專(zhuān)利名稱(chēng)：一種套管失效專(zhuān)家系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種套管失效專(zhuān)家系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法。
背景技術(shù)：
油田的套管失效，在石油工程領(lǐng)域，通常被稱(chēng)為套管損壞和套管變形，簡(jiǎn)稱(chēng)“套損套變”。套管失效是指在油田生產(chǎn)過(guò)程中由于工程、地質(zhì)、生產(chǎn)動(dòng)態(tài)變化等因素對(duì)套管產(chǎn)生的載荷超過(guò)套管承載能力時(shí)造成套管的變形、破裂、錯(cuò)斷等損壞形式的總稱(chēng)。油氣田開(kāi)發(fā)過(guò)程中，特別是油氣田開(kāi)發(fā)中后期的套管失效問(wèn)題是目前困擾我國(guó)乃至整個(gè)世界石油工業(yè)發(fā)展的的一個(gè)痼疾。也是影響著石油工業(yè)開(kāi)發(fā)、提高效益的關(guān)鍵難題之一。幾十年來(lái)，有關(guān)油氣田套管失效的研究從未間斷，各國(guó)的油田對(duì)套管失效的研究都投入了巨大的人力物力，人們從石油地質(zhì)、油藏工程、材料科學(xué)與工程、巖石力學(xué)、材料力學(xué)、地質(zhì)力學(xué)、滲流力學(xué)、腐蝕電化學(xué)等多學(xué)科不同的角度對(duì)套管失效的形式、套管失效產(chǎn)生的原因，套管失效的數(shù)值模擬、套管失效的測(cè)量方式、套管失效的機(jī)理以及套管失效的防治、修復(fù)等方面進(jìn)行了大量的研究，并取得了一定的成果。但由于套管失效問(wèn)題的復(fù)雜性，上述的研究一般都是針對(duì)某一油田、區(qū)塊、特定井況進(jìn)行的，數(shù)值模擬也往往是根據(jù)單井周?chē)暮苄〉木植繀^(qū)域范圍進(jìn)行的有限元分析，缺乏對(duì)上述問(wèn)題的多學(xué)科大范圍的總體考慮，并且由于套管失效中的很多問(wèn)題似乎更適合采用數(shù)值模擬的方式進(jìn)行分析，因此到目前為止，也還沒(méi)有人將幾十年來(lái)的人們進(jìn)行套管失效分析的經(jīng)驗(yàn)、知識(shí)進(jìn)行歸納，進(jìn)行專(zhuān)家系統(tǒng)處理，所以目前套管失效問(wèn)題的治理收效仍然甚微，油田套管失效問(wèn)題仍然頻頻發(fā)生，成了制約油田發(fā)展的一大難題?？偫ㄆ饋?lái)說(shuō)，造成油田套管失效的原因很多。習(xí)慣上人們將套管失效的原因歸結(jié)于地質(zhì)因素如泥巖吸水膨脹、巖層蠕變、斷層運(yùn)動(dòng)、地層出砂等；工程因素；如工程設(shè)計(jì)不當(dāng)，生產(chǎn)過(guò)程中的長(zhǎng)期的高壓注水開(kāi)發(fā)、壓裂酸化等各種施工作業(yè)不當(dāng)?shù)鹊?；其他因素如射孔?wèn)題、腐蝕問(wèn)題等等。并且這種失效往往并不是一種因素作用的結(jié)果，而是由于多種不同的因素的相互作用的共同結(jié)果。這給套管失效的研究工作帶來(lái)了很大的困難。從科學(xué)的角度來(lái)說(shuō)，油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中的套管失效，實(shí)際上是深埋于地層結(jié)構(gòu)中的油水井套管在巖層地應(yīng)力和其它物理化學(xué)因素的作用之下的變形和損壞的結(jié)果。實(shí)際上是套管結(jié)構(gòu)物與巖層地應(yīng)力和其它的物理化學(xué)等因素相互作用的結(jié)果。除了像腐蝕等損壞是受化學(xué)作用或電化學(xué)作用因素影響外，油田的套管失效問(wèn)題幾乎都與油井周?chē)貞?yīng)力的變化有關(guān)。所以從某種意義上說(shuō)，套管失效問(wèn)題實(shí)際上就是套管結(jié)構(gòu)物與具有孔隙流體的巖體相互作用相互耦合問(wèn)題，這里既包括套管材料的抗擠毀強(qiáng)度問(wèn)題又包括了在生產(chǎn)過(guò)程中油水井周?chē)膰鷰r應(yīng)力的變化問(wèn)題。已有的大量的研究工作已經(jīng)證明，要解決好一個(gè)油田的套管失效問(wèn)題，其核心的關(guān)鍵問(wèn)題是搞清楚這個(gè)油田的套管失效機(jī)理，這個(gè)問(wèn)題在套管失效防治中起著決定性的作用。正是由于這個(gè)原因，幾十年來(lái)，大量的套管失效與防治的研究工作者，分別針對(duì)不同的油田具體情況，提出了許多不同的套管失效機(jī)理理論。但是由于套管失效問(wèn)題的復(fù)雜性，并且套管失效問(wèn)題涉及到油田的幾乎所有的生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，從油田地質(zhì)、鉆井設(shè)計(jì)到完井技術(shù)；從油水井生產(chǎn)規(guī)程到開(kāi)發(fā)方案的調(diào)整、生產(chǎn)措施的實(shí)施以及工程措施的采納，使探討油田的套管失效機(jī)理問(wèn)題變得非常復(fù)雜。特別是近幾年，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，石油工業(yè)進(jìn)入了一個(gè)嶄新的發(fā)展階段，稠油的開(kāi)采、深井、超深井的出現(xiàn)以及定向井、水平井、多底井及分支井技術(shù)的大量使用，使得在鉆井過(guò)程中對(duì)套管的損傷的可能增大，更增大了套管失效的幾率，增大了確定套管失效機(jī)理的難度。因此，如何能夠從錯(cuò)綜復(fù)雜的油田地質(zhì)、工程、設(shè)計(jì)、施工、生產(chǎn)開(kāi)發(fā)、修井的大量資料及過(guò)程中，盡快的、正確的找出導(dǎo)致油田套管失效主要原因，正確的判斷油田套管失效機(jī)理，對(duì)解決和防止油田套管失效問(wèn)題是十分重要的。套管失效的機(jī)理分析,是一項(xiàng)復(fù)雜的、艱苦的創(chuàng)造性的勞動(dòng)。是一項(xiàng)涉及到油田地質(zhì)、鉆井工程，整體開(kāi)發(fā)方案的制定與調(diào)整，生產(chǎn)措施的采用等方方面面的系統(tǒng)工程；是針對(duì)性的防治、延緩、解決油田套管失效問(wèn)題的核心。這項(xiàng)工作，同樣對(duì)油田進(jìn)行新井建設(shè)的的地質(zhì)、工程設(shè)計(jì)，以及油田開(kāi)發(fā)方案的調(diào)整，生產(chǎn)措施的制定，均具有很強(qiáng)的指導(dǎo)意義。但是油田套管失效原因和機(jī)理的研究判斷，早期全部是由這個(gè)領(lǐng)域中的專(zhuān)家們完成的，近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和有限元方法的廣泛應(yīng)用，以及人類(lèi)對(duì)巖石力學(xué)、滲流力學(xué)以及彈塑性力學(xué)的認(rèn)識(shí)的不斷深入，在一部分套管變形的原因分析中人們?cè)絹?lái)越多的使用了數(shù)值模擬的方法來(lái)分析套管失效問(wèn)題，形成了對(duì)套管失效問(wèn)題采用知識(shí)分析與數(shù)值分析并重的方式。任何一種方式的偏廢都不可能全部解決油田的套管失效問(wèn)題。而采用知識(shí)分析為主或者即使能夠采用數(shù)值分析，但數(shù)值分析又不可能解決全部問(wèn)題的領(lǐng)域恰好是專(zhuān)家系統(tǒng)施展能力的天地。到目前為止，油田套管失效的研究基本上停留在針對(duì)單一的套管失效形式的知識(shí)分析或數(shù)值分析上，還沒(méi)有人從事建立一個(gè)能夠覆蓋整個(gè)油田的對(duì)所有發(fā)生的套管失效問(wèn)題，進(jìn)行統(tǒng)一分析處理的高效、快捷的專(zhuān)家系統(tǒng)研究。建立一個(gè)涵蓋整個(gè)油田套管失效的專(zhuān)家系統(tǒng)對(duì)我國(guó)乃至全世界的油田對(duì)套管失效的治理均具有重要的理論意義與現(xiàn)時(shí)意義。公理設(shè)計(jì)理論將設(shè)計(jì)問(wèn)題分為4個(gè)域。設(shè)計(jì)是“想得到什么”和“如何選擇以滿足需求”相互作用的過(guò)程。為了將這種相互作用的過(guò)程系統(tǒng)化引入了“域”的概念，“域”是4個(gè)不同的設(shè)計(jì)活動(dòng)的分界線，是公理設(shè)計(jì)的一個(gè)重要基礎(chǔ)。公理設(shè)計(jì)理論認(rèn)為設(shè)計(jì)問(wèn)題可分為 4 個(gè)設(shè)計(jì)域客戶(hù)域(Consumer Domain)、功能域(Function Domain)、結(jié)構(gòu)域(PhysicalDomain)和工藝域(Process Domain)。每個(gè)域中都對(duì)應(yīng)各自的設(shè)計(jì)元素，即客戶(hù)需求(CustomerNeeds)，功能要求(Function Requirements)，設(shè)計(jì)參數(shù)(Design Parameters)和工藝變量(Process Variables)。和一般的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)不同的是，專(zhuān)家系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是一個(gè)不斷的重復(fù)的過(guò)程。成功的建立系統(tǒng)的關(guān)鍵是盡可能早的建立系統(tǒng)，從一個(gè)比較小的系統(tǒng)開(kāi)始，逐步擴(kuò)充為一個(gè)具有相當(dāng)規(guī)模的日臻完善的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足與缺陷，提供一種套管失效專(zhuān)家系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法，該方法能快速完成套管失效專(zhuān)家系統(tǒng)設(shè)計(jì)，且操作步驟簡(jiǎn)單，操作結(jié)果準(zhǔn)確，大大降低了分析操作成本。
本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種套管失效專(zhuān)家系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法，包括以下步驟(a)首先，設(shè)計(jì)初始知識(shí)庫(kù)；(b)然后，進(jìn)行原型機(jī)的開(kāi)發(fā)與試驗(yàn)；(c)最后，進(jìn)行知識(shí)庫(kù)的改進(jìn)與歸納反復(fù)對(duì)知識(shí)庫(kù)及推理規(guī)則進(jìn)行修改實(shí)驗(yàn)，歸納出更完善的結(jié)果。所述步驟(a)包括以下步驟(al)問(wèn)題的知識(shí)化及辨別所研究的問(wèn)題的實(shí)質(zhì)，如要解決的任務(wù)是什么，他是如何定義的，可否將其分解為子問(wèn)題或子任務(wù)，它包含哪些典型的數(shù)據(jù)；(a2)知識(shí)的概念化即概括知識(shí)表示所需要的關(guān)鍵概念及其關(guān)系，如數(shù)據(jù)類(lèi)型，已知條件，和目標(biāo)、提出的假設(shè)及控制策略；(a3)概念的形式化即確定用來(lái)組織知識(shí)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式，應(yīng)用人工智能中各種知識(shí)的表示方法把與概念化有關(guān)的關(guān)鍵概念、子問(wèn)題和信息流特性等變換為比較正式的表達(dá)，它包括假設(shè)空間過(guò)程模型和數(shù)據(jù)特性；(a4)形式規(guī)則化即編制規(guī)則把形式化了的知識(shí)轉(zhuǎn)化為由編程語(yǔ)言表示的計(jì)算機(jī)執(zhí)行語(yǔ)句和程序；(a5)規(guī)則合法化即確認(rèn)規(guī)則化了的知識(shí)的合理性，檢驗(yàn)規(guī)則的有效性。所述步驟(b)中，在選定知識(shí)的表達(dá)方式后，即可著手建立整個(gè)系統(tǒng)所需要的實(shí)驗(yàn)子集，它包括整個(gè)模型的典型知識(shí)，而且只涉及與實(shí)驗(yàn)有關(guān)的足夠簡(jiǎn)單的任務(wù)和推理過(guò)程。所述步驟(C)中，經(jīng)過(guò)數(shù)月至二三年的努力使系統(tǒng)在一定的范圍內(nèi)達(dá)到人類(lèi)專(zhuān)家的水平。綜上所述，本發(fā)明的有益效果是能快速完成套管失效專(zhuān)家系統(tǒng)設(shè)計(jì)，且操作步驟簡(jiǎn)單，操作結(jié)果準(zhǔn)確，大大降低了分析操作成本。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地的詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。實(shí)施例本發(fā)明涉及一種套管失效專(zhuān)家系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法，包括以下步驟(a)首先，設(shè)計(jì)初始知識(shí)庫(kù)；(b)然后，進(jìn)行原型機(jī)的開(kāi)發(fā)與試驗(yàn)；(C)最后，進(jìn)行知識(shí)庫(kù)的改進(jìn)與歸納反復(fù)對(duì)知識(shí)庫(kù)及推理規(guī)則進(jìn)行修改實(shí)驗(yàn)，歸納出更完善的結(jié)果。所述步驟(a)包括以下步驟(al)問(wèn)題的知識(shí)化及辨別所研究的問(wèn)題的實(shí)質(zhì)，如要解決的任務(wù)是什么，他是如何定義的，可否將其分解為子問(wèn)題或子任務(wù)，它包含哪些典型的數(shù)據(jù)；(a2)知識(shí)的概念化即概括知識(shí)表示所需要的關(guān)鍵概念及其關(guān)系，如數(shù)據(jù)類(lèi)型，已知條件，和目標(biāo)、提出的假設(shè)及控制策略；
(a3)概念的形式化即確定用來(lái)組織知識(shí)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式，應(yīng)用人工智能中各種知識(shí)的表示方法把與概念化有關(guān)的關(guān)鍵概念、子問(wèn)題和信息流特性等變換為比較正式的表達(dá)，它包括假設(shè)空間過(guò)程模型和數(shù)據(jù)特性；(a4)形式規(guī)則化即編制規(guī)則把形式化了的知識(shí)轉(zhuǎn)化為由編程語(yǔ)言表示的計(jì)算機(jī)執(zhí)行語(yǔ)句和程序；(a5)規(guī)則合法化即確認(rèn)規(guī)則化了的知識(shí)的合理性，檢驗(yàn)規(guī)則的有效性。所述步驟(b)中，在選定知識(shí)的表達(dá)方式后，即可著手建立整個(gè)系統(tǒng)所需要的實(shí)驗(yàn)子集，它包括整個(gè)模型的典型知識(shí)，而且只涉及與實(shí)驗(yàn)有關(guān)的足夠簡(jiǎn)單的任務(wù)和推理過(guò)程。所述步驟(C)中，經(jīng)過(guò)數(shù)月至二三年的努力使系統(tǒng)在一定的范圍內(nèi)達(dá)到人類(lèi)專(zhuān)家的水平。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)上對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種套管失效專(zhuān)家系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法，其特征在于，包括以下步驟(a)首先，設(shè)計(jì)初始知識(shí)庫(kù)；(b)然后，進(jìn)行原型機(jī)的開(kāi)發(fā)與試驗(yàn)；(C)最后，進(jìn)行知識(shí)庫(kù)的改進(jìn)與歸納反復(fù)對(duì)知識(shí)庫(kù)及推理規(guī)則進(jìn)行修改實(shí)驗(yàn)，歸納出更完善的結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種套管失效專(zhuān)家系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法，其特征在于，所述步驟(a)包括以下步驟(al)問(wèn)題的知識(shí)化及辨別所研究的問(wèn)題的實(shí)質(zhì)，如要解決的任務(wù)是什么，他是如何定義的，可否將其分解為子問(wèn)題或子任務(wù)，它包含哪些典型的數(shù)據(jù)；(a2)知識(shí)的概念化即概括知識(shí)表示所需要的關(guān)鍵概念及其關(guān)系，如數(shù)據(jù)類(lèi)型，已知條件，和目標(biāo)、提出的假設(shè)及控制策略；(a3)概念的形式化即確定用來(lái)組織知識(shí)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式，應(yīng)用人工智能中各種知識(shí)的表示方法把與概念化有關(guān)的關(guān)鍵概念、子問(wèn)題和信息流特性等變換為比較正式的表達(dá)， 它包括假設(shè)空間過(guò)程模型和數(shù)據(jù)特性；(a4)形式規(guī)則化即編制規(guī)則把形式化了的知識(shí)轉(zhuǎn)化為由編程語(yǔ)言表示的計(jì)算機(jī)執(zhí)行語(yǔ)句和程序；(a5)規(guī)則合法化即確認(rèn)規(guī)則化了的知識(shí)的合理性，檢驗(yàn)規(guī)則的有效性。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種套管失效專(zhuān)家系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法，其特征在于，所述步驟(b)中，在選定知識(shí)的表達(dá)方式后，即可著手建立整個(gè)系統(tǒng)所需要的實(shí)驗(yàn)子集，它包括整個(gè)模型的典型知識(shí)，而且只涉及與實(shí)驗(yàn)有關(guān)的足夠簡(jiǎn)單的任務(wù)和推理過(guò)程。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種套管失效專(zhuān)家系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法，其特征在于，所述步驟(c)中，經(jīng)過(guò)數(shù)月至二三年的努力使系統(tǒng)在一定的范圍內(nèi)達(dá)到人類(lèi)專(zhuān)家的水平。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種套管失效專(zhuān)家系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法，包括步驟(a)首先，設(shè)計(jì)初始知識(shí)庫(kù)；(b)然后，進(jìn)行原型機(jī)的開(kāi)發(fā)與試驗(yàn)；(c)最后，進(jìn)行知識(shí)庫(kù)的改進(jìn)與歸納反復(fù)對(duì)知識(shí)庫(kù)及推理規(guī)則進(jìn)行修改實(shí)驗(yàn)，歸納出更完善的結(jié)果。本發(fā)明能快速完成套管失效專(zhuān)家系統(tǒng)設(shè)計(jì)，且操作步驟簡(jiǎn)單，操作結(jié)果準(zhǔn)確，大大降低了分析操作成本。
文檔編號(hào)G06F17/50GK102999650SQ201110290349
公開(kāi)日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2011年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月14日
發(fā)明者莫俊龍 申請(qǐng)人:莫俊龍