[发明专利]一种地面、井下一体化的钻井实时优化系统

权利要求书

1.一种地面、井下一体化的钻井实时优化系统，其特征在于，包括：

井下数据测量系统，其用于对井下的地质参数、工程参数和井眼轨迹参数进行测量得到测量数据；

井下安全监测系统，其用于对井下的地质故障、循环系统故障和钻头钻具故障进行监测得到监测数据；

井下钻井优化系统，其用于对测量数据和监测数据进行融合，并分析得到钻井优化方案，并对方案进行编码后上传；

地面数据系统，其用于为地面决策系统提供历史数据、钻井知识数据和地面测量数据；

地面决策系统，其用于根据地质设计、历史数据和钻井知识数据得到钻前优化方案，并建立地质模型，以及在钻井过程中，综合地面测量数据，以及井下测量监测信息或井下钻井优化方案，得到实钻优化方案，并将实钻优化方案传输至控制及执行系统；

控制及执行系统，其用于将实钻优化方案转化为井下执行机构指令和地面执行机构指令，并进行具体实施。

2.如权利要求1所述的一种地面、井下一体化的钻井实时优化系统，其特征在于：

所述钻井实时优化系统还包括数据双向传输系统；

所述数据双向传输系统包括井下数据短传系统、遥传系统和地面指令下传系统；

所述井下数据短传系统用于以短传方式将井下数据测量系统测量得到的测量数据和井下安全监测系统监测得到的监测数据传输至井下钻井优化系统；

所述遥传系统用于以泥浆脉冲或电磁波传输方式，将钻井优化方案的编码、井下测量数据或井下监测数据传输至地面决策系统；

所述地面指令下传系统用于以泥浆脉冲或电磁波传输方式，将井下执行机构指令传输至井下的控制及执行系统。

3.如权利要求1所述的一种地面、井下一体化的钻井实时优化系统，其特征在于：

所述井下数据测量系统包括井下地质参数测量系统、工程参数测量系统和井眼轨迹参数测量系统；

所述井下地质参数测量系统包括随钻测井仪，所述井下地质参数测量系统用于对井下的地质参数进行测量；

所述工程参数测量系统包括钻头工况在线监测仪，所述工程参数测量系统用于对井下的工程参数进行测量。

所述井眼轨迹参数测量系统包括随钻测斜仪，所述井眼轨迹参数测量系统用于对井下的井眼轨迹参数进行测量。

4.如权利要求3所述的一种地面、井下一体化的钻井实时优化系统，其特征在于：

所述地质参数包括地层岩性、岩石物理特性、力学特性、地质构造和地层倾角；

所述工程参数包括轴力、扭矩、弯矩、三轴振动、转速、温度和压力；

所述井眼轨迹参数包括井斜角、方位角和工具面角。

5.如权利要求1所述的一种地面、井下一体化的钻井实时优化系统，其特征在于：

所述井下安全监测系统包括地质安全监测系统、循环故障监测系统和钻头钻具故障监测系统；

所述地质安全监测系统包括地质探测仪，所述地质安全监测系统用于对井下的地质故障进行监测；

所述循环故障监测系统包括随钻环空压力测量仪，所述循环故障监测系统用于对井下的循环系统故障进行监测；

所述钻头钻具故障监测系统包括智能钻头钻具，所述钻头钻具故障监测系统用于对井下的钻头钻具故障进行监测。

6.如权利要求5所述的一种地面、井下一体化的钻井实时优化系统，其特征在于：

所述地质故障包括卡钻、轨迹错误和井壁垮塌；

所述循环系统故障包括井涌、井漏、泥包、管路刺穿和排屑不畅；

所述钻头钻具故障包括疲劳断裂、磨损和脱扣。

7.如权利要求1所述的一种地面、井下一体化的钻井实时优化系统，其特征在于：

所述井下钻井优化系统包括数据融合处理系统、数据分析计算系统和优化方案输出系统；

所述数据融合处理系统用于对测量数据和监测数据进行融合处理，得到井下系统的状态信息；

所述数据分析计算系统用于对融合后的测量数据和监测数据进行分析得到钻井优化方案；

所述优化方案输出系统用于对得到的钻井优化方案进行编码后输出。