一种井漏风险早期监测及预警方法技术

本发明专利技术公开了一种井漏风险早期监测及预警方法，在计算钻井液出口流量移动平均值时间段的选取上采用时频变化方法确定，这样该时间段内包含信号主要的波动特征，更加科学；基于移动平均值方法和离差积分法形成的综合报警方法，保证了算法对出口排量信号降低趋势监测的敏感性，同时可消除因数据正常波动导致的风险误报；利用前一时间段离差积分的最小值自动生成阈值，减少了根据经验人为设定阈值带来的误差，在井漏发生的早期阶段具有较好的识别效果。果。果。

【技术实现步骤摘要】
一种井漏风险早期监测及预警方法


[0001]本专利技术涉及石油钻井
，特别涉及一种井漏风险早期监测及预警方法。

技术介绍

[0002]井漏是指在钻进、固井、测试或修井等井下作业中各种工作液在压差作用下直接进入地层的一种井下复杂情况。井漏是钻井工程中常见的井内复杂情况，多数钻井过程都有不同程度的漏失。严重的井漏会导致井内压力下降，影响正常钻井、引起井壁失稳、诱发地层流体涌入井筒并井喷。发生井漏后如果能够及时的识别并采取风险防控措施，就可以减少钻井液漏失量，同时防止因漏导致井涌、井壁失稳、卡钻等复杂的发生。因此，如何在钻井作业过程中动态识别井漏风险一直是研究的热点。
[0003]目前井漏的监测主要有两种方式：一种是固定一段时间，监测泥浆池液面的变化，如果发现泥浆罐液面降低超过阈值，就认为发生了井漏；第二种是通过录井或钻井参数仪配备的钻井液出口流量传感器监测钻井液出口流量的变化，在泵入钻井液流量不变的情况下，如果出口流量发生了骤降并超过阈值，认为发生了井漏。现场通常结合两种方法实施，在发生较明显的井漏时，基本可以做出正确的判断。但是也存在一定问题，大多数的分析和判断仍然依靠人工完成，由于个体知识、经验以及责任心差异等原因，往往会导致不能及时发现井漏，导致井漏复杂恶化，或发生溢流、卡钻等严重故障。事实上要求操作员全神贯注地观察监测数据的变化并迅速判明事故，是不太现实的。目前部分录井和钻井参数仪已具有井漏监测报警功能，但是其主要方法是阈值法，即监测参数超过人为主观设定的阈值就进行报警，这种方法存在阈值设定不科学、误报频繁、滞后性明显等问题。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供了一种井漏风险早期监测及预警方法，通过该方法可在井漏复杂发生的早期阶段进行识别并报警，提高了井漏复杂识别的时效性。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种井漏风险早期监测及预警方法，包括步骤：
[0007]S120、计算当前钻井液出口流量信号向前多个时间段的移动平均值；
[0008]S150、判断所述向前多个时间段的移动平均值及大小关系，形成第一报警事件B[i]；
[0009]S230、计算当前钻井液出口流量信号向前指定时间段长度的离差积分值；
[0010]S240、基于所述离差积分值形成第二报警事件C[i]；
[0011]S300、计算综合报警事件，将其记为数组D[i]，表达式为：
[0012]D[i]＝B[i]*C[i][0013]当D[i]＝1时，触发报警；当D[i]＝0时，不触发报警。
[0014]优选的，其特征在于，在所述步骤S120之前，还包括：
[0015]步骤S110，确定移动平均值向前三个时间段长度a，b，c，包括：
[0016]采用傅里叶变换方法对已有的钻井液出口流量信号进行时频变换，确定钻井液出口流量主频，移动平均值向前三个时间段长度a，b，c的计算方法为：
[0017][0018]b＝2*a
ꢀꢀꢀ
(2)
[0019]c＝3*a
ꢀꢀꢀ
(3)
[0020]式中：a，b，c为移动平均值时间段，单位为s；fw[i]为出口流量主频，单位为Hz；
[0021]如果出口流量信号时频变换结果不存在特定主频，设置a，b，c默认值a＝60s，b＝120s，c＝180s。
[0022]优选的，所述步骤S120包括：
[0023]当前时刻接收的钻井液出口流量信号FLO[i]向前a，b，c秒计算移动平均值和标准差，计算方法为：
[0024][0025][0026][0027][0028][0029][0030]其中，M1为a段的移动平均值，M2为b段的移动平均值，M3为c段的移动平均值；std1为a段的标准差，std2为b段的标准差，std3为c段的标准差。
[0031]优选的，在所述步骤S120之后，还包括：
[0032]步骤S130：野点剔除与更新，包括：
[0033]分别对于a，b，c时间段内出口流量FLO信号进行野点剔除，并把平均值M1，M2，M3值重新赋值给剔除点，流程为：
[0034]对于时间段a：判断FLO(i
‑
a+1:i)每个值与|M1
±
3*std1|的大小，结果为小于，则保持原值值不变；结果为大于，则将该点值剔除，并重新赋值为M1；
[0035]对于时间段b：判断FLO(i
‑
b+1:i)每个值与|M2
±
3*std2|的大小，结果为小于，则保持原值值不变；结果为大于，则将该点值剔除，并重新赋值为M2；
[0036]对于时间段c：判断FLO(i
‑
c+1:i)每个值与|M3
±
3*std3|的大小，结果为小于，则保持原值值不变；结果为大于，则将该点值剔除，并重新赋值为M3；
[0037]步骤S140：移动平均值更新，包括：
[0038]对于更新后的出口流量信号FLO，按照公式(4)(5)(6)重新计算移动平均值M11，M21，M31。
[0039]优选的，在所述步骤S140之后，还包括：
[0040]步骤S150：如果基于当前时间点计算的出口流量移动平均值M11，M21，M31满足M11<M21<M31的关系，将数组A中的元素A[i]赋值为1，否则赋值为0；所述第一报警事件B[i]的表达式为：
[0041][0042]式中：d为指定的事件段长度，单位s；
[0043]步骤S150：不断接收数据并重复步骤S120
‑
S150。
[0044]优选的，所述步骤S240包括：如果当前离差积分值Integ[i]<阈值Y，将数组C中的元素C[i]赋值为1，否则赋值为0。
[0045]优选的，在所述步骤S240之前，还包括：
[0046]步骤S210、判断接收的出口流量测量值FLO[i]是否为前e秒数据，包括：
[0047]对于接收的出口流量测量值FLO[i]，按照初始设定，判断其是否为前e秒数据，即i≤e，其中e为指定的时间段长度，单位s；如果是，则设置离差积分Integ[i]的值为0。如果不是，计算前e秒出口流量测量值的平均值M，并继续执行步骤S220；
[0048]步骤S220、判断是否需要更新平均值M，并自动生成阈值，包括：
[0049]当i/e为整数时，则需要重新计算[i
‑
e+1,i]时间段内的出口流量平均数M，并更新，同时计算该时间段内离差积分Integ的最小值，做为参考阈值Y；如果不为整数，则不需要计算更新。阈值Y的表达式为：
[0050]Y＝min(Integ[i
‑
e+1:i])。
[0051]优选的，所述步骤S230包括：计算离差积分，离差积分表达式为：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种井漏风险早期监测及预警方法，其特征在于，包括步骤：S120、计算当前钻井液出口流量信号向前多个时间段的移动平均值；S150、判断所述向前多个时间段的移动平均值及大小关系，形成第一报警事件B[i]；S230、计算当前钻井液出口流量信号向前指定时间段长度的离差积分值；S240、基于所述离差积分值形成第二报警事件C[i]；S300、计算综合报警事件，将其记为数组D[i]，表达式为：D[i]＝B[i]*C[i]当D[i]＝1时，触发报警；当D[i]＝0时，不触发报警。2.根据权利要求1所述的井漏风险早期监测及预警方法，其特征在于，在所述步骤S120之前，还包括：步骤S110，确定移动平均值向前三个时间段长度a，b，c，包括：采用傅里叶变换方法对已有的钻井液出口流量信号进行时频变换，确定钻井液出口流量主频，移动平均值向前三个时间段长度a，b，c的计算方法为：b＝2*a
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)c＝3*a
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(3)式中：a，b，c为移动平均值时间段，单位为s；fw[i]为出口流量主频，单位为Hz；如果出口流量信号时频变换结果不存在特定主频，设置a，b，c默认值a＝60s，b＝120s，c＝180s。3.根据权利要求2所述的井漏风险早期监测及预警方法，其特征在于，所述步骤S120包括：当前时刻接收的钻井液出口流量信号FLO[i]向前a，b，c秒计算移动平均值和标准差，计算方法为：计算方法为：计算方法为：计算方法为：计算方法为：计算方法为：其中，M1为a段的移动平均值，M2为b段的移动平均值，M3为c段的移动平均值；std1为a段的标准差，std2为b段的标准差，std3为c段的标准差。
4.根据权利要求3所述的井漏风险早期监测及预警方法，其特征在于，在所述步骤S120之后，还包括：步骤S130：野点剔除与更新，包括：分别对于a，b，c时间段内出口流量FLO信号进行野点剔除，并把平均值M1，M2，M3值重新赋值给剔除点，流程为：对于时间段a：判断FLO(i
‑
a+1:i)每个值与|M1
±
3*std1|的大小，结果为小于，则保持原值值不变；结果为大于，则将该点值剔除，并重新赋值为M1；对于时间段b：判断FLO(i
‑
b+1:i)每个值与|M2
±
3*std2|的大小，结果为小于，则保持原值值不变；结果为大于，则将该点值剔除，并重新赋值为M2；对于时间段c：判断FLO(i
‑
c+1:i)每个值与|M3
±
3*std3|的大小，结果为小于，则保持原值值不变；结果为大于，则将该点值剔除，并重新赋值为M3；步骤S140：移动平均值更新，包括：对于更新后的出口流量信号FLO，按照公式...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘香峰，李海波，周喜勇，李鹰峰，代兵，胜亚楠，
申请(专利权)人：中石化中原石油工程有限公司中石化中原石油工程有限公司钻井工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：