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石油钻井作业具有高投入、高风险的特点,在作业的各个阶段均存在不同程度的作业风险,严重影响钻井的质量和效率。石油钻井和完井作业是多专业、多技术、多软件综合作业工程体系,多种专业软件数据之间没有实现数据融合互通,制约了数据间综合利用,不能对钻井作业进行更充分的指导。在钻完井数据综合集成的背景下,将地质数据和工程数据综合集成,实现对钻完井数据的统一检索,可以提高用户对数据的有效利用。通过对钻完井作业中潜在井漏和井涌事故进行预警和评估,可以更好的指导钻完井作业,降低事故发生的概率,减小事故造成的损失。针对上述需求,本文实现了对油井数据、钻完井文本数据检索和钻完井风险预警的功能,主要研究了以下内容:
(1)在对文本数据进行检索时,针对搜索引擎BM25概率检索模型假设词项之间相互独立,忽视了词项之间关联关系的问题,本文提出了基于词项权重的最小邻近度概率检索模型(简称TW-MINP-BM25),并且研究了影响模型性能的影响因子。通过实验数据分析,相较于BM25概率模型,TW-MINP-BM25能有效提高检索的性能。
(2)在钻完井实时数据采集的基础上,本文使用井漏和井涌风险识别算法,对钻井作业中井漏和井涌风险进行识别与预警,构建了智能案例检索与风险评估模型。该模型通过对比油井实时数据与事故案例征兆数据项之间的相似度,检索出与正钻井工况相似的案例,并根据事故案例对井漏和井涌风险等级进行评估,能够辅助工程师及时、准确的做出决策判断,调整钻井措施,找到最优的处理方案,降低钻完井作业中由于井漏和井涌事故造成的损失。
(3)基于钻完井数据综合集成系统,设计并实现了钻完井风险预警与数据检索模块。对于钻完井风险预警的功能,本文设计了基于Witsml标准和HTTP/SOAP协议的实时数据采集方案,并将实时数据以二维曲线方式展示,利用智能案例检索与风险评估模型实现井涌和井漏风险的预警以及事故案例的检索。对于数据检索的功能,使用Elasticsearch搜索引擎实现对结构化油井数据和钻完井文本数据的检索,将结构化的油井数据转化为油井Json文档对象,以全文检索的方式对油井数据进行检索,提高检索效率。对于钻完井文本数据,使用TW-MINP-BM25检索模型以提高检索的性能。
(1)在对文本数据进行检索时,针对搜索引擎BM25概率检索模型假设词项之间相互独立,忽视了词项之间关联关系的问题,本文提出了基于词项权重的最小邻近度概率检索模型(简称TW-MINP-BM25),并且研究了影响模型性能的影响因子。通过实验数据分析,相较于BM25概率模型,TW-MINP-BM25能有效提高检索的性能。
(2)在钻完井实时数据采集的基础上,本文使用井漏和井涌风险识别算法,对钻井作业中井漏和井涌风险进行识别与预警,构建了智能案例检索与风险评估模型。该模型通过对比油井实时数据与事故案例征兆数据项之间的相似度,检索出与正钻井工况相似的案例,并根据事故案例对井漏和井涌风险等级进行评估,能够辅助工程师及时、准确的做出决策判断,调整钻井措施,找到最优的处理方案,降低钻完井作业中由于井漏和井涌事故造成的损失。
(3)基于钻完井数据综合集成系统,设计并实现了钻完井风险预警与数据检索模块。对于钻完井风险预警的功能,本文设计了基于Witsml标准和HTTP/SOAP协议的实时数据采集方案,并将实时数据以二维曲线方式展示,利用智能案例检索与风险评估模型实现井涌和井漏风险的预警以及事故案例的检索。对于数据检索的功能,使用Elasticsearch搜索引擎实现对结构化油井数据和钻完井文本数据的检索,将结构化的油井数据转化为油井Json文档对象,以全文检索的方式对油井数据进行检索,提高检索效率。对于钻完井文本数据,使用TW-MINP-BM25检索模型以提高检索的性能。