[发明专利]深水控压钻井水力参数实时优化方法及设备

权利要求书

1.一种深水控压钻井水力参数实时优化方法，该方法包括：

实时采集当前钻井过程中的溢流参数，对该溢流参数进行预处理和特征提取，并将该预处理和特征提取后的溢流参数输入到训练好的支持向量机识别模型进行溢流判断；以及

在判断当前钻探深度发生溢流时，

减小节流管线上的节流阀的开度，增大井口回压，同时升高海底泵排量，增加钻井液的排量；

测量井口回压，并根据所测量的井口回压，计算井底压力；

在所计算的井底压力未落入一安全窗口内的情况下，判断是否继续发生溢流；

在继续发生溢流的情况下，采用高密度钻井液与原钻井液混合从钻杆泵入井筒环空，并执行上述减小节流阀的开度、升高海底泵排量、计算井底压力以及判断继续发生溢流的操作，直至不再发生溢流，

所述训练好的支持向量机识别模型包括：流量识别模型、泥浆池增量识别模型和立压识别模型；

所述实时采集当前钻井过程中的溢流参数，对该溢流参数进行预处理和特征提取，并将该预处理和特征提取后的溢流参数输入到训练好的支持向量机识别模型进行溢流判断包括：

实时采集当前钻井过程中的进出口的流量差、泥浆池增量以及立压，对所述流量差、泥浆池增量以及立压进行预处理和特征提取，并将该预处理和特征提取后的流量差、泥浆池增量以及立压输入到相应的支持向量机识别模型进行溢流判断；以及

采用信息融合模型对各个识别模型下的溢流概率进行处理，以判断当前钻探井深是否溢流。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所测量的井口回压，计算井底压力包括：

确定控压钻井溢流后的流动计算参数；

确定溢流状态下的复杂流体组分；

考虑溢流状态时井筒内的复杂流动，建立井筒双多模型；

确定核心辅助方程和边界条件；

对双多模型求解域进行网格划分和数值离散；以及

利用所述双多模型，求解当前测量井口回压下的井底压力。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，

所述流动计算参数包括：井身结构、钻具组合、地层数据、钻井平台上监测到的气-液-固相排量、钻井液密度、钻井液粘度、实时井口回压、井口处的温度和压力、当前的钻头钻探深度；

所述复杂流体组分包括：钻井液、流入原油、地层水、破碎岩屑、钻穿水合物层时的水合物、烃类气体、CO₂、H₂S。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述井筒双多模型包括：气相、液相、固相、超临界相的连续性方程，以及动量方程和能量方程。

5.一种深水控压钻井水力参数实时优化设备，该设备包括：

采集装置，用于实时采集当前钻井过程中的溢流参数以及井口回压；以及

控制装置，用于对采集的溢流参数进行预处理和特征提取，并预处理和特征提取后的溢流参数输入到训练好的支持向量机识别模型进行溢流判断，并在判断当前钻探深度发生溢流时，

减小节流管线上的节流阀的开度，增大井口回压，同时升高海底泵排量，增加钻井液的排量；

根据所采集的井口回压，计算井底压力；

在所计算的井底压力未落入一安全窗口内的情况下，判断是否继续发生溢流；

在继续发生溢流的情况下，采用高密度钻井液与原钻井液混合从钻杆泵入井筒环空，并执行上述减小节流阀的开度、升高海底泵排量、计算井底压力以及判断继续发生溢流的操作，直至不再发生溢流，

所述训练好的支持向量机识别模型包括：流量识别模型、泥浆池增量识别模型和立压识别模型；

所述采集装置实时采集当前钻井过程中的进出口的流量差、泥浆池增量以及立压；

所述控制装置用于：对所述流量差、泥浆池增量以及立压进行预处理和特征提取，并将该预处理和特征提取后的流量差、泥浆池增量以及立压输入到相应的支持向量机识别模型进行溢流判断，得到各个识别模型下的溢流概率；以及采用信息融合模型对各个识别模型下的溢流概率进行处理，以判断当前钻探井深是否溢流。