[发明专利]控压钻井智能钻进控制、钻进异常识别和处理方法及系统

说明书

本发明公开了控压钻井技术领域的一种控压钻井智能钻进控制、钻进异常识别和处理方法及系统，方法的步骤包括：S1，根据钻头压力损失值、管柱和环空压耗和井下工具压耗计算量表，计算实际的井底压力值；S2，根据所述实际的井底压力值、井底压力安全余量值，计算待调整的地面背压值；S3，根据所述待调整的地面背压值，提升或降低井底压力，实现控压钻井系统的自动钻进控制。本发明提出使用现场钻井数据，通过实时计算井底压力，实时修正实际的地层孔隙压力和地层破裂压力，按照钻井设计要求，实时计算地面背压值的方法，向节流阀PLC实时发送该数据，实现了自适应、精确、智能的井底压力标准化控制。

技术领域

本发明涉及机器人自主探索领域，特别是一种控压钻井智能钻进控制、钻进异常识别和处理方法及系统。

背景技术

近年来，石油行业飞速发展，但是油气资源也面临着枯竭的危机，所以对复杂地形的油气田开采是必不可少的，但是诸如地层漏失、压差卡钻、地层孔隙压力与地层破裂梯度间压力窗口狭窄造成涌漏等问题也越来越多，这些问题使得钻井过程时间加长，费用也提高了，为了解决复杂地形对钻井带来的诸多问题，控压钻井MPD(Managed PressureDrilling)技术应运而生。

控压钻井技术的核心是控制井底的压力，保证井筒的压力一直处在破裂压力和地层孔隙压力之间，有效地防止井漏或溢流，使钻井过程安全可靠。

在国内，陆续出现了控压钻井技术相关的专利和论文，例如：杨雄文，周英操等在控压钻井自动控制系统中引入分级递阶智能控制的概念，将MPD相关操作集成起来，自动化工具执行低阶的自动连锁操作，大大降低了控压钻井操作的难度和复杂性，优化了钻井作业，降低了钻井成本。陈尚周在其论文中对DAPC系统的回压节流系统进行了研究，建立了整个节流系统的数学模型，对系统稳定性和快速性进行分析。专利“一种智能钻井控制云平台及智能钻井控制系统”(公开号CN108756848B)公开了一种智能钻井控制云平台，该系统可做到钻井技术远程自动化，优化钻井参数、降低钻井成本、提高钻井效率。

但是上述方案中，仍存在诸多问题：

1、由于控压钻井的复杂性，要求快速反应，向控压节流阀输入精确的地面背压值，以应对地层压力的不确定性。在不影响钻速的情况下，技术人员难以快速计算出准确的地面背压值；

2、由于钻井现场往往远离人类聚集区，技术人员易受情绪影响。由于技术人的经验参差不齐，判断控压钻井异常时，总体误判率较高，而且反应较慢，发现钻井异常时，异常往往已经比较严重了。同时，技术人员经验的增长也受多方面限制，难以快速提升，发生钻井异常时，第一时间的反应对后续处理的费用影响极大，由于技术人员的水平也参差不齐，部分异常往往因处理不当，带来更大的损失，需要自动控制的及时响应，因此，人工控制存在随机性，缺乏应急处置的标准化控制。

发明内容

本发明根据实际的井底压力值和井底压力安全余量值，提出了待调整的地面背压值的准确计算方法，给出了异常识别判定的模型和流程，并给出了标准化的溢流处理流程，提出了一种控压钻井智能钻进控制、钻进异常识别和处理方法及系统。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

控压钻井智能钻进控制、钻进异常识别和处理方法，步骤包括：

S1，根据钻头压力损失值、管柱和环空压耗和井下工具压耗计算量表，计算实际的井底压力值；

S2，根据实际的井底压力值、井底压力安全余量值，计算待调整的地面背压值；

S3，根据待调整的地面背压值，提升或降低井底压力，实现控压钻井系统的自动钻进控制。

进一步的，S1的具体步骤包括：

S11，获取钻井液密度、钻井液排量、钻头喷嘴流量系数和喷嘴面积；