一种司钻智能辅助系统技术方案

本发明专利技术公开了一种司钻智能辅助系统，包括：与井场钻井钻机对接的数据总线控制模块；井场服务器，其通过数据总线控制模块与钻机系统通讯，用于收集在钻井过程中实时采集的现场测量数据，基于此，通过计算分析与挖掘预设的数据库数据来对本井状态及作业变化趋势进行综合决策，在对接第一类钻机时，将当前综合决策结果转换为钻井作业指令，以按照该指令对各自动化钻机进行控制；通过井场服务器来实现相互通讯的多个终端，用于接收并共享综合决策结果，在对接第二类钻机时，获取根据当前综合决策结果而发出的钻井作业指令，以由终端人员操作传统钻机。本发明专利技术既能在老旧钻机井场单独部署又能在自动化智能化钻机中嵌入钻机系统进行使用。行使用。行使用。

【技术实现步骤摘要】
一种司钻智能辅助系统


[0001]本专利技术涉及石油工程
，尤其是涉及一种用于钻井井场的司钻智能辅助系统。

技术介绍

[0002]当前，由于国内钻井井场仍使用大量型号老旧的钻机，并且现场钻井人员更替频繁，井场信息化和数字化水平低，大量数据仍靠人工记录上报，区块邻井钻井数据/资料极少共享。
[0003]因此，现有钻井现场作业存在以下问题：
①
钻机传感器数量少且电子化程度差，部分司钻操控台仍使用机械指针仪表来显示参数，对钻井状态的监测评价效果差；
②
现有钻机的自动化水平低，所有的机械化作业需要钻工、司钻进行人工操作，严重依赖于现场人员经验，操作水平和效率波动较大(例如不同井队的司钻起钻速度控制以及钻工卸单根速度差异较大，直接造成钻井时效不同影响最终钻井成本)；
③
人员更新流动频繁，新员工经验不足时常出现作业违规、指令不合理、钻井作业优化程度差；
④
信息化/数字化程度差，岗位配合、指令下达仍通过对讲机喊话方式进行，司钻交接班后对先前钻井情况了解不清；
⑤
区块及邻井钻井数据缺乏共享，导致现场工程师和钻井监督对区块情况不了解，钻井参数的优化选择缺少参考，对钻井潜在风险评估不足，突发风险的处理应对措施不合理；
⑥
区块内海量钻井数据及钻井公司历年作业数据未挖掘应用，缺少对目标井钻井参数优化、钻井风险预警、风险应对处置、作业效率提升的支撑；
⑦
钻井现场参数异常及风险早期征兆需要完全依靠司钻、录井、工程师24小时不间断人工监测，长时间的连续工作难以保持注意力高度集中，在人员经验不足、疲劳疏漏时，钻井复杂情况或风险的识别/处置不及时通常会造成风险加剧，甚至造成人员伤亡事故。
[0004]随着信息化、大数据、人工智能等技术的发展应用，自动化智能化钻井技术及系统已成为石油钻井的核心要素，其不仅能增强石油钻井的效率、减少人工操作失误，还能实现实时钻井优化、降低作业成本、控制生产事故的发生。但在实现本专利技术过程中，专利技术人发现：当前已有的涉及智能钻井的技术方案要么偏重于钻井设备自动化控制，不适用于当前的钻井现场应用，要么偏重于钻井参数优化或风险预警的某一方面，缺少对当前钻井现场数字化的有效支持。
[0005]因此，现有技术需要开发一种既能适用于当前钻井现场老旧钻机又能适用于未来自动化智能化钻机的钻井智能辅助系统。

技术实现思路

[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种司钻智能辅助系统，包括：数据总线控制模块，其与井场钻井钻机对接；井场服务器，其通过数据总线控制模块与所述钻机系统通讯，用于收集所述钻井钻机在钻井过程中实时采集的现场测量数据，基于此，通过计算分析以及挖掘预设的数据库数据来对本井状态及作业变化趋势进行综合决策，在对接第一类钻
机时，将当前综合决策结果转换为钻井作业指令，以按照所述指令对自动化钻机进行联合控制，所述数据库数据包括关于邻井的历史钻井作业的现场测量数据和历史风险处置案例数据、以及关于本井的地质信息和工程设计信息；通过所述井场服务器来实现相互通讯的多个终端，所述多个终端用于接收并共享所述综合决策结果，其中，在对接第二类钻机时，获取根据当前综合决策结果而发出的所述钻井作业指令，以由与当前钻井作业相关的终端人员按照所述指令操作相应的传统钻机。
[0007]优选地，在生成所述钻井作业指令后，由所述井场服务器对所述钻井作业指令进行安全验算，其中，在安全验算过程中，所述井场服务器用于对当前钻井作业指令的执行是否会引起钻井作业异常或风险或潜在风险进行检测。
[0008]优选地，在对接第一类钻机的情况下所述系统的运行模式包括智能运行模式和被动监督模式，其中，在所述智能运行模式下，所述井场服务器其用于记录当前综合决策结果，并直接将所述当前综合决策结果转换为所述钻井作业指令；在所述被动监督模式下，所述井场服务器其用于将所述当前综合决策结果推送给各终端，并获取关于当前综合决策结果的确认指令以按照所述确认指令保持或调整当前综合决策结果，从而将新的综合决策结果转换为所述钻进作业指令，以及记录所述新的综合决策结果。
[0009]优选地，在对接第二类钻机的情况下，所述井场服务器其还用于接收经过各终端通讯交互而得到的包括钻井作业类型指令和/或钻机操作参数设定信息在内的所述钻井作业指令，并进行记录，以待验算。
[0010]优选地，所述井场服务器，其还用于在接收到由所述终端发送的超限切断指令后，将所述智能运行模式切换为所述被动监督模式。
[0011]优选地，所述井场服务器，其还用于通过预设钻井作业分析模型的计算以及对所述数据库数据的挖掘，并根据实时采集的现场测井数据，分别得到关于本井的包括当前钻井参数的计算结果、和/或各类钻井参数变化趋势的预测结果、和/或异常参数的检测结果、和/或具体钻井操作规程提示结果、和/或钻井风险识别与预测结果、和/或关键事件提示结果、和/或邻井风险提示结果、和/或钻井参数及钻井工艺推荐信息、和/或风险处置策略生成结果在内的所述综合决策结果。
[0012]优选地，所述系统还包括：云中心，其与所述井场服务器进行通讯，用于对本井不同的钻井作业对应的最终综合决策结果及其对应的钻井作业指令进行后台管理，以及通过井场网络与所述多个终端进行通讯。
[0013]优选地，所述系统还包括：路由器；与所述井场服务器和所述路由器连接的核心交换机；与所述核心交换机连接的第一接入交换机和第二接入交换机，其分别设置于井场远控房和综合录井房内；与所述第一接入交换机或第二接入交换机连接的多个室外无线接入设备，其中，所述终端通过所述室外无线接入设备访问井场网络；与所述第一接入交换机或第二接入交换机连接的室内无线接入设备，其中，所述终端通过所述室内无线接入设备访问井场网络；与所述核心交换机连接的无线控制器，其用于为所述井场网络提供控制与管理。
[0014]优选地，所述系统还包括位于所述路由器与所述核心交换机之间的防火墙。
[0015]优选地，所述终端还用于识别由终端人员发出的关于基于语音模态的指令，其中，所述终端包括防爆手机终端、防爆平板终端、电脑终端和设置于钻井司站的防爆智能辅助
一体机终端。
[0016]与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：
[0017]本专利技术公开了一种司钻智能辅助系统。该系统既可以在老旧钻机井场单独部署，又可以在自动化智能化钻机中嵌入钻机系统进行使用。在老旧钻机井场单独部署时，可以提高钻井现场的信息化数字化水平，通过语音通话、数据记录与查询、规程提示、风险预警、作业参数推荐等功能，可以帮助现场监督、工程师、司钻等人员基于历史数据和当前钻井状态做出最优决策，帮助其实现操作规范合理，作业安全高效；在新型自动化智能化钻机井场使用时，系统可以灵活对接不同型号和不同通讯标准的自动化智能化钻机与各类井场数据采集工具/设备，并可以通过扩展总线内的通讯标准来实现对新型号钻机的快速对接与控制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种司钻智能辅助系统，包括：数据总线控制模块，其与井场钻井钻机对接；井场服务器，其通过数据总线控制模块与所述钻机系统通讯，用于收集所述钻井钻机在钻井过程中实时采集的现场测量数据，基于此，通过计算分析以及挖掘预设的数据库数据来对本井状态及作业变化趋势进行综合决策，在对接第一类钻机时，将当前综合决策结果转换为钻井作业指令，以按照所述指令对自动化钻机进行联合控制，所述数据库数据包括关于邻井的历史钻井作业的现场测量数据和历史风险处置案例数据、以及关于本井的地质信息和工程设计信息；通过所述井场服务器来实现相互通讯的多个终端，所述多个终端用于接收并共享所述综合决策结果，其中，在对接第二类钻机时，获取根据当前综合决策结果而发出的所述钻井作业指令，以由与当前钻井作业相关的终端人员按照所述指令操作相应的传统钻机。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在生成所述钻井作业指令后，由所述井场服务器对所述钻井作业指令进行安全验算，其中，在安全验算过程中，所述井场服务器用于对当前钻井作业指令的执行是否会引起钻井作业异常或风险或潜在风险进行检测。3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，在对接第一类钻机的情况下所述系统的运行模式包括智能运行模式和被动监督模式，其中，在所述智能运行模式下，所述井场服务器其用于记录当前综合决策结果，并直接将所述当前综合决策结果转换为所述钻井作业指令；在所述被动监督模式下，所述井场服务器其用于将所述当前综合决策结果推送给各终端，并获取关于当前综合决策结果的确认指令以按照所述确认指令保持或调整当前综合决策结果，从而将新的综合决策结果转换为所述钻进作业指令，以及记录所述新的综合决策结果。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，在对接第二类钻机的情况下，所述井场服务器其还用于接收经过各终端通讯交互而得到的包括钻井作业类型指令和/或钻机操作参数设定信息在内的所述钻井作业指令，并进行记录，以待验算。5.根据权利要求3或4所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张好林，杨传书，付宣，马广军，孙旭，王果，
申请(专利权)人：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：