[发明专利]一种控压钻井智能控制系统

说明书

本发明公开了一种控压钻井智能控制系统，包括在线监测模块、智能控制模块和人为控制模块；在线监测模块分别与智能控制模块和人为控制模块连接；在线监测模块用于实时采集钻井过程中的钻井工况数据；智能控制模块用于收集钻井参数及工程技术数据进行整合分析，形成样本库，并计算实际钻井工况的数据向量，结合样本库识别出钻井作业模式，根据钻井作业模式对钻井压力进行控制调节；人为控制模块用于钻井工作人员根据钻井工况数据和钻井作业模式对钻井压力进行人为调控。本发明通过机器学习智能算法可实时得出合理的调控指令，并自动将其传输至执行机构，可在实际运行过程中，根据在线监测数据复现或模拟人为控压决策，实现智能控压。

技术领域

本发明涉及石油天然气勘探开发的钻井领域，尤其涉及一种控压钻井智能控制系统。

背景技术

随着油气勘探开发工作的不断深入，勘探开发领域正逐渐转向深层、深水和非常规等复杂地层。一般复杂地层的“安全密度窗口”较窄，应用常规钻探技术时易出现井涌、井漏、卡钻等一系列钻井复杂问题，井筒流动安全控制问题突出，已成为严重影响和制约复杂地层油气勘探开发的技术瓶颈。

控压钻井技术（MPD）是近年来发展起来的一项钻井新技术，其核心是通过相应的装备系统实时调控井口回压，从而间接控制井底压力，使其一直处于“钻井安全密度窗口”内，可有效预防和控制井漏和溢流，避免井下复杂，大幅度降低非常生产时间。控压钻井技术已经成为当前解决复杂地层钻井井筒压力控制难题最有效的技术手段。控压钻井技术自问世以来，经过多年的发展，技术体系日趋完善，井筒压力的控制精度也持续提高，发展出的精细控压钻井系统井底压力控制精度可达±0.35MPa，已经成为了一项安全高效钻井的钻井装备新利器，相关装备也已实现国产化。

现有精细控压钻井系统主要包括旋转防喷器、地面自动节流管汇、回压补偿装置、井下随钻压力测试系统（PWD）、地面控制软件等组成。地面节流控制系统由各种闸板阀、液控节流阀、主节流管汇、辅助节流管汇、科里奥利流量计、压力传感器、液控节流控制操作台和控制箱等组成。回压补偿装置由电动三缸柱塞泵、交流电机、上水管线、排水管线及科里奥利流量计等组成。

目前，精细控压钻井技术已在现场得到了规模化应用，取得了很好的应用成效，但现有的精细控压钻井技术还存在如下问题：

当前的精细控压钻井系统只能依据随钻测量的工程参数进行被动控制，未结合工程地质研究资料等进行闭环控制，且高度依赖作业人员不定时输入数据及命令，对现场作业人员的素质要求较高，无法进行智能控制，可能因作业人员误操作或输入不合适的指令而导致控压效果欠佳。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种控压钻井智能控制系统，通过机器学习智能算法可实时得出合理的调控指令，并自动将其传输至执行机构，可在实际运行过程中，根据在线监测数据复现或模拟人为控压决策，实现智能控压。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种控压钻井智能控制系统，包括在线监测模块、智能控制模块和人为控制模块；在线监测模块分别与智能控制模块和人为控制模块连接；在线监测模块用于实时采集钻井过程中的钻井工况数据；智能控制模块用于收集钻井参数及工程技术数据进行整合分析，形成样本库，并计算实际钻井工况的数据向量，结合样本库识别出钻井作业模式，根据钻井作业模式对钻井压力进行控制调节；人为控制模块用于钻井工作人员根据钻井工况数据和钻井作业模式对钻井压力进行人为调控。