(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111523964.0 (22)申请日 2021.12.14 (71)申请人 中国石油大 学(北京) 地址 102249 北京市昌平区府学路18号 (72)发明人 黄文君　赵军　高德利　 (74)专利代理 机构 北京三友知识产权代理有限 公司 11127 代理人 谢层层　徐焕 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 17/18(2006.01) E21B 47/00(2012.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 基于摩阻系数进 行钻井作业监测的方法、 装 置及设备 (57)摘要 本说明书实施例公开了一种基于摩阻系数 进行钻井作业监测的方法、 装置及设备， 在摩阻 系数的反演过程中考虑了时间效应的影 响， 引入 与井深相关的权系数， 将大钩载荷或转盘扭矩的 计算值的加权平均误差作为目标函数， 能够实现 钻进过程中摩阻系数动态反演， 根据摩阻系数反 演结果， 来判断井眼清洁情况、 地层性质、 井眼曲 折度等的变化情况， 并对大钩载荷以及转盘扭矩 进行预测， 实现了在钻进 过程中井眼条件以及作 业条件的实时监测。 提升了摩阻系数的计算准确 度， 进而提升了钻井作业条件以及井眼条件等的 监测的准确性， 提升 了钻井作业的安全性。 权利要求书2页 说明书12页 附图6页 CN 114254499 A 2022.03.29 CN 114254499 A 1.一种基于摩阻系数进行钻井作业 监测的方法， 其特 征在于， 所述方法包括： 基于摩阻系数计算出不同井深处的大钩载荷和转盘扭矩； 根据各个数据点距离井眼底部的距离， 计算各个数据点的摩阻系数权 重值； 基于各个数据点对应的摩阻系数权重值计算不同井深处大钩载荷或转盘扭矩的计算 误差的加权平均值， 将所述加权平均值作为目标函数； 对所述目标函数进行求 解， 获得所述目标函数 取最小值时的目标摩阻系数； 基于所述目标摩阻系数对 钻井作业过程中的井眼条件、 作业条件进行监测。 2.如权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述根据各个数据点距离井眼底部的距离， 计算各个数据点的摩阻系数权 重值， 包括采用下述公式计算所述摩阻系数权 重值： 其中， ρi表示第i个数据点的摩阻系数权重值， n表示数据点的总数量， di表示第i个数据 点距离井眼底部的距离， di为各个数据点从井眼底部向上排序的序号， 其中， 各个数据点按 照井深从小到大排序， p表示幂指数， p≥0 。 3.如权利要求2所述的方法， 其特 征在于， 所述幂指数为0、 1、 2中的至少一个。 4.如权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述摩阻系数包括套管段摩阻系数和裸眼段 摩阻系数。 5.如权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述基于各个数据点对应的摩阻系数权重值 计算不同井深处大钩载荷或转盘扭矩的计算 误差的加权平均值， 包括： 对于管柱滑动作业的数据点， 则 计算基于各个数据点对应的摩阻系数权重值计算对应 井深处大钩载荷的大钩载荷加权平均值； 对于管柱旋转作业的数据点， 则 计算基于各个数据点对应的摩阻系数权重值计算对应 井深处转盘扭矩的转盘扭矩加权平均值； 将所述大钩载荷加权平均值和所述 转盘扭矩加权平均值的和作为所述加权平均值。 6.如权利要求5所述的方法， 其特 征在于， 所述目标函数采用下述公式计算获得： 其中， Err表示所述目标函数， c1和c2分别代表管柱滑动和管柱旋转两种不同工况时的 系数值， 管柱滑动时c1＝1、 c2＝0， 管柱旋转时c1＝0、 c2＝1， ρi表示第i个数据点的摩阻系数 权重值， n表示数据点的总数量， hki表示第i个数据点对应的井深处测量获得的大钩载荷， tori表示第i个数据点对 应的井深处测量获得的转盘扭矩， hkcali表示第i个数据点对应的井 深处计算获得的大钩载荷， torcali表示第i个数据点对应的井深处计算获得的转盘扭矩。 7.如权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述基于所述目标摩阻系数对钻井作业过程 中的井眼条件、 作业条件进行监测， 包括： 随着钻井深度的不断加深， 依次获取不同井深处对应的目标摩阻系数； 基于不同井深处的目标摩阻系数的变化趋势， 监测不同井深处的井眼条件； 基于不同井深处 的目标摩阻系数预测不同井深处的大钩载荷和转盘扭矩， 根据计算出权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114254499 A 2的大钩载荷和转盘扭矩判断钻井作业是否超负荷， 对 钻井过程中的作业条件进行监测。 8.一种基于摩阻系数进行钻井作业 监测的装置， 其特 征在于， 所述装置包括： 参数计算模块， 用于基于摩阻系数计算出不同井深处的大钩载荷和转盘扭矩； 权重配置模块， 用于根据各个数据点距离井眼底部的距离， 计算各个数据点的摩阻系 数权重值； 目标函数计算模块， 用于基于各个数据点对应的摩阻系数权重值计算不同井深处大钩 载荷或转盘扭矩的计算 误差的加权平均值， 将所述加权平均值作为目标函数； 摩阻系数求解模块， 用于对所述目标函数进行求解， 获得所述目标函数取最小值时的 目标摩阻系数； 监测模块， 用于基于所述目标摩阻系数对钻井作业过程中的井眼条件、 作业条件进行 监测。 9.如权利要求8所述的装置， 其特征在于， 所述权重配置模块具体用于采用下述公式计 算所述摩阻系数权 重值： 其中， ρi表示第i个数据点的摩阻系数权重值， n表示数据点的总数量， di表示第i个数据 点距离井眼底部的距离， di为各个数据点从井眼底部向上排序的序号， 其中， 各个数据点按 照井深从小到大排序， p表示幂指数， p≥0 。 10.一种基于摩阻系数进行钻井作业监测的设备， 其特征在于， 所述设备包括至少一个 处理器及用于存储处理器可执行指 令的存储器， 指 令被处理器执行时实现包括上述权利要 求1‑7任一项方法的步骤。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114254499 A 3