1.本說明書屬于油氣開采技術領域，尤其涉及一種基于摩阻系數(shù)進行鉆井作業(yè)監(jiān)測的方法、裝置及設備。

背景技術：

2.井下管柱摩阻扭矩的精確計算在鉆井優(yōu)化設計與安全控制中具有重要意義，鉆機適應性評估、井眼軌跡優(yōu)化設計、鉆柱整體受力與優(yōu)化設計、完井管柱下入可行性分析、井下事故預測預防、鉆完井措施的推薦與調(diào)整等都與井下管柱摩阻扭矩有關。在井下管柱摩阻扭矩的計算過程中，摩阻系數(shù)十分關鍵，目前一般通過反演方法來確定。因此，基于摩阻系數(shù)可以對鉆井過程中的摩阻扭矩等參數(shù)進行監(jiān)測，以確保鉆井作業(yè)的安全性。

3.傳統(tǒng)的摩阻系數(shù)反演方法通常使用一個摩阻系數(shù)來描述整個井眼狀況，或者將井眼分為套管段和裸眼段，采用兩個摩阻系數(shù)來描述整個井眼狀況。然而，摩阻系數(shù)取決于眾多影響因素，如地層性質(zhì)、鉆井液性質(zhì)、井眼曲折度、井眼清潔情況等，是井眼條件的綜合反映。此外，實際鉆進過程中井眼條件不斷變化，摩阻系數(shù)采用固定值來計算也是不準確的。若摩阻系數(shù)計算不準確，進而會影響摩阻扭矩等參數(shù)的準確性，進一步影響鉆井作業(yè)的安全性。

4.因此，如何提供一種方案能夠準確計算出鉆井作業(yè)過程中的摩阻系數(shù)，進而對鉆井作業(yè)進行安全監(jiān)測是本領域亟需解決的技術問題。

技術實現(xiàn)要素：

5.本說明書實施例的目的在于提供一種基于摩阻系數(shù)進行鉆井作業(yè)監(jiān)測的方法、裝置及設備，提高了摩阻系數(shù)計算的準確性以及鉆井作業(yè)的安全性。

6.一方面，本說明書實施例提供了一種基于摩阻系數(shù)進行鉆井作業(yè)監(jiān)測的方法，所述方法包括：

7.基于摩阻系數(shù)計算出不同井深處的大鉤載荷和轉(zhuǎn)盤扭矩；

8.根據(jù)各個數(shù)據(jù)點距離井眼底部的距離，計算各個數(shù)據(jù)點的摩阻系數(shù)權(quán)重值；

9.基于各個數(shù)據(jù)點對應的摩阻系數(shù)權(quán)重值計算不同井深處大鉤載荷或轉(zhuǎn)盤扭矩的計算誤差的加權(quán)平均值，將所述加權(quán)平均值作為目標函數(shù)；

10.對所述目標函數(shù)進行求解，獲得所述目標函數(shù)取最小值時的目標摩阻系數(shù)；

11.基于所述目標摩阻系數(shù)對鉆井作業(yè)過程中的井眼條件、作業(yè)條件進行監(jiān)測。

12.進一步地，所述根據(jù)各個數(shù)據(jù)點距離井眼底部的距離，計算各個數(shù)據(jù)點的摩阻系數(shù)權(quán)重值，包括采用下述公式計算所述摩阻系數(shù)權(quán)重值：

[0013][0014]

其中，ρi表示第i個數(shù)據(jù)點的摩阻系數(shù)權(quán)重值，n表示數(shù)據(jù)點的總數(shù)量，di表示第i個

數(shù)據(jù)點距離井眼底部的距離，di為各個數(shù)據(jù)點從井眼底部向上排序的序號，其中，各個數(shù)據(jù)點按照井深從小到大排序，p表示冪指數(shù)，p≥0。

[0015]

進一步地，所述冪指數(shù)為0、1、2中的至少一個。

[0016]

進一步地，所述摩阻系數(shù)包括套管段摩阻系數(shù)和裸眼段摩阻系數(shù)。

[0017]

進一步地，所述基于各個數(shù)據(jù)點對應的摩阻系數(shù)權(quán)重值計算不同井深處大鉤載荷或轉(zhuǎn)盤扭矩的計算誤差的加權(quán)平均值，包括：

[0018]

對于管柱滑動作業(yè)的數(shù)據(jù)點，則計算基于各個數(shù)據(jù)點對應的摩阻系數(shù)權(quán)重值計算對應井深處大鉤載荷的大鉤載荷加權(quán)平均值；

[0019]

對于管柱旋轉(zhuǎn)作業(yè)的數(shù)據(jù)點，則計算基于各個數(shù)據(jù)點對應的摩阻系數(shù)權(quán)重值計算對應井深處轉(zhuǎn)盤扭矩的轉(zhuǎn)盤扭矩加權(quán)平均值；

[0020]

將所述大鉤載荷加權(quán)平均值和所述轉(zhuǎn)盤扭矩加權(quán)平均值的和作為所述加權(quán)平均值。

[0021]

進一步地，所述目標函數(shù)采用下述公式計算獲得：

[0022][0023]

其中，err表示所述目標函數(shù)，c1和c2分別代表管柱滑動和管柱旋轉(zhuǎn)兩種不同工況時的系數(shù)值，管柱滑動時c1＝1、c2＝0，管柱旋轉(zhuǎn)時c1＝0、c2＝1，ρi表示第i個數(shù)據(jù)點的摩阻系數(shù)權(quán)重值，n表示數(shù)據(jù)點的總數(shù)量，hki表示第i個數(shù)據(jù)點對應的井深處測量獲得的大鉤載荷，tori表示第i個數(shù)據(jù)點對應的井深處測量獲得的轉(zhuǎn)盤扭矩，hk

cali

表示第i個數(shù)據(jù)點對應的井深處計算獲得的大鉤載荷，tor

cali

表示第i個數(shù)據(jù)點對應的井深處計算獲得的轉(zhuǎn)盤扭矩。

[0024]

進一步地，所述基于所述目標摩阻系數(shù)對鉆井作業(yè)過程中的井眼條件、作業(yè)條件進行監(jiān)測，包括：

[0025]

隨著鉆井深度的不斷加深，依次獲取不同井深處對應的目標摩阻系數(shù)；

[0026]

基于不同井深處的目標摩阻系數(shù)的變化趨勢，監(jiān)測不同井深處的井眼條件；

[0027]

基于不同井深處的目標摩阻系數(shù)預測不同井深處的大鉤載荷和轉(zhuǎn)盤扭矩，根據(jù)計算出的大鉤載荷和轉(zhuǎn)盤扭矩判斷鉆井作業(yè)是否超負荷，對鉆井過程中的作業(yè)條件進行監(jiān)測。

[0028]

另一方面，本說明書提供了一種基于摩阻系數(shù)進行鉆井作業(yè)監(jiān)測的裝置，所述裝置包括：

[0029]

參數(shù)計算模塊，用于基于摩阻系數(shù)計算出不同井深處的大鉤載荷和轉(zhuǎn)盤扭矩；

[0030]

權(quán)重配置模塊，用于根據(jù)各個數(shù)據(jù)點距離井眼底部的距離，計算各個數(shù)據(jù)點的摩阻系數(shù)權(quán)重值；

[0031]

目標函數(shù)計算模塊，用于基于各個數(shù)據(jù)點對應的摩阻系數(shù)權(quán)重值計算不同井深處大鉤載荷或轉(zhuǎn)盤扭矩的計算誤差的加權(quán)平均值，將所述加權(quán)平均值作為目標函數(shù)；

[0032]

摩阻系數(shù)求解模塊，用于對所述目標函數(shù)進行求解，獲得所述目標函數(shù)取最小值時的目標摩阻系數(shù)；

[0033]

監(jiān)測模塊，用于基于所述目標摩阻系數(shù)對鉆井作業(yè)過程中的井眼條件、作業(yè)條件

進行監(jiān)測。

[0034]

進一步地，所述權(quán)重配置模塊具體用于采用下述公式計算所述摩阻系數(shù)權(quán)重值：

[0035][0036]

其中，ρi表示第i個數(shù)據(jù)點的摩阻系數(shù)權(quán)重值，n表示數(shù)據(jù)點的總數(shù)量，di表示第i個數(shù)據(jù)點距離井眼底部的距離，di為各個數(shù)據(jù)點從井眼底部向上排序的序號，其中，各個數(shù)據(jù)點按照井深從小到大排序，p表示冪指數(shù)，p≥0。

[0037]

再一方面，本說明書實施例提供了一種基于摩阻系數(shù)進行鉆井作業(yè)監(jiān)測的設備，設備包括至少一個處理器及用于存儲處理器可執(zhí)行指令的存儲器，指令被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)包括上述基于摩阻系數(shù)進行鉆井作業(yè)監(jiān)測的方法。

[0038]

本說明書提供的基于摩阻系數(shù)進行鉆井作業(yè)監(jiān)測的方法、裝置及設備，在摩阻系數(shù)的反演過程中考慮了時間效應的影響，引入與井深相關的權(quán)系數(shù)，將大鉤載荷或轉(zhuǎn)盤扭矩的計算值的加權(quán)平均誤差作為目標函數(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)鉆進過程中摩阻系數(shù)動態(tài)反演，根據(jù)摩阻系數(shù)反演結(jié)果，來判斷井眼清潔情況、地層性質(zhì)、井眼曲折度等的變化情況，并對大鉤載荷以及轉(zhuǎn)盤扭矩進行預測，實現(xiàn)了在鉆進過程中井眼條件以及作業(yè)條件的實時監(jiān)測。提升了摩阻系數(shù)的計算準確度，進而提升了鉆井作業(yè)條件以及井眼條件等的監(jiān)測的準確性，提升了鉆井作業(yè)的安全性。

附圖說明

[0039]

為了更清楚地說明本說明書實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本說明書中記載的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

[0040]

圖1是本說明書實施例提供的基于摩阻系數(shù)進行鉆井作業(yè)監(jiān)測的方法實施例的流程示意圖；

[0041]

圖2是本說明書一個實施例中冪指數(shù)不同取值時個數(shù)據(jù)點對應的摩阻系數(shù)權(quán)重值分布示意圖；

[0042]

圖3(a)-圖3(c)是本說明書實施例中x井的井眼鉆進過程中反演得到的摩阻系數(shù)隨井深變化的示意圖；

[0043]

圖4是本說明書一個實施例中摩阻系數(shù)動態(tài)反演的流程示意圖；

[0044]

圖5是本說明書一個實施例中轉(zhuǎn)盤扭矩的監(jiān)測結(jié)果示意圖；

[0045]

圖6是本說明書一個實施例中基于摩阻系數(shù)進行鉆井作業(yè)監(jiān)測的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

[0046]

圖7是本說明書一個實施例中基于摩阻系數(shù)進行鉆井作業(yè)監(jiān)測的服務器的硬件結(jié)構(gòu)框圖。

具體實施方式

[0047]

為了使本技術領域的人員更好地理解本說明書中的技術方案，下面將結(jié)合本說明

書實施例中的附圖，對本說明書實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本說明書一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒菊f明書中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本說明書保護的范圍。

[0048]

實際鉆進過程中井眼條件不斷變化，導致摩阻系數(shù)也是一個變量，本說明書實施例建立了一種鉆井過程中摩阻系數(shù)的動態(tài)反演方法，基于反演得到的摩阻系數(shù)可以實時監(jiān)測井眼條件的變化以及鉆井作業(yè)條件的變化。

[0049]

圖1是本說明書實施例提供的基于摩阻系數(shù)進行鉆井作業(yè)監(jiān)測的方法實施例的流程示意圖。雖然本說明書提供了如下述實施例或附圖所示的方法操作步驟或裝置結(jié)構(gòu)，但基于常規(guī)或者無需創(chuàng)造性的勞動在方法或裝置中可以包括更多或者部分合并后更少的操作步驟或模塊單元。在邏輯性上不存在必要因果關系的步驟或結(jié)構(gòu)中，這些步驟的執(zhí)行順序或裝置的模塊結(jié)構(gòu)不限于本說明書實施例或附圖所示的執(zhí)行順序或模塊結(jié)構(gòu)。的方法或模塊結(jié)構(gòu)的在實際中的裝置、服務器或終端產(chǎn)品應用時，可以按照實施例或者附圖所示的方法或模塊結(jié)構(gòu)進行順序執(zhí)行或者并行執(zhí)行(例如并行處理器或者多線程處理的環(huán)境、甚至包括分布式處理、服務器集群的實施環(huán)境)。

[0050]

具體的一個實施例如圖1所示，本說明書提供的基于摩阻系數(shù)進行鉆井作業(yè)監(jiān)測的方法的一個實施例中，方法可以應用于服務器、計算機、智能手機、平板電腦等設備中，所述方法可以包括如下步驟：

[0051]

步驟102、基于摩阻系數(shù)計算出不同井深處的大鉤載荷和轉(zhuǎn)盤扭矩。

[0052]

在具體的實施過程中，摩阻系數(shù)可以理解為與井巷或管道壁面粗糙程度和空氣密度有關的系數(shù)。大鉤載荷指大鉤所承受的軸向力，它是鉆機選型及設備配套的重要基礎數(shù)據(jù)之一，也是進行鉆井施工安全評估的重要依據(jù)之一。因此，鉆井時有效預測大鉤載荷是非常重要的，從鉆井、完井及處理復雜事故等過程中，大鉤所承受的載荷包括鉆機起升系統(tǒng)和管柱自重、鉆井液作用的浮力、彎曲井段彎曲力、井壁作用的摩阻力及遇阻遇卡活動時沖擊力等多種力。轉(zhuǎn)盤扭矩是由鉆機旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)取得的重要參數(shù)之一。大鉤載荷以及轉(zhuǎn)盤扭矩的計算過程摩阻系數(shù)是一個重要的參數(shù)，大鉤載荷以及轉(zhuǎn)盤扭矩的計算方法有很多種，可以根據(jù)實際需要選擇，本說明書實施例不做具體限定。

[0053]

本說明書一些實施例中，井下管柱摩阻扭矩計算模型可以包括軟桿模型和剛桿模型，軟桿模型將管柱看作一根不能承受彎矩的“軟繩”，計算公式如下：

[0054][0055]

式中，d

t

為管柱接頭的外徑，單位是m；fe為軸向力，單位是n；m

t

為扭矩，單位是n

·

m；w

bp

為單位長度管柱的浮重，單位是n

·

m；wc為單位長度管柱的接觸力，單位是n

·

m；μd為摩阻系數(shù)μ的軸向分量，下放時為正，上提時為負；μ

t

為摩阻系數(shù)μ的周向分量；α為井斜角，單位是

°

。

[0056]

剛桿模型則在軟桿模型的基礎上，進一步考慮了管柱剛度和井眼彎曲的影響，其計算公式為：

[0057][0058]

式中，e為彈性模量，單位是n/m2；i為慣性矩，單位是m4；k為井眼曲率，單位是m-1

；ro為管柱的外徑，單位是m；tz為管柱微元的單位切向量在鉛垂方向的分量；θ為管柱與井壁的接觸方向線與主法線方向之間的夾角，其他參數(shù)的含義與公式(1)相同，此處不再贅述。

[0059]

將公式(1)或公式(2)進行改寫為差分格式，然后進行迭代計算，得到的地面處的軸向力fe即為大鉤載荷，地面處的扭矩m

t

即為轉(zhuǎn)盤扭矩。當然，根據(jù)實際情況，也可以采用其他方法計算大鉤載荷以及轉(zhuǎn)盤扭矩，本說明書實施例不做具體限定。

[0060]

此外，本說明書一些實施例中，所述摩阻系數(shù)包括套管段摩阻系數(shù)和裸眼段摩阻系數(shù)。也就是說，本說明書實施例中可以采用兩個摩阻系數(shù)。摩阻系數(shù)取決于眾多影響因素，如地層性質(zhì)、鉆井液性質(zhì)、井眼曲折度、井眼清潔情況等，是井眼條件的綜合反映。對于常規(guī)定向井而言，單一摩阻系數(shù)即可滿足工程精度要求，但是對于大位移井或者長水平井而言，采用兩個摩阻系數(shù)更加符合作業(yè)情況，準確度更高。上述公式(1)和公式(2)中的μd、μ

t

均可以有兩個，套管段摩阻系數(shù)的軸向分量、周向分量以及裸眼段摩阻系數(shù)的軸向分量、周向分量。

[0061]

步驟104、根據(jù)各個數(shù)據(jù)點距離井眼底部的距離，計算各個數(shù)據(jù)點的摩阻系數(shù)權(quán)重值。

[0062]

在具體的實施過程中，摩阻系數(shù)取決于地層性質(zhì)、鉆井液性質(zhì)、井眼曲折度、井眼清潔情況等眾多因素，是井眼條件的綜合反映。實際鉆進過程中井眼條件不斷變化，本說明書實施例中將摩阻系數(shù)作為一個變量，引入了摩阻系數(shù)權(quán)重值，為摩阻系數(shù)添加權(quán)重，隨著井深的變化，摩阻系數(shù)的權(quán)重也在不斷變化。本說明書實施例中，可以基于各個數(shù)據(jù)點距離井眼底部的距離，計算各個數(shù)據(jù)點對應的摩阻系數(shù)權(quán)重值，一般的，數(shù)據(jù)點距離井眼底部越近，對應的摩阻系數(shù)權(quán)重值越大，摩阻系數(shù)權(quán)重值越大則說明對后續(xù)目標函數(shù)的影響越大。其中，數(shù)據(jù)點是指測量大鉤載荷以及轉(zhuǎn)盤扭矩的測量點。

[0063]

本說明書一些實施例中，所述根據(jù)各個數(shù)據(jù)點距離井眼底部的距離，計算各個數(shù)據(jù)點的摩阻系數(shù)權(quán)重值，包括采用下述公式計算所述摩阻系數(shù)權(quán)重值：

[0064][0065]

其中，ρi表示第i個數(shù)據(jù)點的摩阻系數(shù)權(quán)重值，n表示數(shù)據(jù)點的總數(shù)量，di表示第i個數(shù)據(jù)點距離井眼底部的距離，di為各個數(shù)據(jù)點從井眼底部向上排序的序號，其中，各個數(shù)據(jù)點按照井深從小到大排序，p表示冪指數(shù)，p≥0。

[0066]

在具體的實施過程中，di表示各測點離井眼底部的距離，主要用來代表不同測點的時效性。如果n個大鉤載荷和轉(zhuǎn)盤扭矩的測量值按井深從小到大排序(實鉆過程中隨著井深的增加會持續(xù)記錄大鉤載荷和轉(zhuǎn)盤扭矩的值，一般而言，大鉤載荷和轉(zhuǎn)盤扭矩按井深從小到大排序)，即各個數(shù)據(jù)點按照井深從小到大排序，則di＝n+1-i。例如：若n＝10，即有10個數(shù)據(jù)點，10個數(shù)據(jù)點按照井深從小到達依次排序，即從井眼開始從1到10進行排序，i＝1

時，d1＝n+1-i＝10+1-1＝10，即第一個數(shù)據(jù)點距離井眼底部的距離為10，第一個數(shù)據(jù)點從井眼底部向上排序的序號也是10。因此，di為各個數(shù)據(jù)點從井眼底部向上排序的序號，那么，di＝1實際上是第10個數(shù)據(jù)點，表示的是井深最大的測點。

[0067]

由上述公式(3)可以看出，一般的，di越大，即距離井眼底部的距離越遠，則摩阻系數(shù)權(quán)重值則越小。當然，摩阻系數(shù)權(quán)重值的大小還與冪指數(shù)p有關，p可以表示摩阻系數(shù)權(quán)重值隨著di的增加而降低的速度，一般可以根據(jù)實際需要來確定具體的取值。當p＝0時，代表各測點的權(quán)重相同，即傳統(tǒng)的摩阻系數(shù)反演方法；當p》0時，表示各測點的權(quán)重與d

i p成反比，即越靠近當前井深的測點權(quán)重越大。需要注意的是，當冪指數(shù)取值過大時，摩阻系數(shù)的反演值更多依賴于當前測點，摩阻系數(shù)反演結(jié)果的誤差反而較大。

[0068]

本說明書一些實施例中，冪指數(shù)p可以為0、1、2中的至少一個，經(jīng)過多次實驗，當p取0、1、2時，可以分別表示不同鉆井條件的工況，并且能夠準確的反演計算出摩阻系數(shù)，適用于不同情況下的鉆井作業(yè)。圖2是本說明書一個實施例中冪指數(shù)不同取值時個數(shù)據(jù)點對應的摩阻系數(shù)權(quán)重值分布示意圖，圖2中橫坐標表示數(shù)據(jù)點距離井眼底部的距離di，數(shù)值越小表示井深越大即距離井眼底部越近，如圖2所示，當p為0時，摩阻系數(shù)權(quán)重值為固定值，p為1、2時，摩阻系數(shù)權(quán)重值隨著井深的減小逐漸減小，且，p為2時摩阻系數(shù)權(quán)重值的下降速度比p為1時摩阻系數(shù)權(quán)重值的下降速度大。冪指數(shù)為0、1、2則可以分別代表不同時間范圍內(nèi)的井眼條件，可以根據(jù)實際情況選擇合適的取值，以更加準確的計算摩阻系數(shù)，進而準確的對鉆井作業(yè)進行監(jiān)測。

[0069]

步驟106、基于各個數(shù)據(jù)點對應的摩阻系數(shù)權(quán)重值計算不同井深處大鉤載荷或轉(zhuǎn)盤扭矩的計算誤差的加權(quán)平均值，將所述加權(quán)平均值作為目標函數(shù)。

[0070]

在具體的實施過程中，本說明書實施例中可以先測量各個數(shù)據(jù)點對應的大鉤載荷或轉(zhuǎn)盤扭矩的測量值，再將基于各個數(shù)據(jù)點的摩阻系數(shù)計算得到的大鉤載荷或轉(zhuǎn)盤扭矩，與對應的測量值結(jié)合對應的摩阻系數(shù)權(quán)重值進行加權(quán)平均計算，獲得不同井深處大鉤載荷或轉(zhuǎn)盤扭矩的計算誤差的加權(quán)平均值即目標函數(shù)。

[0071]

例如：以不同井深處大鉤載荷的計算誤差的加權(quán)平均值為例，假設有10個數(shù)據(jù)點，每個數(shù)據(jù)點的大鉤載荷的測量值依次為f1、f2、

…

、f10，每個數(shù)據(jù)點的大鉤載荷的計算值為f1、f2、

…

、f10，每個數(shù)據(jù)點對應的摩阻系數(shù)權(quán)重值的權(quán)重值為ρ1、ρ2、

…

、ρ

10

。則不同井深處大鉤載荷的計算誤差的加權(quán)平均值為：(ρ1×

|f1-f1|+ρ2×

|f2-f2|+

…

+ρ

10

×

|f10-f10|)/10。

[0072]

可以看出，本說明書實施例中，越靠近當前井深的測點在目標函數(shù)中的權(quán)重越大，遠離則越小，以更加準確地預測當前井眼條件。

[0073]

當然，根據(jù)實際使用需要，還可以采用其他方法計算目標函數(shù)，本說明書一些實施例中，可以選擇計算不同井深處大鉤載荷的計算誤差的加權(quán)平均值或者不同井深處轉(zhuǎn)盤扭矩的計算誤差的加權(quán)平均值作為目標函數(shù)，具體可以根據(jù)實際情況選擇。

[0074]

本說明書一些實施例中，所述基于各個數(shù)據(jù)點對應的摩阻系數(shù)權(quán)重值計算不同井深處大鉤載荷或轉(zhuǎn)盤扭矩的計算誤差的加權(quán)平均值，包括：

[0075]

對于管柱滑動作業(yè)的數(shù)據(jù)點，則計算基于各個數(shù)據(jù)點對應的摩阻系數(shù)權(quán)重值計算對應井深處大鉤載荷的大鉤載荷加權(quán)平均值；

[0076]

對于管柱旋轉(zhuǎn)作業(yè)的數(shù)據(jù)點，則計算基于各個數(shù)據(jù)點對應的摩阻系數(shù)權(quán)重值計算

對應井深處轉(zhuǎn)盤扭矩的轉(zhuǎn)盤扭矩加權(quán)平均值；

[0077]

將所述大鉤載荷加權(quán)平均值和所述轉(zhuǎn)盤扭矩加權(quán)平均值的和作為所述加權(quán)平均值。

[0078]

在具體的實施過程中，一般的，管柱滑動時摩阻系數(shù)只影響大鉤載荷的計算值，因此，對于管住滑動的數(shù)據(jù)點可以計算對應井深處大鉤載荷的大鉤載荷加權(quán)平均值。管柱旋轉(zhuǎn)時摩阻系數(shù)主要影響轉(zhuǎn)盤扭矩的計算值，而對大鉤載荷的影響可以忽略，因此，對于管住旋轉(zhuǎn)的數(shù)據(jù)點可以計算對應井深處轉(zhuǎn)盤扭矩的轉(zhuǎn)盤扭矩加權(quán)平均值，再將兩個加權(quán)平均值進行疊加得到最終的加權(quán)平均值即為目標函數(shù)。

[0079]

基于不同的工況，選擇對大鉤載荷或轉(zhuǎn)盤扭矩進行計算，使得計算結(jié)果更加符合實際作業(yè)情況，進而提升摩阻系數(shù)反演的準確度，進一步可以提升鉆井作業(yè)的監(jiān)測的準確度，提升鉆井作業(yè)的安全性。

[0080]

本說明書一些實施例中，所述目標函數(shù)采用下述公式計算獲得：

[0081][0082]

其中，err表示所述目標函數(shù)，c1和c2分別代表管柱滑動和管柱旋轉(zhuǎn)兩種不同工況時的系數(shù)值，管柱滑動時c1＝1、c2＝0，管柱旋轉(zhuǎn)時c1＝0、c2＝1，ρi表示第i個數(shù)據(jù)點的摩阻系數(shù)權(quán)重值，n表示數(shù)據(jù)點的總數(shù)量，hki表示第i個數(shù)據(jù)點對應的井深處測量獲得的大鉤載荷，tori表示第i個數(shù)據(jù)點對應的井深處測量獲得的轉(zhuǎn)盤扭矩，hk

cali

表示第i個數(shù)據(jù)點對應的井深處計算獲得的大鉤載荷，tor

cali

表示第i個數(shù)據(jù)點對應的井深處計算獲得的轉(zhuǎn)盤扭矩。

[0083]

在具體的實施過程中，利用上述公式(4)可以計算得到不同井深處大鉤載荷或轉(zhuǎn)盤扭矩的計算誤差的加權(quán)平均值，參見公式(4)可以看出，目標函數(shù)的計算與各個井深處數(shù)據(jù)點的摩阻系數(shù)權(quán)重值相關，并且，越靠近當前井深的測點在目標函數(shù)中的權(quán)重越大，遠離則越小。

[0084]

步驟108、對所述目標函數(shù)進行求解，獲得所述目標函數(shù)取最小值時的目標摩阻系數(shù)。

[0085]

在具體的實施過程中，在獲得目標函數(shù)后，可以對目標函數(shù)進行優(yōu)化求解，具體的，可以將目標函數(shù)中的大鉤載荷或轉(zhuǎn)盤扭矩的計算值代入到上述目標函數(shù)中，如：利用上述實施例中的公式(1)或公式(2)計算得到大鉤載荷或轉(zhuǎn)盤扭矩，代入到上述公式(4)的目標函數(shù)中，獲得目標函數(shù)取最小值時的摩阻系數(shù)即為目標摩阻系數(shù)。最終的優(yōu)化目標就是找到合適的套管段摩阻系數(shù)μ1和裸眼段摩阻系數(shù)μ2，使得通過管柱摩阻扭矩模型(公式(1)或公式(2))中計算得到的大鉤載荷或轉(zhuǎn)盤扭矩的計算誤差在相應的權(quán)系數(shù)下取最小值，即目標函數(shù)達到err最小。

[0086]

在具體計算時，可以設置冪指數(shù)p分別取不同值時，獲得對應的摩阻系數(shù)。圖3(a)-圖3(c)是本說明書實施例中x井的井眼鉆進過程中反演得到的摩阻系數(shù)隨井深變化的示意圖，如圖3(a)所示，p＝0時，反演得到的套管段摩阻系數(shù)μ1和裸眼段摩阻系數(shù)μ2比較平穩(wěn)，不隨井深有大的變化。如圖3(b)所示，當p＝1時，反演得到的套管段摩阻系數(shù)μ1和裸眼段摩阻系數(shù)μ2會隨井深在變化，尤其是μ2。如圖3(c)所示，當p＝2時，反演得到的μ1即套管段摩阻系

數(shù)和μ2即裸眼段摩阻系數(shù)隨井深變化比較明顯。

[0087]

圖4是本說明書一個實施例中摩阻系數(shù)動態(tài)反演的流程示意圖，如圖4所示，可以將測量得到的大鉤載荷、轉(zhuǎn)盤扭矩以及利用摩阻系數(shù)計算得到的大鉤載荷和摩阻系數(shù)以及鉆進參數(shù)、軌跡參數(shù)、井深結(jié)構(gòu)等輸入到摩阻系數(shù)動態(tài)反演模型即上述實施例中的目標函數(shù)以及摩阻系數(shù)權(quán)重值的計算公式中，即可以得到套管段摩阻系數(shù)μ1和裸眼段摩阻系數(shù)μ2。如圖4所示，可以在反演過程中設置冪指數(shù)取不同的數(shù)值，從而獲得不通過的摩阻系數(shù)。隨著井深的增加，即鉆井作業(yè)的繼續(xù)，井眼底部在不斷變化，從而各個數(shù)據(jù)點對應的摩阻系數(shù)權(quán)重值也在不斷變化，在鉆進過程中，可以隨著鉆進作業(yè)更新數(shù)據(jù)，重新計算不同井深處的摩阻系數(shù)。

[0088]

步驟110、基于所述目標摩阻系數(shù)對鉆井作業(yè)過程中的井眼條件、作業(yè)條件進行監(jiān)測。

[0089]

在具體的實施過程中，在利用本說明書實施例的方法反演得到在鉆井過程中的目標摩阻系數(shù)后，可以基于得到的摩阻系數(shù)的分布對井眼條件以及作業(yè)條件進行監(jiān)測。冪指數(shù)取值越大時，摩阻系數(shù)的反演越依賴于當前測點，摩阻系數(shù)反演結(jié)果越能代表當前井眼條件。本說明書實施例中，冪指數(shù)分別取0、1和2，摩阻系數(shù)反演結(jié)果分別代表平均井眼條件、中期井眼條件和短期井眼條件，以監(jiān)測不同時間范圍內(nèi)的井眼條件，為控制措施的實時決策提供依據(jù)。如圖3(a)所示，p＝0時反演得到的套管段摩阻系數(shù)μ1和裸眼段摩阻系數(shù)μ2非常穩(wěn)定，說明x井的井眼鉆進過程中平均井眼條件變化不大，如圖3(b)-圖3(c)所示，當p＝1或當p＝2時，反演得到的套管段摩阻系數(shù)μ1較為穩(wěn)定，而裸眼段摩阻系數(shù)μ2則波動劇烈。說明在鉆進過程中，套管段井眼條件變化不大，但隨著井深的增加，裸眼段井眼清潔情況、地層性質(zhì)、井眼曲折度等必然存在差異。此外，還可以依據(jù)反演獲得的摩阻系數(shù)對轉(zhuǎn)盤扭矩、大鉤載荷等進行預測，如：利用反演得到的摩阻系數(shù)計算轉(zhuǎn)盤扭矩、大鉤載荷，基于計算得到轉(zhuǎn)盤扭矩、大鉤載荷等來判斷當前鉆井作業(yè)是否超負荷，是否處于安全作業(yè)環(huán)境等。

[0090]

基于此，本說明書一個實施例中，所述基于所述目標摩阻系數(shù)對鉆井作業(yè)過程中的井眼條件、作業(yè)條件進行監(jiān)測，包括：

[0091]

隨著鉆井深度的不斷加深，依次獲取不同井深處對應的目標摩阻系數(shù)；

[0092]

基于不同井深處的目標摩阻系數(shù)的變化趨勢，監(jiān)測不同井深處的井眼條件；

[0093]

基于不同井深處的目標摩阻系數(shù)預測不同井深處的大鉤載荷和轉(zhuǎn)盤扭矩，根據(jù)計算出的大鉤載荷和轉(zhuǎn)盤扭矩判斷鉆井作業(yè)是否超負荷，對鉆井過程中的作業(yè)條件進行監(jiān)測。

[0094]

在具體的實施過程中，可以利用本說明書實施例提供的摩阻系數(shù)動態(tài)反演方法，計算鉆井過程中鉆井深度的不斷加深，獲取不同井深處的目標摩阻系數(shù)?；谟嬎愕玫降哪ψ柘禂?shù)的變化趨勢，預測不同井深處的大鉤載荷和轉(zhuǎn)盤扭矩以及對應的井眼條件，基于井眼條件以及預測得到的大鉤載荷以及轉(zhuǎn)盤扭矩判斷鉆井作業(yè)是否超負荷，對鉆井過程中的作業(yè)條件進行監(jiān)測。摩阻系數(shù)權(quán)重值中冪指數(shù)越大，當預測段長度較小時，大鉤載荷和轉(zhuǎn)盤扭矩計算值的變化趨勢與預測點附近大鉤載荷和轉(zhuǎn)盤扭矩記錄值的變化趨勢越接近。因此，基于摩阻系數(shù)動態(tài)反演結(jié)果可以進行大鉤載荷和轉(zhuǎn)盤扭矩的精確預測，進而提升了鉆井作業(yè)安全監(jiān)測的準確性，提升了鉆井作業(yè)的安全性。

[0095]

具體可以依據(jù)摩阻系數(shù)隨井深的變化趨勢來對井眼條件進行監(jiān)測，引入權(quán)系數(shù)

后，冪指數(shù)取值越大時，摩阻系數(shù)反演值越能表示當前的井眼條件，從而實現(xiàn)對當前井眼條件的準確監(jiān)測。圖5是本說明書一個實施例中轉(zhuǎn)盤扭矩的監(jiān)測結(jié)果示意圖，如圖5所示，當預測段長度較小時，冪指數(shù)越大，則轉(zhuǎn)盤扭矩的預測結(jié)果與實測值越貼近。同樣的，大鉤載荷的預測結(jié)果也與冪指數(shù)相關。傳統(tǒng)的摩阻系數(shù)反演方法中，將歷史數(shù)據(jù)中所有測點的影響看作是相同的，那么根據(jù)摩阻系數(shù)反演值計算的大鉤載荷或轉(zhuǎn)盤扭矩與實測值在整體上計算精度高，但在局部區(qū)域內(nèi)的計算精度難以得到保障。因此，也無法保障大鉤載荷或轉(zhuǎn)盤扭矩的預測精度。

[0096]

引入權(quán)系數(shù)即摩阻系數(shù)權(quán)重值后，冪指數(shù)取值越大時，摩阻系數(shù)反演值越能表示當前的井眼條件。將摩阻系數(shù)帶入到摩阻扭矩模型中后，轉(zhuǎn)盤扭矩預測值的變化規(guī)律也就越接近開始進行預測的井深附近轉(zhuǎn)盤扭矩實測值的變化規(guī)律。這樣，確保了在預測段長度較小時大鉤載荷或轉(zhuǎn)盤扭矩的預測精度比較高。

[0097]

本說明書提供的基于摩阻系數(shù)進行鉆井作業(yè)監(jiān)測的方法，在摩阻系數(shù)的反演過程中考慮了時間效應的影響，引入與井深相關的權(quán)系數(shù)，將大鉤載荷或轉(zhuǎn)盤扭矩的計算值的加權(quán)平均誤差作為目標函數(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)鉆進過程中摩阻系數(shù)動態(tài)反演，根據(jù)摩阻系數(shù)反演結(jié)果，來判斷井眼清潔情況、地層性質(zhì)、井眼曲折度等的變化情況，并對大鉤載荷以及轉(zhuǎn)盤扭矩進行預測，實現(xiàn)了在鉆進過程中井眼條件以及作業(yè)條件的實時監(jiān)測。提升了摩阻系數(shù)的計算準確度，進而提升了鉆井作業(yè)條件以及井眼條件等的監(jiān)測的準確性，提升了鉆井作業(yè)的安全性。

[0098]

本說明書中上述方法的各個實施例均采用遞進的方式描述，各個實施例之間相同相似的部分互相參考即可，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處。相關之處參考方法實施例的部分說明即可。

[0099]

基于上述的基于摩阻系數(shù)進行鉆井作業(yè)監(jiān)測的方法，本說明書一個或多個實施例還提供一種用于基于摩阻系數(shù)進行鉆井作業(yè)監(jiān)測的裝置。裝置可以包括使用了本說明書實施例方法的系統(tǒng)(包括分布式系統(tǒng))、軟件(應用)、模塊、組件、服務器、客戶端等并結(jié)合必要的實施硬件的裝置?；谕粍?chuàng)新構(gòu)思，本說明書實施例提供的一個或多個實施例中的裝置如下面的實施例。由于裝置解決問題的實現(xiàn)方案與方法相似，因此本說明書實施例具體的裝置的實施可以參考前述方法的實施，重復之處不再贅述。以下所使用的，術語“單元”或者“模塊”可以實現(xiàn)預定功能的軟件和/或硬件的組合。盡管以下實施例所描述的系統(tǒng)、裝置較佳地以軟件來實現(xiàn)，但是硬件，或者軟件和硬件的組合的實現(xiàn)也是可能并被構(gòu)想的。

[0100]

圖6是本說明書一個實施例中基于摩阻系數(shù)進行鉆井作業(yè)監(jiān)測的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖6所示，本說明書一些實施例中提供的基于摩阻系數(shù)進行鉆井作業(yè)監(jiān)測的裝置具體可以包括：

[0101]

參數(shù)計算模塊61，用于基于摩阻系數(shù)計算出不同井深處的大鉤載荷和轉(zhuǎn)盤扭矩；

[0102]

權(quán)重配置模塊62，用于根據(jù)各個數(shù)據(jù)點距離井眼底部的距離，計算各個數(shù)據(jù)點的摩阻系數(shù)權(quán)重值；

[0103]

目標函數(shù)計算模塊63，用于基于各個數(shù)據(jù)點對應的摩阻系數(shù)權(quán)重值計算不同井深處大鉤載荷或轉(zhuǎn)盤扭矩的計算誤差的加權(quán)平均值，將所述加權(quán)平均值作為目標函數(shù)；

[0104]

摩阻系數(shù)求解模塊64，用于對所述目標函數(shù)進行求解，獲得所述目標函數(shù)取最小值時的目標摩阻系數(shù)；

[0105]

監(jiān)測模塊65，用于基于所述目標摩阻系數(shù)對鉆井作業(yè)過程中的井眼條件、作業(yè)條件進行監(jiān)測。

[0106]

本說明書實施例提供的基于摩阻系數(shù)進行鉆井作業(yè)監(jiān)測的裝置，在摩阻系數(shù)的反演過程中考慮了時間效應的影響，引入與井深相關的權(quán)系數(shù)，將大鉤載荷或轉(zhuǎn)盤扭矩的計算值的加權(quán)平均誤差作為目標函數(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)鉆進過程中摩阻系數(shù)動態(tài)反演，根據(jù)摩阻系數(shù)反演結(jié)果，來判斷井眼清潔情況、地層性質(zhì)、井眼曲折度等的變化情況，并對大鉤載荷以及轉(zhuǎn)盤扭矩進行預測，實現(xiàn)了在鉆進過程中井眼條件以及作業(yè)條件的實時監(jiān)測。提升了摩阻系數(shù)的計算準確度，進而提升了鉆井作業(yè)條件以及井眼條件等的監(jiān)測的準確性，提升了鉆井作業(yè)的安全性。

[0107]

本說明書一些實施例中，所述權(quán)重配置模塊具體用于采用下述公式計算所述摩阻系數(shù)權(quán)重值：

[0108][0109]

其中，ρi表示第i個數(shù)據(jù)點的摩阻系數(shù)權(quán)重值，n表示數(shù)據(jù)點的總數(shù)量，di表示第i個數(shù)據(jù)點距離井眼底部的距離，di為各個數(shù)據(jù)點從井眼底部向上排序的序號，其中，各個數(shù)據(jù)點按照井深從小到大排序，p表示冪指數(shù)，p≥0。

[0110]

本說明書實施例在摩阻系數(shù)的反演過程中考慮了時間效應的影響，引入與井深相關的權(quán)系數(shù)，權(quán)系數(shù)中冪指數(shù)越大，當預測段長度較小時，大鉤載荷和轉(zhuǎn)盤扭矩計算值的變化趨勢與預測點附近大鉤載荷和轉(zhuǎn)盤扭矩記錄值的變化趨勢越接近。因此，基于摩阻系數(shù)動態(tài)反演結(jié)果可以進行大鉤載荷和轉(zhuǎn)盤扭矩的精確預測，進而提升了鉆井作業(yè)安全監(jiān)測的準確性，提升了鉆井作業(yè)的安全性。

[0111]

需要說明的，上述的裝置根據(jù)對應方法實施例的描述還可以包括其他的實施方式。具體的實現(xiàn)方式可以參照上述對應的方法實施例的描述，在此不作一一贅述。

[0112]

本說明書實施例還提供一種基于摩阻系數(shù)進行鉆井作業(yè)監(jiān)測的設備，設備包括至少一個處理器及用于存儲處理器可執(zhí)行指令的存儲器，指令被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)包括上述實施例中的基于摩阻系數(shù)進行鉆井作業(yè)監(jiān)測的方法，如：

[0113]

基于摩阻系數(shù)計算出不同井深處的大鉤載荷和轉(zhuǎn)盤扭矩；

[0114]

根據(jù)各個數(shù)據(jù)點距離井眼底部的距離，計算各個數(shù)據(jù)點的摩阻系數(shù)權(quán)重值；

[0115]

基于各個數(shù)據(jù)點對應的摩阻系數(shù)權(quán)重值計算不同井深處大鉤載荷或轉(zhuǎn)盤扭矩的計算誤差的加權(quán)平均值，將所述加權(quán)平均值作為目標函數(shù)；

[0116]

對所述目標函數(shù)進行求解，獲得所述目標函數(shù)取最小值時的目標摩阻系數(shù)；

[0117]

基于所述目標摩阻系數(shù)對鉆井作業(yè)過程中的井眼條件、作業(yè)條件進行監(jiān)測。

[0118]

需要說明的，上述的設備根據(jù)方法實施例的描述還可以包括其他的實施方式。具體的實現(xiàn)方式可以參照相關方法實施例的描述，在此不作一一贅述。

[0119]

本說明書提供的上述實施例的方法或裝置可以通過計算機程序?qū)崿F(xiàn)業(yè)務邏輯并記錄在存儲介質(zhì)上，的存儲介質(zhì)可以計算機讀取并執(zhí)行，實現(xiàn)本說明書實施例所描述方案的效果。

[0120]

本說明書實施例所提供的方法實施例可以在移動終端、計算機終端、服務器或者

類似的運算裝置中執(zhí)行。以運行在服務器上為例，圖7是本說明書一個實施例中基于摩阻系數(shù)進行鉆井作業(yè)監(jiān)測的服務器的硬件結(jié)構(gòu)框圖，該計算機終端可以是上述實施例中的基于摩阻系數(shù)進行鉆井作業(yè)監(jiān)測的服務器或基于摩阻系數(shù)進行鉆井作業(yè)監(jiān)測的處理裝置。如圖7所示服務器10可以包括一個或多個(圖中僅示出一個)處理器100(處理器100可以包括但不限于微處理器mcu或可編程邏輯器件fpga等的處理裝置)、用于存儲數(shù)據(jù)的非易失性存儲器200、以及用于通信功能的傳輸模塊300。本領域普通技術人員可以理解，圖7所示的結(jié)構(gòu)僅為示意，其并不對上述電子裝置的結(jié)構(gòu)造成限定。例如，服務器10還可包括比圖7中所示更多或者更少的組件，例如還可以包括其他的處理硬件，如數(shù)據(jù)庫或多級緩存、gpu，或者具有與圖7所示不同的配置。

[0121]

非易失性存儲器200可用于存儲應用軟件的軟件程序以及模塊，如本說明書實施例中的打車數(shù)據(jù)處理方法對應的程序指令/模塊，處理器100通過運行存儲在非易失性存儲器200內(nèi)的軟件程序以及模塊，從而執(zhí)行各種功能應用以及資源數(shù)據(jù)更新。非易失性存儲器200可包括高速隨機存儲器，還可包括非易失性存儲器，如一個或者多個磁性存儲裝置、閃存、或者其他非易失性固態(tài)存儲器。在一些實例中，非易失性存儲器200可進一步包括相對于處理器100遠程設置的存儲器，這些遠程存儲器可以通過網(wǎng)絡連接至計算機終端。上述網(wǎng)絡的實例包括但不限于互聯(lián)網(wǎng)、企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)、局與網(wǎng)、移動通信網(wǎng)及其組合。

[0122]

傳輸模塊300用于經(jīng)由一個網(wǎng)絡接收或者發(fā)送數(shù)據(jù)。上述的網(wǎng)絡具體實例可包括計算機終端的通信供應商提供的無線網(wǎng)絡。在一個實例中，傳輸模塊300包括一個網(wǎng)絡適配器(network interface controller，nic)，其可通過基站與其他網(wǎng)絡設備相連從而可與互聯(lián)網(wǎng)進行通訊。在一個實例中，傳輸模塊300可以為射頻(radio frequency，rf)模塊，其用于通過無線方式與互聯(lián)網(wǎng)進行通訊。

[0123]

上述對本說明書特定實施例進行了描述。其它實施例在所附權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。在一些情況下，在權(quán)利要求書中記載的動作或步驟可以按照不同于實施例中的順序來執(zhí)行并且仍然可以實現(xiàn)期望的結(jié)果。另外，在附圖中描繪的過程不一定要求示出的特定順序或者連續(xù)順序才能實現(xiàn)期望的結(jié)果。在某些實施方式中，多任務處理和并行處理也是可以的或者可能是有利的。

[0124]

本說明書實施例提供的上述基于摩阻系數(shù)進行鉆井作業(yè)監(jiān)測的方法或裝置可以在計算機中由處理器執(zhí)行相應的程序指令來實現(xiàn)，如使用windows操作系統(tǒng)的c++語言在pc端實現(xiàn)、linux系統(tǒng)實現(xiàn)，或其他例如使用android、ios系統(tǒng)程序設計語言在智能終端實現(xiàn)，以及基于量子計算機的處理邏輯實現(xiàn)等。

[0125]

本說明書中的各個實施例均采用遞進的方式描述，各個實施例之間相同相似的部分互相參考即可，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處。尤其，對于硬件+程序類實施例而言，由于其基本相似于方法實施例，所以描述的比較簡單，相關之處參考方法實施例的部分說明即可。

[0126]

雖然本說明書一個或多個實施例提供了如實施例或流程圖的方法操作步驟，但基于常規(guī)或者無創(chuàng)造性的手段可以包括更多或者更少的操作步驟。實施例中列舉的步驟順序僅僅為眾多步驟執(zhí)行順序中的一種方式，不代表唯一的執(zhí)行順序。在實際中的裝置或終端產(chǎn)品執(zhí)行時，可以按照實施例或者附圖所示的方法順序執(zhí)行或者并行執(zhí)行(例如并行處理器或者多線程處理的環(huán)境，甚至為分布式資源數(shù)據(jù)更新環(huán)境)。術語“包括”、“包含”或者其

任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、產(chǎn)品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、產(chǎn)品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，并不排除在包括要素的過程、方法、產(chǎn)品或者設備中還存在另外的相同或等同要素。第一，第二等詞語用來表示名稱，而并不表示任何特定的順序。

[0127]

為了描述的方便，描述以上裝置時以功能分為各種模塊分別描述。當然，在實施本說明書一個或多個時可以把各模塊的功能在同一個或多個軟件和/或硬件中實現(xiàn)，也可以將實現(xiàn)同一功能的模塊由多個子模塊或子單元的組合實現(xiàn)等。以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，例如，單元的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實際實現(xiàn)時可以有另外的劃分方式，例如多個單元或組件可以結(jié)合或者可以集成到另一個系統(tǒng)，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。另一點，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些接口，裝置或單元的間接耦合或通信連接，可以是電性，機械或其它的形式。

[0128]

本說明書中的各個實施例均采用遞進的方式描述，各個實施例之間相同相似的部分互相參考即可，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處。尤其，對于系統(tǒng)實施例而言，由于其基本相似于方法實施例，所以描述的比較簡單，相關之處參考方法實施例的部分說明即可。在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本說明書的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結(jié)合和組合。

[0129]

以上僅為本說明書一個或多個實施例的實施例而已，并不用于限制本說明書一個或多個實施例。對于本領域技術人員來說，本說明書一個或多個實施例可以有各種更改和變化。凡在本說明書的精神和原理之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在權(quán)利要求范圍之內(nèi)。技術特征：

1.一種基于摩阻系數(shù)進行鉆井作業(yè)監(jiān)測的方法，其特征在于，所述方法包括：基于摩阻系數(shù)計算出不同井深處的大鉤載荷和轉(zhuǎn)盤扭矩；根據(jù)各個數(shù)據(jù)點距離井眼底部的距離，計算各個數(shù)據(jù)點的摩阻系數(shù)權(quán)重值；基于各個數(shù)據(jù)點對應的摩阻系數(shù)權(quán)重值計算不同井深處大鉤載荷或轉(zhuǎn)盤扭矩的計算誤差的加權(quán)平均值，將所述加權(quán)平均值作為目標函數(shù)；對所述目標函數(shù)進行求解，獲得所述目標函數(shù)取最小值時的目標摩阻系數(shù)；基于所述目標摩阻系數(shù)對鉆井作業(yè)過程中的井眼條件、作業(yè)條件進行監(jiān)測。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)各個數(shù)據(jù)點距離井眼底部的距離，計算各個數(shù)據(jù)點的摩阻系數(shù)權(quán)重值，包括采用下述公式計算所述摩阻系數(shù)權(quán)重值：其中，ρ

i

表示第i個數(shù)據(jù)點的摩阻系數(shù)權(quán)重值，n表示數(shù)據(jù)點的總數(shù)量，d

i

表示第i個數(shù)據(jù)點距離井眼底部的距離，d

i

為各個數(shù)據(jù)點從井眼底部向上排序的序號，其中，各個數(shù)據(jù)點按照井深從小到大排序，p表示冪指數(shù)，p≥0。3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述冪指數(shù)為0、1、2中的至少一個。4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述摩阻系數(shù)包括套管段摩阻系數(shù)和裸眼段摩阻系數(shù)。5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于各個數(shù)據(jù)點對應的摩阻系數(shù)權(quán)重值計算不同井深處大鉤載荷或轉(zhuǎn)盤扭矩的計算誤差的加權(quán)平均值，包括：對于管柱滑動作業(yè)的數(shù)據(jù)點，則計算基于各個數(shù)據(jù)點對應的摩阻系數(shù)權(quán)重值計算對應井深處大鉤載荷的大鉤載荷加權(quán)平均值；對于管柱旋轉(zhuǎn)作業(yè)的數(shù)據(jù)點，則計算基于各個數(shù)據(jù)點對應的摩阻系數(shù)權(quán)重值計算對應井深處轉(zhuǎn)盤扭矩的轉(zhuǎn)盤扭矩加權(quán)平均值；將所述大鉤載荷加權(quán)平均值和所述轉(zhuǎn)盤扭矩加權(quán)平均值的和作為所述加權(quán)平均值。6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述目標函數(shù)采用下述公式計算獲得：其中，err表示所述目標函數(shù)，c1和c2分別代表管柱滑動和管柱旋轉(zhuǎn)兩種不同工況時的系數(shù)值，管柱滑動時c1＝1、c2＝0，管柱旋轉(zhuǎn)時c1＝0、c2＝1，ρ

i

表示第i個數(shù)據(jù)點的摩阻系數(shù)權(quán)重值，n表示數(shù)據(jù)點的總數(shù)量，hk

i

表示第i個數(shù)據(jù)點對應的井深處測量獲得的大鉤載荷，tor

i

表示第i個數(shù)據(jù)點對應的井深處測量獲得的轉(zhuǎn)盤扭矩，hk

cali

表示第i個數(shù)據(jù)點對應的井深處計算獲得的大鉤載荷，tor

cali

表示第i個數(shù)據(jù)點對應的井深處計算獲得的轉(zhuǎn)盤扭矩。7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述目標摩阻系數(shù)對鉆井作業(yè)過程中的井眼條件、作業(yè)條件進行監(jiān)測，包括：隨著鉆井深度的不斷加深，依次獲取不同井深處對應的目標摩阻系數(shù)；基于不同井深處的目標摩阻系數(shù)的變化趨勢，監(jiān)測不同井深處的井眼條件；基于不同井深處的目標摩阻系數(shù)預測不同井深處的大鉤載荷和轉(zhuǎn)盤扭矩，根據(jù)計算出

的大鉤載荷和轉(zhuǎn)盤扭矩判斷鉆井作業(yè)是否超負荷，對鉆井過程中的作業(yè)條件進行監(jiān)測。8.一種基于摩阻系數(shù)進行鉆井作業(yè)監(jiān)測的裝置，其特征在于，所述裝置包括：參數(shù)計算模塊，用于基于摩阻系數(shù)計算出不同井深處的大鉤載荷和轉(zhuǎn)盤扭矩；權(quán)重配置模塊，用于根據(jù)各個數(shù)據(jù)點距離井眼底部的距離，計算各個數(shù)據(jù)點的摩阻系數(shù)權(quán)重值；目標函數(shù)計算模塊，用于基于各個數(shù)據(jù)點對應的摩阻系數(shù)權(quán)重值計算不同井深處大鉤載荷或轉(zhuǎn)盤扭矩的計算誤差的加權(quán)平均值，將所述加權(quán)平均值作為目標函數(shù)；摩阻系數(shù)求解模塊，用于對所述目標函數(shù)進行求解，獲得所述目標函數(shù)取最小值時的目標摩阻系數(shù)；監(jiān)測模塊，用于基于所述目標摩阻系數(shù)對鉆井作業(yè)過程中的井眼條件、作業(yè)條件進行監(jiān)測。9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述權(quán)重配置模塊具體用于采用下述公式計算所述摩阻系數(shù)權(quán)重值：其中，ρ

i

表示第i個數(shù)據(jù)點的摩阻系數(shù)權(quán)重值，n表示數(shù)據(jù)點的總數(shù)量，d

i

表示第i個數(shù)據(jù)點距離井眼底部的距離，d

i

為各個數(shù)據(jù)點從井眼底部向上排序的序號，其中，各個數(shù)據(jù)點按照井深從小到大排序，p表示冪指數(shù)，p≥0。10.一種基于摩阻系數(shù)進行鉆井作業(yè)監(jiān)測的設備，其特征在于，所述設備包括至少一個處理器及用于存儲處理器可執(zhí)行指令的存儲器，指令被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)包括上述權(quán)利要求1-7任一項方法的步驟。

技術總結(jié)

本說明書實施例公開了一種基于摩阻系數(shù)進行鉆井作業(yè)監(jiān)測的方法、裝置及設備，在摩阻系數(shù)的反演過程中考慮了時間效應的影響，引入與井深相關的權(quán)系數(shù)，將大鉤載荷或轉(zhuǎn)盤扭矩的計算值的加權(quán)平均誤差作為目標函數(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)鉆進過程中摩阻系數(shù)動態(tài)反演，根據(jù)摩阻系數(shù)反演結(jié)果，來判斷井眼清潔情況、地層性質(zhì)、井眼曲折度等的變化情況，并對大鉤載荷以及轉(zhuǎn)盤扭矩進行預測，實現(xiàn)了在鉆進過程中井眼條件以及作業(yè)條件的實時監(jiān)測。提升了摩阻系數(shù)的計算準確度，進而提升了鉆井作業(yè)條件以及井眼條件等的監(jiān)測的準確性，提升了鉆井作業(yè)的安全性。提升了鉆井作業(yè)的安全性。提升了鉆井作業(yè)的安全性。

技術研發(fā)人員：黃文君 趙軍 高德利

受保護的技術使用者：中國石油大學(北京)

技術研發(fā)日：2021.12.14

技術公布日：2022/3/29