[發明專利]一種控壓鉆井智能控制系統

在審

• 申請號: 202210084728.1
• 申請日: 2022-01-25
• 公開（公告）號: CN114482885A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 李皋;李紅濤;陳一健;肖東;蔣俊;夏文鶴
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B21/08
• 分類號: E21B21/08
• 代理公司: 成都金英專利代理事務所(普通合伙) 51218
• 代理人: 郭肖凌

本發明公開了一種控壓鉆井智能控制系統，包括在線監測模塊、智能控制模塊和人為控制模塊；在線監測模塊分別與智能控制模塊和人為控制模塊連接；在線監測模塊用于實時采集鉆井過程中的鉆井工況數據；智能控制模塊用于收集鉆井參數及工程技術數據進行整合分析，形成樣本庫，并計算實際鉆井工況的數據向量，結合樣本庫識別出鉆井作業模式，根據鉆井作業模式對鉆井壓力進行控制調節；人為控制模塊用于鉆井工作人員根據鉆井工況數據和鉆井作業模式對鉆井壓力進行人為調控。本發明通過機器學習智能算法可實時得出合理的調控指令，并自動將其傳輸至執行機構，可在實際運行過程中，根據在線監測數據復現或模擬人為控壓決策，實現智能控壓。

技術領域

本發明涉及石油天然氣勘探開發的鉆井領域，尤其涉及一種控壓鉆井智能控制系統。

背景技術

隨著油氣勘探開發工作的不斷深入，勘探開發領域正逐漸轉向深層、深水和非常規等復雜地層。一般復雜地層的“安全密度窗口”較窄，應用常規鉆探技術時易出現井涌、井漏、卡鉆等一系列鉆井復雜問題，井筒流動安全控制問題突出，已成為嚴重影響和制約復雜地層油氣勘探開發的技術瓶頸。

控壓鉆井技術（MPD）是近年來發展起來的一項鉆井新技術，其核心是通過相應的裝備系統實時調控井口回壓，從而間接控制井底壓力，使其一直處于“鉆井安全密度窗口”內，可有效預防和控制井漏和溢流，避免井下復雜，大幅度降低非常生產時間。控壓鉆井技術已經成為當前解決復雜地層鉆井井筒壓力控制難題最有效的技術手段。控壓鉆井技術自問世以來，經過多年的發展，技術體系日趨完善，井筒壓力的控制精度也持續提高，發展出的精細控壓鉆井系統井底壓力控制精度可達±0.35MPa，已經成為了一項安全高效鉆井的鉆井裝備新利器，相關裝備也已實現國產化。

現有精細控壓鉆井系統主要包括旋轉防噴器、地面自動節流管匯、回壓補償裝置、井下隨鉆壓力測試系統（PWD）、地面控制軟件等組成。地面節流控制系統由各種閘板閥、液控節流閥、主節流管匯、輔助節流管匯、科里奧利流量計、壓力傳感器、液控節流控制操作臺和控制箱等組成。回壓補償裝置由電動三缸柱塞泵、交流電機、上水管線、排水管線及科里奧利流量計等組成。

目前，精細控壓鉆井技術已在現場得到了規模化應用，取得了很好的應用成效，但現有的精細控壓鉆井技術還存在如下問題：

當前的精細控壓鉆井系統只能依據隨鉆測量的工程參數進行被動控制，未結合工程地質研究資料等進行閉環控制，且高度依賴作業人員不定時輸入數據及命令，對現場作業人員的素質要求較高，無法進行智能控制，可能因作業人員誤操作或輸入不合適的指令而導致控壓效果欠佳。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種控壓鉆井智能控制系統，通過機器學習智能算法可實時得出合理的調控指令，并自動將其傳輸至執行機構，可在實際運行過程中，根據在線監測數據復現或模擬人為控壓決策，實現智能控壓。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

一種控壓鉆井智能控制系統，包括在線監測模塊、智能控制模塊和人為控制模塊；在線監測模塊分別與智能控制模塊和人為控制模塊連接；在線監測模塊用于實時采集鉆井過程中的鉆井工況數據；智能控制模塊用于收集鉆井參數及工程技術數據進行整合分析，形成樣本庫，并計算實際鉆井工況的數據向量，結合樣本庫識別出鉆井作業模式，根據鉆井作業模式對鉆井壓力進行控制調節；人為控制模塊用于鉆井工作人員根據鉆井工況數據和鉆井作業模式對鉆井壓力進行人為調控。