基于协方差矩阵的钻井数据校正方法及其应用技术

本发明专利技术提供了一种基于协方差矩阵的钻井数据校正方法及其应用，方法包括：获取不同温度

【技术实现步骤摘要】
基于协方差矩阵的钻井数据校正方法及其应用


[0001]本专利技术涉及石油天然气钻探领域，具体来讲，涉及一种基于协方差矩阵的钻井数据校正方法及其应用
。

技术介绍

[0002]近钻头处的工程参数是影响钻井安全的重要因素
。
随着超深井
、
大位移水平井等技术的发展，地面测量的钻压
、
扭矩等工程参数已经不能够反映井下的实际工况，因此，井下工程参数测量系统是获得井下相关参数的主要途径
。
为了获得井下钻具的真实运动状态，基于应变测量原理和传感器理论，当前已有井下工程参数测量系统既可以安装在井底近钻头处，也可以沿底部钻具任意位置分布，能够测量钻压
、
扭矩
、
振动
、
压力和温度
。
借助测得的数据，可以修正理论力学模型，解释井下工况
。
如，公布号为
US10781683B2
的美国专利公开了一种用于井监测和控制的优化传感器选择和操作，包括用于优化钻柱上的多个传感器或钻柱上的传感器的位置或传感器的类型中的一个或多个的系统和方法，该方法包括至少部分地基于状态减少技术和优化框架中的一个或多个来确定放置在钻柱上的传感器的数量，基于每个传感器的位置，以及传感器的类型
。
该方法包括沿钻井布置所选择数量的传感器并执行钻井操作
。
公布号为
CA2794094C
的加拿大专利公开了一种利用实时和历史钻井数据改进钻井作业的方法和系统，通过使用实时钻井数据实时预测钻头磨损
、
岩性
、
孔隙压力
、
旋转摩擦系数
、
渗透率和成本，并基于预测实时调整钻井参数来改进钻井作业的方法和系统
。
方法是：通过多层神经网络对实时钻井数据进行处理，实现岩性的实时预测，实时钻头磨损预测是通过使用实时钻井数据来预测钻头效率系数，并检测钻头效率系数随时间的变化
。
所述方法和系统包括确定各种井下水力学参数和旋转摩擦因数，历史数据可与实时数据结合使用
。
公布号为
CA2558430C
的加拿大专利公开了一种对钻孔进行建模
、
测量
、
重新校准和优化控制的方法和系统；假设非线性问题可用局部区域的线性一次联立方程式建模，普通过滤器可用于确定线性方程的系数，由该计算结果可用于修改钻孔路径
。
然而，现有的仪器装置的标定过程是无法同时在高温高压环境下对仪器施加所需的大钻压和高扭矩，仅可做地面数据的标定
。
因此，通常是在常温常压下对仪器施加不同钻压和扭矩，测量电路的输出电压并进行记载与拟合，在井下工作过程中，通过拟合曲线反演实际工况下的钻压扭矩值，在这种情况下所测参数容易受到井下温度和井下仪器外压的影响，造成测量精度下降，评价数据可靠性较差
。
上述的专利所公开的技术虽然都涉及到钻井过程的数据采集和测量，但其采用的技术方案和实际达到的技术效果仍然是无法解决现有技术中所存在的问题
。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项
。
例如，本专利技术的目的之一在于提供一种基于协方差矩阵的钻井数据校正方法，在现有硬件检测单元基础上，该方法仅根据地面各自独立的温度实验和压力实验数据，即可对井下测量数据进行更
客观
、
高效的数据校正，提高井下恶劣工况下钻压和扭矩的测量精度，提高钻井作业的安全和效率
。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术一方面提供了一种基于协方差矩阵的钻井数据校正方法，所述方法包括以下步骤：
S1、
获取不同温度下的温度测量单元
、
钻压测量单元和扭矩测量单元的第一输出电压值向量，不同外压下的外压测量单元
、
钻压测量单元和扭矩测量单元的第二输出电压值向量，不同钻压下的钻压测量单元的第三输出电压值向量，和不同扭矩下的扭矩测量单元的第四输出电压值向量；
S2、
计算所述第一输出电压值向量的第一协方差矩阵和第二输出电压值向量的第二协方差矩阵；
S3、
计算所述第一协方差矩阵和所述第三输出电压值向量的第一点积，以及所述第二协方差矩阵和所述第四输出电压值向量的第二点积，融合所述第一点积和第二点积得到第一融合数据；以及
S4、
基于所述第一融合数据建立第一模型，根据所述第一模型对钻压和扭矩的检测数据进行校正
。
[0005]在本专利技术基于协方差矩阵的钻井数据校正方法的一个示例性实施例中，所述第一协方差矩阵和第二协方差矩阵分别可包括下式1和式2：
[0006]式1：
[0007]式2：
[0008]其中，所述
i
＝
1、2、3
……
；所述
x
i
分别为所述第一输出电压值向量的第
i
个值；所述
y
i
分别为所述第二输出电压值向量的第
i
个值；
covX
为第一协方差矩阵；
covY
为第二协方差矩阵，
n
为向量个数
。
[0009]在本专利技术基于协方差矩阵的钻井数据校正方法的一个示例性实施例中，所述第一点积和第二点积分别可包括下式3和式4：
[0010]式3：
New
wi
＝
w
i
·
covX
＝
{new
w1i
，
new
w2i
，
……
new
wmi
}
，
[0011]new
wji
＝
w
1i
·
cov(x1,x
j
)+w
2i
·
cov(x2,x
j
)+
……
+w
mi
·
cov(x
m
,x
j
)。
[0012]式4：
New
vi
＝
v
i
·
covY
＝
{new
v1i
，
new
v2i
，
……
new
vmi
}
，
[0013]new
vji
＝
v
1i
·
cov(y1,y
j
)+v
2i
·
cov(y2,y
j
)+
……
+v
mi
·...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于协方差矩阵的钻井数据校正方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1、
获取不同温度下的温度测量单元
、
钻压测量单元和扭矩测量单元的第一输出电压值向量，不同外压下的外压测量单元
、
钻压测量单元和扭矩测量单元的第二输出电压值向量，不同钻压下的钻压测量单元的第三输出电压值向量，和不同扭矩下的扭矩测量单元的第四输出电压值向量；
S2、
计算所述第一输出电压值向量的第一协方差矩阵和第二输出电压值向量的第二协方差矩阵；
S3、
计算所述第一协方差矩阵和所述第三输出电压值向量的第一点积，以及所述第二协方差矩阵和所述第四输出电压值向量的第二点积，融合所述第一点积和第二点积得到第一融合数据；以及
S4、
基于所述第一融合数据建立第一模型，根据所述第一模型对钻压和扭矩的检测数据进行校正
。2.
根据权利要求1所述的基于协方差矩阵的钻井数据校正方法，其特征在于，所述第一协方差矩阵和第二协方差矩阵分别包括下式1和式2：式1：式2：其中，所述
i
＝
1、2、3
……
；所述
x
i
分别为所述第一输出电压值向量的第
i
个值；所述
y
i
分别为所述第二输出电压值向量的第
i
个值；
covX
为第一协方差矩阵；
covY
为第二协方差矩阵，
n
为向量个数
。3.
根据权利要求1所述的基于协方差矩阵的钻井数据校正方法，其特征在于，所述第一点积和第二点积分别包括下式3和式4：式3：
New
wi
＝
w
i
·
covX
＝
{new
w1i
，
new
w2i
，
……
new
wmi
}
，
new
wji
＝
w
1i
·
cov(x1,x
j
)+w
2i
·
cov(x2,x
j
)+
……
+w
mi
·
cov(x
m
,x
j
)
；式4：
New
vi
＝
v
i
·
covY
＝
{new
v1i
，
new
v2i
，
……
new
vmi
}
，
new
vji
＝
v
1i
·
cov(y1,y
j
)+v
2i
·
cov(y2,y
j
)+
……
...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄崇君，李伟成，邓虎，李枝林，贾利春，何超，范黎明，陈科旭，段慕白，康桂琼，
申请(专利权)人：中国石油集团川庆钻探工程有限公司，
类型：发明
国别省市：