用以最大化鉆井鉆速的控制變量確定的制作方法
【專利說(shuō)明】用以最大化鉆井鉆速的te·制變星確定
[0001 ] 相關(guān)申請(qǐng)案的交叉參考
[0002] 本申請(qǐng)案是2014年9月18日申請(qǐng)的第14/490,189號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)案的接續(xù)案，所 述申請(qǐng)案的全部?jī)?nèi)容特此以引用方式并入。本申請(qǐng)案進(jìn)一步根據(jù)35U.S.C.§119(e)主張 2013年9月19日申請(qǐng)的第61 /879，933號(hào)美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)案的權(quán)益，所述申請(qǐng)案的全部?jī)?nèi) 容特此以引用方式并入。
【背景技術(shù)】
[0003] 用于各種環(huán)境(陸地、冰地、海床、深海海床等等）中的各種工業(yè)(水、天然氣、油、建 筑、電信、電氣等等)的所有類(lèi)型及大小的鉆孔可為復(fù)雜、昂貴且危險(xiǎn)的過(guò)程。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 在實(shí)例實(shí)施例中，提供一種確定用于鉆井操作的控制的最優(yōu)值的方法。接收來(lái)自 鉆井操作的鉆井?dāng)?shù)據(jù)。所述鉆井?dāng)?shù)據(jù)包含針對(duì)所述鉆井操作期間的多個(gè)鉆井控制變量中的 每一者測(cè)量的多個(gè)值。使用經(jīng)接收鉆井?dāng)?shù)據(jù)確定目標(biāo)函數(shù)模型。所述目標(biāo)函數(shù)模型最大化 用于所述鉆井操作的鉆速。接收包含用于不同鉆井操作的當(dāng)前鉆井?dāng)?shù)據(jù)值的經(jīng)測(cè)量鉆井?dāng)?shù) 據(jù)。通過(guò)以包含用于所述不同鉆井操作的所述當(dāng)前鉆井?dāng)?shù)據(jù)值的所述經(jīng)測(cè)量鉆井?dāng)?shù)據(jù)作為 輸入執(zhí)行經(jīng)確定目標(biāo)函數(shù)模型來(lái)確定用于所述不同鉆井操作的控制的最優(yōu)值。輸出經(jīng)確定 最優(yōu)值用于所述不同鉆井操作的所述控制。
[0005] 在另一實(shí)例實(shí)施例中，提供一種其上存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)可讀指令的計(jì)算機(jī)可讀媒體，所 述計(jì)算機(jī)可讀指令在由計(jì)算裝置執(zhí)行時(shí)使所述計(jì)算裝置執(zhí)行確定用于鉆井操作的控制的 最優(yōu)值的方法。
[0006] 在又另一實(shí)例實(shí)施例中，提供一種計(jì)算裝置。所述計(jì)算裝置包含但不限于處理器 及操作地耦合到所述處理器的計(jì)算機(jī)可讀媒體。所述計(jì)算機(jī)可讀媒體上面具有指令，所述 指令在由計(jì)算裝置執(zhí)行時(shí)使所述計(jì)算裝置執(zhí)行確定用于鉆井操作的控制的最優(yōu)值的方法。
[0007] 此類(lèi)及其它實(shí)施例可任選地包含以下特征中的一或多者。所述目標(biāo)函數(shù)模型可使 用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型來(lái)確定。所述目標(biāo)函數(shù)模型可通過(guò)評(píng)估多種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型配置來(lái)確定。用 于確定所述目標(biāo)函數(shù)模型的所述指令可包含:定義訓(xùn)練數(shù)據(jù)集作為所述經(jīng)接收鉆井?dāng)?shù)據(jù)的 第一部分;定義驗(yàn)證數(shù)據(jù)集作為所述經(jīng)接收鉆井?dāng)?shù)據(jù)的第二部分;定義第一神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型 配置；使用經(jīng)定義訓(xùn)練數(shù)據(jù)集基于經(jīng)定義第一神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型配置來(lái)訓(xùn)練第一神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模 型；以經(jīng)定義驗(yàn)證數(shù)據(jù)集作為經(jīng)訓(xùn)練第一神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的輸入來(lái)預(yù)測(cè)模型輸出數(shù)據(jù)；比較 經(jīng)預(yù)測(cè)模型輸出數(shù)據(jù)與所述驗(yàn)證數(shù)據(jù)集的輸出數(shù)據(jù);及基于比較所述經(jīng)預(yù)測(cè)模型輸出數(shù)據(jù) 與所述驗(yàn)證數(shù)據(jù)集的輸出數(shù)據(jù)來(lái)確定所述經(jīng)訓(xùn)練第一神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的第一有效分?jǐn)?shù)。用于 確定所述目標(biāo)函數(shù)模型的所述指令還可包含：定義第二神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型配置;使用所述經(jīng)定 義訓(xùn)練數(shù)據(jù)集基于經(jīng)定義第二神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型配置來(lái)訓(xùn)練第二神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型；以所述經(jīng)定義 驗(yàn)證數(shù)據(jù)集作為經(jīng)訓(xùn)練第二神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的輸入來(lái)預(yù)測(cè)模型輸出數(shù)據(jù);比較經(jīng)預(yù)測(cè)第二模 型輸出數(shù)據(jù)與所述驗(yàn)證數(shù)據(jù)集的所述輸出數(shù)據(jù);及基于比較所述經(jīng)預(yù)測(cè)第二模型輸出數(shù)據(jù) 與所述驗(yàn)證數(shù)據(jù)集的所述輸出數(shù)據(jù)來(lái)確定所述經(jīng)訓(xùn)練第二神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的第二有效分?jǐn)?shù)。 所述目標(biāo)函數(shù)模型可基于經(jīng)確定第一有效分?jǐn)?shù)與經(jīng)確定第二有效分?jǐn)?shù)之間的比較而被確 定為所述經(jīng)訓(xùn)練第一神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型或所述經(jīng)訓(xùn)練第二神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型?？墒褂盟鼋?jīng)接收鉆 井?dāng)?shù)據(jù)確定預(yù)測(cè)模型，所述預(yù)測(cè)模型可預(yù)測(cè)被輸入到所述經(jīng)確定目標(biāo)函數(shù)模型的控制變量 的值。所述計(jì)算機(jī)可讀指令還可使所述計(jì)算裝置確定被輸入到所述經(jīng)確定目標(biāo)函數(shù)模型的 所述控制變量的當(dāng)前預(yù)測(cè)值，所述經(jīng)確定目標(biāo)函數(shù)模型可進(jìn)一步以所述當(dāng)前預(yù)測(cè)值作為輸 入來(lái)執(zhí)行。可使用決策樹(shù)模型確定所述預(yù)測(cè)模型。所述計(jì)算機(jī)可讀指令還可使所述計(jì)算裝 置:接收額外鉆井?dāng)?shù)據(jù)，所述額外鉆井?dāng)?shù)據(jù)包含針對(duì)所述多個(gè)鉆井控制變量中的每一者測(cè) 量的第二多個(gè)值，且所述額外鉆井?dāng)?shù)據(jù)是在輸出所述經(jīng)確定最優(yōu)值用于所述鉆井操作的所 述控制之后而測(cè)量;使用經(jīng)接收額外鉆井?dāng)?shù)據(jù)確定第二目標(biāo)函數(shù)模型，所述第二目標(biāo)函數(shù) 模型最大化所述鉆井操作的鉆速;接收包含用于所述不同鉆井操作的第二當(dāng)前鉆井?dāng)?shù)據(jù)值 的第二經(jīng)測(cè)量鉆井?dāng)?shù)據(jù);通過(guò)以包含用于所述不同鉆井操作的所述第二當(dāng)前鉆井?dāng)?shù)據(jù)值的 所述第二經(jīng)測(cè)量鉆井?dāng)?shù)據(jù)作為輸入執(zhí)行所述經(jīng)確定第二目標(biāo)函數(shù)模型來(lái)確定用于所述不 同鉆井操作的所述控制的第二最優(yōu)值;及輸出經(jīng)確定第二最優(yōu)值用于所述不同鉆井操作的 所述控制。所述經(jīng)接收鉆井?dāng)?shù)據(jù)可包含針對(duì)所述不同鉆井操作期間的所述多個(gè)鉆井控制變 量中的每一者測(cè)量的第二多個(gè)值。所述目標(biāo)函數(shù)模型還可最小化用于所述鉆井操作的機(jī)械 比能。所述目標(biāo)函數(shù)模型還可優(yōu)化所述鉆井操作的井眼穩(wěn)定性。所述目標(biāo)函數(shù)模型還可優(yōu) 化所述鉆井操作的所述井眼穩(wěn)定性。所述經(jīng)確定最優(yōu)值可被輸出到顯示裝置。所述經(jīng)確定 最優(yōu)值可被輸出到與調(diào)整所述控制的設(shè)置點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的控制裝置。所述計(jì)算裝置可物理地位 于鉆機(jī)上。在其它實(shí)施例中，所述計(jì)算裝置可物理地遠(yuǎn)離所述鉆機(jī)。
[0008] 在閱讀以下附圖、詳述及隨附權(quán)利要求書(shū)之后，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員將明白所揭示 主題的主要特征。
【附圖說(shuō)明】
[0009] 下文將參考附圖描述所揭示主題的說(shuō)明性實(shí)施例，其中相似數(shù)字標(biāo)示相同元件。
[0010] 圖1描繪根據(jù)說(shuō)明性實(shí)施例的鉆井?dāng)?shù)據(jù)搜集系統(tǒng)的方框圖。
[0011]圖2描繪根據(jù)說(shuō)明性實(shí)施例的模型定義裝置的方框圖。
[0012] 圖3描繪說(shuō)明根據(jù)說(shuō)明性實(shí)施例的由圖2的模型定義裝置執(zhí)行的操作的實(shí)例的流 程圖。
[0013] 圖4描繪根據(jù)說(shuō)明性實(shí)施例的優(yōu)化裝置的另一方框圖。
[0014] 圖5描繪根據(jù)說(shuō)明性實(shí)施例的說(shuō)明由圖4的優(yōu)化裝置執(zhí)行的操作的實(shí)例的流程圖。
[0015] 圖6描繪根據(jù)說(shuō)明性實(shí)施例的關(guān)于鉆井操作期間的鉆速的計(jì)算。
[0016] 圖7描繪根據(jù)說(shuō)明性實(shí)施例的分布式處理系統(tǒng)的方框圖。
[0017] 圖8描繪根據(jù)說(shuō)明性實(shí)施例的圖7的分布式處理系統(tǒng)的事件流處理(ESP)裝置的方 框圖。
[0018] 圖9描繪說(shuō)明根據(jù)說(shuō)明性實(shí)施例的由圖8的ESP裝置執(zhí)行的操作的實(shí)例的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 參考圖1，示出根據(jù)說(shuō)明性實(shí)施例的鉆井?dāng)?shù)據(jù)搜集系統(tǒng)100的方框圖。鉆井?dāng)?shù)據(jù)搜 集系統(tǒng)100可包含多個(gè)鉆機(jī)101、網(wǎng)絡(luò)110及數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)112。較少、不同及/或額外組件可被并 入到鉆井?dāng)?shù)據(jù)搜集系統(tǒng)100中。為了說(shuō)明，多個(gè)鉆機(jī)101可包含第一鉆機(jī)102、第二鉆機(jī)104、 第三鉆機(jī)1066、第四鉆機(jī)108。多個(gè)鉆機(jī)101可包含任何數(shù)目的鉆機(jī)。多個(gè)鉆機(jī)101中的某個(gè) 鉆機(jī)可為活動(dòng)或不活動(dòng)的。多個(gè)鉆機(jī)101可經(jīng)配置以鉆出各種環(huán)境(例如，陸地、冰地、海床、 深海海床等等）中的各種工業(yè)(例如，水、天然氣、油、建筑、電信、電氣等等）的任何類(lèi)型及大 小的孔。多個(gè)鉆機(jī)101可局部、區(qū)域性或全局分布。
[0020] 網(wǎng)絡(luò)110可包含相同或不同類(lèi)型的一或多種網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)110可為有線及/或無(wú)線公 共或?qū)Ｓ镁W(wǎng)絡(luò)的任何類(lèi)型或組合，包含蜂窩網(wǎng)絡(luò)、局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)，例如因特網(wǎng)等等。網(wǎng)絡(luò) 110進(jìn)一步可包括子網(wǎng)絡(luò)且由任何數(shù)目的裝置組成。多個(gè)鉆機(jī)101通過(guò)網(wǎng)絡(luò)110將通信發(fā)送 到數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)112。多個(gè)鉆機(jī)101可使用如所屬領(lǐng)域技術(shù)人員了解的可為有線及/或無(wú)線的各 種發(fā)射媒體進(jìn)行通信。
[0021] 數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)112存儲(chǔ)來(lái)自多個(gè)鉆機(jī)101的鉆井?dāng)?shù)據(jù)，其包含針對(duì)鉆孔或鉆井操作期間 的多個(gè)鉆井控制變量(用于預(yù)測(cè)模型化的相依或目標(biāo)變量）中的每一者測(cè)量的多個(gè)值。所述 多個(gè)值可經(jīng)測(cè)量用于某個(gè)時(shí)段內(nèi)的多個(gè)時(shí)刻的多個(gè)鉆井控制變量中的每一者。例如，所述 多個(gè)值可經(jīng)測(cè)量用于長(zhǎng)達(dá)一年的時(shí)段內(nèi)每小時(shí)的多個(gè)鉆井控制變量中的每一者，但是也可 使用其它時(shí)段長(zhǎng)度及測(cè)量間隔。
[0022]參考圖2,示出根據(jù)說(shuō)明性實(shí)施例的模型定義裝置200的方框圖。模型定義裝置200 可位于多個(gè)鉆機(jī)101中的某個(gè)鉆機(jī)上或遠(yuǎn)離多個(gè)鉆機(jī)101。模型定義裝置200可包含輸入接 口 202、輸出接口 204、通信接口 206、計(jì)算機(jī)可讀媒體208、處理器210、模型定義應(yīng)用程序 222、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)112、目標(biāo)函數(shù)模型224及預(yù)測(cè)模型225。較少、不同及/或額外組件可被并入模 型定義裝置200中。
[0023]如所屬領(lǐng)域技術(shù)人員了解，輸入接口 202提供接口用于從用戶接收信息以輸入到 模型定義裝置200中。輸入接口 202可與各種輸入技術(shù)(包含但不限于鍵盤(pán)212、鼠標(biāo)214、麥 克風(fēng)215、顯示器216、軌跡球、小鍵盤(pán)、一或多個(gè)按鈕等等)介接，以允許用戶將信息輸入到 模型定義裝置200中或作出用戶接口中呈現(xiàn)的顯示在顯示器上的選擇。相同接口可支持輸 入接口 202及輸出接口 204兩者。例如，包括觸屏的顯示器216提供用戶輸入且將輸出呈現(xiàn)于 用戶。模型定義裝置200可具有使用相同或不同輸入接口技術(shù)的一或多個(gè)輸入接口。輸入接 口技術(shù)進(jìn)一步可由模型定義裝置200通過(guò)通信接口 206存取。
[0024]輸出接口 204提供接口用于輸出信息以供模型定義裝置200的用戶審閱及/或另一 應(yīng)用程序使用。例如，輸出接口 204可與各種輸出技術(shù)介接，所述各種輸出技術(shù)包含但不限 于顯示器216、揚(yáng)聲器218、打印機(jī)220等等。模型定義裝置200可具有使用相同或不同輸出接 口技術(shù)的一或多個(gè)輸出接口。輸出接口技術(shù)進(jìn)一步可由模型定義裝置200通過(guò)通信接口206 存取。
[0025]如所屬領(lǐng)域技術(shù)人員了解，通信接口 206提供接口用于使用各種協(xié)議、發(fā)射技術(shù)及 媒體在裝置之間接收及發(fā)射數(shù)據(jù)。通信接口 206可使用可為有線及/或無(wú)線的各種發(fā)射媒體 支持通信。模型定義裝置200可具有使用相同或不同的通信接口技術(shù)的一或多個(gè)通信接口。 例如，模型定義裝置200可使用以太網(wǎng)端口、藍(lán)牙天線、電話插孔、USB端口等等支持通信。數(shù) 據(jù)及消息可使用通信接口 206在模型定義裝置200及/或分布式系統(tǒng)232、一或多個(gè)鉆井操作 傳感器226及/或多個(gè)鉆機(jī)101的一或多個(gè)鉆井操作控制參數(shù)228之間傳輸。
[0026] 如所屬領(lǐng)域技術(shù)人員了解，計(jì)算機(jī)可讀媒體208是用于信息的電子存放點(diǎn)或存儲(chǔ) 裝置，因此信息可由處理器210存取。計(jì)算機(jī)可讀媒體208可包含但不限于任何類(lèi)型的隨機(jī) 存取存儲(chǔ)器(RAM)、任何類(lèi)型的只讀存儲(chǔ)器(R0M)、任何類(lèi)型的快閃存儲(chǔ)器等等，例如磁性存 儲(chǔ)裝置（例如，硬盤(pán)、軟盤(pán)、磁帶、……）、光盤(pán)（例如，壓縮光盤(pán)（CD)、數(shù)字通用光盤(pán) (DVD),……）、智能卡、快閃存儲(chǔ)器裝置等等。模型定義裝置200可具有使用相同或不同存儲(chǔ) 器媒體技術(shù)的一或多個(gè)計(jì)算機(jī)可讀媒體。例如，如所屬領(lǐng)域技術(shù)人員了解，計(jì)算機(jī)可讀媒體 208可包含可經(jīng)分層組織以提供對(duì)其中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)的有效存取的不同類(lèi)型的計(jì)算機(jī)可讀媒 體。作為實(shí)例，高速緩沖存儲(chǔ)器可被實(shí)施于更小、更快的存儲(chǔ)器中，所述更小、更快的存儲(chǔ)器 存儲(chǔ)來(lái)自最頻繁/最近存取的主存儲(chǔ)器位置的數(shù)據(jù)的副本以減小存取延時(shí)。模型定義裝置 200還可具有支持存儲(chǔ)器媒體(例如⑶、DVD、外置硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器等等）的加載的一或多個(gè)驅(qū)動(dòng) 器。一或多個(gè)外置硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)一步可使用通信接口 206連接到模型定義裝置200。
[0027] 處理器210如所屬領(lǐng)域技術(shù)人員了解般執(zhí)行指令。所述指令可由專用計(jì)算機(jī)、邏輯 電路或硬件電路實(shí)行。處理器210可在硬件及/或固件中實(shí)施。處理器210執(zhí)行指令，意指其 執(zhí)行/控制所述指令需要的操作。術(shù)語(yǔ)"執(zhí)行"是運(yùn)行指令需要的應(yīng)用程序或?qū)嵭兄噶钚枰?的操作的過(guò)程。指令可使用一或多種編程語(yǔ)言、腳本語(yǔ)言、匯編