复杂地层可钻性场智能建模与钻速优化
发布时间：2021-08-27 12:24
保障资源能源安全是实现国家经济可持续发展的关键之一,也是国家安全的重要组成部分。随着浅层矿产资源的日益枯竭、深部成矿理论的发展和大量深部资源能源的探明,深部地质勘探和开发成为必然。但是深部地质钻进过程中存在“三高一扰动”的复杂地质力学环境,非线性、强耦合、强干扰等特性突出,并且缺少考虑实际状况的智能地层建模和钻速优化的方法。本文从复杂地质钻进过程特点和反应机理出发,运用机器学习和智能优化理论,重点对钻进点地层可钻性建模、三维地层可钻性场空间建模、钻速高精度预测、非凸非线性钻速优化等相关问题进行研究。论文主要研究成果和创新点如下:（1）提出基于数据驱动的钻进点地层可钻性智能建模方法对各测井参数与地层可钻性之间相关关系进行分析,分别提出两种基于数据驱动的钻进点地层可钻性智能建模方法。首先提出基于数据驱动的钻进点地层可钻性融合建模方法,通过运用皮尔逊相关性分析方法确定与地层可钻性相关性较强的输入参数,减小模型耦合;然后基于极限学习机和改进自适应集成学习算法形成一种钻进点地层可钻性新型融合计算模型,通过仿真对比实验验证所提模型方法的优越性。在之前融合建模方法的基础上,引入递推最小二乘算法,提出...
【文章来源】：中国地质大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：130 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
地震参数采集过程
16甘超：复杂地层可钻性场智能建模与钻速优化云2.0”实现了160多个国家级核心地质数据库共享，全国地质资料馆的近14万档、440余万件存量地质资料的查询、浏览、在线订单服务，累计提供90万个钻孔数据，钻孔岩心图像29万多米，提供8.9亿条各类图书、期刊、报纸、论文、会议、专利等地学文献检索服务。2.3.2钻中参数钻中参数就是在钻进过程中产生、记录、采集的各类数据，也是最直接、最重要的钻进过程信息，主要可以分为钻进参数和录井参数两种。钻进参数主要包括钻压、转速、泵量、扭矩、深度、立管压力、钻速等，可以在司钻房中的人机交互屏幕中实时监测。其中钻压、转速和泵量是钻进操作参数，在钻进过程中可以通过对它们的控制实现优化钻进的目的，本文第六章将重点介绍如何优化上述钻进操作参数进而实现钻速优化。而录井参数主要包括岩心、岩屑、荧光、轻烃、出入口流量/密度/温度、总池体积、溢漏情况、环空当量循环密度、钻进成本等，是及时获取地下信息、发现评估资源能源的最直接手段。实际钻进工程通常将钻进参数和录井参数统一称为综合录井参数。例如上海神开石油化工装备股份有限公司开发的SK-CMS综合录井仪，融合防爆CAN总线技术、快速色谱、随钻测量、现场地质分析等技术，可以在综合录井房中实现钻进现场综合信息解释与评价[124]。综合录井采集监测系统如图2-3所示。图2-3综合录井采集监测系统综合录井采集监测系统能够将井场地面绞车转盘系统和泥浆循环系统采集得到的钻进和录井参数汇集到一起，并集中进行监控，系统配备的荧光、色谱仪还可以进一步对岩心和岩屑进行分析。这些参数的采集和获取将为钻进过程建模、
中国地质大学博士学位论文17优化与控制奠定良好基矗2.3.3钻后参数钻后参数即钻进形成井眼后，再下放仪器或者做岩心实验获取的测量参数，主要指测井参数和地层特征参数。其中，测井参数主要包括电阻率、声波时差、自然伽马、井斜角、方位角等，是反应地球物理特性和钻进轨迹的重要参数。常规的测井方法主要是电缆测井，将测井仪器下放至井底再上提一共记录九条测井曲线。近年来，随着传感器、信息技术的提高，现在有部分公司也采用随钻测井方法，这种方法成本高、代价大，但是能够随钻测量井下地层信息对实时更新地层模型，规避井下风险，提高钻进效率具有很大作用。地层特征参数主要指单轴抗压强度、地层可钻性、地层压力等，这类参数难以通过测量的方式直接获得，一般需要通过做岩心实验计算或者通过与地震测井录井钻进等参数建立预测模型利用软测量方式得到的数据。它们是反映岩石力学信息的综合参数，也是对钻机过程地质环境的定量描述。测井参数采集系统主要以斯伦贝谢MAXIS500、哈里伯顿LOG-IQ和贝克休斯FOCUS等系统为代表[125]。中国石油集团长城钻探测井技术研究院开发了新一代网络化测井系统LEAP800，如图2-4所示。图2-4测井参数采集系统通常，测井参数采集系统由测井平台和井下仪器两部分组成。测井平台包括地面软硬件、遥测系统和总线系统；井下仪器种类众多，主要可以分为常规仪器
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于地震解释资料的水平井轨道优化设计方法[J]. 耿智,陈勉,金衍,方欣,景宁. 石油机械. 2016(09)
[2]井底压力条件下岩石可钻性实验及仿真研究[J]. 魏山栋,孟英峰,石祥超,唐汉林. 科学技术与工程. 2016(08)
[3]定向钻井PDC钻头三维钻速预测方法[J]. 邹德永,王家骏,卢明,陈修平,于金平. 中国石油大学学报(自然科学版). 2015(05)
[4]泥岩地层PDC钻头钻井参数优化方法[J]. 孙连忠,张进双,王磊,曹建山,崔祥. 钻采工艺. 2015(03)
[5]考虑钻头转速影响的新三维钻速方程[J]. 刘军波,韦红术,赵景芳,张辉,张日鹏. 石油钻探技术. 2015(01)
[6]区域三维空间岩石可钻性预测方法研究与应用[J]. 耿智,樊洪海,陈勉,王金钟,纪荣艺,景宁. 石油钻探技术. 2014(05)
[7]井底牙轮钻头的钻速方程及现场应用[J]. 李玮,李亚楠,陈世春,丛长江,霍明宇,杨斌. 中国石油大学学报(自然科学版). 2013(03)
[8]基于SDCQGA优化BP神经网络的岩石可钻性建模[J]. 沙林秀,张奇志,贺昱曜. 西安石油大学学报(自然科学版). 2013(02)
[9]基于优化的BP神经网络地层可钻性预测模型[J]. 董青青,梁小丛. 探矿工程(岩土钻掘工程). 2012(11)
[10]基于数据挖掘技术的深井钻速预测方法研究[J]. 景宁,樊洪海,纪荣艺,翟应虎,刘天宇. 石油机械. 2012(07)
硕士论文
[1]基于测井资料和支持向量机的岩石可钻性研究[D]. 张琥.西南石油大学 2011
[2]基于神经网络方法在致密砂岩可钻性中的建模[D]. 赵琰.成都理工大学 2007
本文编号：3366348
【文章来源】：中国地质大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：130 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
地震参数采集过程
16甘超：复杂地层可钻性场智能建模与钻速优化云2.0”实现了160多个国家级核心地质数据库共享，全国地质资料馆的近14万档、440余万件存量地质资料的查询、浏览、在线订单服务，累计提供90万个钻孔数据，钻孔岩心图像29万多米，提供8.9亿条各类图书、期刊、报纸、论文、会议、专利等地学文献检索服务。2.3.2钻中参数钻中参数就是在钻进过程中产生、记录、采集的各类数据，也是最直接、最重要的钻进过程信息，主要可以分为钻进参数和录井参数两种。钻进参数主要包括钻压、转速、泵量、扭矩、深度、立管压力、钻速等，可以在司钻房中的人机交互屏幕中实时监测。其中钻压、转速和泵量是钻进操作参数，在钻进过程中可以通过对它们的控制实现优化钻进的目的，本文第六章将重点介绍如何优化上述钻进操作参数进而实现钻速优化。而录井参数主要包括岩心、岩屑、荧光、轻烃、出入口流量/密度/温度、总池体积、溢漏情况、环空当量循环密度、钻进成本等，是及时获取地下信息、发现评估资源能源的最直接手段。实际钻进工程通常将钻进参数和录井参数统一称为综合录井参数。例如上海神开石油化工装备股份有限公司开发的SK-CMS综合录井仪，融合防爆CAN总线技术、快速色谱、随钻测量、现场地质分析等技术，可以在综合录井房中实现钻进现场综合信息解释与评价[124]。综合录井采集监测系统如图2-3所示。图2-3综合录井采集监测系统综合录井采集监测系统能够将井场地面绞车转盘系统和泥浆循环系统采集得到的钻进和录井参数汇集到一起，并集中进行监控，系统配备的荧光、色谱仪还可以进一步对岩心和岩屑进行分析。这些参数的采集和获取将为钻进过程建模、
中国地质大学博士学位论文17优化与控制奠定良好基矗2.3.3钻后参数钻后参数即钻进形成井眼后，再下放仪器或者做岩心实验获取的测量参数，主要指测井参数和地层特征参数。其中，测井参数主要包括电阻率、声波时差、自然伽马、井斜角、方位角等，是反应地球物理特性和钻进轨迹的重要参数。常规的测井方法主要是电缆测井，将测井仪器下放至井底再上提一共记录九条测井曲线。近年来，随着传感器、信息技术的提高，现在有部分公司也采用随钻测井方法，这种方法成本高、代价大，但是能够随钻测量井下地层信息对实时更新地层模型，规避井下风险，提高钻进效率具有很大作用。地层特征参数主要指单轴抗压强度、地层可钻性、地层压力等，这类参数难以通过测量的方式直接获得，一般需要通过做岩心实验计算或者通过与地震测井录井钻进等参数建立预测模型利用软测量方式得到的数据。它们是反映岩石力学信息的综合参数，也是对钻机过程地质环境的定量描述。测井参数采集系统主要以斯伦贝谢MAXIS500、哈里伯顿LOG-IQ和贝克休斯FOCUS等系统为代表[125]。中国石油集团长城钻探测井技术研究院开发了新一代网络化测井系统LEAP800，如图2-4所示。图2-4测井参数采集系统通常，测井参数采集系统由测井平台和井下仪器两部分组成。测井平台包括地面软硬件、遥测系统和总线系统；井下仪器种类众多，主要可以分为常规仪器
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于地震解释资料的水平井轨道优化设计方法[J]. 耿智,陈勉,金衍,方欣,景宁. 石油机械. 2016(09)
[2]井底压力条件下岩石可钻性实验及仿真研究[J]. 魏山栋,孟英峰,石祥超,唐汉林. 科学技术与工程. 2016(08)
[3]定向钻井PDC钻头三维钻速预测方法[J]. 邹德永,王家骏,卢明,陈修平,于金平. 中国石油大学学报(自然科学版). 2015(05)
[4]泥岩地层PDC钻头钻井参数优化方法[J]. 孙连忠,张进双,王磊,曹建山,崔祥. 钻采工艺. 2015(03)
[5]考虑钻头转速影响的新三维钻速方程[J]. 刘军波,韦红术,赵景芳,张辉,张日鹏. 石油钻探技术. 2015(01)
[6]区域三维空间岩石可钻性预测方法研究与应用[J]. 耿智,樊洪海,陈勉,王金钟,纪荣艺,景宁. 石油钻探技术. 2014(05)
[7]井底牙轮钻头的钻速方程及现场应用[J]. 李玮,李亚楠,陈世春,丛长江,霍明宇,杨斌. 中国石油大学学报(自然科学版). 2013(03)
[8]基于SDCQGA优化BP神经网络的岩石可钻性建模[J]. 沙林秀,张奇志,贺昱曜. 西安石油大学学报(自然科学版). 2013(02)
[9]基于优化的BP神经网络地层可钻性预测模型[J]. 董青青,梁小丛. 探矿工程(岩土钻掘工程). 2012(11)
[10]基于数据挖掘技术的深井钻速预测方法研究[J]. 景宁,樊洪海,纪荣艺,翟应虎,刘天宇. 石油机械. 2012(07)
硕士论文
[1]基于测井资料和支持向量机的岩石可钻性研究[D]. 张琥.西南石油大学 2011
[2]基于神经网络方法在致密砂岩可钻性中的建模[D]. 赵琰.成都理工大学 2007
本文编号：3366348
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