本發(fā)明涉及油氣勘探開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種鉆井風(fēng)險預(yù)測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

鉆井風(fēng)險預(yù)測是指依據(jù)鉆井作業(yè)數(shù)據(jù)運(yùn)用一定的方法對鉆井作業(yè)中存在的風(fēng)險進(jìn)行預(yù)測，以達(dá)到預(yù)防和控制的目的。鉆井作業(yè)具有十分復(fù)雜的流程，其過程中存在許多不確定性因素的影響。因此，對鉆井過程中的影響因素進(jìn)行風(fēng)險預(yù)測就十分重要，有效的預(yù)測結(jié)果對于鉆井現(xiàn)場作業(yè)具有重大的知道意義。

目前進(jìn)行鉆井風(fēng)險預(yù)測的方法主要包括神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法以及案例推理法等方法，這些方法的局限性在于需要大量的鄰井資料。而對于新的區(qū)塊的鄰井資料較少，這也就使得這些方法在鉆井風(fēng)險預(yù)測上難以發(fā)揮作用。同時，即使在具備鄰井案例樣本的情況下，樣本量的大小也決定了這些方法的鉆井風(fēng)險預(yù)測準(zhǔn)確度。也就是說，在歷史樣本量較小的情況下，現(xiàn)有的這些鉆井風(fēng)險預(yù)測方法的準(zhǔn)確度也交底，無法滿足實際生產(chǎn)的要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種鉆井風(fēng)險預(yù)測系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

原始數(shù)據(jù)獲取模塊，其用于獲取待分析鉆井的實測數(shù)據(jù)，所述實測數(shù)據(jù)包含多個影響參數(shù)的原始數(shù)據(jù)；

特征向量確定模塊，其與所述原始數(shù)據(jù)獲取模塊連接，用于對所述原始數(shù)據(jù)獲取模塊傳輸來的所述實測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到所述實測數(shù)據(jù)的特征向量；

關(guān)聯(lián)度系數(shù)確定模塊，其與所述特征向量確定模塊連接，用于根據(jù)所述實測數(shù)據(jù)的特征向量和預(yù)設(shè)鉆井風(fēng)險判斷矩陣，分別計算所述實測數(shù)據(jù)的特征向量的各個元素與各個故障類型的關(guān)聯(lián)度系數(shù)；

風(fēng)險預(yù)測模塊，其與所述關(guān)聯(lián)系統(tǒng)確定模塊連接，用于根據(jù)所述關(guān)聯(lián)度系數(shù) 計算所述實測數(shù)據(jù)與各個故障類型的關(guān)聯(lián)度，并根據(jù)所述關(guān)聯(lián)度判斷所述待分析鉆井是否存在風(fēng)險。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述特征向量確定模塊配置為首先根據(jù)所述實測數(shù)據(jù)，分別計算各影響參數(shù)的變化量，隨后根據(jù)所述各影響參數(shù)的變化量，確定所述實測數(shù)據(jù)的特征向量。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在計算各影響參數(shù)的變化量時，所述特征向量確定模塊配置為首先計算各影響參數(shù)的平均值，隨后根據(jù)所述各影響參數(shù)與其平均值的差值來確定所述各影響參數(shù)的變化量。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，影響參數(shù)的變化量包括：

扭矩變化量、總池體積凈變化量、流量差、鉤載變化量、鉆具裸眼靜止時間、鉆壓變化量、機(jī)械比能值和井下循環(huán)當(dāng)量密度。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述特征向量確定模塊配置為在計算所述扭矩變化量時，首先將實時扭矩標(biāo)準(zhǔn)化為預(yù)設(shè)尺寸鉆頭在預(yù)設(shè)深度下的扭矩，從而得到標(biāo)準(zhǔn)扭矩，并根據(jù)所述標(biāo)準(zhǔn)扭矩計算所述扭矩變化量。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述關(guān)聯(lián)度系數(shù)確定模塊配置為首先分別計算所述實測數(shù)據(jù)的特征向量與預(yù)設(shè)鉆井風(fēng)險判斷標(biāo)準(zhǔn)矩陣的最大誤差值和最小誤差值，隨后根據(jù)所述最大誤差值和最小誤差值，計算所述實測數(shù)據(jù)的特征向量中各個元素與各個故障類型的關(guān)聯(lián)度系數(shù)。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述關(guān)聯(lián)度系數(shù)確定模塊配置為根據(jù)如下表達(dá)式計算所述實測數(shù)據(jù)的特征向量中各個元素與各個故障類型的關(guān)聯(lián)度系數(shù)：

其中，ξij表示實測數(shù)據(jù)的特征向量中的第j個元素yj針對第i類故障的關(guān)聯(lián)度系數(shù)，m表示故障類型的總數(shù)，n表示每種故障的特征向量所包含的元素個數(shù)，δmax和δmin分別表示實測數(shù)據(jù)的特征向量與預(yù)設(shè)鉆井風(fēng)險判斷標(biāo)準(zhǔn)矩陣的最大誤差值和最小誤差值，ρ表示分辨系數(shù)，xij表示預(yù)設(shè)鉆井風(fēng)險判斷標(biāo)準(zhǔn)矩陣中第i行第j列的元素。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述關(guān)聯(lián)系數(shù)確定模塊配置為根據(jù)如下表達(dá)式計算實測數(shù)據(jù)的特征向量與預(yù)設(shè)鉆井風(fēng)險判斷標(biāo)準(zhǔn)矩陣的最大誤差值和最小誤差值：

其中，δmax和δmin分別表示實測數(shù)據(jù)的特征向量與預(yù)設(shè)鉆井風(fēng)險判斷標(biāo)準(zhǔn)矩陣的最大誤差值和最小誤差值，yj表示實測數(shù)據(jù)的特征向量中的第j個元素，xij表示預(yù)設(shè)鉆井風(fēng)險判斷標(biāo)準(zhǔn)矩陣中第i行第j列的元素。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述風(fēng)險預(yù)測模塊配置為根據(jù)如下表達(dá)式計算所述各影響參數(shù)的鉆井風(fēng)險關(guān)聯(lián)度：

其中，ri表示實測數(shù)據(jù)與第i類故障的關(guān)聯(lián)度，ωj表示實測數(shù)據(jù)的特征向量中的第j個元素針對第i類故障的權(quán)重，ξij表示實測數(shù)據(jù)的特征向量中的第j個元素針對第i類故障的關(guān)聯(lián)度系數(shù)，m表示故障類型的總數(shù)，n表示每種故障的特征向量所包含的元素個數(shù)。

本發(fā)明設(shè)計了一種基于改進(jìn)灰色關(guān)聯(lián)的鉆井風(fēng)險預(yù)測的新系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用實時錄井?dāng)?shù)據(jù)，結(jié)合鉆柱尺寸、井眼尺寸、鉆井液性能等參數(shù)，以一定的時間間隔計算沿井眼軌跡上每個點的風(fēng)險關(guān)聯(lián)度大小(其能夠預(yù)測的風(fēng)險包括：鉆頭失效，斷鉆具，井漏，井涌，遇阻遇卡以及溜鉆等)，隨鉆過程中對全井段任何位置進(jìn)行鉆井風(fēng)險的預(yù)測，實時識別鉆井風(fēng)險并預(yù)警，幫助施工技術(shù)人員控制鉆井風(fēng)險。

本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在說明書、權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要的附圖做簡單的介紹：

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的鉆井風(fēng)險預(yù)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的鉆井風(fēng)險預(yù)測的流程圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的確定特征向量的流程圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的確定關(guān)聯(lián)度系數(shù)的流程圖。

具體實施方式

以下將結(jié)合附圖及實施例來詳細(xì)說明本發(fā)明的實施方式，借此對本發(fā)明如何應(yīng)用技術(shù)手段來解決技術(shù)問題，并達(dá)成技術(shù)效果的實現(xiàn)過程能充分理解并據(jù)以實施。需要說明的是，只要不構(gòu)成沖突，本發(fā)明中的各個實施例以及各實施例中的各個特征可以相互結(jié)合，所形成的技術(shù)方案均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

同時，在以下說明中，出于解釋的目的而闡述了許多具體細(xì)節(jié)，以提供對本發(fā)明實施例的徹底理解。然而，對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說顯而易見的是，本發(fā)明可以不用這里的具體細(xì)節(jié)或者所描述的特定方式來實施。

另外，在附圖的流程圖示出的步驟可以在諸如一組計算機(jī)可執(zhí)行指令的計算機(jī)系統(tǒng)中執(zhí)行，并且，雖然在流程圖中示出了邏輯順序，但是在某些情況下，可以以不同于此處的順序執(zhí)行所示出或描述的步驟。

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種基于灰色關(guān)聯(lián)的鉆井風(fēng)險預(yù)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于改進(jìn)的灰色關(guān)聯(lián)算法，對鉆井過程中全井段進(jìn)行風(fēng)險預(yù)測，以此得到體現(xiàn)各類風(fēng)險的關(guān)聯(lián)度。通過該關(guān)聯(lián)度，施工人員能夠在鉆井施工過程中及時識別各類鉆井風(fēng)險并采取對應(yīng)措施，從而最大限度地避免鉆井風(fēng)險的發(fā)生。

圖1示出了本實施例所提供的鉆井風(fēng)險預(yù)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖1所示，本實施例所提供的鉆井風(fēng)險預(yù)測系統(tǒng)包括：原始數(shù)據(jù)獲取模塊101、特征向量確定模塊102、關(guān)聯(lián)度系數(shù)確定模塊103以及風(fēng)險預(yù)測模塊104。其中，原始數(shù)據(jù)獲取模塊101用于獲取待分析鉆井的實測數(shù)據(jù)。本實施例中，原始數(shù)據(jù)獲取模塊101所獲取到的實測數(shù)據(jù)包含多個影響參數(shù)的原始數(shù)據(jù)。

特征向量確定模塊102與原始數(shù)據(jù)獲取模塊101連接，其能夠?qū)υ紨?shù)據(jù)獲取模塊101傳輸來的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，從而得到實測數(shù)據(jù)的特征向量。在得到實測數(shù)據(jù)的特征向量后，特征向量確定模塊102會將得到的特征向量傳輸給與之相連的關(guān)聯(lián)度系數(shù)確定模塊103，以由關(guān)聯(lián)度系數(shù)確定模塊103來根據(jù)實測數(shù)據(jù)的特征向量和預(yù)設(shè)鉆井風(fēng)險判斷矩陣，分別計算實測數(shù)據(jù)的特征向量的各個元素與各個故障類型的關(guān)聯(lián)度系數(shù)。

風(fēng)險預(yù)測模塊104與關(guān)聯(lián)系統(tǒng)確定模塊103連接，用于根據(jù)關(guān)聯(lián)度系數(shù)計算實測數(shù)據(jù)與各個故障類型的關(guān)聯(lián)度，并根據(jù)關(guān)聯(lián)度判斷待分析鉆井是否存在風(fēng)險。

圖2示出了本實施例所提供的鉆井風(fēng)險預(yù)測系統(tǒng)的工作流程圖。

如圖2所示，在進(jìn)行鉆井風(fēng)險預(yù)測時，首先由原始數(shù)據(jù)獲取模塊101在實測數(shù)據(jù)獲取步驟s201中獲取待待分析鉆井的實測數(shù)據(jù)。本實施例中，原始數(shù)據(jù)獲取模塊101在步驟s201中所獲取到的實測數(shù)據(jù)包含多個影響參數(shù)的原始數(shù)據(jù)。

通過對現(xiàn)有鉆井風(fēng)險預(yù)測方法的分析，現(xiàn)有鉆井風(fēng)險預(yù)測方法在風(fēng)險預(yù)測過程中所使用的標(biāo)準(zhǔn)故障模式的建立僅僅局限于錄井?dāng)?shù)據(jù)的變化，其未考慮鉆井液對鉆具的影響，同時也未考慮鉆頭尺寸及井深對扭矩的影響。

本實施例中，原始數(shù)據(jù)獲取模塊101在步驟s201中所獲取到的實測數(shù)據(jù)所包含的多個影響參數(shù)優(yōu)選地包括：扭矩、總池體積、流量、鉤載、鉆具裸眼靜止時間、鉆壓、機(jī)械比以及循環(huán)當(dāng)量密度(equivalentcirculatingdedsity，簡稱為ecd)。其中，在獲取上述影響參數(shù)的原始數(shù)據(jù)的過程中，首先獲取實時錄井?dāng)?shù)據(jù)中采集相關(guān)參數(shù)(包括井深、扭矩、入口流量、出口流量、總池體積、鉆壓、大鉤載荷、立管壓力、鉆時以及轉(zhuǎn)速等)，隨后利用現(xiàn)場的鉆井液性能、鉆具組合和鉆頭等數(shù)據(jù)來得到上述影響參數(shù)的原始數(shù)據(jù)。

本實施例中，通過參數(shù)ecd能夠反映出鉆具以及鉆井等參數(shù)的對最終預(yù)測結(jié)果的影響。同時，鉆井液對最終預(yù)測結(jié)果的影響還可以通過浮重反應(yīng)出來，浮重即是鉆井液對鉆具的浮力。

而鉆頭尺寸以及井深對扭矩的影響則可以通過標(biāo)準(zhǔn)扭矩體現(xiàn)出來，本實施例中，將將實時扭矩值標(biāo)準(zhǔn)化為8-1/2″鉆頭1000米井深的扭矩。

鉆井中任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)異常都可能造成風(fēng)險的發(fā)生，因此需要綜合考慮鉆井中的各種因素，例如鉆井液、鉆具，鉆頭、鉆井過程中的鉆井參數(shù)(包括扭矩、鉆壓等)。某一因素出現(xiàn)異常均可能引起風(fēng)險的發(fā)生，因此綜合分析各種影響參數(shù)，當(dāng)某一或多個參數(shù)變化超過相應(yīng)門限值，根據(jù)建立的灰色關(guān)聯(lián)理論模型判斷出相應(yīng)風(fēng)險，對鉆井風(fēng)險進(jìn)行預(yù)測及實時分析，對現(xiàn)場進(jìn)行指導(dǎo)。

本實施例中，原始數(shù)據(jù)獲取模塊101可以采用綜合錄井儀等設(shè)備來實現(xiàn)。當(dāng)然，在本發(fā)明的其他實施例中，原始數(shù)據(jù)獲取模塊101還可以采用其他合理的裝置或設(shè)備來實現(xiàn)，本發(fā)明不限于此。

原始數(shù)據(jù)獲取模塊101在獲取到待分析鉆井的實測數(shù)據(jù)后，將實測數(shù)據(jù)傳輸給特征向量確定模塊102。特征向量確定模塊102能夠在步驟s202中對實測數(shù)據(jù)中的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，從而得到實測數(shù)據(jù)的特征向量。本實施例中，特征向量確定模塊102在步驟s202中所得到的實測數(shù)據(jù)的特征向量中的各個元素能夠表征對應(yīng)影響參數(shù)的變化量大小。

具體地，如圖3所示，特征向量確定模塊102在確定實測數(shù)據(jù)的特征向量的過程中，首先在步驟s301中根據(jù)各個影響參數(shù)的原始數(shù)據(jù)，分別計算各個影響參數(shù)的變化量，隨后在步驟s302中根據(jù)各個影響參數(shù)的變化量確定實測數(shù)據(jù)的特征向量。

其中，在計算某一影響參數(shù)的變化量的過程中，首先測得該影響參數(shù)在某一預(yù)設(shè)時長內(nèi)的原始數(shù)據(jù)，從而得到該影響參數(shù)在該預(yù)設(shè)時長內(nèi)的多個采樣值。隨后對這些采樣值進(jìn)行平均值處理，從而得到該影響參數(shù)在預(yù)設(shè)時長內(nèi)的平均值。最后通過計算待分析時刻該影響參數(shù)的采樣值與上述平均值的差值，即可得到該影響參數(shù)的變化量。

需要指出的是，本實施例在步驟s301中計算各個影響參數(shù)的變化量的過程類似，因此在此不再對每個影響參數(shù)的變化量的過程進(jìn)行贅述。

同時，還需要指出的是，在本發(fā)明的其他實施例中，還可以通過其他合理方式來計算各個影響參數(shù)的變化量，本發(fā)明不限于此。例如在本發(fā)明的一個實施例中，可以采用均值濾波、動態(tài)平均等方式來計算各個影響參數(shù)在預(yù)設(shè)時長內(nèi)的平均值，還可以通過計算各個影響參數(shù)在預(yù)設(shè)時長內(nèi)的方差或標(biāo)準(zhǔn)差來確定各個影響參數(shù)的變化量。

本實施例中，為了減少鉆頭尺寸以及井深值對扭矩值的影響，在計算扭矩變化量時，首先將實時扭矩標(biāo)準(zhǔn)化為預(yù)設(shè)尺寸鉆頭在預(yù)設(shè)深度下的扭矩，從而得到標(biāo)準(zhǔn)扭矩，并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)扭矩來計算扭矩的平均值以及扭矩變化量。具體地，本實施例中優(yōu)選地將扭矩標(biāo)準(zhǔn)化為8-1/2″鉆頭1000米井深的扭矩。當(dāng)然，根據(jù)實際需要，在本發(fā)明的其他實施例中，還可以將扭矩標(biāo)準(zhǔn)化為其他合理鉆頭尺寸和/或井深的扭矩，本發(fā)明不限于此。

在計算總池體積凈變化量的過程中，首先利用實時的總池體積計算總池體積變化量，利用井內(nèi)鉆柱體積計算井內(nèi)鉆柱體積變化量，利用井深變化計算井眼加深減少的總池體積，隨后計算上述三者的算術(shù)和。而上述三者的算術(shù)和即 為由于人為增減泥漿、井涌、井漏引起的總池體積的凈變化量。本實施例中，利用總池體積凈變化量用來判斷井涌、井漏事故。

本實施例中所涉及的流量差值為出口流量與入口流量的差值，其中，流量差值能夠用于表征井涌或井漏事故。鉤載變化量能夠用于表征遇阻遇卡事故，其可以利用大鉤載荷、鉆壓、浮重的差值計算得到。鉆具裸眼靜止時間能夠用于表征卡鉆事故，其可以通過測量鉆具在羅嚴(yán)重的靜止時間確定出。鉆壓變化量可以用于表征溜鉆事故，本實施例中，通過鉆壓變化量與大鉤位置和鉆頭直徑差值作為判斷是否發(fā)生溜鉆事故的主要依據(jù)。

機(jī)械比能值表示單位時間破碎體積巖石所需的機(jī)械能，本實施例中，機(jī)械比能值可以根據(jù)如下表達(dá)式計算得到：

其中，mse表示機(jī)械比能值，wob表示鉆壓，dia表示井底直徑，rpm表示旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速，tob表示鉆頭扭矩，rop表示鉆進(jìn)速度。

本實施例中，在計算循環(huán)當(dāng)量密度ecd的過程中，首先根據(jù)井身結(jié)構(gòu)、井眼軌跡、鉆具結(jié)構(gòu)、泥漿性能、實時采集的鉆進(jìn)工藝參數(shù)等實時計算鉆柱內(nèi)壓耗、鉆頭壓降、環(huán)空壓耗等井下水力參數(shù)，隨后在此基礎(chǔ)上綜合地面實時測量的相關(guān)參數(shù)，綜合計算確定井下ecd值。當(dāng)然，在本發(fā)明的其他實施例中，還可以通過其他合理方式來確定井下ecd值，本發(fā)明不限于此。

特征向量確定模塊102在步驟s302中，根據(jù)各個影響參數(shù)的變化量可以確定出實測數(shù)據(jù)的特征向量。本實施例中，對于各個影響參數(shù)來說，在實際應(yīng)用中所關(guān)心的是其數(shù)值的相對變化情況，因此本實施例中通過分別設(shè)定一個與各個影響參數(shù)對應(yīng)的門限值來橫量各個影響參數(shù)的變化情況。當(dāng)影響參數(shù)的變化量超過門限值時，那么便認(rèn)為該影響參數(shù)發(fā)生了變化。本實施例中，優(yōu)選地利用1來表示影響參數(shù)增大，利用-1來表示影響參數(shù)減小，利用0來表示影響參數(shù)保持不變。這樣也就可以得到某一時刻所獲取到的實測數(shù)據(jù)的特征向量。

再次如圖2所示，特征向量確定模塊102在得到實測數(shù)據(jù)的特征向量后，會將實測數(shù)據(jù)的特征向量傳輸給關(guān)聯(lián)度系數(shù)確定模塊103，以由關(guān)聯(lián)度系數(shù)確定模塊103在步驟s203中根據(jù)實測數(shù)據(jù)的特征向量和預(yù)設(shè)鉆井風(fēng)險判斷矩陣，計算實測數(shù)據(jù)的特征向量與各個故障類型的關(guān)聯(lián)度系數(shù)。

本實施例中，關(guān)聯(lián)度系數(shù)確定模塊103在步驟s203中優(yōu)選地采用灰色關(guān)聯(lián) 分析法來計算實測數(shù)據(jù)的特征向量與各個故障類型的關(guān)聯(lián)度系數(shù)?；疑P(guān)聯(lián)分析是利用灰色模型進(jìn)行故障識別的方法。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)異常時，所檢測出的數(shù)據(jù)將表現(xiàn)出一些異常，而每種故障都有其相對應(yīng)的特征現(xiàn)象。而灰色關(guān)聯(lián)分析的實質(zhì)便是確定實測數(shù)據(jù)的特征向量與標(biāo)準(zhǔn)故障特征序列特征向量矩陣(即預(yù)設(shè)鉆井風(fēng)險判斷矩陣)的相似程度。其中，曲線越接近，相應(yīng)數(shù)據(jù)序列間的關(guān)聯(lián)度也就越大。

本實施例中，假設(shè)鉆井施工過程中可能出現(xiàn)的故障類型總共為m個，每種故障類型的特征向量所包含的元素個數(shù)為n。通過上述描述可知，本實施例中n的取值為8。

本實施例中，標(biāo)準(zhǔn)故障特征序列特征向量矩陣(即預(yù)設(shè)鉆井風(fēng)險判斷矩陣)xr可以表示為：

其中，xi表示第i類故障的特征向量。需要指出的是，對于標(biāo)準(zhǔn)故障特征序列特征向量矩陣xr來說，其每一列中的各個元素具有相同的物理意義，但其取值大小可能不同。

本實施例中，特征向量確定模塊102在步驟s202中所確定出的實測數(shù)據(jù)的特征向量yt可以表示為：

yt＝[y1,y2,...,yn](3)

其中，yj實測數(shù)據(jù)的特征向量中的第j個元素。

圖4示出了本實施例中計算實測數(shù)據(jù)的特征向量與各個故障類型的關(guān)聯(lián)度系數(shù)的流程圖。

如圖4所示，本實施例中關(guān)聯(lián)度系數(shù)確定模塊103在步驟s401中分別計算實測數(shù)據(jù)的特征向量與預(yù)設(shè)鉆井風(fēng)險判斷標(biāo)準(zhǔn)矩陣的最大誤差值和最小誤差值，隨后在步驟s402中基于上述最大誤差值和最小誤差值，計算分別實測數(shù)據(jù)的特征向量與各個故障類型的關(guān)聯(lián)度系數(shù)。

具體地，本實施例所提供的關(guān)聯(lián)度系數(shù)確定模塊103在步驟s401中根據(jù)如下表達(dá)式來計算實測數(shù)據(jù)的特征向量與預(yù)設(shè)鉆井風(fēng)險判斷標(biāo)準(zhǔn)矩陣的最大誤差值δmax和最小誤差值δmin：

其中，xij表示預(yù)設(shè)鉆井風(fēng)險判斷標(biāo)準(zhǔn)矩陣中第i行第j列的元素。

本實施例中，關(guān)聯(lián)度系數(shù)確定模塊103在步驟s402中根據(jù)如下表達(dá)式計算實測數(shù)據(jù)的特征向量與各個故障類型的關(guān)聯(lián)度系數(shù)：

其中，ξij表示實測數(shù)據(jù)的特征向量中的第j個元素yj針對第i類故障的關(guān)聯(lián)度系數(shù)，m表示故障類型的總數(shù)，n表示每種故障的特征向量所包含的元素個數(shù)，ρ表示分辨系數(shù)。

再次如圖2所示，當(dāng)?shù)玫綄崪y數(shù)據(jù)的特征向量中各個元素與各個故障類型的關(guān)聯(lián)度系數(shù)后，關(guān)聯(lián)度系數(shù)確定模塊103會將這些關(guān)聯(lián)系數(shù)傳輸給風(fēng)險預(yù)測模塊104，以由風(fēng)險預(yù)測模塊104在步驟s204中根據(jù)上述關(guān)聯(lián)度系數(shù)來確定實測數(shù)據(jù)與各個故障類型的關(guān)聯(lián)度，并根據(jù)該關(guān)聯(lián)度判斷待分析鉆井是否存在風(fēng)險。

由于不同的影響參數(shù)對于鉆井施工過程的影響程度不同，因此為了表征不同影響參數(shù)的重要程度，本實施例所提供的方法在根據(jù)各個關(guān)聯(lián)度系數(shù)來計算實測數(shù)據(jù)與各個故障類型的關(guān)聯(lián)度時，還對各個關(guān)聯(lián)度系數(shù)賦予了不同的權(quán)值。具體地，本實施例中，實測數(shù)據(jù)與各個故障類型的關(guān)聯(lián)度優(yōu)選地采用如下表達(dá)式進(jìn)行計算：

其中，ri表示實測數(shù)據(jù)與第i類故障的關(guān)聯(lián)度，ωj表示實測數(shù)據(jù)的特征向量中的第j個元素針對第i類故障的權(quán)重。

需要指出的是，對于實測數(shù)據(jù)的特征向量來說，其滿足：

本實施例中，各個故障類型分別對應(yīng)預(yù)設(shè)有一關(guān)聯(lián)度閾值，如果實測數(shù)據(jù)與某一故障類型的關(guān)聯(lián)度大于其相應(yīng)關(guān)聯(lián)度閾值，那么則表示此時待分析鉆井出現(xiàn)了故障同時也可以確定出該故障的故障類型。

需要指出的是，在本發(fā)明的不同實施例中，特征向量確定模塊102、關(guān)聯(lián)度 系數(shù)確定模塊103和風(fēng)險預(yù)測某開104既可以集成在同一數(shù)據(jù)處理芯片中，也可以分布在不同的數(shù)據(jù)處理芯片或設(shè)備中，本發(fā)明不限于此。

為了驗證本實施例所提供的鉆井風(fēng)險預(yù)測方法的實用性，本實施例利用該方法對元壩地區(qū)x鉆井進(jìn)行分析。首先獲取元壩地區(qū)已鉆井的鉆井資料，并對資料進(jìn)行分析，從而獲得有用的數(shù)據(jù)。隨后對所獲取到的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行人工統(tǒng)計、分析、整理。根據(jù)元壩地區(qū)發(fā)生復(fù)雜情況井的參數(shù)，總結(jié)異常參數(shù)變化規(guī)律，參數(shù)變化的門限值等。

x鉆井井鉆到5496米，通過詢問現(xiàn)場人員確定沒有人為的減少泥漿，沒有地面損失，利用計算得出池體積凈增量減少，通過錄井?dāng)?shù)據(jù)變化現(xiàn)象，流量差增大，最后通過理論模型的計算與匹配，得出井漏的關(guān)聯(lián)度0.89超出了井漏關(guān)聯(lián)度門限，因此可以判定為井漏。通過該方法發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場發(fā)生井漏，并及時進(jìn)行處理避免了風(fēng)險的進(jìn)一步發(fā)生。

從上述描述中可以看出，本發(fā)明設(shè)計了一種基于改進(jìn)灰色關(guān)聯(lián)的鉆井風(fēng)險預(yù)測的新系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用實時錄井?dāng)?shù)據(jù)，結(jié)合鉆柱尺寸、井眼尺寸、鉆井液性能等參數(shù)，以一定的時間間隔計算沿井眼軌跡上每個點的風(fēng)險關(guān)聯(lián)度大小(其能夠預(yù)測的風(fēng)險包括：鉆頭失效，斷鉆具，井漏，井涌，遇阻遇卡以及溜鉆等)，隨鉆過程中對全井段任何位置進(jìn)行鉆井風(fēng)險的預(yù)測，實時識別鉆井風(fēng)險并預(yù)警，幫助施工技術(shù)人員控制鉆井風(fēng)險。

應(yīng)該理解的是，本發(fā)明所公開的實施例不限于這里所公開的特定結(jié)構(gòu)或處理步驟，而應(yīng)當(dāng)延伸到相關(guān)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所理解的這些特征的等同替代。還應(yīng)當(dāng)理解的是，在此使用的術(shù)語僅用于描述特定實施例的目的，而并不意味著限制。

說明書中提到的“一個實施例”或“實施例”意指結(jié)合實施例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性包括在本發(fā)明的至少一個實施例中。因此，說明書通篇各個地方出現(xiàn)的短語“一個實施例”或“實施例”并不一定均指同一個實施例。

雖然上述示例用于說明本發(fā)明在一個或多個應(yīng)用中的原理，但對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不背離本發(fā)明的原理和思想的情況下，明顯可以在形式上、用法及實施的細(xì)節(jié)上作各種修改而不用付出創(chuàng)造性勞動。因此，本發(fā)明由所附的權(quán)利要求書來限定。