钻井参数监控系统及监控方法技术方案

本发明专利技术公开了一种钻井参数监控系统及监控方法，该系统包括：数据采集装置，实时获取钻井过程中的钻井参数，参数包括以下中的一个或多个：钻井液返出流量、固井液泵冲次数、井眼尺寸、转盘转速、钻头扭矩、钻头尺寸、井深、钻压、钻柱悬重和钻井液中侵入的气体体积；处理装置，根据获取的参数确定以下中的一个或多个：根据返出流量、钻头扭矩和/或钻柱悬重及第一规则确定钻井返出液流量状态、钻具状态和/或井眼清洁状态，根据泵冲次数和井眼尺寸及第二规则确定固井状态，根据转盘转速、钻头扭矩、钻头尺寸、井深和钻压及第三规则确定钻井效率，和/或根据气体体积及第四规则确定钻井液密度状态。由此能够实时监控钻井状态。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及油气勘探领域，具体地，涉及一种钻井参数监控系统及监控方法。
技术介绍
录井是油气勘探工作必不可少的作业，能够实时取全取准钻井过程中的各项数据资料，从而为发现、评价油气藏提供最及时、最直接、最可靠的信息。在油气钻探过程中，目前的钻井参数监控系统和方法是利用各种传感器来测量钻井参数，如大钩负荷传感器、立管压力传感器、泵冲传感器、转速传感器、扭矩传感器、体积传感器等，通过数据采集系统进行信号的采集和转换，将数据结果以图表形式显示，从而实现对钻井参数的监测。然而，上述数据结果的显示并不能直观反映钻井状态，仍然需要通过人工对这些参数进行分析以进一步确定钻井状态。并且，复杂多变的工程条件会导致设备监测参数多、数据分析量大、信息共享处理慢、数据库存储时间有限等问题，由此使得常规的监控系统和方法还存在以下问题：①钻井参数信号受干扰大、采集频率低，信号质量较差，影响数据分析的准确性；②系统处理复杂数据的传递和处理能力不足，无法实现钻井状态的定量计算和实时监测，有效信息同步分析能力低；③钻井参数繁多，无法实时传递反馈，人工分析关键数据的工作量巨大；④工程录井数据多，数据库的存储范围小，进行工程实况回放时数据的分析和调用受限。因此，目前的钻井参数监控系统和方法已无法满足钻井参数实时监测及优化控制的要求，进而也就无法及时发现井涌、井漏、卡钻、钻具振动等复杂情况，严重影响作业安全，导致钻井效率低、钻井周期长、工程风险高，制约了油气田的勘探开发进程。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种钻井参数监控系统及监控方法，以解决现有技术中无法实时监控钻井参数的问题。为了实现上述目的，本专利技术提供一种钻井参数监控系统，该系统包括：数据采集装置，用于实时获取钻井过程中的钻井参数，其中所述钻井参数包括以下参数中的一个或多个：钻井液返出流量、固井液泵冲次数、井眼尺寸、转盘转速、钻头扭矩、钻头尺寸、井深、钻压、钻柱悬重和钻井液中侵入的气体体积；以及处理装置，与所述数据采集装置连接，用于根据所获取的钻井参数确定以下状态中的一个或多个：根据所述钻井液返出流量、钻头扭矩和/或钻柱悬重及第一规则确定钻井返出液流量状态、钻具状态和/或井眼清洁状态，根据所述固井液泵冲次数和所述井眼尺寸及第二规则确定固井状态，根据所述转盘转速、所述钻头扭矩、所述钻头尺寸、所述井深和所述钻压及第三规则确定钻井效率，和/或根据所述钻井液中侵入的气体体积及第四规则确定钻井液密度状态。本专利技术还提供了一种钻井参数监控方法，其中，该方法包括：实时获取钻井过程中的钻井参数，其中所述钻井参数包括以下参数中的一个或多个：钻井液返出流量、固井液泵冲次数、井眼尺寸、转盘转速、钻头扭矩、钻头尺寸、井深、钻压、钻柱悬重和钻井液中侵入的气体体积；以及根据所获取的钻井参数确定以下状态中的一个或多个：根据所述钻井液返出流量、钻头扭矩和/或钻柱悬重及第一规则确定钻井返出液流量状态、钻具状态和/或井眼清洁状态，根据所述固井液泵冲次数和所述井眼尺寸及第二规则确定固井状态，根据所述转盘转速、所述钻头扭矩、所述钻头尺寸、所述井深和所述钻压及第三规则确定钻井效率，和/或根据所述钻井液中侵入的气体体积及第四规则确定钻井液密度状态。通过上述技术方案，通过实时获取钻井过程中的钻井参数，可以根据所获取的钻井参数基于相应的规则确定钻井相关状态。由此，通过上述的钻井参数监控系统和监控方法能够实现对钻井状态的实时监控。本专利技术的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1是根据本专利技术一种实施方式的钻井参数监控系统的方框图；以及图2是根据本专利技术一种实施方式的钻井参数监控方法的流程图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本发明。图1是根据本专利技术一种实施方式的钻井参数监控系统的方框图。如图1所示，本专利技术的钻井参数监控系统包括：数据采集装置10，用于实时获取钻井过程中的钻井参数，其中所述钻井参数包括以下参数中的一个或多个：钻井液返出流量、固井液泵冲次数、井眼尺寸、转盘转速、钻头扭矩、钻头尺寸、井深、钻压、钻柱悬重和钻井液中侵入的气体体积；以及处理装置20，与所述数据采集装置10连接，用于根据所获取的钻井参数确定以下状态中的一个或多个：根据所述钻井液返出流量、钻头扭矩和/或钻柱悬重及第一规则确定钻井返出液流量状态、钻具状态和/或井眼清洁状态，根据所述固井液泵冲次数和所述井眼尺寸及第二规则确定固井状态，根据所述转盘转速、所述钻头扭矩、所述钻头尺寸、所述井深和所述钻压及第三规则确定钻井效率，和/或根据所述钻井液中侵入的气体体积及第四规则确定钻井液密度状态。通过实时获取钻井过程中的钻井参数，可以根据所获取的钻井参数基于相应的规则确定钻井相关状态。由此，通过上述的钻井参数监控系统能够实现对钻井状态的实时监控。其中，在本专利技术实施方式中，数据采集装置10可以采用通过总线方式连接的大容量数据采集器，由此可以实现与多个传感器(例如228个)以及其他装置(例如井径测井装置和输入装置等)连接，大大提高了钻井参数获取范围。并且由于通过总线方式连接，获取的钻井参数不受其他电磁信号的干扰影响，具有更高的信噪比，能够增强数据的采集和处理能力，同时提高信号采集频率值50Hz，最高达100Hz。其中，所述传感器可以包括以下中的一个或多个：用于测量钻井液返出流量的流量传感器、用于测量固井液泵冲次数的泵冲传感器、用于测量转盘转速的转速传感器、用于测量钻头扭矩的扭矩传感器、用于测量井深的位移传感器、用于测量钻压的和钻柱悬重的拉力传感器和用于测量钻井液中侵入的气体体积的体积传感器，所述井径测井装置用于测量井眼尺寸，所述输入装置用于输入钻头尺寸。根据本专利技术一种实施方式，所获取的钻井参数为所述钻井液返出流量、钻头扭矩和/或钻柱悬重，根据所述钻井液返出流量、钻头扭矩和/或钻柱悬重及所述第一规则确定所述钻井返出液流量状态、钻具状态和/或井眼清洁状态包括：在所述钻井液返出流量、钻头扭矩和/或钻柱悬重未处于对应的预定范围内的情况下，确定所述钻井液返出流量状态为异本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钻井参数监控系统，其中，该系统包括：数据采集装置，用于实时获取钻井过程中的钻井参数，其中所述钻井参数包括以下参数中的一个或多个：钻井液返出流量、固井液泵冲次数、井眼尺寸、转盘转速、钻头扭矩、钻头尺寸、井深、钻压、钻柱悬重和钻井液中侵入的气体体积；以及处理装置，与所述数据采集装置连接，用于根据所获取的钻井参数确定以下状态中的一个或多个：根据所述钻井液返出流量、钻头扭矩和/或钻柱悬重及第一规则确定钻井返出液流量状态、钻具状态和/或井眼清洁状态，根据所述固井液泵冲次数和所述井眼尺寸及第二规则确定固井状态，根据所述转盘转速、所述钻头扭矩、所述钻头尺寸、所述井深和所述钻压及第三规则确定钻井效率，和/或根据所述钻井液中侵入的气体体积及第四规则确定钻井液密度状态。

【技术特征摘要】
1.一种钻井参数监控系统，其中，该系统包括：
数据采集装置，用于实时获取钻井过程中的钻井参数，其中所述钻井参
数包括以下参数中的一个或多个：钻井液返出流量、固井液泵冲次数、井眼
尺寸、转盘转速、钻头扭矩、钻头尺寸、井深、钻压、钻柱悬重和钻井液中
侵入的气体体积；以及
处理装置，与所述数据采集装置连接，用于根据所获取的钻井参数确定
以下状态中的一个或多个：根据所述钻井液返出流量、钻头扭矩和/或钻柱悬
重及第一规则确定钻井返出液流量状态、钻具状态和/或井眼清洁状态，根据
所述固井液泵冲次数和所述井眼尺寸及第二规则确定固井状态，根据所述转
盘转速、所述钻头扭矩、所述钻头尺寸、所述井深和所述钻压及第三规则确
定钻井效率，和/或根据所述钻井液中侵入的气体体积及第四规则确定钻井液
密度状态。
2.根据权利要求1所述的监控系统，其中，所获取的钻井参数为所述
钻井液返出流量、钻头扭矩和/或钻柱悬重，根据所述钻井液返出流量、钻头
扭矩和/或钻柱悬重及所述第一规则确定所述钻井返出液流量状态、钻具状态
和/或井眼清洁状态包括：在所述钻井液返出流量、钻头扭矩和/或钻柱悬重
未处于对应的预定范围内的情况下，确定所述钻井液返出流量状态为异常、
所述钻具状态为异常和/或所述井眼清洁状态为异常。
3.根据权利要求1所述的监控系统，其中，所获取的钻井参数为所述
固井液泵冲次数和所述井眼尺寸，根据所述固井液泵冲次数和所述井眼尺寸
及所述第二规则确定固井状态包括：根据所述固井液泵冲次数确定固井液体
积，根据所述固井液体积和所述井眼尺寸计算所述固井液的高度，在所计算
的固井液的高度未处于预定高度范围内的情况下，确定所述固井状态为异

\t常。
4.根据权利要求3所述的监控系统，其中，根据所述固井液体积和所
述井眼尺寸计算所述固井液的高度包括：
根据所述井眼尺寸计算所述井眼的横截面积，其中所述井眼尺寸为所述
井眼的半径或直径；
根据公式计算所述固井液的高度，其中h表示所述固井液的
高度，Qi表示第i个井深处的固井液体积，Ai表示第i个井深处计算的井眼
的横截面积，i＝0,1,2,……n，n为自然数。
5.根据权利要求1所述的监控系统，其中，所获取的钻井参数为所述
转盘转速、所述钻头扭矩、所述钻头尺寸、所述井深和所述钻压，根据所述
转盘转速、所述钻头扭矩、所述钻头尺寸、所述井深和所述钻压及所述第三
规则确定钻井效率包括：根据所述井深确定钻头机械钻速，根据所述转盘转
速、所述钻头扭矩、所述钻头尺寸、所述钻头机械钻速和所述钻压计算机械
比能，当在预定时间段内所计算的机械比能均大于预定机械比能的情况下，
确定所述钻井效率为低。
6.根据权利要求5所述的监控系统，其中，
根据公式MSE=(8×RPS×TOBBit_diameter2×ROP)+(4×9.81×WOBπ×bit_diameter2)]]>计算所述机械比能，其中MSE表示所述机械比能，RPS表示所述转盘转速；
TOB表示所述钻头扭矩，Bit_diameter表示所述钻头尺寸，ROP表示所述钻
头机械钻速，WOB表示所述钻压。
7.根据权利要求1所述的监控系统，其中，所获取的钻井参数为所述
钻井液中侵入的气体体积，根据所述钻井液中侵入的气体体积及所述第四规
则确定钻井液密度状态包括：在所述气体体积大于预定体积的情况下，确定
所述钻井液密...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海山，罗勇，杨进，蔡华，葛俊瑞，宫吉泽，
申请(专利权)人：中国海洋石油总公司，中海石油中国有限公司上海分公司，中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京;11