论文部分内容阅读
[摘 要]完井钻关是油田完井过程的关键环节。由此，完井钻关方案的合理化设计是提高固井质量及油田产量的基础及保障。本文从油田方案辅助设计研究现状出发，分析了完井钻关辅助设计总体设计，并探讨了钻关方案辅助设计方法的实现。
[关键词]完井；钻关；辅助设计；实现
中图分类号：TE867 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）34-0327-01
引言
完井钻关是钻前准备的核心，钻关是在钻井之前，根据地层、井网密度及注水强度等相关因素，制定一系列钻关方案，通过关井、停放溢流等方式有效的降低地层压力到安全数值，确保油田钻井过程的安全生产，避免由于地层压力过大，在钻井过程中发生井喷的危险。因此，合理地设计完井钻关方案是十分重要的，它对提高固井质量和油田产量意义重大。但是，目前完井钻关设计中面临着诸多的问题，因此我们需要结合油田实际情况及专家知识，对方案辅助设计方法进行深入研究。
1 油田方案辅助设计研究现状
近年来，国内应用方案辅助设计在油田开发领域的研究已经有了一定的发展，从理论和实践上均取得了一定的成果。方案辅助设计通过综合运用计算机图形学、人机交互技术、工程数据库、网络技术、人工智能、设计方法学等多领域的理论、技术和方法，建立具有辅助设计功能的软件系统，从而帮助设计人员在计算机上更便捷、更准确、更优化地完成设计工作。此研究成果的应用对于提高油田产量、减轻工作负担以及科学、合理地开发油田具有十分重要的意义。目前，较为成熟的软件系统也并不少，例如，东北石油大学负责开发的油井措施调整方案设计平台软件、新疆石油勘探开发研究院负责研究和开发的动态分析系列软件以及油田开发领域的多准则智能决策支持模型等。在国内的许多大大专院校、各大采油厂以及科研机构都在对方案辅助设计技术进行研究，力争利用方案辅助设计技术可以对油田开采过程中的工作起到一定的辅助作用。一般来说，他们都是对采油井开钻后相关动态参数进行了相关的分析与研究，但是对于完井钻前工作中的钻关领域的方案辅助设计的研究还处在探索阶段。
2 完井钻关辅助设计总体设计
根据完井钻关的实际情况，应用数据持久层—业务逻辑层—表现层的三层框架模型进行模型设计与开发。在数据持久层中，建立完井钻关综合资源管理体系，应用多数据源间映射关系，获取钻关涉及各数据表的基础信息，同时结合查询分解及优化策略，提高系统可行性；在业务逻辑层中，结合专家系统模糊性，应用模糊理论，建立基于模糊逻辑的知识体系及推理机制。利用分层次模糊钻关知识表示信息，结合改进的海明算子模糊匹配函数，对其进行模糊推理设计，并将推理的结果与专家阈值进行比较，从而选出推理结果，并通过退机结论的反模糊性及解释，对结论进行综合性评估；完井钻关表现层是用户交换模块，它主要是针对其功能和影响因素，对钻关各阶段的方案进行设计于开发，并对用户交互进行选择，最终为操作用户提供合理的完井钻关辅助决策方案设计。利用辅助方法对完井钻关进行方案设计包括钻关知识表示、数据资源管理、推理机制和结论解释四个部分，具体结构如图1所示。
3 钻关方案辅助设计方法的实现
3.1 完井钻关知识库管理
对于完井钻关知识库而言，其建立应用分层知识表示与模糊框架-产生式知识体系结构相结合。在元概念信息维护表中，其主要是管理与维护相关领域概念的实体，是知识表示的最小单元，它会封装处理完井钻关中的常用概念，并对平台中的各项数据实体进行综合管理，从而为关联自然語言和数据实体提供重要的保证。事实分析维护表主要用于管理维护实际生产中数据对象实体中可用于方案决策设计的状态信息。提取出对决策设计起辅助作用的生产信息，同时结合元概念定量描述知识事实。这种分层设计可以有效利用元概念层知识，当元概念数据存在多种状态时，需要添加多条事实指定同一元概念。
3.2 完井钻关可视化分析
在钻关设计中，完井钻关可视化分析是其功能中常用的辅助分析功能之一，主要包括完井现状图和图形数据交互辅助分析两部分。其中，完井现状图主要包括钻关井状态、油田井位信息、钻井信息以及区块信息等；而图形数据交互功能主要体现在：用户可以根据实际需求，对钻关井信息进行获取，并展示图形化。原有的完井现状图及数据展示是独立存在的。在模型的设计中将图形化展示及数据分析相结合，使得图形分析更加直观具体，操作便捷。
3.3 完井钻关方案优选与设计
在对完井钻关方案进行设计的过程中，可以根据钻关各个阶段提供优选判定，从而构建知识体系和模糊知识推理机制，最终制定钻关设计可行性方案报告。用户可以通过井位进行圈选，或者直接选择待钻关井井号，通过对数据进行分析，从而判断单井井别，并从综合管理体系中提取有效的信息，例如目标井口产液量、口产油量、含水量、泵效、动液面深度、压力、开关井时间等。业务逻辑层分析各影响因素及指标，提取关键参数，同时结合用户选择；根据专家预先设定事实权重、规则可信度及闽值，进行模糊推理。最终生成对应方案，并提供可信度星级评价，用户可根据实际需求，完成方案设计。
3.4 方案设计综合分析
在应用完井钻关辅助设计模型对方案进行设计后，还需要对方案设计的效果進行评价与分析，以便对专家知识库及推理机制的准确性进行判断与辨别，同时还可以存储优秀案例，不断对知识库进行扩充与完善。例如，通过对钻关前进行调整，钻关运行及钻关后采取的各项方案设计措施，可以有效降低钻关对油田产量的影响。与同一区块进行对比与分析，应用模型辅助完成钻关方案设计，可以在钻关后有效恢复产液量及产油量，同时将平均钻关天数由原来的8.5天降低至6.5天，且平均影响效益205.03t，比同期区块少影响117t，有效提升新钻关固井质量。
结束语
总的来说，钻关工程作为完井钻前的重要环节，科学、合理的钻关方案不仅可以有效保证钻关完成的时效性，还为钻关区的产量、安全性以及油气井的生产成本提供了可靠的保障。
参考文献
[1] 李想.完井钻关方案辅助设计方法的研究与实现[D].东北石油大学，2014.
[2] 林辉.三次加密调整井钻完井油气层保护技术[D].大庆石油学院，2007.
[3] 穆道祥.喇嘛甸油田气库聚障区钻井完井技术研究[D].东北石油大学，2014.
[关键词]完井；钻关；辅助设计；实现
中图分类号：TE867 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）34-0327-01
引言
完井钻关是钻前准备的核心，钻关是在钻井之前，根据地层、井网密度及注水强度等相关因素，制定一系列钻关方案，通过关井、停放溢流等方式有效的降低地层压力到安全数值，确保油田钻井过程的安全生产，避免由于地层压力过大，在钻井过程中发生井喷的危险。因此，合理地设计完井钻关方案是十分重要的，它对提高固井质量和油田产量意义重大。但是，目前完井钻关设计中面临着诸多的问题，因此我们需要结合油田实际情况及专家知识，对方案辅助设计方法进行深入研究。
1 油田方案辅助设计研究现状
近年来，国内应用方案辅助设计在油田开发领域的研究已经有了一定的发展，从理论和实践上均取得了一定的成果。方案辅助设计通过综合运用计算机图形学、人机交互技术、工程数据库、网络技术、人工智能、设计方法学等多领域的理论、技术和方法，建立具有辅助设计功能的软件系统，从而帮助设计人员在计算机上更便捷、更准确、更优化地完成设计工作。此研究成果的应用对于提高油田产量、减轻工作负担以及科学、合理地开发油田具有十分重要的意义。目前，较为成熟的软件系统也并不少，例如，东北石油大学负责开发的油井措施调整方案设计平台软件、新疆石油勘探开发研究院负责研究和开发的动态分析系列软件以及油田开发领域的多准则智能决策支持模型等。在国内的许多大大专院校、各大采油厂以及科研机构都在对方案辅助设计技术进行研究，力争利用方案辅助设计技术可以对油田开采过程中的工作起到一定的辅助作用。一般来说，他们都是对采油井开钻后相关动态参数进行了相关的分析与研究，但是对于完井钻前工作中的钻关领域的方案辅助设计的研究还处在探索阶段。
2 完井钻关辅助设计总体设计
根据完井钻关的实际情况，应用数据持久层—业务逻辑层—表现层的三层框架模型进行模型设计与开发。在数据持久层中，建立完井钻关综合资源管理体系，应用多数据源间映射关系，获取钻关涉及各数据表的基础信息，同时结合查询分解及优化策略，提高系统可行性；在业务逻辑层中，结合专家系统模糊性，应用模糊理论，建立基于模糊逻辑的知识体系及推理机制。利用分层次模糊钻关知识表示信息，结合改进的海明算子模糊匹配函数，对其进行模糊推理设计，并将推理的结果与专家阈值进行比较，从而选出推理结果，并通过退机结论的反模糊性及解释，对结论进行综合性评估；完井钻关表现层是用户交换模块，它主要是针对其功能和影响因素，对钻关各阶段的方案进行设计于开发，并对用户交互进行选择，最终为操作用户提供合理的完井钻关辅助决策方案设计。利用辅助方法对完井钻关进行方案设计包括钻关知识表示、数据资源管理、推理机制和结论解释四个部分，具体结构如图1所示。
3 钻关方案辅助设计方法的实现
3.1 完井钻关知识库管理
对于完井钻关知识库而言，其建立应用分层知识表示与模糊框架-产生式知识体系结构相结合。在元概念信息维护表中，其主要是管理与维护相关领域概念的实体，是知识表示的最小单元，它会封装处理完井钻关中的常用概念，并对平台中的各项数据实体进行综合管理，从而为关联自然語言和数据实体提供重要的保证。事实分析维护表主要用于管理维护实际生产中数据对象实体中可用于方案决策设计的状态信息。提取出对决策设计起辅助作用的生产信息，同时结合元概念定量描述知识事实。这种分层设计可以有效利用元概念层知识，当元概念数据存在多种状态时，需要添加多条事实指定同一元概念。
3.2 完井钻关可视化分析
在钻关设计中，完井钻关可视化分析是其功能中常用的辅助分析功能之一，主要包括完井现状图和图形数据交互辅助分析两部分。其中，完井现状图主要包括钻关井状态、油田井位信息、钻井信息以及区块信息等；而图形数据交互功能主要体现在：用户可以根据实际需求，对钻关井信息进行获取，并展示图形化。原有的完井现状图及数据展示是独立存在的。在模型的设计中将图形化展示及数据分析相结合，使得图形分析更加直观具体，操作便捷。
3.3 完井钻关方案优选与设计
在对完井钻关方案进行设计的过程中，可以根据钻关各个阶段提供优选判定，从而构建知识体系和模糊知识推理机制，最终制定钻关设计可行性方案报告。用户可以通过井位进行圈选，或者直接选择待钻关井井号，通过对数据进行分析，从而判断单井井别，并从综合管理体系中提取有效的信息，例如目标井口产液量、口产油量、含水量、泵效、动液面深度、压力、开关井时间等。业务逻辑层分析各影响因素及指标，提取关键参数，同时结合用户选择；根据专家预先设定事实权重、规则可信度及闽值，进行模糊推理。最终生成对应方案，并提供可信度星级评价，用户可根据实际需求，完成方案设计。
3.4 方案设计综合分析
在应用完井钻关辅助设计模型对方案进行设计后，还需要对方案设计的效果進行评价与分析，以便对专家知识库及推理机制的准确性进行判断与辨别，同时还可以存储优秀案例，不断对知识库进行扩充与完善。例如，通过对钻关前进行调整，钻关运行及钻关后采取的各项方案设计措施，可以有效降低钻关对油田产量的影响。与同一区块进行对比与分析，应用模型辅助完成钻关方案设计，可以在钻关后有效恢复产液量及产油量，同时将平均钻关天数由原来的8.5天降低至6.5天，且平均影响效益205.03t，比同期区块少影响117t，有效提升新钻关固井质量。
结束语
总的来说，钻关工程作为完井钻前的重要环节，科学、合理的钻关方案不仅可以有效保证钻关完成的时效性，还为钻关区的产量、安全性以及油气井的生产成本提供了可靠的保障。
参考文献
[1] 李想.完井钻关方案辅助设计方法的研究与实现[D].东北石油大学，2014.
[2] 林辉.三次加密调整井钻完井油气层保护技术[D].大庆石油学院，2007.
[3] 穆道祥.喇嘛甸油田气库聚障区钻井完井技术研究[D].东北石油大学，2014.