拉杆应力监测方法、系统以及存储介质

技术领域

本发明涉及工程检测技术领域，尤其涉及一种拉杆应力监测方法、系统以及存储介质。

背景技术

压裂技术广泛应用于油气井增产及注水井增注，是目前油田提高油气井采收率的有效措施之一。压裂泵作为压裂作业的核心设备，其可靠性至关重要。压裂泵的动力端、液力端采用拉杆连接，压裂泵运行过程中拉杆承受着恶劣的交变应力，容易产生裂纹，甚至断裂。

为了对拉杆的受力状态进行实时监测，一般都是在压裂泵的关键位置布置用于检测应力、温度、振动等指标的传感器，以采集压裂泵的状态参数；例如在拉杆上布置应变片，采集拉杆上不同位置应力数据；但是，整根拉杆在任何位置都可能产生裂纹，而受制于应变片的安装位置，难以有效进行监测；同时，当拉杆在产生裂纹的过程中，但处于没有断裂之前，拉杆仍然处于正常受力状态，应变片无法测出内部的微小应力，从而无法为拉断裂进行提前预警。综上所述，现有技术中难以准确的测量压裂泵拉杆的应力状态

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种拉杆应力监测方法、系统以及存储介质，旨在解决压裂泵拉杆应力难以准确测量问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种拉杆应力监测方法，用以监测压裂泵的多个拉杆，包括以下步骤：

获取多个所述拉杆的实时电阻值；

比较多个所述实时电阻值之间的大小关系，确定多个所述实时电阻值中的异常电阻值，并基于所述异常电阻值标定目标监测拉杆；

获取所述目标监测拉杆对应的历史电阻值集合；

根据所述历史电阻值集合与所述异常电阻值之间的差值关系，确定所述目标监测拉杆的运行状态。

可选的，所述比较多个所述实时电阻值之间的大小关系，确定多个所述实时电阻值中的异常电阻值，包括：

计算多个所述实时电阻值的平均电阻值；

计算多个所述实时电阻组与所述平均电阻值之间的波动差值；

当所述波动差值大于预设差值时，对应的所述实时电阻值为所述异常电阻值。

可选的，所述根据所述历史电阻值集合与所述异常电阻值之间的差值关系，确定所述目标监测拉杆的运行状态，包括：

计算所述异常电阻值与所述历史电阻值集合内各个电阻值之间的电阻差值；

确定所述电阻差值绝对值最大的一个为参考电阻差值；

当所述参考电阻差值大于第一预设阈值且小于第二预设阈值时，确定所述目标监测拉杆处于风险状态；

当所述参考电阻差值大于第二预设阈值时，确定所述目标监测拉杆处于异常状态，其中，所述第二阈值大于所述第一阈值。

可选的，所述异常状态包括裂纹异常状态和断裂异常状态；

所述当所述参考电阻差值大于第二预设阈值时，确定所述目标监测拉杆处于异常状态，包括：

当所述参考电阻差值大于第二预设阈值且小于第三预设阈值时，确定所述目标监测拉杆为裂纹异常状态；

当所述参考电阻差值大于第三预设阈值时，确定所述目标监测拉杆为断裂异常状态，其中，所述第三预设阈值大于所述第二预设阈值。

可选的，所述当所述参考电阻差值大于第一预设阈值且小于第二预设阈值时，确定所述目标监测拉杆处于风险状态之后，还包括：

输出拉杆更换提示信息。

可选的，所述当所述参考电阻差值大于第二设阈值时，确定所述目标监测拉杆处于异常状态之后，还包括：

控制压裂泵立即停机，并输出检修提示信息。

可选的，所述获取多个所述拉杆的实时电阻值之后，还包括：

排除所述异常电阻值对应的目标监测拉杆，根据多个所述实时电阻值对剩余所述拉杆的所述历史电阻值集合进行更新。

本发明还提供一种拉杆应力监测系统，包括：

电阻检测装置，用以检测所述压裂泵的多个拉杆的电阻；

显示装置，所述显示装置用以显示提醒信息；以及，

控制装置，与所述电阻检测装置以及所述显示装置电性连接。

可选的，还包括储存装置，所述储存装置用以储存历史电阻值集合。

可选的，所述控制装置包括存储器、处理器以及存储在所述存储器的拉杆应力监测程序，所述处理器执行所述拉杆应力监测程序实现如上述中任一项所述的拉杆应力监测方法的步骤。

本发明还提供一种存储介质，所述存储介质存储有拉杆应力监测程序，所述拉杆应力监测程序被处理器执行时实现如上述任意一项所述的拉杆应力监测方法的步骤。

本发明提供一种拉杆应力监测方法，先通过多个所述拉杆之间的所述实时电阻值之间的横向对比，进行初次过滤，以便于将应力异常的拉杆筛选出来，将异常的拉杆进行自身历史数据的纵向对比，以判断其是否处于正常工作状态，实现对所述拉杆应力的实时检测；由于所述拉杆上的应力可以随着温度、震动等因素产生一定程度的波动，通过横向对比，可以实现对外界因素的过滤，避免由于环境因素导致的电阻突变产生的误报，而在发现横向对比中出现波动过大的异常电阻值时，表明对应的拉杆已经不是正常的环境导致的电阻波动，因此，需要与所述拉杆的自身历史电阻值进行比对，确认内部损伤状况，实现拉杆应力状态的准确监测。

附图说明

图1是本发明实施例方案提供的拉杆应力监测系统的结构示意图；

图2是图1中拉杆应力监测系统的结构框图；

图3是本发明实施例方案提供的拉杆应力监测方法的流程框图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

请参阅图1至图2，本发明提供一种拉杆应力监测系统，包括电阻检测装置1、显示装置2以及控制装置3；所述电阻检测装置1用以检测所述压裂泵的多个拉杆的电阻；所述显示装置2所述显示装置用以显示提醒信息；所述控制装置3与所述电阻检测装置1以及所述显示装置2电性连接。

在本发明提供的拉杆应力监测系统中，所述电阻检测装置1用以检测所述压裂泵上多个拉杆的电阻，电阻检测装置1与所述拉杆连接形成一个闭环回路，其中，电阻值与所述拉杆的截面大小相关，由此可以根据电阻值的变化判断拉杆是否产生裂纹或断裂等故障，在实施例中，通过监测所述拉杆上电阻值的变化情况，获取所述拉杆内应力的变化情况，并通过所述显示装置2进行显示，以便于操作人员实时获取所述拉杆的变化，并根据所述拉杆内应力的变化进行操作控制，由于阻值是拉杆本身的固有属性，通过阻值监测可以实现对拉杆的实时动态监测，同时由于是将整个拉杆接入检测回路内，可以实现对拉杆整体的监测，避免检测位置的限制。

需要说明的是，在本实施例中，是通过多个所述拉杆自身的横向对比进行异常电阻值的判断，无需进行阈值的预设，使得所述拉杆应力监测系统可以进行自适配，可以直接适配在不同的拉杆监测系统内。

进一步的，还包括储存装置4，所述储存装置4用以储存历史电阻值集合。在本实施例中，在所述储存装置4内用以储存相关数据，以便于所述控制装置3自所述储存装置4内进行数据的调动；例如，在本实施例中，所述储存装置4内储存有历史电阻值集合，以便于所述控制装置3将所述电阻检测装置1检测的实时电阻与历史电阻值集合进行对比，以判断所述拉杆的应力变化状态。

进一步地，在本发明的实施例中，所述控制装置4包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上的拉杆应力监测程序，所述处理器执行所述拉杆应力监测控制程序实现如下的拉杆应力监测控制方法：

获取多个所述拉杆的实时电阻值；

比较多个所述实时电阻值之间的大小关系，确定多个所述实时电阻值中的异常电阻值，并基于所述异常电阻值标定目标监测拉杆；

获取所述目标监测拉杆对应的历史电阻值集合；

根据所述历史电阻值集合与所述异常电阻值之间的差值关系，确定所述目标监测拉杆的运行状态。

可选的，所述比较多个所述实时电阻值之间的大小关系，确定多个所述实时电阻值中的异常电阻值，包括：

计算多个所述实时电阻值的平均电阻值；

计算多个所述实时电阻组与所述平均电阻值之间的波动差值；

当所述波动差值大于预设差值时，对应的所述实时电阻值为所述异常电阻值。

可选的，所述根据所述历史电阻值集合与所述异常电阻值之间的差值关系，确定所述目标监测拉杆的运行状态，包括：

计算所述异常电阻值与所述历史电阻值集合内各个电阻值之间的电阻差值；

确定所述电阻差值绝对值最大的一个为参考电阻差值；

当所述参考电阻差值大于第一预设阈值且小于第二预设阈值时，确定所述目标监测拉杆处于风险状态；

当所述参考电阻差值大于第二预设阈值时，确定所述目标监测拉杆处于异常状态，其中，所述第二阈值大于所述第一阈值。

可选的，所述异常状态包括裂纹异常状态和断裂异常状态；

所述当所述参考电阻差值大于第二预设阈值时，确定所述目标监测拉杆处于异常状态，包括：

当所述参考电阻差值大于第二预设阈值且小于第三预设阈值时，确定所述目标监测拉杆为裂纹异常状态；

当所述参考电阻差值大于第三预设阈值时，确定所述目标监测拉杆为断裂异常状态，其中，所述第三预设阈值大于所述第二预设阈值。

可选的，所述当所述参考电阻差值大于第一预设阈值且小于第二预设阈值时，确定所述目标监测拉杆处于风险状态之后，还包括：

输出拉杆更换提示信息。

可选的，所述当所述参考电阻差值大于第二设阈值时，确定所述目标监测拉杆处于异常状态之后，还包括：

控制压裂泵立即停机，并输出检修提示信息。

可选的，所述获取多个所述拉杆的实时电阻值之后，还包括：

排除所述异常电阻值对应的目标监测拉杆，根据多个所述实时电阻值对剩余所述拉杆的所述历史电阻值集合进行更新。

请参阅图3，本发明还提供一种拉杆应力监测方法，包括以下步骤：

S10、获取多个所述拉杆的实时电阻值；

其中，实时获取多个所述拉杆的实时电阻值，以此实现对拉杆的实时监控。

S20、比较多个所述实时电阻值之间的大小关系，确定多个所述实时电阻值中的异常电阻值，并基于所述异常电阻值标定目标监测拉杆；

其中，在获取多个所述拉杆的实时电阻后，通过多个拉杆之间的横向对比，在多个所述实时电阻值中判断其中是否有异常数据，由于多个所述拉杆的工作环境是相似的，因此，其电阻组的大小分布应该是相似的，根据多个所述实时电阻值之间的相互对比，即可确定是否存在异常电阻值，通过多个拉杆之间的横向比较，可以实现异常数值的自适应监测，无需通过试验等方式设置专门的阈值；其中，在存在异常电阻值的情况下，即可说明多个所述拉杆中有异常应力的情况，此时，对应所述拉杆进行监测。

S30、获取所述目标监测拉杆对应的历史电阻值集合；

其中，获取对应的所述目标监测拉杆的历史电阻值集合，以便于进行自身的纵向数据对比。

S40、根据所述历史电阻值集合与所述异常电阻值之间的差值关系，确定所述目标监测拉杆的运行状态。

其中，根据所述目标监测拉杆的实时电阻值与历史电阻值集合之间的差异，判断所述栏杆的电阻值是否是在正常范围内波动，进而判断所述目标监测拉杆的应力是否正常。

在本发明提供的拉杆应力监测方法中，先通过多个所述拉杆之间的所述实时电阻值之间的横向对比，进行初次过滤，以便于将应力异常的拉杆筛选出来，将异常的拉杆进行自身历史数据的纵向对比，以判断其是否处于正常工作状态，实现对所述拉杆应力的实时检测；由于所述拉杆上的应力可以随着温度、震动等因素产生一定程度的波动，通过横向对比，可以实现对外界因素的过滤，避免由于环境因素导致的电阻突变产生的误报，而在发现横向对比中出现波动过大的异常电阻值时，表明对应的拉杆已经不是正常的环境导致的电阻波动，因此，需要与所述拉杆的自身历史电阻值进行比对，确认内部损伤状况，实现拉杆应力状态的准确监测。

需要说明的是，步骤S20有多种实施方式，具体的，在本实施例中，步骤S20包括：

S21、计算多个所述实时电阻值的平均阻值；

S22、计算多个所述实时电阻值与所述平均阻值之间的波动差值；

S23、当所述波动差值大于预设差值时，对应的所述实时电阻值为所述异常电阻值。

在本实施例中，在同一个压裂泵中，采用的多个所述拉杆，其使用的材质、直径大小以及工作环境均可以视作相同，因此，多个所述拉杆自身的电阻值应该是相似的，在测量中，可能存在极小的差异和波动，但是其应该会同步稳定在一个数值附近，因此，可以通过平均值的方式获取多个所述实时电阻值的正常工作区间，进而，在某一波动差值与平均阻值之间的差值过大的时，即可判断所述实时电阻值中是否存在异常。

进一步的，在进行平均阻值的计算时，可以排除数据中的极值，以避免异常电阻值的干扰。

在本实施例中，当所述实时电阻与平均阻值之间的波动差值过大时，则表明此拉杆的所述实时电阻是需要进行研判的。

需要说明的是，所述预设差值需要根据拉杆的实际情况进行调整，在所述拉杆的材质、直径等因素不同时，拉杆上正常的电阻波动范围也是不同的，因此，所述预设差值需要根据不同的拉杆状况进行调整，在此不做具体限制。

另一方面，步骤S40包括：

S41、计算所述异常电阻值与各所述历史电阻值集合内各个电阻值之间的电阻差值；

S42、确定所述电阻差值绝对值最大的一个为参考电阻差值；

S43、当所述参考电阻差值大于第一预设阈值且小于第二预设阈值时，确定所述目标监测拉杆处于风险状态；

其中，在所述参考电阻差值大于第一预设阈值且小于所述第二阈值后，说明此时拉杆上的电阻值已经超过正常区间，所述拉杆上的应力也处于非正常状态，所述拉杆上可能具有产生微小裂缝的趋势，或者已经发生结构改变，需要进行注意，待进一步维护检修。

需要说明的是，所述第一预设阈值为所述历史电阻值集合平均电阻值的20％；所述第二预设阈值为所述历史电阻值集合平均电阻值的40％。

S44、当所述参考电阻差值大于第二预设阈值时，确定所述目标监测拉杆处于异常状态，其中，所述第二阈值大于所述第一阈值。

其中，所述拉杆上的电阻差值已经超过所述第二预设阈值时，表明此时所述拉杆内的结构已经产生较大的改变，已经产生裂缝或者出现多条裂纹，因此，可以确定以及出现异常。

在本实施例中，在正常工作情况下，所述目标监测拉杆的电阻值应该是在一定范围内产生波动，因此，所述异常电阻值与所述历史电阻值之间的电阻差值应该也保持在一定的波动范围内，获取所述目标监测拉杆对应的历史电阻值集合，并得到其中差值绝对值最大的作为所述参考电阻差值，根据所述参考电阻差值的大小程度判断所述拉杆的异常状态。

进一步的，所述目标异常状态包括裂纹异常状态和断裂异常状态；步骤S44包括：

S441、当所述参考电阻差值大于第二预设阈值且小于第三预设阈值时，确定所述目标监测拉杆为裂纹异常状态；

其中，在所述参考电阻值处于第二预设阈值和第三预设阈值之间时，此时所述拉杆上的电阻已经出现明显异常，可以判定此时所述拉杆上已经产生裂缝或者裂纹。

S442、当所述参考电阻差值大于第三预设阈值时，确定所述目标监测拉杆为断裂异常状态，其中，所述第三预设阈值大于所述第二预设阈值。

其中，在所述参考电阻差值已经大于第三预设阈值时，此时，所述拉杆已经产生断裂，所述拉杆的电阻值会产生剧烈变化，例如由于完全断开导致两端失去接触，会导致电阻测量回路断开无法测量，数据归零；或者断裂后仅部分贴合，导致电阻极大，因此，一旦超过所述第三预设阈值即可认定为产生断裂。

其中，所述第二预设阈值和所述第三预设阈值的设置中，同样需要根据所述拉杆的实际作用材质、直径大小等，进行预先设置，在此不做具体限制。

另外，步骤S43之后，还包括：

输出拉杆更换提示信息。

在本实施例中，在判断所述拉杆的为风险状态后，由于还未产生实际裂纹断裂等情况，可以使得压裂泵继续工作，只需要提示操作人员对所述拉杆进行维护更换等操作即可，在完成压裂工作后，再进行更换维护。

同样的，步骤S44之后，还包括：

控制压裂泵立即停机，并输出检修提示信息。

在本实施例中，一旦确定所述拉杆为目标异常状态，则此时所述拉杆上一定已经产生裂缝或者断口，继续运行可能会产生危险，因此，控制所述压裂泵即刻停机，并输出检修提示信息。

需要说明的是，所述更换提示信息和所述检修提示信息有多种显示方式，例如采用电子屏幕直接显示对应的拉杆的位置和异常状态的类型；或者采用不同颜色的警示灯进行提示。

另一方面，步骤S10之后，还包括：

S101、若排除所述异常电阻值对应的目标监测拉杆，根据多个所述实时电阻值对剩余所述拉杆的所述历史电阻值集合进行更新。

通过实时检测实时更新的方式，可以使得所述拉杆的运行检测更加精确，自运行即可产生用以对比的数据，无需人工进行数据添加。

需要说明的是，在本发明提供的拉杆应力监测方法中，获取所述实时电阻值的方式有多种，可以每间隔一个时间段获取一个电阻值作为所述实时电阻值；也可以通过一个时间段内的所有电阻值进行平均运算、或者频率运算得到一个时间段的实时电阻；其中，所述实时电阻值的获取根据实际情况由操作人员进行调整，在此不做具体限制。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。