一种钻井过程仿真方法以及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种钻井过程仿真方法以及系统。方法包括：获取仿真目标的起止井深范围内的每个井深节点的输入参数；根据所述输入参数进行仿真计算，获取每个井深节点对应的仿真结果；确定两个相邻井深节点间的输入参数以及仿真结果的插值数量；基于所述插值数量计算所述两个相邻井深节点间每个插值点对应的插值数据，其中，所述两个相邻井深节点对应的输入参数以及仿真结果、所述两个相邻井深节点间所有插值点对应的插值数据满足线性变化；将所述插值数据作为所述两个相邻井深节点之间的钻井连续仿真过程。根据本发明专利技术的方法，可以对井下钻进过程进行仿真；相较于现有技术，本发明专利技术的方法的仿真结果更加贴近实际的现场情况。

A drilling process simulation method and system

【技术实现步骤摘要】
一种钻井过程仿真方法以及系统
本专利技术涉及地质勘探开发领域，具体涉及一种钻井过程仿真方法以及系统。
技术介绍
在实际应用场景中，地质勘探开发的钻井作业是一种相当复杂的工程作业。其具备现场工作量大、流程复杂、操作难度大以及不确定因素多等特点。因此，为了尽可能的避免在钻井作业中出现施工错误，在现有技术中，针对钻井作业引入了钻井作业仿真操作，从而在仿真环境下模拟钻井作业过程，以实现提前查漏补缺以及人员培训等目的。然而，在现有技术中，针对钻井过程相关的仿真方法，大多面向于培训场景，以地面上面情况的仿真居多，而且着重于调用模型结果后形成图形展示，或者着重于模型与图形组件的交互等环节。但是，随着油气资源勘探开发的日益深入，钻井施工难度也越来越大，很多情况下油气埋藏较深，相关地层的属性复杂，工程技术人员需要一种可以利用计算机对井下钻进过程进行仿真的技术，从而在计算机上就发现钻井过程中井下可能出现的情况，进而对设计方案或者施工方案进行有针对性的调整。
技术实现思路
本专利技术提供了一种钻井过程仿真方法，所述方法包括：获取仿真目标的起止井深范围内的每个井深节点的输入参数；根据所述输入参数进行仿真计算，获取每个井深节点对应的仿真结果；确定两个相邻井深节点间的输入参数以及仿真结果的插值数量；基于所述插值数量计算所述两个相邻井深节点间每个插值点对应的插值数据，其中，所述两个相邻井深节点对应的输入参数以及仿真结果、所述两个相邻井深节点间所有插值点对应的插值数据满足线性变化；将所述插值数据作为所述两个相邻井深节点之间的钻井连续仿真过程。在一实施例中，所述两个相邻井深节点对应的输入参数以及仿真结果、所述两个相邻井深节点间的插值数据满足线性变化，其中，将一个井深节点的输入参数以及对应的仿真结果作为一个状态向量，所述两个相邻井深节点对应的两个状态向量分别为线性变化过程的两端。在一实施例中，根据公式Sij＝Si+j*Sdiff/k计算所述两个相邻井深节点间的插值数据，其中：Si为包含第i个井深节点的输入参数与仿真结果的状态向量；Sij为第i个井深节点到第i+1个井深节点间第j个插值点对应的插值数据；Sdiff为第i个井深节点与第i+1个井深节点的输入参数与仿真结果的状态向量的差值向量；j属于0到k-1，k为第i个井深节点与第i+1个井深节点之间的插值数量。在一实施例中，确定两个相邻井深节点间的输入参数以及仿真结果的插值数量，其中，根据所述仿真结果确定每个井深节点的钻进速度，根据所述钻进速度确定所述插值数量。在一实施例中，根据所述钻进速度确定所述插值数量，其中，基于模拟显示的帧数，根据所述钻进速度确定所述插值数量。在一实施例中，相邻两个井深节点的间距为1米。在一实施例中，所述输入参数包括起止井深、井身结构、钻具组合、钻井液参数以及施工参数。在一实施例中，所述仿真结果包括井深节点的机械钻速、沿井深的地层压力、井筒环空ECD以及沿井深的摩阻与扭矩。本专利技术还提出了一种钻井过程仿真系统，所述系统包括：输入获取模块，其配置为获取仿真目标的起止井深范围内的每个井深节点的输入参数；仿真计算模块，其配置为根据所述输入参数进行仿真计算，获取每个井深节点对应的仿真结果；插值数量计算模块，其配置为确定两个相邻井深节点间的输入参数以及仿真结果的插值数量；插值计算模块，其配置为基于所述插值数量计算所述两个相邻井深节点间每个插值点对应的插值数据，其中，所述两个相邻井深节点对应的输入参数以及仿真结果、所述两个相邻井深节点间所有插值点对应的插值数据满足线性变化；仿真输出模块，其配置为将所述插值数据作为所述两个相邻井深节点之间的钻井连续仿真过程。在一实施例中，所述插值计算模块配置为将任意井深节点的输入参数以及对应的仿真结果作为一个状态向量，令所述两个相邻井深节点对应的两个状态向量分别为线性变化过程的两端。根据本专利技术的方法，可以对井下钻进过程进行仿真；相较于现有技术，本专利技术的方法的仿真结果更加贴近实际的现场情况从而可以在计算机上就发现钻井过程中井下可能出现的情况，进而对设计方案或者施工方案进行有针对性的调整。本专利技术的其它特征或优点将在随后的说明书中阐述。并且，本专利技术的部分特征或优点将通过说明书而变得显而易见，或者通过实施本专利技术而被了解。本专利技术的目的和部分优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的步骤来实现或获得。附图说明附图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，与本专利技术的实施例共同用于解释本专利技术，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实施例的方法流程图；图2是根据本专利技术一实施例的系统结构简图。具体实施方式以下将结合附图及实施例来详细说明本专利技术的实施方式，借此本专利技术的实施人员可以充分理解本专利技术如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程并依据上述实现过程具体实施本专利技术。需要说明的是，只要不构成冲突，本专利技术中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本专利技术的保护范围之内。随着油气资源勘探开发的日益深入，钻井施工难度也越来越大，很多情况下油气埋藏较深，相关地层的属性复杂，工程技术人员需要一种可以利用计算机对井下钻进过程进行仿真的技术，从而在计算机上就发现钻井过程中井下可能出现的情况，进而对设计方案或者施工方案进行有针对性的调整。针对现有技术中存在的技术需求，本专利技术提出了一种针对井下钻进过程钻井过程仿真方法。钻井过程是个连续过程，仿真的主要目的要进行针对钻井过程进行持续仿真计算，而这个过程的计算量是非常大的。进一步的，仿真的基础是实际测量数据，仿真计算时输入的实际测量数据越多、越精确，最终得到的仿真结果也就越贴近实际情况，但是，实际采样点的数量的提升势必会带来采样工作量加大以及仿真计算处理量增大的问题。因此，为寻求仿真计算准确性与工作量、数据处理量之间的平衡，在本专利技术的方法中，针对仿真目标起止井深范围内的有限个井深节点进行数据采集以及仿真计算，而在采样的井深节点间则根据采集到的数据以及仿真结果进行插值计算，利用插值结果进行填充，从而最终构造出相对连续的钻井过程仿真结果。根据上述方法，两个相邻井深节点间的插值数据会直接影响到仿真结果的有效性。因此，为了尽可能的保证插值数据贴近实际现场情况，在本专利技术的方法中，基于线性变化计算插值数据。进一步的，在插值计算过程中，两个相邻井深节点间的插值数量会直接影响到仿真结果的连续性、平滑性以及仿真计算量。因此，在本专利技术的方法中，在插值计算之前，还要确定两个相邻井深节点间的输入参数以及仿真结果的插值数量。具体的，针对不同的应用场景需求设定不同的插值数量。根据本专利技术的方法，可以对井下钻进过程进行仿真；相较于现有技术，本专利技术的方法的仿真结果更加贴近实际的现场情况从而可以在计算机上就本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种钻井过程仿真方法，其特征在于，所述方法包括：/n获取仿真目标的起止井深范围内的每个井深节点的输入参数；/n根据所述输入参数进行仿真计算，获取每个井深节点对应的仿真结果；/n确定两个相邻井深节点间的输入参数以及仿真结果的插值数量；/n基于所述插值数量计算所述两个相邻井深节点间每个插值点对应的插值数据，其中，所述两个相邻井深节点对应的输入参数以及仿真结果、所述两个相邻井深节点间所有插值点对应的插值数据满足线性变化；/n将所述插值数据作为所述两个相邻井深节点之间的钻井连续仿真过程。/n

【技术特征摘要】
1.一种钻井过程仿真方法，其特征在于，所述方法包括：
获取仿真目标的起止井深范围内的每个井深节点的输入参数；
根据所述输入参数进行仿真计算，获取每个井深节点对应的仿真结果；
确定两个相邻井深节点间的输入参数以及仿真结果的插值数量；
基于所述插值数量计算所述两个相邻井深节点间每个插值点对应的插值数据，其中，所述两个相邻井深节点对应的输入参数以及仿真结果、所述两个相邻井深节点间所有插值点对应的插值数据满足线性变化；
将所述插值数据作为所述两个相邻井深节点之间的钻井连续仿真过程。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述两个相邻井深节点对应的输入参数以及仿真结果、所述两个相邻井深节点间的插值数据满足线性变化，其中，将一个井深节点的输入参数以及对应的仿真结果作为一个状态向量，所述两个相邻井深节点对应的两个状态向量分别为线性变化过程的两端。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据公式
Sij＝Si+j*Sdiff/k
计算所述两个相邻井深节点间的插值数据，其中：
Si为包含第i个井深节点的输入参数与仿真结果的状态向量；
Sij为第i个井深节点到第i+1个井深节点间第j个插值点对应的插值数据；
Sdiff为第i个井深节点与第i+1个井深节点的输入参数与仿真结果的状态向量的差值向量；
j属于0到k-1，k为第i个井深节点与第i+1个井深节点之间的插值数量。


4.根据权利要求1～3中任一项所述的方法，其特征在于，确定两个相邻井深节点间的输入参数以及仿真结果的插值数量，其中，根据所述仿真结果确定每个井深节点的钻进速度，根据所...

【专利技术属性】
技术研发人员：段继男，杨传书，张好林，何江，徐术国，付宣，李昌盛，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11