[發明專利]智能鉆井專家系統

有效

• 申請號: 201510219785.6
• 申請日: 2015-04-30
• 公開（公告）號: CN104806226B
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發明（設計）人: 緱柏弘;來建強
• 申請（專利權）人: 北京四利通控制技術股份有限公司
• 主分類號: E21B44/00
• 分類號: E21B44/00
• 代理公司: 北京市盛峰律師事務所 11337
• 代理人: 席小東

本發明提供一種智能鉆井專家系統，包括：現場傳感器檢測系統、智能專家系統和執行機構；形成自動閉環鉆井調控系統。本發明通過現場傳感器，采集整個鉆井過程的數據；然后，將采集得到的數據送入計算機進行處理監測、預報、分析、解釋、控制等。最重要的是，本發明研發的鉆井水力學控制、井壁穩定性控制、摩阻和扭矩控制、鉆速和成本控制、鉆井復雜和事故控制等跨專業、跨行業智能和專家控制模型，能夠實現實時性，早發現、早預報、隨解釋及自動控制功能，不但為鉆井工程提供準確的信息，而且，具有降低鉆井成本、提高鉆井速度、杜絕意外事故、精準油氣發現的優點。

技術領域

本發明屬于石油鉆井勘探和開發技術領域，具體涉及一種智能鉆井專家系統。

背景技術

石油鉆機是由提升系統、旋轉系統、循環系統、動力設備、輔助設備以及鉆機底座等組成，是一套龐大和復雜的鉆井工廠，按照鉆井工程和工藝要求完成石油勘探和開發任務。

控制系統和監視檢測儀表是體現石油鉆機技術水平的核心系統，由于鉆機是機械、液壓、氣控、電控以及地質學、化學、數學、幾何學、材料力學、流體力學等等多專業多學科的組合體，在鉆機生產配套過程中，同一套鉆機多達幾十個廠家的配套，各專業廠家因專業屏障，嚴重缺乏跨專業、跨行業的統一協調，造成整套鉆機控制技術水平不高以及重復配套和浪費，并且相同數據不同專業設備檢測出不同數據，司鉆無法獲知哪個是正確的，更不能有效指導和精準控制設備安全高效的完成鉆井任務。

另外，從實際鉆井工藝需求角度看，各專業局部技術都已達到了同等國際水平。如交流變頻電驅動控制系統的應用，完全可以精確控制絞車轉速、游車位移、轉盤扭矩、鉆井泵排量和泵壓等；鉆井儀表可實現多參數測量和顯示；井下隨鉆測量、旋轉導向、地質導向等國際先進鉆井技術也得到了成功應用。

但是，無論是垂直井、斜井、水平井還是大位移井，其執行設備都是由電控系統控制鉆機絞車、轉盤、頂驅、泥漿泵以及固控節流井控等設備實現的，，實際施工中，同樣的井身結構，由于司鉆個人經驗的不同，又由于各專業和技術之間在實際應用中基本上是脫節的，由此導致不同的司鉆會操作出不同效果的現象發生。

因此，如何從鉆井工藝要求出發，加強整體方案設計和研究，特別是一體化、自動化、智能化控制系統的設計和研究，是石油機械制造業的一個重大課題。

發明內容

針對現有技術存在的缺陷，本發明提供一種智能鉆井專家系統，可有效解決上述問題。

本發明采用的技術方案如下：

本發明提供一種智能鉆井專家系統，包括：現場傳感器檢測系統、智能專家系統和執行機構；所述現場傳感器檢測系統的輸出端與所述智能專家系統的輸入端連接；所述智能專家系統的輸出端與所述執行機構的輸入端連接，由此形成自動閉環鉆井調控系統；

其中，所述現場傳感器檢測系統用于：在鉆井全過程中，實時采集鉆井檢測數據，并將采集到的所述鉆井檢測數據實時上傳給所述智能專家系統；

所述智能專家系統用于：接收所述現場傳感器檢測系統上傳的所述鉆井檢測數據，并實時對所述鉆井檢測數據進行智能分析，以優化鉆井現場工藝為目標，生成對鉆井現場設備的調控指令，并將所述調控指令下發到對應的執行機構；

所述執行機構用于：接收所述智能專家系統下發的所述調控指令，并向對應的現場設備發送所述調控指令，進而控制該現場設備的工作狀態，從而優化鉆井現場工藝過程。

優選的，所述現場傳感器檢測系統包括地面傳感器檢測系統和井下傳感器檢測系統；

所述地面傳感器檢測系統包括絞車狀態傳感器檢測子系統、自動送鉆狀態傳感器檢測子系統、轉盤狀態傳感器檢測子系統、頂驅運行狀態傳感器檢測子系統、泥漿泵運行狀態傳感器檢測子系統、泥漿固相及體積趨勢狀態傳感器檢測子系統、MCC的運行監控檢測子系統、井控裝置檢測子系統、立管壓力檢測子系統和環空壓力檢測子系統；