基于RDT&FDF方法的石油钻井事故诊断系统

论文摘要

本文在深入探讨当前国内石油钻井工程事故诊断预报领域现状的基础上,分析了我国目前钻井事故诊断中存在的问题,并归纳的两点主要原因：第一、钻井传感器信号异常的捕获不够准确及时,导致井下事故时体现在传感器信号变化被忽略,无法做出相应的事故预报。第二、钻井事故诊断的方法盲目借鉴国外钻井事故诊断的方法,忽略了我国油气存储的地质的特殊性以及我国目前的钻井装备技术水平,当井下事故发生时,不能够做出及时准确的预报。针对我国钻井事故诊断中存在的这两个难点,本文提出了基于RDT （Related Dynamic Threshold,自相关动态门限）&FDF （Fuzzy Data Fusion,模糊数据融合）方法的钻井事故诊断系统的研究。本文的主要工作如下：首先,介绍了各个钻井相关传感器在钻井作业中的作用,以及他们所体现的钻井工程相关物理量的意义。之后介绍了钻井事故的成因、危害以及钻井事故发生时体现在传感器上的特征表现。其次,提出了一种新的基于自相关动态门限的钻井传感器信号异常检测的方法,提高了对钻井传感器信号异常的捕获能力。同时,对比了D-S证据理论、神经网络和灰色关联理论方法在钻井事故诊断中的应用,针对上述方法的不足提出了基于模糊数据融合的钻井故障诊断方法,更加贴近钻井作业模糊性和不确定性强的特点。最后,介绍了整体系统的实现,钻井事故诊断系统作为整套油井服务系统三大子系统之一,由数据处理模块,和诊断模块两大部分组成,介绍了自定义数据字典的格式以及钻井重要参数的计算推导和事故诊断中间参数的配置方法。给出了系统的运行效果。经测试系统捕获传感器信号异常的能力比较强,且可以实现随钻井作业的进度和当前钻进岩性的不同动态调整传感器门限。钻井事故的诊断结合人工确认的方法,能够确保诊断依据的正确性,较好地将人工经验与智能诊断相结合。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 行业背景
• 1.2 钻井事故诊断的现状
• 1.3 国内钻井事故诊断领域存在的问题
• 1.4 课题研究的意义及方案
• 2 钻井工程事故诊断基础
• 2.1 钻井工程参数的测量
• 2.1.1 钻压、大钩负荷
• 2.1.2 井深
• 2.1.3 转盘扭矩
• 2.1.4 转盘转速、泵速、入口钻井液流量
• 2.1.5 出口钻井液流量
• 2.1.6 钻井液密度
• 2.1.7 钻井液液位和体积
• 2.1.8 钻井液温度
• 2.1.9 钻井液电导率
• 2.2 钻井事故类型及成因
• 2.2.1 井涌、井喷
• 2.2.2 井漏
• 2.2.3 钻具失效
• 2.2.4 钻头异常
• 2.2.5 卡钻、遇阻
• 2.2.6 溜钻、顿钻
• 2.3 钻井事故发生的特征表现
• 3 钻井传感器信号的数学描述
• 3.1 传感器信号分析
• 3.2 传感器信号的特征参量选取
• 3.3 数据验证
• 4 钻井事故诊断
• 4.1 一些钻井事故诊断方法介绍
• 4.1.1 D-S证据理论方法
• 4.1.2 神经网络方法
• 4.1.3 灰色关联理论方法
• 4.2 基于模糊数据融合的钻井事故诊断方法
• 4.2.1 钻井事故特征选取原则
• 4.2.2 模糊数据融合方法介绍
• ij隶属度的确定'>4.2.3 m_ij隶属度的确定
• 4.2.4 数据验证
• 5 钻井事故诊断系统的实现
• 5.1 系统需求分析
• 5.2 WITS协议介绍
• 5.2.1 WITS格式的优点
• 5.2.2 WITS数据记录
• 5.3 一些重要的钻井参数的推导
• 5.3.1 大钩高度的计算
• 5.3.2 井深和迟到时间的计算
• 5.3.3 钻压的计算
• 5.3.4 钻时的计算
• 5.4 软件结构
• 5.4.1 钻井事故诊断系统总流程
• 5.4.2 数据处理模块
• 5.4.3 事故诊断流程
• 5.5 系统实现
• 5.5.1 参数配置界面
• 5.5.2 钻井数据显示界面
• 5.5.3 井下事故报警界面
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢