钻井信息应用技术长江大学.

钻井信息应用技术1、系统概述2019/12/1532019/12/1542019/12/1551.1石油钻井信息技术的主要特点信息采集的实时性和真实性。信息采集必须以地面和井下相结合，动态和静态相结合，在线实时和离线非实时相结合。信息的不确定性、模糊性、随机性。越来越强调多学科和多元化采集方法得到信息的“集成”。信息的智能化处理技术。2019/12/1561.2国内外现状及发展趋势2019/12/157▲70年代：计算机应用于钻井,简单计算。▲80年代：综合录井仪、随钻测量MWD的应用提高了钻井信息采集预处理的数量和质量。简单的钻井软件迅速发展，以存储数据为目的建立了钻井数据库。▲90年代：微波、卫星通讯的应用为钻井远程监测提供了手段,智能技术和网络技术等进入钻井领域。▲新世纪：钻井的发展将以信息化、智能化、自动化为特点。2019/12/158信息将成为石油企业的商品。信息化将给石油公司带来巨大的经济效益，估计会节约开支25%，节约时间40%。国际互联网络和地区局域网络要进入钻井作业，钻井队将象现在的公司办公室那样用网络连接起来；实时的井场数据将能远程送达后方钻井、地质、油藏与管理部门，并实现双向通讯，及时获得技术指导与支持，准确、优质、高效、安全地钻井。随着世界上空中自动制导（如导弹、飞船等）和水下自动制导（水下机器人、巡航导弹等）技术日趋完善，地下自动制导技术也必将在陆地钻井中取得突破性进展，并达到工业应用程度。1.3钻井信息技术发展趋势2019/12/1591.4钻井信息技术（钻井软科学）的主要内容（1）应用基础理论研究；（2）钻井信息、资料的采集、传输和处理；（3）钻井工程模型的建立；（4）人工智能在钻井工程中的应用；（5）钻井系统仿真与模拟技术；（6）钻井工程管理和辅助决策支持系统的建立；（7）一体化的软硬件平台及系统的综合集成。1.5关键技术2019/12/15101.信息的采集处理：LWD、SWD等的研制。各类信息的归类入库。大量数据的远程传输。2.信息的应用：（三大任务）▲钻井前：一口井优化设计。▲钻进中：钻井的实时监测。▲完井后：用实钻中的数据修正和验证模型。2019/12/1511对新井进行综合优化设计通过提取数据库、知识库中有参考价值的邻井工程和地质信息，定量对比多种钻井方案的技术经济指标，以地质设计为依据，作出钻井工程设计的最佳方案；并按标准格式作出工程设计书。对施工井进行跟踪监测和系统分析对施工井的有关作业实时进行跟踪监测和系统分析，为及时调整施工措施及事故处理措施提供科学决策。对完钻井的技术经济分析和模型修正对完钻井的各项工作进行全面的技术、经济分析，总结经验教训，加深对该地区钻井规律的认识，用以修改有关模型和设计参数，从而指导今后的钻井工程设计和施工。三大任务——功能目标1.6系统的设计原则2019/12/15121.充分考虑石油钻井信息的复杂、多变、随机及特殊性；2.充分考虑石油钻井技术的现状和发展水平；3.突出信息的智能化处理与智能信息综合应用；4.通过仿真模拟提高系统的决策支持水平；5.统一的软件平台和计算机网络环境,体现综合集成的特点和设计思想；6.遵循石油工业应用软件行业规范(SY/T5232-91)及有关行业标准；7.各类模型正确、可靠，软件操作性强；8.系统满足工业应用要求，具有一定的实用价值。2019/12/1513信息系统设计开发“十性”原则整体性易用性先进性开放性技术成熟性经济性可靠性可扩展性易维护性安全性2019/12/15141.7系统的总体结构——（九个子系统）实时数据采集实时监控作业数据记录实时处理工程计算生产管理远程通讯油田数据管理系统工程设计决策支持决策支持统计分析模型库知识库文本库井场数据管理系统生产管理统计分析远程通讯集团公司综合生产管理井场级油田级多库多智能体分地域群体决策各种应用集成化模块划分数据采集井场实时监控数据传输数据管理工程计算辅助决策支持工程设计统计分析生产管理152019/12/151.8系统的逻辑结构设计工程设计施工作业实时处理实时监控远程通讯辅助决策实时数据采集数据中心数据库、知识库生产管理系统远程通信网络总公司指挥中心指挥中心(油田级)总公司级油田级井场级1.9三级系统的功能划分井场级系统，也称为作业级（操作层），主要进行现场作业数据的收集、现场作业过程的监控、现场工程问题的决策处理、现场生产管理和报表生成，提供用于监视各种作业如钻进、起下钻的实时数据和信息，并把其中经过筛选了的部分信息传递给第二级。油田级，也称为战术级（管理层），主要进行钻井工程设计、现场重大工程问题的远程决策支持和全油田钻井作业的综合分析和综合管理，提供包括地质勘探、钻井、录井、测试、分析化验、工程设计等各方面的信息，同样，选择其中一部分，传递给第三级。集团公司级，也称为为战略级(决策层)，对各油田汇总的信息和数据进行综合处理，做出评价决策和长远规划，提供规范、标准化信息和关键技术的技术支持。2019/12/1516172019/12/151.10系统的软、硬件环境——基于C/S的网络环境总公司信息中心Internet3COM交换机IBMPCServer5500NTServerIIS4.0SQLServer6.5Compaq2500ScoUnixOracle7.3Dlink8ASwitchHubDlink8ASwitchHubDlink8ASwitchHubClient2ClientnClient1Client2ClientnClient1Client2ClientnClient1局级分析决策中心信息采集ModemClientnClient1电话线信息采集ModemClientnClient1电话线井场1井场n井场实时系统本地InternetC/S模式Client/Server+B/S模式Browser/ServerAccess数据库+Oracle数据库2、钻井信息系统的应用研究2.1钻井信息的工程应用优化钻井设计。处理日常钻井作业的计算。实钻过程的监控（井下复杂情况的预报、诊断和处理）。钻井数据管理系统。钻井生产管理系统。钻井工程模拟。钻井专家系统。2019/12/15192.2结合钻井工程各个实际环节的理论方法地层压力预测。井身结构方案的对比与优选。钻机选型，钻具、钻头优选。钻井液的优选。钻进参数、钻井水力参数优选。套管强度设计及注入水泥模拟和设计。完井方法优选和方案设计。储集层伤害识别、诊断评价、预防和处理。钻井事故的诊断和处理。2019/12/15202019/12/15211、智能报警(以地面和井下数据综合解释为基础)；2、不同作业过程的监控(钻进、划眼、起下钻、固井、完井）；3、地质录井和油气监测；4、瞬时评价或录井报告；5、钻井数据资源合理使用和共享；6、经济效益评价。2.3钻井信息在线实时分析与计算2019/12/15221.瞬时钻井评价及录井报告；2.机械效率录井报告；3.随钻测量录井报告；4.泥浆录井报告；5.压力剖面分析报告；6.定向测量轨迹分析报告；7.钻头评价报告。瞬时评价或录井报告2019/12/15232.4钻井信息离线非实时分析与计算分析性工程辅助程序钻头分析、参数对钻速影响分析。辅助计算与辅助设计（1）起下钻监测，计算激动压力和抽汲压力，随时提供最大或临界起下钻速度；（2）井控计算，根据井涌实际情况，计算压井钻井液密度及压井程序等；（3）钻井水力学计算，可对幂率流体、宾汉塑性流体等进行水力学计算，以优选水力参数；（4）地层压力预测，能用多种方法进行地层压力预测；（5）定向测量分析及轨迹描述；（6）井眼设计，能对斜井，特别是各种形状的定向井进行设计和再设计；（7）钻头性能分析，分析钻头效率及磨损情况，确定最佳起下钻时间，判别钻头过早失败的原因等。2019/12/1524钻井分析——意义钻井工程和油藏、设备及采油作业不同，后者的设计和分析是中心任务。钻井工程一直是“操作性”工作，钻进要占95%的工作量，计划仅占5%。分析工作几乎近于零。由于钻井分析并非必不可少，所以其分析工具、分析方法及资料设置都发展迟缓。几十年后的今天，形式好象时钟又走了一个轮回，人们需要重新估计竞争的核心部分了。要提高整体勘探开发效果，任何一家在钻井方面投入大量资金的公司不得不提高其钻井质量，也许这最终会使钻井公司和承包商接受这一事实：钻井分析工具和方法加上正确的资料会提高整体钻进作业。2019/12/1525钻井分析——数据难题一般定义中，“分析”需要信息和数据，钻井分析也不例外。但是由于钻井分析实际上并不存在或需求甚微，所以进行钻井分析的数据类型和质量一直未有定论。鉴于以下三条事实，许多想作钻井的个人和组织开始工作不久即丧失了信心：（1）数据虽多，但并不意味着都可作分析用；（2）钻井数据的质量随时间的变化很大；（3）试图建立一个有意义的数据库来确定各参数间的相互关系将是徒劳的。2019/12/1526图示是当一家公司开始一项新项目（如开始勘探或开发一块新油田）时的典型学习曲线（钻井学习曲线），也是第一口井的初次管理经验。该曲线包含三个参数：C1，C2，C3，其中C1表示做准备工作的能力，该地区的难点或技术难题，C2与该组织学习快慢有关，C3代表某一公司或承包商的作业水平，该水平可反映出其技术能力、操作能力及钻井管理政策。如果从钻井学习曲线管理系统出发，任何改进C1，C2，C3的工作都是钻井分析。钻井分析——宏观概念天数05075100123456井序C1C2C32019/12/1527天数025507510012345其它处理事故起下钻钻进建议：一旦一家组织对数据要求做了规定并赋予数据一定价值，做以下工作将不成问题：①实时控制；②安全；③签定合同；④公司钻井政策；⑤钻井分析。细分钻井作业时的典型学习曲线2.5井场计算机系统功能的扩展应用钻柱摩阻监视器，以预告钻柱粘卡的突然发生；改进井涌监测方法，以更快更准确地预测井涌的发生；震动监视器，以警告钻井操作者过度的钻柱震动，这种震动将降低钻柱或钻头寿命；钻头监视器，通过与邻井资料对比，来分析评价目前钻头的工作性能；邻井数据的在线应用，以帮助钻井工作者预制新的地层，并能确定最优钻井参数，同时预警较危险的地层，如页岩层是易膨胀和多孔隙的，将可能产生脆弱疏松的泥饼；进一步扩充和完善离线分析计算系统，完善井场数据库及各种数据查询功能等；增加各种仿真和模拟功能，如固井施工前的注水泥模拟，压井之前的井控模拟；用于井场计算机系统管理和现场工程管理的钻井管理系统及作为井队人员学习工具的学习系统；增加远程通讯系统，以实现井场与油气田总部的双向通讯，以使井场计算机系统能从更高一级的数据中心和指挥中心获得数据信息及决策指令。2019/12/15283、智能决策支持系统2019/12/15303.1多智能体远程群体决策支持模型智能体（Agent）：是一个具有感知能力、问题求解能力和与外界进行通讯能力的一个实体多Agent系统：是由多个可自主运行的Agent组成的集合钻井决策问题的一般求解过程决策问题分解子任务1子任务2子任务n...方法1方法2方法n...综合决策2019/12/1531用户1交互Agent1用户2交互Agent2问题分解Agent1问题分解Agent2综合Agent黑板子问题求解Agent1子问题求解Agent2资源Agent1资源Agent2用户n交互Agentn问题分解Agentn控制Agent子问题求解Agentn资源Agentn。。。对话层问题分解层控制层问题求解层。。。。。。。。。。。。多智能体远程群体决策支持模型特性：合作性、分布性、柔性交互过程映射函数为：INTE：△inte{Wi}{TRA1，TRA2，…，TRAn}其中：△inte为交互Agent，Wi为决策问题集合，TRA={TRA1，TRA2，…，TRAn}为任务分解Agent集合任务分解过程映射函数为：BECO：△TRAi