变化曲线组中的每一历史负荷变化曲线设定有区段映射模板，区段映射模板包括若干相互衔接的映射时间区段，每一映射时间区段内包括若干映射时间点;

15、将历史负荷变化曲线映射于区段映射模板，并比对所属同一映射时间区段的负荷变化曲线段的走势相符性，其中，比对负荷变化曲线段的走势相符性的方法包括，将每一负荷变化曲线段对应于映射时间点的曲线曲率进行分析，并标记于负荷变化曲线段的对应曲线节点，若负荷变化曲线段之间存在大于等于预设值数量的曲线节点的曲线曲率相符，则认定负荷变化曲线段走势相符；

16、将所属同一映射时间区段，且走势相符的负荷变化曲线段提取出来，并计算其平均值，得到标志负荷变化曲线段；

17、基于区段映射模板中的标志负荷变化曲线段相互拼接，并在相互拼接处进行圆滑过度，得到标志负荷变化曲线。

18、在本发明公开的一些实施例中，对若干参考深度功率对应曲线进行特征标签配置的方法：

19、对参考深度功率对应曲线进行扫描分析，将曲线曲率大于等于预设值的曲线节点进行标记，记为功率变化节点，将功率变化节点映射于参考深度对应曲线的横轴，并将在横轴映射的功率变化节点的分布认定为第一特征标签；

20、将参考深度对应曲线对应的功率变化节点前后预设区段的平均驱动功率进行确定，并将每一功率变化节点对应的平均驱动功率认定为第二特征标签。

21、在本发明公开的一些实施例中，将参考深度功率对应曲线和实时深度功率对应曲线进行比对，确定出二者的第一等同指标的方法包括：

22、将参考深度功率对应曲线和实时深度功率对应曲线中相对的功率变化节点进行连续性比对，确定出二者的深度差异量，若二者的深度差异量小于等于预设值，则认定二者存在比对价值；

23、基于连续的存在比对价值的功率变化节点的深度差异量，以及功率变化节点前后预设区段的趋势相符性，确定参考深度功率对应曲线和实时深度功率对应曲线的第一等同指标。

24、在本发明公开的一些实施例中，计算第一等同指标的表达式为：

25、；

26、其中，为第一等同指标，为比对价值判断函数，若功率变化节点之间的深度差异量小于等于预设值，则输出1，否则输出0，为趋势相符程度计算函数，用于计算功率变化节点前后预设区段的趋势相符程度，n为连续比对的功率变化节点的数量；

27、；

28、其中，为功率变化节点前后预设区段中第x个趋势比对节点的趋势判断函数，若第x个趋势比对节点对应的趋势相符，则输出1，否则输出0，为趋势相符影响倍率调整系数，b为趋势相符影响调整常数，为功率变化节点前后预设区段的趋势比对节点的数量。

29、在本发明公开的一些实施例中，将实时负荷变化曲线和不同标志负荷变化曲线进行比对，确定出第二等同指标的方法包括：

30、基于时间接近对应原则，确定出标志负荷变化曲线相对实时负荷变化曲线左右平移的平移区间，并基于确定的平移区间，将标志负荷变化曲线相对实时负荷变化曲线进行若干次平移，并计算每次平移后标志负荷变化曲线和实时负荷变化曲线之间的交叉面积，并计算若干交叉面积的平均值，得到平均交叉面积；

31、将平均交叉面积认定为第二等同指标。

32、在本发明公开的一些实施例中，基于电网线路在未来预设时间段内的负荷变化，对功率变化的时间长度进行调整的方法包括：

33、设定有若干级负荷映射区间，并针对每一负荷映射区间设定有标准介入功率变化率以及标准介入功率；

34、基于参考负荷变化曲线在未来预设时间段内映射到的负荷映射区间变化，确定出未来不同时间节点调用的标准介入功率以及标准介入功率变化率；

35、确定出修正功率用模板在未来不同时间节点的预测驱动功率以及预测功率变化率，判断预测驱动功率是否大于标准介入功率，若是，则结合对应的时间节点的标准介入功率以及标准介入功率变化率，对预测功率变化率进行修正，得到修正后功率变化率；

36、基于未来不同时间节点对应的修正后功率变化率，对对应时间节点的功率变化的时间长度进行调整。

37、在本发明公开的一些实施例中，计算修正后功率变化率的表达式为：

38、；

39、其中，为修正后功率变化率，为标准介入功率变化率，为预测驱动功率，为标准介入功率，为功率差异量影响调整系数，c为功率差异量影响调整常数，为修正功率变化率转换系数。

40、在本发明公开的一些实施例中，还公开有一种电动钻机并网控制系统，包括：

41、第一模块，用于获取电网线路的历史负荷变化数据，并对电网线路的历史负荷变化数据进行分析，构建得到若干历史负荷变化曲线，对若干历史负荷变化曲线进行相似性归类，得到若干历史负荷变化曲线组，对历史负荷变化曲线组中的历史负荷变化曲线进行特征提炼，并形成标志负荷变化曲线；

42、第二模块，用于获取同等规格的电动钻机的钻井记录，并对每一钻井记录进行分析，确定出若干驱动功率数据，并基于驱动功率数据，构建参考深度功率对应曲线，所述深度功率对应曲线的横轴为深度，竖轴为驱动功率，对若干参考深度功率对应曲线进行特征标签配置；

43、第三模块，用于获取电动钻机的实时驱动功率以及实时深度，并基于实时驱动功率以及实时深度，构建得到实时深度功率对应曲线，并对实时深度功率对应曲线进行特征标签确定，并利用特征标签，若干对应的参考深度功率对应曲线，将参考深度功率对应曲线和实时深度功率对应曲线进行比对，确定出二者的第一等同指标，若第一等同指标大于等于预设值，则选定对应的参考深度功率对应曲线为修正功率用模板；

44、第四模块，用于获取电网线路的实时负荷变化数据，并基于实时负荷变化数据构建得到实时负荷变化曲线，将实时负荷变化曲线和不同标志负荷变化曲线进行比对，基于比对结果，确定出第二等同指标，若第二等同指标大于等于预设值，则确定对应的标志负荷变化曲线为参考负荷变化曲线；

45、第五模块，用于基于修正功率用模板，确定出未来预设时间段内的功率变化，并基于参考负荷变化曲线，确定出未来预设时间段内电网线路的负荷变化，基于电网线路在未来预设时间段内的负荷变化，对功率变化的时间长度进行调整。

46、本发明公开了一种电动钻机并网控制方法及系统，涉及电动钻机控制技术领域，构建并归类历史负荷变化曲线，提炼出标志负荷变化曲线，根据同等规格电动钻机的钻井记录，分析确定驱动功率数据，构建参考深度功率对应曲线，在实时获取电动钻机的驱动功率和深度数据后，构建实时深度功率对应曲线，并选定修正功率用模板；构建实时负荷变化曲线，与标志负荷变化曲线比对，确定参考负荷变化曲线；结合修正功率用模板和参考负荷变化曲线，预测未来预设时间段内的功率和负荷变化，并据此调整功率变化的时间长度，本发明的上述技术方案，实现了电动钻机并网控制的高效与优化，确保了钻井作业的稳定进行和电网的安全运行。

47、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。