鉆井參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)及監(jiān)控方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及油氣勘探領(lǐng)域，具體地，涉及一種鉆井參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)及監(jiān)控方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 錄井是油氣勘探工作必不可少的作業(yè)，能夠?qū)崟r(shí)取全取準(zhǔn)鉆井過(guò)程中的各項(xiàng)數(shù)據(jù) 資料，從而為發(fā)現(xiàn)、評(píng)價(jià)油氣藏提供最及時(shí)、最直接、最可靠的信息。
[0003] 在油氣鉆探過(guò)程中，目前的鉆井參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)和方法是利用各種傳感器來(lái)測(cè)量鉆 井參數(shù)，如大鉤負(fù)荷傳感器、立管壓力傳感器、泵沖傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、扭矩傳感器、體積 傳感器等，通過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行信號(hào)的采集和轉(zhuǎn)換，將數(shù)據(jù)結(jié)果以圖表形式顯示，從而實(shí) 現(xiàn)對(duì)鉆井參數(shù)的監(jiān)測(cè)。
[0004] 然而，上述數(shù)據(jù)結(jié)果的顯示并不能直觀反映鉆井狀態(tài)，仍然需要通過(guò)人工對(duì)這些 參數(shù)進(jìn)行分析以進(jìn)一步確定鉆井狀態(tài)。并且，復(fù)雜多變的工程條件會(huì)導(dǎo)致設(shè)備監(jiān)測(cè)參數(shù)多、 數(shù)據(jù)分析量大、信息共享處理慢、數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)時(shí)間有限等問(wèn)題，由此使得常規(guī)的監(jiān)控系統(tǒng)和 方法還存在以下問(wèn)題：①鉆井參數(shù)信號(hào)受干擾大、采集頻率低，信號(hào)質(zhì)量較差，影響數(shù)據(jù)分 析的準(zhǔn)確性；②系統(tǒng)處理復(fù)雜數(shù)據(jù)的傳遞和處理能力不足，無(wú)法實(shí)現(xiàn)鉆井狀態(tài)的定量計(jì)算 和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，有效信息同步分析能力低；③鉆井參數(shù)繁多，無(wú)法實(shí)時(shí)傳遞反饋，人工分析關(guān) 鍵數(shù)據(jù)的工作量巨大；④工程錄井?dāng)?shù)據(jù)多，數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)范圍小，進(jìn)行工程實(shí)況回放時(shí)數(shù)據(jù) 的分析和調(diào)用受限。因此，目前的鉆井參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)和方法已無(wú)法滿足鉆井參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè) 及優(yōu)化控制的要求，進(jìn)而也就無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)井涌、井漏、卡鉆、鉆具振動(dòng)等復(fù)雜情況，嚴(yán)重影 響作業(yè)安全，導(dǎo)致鉆井效率低、鉆井周期長(zhǎng)、工程風(fēng)險(xiǎn)高，制約了油氣田的勘探開(kāi)發(fā)進(jìn)程。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種鉆井參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)及監(jiān)控方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中無(wú)法 實(shí)時(shí)監(jiān)控鉆井參數(shù)的問(wèn)題。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種鉆井參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：數(shù)據(jù)采集裝 置，用于實(shí)時(shí)獲取鉆井過(guò)程中的鉆井參數(shù)，其中所述鉆井參數(shù)包括以下參數(shù)中的一個(gè)或多 個(gè)：鉆井液返出流量、固井液泵沖次數(shù)、井眼尺寸、轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)速、鉆頭扭矩、鉆頭尺寸、井深、鉆 壓、鉆柱懸重和鉆井液中侵入的氣體體積；以及處理裝置，與所述數(shù)據(jù)采集裝置連接，用于 根據(jù)所獲取的鉆井參數(shù)確定以下?tīng)顟B(tài)中的一個(gè)或多個(gè)：根據(jù)所述鉆井液返出流量、鉆頭扭 矩和/或鉆柱懸重及第一規(guī)則確定鉆井返出液流量狀態(tài)、鉆具狀態(tài)和/或井眼清潔狀態(tài)，根 據(jù)所述固井液泵沖次數(shù)和所述井眼尺寸及第二規(guī)則確定固井狀態(tài)，根據(jù)所述轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)速、所 述鉆頭扭矩、所述鉆頭尺寸、所述井深和所述鉆壓及第三規(guī)則確定鉆井效率，和/或根據(jù)所 述鉆井液中侵入的氣體體積及第四規(guī)則確定鉆井液密度狀態(tài)。
[0007] 本發(fā)明還提供了一種鉆井參數(shù)監(jiān)控方法，其中，該方法包括：實(shí)時(shí)獲取鉆井過(guò)程中 的鉆井參數(shù)，其中所述鉆井參數(shù)包括以下參數(shù)中的一個(gè)或多個(gè)：鉆井液返出流量、固井液泵 沖次數(shù)、井眼尺寸、轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)速、鉆頭扭矩、鉆頭尺寸、井深、鉆壓、鉆柱懸重和鉆井液中侵入的 氣體體積；以及根據(jù)所獲取的鉆井參數(shù)確定以下?tīng)顟B(tài)中的一個(gè)或多個(gè)：根據(jù)所述鉆井液返 出流量、鉆頭扭矩和/或鉆柱懸重及第一規(guī)則確定鉆井返出液流量狀態(tài)、鉆具狀態(tài)和/或 井眼清潔狀態(tài)，根據(jù)所述固井液泵沖次數(shù)和所述井眼尺寸及第二規(guī)則確定固井狀態(tài)，根據(jù) 所述轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)速、所述鉆頭扭矩、所述鉆頭尺寸、所述井深和所述鉆壓及第三規(guī)則確定鉆井效 率，和/或根據(jù)所述鉆井液中侵入的氣體體積及第四規(guī)則確定鉆井液密度狀態(tài)。
[0008] 通過(guò)上述技術(shù)方案，通過(guò)實(shí)時(shí)獲取鉆井過(guò)程中的鉆井參數(shù)，可以根據(jù)所獲取的鉆 井參數(shù)基于相應(yīng)的規(guī)則確定鉆井相關(guān)狀態(tài)。由此，通過(guò)上述的鉆井參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)和監(jiān)控方 法能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)鉆井狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。
[0009] 本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說(shuō)明。
【附圖說(shuō)明】
[0010] 附圖是用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分，與下面的具 體實(shí)施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中：
[0011] 圖1是根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式的鉆井參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)的方框圖；以及
[0012] 圖2是根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式的鉆井參數(shù)監(jiān)控方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描 述的【具體實(shí)施方式】?jī)H用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0014] 圖1是根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式的鉆井參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)的方框圖。
[0015] 如圖1所示，本發(fā)明的鉆井參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)包括：數(shù)據(jù)采集裝置10,用于實(shí)時(shí)獲取鉆 井過(guò)程中的鉆井參數(shù)，其中所述鉆井參數(shù)包括以下參數(shù)中的一個(gè)或多個(gè)：鉆井液返出流量、 固井液泵沖次數(shù)、井眼尺寸、轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)速、鉆頭扭矩、鉆頭尺寸、井深、鉆壓、鉆柱懸重和鉆井液 中侵入的氣體體積；以及處理裝置20,與所述數(shù)據(jù)采集裝置10連接，用于根據(jù)所獲取的鉆 井參數(shù)確定以下?tīng)顟B(tài)中的一個(gè)或多個(gè)：根據(jù)所述鉆井液返出流量、鉆頭扭矩和/或鉆柱懸 重及第一規(guī)則確定鉆井返出液流量狀態(tài)、鉆具狀態(tài)和/或井眼清潔狀態(tài)，根據(jù)所述固井液 泵沖次數(shù)和所述井眼尺寸及第二規(guī)則確定固井狀態(tài)，根據(jù)所述轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)速、所述鉆頭扭矩、所 述鉆頭尺寸、所述井深和所述鉆壓及第三規(guī)則確定鉆井效率，和/或根據(jù)所述鉆井液中侵 入的氣體體積及第四規(guī)則確定鉆井液密度狀態(tài)。
[0016] 通過(guò)實(shí)時(shí)獲取鉆井過(guò)程中的鉆井參數(shù)，可以根據(jù)所獲取的鉆井參數(shù)基于相應(yīng)的規(guī) 則確定鉆井相關(guān)狀態(tài)。由此，通過(guò)上述的鉆井參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)鉆井狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān) 控。
[0017] 其中，在本發(fā)明實(shí)施方式中，數(shù)據(jù)采集裝置10可以采用通過(guò)總線方式連接的大容 量數(shù)據(jù)采集器，由此可以實(shí)現(xiàn)與多個(gè)傳感器（例如228個(gè)）以及其他裝置（例如井徑測(cè)井 裝置和輸入裝置等）連接，大大提高了鉆井參數(shù)獲取范圍。并且由于通過(guò)總線方式連接，獲 取的鉆井參數(shù)不受其他電磁信號(hào)的干擾影響，具有更高的信噪比，能夠增強(qiáng)數(shù)據(jù)的采集和 處理能力，同時(shí)提高信號(hào)采集頻率值50Hz，最高達(dá)100Hz。其中，所述傳感器可以包括以下 中的一個(gè)或多個(gè)：用于測(cè)量鉆井液返出流量的流量傳感器、用于測(cè)量固井液泵沖次數(shù)的泵 沖傳感器、用于測(cè)量轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)速傳感器、用于測(cè)量鉆頭扭矩的扭矩傳感器、用于測(cè)量井 深的位移傳感器、用于測(cè)量鉆壓的和鉆柱懸重的拉力傳感器和用于測(cè)量鉆井液中侵入的氣 體體積的體積傳感器，所述井徑測(cè)井裝置用于測(cè)量井眼尺寸，所述輸入裝置用于輸入鉆頭 尺寸。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式，所獲取的鉆井參數(shù)為所述鉆井液返出流量、鉆頭扭矩 和/或鉆柱懸重，根據(jù)所述鉆井液返出流量、鉆頭扭矩和/或鉆柱懸重及所述第一規(guī)則確定 所述鉆井返出液流量狀態(tài)、鉆具狀態(tài)和/或井眼清潔狀態(tài)包括：在所述鉆井液返出流量、鉆 頭扭矩和/或鉆柱懸重未處于對(duì)應(yīng)的預(yù)定范圍內(nèi)的情況下，確定所述鉆井液返出流量狀態(tài) 為異常、所述鉆具狀態(tài)為異常和/或所述井眼清潔狀態(tài)為異常。
[0019] 其中，當(dāng)所獲取的鉆井參數(shù)為所述鉆井液返出流量時(shí)，根據(jù)鉆井液返出流量及第 一規(guī)則確定鉆井返出液流量狀態(tài)，對(duì)應(yīng)的預(yù)定范圍可以指預(yù)定流量范圍，具體地：在所述鉆 井液返出流量未處于預(yù)定流量范圍內(nèi)的情況下，確定所述鉆井液返出流量狀態(tài)為異常（例 如，鉆井液返出流量減少的情況下的井筒內(nèi)的鉆井液漏失；或者鉆井液返出流量增加的情 況下的地層的流體進(jìn)入井筒內(nèi)）；在所述鉆井液返出流量處于預(yù)定流量范圍內(nèi)的情況下， 確定所述鉆井液返出流量狀態(tài)為正常。
[0020] 當(dāng)所獲取的鉆井參數(shù)為所述鉆頭扭矩時(shí)，根據(jù)鉆頭扭矩及第一規(guī)則確定井眼清潔 狀態(tài)，對(duì)應(yīng)的預(yù)定范圍可以指預(yù)定扭矩范圍，具體地：在所述鉆頭扭矩未處于預(yù)定扭矩范圍 內(nèi)的