【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及石油工程非常规油气钻井，更具体地说，涉及一种油气井的钻井参数优化方法。
技术介绍
1、页岩气是指附存于以富有机质页岩为主的储集岩系中的非常规天然气，是连续生成的生物化学成因气、热成因气或二者的混合，可以游离态存在于天然裂缝和孔隙中，以吸附态存在于干酪根、黏土颗粒表面，还有极少量以溶解状态储存于干酪根和沥青质中，游离气比例一般在20％～85％。页岩气的形成和富集有着自身独特的特点，往往分布在盆地内厚度较大、分布广的页岩烃源岩地层中。较常规天然气相比，页岩气开采难度大，开发周期长，产量衰竭快，稳产难度大。且随着页岩气的开发的逐步深入，勘探开发逐步向常压页岩气进发。在国内，常压页岩气长赋存于盆地边缘的复杂构造区。其复杂的构造与较低的产量决定着需要进一步降低钻井成本，提高钻进速度，实现低效区的有效动用。以涪陵页岩气田白马区块为例，属常压页岩气，单井产能较涪陵主力区低，且复杂的构造特征常造成一系列的井下复杂。为实现区块的有效动用，实现高的投入产出比，在钻井工程方向上，就必须提高机械钻速，缩短钻井周期。钻井参数优化是当下提速的关键手段之一，现行的研究钻井参数优化的主要方法包括机械比能以及钻速方程等。其中机械比能是通过计算钻头破岩能量的大小，通过破岩能量的大小，判断钻头井底工况，进而优化钻压、转速、排量等钻井参数；钻速方程是通过多元回归手段，针对牙轮钻头或pdc钻头，拟合钻压、钻速、排量等钻井参数以及测井数据等与机械钻速的回归关系，通过回归方程，确定在不同目标钻速下的钻井参数组合。然而上述两种方法，在现场实际应用过程中依旧存在着
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题在于，提供一种油气井的钻井参数优化方法，能够保证在高效清除岩屑的条件下，实现钻井过程中最优参数推荐，确保在安全钻井的前提下，最大限度的提速提效。
2、本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种油气井的钻井参数优化方法，包括以下步骤：
3、s1、数据采集；利用数据采集模块，采集录井数据中钻井参数，钻井参数包括机械钻速、钻压、顶驱转速、泵冲、井深、出口电导率、出口温度；利用岩屑回收装置，录入返出岩屑的体积；录入测井数据，分别计算出正钻井的各层位的地层参数，包括岩石杨氏模量、泊松比、孔隙度、渗透率和硬度；
4、s2、数据预处理；利用数据处理模块进行数据的预处理，预处理内容包括线性相关数据删除、离群点处理和缺失值处理，排除离群点的影响，最终得到预处理后的工程参数数据；
5、s3、返砂效率计算；利用采集的返出岩屑体积，结合钻进进尺以及井眼扩大率，计算实际返砂效率；
6、s4、建立钻井参数优化模型；利用预处理后的机械钻速为响应变量，优选钻井参数作为预测变量，构建随机森林回归模型；
7、s5、建立井眼清洁模型；利用录入的岩屑返出体积为响应变量，优选与处理后的钻井液性能参数、排量、机械钻速等作为预测变量，构建多元非线性回归模型；
8、s6、钻井参数输出；通过给定的目标机械钻速，结合步骤s5的机械钻速回归模型，利用暴力搜索方式，输出50组钻井参数组合；将输出后的钻井参数组合与机械钻速代入井眼清洁模型，保留能够使得模型成立的参数组合，即得出推荐的参数组合。
9、按上述方案，在所述步骤s2中，数据的预处理方法包括以下步骤：
10、s201、计算各参数数据的正态性；
11、s202、计算参数的斯皮尔曼相关性，删除高度共线性的数据；
12、s203、数据预处理中离群点处理的具体步骤为：对特征进行离群点删除处理，将数据中偏离均值三倍标准差数据进行删除；
13、s204、数据预处理中缺失值的处理的具体步骤为：利用均值填补法，对数据中的缺失值进行填补。
14、按上述方案，在所述步骤s3中，返砂效率计算的步骤为：通过机械钻速数据，在附加10％井眼扩大率条件下，计算理论岩屑返出量v0；通过理论岩屑返出量v0与实际返出量v1的比值，计算得出返砂效率q；
15、q＝v1/v0×100％。
16、按上述方案，在所述步骤s4中，建立钻井参数优化模型的步骤包括：
17、s401、将数据分割为训练集和验证集；
18、s402、将预处理后的数据中的机械钻速数据作为响应变量，钻井参数为预测变量，构建随机森林的回归模型；
19、s403、通过验证集，验证回归模型的精度，若预测精度满足需求，模型建立完成；若不满足需求，则优化参数组合，继续训练，直至满足预测精度为止。
20、按上述方案，在所述步骤s5中，建立井眼清洁模型的步骤包括：
21、s501、将数据分割为训练集和验证集。
22、s502、将预处理后的数据中的岩屑返出体积数据作为响应变量，钻井参数为预测变量，构建多元非线性回归模型；
23、s503、通过验证集，验证回归模型的精度，若预测精度满足需求，模型建立完成；若不满足需求，则调整模型参数，继续训练，直至满足预测精度为止。
24、按上述方案，在所述步骤s6中，钻井参数输出的步骤为：
25、s601、结合钻井提速目标，设定目标机械钻速，通过建立暴力搜索程序，设定50组参数输出数量，输出目标钻速下的钻井参数组合；
26、s602、通过设定的目标机械钻速，结合井眼扩大率，计算理论岩屑返出体积；
27、s603、将50组钻井参数组合数据输入井眼清洁模型，求解各钻井参数组合下的岩屑返出体积；
28、s604、采用步骤s3的方法计算各钻井参数组合下的返砂效率；
29、s605、优选返砂效率最高的钻井参数组合，且保证返砂效率大于步骤s3算得的实际返砂效率作为钻井参数优化结果。
30、实施本专利技术的油气井的钻井参数优化方法，具有以下有益效果：
31、本专利技术通过设置清洁模型作为筛选条件，可以很大程度上的在保证提高机械钻速的同时，保证了井眼的清洁，确保了复杂构造区钻井提速过程中井下作业的安全性和高效性。
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1.一种油气井的钻井参数优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的油气井的钻井参数优化方法，其特征在于，在所述步骤S2中，数据的预处理方法包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的油气井的钻井参数优化方法，其特征在于，在所述步骤S3中，返砂效率计算的步骤为：通过机械钻速数据，在附加10％井眼扩大率条件下，计算理论岩屑返出量V0；通过理论岩屑返出量V0与实际返出量V1的比值，计算得出返砂效率Q；
4.根据权利要求1所述的油气井的钻井参数优化方法，其特征在于，在所述步骤S4中，建立钻井参数优化模型的步骤包括：
5.根据权利要求1所述的油气井的钻井参数优化方法，其特征在于，在所述步骤S5中，建立井眼清洁模型的步骤包括：
6.根据权利要求1所述的油气井的钻井参数优化方法，其特征在于，在所述步骤S6中，钻井参数输出的步骤为：
【技术特征摘要】
1.一种油气井的钻井参数优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的油气井的钻井参数优化方法，其特征在于，在所述步骤s2中，数据的预处理方法包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的油气井的钻井参数优化方法，其特征在于，在所述步骤s3中，返砂效率计算的步骤为：通过机械钻速数据，在附加10％井眼扩大率条件下，计算理论岩屑返出量v0；通过理论岩屑返出量v0与实际返...
【专利技术属性】
技术研发人员：卞江，廖若君，顾雅頔，杨晨，康蕴秋，许昕玥，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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