[發(fā)明專利]一種鉆探泥漿配方和性能參數(shù)調(diào)配的系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110540172.8
• 申請日: 2021-05-18
• 公開（公告）號: CN113279747B
• 公開（公告）日: 2023-05-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何王勇;高輝;馬媛媛;李勇波;徐媛;吳萍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）
• 主分類號: E21B49/00
• 分類號: E21B49/00;E21B21/00;E21B21/06;G05D11/13
• 代理公司: 武漢知產(chǎn)時代知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42238
• 代理人: 孔燦

1.一種鉆探泥漿配方和性能參數(shù)調(diào)配的方法，應(yīng)用于一種鉆探泥漿配方和性能參數(shù)調(diào)配的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

鉆探地層信息模塊、現(xiàn)場鉆探檢測裝置、水文水井鉆探領(lǐng)域?qū)＜蚁到y(tǒng)、機器學(xué)習(xí)預(yù)測模型和控制系統(tǒng)；

所述現(xiàn)場鉆探檢測裝置包括：鉆進參數(shù)檢測裝置、井身結(jié)構(gòu)檢測裝置以及泥漿性能參數(shù)檢測裝置；

所述水文水井鉆探領(lǐng)域?qū)＜蚁到y(tǒng)包括：輸入單元、專家推理模塊、輸出單元和全過程信息化人機界面；

所述機器學(xué)習(xí)預(yù)測模型包括：泥漿性能參數(shù)預(yù)測模型和泥漿配方添加劑加量預(yù)測模型；

所述全過程信息化人機界面包括預(yù)測模型數(shù)據(jù)庫和專家數(shù)據(jù)庫；

所述鉆探地層信息模塊、鉆進參數(shù)檢測裝置以及井身結(jié)構(gòu)檢測裝置，均連接所述水文水井鉆探領(lǐng)域?qū)＜蚁到y(tǒng)中的輸入單元，所述水文水井鉆探領(lǐng)域?qū)＜蚁到y(tǒng)中的輸出單元，連接所述控制系統(tǒng)和所述機器學(xué)習(xí)預(yù)測模型中的泥漿性能參數(shù)預(yù)測模型；

所述全過程信息化人機界面用于建立所述預(yù)測模型數(shù)據(jù)庫和所述專家數(shù)據(jù)庫，根據(jù)現(xiàn)場鉆探的實際鉆探情況，實時完成對數(shù)據(jù)庫的添加、修改、查找、刪除操作；

所述機器學(xué)習(xí)預(yù)測模型中泥漿性能參數(shù)預(yù)測模型輸出參數(shù)，與所述泥漿性能參數(shù)檢測裝置進行對比，得到的差值輸送到泥漿配方添加劑加量預(yù)測模型，所述泥漿配方添加劑加量預(yù)測模型連接所述控制系統(tǒng)；

所述輸入單元用于向所述專家推理模塊輸入基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源；所述基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源包括地層信息、鉆進參數(shù)檢測裝置檢測并上傳的鉆進參數(shù)、以及井身結(jié)構(gòu)檢測裝置檢測并上傳的井身結(jié)構(gòu)參數(shù)；

所述專家推理模塊用于讀取所述輸入單元輸入的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源，獲得地層條件、鉆探鉆進特性、鉆探井身結(jié)構(gòu)，進而獲取鉆探地層的地層類別，判斷鉆探地層的變化情況；

所述輸出單元用于輸出相應(yīng)地層鉆探泥漿配方；所述相應(yīng)地層鉆探泥漿配方包括泥漿添加劑的成分及含量，將地層鉆探泥漿配方輸送到所述控制系統(tǒng)中，配制相應(yīng)的泥漿配方；同時將相應(yīng)地層鉆探泥漿配方作為泥漿性能參數(shù)預(yù)測模型的輸入?yún)?shù)；

所述泥漿性能參數(shù)預(yù)測模型用于接收水文水井鉆探領(lǐng)域?qū)＜蚁到y(tǒng)輸送的相應(yīng)地層鉆探泥漿配方，預(yù)測得到泥漿配方性能預(yù)測參數(shù)，包括密度、PH值、表觀粘度、塑性粘度以及動切力，與所述泥漿性能參數(shù)檢測裝置實時檢測得到的現(xiàn)場泥漿性能參數(shù)進行對比；

所述泥漿配方添加劑加量預(yù)測模型用于獲取泥漿性能參數(shù)預(yù)測模型預(yù)測得到的泥漿配方性能預(yù)測參數(shù)與現(xiàn)場泥漿性能參數(shù)檢測裝置實時檢測得到的現(xiàn)場泥漿性能參數(shù)的差值參數(shù)，所述差值參數(shù)包括密度、PH值、表觀粘度、塑性粘度以及動切力，并預(yù)測得到需要加量調(diào)整添加劑的種類及含量，將其輸送到所述控制系統(tǒng)中，及時修正現(xiàn)場處理過的泥漿性能；

所述鉆探地層信息模塊用于在鉆探過程中，實時獲取地層信息，包括地質(zhì)構(gòu)造、巖石性質(zhì)以及地下流體狀況；

所述鉆進參數(shù)檢測裝置用于在鉆探過程中，實時檢測鉆進參數(shù)，包括鉆壓、轉(zhuǎn)速、泵壓以及鉆速；

所述井身結(jié)構(gòu)檢測裝置用于在鉆探過程中，實時檢測井身結(jié)構(gòu)參數(shù)，包括檢測井段深度和井下含水情況；

所述泥漿性能參數(shù)檢測裝置用于在鉆探過程中，實時檢測泥漿循環(huán)一次，返回經(jīng)過除砂后的現(xiàn)場泥漿性能參數(shù)，包括密度、PH值、表觀粘度、塑性粘度以及動切力，其特征在于，包括以下步驟：

S1、將輸入單元獲取的鉆進參數(shù)、井段深度、井下含水情況以及地層信息上傳至所述水文水井鉆探領(lǐng)域?qū)＜蚁到y(tǒng)中的專家推理模塊；

S2、專家推理模塊通過基于規(guī)則的推理方式得到相應(yīng)地層的泥漿配方，所述泥漿配方包括添加劑的種類及含量，將添加劑的種類及含量信息傳送到所述控制系統(tǒng)，配制現(xiàn)場鉆探泥漿；

S3、將步驟S2中得到的泥漿配方輸入到所述機器學(xué)習(xí)預(yù)測模型中，建立泥漿性能參數(shù)預(yù)測模型，輸出得到相應(yīng)泥漿性能參數(shù)，包括密度、PH值、表觀粘度、塑性粘度、動切力；

S4、將步驟S3得到泥漿性能參數(shù)的密度、PH值、表觀粘度、塑性粘度、動切力，與泥漿性能參數(shù)檢測裝置檢測得到現(xiàn)場泥漿性能參數(shù)進行比較，若至少一個差值參數(shù)大于設(shè)定閾值，則執(zhí)行步驟S6，否則執(zhí)行步驟S5；

S5、專家推理模塊利用地層條件、鉆進參數(shù)以及井身結(jié)構(gòu)，推理判斷地層的變化情況，若地層發(fā)生變化則重新執(zhí)行步驟S2，獲取新的泥漿配方，否則直接使用步驟S4中現(xiàn)場被檢測的泥漿，繼續(xù)完成鉆探工作；

S6、向所述機器學(xué)習(xí)預(yù)測模型中泥漿配方添加劑加量預(yù)測模型中輸入步驟S4中得到的泥漿性能參數(shù)密度、PH值、表觀粘度、塑性粘度、動切力的差值參數(shù)，建立泥漿配方添加劑加量預(yù)測模型，輸出得到需要加量調(diào)整添加劑的種類及含量，將輸出信息傳送到所述控制系統(tǒng)，及時修正現(xiàn)場處理過的泥漿，繼續(xù)完成鉆探工作。