[發(fā)明專利]用于提高鉆井仿真計算速度和準(zhǔn)確性的方法及系統(tǒng)

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202010051758.3
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN113139263A
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 丁士東;張好林;付宣;楊傳書;何江
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油工程技術(shù)研究院
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 北京聿華聯(lián)合知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11611
• 代理人: 張文娟

本發(fā)明公開了一種用于提高鉆井仿真計算速度和準(zhǔn)確性的方法，包括：根據(jù)待仿真井的歷史案例數(shù)據(jù)及仿真數(shù)據(jù)，對待仿真井進行針對當(dāng)前仿真環(huán)境下的井下風(fēng)險預(yù)測，確定井下存在風(fēng)險的井段范圍；根據(jù)預(yù)設(shè)的仿真精度，確定鉆井仿真計算中的由仿真環(huán)境形成的井筒模型所需的第一網(wǎng)格密度，并根據(jù)井下風(fēng)險預(yù)測結(jié)果，對不同風(fēng)險井段和不同無風(fēng)險井段對應(yīng)的第一網(wǎng)格密度進行調(diào)整；根據(jù)各井段對應(yīng)的調(diào)整后的第一網(wǎng)格密度下的計算步長，進行鉆井仿真計算。本發(fā)明實現(xiàn)鉆井仿真速度與準(zhǔn)確性的同步提升，成本低，更符合實際應(yīng)用情況。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及石油工程領(lǐng)域，尤其是涉及一種用于提高鉆井仿真計算速度和準(zhǔn)確性的方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

鉆井工程作為一項地下隱蔽性工程，大量的非均質(zhì)性、不確定性、非結(jié)構(gòu)性以及非數(shù)值化難題構(gòu)成了鉆井工程“黑箱”。井下的高溫高壓環(huán)境、鉆柱高頻振動、鉆柱環(huán)空泥漿高速流動以及長時間鉆進作業(yè)均對傳感器有著極其嚴苛的要求，無法依靠傳感工具實現(xiàn)長時間井下狀態(tài)的穩(wěn)定準(zhǔn)確監(jiān)測。目前，鉆井工程“黑箱”問題的解決主要依賴于應(yīng)用現(xiàn)有理論方法對當(dāng)量循環(huán)密度、摩阻扭矩等各項井下狀態(tài)參數(shù)進行仿真計算，“黑箱”結(jié)果的呈現(xiàn)則依靠二維曲線及三維動畫等演示手段，進而為現(xiàn)場工程師和專家提供決策參考。

鉆井井下參數(shù)的仿真計算如果想要盡可能的準(zhǔn)確，則需要將井筒模型劃分為密集的網(wǎng)格，進行長時間的海量迭代計算；而鉆井工程的不確定性需要現(xiàn)場工程師和專家及時做出判斷決策，也就是要盡可能提升仿真計算速度。在實際應(yīng)用中，由于大多數(shù)用戶的計算機性能和網(wǎng)絡(luò)條件一般，無法借助云計算、分布式計算等提高計算能力，使得提高鉆井仿真速度與提高鉆井仿真準(zhǔn)確性變得相互沖突，而難以實現(xiàn)仿真計算速度與準(zhǔn)確性的同步提升。尤其是，在仿真環(huán)境對應(yīng)的井深越深時，仿真計算量就越大，業(yè)務(wù)專家見到仿真結(jié)果的等待時間也就越長，存在較大的延后性，從而影響業(yè)務(wù)專家利用鉆井仿真結(jié)果決策的實時性。

現(xiàn)有的鉆井仿真計算技術(shù)中，常常提供僅能夠提高計算速度或是計算結(jié)果精度之一的技術(shù)方案，而缺少一種可同時提高鉆井仿真計算速度和準(zhǔn)確性的技術(shù)方案。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種用于提高鉆井仿真計算速度和準(zhǔn)確性的方法，包括：風(fēng)險井段劃分步驟、根據(jù)待仿真井的歷史案例數(shù)據(jù)、及鉆井仿真所需的仿真數(shù)據(jù)，對待仿真井進行針對當(dāng)前仿真環(huán)境下的井下風(fēng)險預(yù)測，確定井下存在風(fēng)險的井段范圍；步長調(diào)整步驟、根據(jù)預(yù)設(shè)的仿真精度，確定鉆井仿真計算中的由所述當(dāng)前仿真環(huán)境形成的井筒模型對應(yīng)的第一網(wǎng)格密度，并根據(jù)井下風(fēng)險預(yù)測結(jié)果，對不同風(fēng)險井段和不同無風(fēng)險井段對應(yīng)的所述第一網(wǎng)格密度進行調(diào)整；仿真步驟、根據(jù)各井段對應(yīng)的調(diào)整后的第一網(wǎng)格密度下的計算步長，進行鉆井仿真計算。

優(yōu)選地，所述方法，還包括：在所述第一網(wǎng)格密度調(diào)整后得到針對每個井段的第二網(wǎng)格密度，并統(tǒng)計井下的總網(wǎng)格數(shù)；將所述總網(wǎng)格數(shù)與第一網(wǎng)格總數(shù)進行對比，判斷當(dāng)前計算精度是否超過預(yù)設(shè)精度，若未超過，則按照各井段對應(yīng)的所述第二網(wǎng)格密度進行仿真計算，其中，所述第一網(wǎng)格總數(shù)為在對未經(jīng)過網(wǎng)格調(diào)整的當(dāng)前仿真環(huán)境所形成的井筒，按照預(yù)期仿真精度進行網(wǎng)格均勻劃分時對應(yīng)的總網(wǎng)格數(shù)。

優(yōu)選地，所述步長調(diào)整步驟，包括：根據(jù)井下不同的風(fēng)險井段的風(fēng)險預(yù)測結(jié)果，確定相應(yīng)井段的仿真精度；根據(jù)所述相應(yīng)井段的仿真精度，按照各井段網(wǎng)格調(diào)整后的第二網(wǎng)格長度或第二網(wǎng)格密度，將每個風(fēng)險井段內(nèi)的仿真計算迭代點進行重新劃分，得到針對每個風(fēng)險井段對應(yīng)的第二計算步長，其中，所述第二網(wǎng)格長度小于所述第一網(wǎng)格密度對應(yīng)的長度，所述第二網(wǎng)格密度大于所述第一網(wǎng)格密度。

優(yōu)選地，所述步長調(diào)整步驟，還包括：按照預(yù)設(shè)的井下無風(fēng)險網(wǎng)格密度閾值和井下無風(fēng)險網(wǎng)格長度閾值，將井下不同的無風(fēng)險井段內(nèi)的仿真計算迭代點進行重新劃分，得到針對每個無風(fēng)險井段對應(yīng)的第二計算步長，其中，所述井下無風(fēng)險網(wǎng)格長度閾值大于所述第一網(wǎng)格密度對應(yīng)的長度，所述井下無風(fēng)險網(wǎng)格密度閾值小于所述第一網(wǎng)格密度。