一种具有井下故障预警功能的钻井监控系统技术方案

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。

【技术实现步骤摘要】
一种具有井下故障预警功能的钻井监控系统
本申请涉及地下勘探开发
，具体涉及一种具有井下故障预警功能的钻井监控系统。
技术介绍
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。
技术实现思路
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：所述近钻头监测短节，用于检测钻头处的工程参数；所述远钻头监测短节，用于检测钻具处的工程参数。具体的，所述近钻头监测短节以及所述远钻头监测短节均配置钻压传感器、转速传感器、扭矩传感器、弯曲应力传感器以及振动加速度传感器。具体的，当所述井下工程参数宏观监测子装置包括所述近钻头监测短节，不包括所述远钻头监测短节时，所述井下工程参数宏观监测子装置还包括测量数据接收短节；所述近钻头监测短节位于钻头和螺杆钻具之间；所述测量数据接收短节位于所述螺杆钻具上方。具体的，当所述井下工程参数宏观监测子装置包括所述近钻头监测短节以及所述远钻头监测短节时；所述近钻头监测短节位于钻头和螺杆钻具之间；所述远钻头监测短节位于所述螺杆钻具上方。具体的，所述井下故障精确监测子装置包括钻头故障精确监测子装置或钻具故障精确监测子装置；所述钻头故障精确监测子装置用于实时对所述钻头的故障情况进行监测；所述钻具故障精确监测子装置用于实时对所述钻具的故障情况进行监测。优选的，所述井下故障预警子装置配置故障分级算法，根据预设的故障分级标准设置不同级别门槛值，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分级处理，并发出对应级别的故障预警信号。本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：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。附图说明术语解释：MWD：MeasureWhileDrilling，随钻测量。为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本申请实施例中提供的具有井下故障预警功能的钻井监控系统的结构示意图；图2为本申请实施例中提供的具有井下故障预警功能的钻井监控系统的井下工程参数宏观监测子装置的结构框图；图3为本申请实施例中提供的具有井下故障预警功能的钻井监控系统的井下故障精确监测子装置的结构框图；图4为本申请实施例中提供的具有井下故障预警功能的钻井监控系统在第一种情况下的实施示意图；图5为本申请实施例中提供的具有井下故障预警功能的钻井监控系统在第二种情况下的实施示意图；图6为本申请实施例中提供的具有井下故障预警功能的钻井监控系统在第三种情况下的实施示意图；图7为本申请实施例中提供的具有井下故障预警功能的钻井监控系统在第四种情况下的实施示意图；图中：1、工程参数测量子系统；10、地面工程参数录井装置；11、井下工程参数随钻测量装置；110、井下工程参数宏观监测子装置；1100、近钻头监测短节；1101、远钻头监测短节；1102、测量数据接收短节；111、井下故障精确监测子装置；1110、钻头故障精确监测子装置；1111、钻具故障精确监测子装置；112、井下故障预警子装置；2、司钻控制子系统；3、钻机执行子系统；4、数据传输子系统；A、钻头；B、螺杆钻具；C、MWD系统。具体实施方式为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。以下结合附图对本申请的实施例作进一步详细说明。本申请实施例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对井下勘探工作提供保障，有效提高故障判断的准确率。为达到上述技术效果，本申请的总体思路如下：一种具有井下故障预警功能的钻井监控系统，该系统包括工程参数测量子系统1，所述工程参数测量子系统1包括：地面工程参数录井装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有井下故障预警功能的钻井监控系统，其特征在于，所述系统包括工程参数测量子系统(1)，所述工程参数测量子系统(1)包括：/n地面工程参数录井装置(10)，其用于实时监测地面工程参数；/n井下工程参数随钻测量装置(11)，所述井下工程参数随钻测量装置(11)包括：/n井下工程参数宏观监测子装置(110)，其用于实时监测井下钻头和钻具的总体工程参数；/n井下故障精确监测子装置(111)，其用于实时监测井下指定零部件的局部工程参数；/n井下故障预警子装置(112)，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，/n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。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有井下故障预警功能的钻井监控系统，其特征在于，所述系统包括工程参数测量子系统(1)，所述工程参数测量子系统(1)包括：
地面工程参数录井装置(10)，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(11)，所述井下工程参数随钻测量装置(11)包括：
井下工程参数宏观监测子装置(110)，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(111)，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(112)，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。


2.如权利要求1所述的具有井下故障预警功能的钻井监控系统，其特征在于，所述系统还包括：
司钻控制子系统(2)，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。


3.如权利要求2所述的具有井下故障预警功能的钻井监控系统，其特征在于，所述系统还包括：
钻机执行子系统(3)，其用于根据所述钻机调整指令，控制钻机执行机构。


4.如权利要求2所述的具有井下故障预警功能的钻井监控系统，其特征在于，所述系统还包括：
数据传输子系统(4)，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(2)。


5.如权利要求1所述的具有井下故障预警功能的钻井监控系统，其特征在于，所述井下工程参数宏观监测子装置(110)包括近钻头监测短节(1100)或远钻头监测短节(1101)：
所述近钻头监测短节(1100)，用于检测钻头处的工程参数；
所述远钻头监测短节(1101)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张诚成，邵增元，刘畅，陶成玉，宋刚毅，
申请(专利权)人：中石化江钻石油机械有限公司，中石化石油机械股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42