[發(fā)明專利]基于機(jī)器學(xué)習(xí)的智能鉆井實(shí)時(shí)井眼軌跡測量方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110455700.X
• 申請日: 2021-04-26
• 公開（公告）號: CN113090188B
• 公開（公告）日: 2022-12-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高怡;李飛;毛艷慧;楊一;陳佳;樊恒
• 申請（專利權(quán)）人: 西安石油大學(xué)
• 主分類號: E21B7/04
• 分類號: E21B7/04;E21B44/00;E21B47/022;E21B49/00;E21B47/26
• 代理公司: 西安鼎邁知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61263
• 代理人: 劉喜保

本發(fā)明公開了基于機(jī)器學(xué)習(xí)的智能鉆井實(shí)時(shí)井眼軌跡測量方法及系統(tǒng)，包括井下鉆具，所述井下鉆具內(nèi)部分別連接有檢測傳感器模塊、采集處理模塊和智能控制模塊。采用該測量系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)井眼軌跡姿態(tài)參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測、采集、控制和決策，并及時(shí)處理，實(shí)現(xiàn)井下閉環(huán)控制，提高智能鉆井的準(zhǔn)確度及鉆井效率。解決了傳統(tǒng)方法需要通過電纜或泥漿脈沖法傳輸模式將采集數(shù)據(jù)傳輸至地面系統(tǒng)，再由地面工程師根據(jù)經(jīng)驗(yàn)下達(dá)控制指令的弊端。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及石油鉆井工程技術(shù)領(lǐng)域，具體為基于機(jī)器學(xué)習(xí)的智能鉆井實(shí)時(shí)井眼軌跡測量方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著石油工業(yè)的不斷發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，鉆井技術(shù)將進(jìn)入人工智能鉆井的新階段，石油科技將向著信息化、智能化、集成化和可視化的方向發(fā)展。智能鉆井是將人工智能的理論、方法和技術(shù)應(yīng)用于鉆井過程，使其具有人工智能特性和功能。智能鉆井是一種結(jié)合了新材料、鉆井、油藏、通信、計(jì)算機(jī)等技術(shù)于一體的全自動鉆井系統(tǒng)，可根據(jù)井下地質(zhì)情況和油藏位置自動調(diào)整井眼軌跡，并自動尋找和鉆進(jìn)至最佳儲能層位置，從而獲得最大產(chǎn)能，提高采收率和降低鉆井成本。機(jī)器學(xué)習(xí)是使機(jī)器具有智能化的根本途徑，將機(jī)器學(xué)習(xí)與鉆井技術(shù)交叉應(yīng)用，從而將智能鉆井推向一個(gè)新的階段。

目前鉆井過程中通常采用鉆井液脈沖信息傳輸數(shù)據(jù)或有線電纜通訊傳輸方式，將井下鉆井工具測量的數(shù)據(jù)通過上行通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳輸至地面系統(tǒng)，再由地面工程師對傳輸上來的實(shí)時(shí)井眼參數(shù)進(jìn)行分析和處理后，然后把需要調(diào)整的井眼軌跡參數(shù)通過下行通訊系統(tǒng)下發(fā)指令傳輸給井下鉆井系統(tǒng)。這兩種方法僅能夠獲得較少的鉆井?dāng)?shù)據(jù)，無法實(shí)時(shí)反映井底真實(shí)狀態(tài)，并無法實(shí)時(shí)對井下情況及時(shí)作出判斷和調(diào)整，且地面測量結(jié)果也不能滿足精細(xì)描述油藏特性的要求。而造成這些問題的關(guān)鍵的原因是無法將井下大量測量數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸送至地面系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供基于機(jī)器學(xué)習(xí)的智能鉆井實(shí)時(shí)井眼軌跡測量方法及系統(tǒng)，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

基于機(jī)器學(xué)習(xí)的智能鉆井實(shí)時(shí)井眼軌跡測量方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1、建立智能動態(tài)數(shù)據(jù)庫；

將實(shí)時(shí)鉆井?dāng)?shù)據(jù)及模擬鉆井?dāng)?shù)據(jù)錄入智能動態(tài)數(shù)據(jù)庫；

步驟2、軌跡參數(shù)采集和處理；

對當(dāng)前時(shí)刻地層參數(shù)和井眼軌跡信息進(jìn)行采集和測量，通過計(jì)算得到實(shí)時(shí)井眼軌跡參數(shù)，將智能動態(tài)數(shù)據(jù)庫中的信息與井下鉆具實(shí)時(shí)測量的井眼軌跡姿態(tài)參數(shù)進(jìn)行對比分析，評價(jià)井下鉆具的實(shí)時(shí)狀態(tài)；

步驟3、機(jī)器學(xué)習(xí)；

采用決策樹算法對步驟2中得到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行機(jī)器訓(xùn)練，對本井已鉆作業(yè)井段的樣本進(jìn)行學(xué)習(xí)，優(yōu)化智能動態(tài)數(shù)據(jù)庫，同步完成機(jī)器學(xué)習(xí)；

步驟4、軌跡校正；

將智能動態(tài)數(shù)據(jù)庫中的實(shí)時(shí)井眼軌跡數(shù)據(jù)與目標(biāo)軌跡數(shù)據(jù)進(jìn)行比對和分析，一旦實(shí)時(shí)井眼軌跡數(shù)據(jù)不滿足目標(biāo)軌跡數(shù)據(jù)，對井眼軌跡實(shí)時(shí)校正，通過分析和判斷當(dāng)前狀態(tài)，產(chǎn)生控制指令，直接在井下實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制；

步驟5、導(dǎo)向控制；

根據(jù)校正后的指令對井下鉆具的導(dǎo)向測控系統(tǒng)進(jìn)行控制，調(diào)整井下鉆具的導(dǎo)向方向和導(dǎo)向能力，從而控制井下鉆具的運(yùn)動方向，完成后繼續(xù)重復(fù)所述步驟1-5，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)測量。

進(jìn)一步而言，所述時(shí)井眼軌跡參數(shù)包括井斜角、方位角和工具面角數(shù)據(jù)，所述井斜角、方位角和工具面角的計(jì)算公式如下：

式(1)中，g表示當(dāng)?shù)刂亓铀俣龋珿_x，G_y與G_z分別為載體沿儀器坐標(biāo)系X，Y與Z軸重力加速度的分量，I表示井斜角和T表示工具面角；