钻井井下事故建模与仿真处理研究

论文摘要

钻井作业的隐蔽性、复杂性,使得钻井过程中井下复杂情况屡屡发生。如果复杂情况处理得不好,会导致事故的发生,甚至会造成部分井眼或全部井眼的报废。要使事故危害降到最低,必须加强井场作业人员上岗前的技术培训和在岗职工的再培训,提高他们的专业水平和操作技能,特别是加强对事故的判断和处理能力的训练。本文以中石化重大科技攻关项目“钻井计算机模拟系统”（No.JP04014）为背景,重点对钻井井下事故建模和事故仿真处理过程进行了研究。本文主要贡献如下:1.在探讨钻井井下事故的发生机理和特征的基础上,分析了事故建模的思路,建立了6种常见事故模型,并用三维动画技术对事故现象的动态过程进行了模拟显示,在此基础上编程实现了一个钻井井下事故模拟诊断系统。2.对常见的15种井下事故处理过程进行了仿真研究,并以三维动画的形式对处理过程进行了动态显示,增强了训练过程的真实感。3.在LabVIEW平台下开发了用于井下事故处理操作的虚拟钻井井控设备:司钻控制台和指重表,以使学员能够模拟现场操作过程。4.对基于多智能体系统的仿真建模方法进行了研究,并对传统的KQML（Knowledge Query and Manipulation Language）语言中的原语参数进行了一定的扩展,采用C++语言实现了这种扩展的KQML语言。5.基于多智能体系统建模方法,结合虚拟钻井设备,在C++ Builder环境下实现了一个基于多智能体的钻井井下事故处理模拟训练系统。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 前言
• 1.1 论文的研究背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 论文的研究内容和结构安排
• 第2章 钻井井下事故建模
• 2.1 引言
• 2.2 钻井井下事故
• 2.2.1 粘吸卡钻事故
• 2.2.2 坍塌卡钻事故
• 2.2.3 砂桥卡钻事故
• 2.2.4 缩径卡钻事故
• 2.2.5 钻具断落事故
• 2.2.6 井漏事故
• 2.3 事故特征判断
• 2.4 钻井井下事故建模
• 2.4.1 仿真井建立
• 2.4.2 事故特征参数仿真计算
• 2.4.3 钻井井下事故模拟诊断训练系统
• 2.5 小结
• 第3章 钻井井下事故处理
• 3.1 引言
• 3.2 事故处理操作
• 3.2.1 公锥打捞
• 3.2.2 母锥打捞
• 3.2.3 卡瓦打捞筒
• 3.2.4 卡瓦打捞矛
• 3.2.5 强磁打捞器
• 3.2.6 随钻打捞杯
• 3.2.7 反循环打捞篮
• 3.2.8 点拨划眼
• 3.2.9 倒划眼
• 3.2.10 上击解卡
• 3.2.11 下击解卡
• 3.2.12 套铣钻具
• 3.2.13 倒扣操作
• 3.2.14 磨铣落物
• 3.2.15 爆炸松扣
• 3.3 LabVIEW下的钻井井下事故处理设备模型
• 3.3.1 虚拟仪器简介
• 3.3.2 LabVIEW概述
• 3.3.3 LabVIEW下的虚拟钻井井控设备
• 3.4 小结
• 第4章 基于多智能体的钻井井下事故处理模拟训练系统
• 4.1 引言
• 4.2 多智能体系统理论概述
• 4.2.1 智能体的概念与特征
• 4.2.2 多智能体系统的基本思想
• 4.2.3 多智能体系统建模
• 4.2.4 多智能体系统的组织结构
• 4.2.5 智能体间的通信
• 4.3 基于多智能体的钻井井下事故处理模拟训练系统
• 4.3.1 基于多智能体的钻井井下事故处理模拟训练系统的体系结构
• 4.3.2 钻井井下事故处理模拟训练系统中智能体的知识表示
• 4.3.3 智能体的实现方法
• 4.3.4 通信的设计与实现
• 4.4 钻井井下事故处理模拟训练系统的实现
• 4.5 小结
• 第5章 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果
• 致谢