[发明专利]智能钻井专家系统

说明书

本发明提供一种智能钻井专家系统，包括：现场传感器检测系统、智能专家系统和执行机构；形成自动闭环钻井调控系统。本发明通过现场传感器，采集整个钻井过程的数据；然后，将采集得到的数据送入计算机进行处理监测、预报、分析、解释、控制等。最重要的是，本发明研发的钻井水力学控制、井壁稳定性控制、摩阻和扭矩控制、钻速和成本控制、钻井复杂和事故控制等跨专业、跨行业智能和专家控制模型，能够实现实时性，早发现、早预报、随解释及自动控制功能，不但为钻井工程提供准确的信息，而且，具有降低钻井成本、提高钻井速度、杜绝意外事故、精准油气发现的优点。

技术领域

本发明属于石油钻井勘探和开发技术领域，具体涉及一种智能钻井专家系统。

背景技术

石油钻机是由提升系统、旋转系统、循环系统、动力设备、辅助设备以及钻机底座等组成，是一套庞大和复杂的钻井工厂，按照钻井工程和工艺要求完成石油勘探和开发任务。

控制系统和监视检测仪表是体现石油钻机技术水平的核心系统，由于钻机是机械、液压、气控、电控以及地质学、化学、数学、几何学、材料力学、流体力学等等多专业多学科的组合体，在钻机生产配套过程中，同一套钻机多达几十个厂家的配套，各专业厂家因专业屏障，严重缺乏跨专业、跨行业的统一协调，造成整套钻机控制技术水平不高以及重复配套和浪费，并且相同数据不同专业设备检测出不同数据，司钻无法获知哪个是正确的，更不能有效指导和精准控制设备安全高效的完成钻井任务。

另外，从实际钻井工艺需求角度看，各专业局部技术都已达到了同等国际水平。如交流变频电驱动控制系统的应用，完全可以精确控制绞车转速、游车位移、转盘扭矩、钻井泵排量和泵压等；钻井仪表可实现多参数测量和显示；井下随钻测量、旋转导向、地质导向等国际先进钻井技术也得到了成功应用。

但是，无论是垂直井、斜井、水平井还是大位移井，其执行设备都是由电控系统控制钻机绞车、转盘、顶驱、泥浆泵以及固控节流井控等设备实现的，，实际施工中，同样的井身结构，由于司钻个人经验的不同，又由于各专业和技术之间在实际应用中基本上是脱节的，由此导致不同的司钻会操作出不同效果的现象发生。

因此，如何从钻井工艺要求出发，加强整体方案设计和研究，特别是一体化、自动化、智能化控制系统的设计和研究，是石油机械制造业的一个重大课题。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种智能钻井专家系统，可有效解决上述问题。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种智能钻井专家系统，包括：现场传感器检测系统、智能专家系统和执行机构；所述现场传感器检测系统的输出端与所述智能专家系统的输入端连接；所述智能专家系统的输出端与所述执行机构的输入端连接，由此形成自动闭环钻井调控系统；

其中，所述现场传感器检测系统用于：在钻井全过程中，实时采集钻井检测数据，并将采集到的所述钻井检测数据实时上传给所述智能专家系统；

所述智能专家系统用于：接收所述现场传感器检测系统上传的所述钻井检测数据，并实时对所述钻井检测数据进行智能分析，以优化钻井现场工艺为目标，生成对钻井现场设备的调控指令，并将所述调控指令下发到对应的执行机构；

所述执行机构用于：接收所述智能专家系统下发的所述调控指令，并向对应的现场设备发送所述调控指令，进而控制该现场设备的工作状态，从而优化钻井现场工艺过程。

优选的，所述现场传感器检测系统包括地面传感器检测系统和井下传感器检测系统；

所述地面传感器检测系统包括绞车状态传感器检测子系统、自动送钻状态传感器检测子系统、转盘状态传感器检测子系统、顶驱运行状态传感器检测子系统、泥浆泵运行状态传感器检测子系统、泥浆固相及体积趋势状态传感器检测子系统、MCC的运行监控检测子系统、井控装置检测子系统、立管压力检测子系统和环空压力检测子系统；