[发明专利]一种具有井下故障预警功能的钻井监控系统

说明书

本申请涉及一种具有井下故障预警功能的钻井监控系统，涉及地下勘探开发技术领域，该系统包括工程参数测量子系统，工程参数测量子系统：地面工程参数录井装置，用于实时监测地面工程参数；井下工程参数随钻测量装置，井下工程参数随钻测量装置包括：井下工程参数宏观监测子装置，用于实时监测井下钻头和钻具的总体工程参数；井下故障精确监测子装置，用于实时监测井下指定零部件的局部工程参数；井下故障预警子装置，用于根据地面工程参数和井下实时测量工程参数进行故障特征分析，并生成井下故障预警信号。本申请集宏观监测和精确监测于一体，对井下故障情况进行监测，并及时警报，对井下勘探工作提供保障，有效提高故障判断的准确率。

技术领域

本申请涉及地下勘探开发技术领域，具体涉及一种具有井下故障预警功能的钻井监控系统。

背景技术

在地下资源钻探过程中，实时监测井下工程参数及井下故障对于安全高效地实施钻井作业具有重要作用。常规钻井监测和控制系统是司钻控制系统通过实时监测地面机械钻速及钻压、扭矩等工程参数的变化，从而调整钻机执行系统的施工参数。

然而，井下实际钻井工况与地面监测结果存在较大差别，导致司钻难以正确调整钻井参数，从而影响钻井效率。例如，在大位移井或水平井中，由于地层摩阻较大，托压严重，司钻调整钻压困难；又如地层出现夹层，导致钻头转速不均，甚至钻具失速，而地面转速无太大变动，司钻对井下工况不好判断，也不好调整钻井参数。

同时，常规钻井监测和控制系统仅仅根据地面工程参数的变化监测井下故障，存在较大的误报率和漏报率，而且难以在故障初始阶段进行预警，往往地面参数改变时故障已经形成，严重时出现钻井事故。常规钻井监测和控制系统属于地面监测系统范畴，无法准确判断井下钻头钻具具体失效形式，难以针对性地调整钻井施工参数，钻井安全性较低。

为了解决上述技术问题，现提供一种具有井下故障预警功能的钻井监控系统，满足当前的使用需求。

发明内容

本申请提供一种具有井下故障预警功能的钻井监控系统，集宏观监测和精确监测于一体，对井下故障情况进行监测，并及时警报，对井下勘探工作提供保障，有效提高故障判断的准确率。

第一方面，本申请提供了一种具有井下故障预警功能的钻井监控系统，所述系统包括工程参数测量子系统，所述工程参数测量子系统包括：

地面工程参数录井装置，其用于实时监测地面工程参数；

井下工程参数随钻测量装置，所述井下工程参数随钻测量装置包括：

井下工程参数宏观监测子装置，其用于实时监测井下钻头和钻具的总体工程参数；

井下故障精确监测子装置，其用于实时监测井下指定零部件的局部工程参数；

井下故障预警子装置，其用于根据所述地面工程参数和井下实时测量工程参数进行故障特征分析，并生成井下故障预警信号；其中，

所述井下实时测量工程参数包括所述总体工程参数以及所述局部工程参数。

进一步的，所述系统还包括：

司钻控制子系统，其用于根据所述地面工程参数、所述井下实时测量工程参数、所述井下故障预警信号、钻井设计参数、地质环境参数以及邻井数据库，生成钻机调整指令。

进一步的，所述系统还包括：

钻机执行子系统，其用于根据所述钻机调整指令，控制钻机执行机构。

进一步的，所述系统还包括：

数据传输子系统，其用于将所述地面工程参数、所述井下实时测量工程参数以及所述井下故障预警信号传输至所述司钻控制子系统。

具体的，所述井下工程参数宏观监测子装置包括近钻头监测短节或远钻头监测短节：