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基于动态更新的钻井参数实时优化方法
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作者 宋先知 张瑞 +4 位作者 祝兆鹏 李根生 效世杰 潘涛 颜志 《钻采工艺》 北大核心 2025年第1期21-28,共8页
当前,钻井参数的优化主要依赖于钻井专家经验或者传统预测与优化模型,这些方法在面对复杂波动环境下的钻井施工精细指导具有较大的局限性,尤其是随着人工智能在钻井系统中的发展,对智能模型的稳定性、实时性和参数优化随机性方面具有限... 当前,钻井参数的优化主要依赖于钻井专家经验或者传统预测与优化模型,这些方法在面对复杂波动环境下的钻井施工精细指导具有较大的局限性,尤其是随着人工智能在钻井系统中的发展,对智能模型的稳定性、实时性和参数优化随机性方面具有限制。针对上述问题,文章提出了一种动态更新下的钻井参数实时优化方法,并研发了钻井参数智能优化系统。该方法考虑了钻井参数与多个响应参数的动态关联,建立了扭矩智能预测模型、机械钻速智能预测模型和机械比能计算模型;其次,基于现场实时数据流和模型实时更新机制,实现了扭矩、机械钻速和机械比能的动态智能表征;最后,基于平稳提速策略设定提速目标,利用改进的鲸鱼优化算法,综合考虑参数波动和能量损耗进行最优方案决策,实现钻井参数实时优化和平稳有效提速。现场应用表明:机械钻速实时预测具有较高精度,有效满足钻井现场实时需求;且平稳提速策略下的优化效果可观,关键层段平均提速可达30%,机械比能降低15%;此外,通过量评价优化后的钻井参数,该提速策略下的参数均值方差波动较小,可减小井下复杂工况发生概率,更符合现场钻井工艺,具有良好应用前景。 展开更多
关键词 机械钻速 动态更新 智能表征 参数优化 最优决策
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中国石油工程作业智能支持中心模式改革与初探
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作者 高健 汪海阁 +3 位作者 世贵 宋先知 杨培福 张彦龙 《钻采工艺》 北大核心 2025年第1期37-45,共9页
全球油气工业步入数字化转型的关键时期,物联网、云计算、大数据、人工智能、区块链等新兴数字化技术正助力石油企业向数字化转型,工程作业智能支持中心模式在部分国家、部分平台、部分超长水平段井和超深井等应用取得了良好的先导性示... 全球油气工业步入数字化转型的关键时期,物联网、云计算、大数据、人工智能、区块链等新兴数字化技术正助力石油企业向数字化转型,工程作业智能支持中心模式在部分国家、部分平台、部分超长水平段井和超深井等应用取得了良好的先导性示范效果。文章总结回顾了国内外钻井远程技术支持模式的发展历程、基本内涵、当前现状、运行模式和应用效果,介绍了中国石油工程技术远程作业支持模式发展过程中取得的一些亮点和思考,详细阐述了建设思路、规划蓝图、主要职责、组织架构和实现路径。根据探索研究指出,依托工程技术管理相关组织机构改革、理顺业务流程、配套激励政策,加快推进工程作业智能支持模式规模化应用,是中国石油工程作业迈向智能化发展的必由之路。 展开更多
关键词 智能钻井 数字化转型 智能化发展 远程支持 溢流智能报警 实时工况智能识别
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压力与规则双约束下的溢流智能预警模型
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作者 段世明 宋先知 +2 位作者 姚学喆 祝兆鹏 许争鸣 《石油机械》 北大核心 2025年第1期1-9,共9页
随着油气勘探开发向复杂油气资源领域拓展,地层压力层系变化更为复杂。溢流作为钻井高危风险之一,对其进行及时准确预警愈发重要。分析了正常工况与溢流下的表征参数,以逻辑规则构建工况识别模型,实现钻进、起下钻等8种工况的实时分析,... 随着油气勘探开发向复杂油气资源领域拓展,地层压力层系变化更为复杂。溢流作为钻井高危风险之一,对其进行及时准确预警愈发重要。分析了正常工况与溢流下的表征参数,以逻辑规则构建工况识别模型,实现钻进、起下钻等8种工况的实时分析,从而减少钻井工况对溢流分析的影响。通过特征工程构建数据库,分析数据有效性,利用神经网络形成溢流智能预警模型。利用小波分析诊断溢流波动,结合传统溢流诊断规则,实现压力信号与规则双约束下的溢流智能预警方法,进一步提高模型准确率与泛化能力。通过南海溢流数据与四川盆地实时钻井数据对模型验证,结果表明,受约束后溢流预警模型相较于传统诊断方法可有效提前警报,相较于单一智能模型可有效降低虚警,模型最终准确率为95.28%。该模型有望辅助实现安全高效钻井作业,为智能化钻井提供基础。 展开更多
关键词 钻井风险 溢流预警 智能模型 压力信号 规则约束 工况识别
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机理-数据融合的造斜率智能预测方法
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作者 白佳帅 钟尹明 +4 位作者 王立伟 李臻 宋先知 刘子豪 祝兆鹏 《石油机械》 北大核心 2025年第5期1-9,共9页
造斜率的准确预测是进行井眼轨迹调控的基础,直接影响定向井钻井效率,但由于井下力学行为的复杂性,传统预测方法存在一定限制,难以实现精确预测。为此,提出了一种力学-智能模型融合的造斜率预测方法。利用力学模型计算钻头侧向力、钻头... 造斜率的准确预测是进行井眼轨迹调控的基础,直接影响定向井钻井效率,但由于井下力学行为的复杂性,传统预测方法存在一定限制,难以实现精确预测。为此,提出了一种力学-智能模型融合的造斜率预测方法。利用力学模型计算钻头侧向力、钻头转角和极限造斜率并作为主控因素,通过自动化机器学习框架联合其他参数进行拟合预测,从而取代传统方法反演经验系数的过程,使其充分发挥力学模型宏观规律描述准确和智能模型非线性拟合能力强的优势。利用新疆玛湖区块14口井数据进行训练和测试。结果显示,融合力学参数后,模型造斜率最大误差、均方根误差和平均绝对误差分别下降了17%、12%和8%,其中均方根误差和平均绝对误差均小于每30 m 1.00°,表明该方法能够有效提升造斜率预测精度,尤其在造斜率急剧变化的井段表现出更优的预测性能。研究结果可为造斜率的准确预测提供新的思路,同时也可为井眼轨迹的精确调控提供一定的技术支撑。 展开更多
关键词 智能钻井 自动化机器学习 造斜率预测 机理-数据融合 力学参数
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钻井数字孪生技术研究现状及发展趋势 被引量:1
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作者 宋先知 李根生 +2 位作者 祝兆鹏 马宝东 张子悦 《石油钻探技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期10-19,F0003,共11页
在第四次工业革命技术浪潮的推动下,油气钻井行业正朝着信息化、数字化、智能化方向快速发展,钻井数字孪生技术成为行业前沿与热点。钻井数字孪生技术是将真实钻井工程映射到虚拟空间,建立集成多学科、多物理量、多尺度的钻井过程全生... 在第四次工业革命技术浪潮的推动下,油气钻井行业正朝着信息化、数字化、智能化方向快速发展,钻井数字孪生技术成为行业前沿与热点。钻井数字孪生技术是将真实钻井工程映射到虚拟空间,建立集成多学科、多物理量、多尺度的钻井过程全生命周期虚拟仿真模型,实现钻前演练、钻中优化、钻后分析等功能,保障安全、高效、低成本钻进,提高复杂油气储层钻井效率。在分析数字孪生技术在钻井工程中的应用现状的基础上,将钻井数字孪生分为钻机数字孪生和井筒数字孪生,并提出钻井数字孪生五维系统架构;同时,分析了钻井数字孪生未来发展趋势,包括钻井数据实时高效传输、地质模型精细表征、多领域一体化建模与仿真、仿真模型动态自适应更新、机理与数据融合建模、安全高效的人机交互及云边协同软件系统架构,并提出我国钻井数字孪生技术发展的相关建议。研究结果可为钻井数字孪生技术体系的构建提供参考,对于推动钻井行业智能化革新具有一定的指导意义。 展开更多
关键词 钻井工程 数字孪生 系统架构 技术现状 发展趋势
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超深井控温钻井隔热涂层参数影响机制研究
6
作者 宋先知 姚学喆 +2 位作者 许争鸣 周蒙蒙 王庆辰 《石油钻探技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期126-135,共10页
为揭示隔热涂层对超深井井筒温度场的影响规律,针对隔热涂层与钻杆的导热特点,采用传热热阻形式计算钻杆的综合传热系数,构建了考虑钻杆内隔热涂层影响的超深井井筒–地层瞬态传热模型,并采用有限差分法对模型进行离散,利用高斯–赛德... 为揭示隔热涂层对超深井井筒温度场的影响规律,针对隔热涂层与钻杆的导热特点,采用传热热阻形式计算钻杆的综合传热系数,构建了考虑钻杆内隔热涂层影响的超深井井筒–地层瞬态传热模型,并采用有限差分法对模型进行离散,利用高斯–赛德尔算法进行迭代求解。通过理论分析和现场数据验证了模型的准确性。研究发现,钻杆内隔热涂层的导热系数对井底循环温度影响显著,随着导热系数减小,井筒环空温度迅速降低,出口温度升高;隔热涂层的厚度和长度对井筒温度也有重要影响,隔热涂层厚度越大,井底循环温度越低。这些发现为超深井钻井过程中井筒温度的调控和隔热钻杆参数的优选提供了重要理论依据。 展开更多
关键词 超深井 钻井 井筒温度 隔热涂层 钻杆 综合传热系数
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智慧地热田技术研究现状与系统构建方案 被引量:3
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作者 李根生 宋先知 +2 位作者 石宇 王高升 黄中伟 《石油勘探与开发》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期899-909,共11页
针对地热开发中智能化技术应用面临的关键难题,构建了地热开发智能化应用场景,总结并分析了各场景下智能化技术研究现状和存在的挑战,提出智慧地热田系统构建方案。智慧地热田是地热开发工程与人工智能等先进技术的有机融合。目前智慧... 针对地热开发中智能化技术应用面临的关键难题,构建了地热开发智能化应用场景,总结并分析了各场景下智能化技术研究现状和存在的挑战,提出智慧地热田系统构建方案。智慧地热田是地热开发工程与人工智能等先进技术的有机融合。目前智慧地热田技术尚处在探索阶段,在热储智能表征、热储动态智能仿真、开发方案智能优化和地热开发智慧管理等应用场景下开展了探索应用,但仍面临计算成本高、实时响应困难、结果多解且模型依赖性强、动态多约束实时优化难度大以及多源数据深度融合难等诸多问题。由此提出智慧地热田系统的构建方案:智慧地热田系统由全量数据库、智能表征、智能仿真和智能优化调控等模块构成,不同模块之间通过数据传递、模型交互建立联系。下一阶段需着力于智慧地热田系统各模块基础理论和关键技术攻关,加快地热开发利用全生命周期智能化转型,促进地热资源智能、稳定、长效、最优、安全生产。 展开更多
关键词 智慧地热田 热储智能开发 应用场景 智能表征 智能仿真 智能优化 智慧管理
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小井眼水平井洗井岩屑清除效率研究
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作者 臧传贞 荆思霖 +2 位作者 路宗羽 宋先知 武兴勇 《石油钻探技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期75-83,共9页
为研究小井眼水平井洗井钻柱旋转时的岩屑清除规律,针对玛湖深层三叠系长水平井小井眼洗井工况,进行了相似试验设计,开展了岩屑启动流速和岩屑清除效率的试验研究。试验发现,采用不同排量冲洗岩屑床时,岩屑床呈现稳定运移、沙丘式波浪... 为研究小井眼水平井洗井钻柱旋转时的岩屑清除规律,针对玛湖深层三叠系长水平井小井眼洗井工况,进行了相似试验设计,开展了岩屑启动流速和岩屑清除效率的试验研究。试验发现,采用不同排量冲洗岩屑床时,岩屑床呈现稳定运移、沙丘式波浪运移和整体运移等3种运移形态。试验研究了岩屑床稳定运移形态下岩屑粒径、排量和钻柱转速对岩屑启动流速及钻柱转速对岩屑床高度和形成稳定岩屑床所需时间的影响规律,分析了岩屑床整体运移形态下岩屑粒径、排量和岩屑床初始质量对岩屑床清除效率的影响。研究结果表明,岩屑粒径越小所需启动流速越低,钻柱旋转后等效岩屑启动流速降低45.5%,钻柱转速升高会使形成稳定岩屑床所需时间缩短,岩屑清除效率提高;当岩屑床发生整体运移后,较低排量下岩屑床清除速度受岩屑粒径影响较小,高排量下大粒径岩屑床的运移速度快。排量和钻柱转速是提高洗井过程岩屑床清除效率的关键,而现在洗井时钻柱转速较低,可适当提高钻柱转速,以提高洗井效率。 展开更多
关键词 水平井洗井 钻柱旋转 岩屑启动流速 岩屑床 清除效率
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机理约束下钻井机械钻速智能预测泛化方法 被引量:1
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作者 祝兆鹏 朱林 +5 位作者 宋先知 李永钊 张仕民 柯迪丽娅·帕力哈提 张诚恺 王超尘 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期179-189,共11页
钻井机械钻速的准确预测可辅助油气井钻井前科学配置资源,对制订更加合理的钻井作业方案以及钻井提效、降本增效具有重要现实意义。智能化预测钻井机械钻速已成为行业研究热点,为解决常规智能模型在不同井间迁移能力较差的问题,在对综... 钻井机械钻速的准确预测可辅助油气井钻井前科学配置资源,对制订更加合理的钻井作业方案以及钻井提效、降本增效具有重要现实意义。智能化预测钻井机械钻速已成为行业研究热点,为解决常规智能模型在不同井间迁移能力较差的问题,在对综合录井数据进行降噪、补全等预处理的基础上,利用钻井专业知识构造约束条件,引入了域对抗神经网络(DANN),建立了机械钻速模型在不同井间的迁移机制,结合滑动窗口、增量更新与实时录井数据,形成了机械钻速模型随井下工况的实时更新方法。研究结果表明:(1)数据层约束和网络层约束均可提高智能模型的精度与稳定性,且双机理约束下的BP模型相比于普通BP模型预测精度明显提高;(2)基于域对抗神经网络的机械钻速预测模型可有效地将邻井(源域)数据知识迁移到测试井(目标域);(3)基于增量学习算法建立的双滑动窗口数据更新机制,使模型实时适应地下钻进环境变化,预测精度和泛化能力进一步提升;(4)机理约束、迁移训练与实时更新对模型泛化性能的强化作用具有叠加效应,新井机械钻速预测平均相对误差降低至20.2%。结论认为,建立的机械钻速预测模型及迁移方法相较于传统钻速预测模型,具有更好的迁移性和更高的准确度,减少了迁移过程中重复训练时间,为机械钻速智能预测提供了新的思路和方向。 展开更多
关键词 机械钻速 机理约束 域对抗神经网络 迁移学习 增量更新 模型泛化
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基于MLP-CNN的固井质量智能评价方法 被引量:1
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作者 王正 宋先知 +3 位作者 李根生 潘涛 李臻 祝兆鹏 《石油科学通报》 CAS 2024年第5期724-736,共13页
固井质量的好坏关系到油气井的产量和寿命,目前最常用的方法是使用声幅—变密度测井进行评估,但是解释过程复杂,且与重大风险相关的决策需要根据固井解释结果做出。因此,固井质量评价必须由经验丰富的专家进行解释,耗时耗力。为了提高... 固井质量的好坏关系到油气井的产量和寿命,目前最常用的方法是使用声幅—变密度测井进行评估,但是解释过程复杂,且与重大风险相关的决策需要根据固井解释结果做出。因此,固井质量评价必须由经验丰富的专家进行解释,耗时耗力。为了提高固井解释的效率,本文基于VGG、ResNet等卷积神经网络对固井质量进行自动解释,但是准确率不足。于是,本文提出一种多层感知机和卷积神经网络并联的方法(MLP-CNN),声幅数据输入到多层感知机中,变密度图输入卷积神经网络中;针对变密度图存在不同尺度信息的特征(条纹的粗细、明暗、形状),本文修改了卷积神经网络的结构,设置了大小不同的卷积核,提取不同尺度信息。本文使用了塔里木油田富源区块的9000个数据进行训练和验证,结果表明,相较于传统的VGG、ResNet等卷积网络,MLP和CNN并联网络有效提高了固井质量识别的准确率,评价精度为90%,并且相较于单一尺度卷积核,多个大小不同卷积核的卷积神经网络算法更适合于固井变密度图像特征的提取,本文修改了卷积神经网络部分结构,建立的带有3个尺寸不同卷积核的MLP-CNN神经网络比单一卷积核的MLP-CNN模型提高了5%的准确率;同时,本文对比了7种网络的时间复杂度和空间复杂度,结果表明,MLP-CNN并联网络能有效避免大量的无效卷积,节省了模型计算成本,提高模型的计算效率。最后,为了测试模型的迁移性,本文使用塔里木油田满深和跃满区块的6万条数据进行了测试,评价准确率达89.16%,迁移效果良好,模型具有较强的鲁棒性。 展开更多
关键词 固井质量评价 深度学习 卷积神经网络 多层感知机 图像特征提取
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温控型过硫酸铵纳米胶囊的构筑及对滑溜水残留堵塞物的降解性能
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作者 蒲景阳 李根生 +2 位作者 宋先知 罗嗣慧 王斌 《油田化学》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期602-609,共8页
基于致密油体积压裂大背景,以过硫酸铵(APS)破胶剂在远端微纳米裂缝精准调控滑溜水降解反应为目的,研究温控型APS纳米胶囊破胶剂构筑与释放调控中的影响因素。以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、二氯甲烷(DCM)、司盘80(Span80)、环己烷(CYH)、... 基于致密油体积压裂大背景,以过硫酸铵(APS)破胶剂在远端微纳米裂缝精准调控滑溜水降解反应为目的,研究温控型APS纳米胶囊破胶剂构筑与释放调控中的影响因素。以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、二氯甲烷(DCM)、司盘80(Span80)、环己烷(CYH)、泊洛沙姆类三嵌段共聚物(Pluronic P-123)、APS等为原料,通过疏水聚合物壁材在W/O反相微乳液界面化学作用力激励下包覆APS液滴,形成纳米胶囊破胶剂。对纳米胶囊破胶剂的制备条件进行了优选,并通过测定不同温度下纳米胶囊破胶剂对APS的释放率和模拟滑溜水中部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)的黏度保留率,分析了温控型纳米胶囊破胶剂可控释放APS和降解HPAM的机理。结果表明,纳米胶囊破胶剂的最佳制备工艺为:反应温度为50℃,DCM和CYH的体积比为1∶1.5,Pluronic P-123的加量为100 mg,PMMA加量为200 mg,芯材APS质量分数为10%,Span80与APS溶液体积比为1∶1。纳米胶囊破胶剂的平均粒径为221 nm,具有较好的球度和理论外壳厚度(13 nm),APS载率为78%。利用APS在特定温度(60~80℃)下对温敏型表面活性剂Pluronic P-123的氧化降解特性,实现纳米胶囊外壳“温控开关”的预置及其对APS释放的精确调控,60、80℃下其对滑溜水中HPAM的降解时间分别为24、12 h。研究成果为解决致密油水平井体积压裂复杂缝网,尤其是远端次级微裂缝系统的压裂液中滑溜水残留堵塞物降解返排瓶颈问题提供了新的途径。 展开更多
关键词 过硫酸铵 纳米胶囊 破胶剂 温控 反相微乳液 降解
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孔隙—裂缝型岩溶热储热——流—化多场耦合作用机理
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作者 姬佳炎 宋先知 李根生 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期214-224,共11页
岩溶型热储开采过程中,储层孔隙内水岩反应会导致流动通道变形,忽略这一反应过程将导致热储产能预测偏差较大。为了揭示水岩作用下岩溶型热储孔隙和裂缝形态的演化特征,综合考虑了孔隙和裂缝内的水岩反应过程,搭建了孔隙—裂缝双重介质... 岩溶型热储开采过程中,储层孔隙内水岩反应会导致流动通道变形,忽略这一反应过程将导致热储产能预测偏差较大。为了揭示水岩作用下岩溶型热储孔隙和裂缝形态的演化特征,综合考虑了孔隙和裂缝内的水岩反应过程,搭建了孔隙—裂缝双重介质热—流—化多场耦合模型并验证了其准确性,进而分析了热—流—化多物理场与孔隙—裂缝形态的分布特征,探究了孔隙—裂缝内水岩反应对孔、缝变形和系统取热性能的影响。研究结果表明:(1)欠饱和注入条件下,注入井处发生溶解反应,生产30年时,裂缝开度增大了0.32%,孔隙度增大了75.76%;(2)生产30年时,考虑孔隙—裂缝内水岩反应案例的裂缝平均开度降低了0.05%,考虑裂缝而不考虑孔隙内水岩反应案例的裂缝平均开度增大了17.12%,二者呈现相反的变化趋势;(3)考虑孔隙—裂缝内水岩反应案例相比于仅考虑裂缝而不考虑孔隙内水岩反应的案例,生产30年时,生产温度相差不大,系统注采压差增大了1.57倍。结论认为:(1)岩溶型热储孔隙内水岩反应对孔、缝变形和取热性能影响显著,其改变了水岩反应对裂缝开度的作用机理,影响系统注采压差;(2)孔隙内的水岩反应不容忽视,在进行岩溶型热储产能的精确预测和经济评价时必须予以充分考虑;(3)该认识可为岩溶型热储开发方案设计和产能预测方面提供理论和技术参考。 展开更多
关键词 岩溶型热储 孔隙结构 裂缝开度 水岩作用 取热性能 孔—缝双重介质 热—流—化多场耦合 裂缝变形
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基于改进时序网络的钻进参数可解释实时预测
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作者 张瑞 祝兆鹏 +4 位作者 李大钰 宋先知 李根生 张诚恺 朱硕 《石油机械》 北大核心 2024年第4期1-10,共10页
实时准确预测钻进参数变化趋势对现场钻井作业具有重要参考价值。针对智能模型在现场作业应用中面临的钻进参数可获取性限制,提出了一种基于注意力时域卷积网络(AT-TCN)的钻进参数超前预测方法。该方法不仅考虑了录井曲线随深度变化的... 实时准确预测钻进参数变化趋势对现场钻井作业具有重要参考价值。针对智能模型在现场作业应用中面临的钻进参数可获取性限制,提出了一种基于注意力时域卷积网络(AT-TCN)的钻进参数超前预测方法。该方法不仅考虑了录井曲线随深度变化的趋势和自相关性,同时嵌入高拓展性的注意力机制模块,使模型更好地捕捉钻进参数的动态变化。利用现场钻井数据集测试,评估了模型在预测4种关键钻进参数(扭矩、立管压力、钻井液当量密度和机械钻速)方面的有效性和准确性。研究结果表明:AT-TCN预测当量密度的准确率最高达到99%,且在模型精度和计算效率上,均优于其他4种深度学习模型,能够有效捕捉钻进参数的变化趋势。AT-TCN还提供模型的双重可解释性,可从时序和特征维度方面反映输入序列对预测结果的影响。研究结果有望为钻井作业的安全性、高效性作出重要贡献,具有较强的落地应用价值。 展开更多
关键词 钻进参数 智能模型 超前预测 注意力机制 时序卷积网络 可解释性
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岩溶型地热资源开采过程水岩反应对储层孔渗演变影响研究
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作者 姬佳炎 宋先知 +2 位作者 易俊琳 李根生 王高升 《石油科学通报》 CAS 2024年第5期737-749,共13页
岩溶型地热开采过程中,储层内的水岩反应会改变储层孔渗,影响系统产能。为探究岩溶型热储开采过程中水岩反应对孔渗演变的作用机制,搭建了考虑孔隙变形的碳酸盐岩热流化多场耦合模型。揭示了热流化耦合作用下水岩反应对储层孔渗演变的... 岩溶型地热开采过程中,储层内的水岩反应会改变储层孔渗,影响系统产能。为探究岩溶型热储开采过程中水岩反应对孔渗演变的作用机制,搭建了考虑孔隙变形的碳酸盐岩热流化多场耦合模型。揭示了热流化耦合作用下水岩反应对储层孔渗演变的作用机制,研究了孔渗参数的演变特征及其演变对系统取热性能的影响。结果表明:欠饱和注入下,注入井和波及前沿区域发生溶解反应,中间区域发生沉淀反应,致使储层浓度和孔隙度呈环状分布。开采30年时,注入井处孔隙度和渗透率分别增大了19.3%和73.6%,生产井处分别降低了0.11%和0.32%;考虑孔隙变形案例的注采压差比不考虑孔隙变形案例低21.7%。本研究可为碳酸盐岩岩溶型热储产能的精确预测和开发方案优化提供参考依据。 展开更多
关键词 岩溶型热储 演变特征 水岩作用 孔渗参数 取热性能
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基于压差法的水平井岩屑床轴向运移规律研究
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作者 荆思霖 宋先知 +2 位作者 孙一 许争鸣 周蒙蒙 《石油钻探技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期54-61,共8页
为了明确长水平段水平井旋转钻进工况下水平段岩屑床的轴向运移规律,开展了基于压差法的水平井岩屑运移试验。利用设置在井筒轴向不同位置的多个压差传感器,测量井筒的瞬时压降,用来表征岩屑床在井筒中的轴向分布,并据此计算了岩屑床运... 为了明确长水平段水平井旋转钻进工况下水平段岩屑床的轴向运移规律,开展了基于压差法的水平井岩屑运移试验。利用设置在井筒轴向不同位置的多个压差传感器,测量井筒的瞬时压降,用来表征岩屑床在井筒中的轴向分布,并据此计算了岩屑床运移速度,分析了流体密度、排量、转速对岩屑床运移速度和压降的影响规律。结果表明:该方法能够表征岩屑床运移特征,精细刻画了岩屑床在井筒轴向位置的分布;岩屑床运移速度与流体密度、排量和转速呈正相关关系;排量增大,可显著提高岩屑床运移速度,但压降迅速增大限制了加快清岩的最大排量;转速增大,能够提高岩屑床运移速度,且对井筒压降基本没有影响。研究结果明确了水平井岩屑床的轴向运移规律,为井下岩屑床轴向分布测量提供了理论基础,并有助于规避井筒压力复杂和卡钻等风险。 展开更多
关键词 水平井 压差法 轴向分布 排量 转速 岩屑床运移速度
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基于VC-SVM与粒子群算法的卡钻智能预测方法
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作者 刘子豪 宋先知 +4 位作者 朱硕 叶山林 张诚恺 马宝东 祝兆鹏 《石油机械》 北大核心 2024年第10期1-11,共11页
在油气钻探过程中,由于井下条件复杂、地层认识不清等因素,导致卡钻事故频发,严重制约钻井效率。目前国内外学者所研究的卡钻预测方法在准确性、时效性及迁移性等方面仍存在不足。为此提出了一种融合集成学习思想与智能优化算法的卡钻... 在油气钻探过程中,由于井下条件复杂、地层认识不清等因素,导致卡钻事故频发,严重制约钻井效率。目前国内外学者所研究的卡钻预测方法在准确性、时效性及迁移性等方面仍存在不足。为此提出了一种融合集成学习思想与智能优化算法的卡钻智能预测方法。该方法根据实际井场的卡钻数据,基于合理的标签标定方法,将标签准确定位于卡钻发生前而非卡死点;通过参数相关性分析、表征意义分析、时效性以及可信性分析优选了7个输入参数;使用了随机森林(RF)、支持向量机(SVM)和BP神经网络3种算法建立了卡钻预测模型,并对比了各模型在卡钻与非卡钻样本比例严重不均时(卡钻与非卡钻比例1∶117)的表现;然后使用投票分类器(VC)将多个模型集成,并分类预测,优选SVM模型作为卡钻预测基模型,使用集成学习的思想加以改进,并采用粒子群算法同时对多个SVM分类器进行超参数优化,简化了调参过程的同时实现了耦合寻优。最终以某区块10次卡钻样本进行训练测试。测试结果表明,改进后的模型可有效寻找不同类别卡钻的超平面,迁移预测虚警率可控制在9%,漏警率不到7%,有效预测了每一次卡钻的大部分数据点。研究结果有望提高现场钻井风险预警效率,为保障油气井安全高效钻进提供支撑。 展开更多
关键词 卡钻智能预测 支持向量机 BP神经网络 投票分类器 粒子群算法 迁移能力测试 耦合寻优
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废弃油井转地热井取热性能评价及井型对比
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作者 许富强 薛亚斐 +2 位作者 宋先知 熊波 莫邵元 《石油钻探技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期156-166,共11页
地热能开发具有很多优势,但建井成本占总成本一半以上,限制了其推广利用。部分油田废弃井蕴含丰富的地热资源,将废弃油井改造为地热井进行取热,可大幅降低成本,提升经济效益。达到含水经济极限的油藏也可用于热量提取,实现热-油联产。目... 地热能开发具有很多优势,但建井成本占总成本一半以上,限制了其推广利用。部分油田废弃井蕴含丰富的地热资源,将废弃油井改造为地热井进行取热,可大幅降低成本,提升经济效益。达到含水经济极限的油藏也可用于热量提取,实现热-油联产。目前,大多数地热井网取热研究为定井型或/和不考虑油水两相流动。然而,不同井型下油水流动和传热特性对油田地热开发方案的设计与调整具有重要影响。为此,建立了考虑油水两相流的热流耦合模型,对比了各种井型下的生产特性,如生产温度、注采压差、产液量和产油量。研究表明:不同井型的生产温度和压差的最大差值分别可达22.56 K和1.03 MPa,注入井和生产井交叉对称分布时,取热系统具有最高的生产温度和产油量,同时具有较低的注采压差。研究揭示了不同井型在热提取过程中温压场的演变特征,可为设计和调整井型提供依据,为油田热-油联产评价提供一定指导。 展开更多
关键词 废弃油井 地热井 油水两相流 井型对比 热提取
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连续油管钻水平井岩屑运移规律数值模拟 被引量:29
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作者 宋先知 李根生 +2 位作者 王梦抒 易灿 苏新亮 《石油钻探技术》 CAS CSCD 北大核心 2014年第2期28-32,共5页
连续油管钻水平井过程中,井底岩屑在重力作用下容易沉积在井壁下侧,形成岩屑床;连续油管又受到排量小、钻柱无法旋转等因素限制,造成井眼净化效率较低。针对这一问题,在欧拉坐标系下考虑相间滑移速度和颗粒流的影响,建立了微小井眼水平... 连续油管钻水平井过程中,井底岩屑在重力作用下容易沉积在井壁下侧,形成岩屑床;连续油管又受到排量小、钻柱无法旋转等因素限制,造成井眼净化效率较低。针对这一问题,在欧拉坐标系下考虑相间滑移速度和颗粒流的影响,建立了微小井眼水平井岩屑运移的混合物漂移模型,采用Realizeκ-ε湍流模式及SIMPLEC算法进行数值计算,研究了钻井液排量、环空偏心度、岩屑直径、井斜角和钻井液黏度等参数对偏心环空岩屑运移的影响,得到了各种条件下环空岩屑速度和浓度的分布规律。研究表明:随着钻井液排量增大、环空偏心度减小、岩屑直径减小、井斜角减小及钻井液黏度提高,连续油管水平井岩屑运移效率提高。 展开更多
关键词 微小井眼 连续油管钻井 水平井 岩屑运移 数值模拟
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基于BP-LSTM双输入网络的大钩载荷与转盘扭矩预测 被引量:12
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作者 宋先知 朱硕 +3 位作者 李根生 曾义金 郭慧娟 胡志坚 《中国石油大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期76-84,共9页
考虑影响钩载、扭矩的因素复杂多样及钻井过程的时序性特点,优选BP神经网络和长短期记忆神经网络,设计双输入网络架构,建立大钩载荷与转盘扭矩智能预测模型。该模型同时考虑影响钩载、扭矩的多种复杂参数以及钩载、扭矩等时序数据随时... 考虑影响钩载、扭矩的因素复杂多样及钻井过程的时序性特点,优选BP神经网络和长短期记忆神经网络,设计双输入网络架构,建立大钩载荷与转盘扭矩智能预测模型。该模型同时考虑影响钩载、扭矩的多种复杂参数以及钩载、扭矩等时序数据随时间变化的趋势和前后关联,通过时序性数据和非时序性数据共同预测大钩载荷与转盘扭矩。利用国内某油田钻井现场数据进行大钩载荷与转盘扭矩的预测,均方根误差分别为39.05 kN和1.6274 kN·m,平均相对误差分别为1.202%和9.038%。 展开更多
关键词 大钩载荷 转盘扭矩 BP神经网络 长短期记忆神经网络 人工智能
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干热岩长期生产过程中天然裂缝损伤对导流能力演变影响研究
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作者 许富强 宋先知 +1 位作者 石宇 李爽 《石油科学通报》 CAS 2024年第3期465-475,共11页
干热岩型地热是我国地热资源的重要组成部分,其开发利用对实现“双碳”目标具有重要意义。干热岩储层岩体以花岗岩为主,因其岩性致密,通常采用增强型地热系统(EGS)进行开发。作为循环工质流动换热的主要通道,人工裂缝和天然裂缝形变将... 干热岩型地热是我国地热资源的重要组成部分,其开发利用对实现“双碳”目标具有重要意义。干热岩储层岩体以花岗岩为主,因其岩性致密,通常采用增强型地热系统(EGS)进行开发。作为循环工质流动换热的主要通道,人工裂缝和天然裂缝形变将造成导流能力演变,进而影响热储取热性能。现有导流能力研究对象多为人工裂缝,且多围绕基质弹性变形开展,并未考虑天然裂缝损伤影响。为揭示天然裂缝损伤作用效果,团队自主研发设计了高温高压岩心注采多场耦合实验平台,分析论证了实验系统的可靠性,设计了对应实验方案与实验流程。采用天然裂缝贯穿岩样,研究了常温下注采压差随排量和围压的变化规律,分析了高温下天然裂缝损伤特征,对比了不同排量,温差和注入方式下天然裂缝损伤对导流能力演变的影响。实验表明,冷流体注入导致天然裂缝体积较初始时刻显著增加,且破坏方式以弱胶结失效为主,在无围压条件下,损伤将引起裂缝隙宽和缝长增大,提升裂缝连通性,有助于改变裂缝导流能力,故压裂和取热方案设计中应对天然裂缝加以考虑;注采压差随围压和排量增大而增加,最大增幅可达0.6 MPa;高温生产下,注采压差改变量和导流能力演化率变化量最大值分别可达1.11 MPa和26.59%。较大排量和温差下,裂缝损伤特征更为明显。相较于连续注入,间歇注入方式下裂缝损伤程度更为显著。利用灰色关联分析得到了主控因素为温差,即热应力是造成裂缝附加导流能力演变的主要原因。本研究证明了天然裂缝损伤在干热岩长期生产过程中分析的必要性,为工程现场施工提供了一定指导。 展开更多
关键词 干热岩 长期开采 导流能力演变 天然裂缝 岩石损伤
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