一种基于云技术的钻井施工指导系统及方法

技术领域

本发明涉及石油钻井工程技术领域，具体地说，涉及一种基于云技术的钻井施工指导系统及方法。

背景技术

由于地下情况未知，使得钻井工程是一个投资巨大、风险性很强的领域，如果不能及时发现安全隐患并且排除，可能会引发事故。钻井施工过程的远程实时监测分析是确保钻井施工安全及辅助钻井施工的关键技术之一。

现有技术：温馨等《钻井实时进度跟踪分析系统构建研究》(中国管理信息化，2021，24(4))一文，描述了钻井作业现场采集实时数据和动态数据，数据经审核后入库，录井实时数据在远程监控中心实时展示，监控人员及时掌握井场动态，应用数据挖掘技术深度分析数据，提炼信息形成钻井知识库，为钻井知识库和钻井进度跟踪系统提供数据支撑，系统自动进行进度分析、时效统计和风险预警，帮助管理人员制订钻井工程决策方案，辅助现场钻井作业。

现有技术：袁洪水等《钻井实时监测与分析系统的建设与应用》(天津科技，2018，45(增刊))一文，描述了钻井实时监测与分析系统采用WEB的B/S模式，即Web应用服务器和数据库服务器，系统采用现场录井公司传感器采集的WITS数据作为数据源，通过读取WITS数据解析后存储在数据库服务器，并对数据进行永久存储，系统具有实时数据展示、实时数据监测分析、实时模拟计算分析等功能。

可知，上述现有技术并未涉及系统基于云技术开展钻井施工指导的相关内容，更没有有效解决基于云技术进行钻井施工指导、确保全钻进井段钻井施工是安全的、较优的等技术难题。

针对现有技术的问题，本发明提供了一种基于云技术的钻井施工指导系统及方法。

发明内容

为解决上述现有技术的问题，本发明提供了一种基于云技术的钻井施工指导系统，所述系统包含：

钻井现场端数据采集模块，其用于采集钻井现场的钻井施工数据；

云平台端，其与所述钻井现场数据采集模块通信，用于对传输来的所述钻井施工数据进行存储；

钻井作业支持中心端模块，其基于所述云平台端中的数据，对目标井进行钻井施工分析与优化、预测井下潜在施工风险，形成下一步的钻井施工指导方案；

钻井现场端方案实施模块，其与所述钻井作业支持中心端模块通信，依据所述钻井施工指导方案指导下一步的钻井施工并监测钻井施工过程。

根据本发明的一个实施例，所述钻井现场端数据采集模块包含：

通讯单元，其具备智能安全帽嵌入接口、工程参数仪采集接口以及云端数据库通讯接口。

根据本发明的一个实施例，所述钻井现场端数据采集模块包含：

采集单元，其用于通过所述工程参数仪采集接口采集工程参数仪的数据；

传输单元，其用于通过所述云端数据库通讯接口将工程参数仪的数据传输至云端数据库。

根据本发明的一个实施例，所述云平台端包含云端数据库，所述云端数据库包含：

工程参数实时数据库，其用于存储目标井的钻井现场工程参数实时数据；

钻井施工数据库，其用于存储目标井的每日钻井施工动态数据；

钻井工程设计数据库，其用于目标井的存储工程设计数据；

区块钻井施工知识库，其用于存储目标井所属油田区块的钻井施工知识类数据。

根据本发明的一个实施例，所述云平台端包含：

云端数据服务组件，其包含工程参数实时数据库访问组件、钻井施工数据库访问组件、钻井工程设计数据库访问组件、区块钻井施工知识库访问组件。

根据本发明的一个实施例，所述云平台端包含：

云端计算服务组件，其包含井眼轨迹计算组件、钻柱摩阻/扭矩计算组件、地层孔隙压力预测组件、地层坍塌压力计算组件、机械钻速预测组件、钻井潜在风险预测组件。

根据本发明的一个实施例，所述钻井作业支持中心端模块包含：

优化与预测单元，其用于支持专家团队应用所述云端数据库，对目标井进行钻井施工分析与优化、预测井下潜在施工风险，形成下一步的所述钻井施工指导方案；

推送单元，其用于将所述钻井施工指导方案存储在所述区块钻井施工知识库，并推送至所述钻井现场端方案实施模块。

根据本发明的一个实施例，所述钻井现场端方案实施模块包含：

接收与展示单元，其用于接收并展示所述钻井施工指导方案；

监测单元，其用于监测钻井施工过程。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种基于云技术的钻井施工指导方法，通过如上任一项所述的系统执行钻井施工指导方法，所述方法包含以下步骤：

通过钻井现场端数据采集模块采集钻井现场的钻井施工数据；

通过云平台端与所述钻井现场数据采集模块通信，对传输来的所述钻井施工数据进行存储；

通过钻井作业支持中心端模块以及所述云平台端中的数据，对目标井进行钻井施工分析与优化、预测井下潜在施工风险，形成下一步的钻井施工指导方案；

通过钻井现场端方案实施模块与所述钻井作业支持中心端模块通信，依据所述钻井施工指导方案指导下一步的钻井施工并监测钻井施工过程。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种存储介质，其包含用于执行如上所述的方法步骤的一系列指令。

本发明提供的一种基于云技术的钻井施工指导系统及方法基于云技术把钻井施工指导系统分为钻井现场端、云平台端、钻井作业支持中心端，应用钻井施工指导系统及方法进行目标井钻井施工分析并指导钻井现场施工，为安全钻井及钻井提速提效提质提供了一项新技术手段；本发明基于云技术为远程井场构建了一个专家团队不必亲临井场就可以对钻井施工进行远程实时分析指导的技术平台，可为保障钻井安全与提速提效提供支撑。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1显示了根据本发明的一个实施例的一种基于云技术的钻井施工指导系统结构框图；

图2显示了根据本发明的一个实施例的一种基于云技术的钻井施工指导系统组织架构图；

图3显示了根据本发明的一个实施例的一种基于云技术的钻井施工指导系统多平台示意图；以及

图4显示了根据本发明的一个实施例的一种基于云技术的钻井施工指导方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图对本发明实施例作进一步地详细说明。

图1显示了根据本发明的一个实施例的一种基于云技术的钻井施工指导系统结构框图。

如图1所示，一种基于云技术的钻井施工指导系统100包含钻井现场端数据采集模块101、云平台端102、钻井作业支持中心端模块103以及钻井现场端方案实施模块104。

钻井现场端数据采集模块101用于采集钻井现场的钻井施工数据。云平台端102与钻井现场数据采集模块101通信，用于对传输来的钻井施工数据进行存储。钻井作业支持中心端模块103基于云平台端102中的数据，对目标井进行钻井施工分析与优化、预测井下潜在施工风险，形成下一步的钻井施工指导方案。钻井现场端方案实施模块104与钻井作业支持中心端模块103通信，依据钻井施工指导方案指导下一步的钻井施工并监测钻井施工过程。

图2显示了根据本发明的一个实施例的一种基于云技术的钻井施工指导系统组织架构图。

在一个实施例中，钻井现场端数据采集模块101包含：通讯单元，其具备智能安全帽嵌入接口、工程参数仪采集接口以及云端数据库通讯接口。

在一个实施例中，钻井现场端数据采集模块101包含：采集单元以及传输单元。其中，采集单元用于通过工程参数仪采集接口采集工程参数仪的数据；传输单元用于通过云端数据库通讯接口将工程参数仪的数据传输至云端数据库。

在一个实施例中，云平台端102包含云端数据库，云端数据库包含：工程参数实时数据库、钻井施工数据库、钻井工程设计数据库以及区块钻井施工知识库。

具体来说，工程参数实时数据库用于存储目标井的钻井现场工程参数实时数据。钻井施工数据库用于存储目标井的每日钻井施工动态数据。钻井工程设计数据库用于目标井的存储工程设计数据。区块钻井施工知识库用于存储目标井所属油田区块的钻井施工知识类数据。

如图2所示，云平台端102包含：云端数据服务组件以及云端计算服务组件。

具体来说，云端数据服务组件包含工程参数实时数据库访问组件、钻井施工数据库访问组件、钻井工程设计数据库访问组件、区块钻井施工知识库访问组件。云端计算服务组件包含井眼轨迹计算组件、钻柱摩阻/扭矩计算组件、地层孔隙压力预测组件、地层坍塌压力计算组件、机械钻速预测组件、钻井潜在风险预测组件。

如图2所示，钻井作业支持中心端模块103包含：优化与预测单元以及推送单元。

具体来说，优化与预测单元用于支持专家团队应用云端数据库，对目标井进行钻井施工分析与优化、预测井下潜在施工风险，形成下一步的所述钻井施工指导方案。推送单元用于将钻井施工指导方案存储在区块钻井施工知识库，并推送至钻井现场端方案实施模块104。

如图2所示，钻井现场端方案实施模块104包含：接收与展示单元以及监测单元。具体来说，接收与展示单元用于接收并展示钻井施工指导方案；监测单元用于监测钻井施工过程。

图3显示了根据本发明的一个实施例的一种基于云技术的钻井施工指导系统多平台示意图。

本发明基于云技术把钻井施工指导系统分为钻井现场端、云平台端、钻井作业支持中心端，由钻井施工指导系统云端计算服务组件、云端数据服务组件、钻井现场端采集数据采集模块、钻井现场端采集方案实施模块、钻井作业支持中心端模块等组成，形成了一个闭环的钻井施工指导系统。

钻井现场端，应用钻井现场端数据采集模块，通过智能安全帽及嵌入的钻井现场端采集模块程序进行钻井工程参数数据的实时采集与远传，其它钻井施工数据的现场采集与远传。

如图3所示，钻井现场端包含现场数据采集设备及采集模块程序，需要采集工程参数仪数据以及采集其它钻井施工数据。

具体来说，钻井现场端需要设置智能安全帽以及工程参数仪。

智能安全帽，具有WIFI功能，连接因特网，安装钻井现场端数据采集模块，连接云平台端的数据库。应用钻井现场端数据采集模块，把采集的现场施工数据实时传输到云平台端的工程参数实时数据库。工程参数仪，设置在司钻台上，实时采集钻井施工的工程参数数据。

工程参数仪数据采集功能程序，安装在智能安全帽上，基于智能安全帽的网络功能，用于实时采集工程参数仪的工程参数数据并传输到云平台端的工程参数实时数据库。其它钻井施工数据采集功能程序，用来采集其它钻井施工数据并保存于云平台端的钻井施工数据库。其它钻井施工数据采集功能程序部署在钻井现场工程师办公室。

如图3所示，云平台端，建立项目云端数据库，包括目标井的工程参数实时数据库、钻井施工数据库、钻井工程设计数据库以及油田区块钻井施工知识库，部署钻井施工分析系统云端计算服务组件和云端数据服务组件。

具体来说，云端计算服务组件，包括用于钻井施工参数分析、钻井潜在风险预测的系统服务组件。云端数据服务组件，包括用于获取云端数据库的数据服务组件。

如图3所示，钻井作业支持中心端，应用钻井作业支持中心端模块及云端数据库，对目标井进行钻井施工分析与优化、预测井下潜在施工风险，形成下步钻井施工指导方案并推送至钻井现场。钻井作业支持中心端模块包括钻井施工分析与优化、预测井下潜在施工风险，形成下步钻井施工指导方案、指导方案推送等功能。

具体来说，专家团队使用钻井作业支持中心端模块，应用云端数据库，对目标井进行钻井施工分析与优化、预测井下潜在施工风险，形成下一步钻井施工指导方案。专家团队使用钻井作业支持中心端模块，把下一步钻井施工方案(数据)存储在云端数据库中的区块钻井施工知识库，并推送至钻井施工分析系统钻井现场端。

如图3所示，钻井现场端，应用钻井现场端方案实施模块，按照钻井施工指导方案，指导下一步钻井施工并监测钻井施工过程，为安全钻井及钻井提速提效提质提供了一项新技术手段。钻井现场端方案实施模块包括指导方案接收、指导方案实施、钻井施工参数监测等功能。

具体来说，现场工程师使用钻井现场端方案实施模块，接收基地钻井作业支持中心端的下一步钻井施工指导方案(数据)。现场工程师按照下一步钻井施工指导方案，指导下步钻井施工。钻井现场端还可以进行钻井施工参数监测。

图4显示了根据本发明的一个实施例的一种基于云技术的钻井施工指导方法流程图。

如图4所示，在步骤S401中，通过钻井现场端数据采集模块采集钻井现场的钻井施工数据。

如图4所示，在步骤S402中，通过云平台端与钻井现场数据采集模块通信，对传输来的钻井施工数据进行存储。

如图4所示，在步骤S403中，通过钻井作业支持中心端模块以及云平台端中的数据，对目标井进行钻井施工分析与优化、预测井下潜在施工风险，形成下一步的钻井施工指导方案。

如图4所示，在步骤S404中，通过钻井现场端方案实施模块与钻井作业支持中心端模块通信，依据钻井施工指导方案指导下一步的钻井施工并监测钻井施工过程。

在一个实施例中，将本发明提供的一种基于云技术的钻井施工指导系统及方法，在某油田勘探区块重点井钻井施工远程监控项目中进行了实验，对该区块X井钻井施工进行远程施工分析指导。

本发明提供的一种基于云技术的钻井施工指导系统以及项目数据库部署在云平台端；在基地搭建了钻井作业支持中心端，部署钻井作业支持中心端模块；在钻井现场部署钻井现场端方案实施模块。项目数据库包括该X井的工程参数实时数据库、钻井施工数据库、钻井工程设计数据库以及X井所属油田区块钻井施工知识库。

在钻井现场给司钻配置了智能安全帽，钻井现场数据采集与传输软件，安装在智能安全帽上，实时采集工程参数仪的工程参数数据并传输到云平台端的工程参数实时数据库；使用钻井现场端数据采集模块采集其它钻井施工数据并保存于云平台端的钻井施工数据库。

在基地钻井作业支持中心，专家团队使用钻井作业支持中心端模块，应用云端数据库，对目标井进行钻井施工分析与优化、预测井下潜在施工风险，形成针对该X井的下步钻井施工指导方案；下步钻井施工方案(数据)存储在云平台端区块钻井施工知识库，并推送至钻井施工分析系统钻井现场端。

在钻井现场，现场工程师使用钻井现场端方案实施模块，接收该X井的下步钻井施工指导方案，指导下步钻井施工并监测钻井施工过程。应用该方法及系统，该X井钻井施工过程中得到基地钻井作业支持中心专家团队的施工指导，与所属油田勘探区块邻井相比，实钻机械钻速最优并大大缩短了钻井周期，实现了该X井安全钻井、高效钻井。

本发明提供的一种基于云技术的钻井施工指导系统及方法还可以配合一种计算机可读取的存储介质，存储介质上存储有计算机程序，执行计算机程序以运行一种基于云技术的钻井施工指导方法。计算机程序能够运行计算机指令，计算机指令包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。

计算机可读取的存储介质可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。

需要说明的是，计算机可读取的存储介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读取的存储介质不包括电载波信号和电信信号。

综上，本发明提供的一种基于云技术的钻井施工指导系统及方法基于云技术把钻井施工指导系统分为钻井现场端、云平台端、钻井作业支持中心端，应用钻井施工指导系统及方法进行目标井钻井施工分析并指导钻井现场施工，为安全钻井及钻井提速提效提质提供了一项新技术手段；本发明基于云技术为远程井场构建了一个专家团队不必亲临井场就可以对钻井施工进行远程实时分析指导的技术平台，可为保障钻井安全与提速提效提供支撑。

应该理解的是，本发明所公开的实施例不限于这里所公开的特定结构、处理步骤或材料，而应当延伸到相关领域的普通技术人员所理解的这些特征的等同替代。还应当理解的是，在此使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并不意味着限制。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意指结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，说明书通篇各个地方出现的短语“一个实施例”或“实施例”并不一定均指同一个实施例。

本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所公开的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。