[發(fā)明專利]一種基于機器學(xué)習(xí)的卡鉆預(yù)警方法及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211670817.0
• 申請日: 2022-12-26
• 公開（公告）號: CN115640759A
• 公開（公告）日: 2023-01-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 賀燕冰;黃君;張曉丹;于峻石;付浩;孫國飛;王文文;廖秀明;馮馨平;魏勇
• 申請（專利權(quán)）人: 成都捷科思石油天然氣技術(shù)發(fā)展有限公司
• 主分類號: G06F30/27
• 分類號: G06F30/27;G06N20/00
• 代理公司: 成都正德明志知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51360
• 代理人: 楊木梅

1.一種基于機器學(xué)習(xí)的卡鉆預(yù)警方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、獲取沿井眼軌跡分布的巖屑數(shù)據(jù)，并構(gòu)建實時巖屑運移模型；

S2、基于實時巖屑運移模型得到巖屑床在井眼中的實時動態(tài)分布；

S3、基于空間直角坐標(biāo)系、弗萊納坐標(biāo)系、井眼軌跡、鉆桿受力和巖屑運移模型構(gòu)建鉆桿于井眼中旋轉(zhuǎn)時的摩阻扭矩平衡模型；

S4、基于巖屑床在井眼中的實時動態(tài)分布和摩阻扭矩平衡模型，得到鉆桿上的摩阻扭矩值；

S5、基于鉆桿上的摩阻扭矩值，利用貝葉斯優(yōu)化算法和納什效率系數(shù)優(yōu)化摩阻扭矩平衡模型；

S6、基于優(yōu)化后的摩阻扭矩平衡模型利用時序數(shù)據(jù)分析法進行實時卡鉆預(yù)警。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機器學(xué)習(xí)的卡鉆預(yù)警方法，其特征在于，所述步驟S1中的實時巖屑運移模型的計算表達式如下：

其中，t表示時間，表示對時間求偏導(dǎo)，表示巖屑層的橫截面積，表示巖屑層的巖屑濃度，表示巖屑層的巖屑流速，表示對巖屑層厚度求偏導(dǎo)，表示不同巖屑層之間的巖屑體積交換率，表示巖屑層的平均密度，表示流動壓力，g表示重力加速度，表示與重力方向夾角，表示巖屑層的切應(yīng)力，表示巖屑層的周長，表示由巖屑層向巖屑層的切應(yīng)力，表示巖屑層到巖屑層的距離，n表示巖屑運移模型的總層數(shù)，表示巖屑運移模型的平均密度，表示巖屑運移模型的平均流速。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機器學(xué)習(xí)的卡鉆預(yù)警方法，其特征在于，所述步驟S3中的摩阻扭矩平衡模型的計算表達式如下：

其中，表示鉆桿軸向力，s表示鉆桿浸入鉆井液的長度，表示單位鉆桿在鉆井液中重量，表示鉆井井斜角，表示鉆桿z方向上單位切向向量，k表示鉆桿軸向力系數(shù)，表示鉆桿z方向上單位法向向量，表示接觸力，表示接觸平面法線與接觸力間的夾角，表示摩阻系數(shù)，表示鉆桿上的附加力，表示單位鉆桿在鉆井液中的重量，表示鉆桿z方向上單位副法向向量，表示鉆桿旋轉(zhuǎn)所需的軸向扭矩，表示鉆桿半徑，表示曲率。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于機器學(xué)習(xí)的卡鉆預(yù)警方法，其特征在于，所述步驟S4包括如下步驟：

S41、基于巖屑床在井眼中的實時動態(tài)分布和力矩平衡模型，標(biāo)準(zhǔn)化處理巖屑床高和巖屑床高對扭矩變化率，得到標(biāo)準(zhǔn)化巖屑床高度和標(biāo)準(zhǔn)化巖屑床高下的扭矩測量值：

其中，表示標(biāo)準(zhǔn)化巖屑床高度，表示巖屑床高度，D表示井眼直徑，表示由巖屑引起的扭矩變化率，表示標(biāo)準(zhǔn)化巖屑床高下的扭矩測量值，表示相同井眼結(jié)構(gòu)下的扭矩計算值；

S42、基于標(biāo)準(zhǔn)化巖屑床高度和標(biāo)準(zhǔn)化巖屑床高下的扭矩測量值，構(gòu)建巖屑床高度與扭矩指數(shù)模型：

其中，表示第一指數(shù)模型參數(shù)，表示第二指數(shù)模型參數(shù)；

S43、基于巖屑床高度與扭矩指數(shù)模型，計算得到摩阻系數(shù)變化率：

其中，表示摩阻系數(shù)變化率，表示標(biāo)準(zhǔn)化巖屑床高下的摩阻系數(shù)，表示沒有巖屑時的摩阻系數(shù)；

S44、基于摩阻系數(shù)變化率得到摩阻扭矩值。