【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及裂缝参数分析，具体为基于停泵水锤效应的裂缝参数分析方法。
技术介绍
1、压力瞬变可造成埋管、管配件和管附件产生小得看不见的裂纹，甚至会造成严重的管道破裂。目前主要是通过在管道关键位置安装水锤监测仪进行监测，采集压力瞬变信号，进行压力瞬变(水锤)分析。
2、公开号为cn116981828a的中国专利公开了一种用于根据在停止将压裂液泵入井中(关井)之后进行的井内压力测量来确定水力压裂的特性的方法，其包括确定关井后的第一时间，此后测量压力的降低是由裂缝中的流体泄漏引起的。确定关井后的第二时间，此后压力的降低是由流体泄漏、裂缝增长和裂缝中的流体压力平衡引起的。确定关井后的第三时间，此后压力的降低是由流体泄漏、裂缝增长、裂缝中的流体压力平衡和近井眼区域的压降引起的。所确定的流体效率、最小应力和净压力的值使得相对于时间的计算的压力在预定阈值内与压力测量值相匹配。
3、上述专利在实际使用过程中，并不能分析裂缝的数量以及裂缝的尺寸和位置，进而导致不能根据裂缝的具体参数来判断管道的风险情况；因此，不满足现有的需求，对此我们提出了基于停泵水锤效应的裂缝参数分析方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供基于停泵水锤效应的裂缝参数分析方法，可以预测水管在不同条件下的承受能力，从而避免水管因水锤效应而破裂，可以评估水利设施的安全性能，确保其长期稳定运行，减少维护成本，减少意外损坏和维修成本，能够了解水锤效应的原理和影响，可以提前准备应对策略，减少紧急情况下的损失
2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：基于停泵水锤效应的裂缝参数分析方法，包括以下步骤：
3、s1：在井口安装数据采集模块，利用数据采集模块采集停泵时的水锤相关参数，并获得水锤压力波动信号；
4、s2：使用分解降噪模块对水锤压力波动信号中存在的各种随机噪声和固定频率噪声进行消除；
5、s3：利用水锤相关参数对水锤压力波的波速和水锤的压力变化量进行计算；
6、s4：判断分析模块根据计算结果判断管道是否存在裂缝，并对降噪后的水锤压力波信号进行分析，得到裂缝的位置、裂缝的长度、裂缝的宽度以及裂缝的数量。
7、优选的，所述数据采集模块，包括：
8、数据获取模块，用于获取流体的流速和密度、流体的流速变化、管道壁厚和内径、管道的弹性模量以及流体的弹性模量；
9、数据传输模块，用于对监测的数据进行传输，并在数据传输的过程中对数据进行加密和保护。
10、优选的，所述获得水锤压力波动信号，具体包括：
11、通过经验模式分解获取具有不同频率的本征模函数分量，根据水锤信号的频域特性剔除高频噪声分量并重构信号；
12、建立基于循环神经网络模型的时间序列预测模型，获取水锤冲击信号，根据获取的水锤冲击信号对循环神经网络模型的训练和参数进行调节；
13、获取不同流速下的水锤冲击信号，并将不同流速下的水锤冲击信号输入时间序列预测模型，得到水锤压力波信号。
14、优选的，所述使用对水锤压力波动信号中存在的各种随机噪声和固定频率噪声进行消除，具体包括：
15、将带噪声的水锤压力波信号通过经验模态分解进行分解，得到多个内蕴模态函数分量；
16、对内蕴模态函数的分量进行分析，识别包含噪声的内蕴模态函数；
17、根据分析结果，选择保留包含有效水锤压力波信号的内蕴模态函数分量，同时去除主要由噪声组成的内蕴模态函数分量；
18、将选定的内蕴模态函数分量进行重构，得到降噪后的水锤压力波信号。
19、优选的，所述分解降噪模块，包括
20、分解模块，用于将带噪声的水锤压力波信号通过经验模态分解进行分解和分析；
21、降噪模块，用于根据分析结果内蕴模态函数分量进行降噪和重构，得到降噪后的水锤压力波信号。
22、优选的，所述利用水锤相关参数对水锤压力波的波速和水锤的压力变化量进行计算，具体包括：
23、根据获取的流体的密度、管道壁厚和管道内径、管壁的弹性模量以及流体的弹性模量计算水锤压力波的波速；
24、根据获取的流体的密度、流速和流体的流速的变化以及计算得到水锤压力波的波速计算水锤的压力变化量。
25、优选的，所述水锤压力波波速的计算公式如下：
26、
27、其中，vω为水锤压力波波速，k为流体的弹性模量，ρ为流体密度，t为管道壁厚，r为管道内径，e为管壁的弹性模量；
28、水锤的压力变化量的计算公式如下；
29、δp＝vω*s*δs*ρ*10-5
30、其中，δp为水锤的压力变化量，s为流体的流速，δs为流体流速的变化。
31、优选的，所述判断分析模块，包括：
32、判断模块，用于根据水锤压力波波速和水锤的压力变化量的计算结果判断管道是否存在裂缝，若存在裂缝则判断裂缝的位置以及数量；
33、分析模块，用于根据水锤压力波信号的分析结果确定管道裂缝的长度以及裂缝的宽度。
34、优选的，所述判断模块，具体包括：
35、利用水锤压力波信号进行频谱分析，得到裂缝位置的压力波波动传播到井口的时间，即响应时间；
36、将响应时间和压力波波速以及水锤的压力变化量相乘，计算得到裂缝所在位置；
37、计算不同时间段的水锤压力波波速和水锤的压力变化量，并根据计算结果分析停泵水锤的压力波反射和衰减；
38、分析压力波反射的压力波形变化，根据水锤的压力波反射的压力波形变化和衰减判断水锤停泵后裂缝数量。
39、优选的，所述分析模块，具体包括
40、利用快速傅里叶变换获得水锤压力波信号的频谱图，将水锤压力波信号的频谱图中时间域的信号转换到频率域，分析频谱图中的频率分布和主要频率成分；
41、分析水锤压力波信号的频谱图中不同频率成分的幅度大小，进而分析水锤压力波信号的幅度变化；
42、识别水锤压力波信号频谱图中与水锤效应相关的频率成分，记录水锤压力波信号频谱图中特定频率成分的起始和结束位置，得到水锤压力波信号的持续时间；
43、根据水锤压力波信号的频率、幅度变化以及持续时间分析裂缝的长度和宽度。
44、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
45、本专利技术通过通过对裂缝参数进行分析，能够了解裂缝的长度和宽度，以及确定裂缝的位置和数量，可以预测管道在不同条件下的承受能力，从而避免管道因水锤效应而破裂，通过精确测量水锤裂缝的尺寸和数量，可以评估水利设施的安全性能，确保其长期稳定运行，减少维护成本，准确的尺寸和数量测量可以帮助预测水利设施的维护需求，从而合理安排维护计划，减少意外损坏和维修成本，能够了解水锤效应的原理和影响，可以提前准备应对策略，减少紧急情况下的损失。...
【技术保护点】
1.基于停泵水锤效应的裂缝参数分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于停泵水锤效应的裂缝参数分析方法，其特征在于：所述数据采集模块，包括：
3.根据权利要求1所述的基于停泵水锤效应的裂缝参数分析方法，其特征在于：所述获得水锤压力波动信号，具体包括：
4.根据权利要求1所述的基于停泵水锤效应的裂缝参数分析方法，其特征在于：所述使用对水锤压力波动信号中存在的各种随机噪声和固定频率噪声进行消除，具体包括：
5.根据权利要求1所述的基于停泵水锤效应的裂缝参数分析方法，其特征在于：所述分解降噪模块，包括
6.根据权利要求1所述的基于停泵水锤效应的裂缝参数分析方法，其特征在于：所述利用水锤相关参数对水锤压力波的波速和水锤的压力变化量进行计算，具体包括：
7.根据权利要求6所述的基于停泵水锤效应的裂缝参数分析方法，其特征在于：所述水锤压力波波速的计算公式如下：
8.根据权利要求1所述的基于停泵水锤效应的裂缝参数分析方法，其特征在于：所述判断分析模块，包括：
9.根据权利要求
10.根据权利要求8所述的基于停泵水锤效应的裂缝参数分析方法，其特征在于：所述分析模块，具体包括
...【技术特征摘要】
1.基于停泵水锤效应的裂缝参数分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于停泵水锤效应的裂缝参数分析方法，其特征在于：所述数据采集模块，包括：
3.根据权利要求1所述的基于停泵水锤效应的裂缝参数分析方法，其特征在于：所述获得水锤压力波动信号，具体包括：
4.根据权利要求1所述的基于停泵水锤效应的裂缝参数分析方法，其特征在于：所述使用对水锤压力波动信号中存在的各种随机噪声和固定频率噪声进行消除，具体包括：
5.根据权利要求1所述的基于停泵水锤效应的裂缝参数分析方法，其特征在于：所述分解降噪模块，包括
6.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：谷万强，陈志菻，薄鹏飞，姚吉，王冰，宋奕飞，
申请(专利权)人：胜利油田胜华实业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。