新一代钻井井史管理系统的设计与展望

从可实现的角度和新软件发展观出发,阐述了目前钻井井吏管理系统的现状和特点,指明了新一代钻井井史系统设计的关键技术.弹性的数据库设计将为数据挖掘带来方便,柔性的软件框架设计将为平台提供无限的功能扩展.创新性地提出了以支持插件为代表的新一代钻井井史管理软件架构,将新的软件设计思维注入到石油钻井系统的开发中.     

基于数据融合技术的钻井过程故障诊断

提出一种基于数据融合技术的钻井过程故障诊断方法.系统采用三层结构,特征层利用BP神经网络对单个测点的多个钻井参数进行故障模式识别;决策层利用D-S证据理论对多个测点的初步识别结果进行融合,得到证据融合决策诊断结果,提高了系统决策的准确性和合理性,使诊断系统适用于多变量、多参数、多过程的复杂钻井过程系统.     

钻井泵故障诊断方法的探索与实践

钻井泵是石油钻井中循环系统的关键设备，其工作状态的好坏直接影响到钻井工作的安全、效率、质量和成本。为了保证钻井泵的正常工作和钻井生产的正常进行．提高钻井泵的现代化维修和管理水平．亟待研制适用于现场使用的、科学先进的钻井泵实时故障诊断系统。文章在分析了目前石油钻井泵故障诊断研究工作现状的基础上，结合现场的需要和自己的研究工作，认为研究工作的重点应放在钻井泵动力端上．应致力于研制先进实用的整个泵的故障诊断系统。文章介绍了作者在钻井泵振动故障诊断系统研制开发方面的工作情况和取得的初步结果。     

钻井过程一种小型化信息监测系统的研制

针对钻井生产过程的特殊性,开发了钻井过程一种小型化信息监测系统。该系统集成了总线技术和红外气体检测技术,实现了数据采集的小型化,并开发了用于现场的信息评价和故障诊断的专家系统。利用数据远程联网技术,实现了钻井现场与基地的数据信息共享。系统不仅能够随钻监测钻井过程、录取准确齐全的钻井参数,还能够及时准确地对钻井过程进行状态判断;作为钻井现场的一个信息平台,可以实现钻井现场的信息交流,对数字化油田建设起着重要作用。     

基于机械比能理论的复合钻井参数优选方法

为了进一步提高深部地层钻井速度,利用机械比能理论对复合钻井参数进行优化。从岩石力学和能量守恒角度出发,分析了基于机械比能理论的钻井优化机理,得出了钻进参数与机械钻速之间的相互关系。在Teale机械比能模型的基础上,引入钻头滑动摩擦系数和钻头破岩效率系数,将扭矩表示为钻压的函数,解决了常规钻井中扭矩难以直接测量的问题,建立了基于比能理论的复合钻井参数优化模型,并开发了钻井优化系统。该系统在实钻过程中可以进行钻井参数的动态监测,实时反馈钻井参数优劣,提示井下复杂情况。现场试验应用后,优化井段平均机械钻速提高20%~30%,钻头使用寿命延长。研究结果表明,机械比能理论能够用于钻进参数优化,达到深层提速和降低钻井成本的目的。      

33号海洋钻井平台钻井系统

宝鸡石油机械有限责任公司（简称宝石机械）为坐底式海洋钻井平台中油海33号平台提供的钻井系统,在大港油田港东地区港深3号井场正式开钻。至此,宝石机械已为中国石油海洋工程公司累计提供了10套海洋钻井装备。     

基于Web的钻井工程远程故障诊断系统

根据钻井工程的特点,讨论了基于Web的数据访问技术,构建了基于Web的钻井工程远程故障诊断系统。系统诊断中心对信息进行实时分析、处理和诊断,并反馈诊断结果。通过该系统,专家和领导可及时了解钻井现场设备运行状况,可以及时发现钻井数据的异常,及时分析故障原因,及时地做出正确指挥决策。该系统具有良好的开放性,实现了钻井数据共享、远程故障诊断及领导辅助决策功能。     

石油钻井机械设备保养维护分析

石油钻井机械的工作过程中,钻机是机械设备中最重要的机械。石油钻井机械设备是比较复杂的系统,钻井机是其中必不可少的设备。关于维修保养钻井机械设备,提高机械设备的利用率,维持其正常的工作状态,论述了石油钻井机械设备的管理、保养和维修方法,提供相应参考。     

面向流体机械的智能故障诊断系统设计

流体机械广泛应用于石油机械类行业,对其进行状态监测、诊断维护具有重要的实用价值。以旋转式流体机械的典型故障特征为对象,利用LabVIEW软件和MATLAB软件,设计了一套适用于旋转式流体机械的智能故障诊断系统。该系统除了具有常见旋转式流体机械故障诊断中的信号采集与处理功能、动平衡人机交互功能外,为了提高系统的智能化水平,还设计了基于遗传算法优化的BP神经网络智能故障识别系统。基于多功能转子实验台的测试结果显示,该诊断系统在旋转式流体机械故障问题诊断中,具有良好的故障识别率和准确率。上述研究表明,该测试系统具有精度高、功能齐全、可移植性和拓展性强等特点,可以较好地适用于旋转式流体机械故障诊断科研实践工作。     

ITBS型多分支井钻井系统在Troll油田获得75百万桶开采量

一种新型多分支钻井系统已被研制开发出来 ,该系统可提供机械和液力分离式接合 ,而且还具有在主井眼和侧向井眼进行老井重钻的能力。该系统也是一个简单的机械运转装置 ,仅需要最少的起下钻次数就可完成接合 ,并达到机械和液力分离。多分支钻井技术的应用减少了生产压差 ,增加了油藏内的波及效率 ,从而大大地提高了油藏采收率。     

基于数据挖掘技术的深井钻速预测方法研究

为了对钻井过程中的机械钻速进行预测,提出了层次分析-神经网络组合模型,将层次分析法确定的钻速影响因素权重和原始数据一并作为输入信息,经过神经网络训练、迭代,确定已钻井钻速模型,最后利用模型对同一区域待钻井钻速进行仿真预测。仿真结果表明,应用层次分析法与前馈神经网络原理建立的AHP-BP组合模型在一定程度上可以提高迭代收敛速度和训练结果的可靠性;利用数据挖掘技术对钻速进行仿真预测,并与实钻值进行对比,可以对钻井状态进行评价,为优选钻进参数、钻头型号及钻井优化提供辅助决策支持。     

基于模糊神经网络的钻机安全监控系统研究

由于地层的多样性,钻机系统状态、功能和结构的复杂性、非线性及不确定性,借助单一信息源提供的信息,采用常规或传统的故障诊断理论和方法,根据几个主要的故障特征量做出判断,难以实现钻机故障诊断。为此,提出基于信息融合的模糊推理和神经网络相结合的故障综合诊断方法,采用多个异类传感器与现场总线构成安全监控系统,建立故障诊断结构模型,进行模糊神经网络算法的信息融合和学习算法与网络参数确定。试验表明,该系统应用于钻机故障的实时检测和神经网络智能诊断具有良好的效果,对提高钻井过程安全和自动化水平具有重要意义。     

钻井用柴油发动机特征挖掘及故障诊断

柴油发动机状态监测及故障诊断的关键环节是特征参数的挖掘。提出了一种将距离测度和奇异值分解相结合的特征挖掘方法,将该方法应用到发动机的特征挖掘中,并将挖掘到的特征作为BP神经网络的输入向量用于发动机的故障诊断。结果表明,根据类间距离和类内距离之比定义的特征敏感度可以很好地区分不同的类,基于距离测度和奇异值相结合的方法可以优化特征,提高诊断的准确率。利用训练好的BP神经网络对现场12台发动机进行故障诊断,有11台诊断结论完全正确,诊断的准确率为91.67%。     

基于信息融合理论的柴油机故障诊断技术

应用多传感器信息融合理论与不确定性决策理论,研究了基于神经网络和D-S证据理论相结合的信息融合的故障诊断方法。以传感器检测数据为输入,以神经网络输出构造基本概率赋值函数,对不同传感器的检测证据按D-S证据理论进行融合,得到待识别目标的诊断可信度。通过对柴油机振动监测数据、燃油压力波动信息以及两者融合信息的故障诊断结果的比较,表明基于神经网络和D-S证据理论相结合的多传感器信息融合方法用于复杂机械的故障诊断是可行和有效的。     

MATLAB与VB混合编程及其在钻井事故诊断中的应用

将VB与Matlab结合,用于钻井事故诊断系统开发,通过钻井现场所得的数据样本,用曲线拟合与人工神经网络技术,设计实现钻井异常数据诊断系统。文中介绍了VB调用Matlab的详细步骤,利用Matlab的图形处理及神经网络训练优势,结合VB良好的图形用户界面,用程序段的方式说明用VB编写主界面,Matlab完成曲线拟合与神经网络诊断的具体实现过程。利用此方法缩短了程序开发时间,减少了程序开发工作量。经实践证明,该方法切实可行,对钻井生产具有指导作用。     

新形势下的钻井信息化

介绍了我国石油行业在新的发展形势和管理模式下，钻井领域进行信息化的重要任务。在理清钻井业务流程的基础上，提出了以“钻井数据中心”为核心的钻井信息系统框架。从自动采集和人工采集两个方面阐明了钻井数据采集的范围和方式；从井筒网络、井场局域网、远程传输网和企业网等方面介绍了钻井信息化立体网络的构成，还介绍了钻井数据与甲方数据中心的数据交换方式、钻井数据中心的构建方法、以及钻井数据中心所支持的上层应用系统设计内容。提出了钻井信息化的发展方向，对我国钻井行业信息化有一定的指导意义。     

钻前井壁稳定预测方法的研究

国内外对井壁稳定研究一般都在钻井过程中或钻井结束后进行,通过钻井、测井、录井和岩心资料的综合分析,确定井壁失稳主导机理,选择安全泥浆密度与泥浆体系,该方法相对容易且符合研究井的实际工程要求,但得到结果的实用性易受地质构造影响。此外,野猫井的井壁稳定性一般凭经验判断,所以复杂地层的井壁失稳事故在所难免。为此,本文在神经网络的基础上,研究了利用地震资料钻前预测井壁稳定性的方法,建立了井壁稳定性钻前预测模型,该模型在现场得到较为成功的应用。至目前国内外在这一领域的研究还是空白。     

钻井风险控制系统的研究进展

为了控制钻井复杂与事故,国内外一直都致力于研究建立智能的钻井风险控制系统。通过调研分析NDS和eDrilling等国外成熟的钻井风险控制系统以及国内在钻井事故专家系统、利用智能方法识别钻井事故、远程钻井事故专家系统、借助综合录井仪进行钻井事故诊断等方面的成果,明确了我国自主开发钻井风险控制系统的必要性和紧迫性。进而提出并建立了国内钻井风险控制系统的整体架构方案,其应实现的功能包括系统整体架构、钻井实时数据库、实时数据采集、实时数据传输、实时数据可视化、钻井风险因素分析、井下风险诊断与预测。最后,介绍了所研发的钻井风险控制系统取得的阶段性成果,包括数据采集软件、数据传输与接收软件、钻井数据管理软件,基于模糊综合评价和BP神经网络两种智能方法的钻井复杂实时诊断与预测子系统。多次现场生产测试结果表明,该系统符合率和实用性均较高。     

钻井岩性实时识别方法研究

地层岩性的实时识别对及时调整钻井参数、有效控制井眼轨迹具有十分重要的作用。以录井资料为基础识别地层岩性,必须综合考虑钻井操作参数、水力参数以及钻头磨损状态的影响,而随钻过程中,就目前的技术还不能够实时测量钻头磨损状态。根据BP神经网络原理,建立了岩性识别双重神经网络模型。第1个神经网络用来在已知钻头磨损状态条件下,识别所钻地层岩性;第2个神经网络用来在已知地层岩性条件下,预测钻头磨损状态。2个神经网络通过钻头磨损状态参数连接起来,选取样本数据分别对2个神经网络进行训练,并结合随钻录井数据,根据岩性识别流程图对岩性进行实时识别。应用该模型在新疆油田进行了岩性实时识别试验,识别结果与测井解释结果相比,符合率达85%。应用结果表明该模型具有一定的合理性和实用性。     

一种基于无线传感局域网络的钻井多参数监测系统的现场应用

从适应井场信息化建设的角度出发,介绍了基于超低功耗无线收发OEM模块设计的无线传感局域网系统组成的钻井现场多参数监测系统,实现了钻井现场的多参数数据采集无线监测设计和应用,阐述了该系统硬件和软件的设计方法.通过构建节点之间合理的通讯协议,有效地解决了控点与节点、节点与节点之间的数据中继和传输问题,确保了钻井现场的数据传输可靠性.应用实例证明,采用低压低功耗无线传感网络系统在钻井现场是安全、可靠的,为录井设备新一代无线数据采集系统的进一步革新和应用奠定了基础.