一种钻井数字化模拟系统及其应用的制作方法

本发明涉及钻井数字化领域，具体来讲，涉及一种钻井数字化模拟系统、一种钻井数字化模拟系统的应用。

背景技术：

1、基于数字技术的3d打印、人工智能、云计算、区块链、物联网、大数据等新兴技术正在逐步将各种行业转变为数字化和智能化，在数字时代，越来越多的组织认为，数字技术在石油和天然气行业的应用创造了巨大的价值，并将改变石油工程竞争优势的来源，对石油工程运营机制需要更高的要求。目前，国有石油工程公司拥有完整的专业类别和相对完整的产业链的优势，可以为整个价值链的数据分析奠定基础，但不同队伍状况及设备配置不相同，数字化水平参差不齐，为井场的数字化转型增添了难度。

2、公开号为cn114526053a的发明专利申请公开了一种控压固井井筒压力控制系统和方法及应用、控压固井系统，该系统包括：固井设计模块用于获取固井工程模拟计算的基础参数，针对不同的待模拟的控压固井阶段，使用待模拟的控压固井阶段的工况模拟设计模型确定井筒压力动态分布情况；自动控制模块用于基于井筒压力动态分布情况、预先选择的井筒压力控制模式和井场的实时测量数据调整井口回压参数，以控制控压固井的井筒压力。能够基于固井相关参数信息进行模拟计算，根据模拟计算结果准确调控井口回压实现对井筒压力的控制，保证井筒压力稳定；该系统可以同控压固井硬件装备、控压固井操作规范等共同构成一整套完整的控压固井施工体系。但该系统主要模拟了控压固井阶段的工况，并非整个井场的实时模拟。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如，本发明的目的之一在于提供一种能够全面模拟井场的钻井数字化模拟系统，能够整合现场工程、井控、装备、安全等多种数据资源，全面推进钻井现场数字化转型，进一步提高现场作业风险管控、技术支撑能力，打造高质量、高效率、可复制的新型数字化钻井队。

2、为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种钻井数字化模拟系统。

3、所述钻井数字化模拟系统包括：数据采集器单元、移动终端单元、服务器端单元和组网单元。

4、其中，所述数据采集器单元包括实时数据采集模块，所述实时数据采集模块用于接收钻井和井筒作业的实时数据。

5、所述移动终端单元，包括手持终端模块、司钻领航仪模块和电子液面坐岗仪模块。

6、所述服务器端单元，被配置为接收、存储和发送所述数据采集器单元和移动端模块的数据。

7、所述组网单元与所述数据采集器单元、移动终端单元和服务器端单元相连接，被配置为搭建局域网用于实现所述数据采集器单元、移动终端单元和服务器端单元之间的数据传输。

8、所述钻井数字化模拟系统通过人机交互界面展示数据采集器模块，所述数据采集器模块包括3d数字井场模块，所述3d数字井场模块被配置为根据3d数据模型和接收的传感器的位置信息、装备信息、视频和所述实时数据，模拟井场中布局和周边环境。

9、在本发明钻井数字化模拟系统的一个示例性实施例中，所述3d数字井场模块还可包括3d正射图像生成模块，所述3d正射图像生成模块可被配置为根据所述3d数据模型生成3d倾斜摄影建模图像，所述3d倾斜摄影建模图像至少可包括无数周边环境的建筑、道路和水流的分布图像；其中，所述3d数据模型根据无人机采集的数据建立。

10、在本发明钻井数字化模拟系统的一个示例性实施例中，所述局域网可包括数据采集传输专网和井场办公无线专网。

11、在本发明钻井数字化模拟系统的一个示例性实施例中，所述手持终端模块可被配置为采集标签数据，并将所述标签数据发送到所述服务器端单元；所述服务器端单元可被配置为接收所述标签数据，根据所述标签数据判断巡检人员是否在巡检线路的指定区域完成巡检。

12、在本发明钻井数字化模拟系统的一个示例性实施例中，所述司钻领航仪模块可被配置为根据当前工况对司钻操作进行预警和风险提示，其中，所述工况根据所述钻井和井下作业的实时数据确认。

13、在本发明钻井数字化模拟系统的一个示例性实施例中，所述电子液面坐岗仪模块可被配置为显示液面实时数据、生成起下钻井液修正表、回流量记录表、查询历史数据和对井控情况进行预警。

14、在本发明钻井数字化模拟系统的一个示例性实施例中，所述数据采集器单元还可包括工业组网模块、视频会议模块、voip模块、视频监控模块、工业电源模块和管理及运行模块。

15、在本发明钻井数字化模拟系统的一个示例性实施例中，所述钻井数字化模拟系统还可包括数据采集网桥主站、井场覆盖网桥主站、双频网桥从站、poe电源、2.4g全向玻璃天线、5.8g全向玻璃天线、一体化数据采集器、vpn设备、交换机、电脑、液晶电视机、polycom视频会议终端、视频监控端、全向麦克风、手持机系统终端、防爆触摸一体机。

16、在本发明钻井数字化模拟系统的一个示例性实施例中，所述钻井数字化模拟系统为上述所述的任一的钻井数字化模拟系统，所述钻井数字化模拟系统还可通过人机交互界面展示不同所述实时数据下的数据采集器模块、生产管理系统功能模块、工程管理模块、井控管理模块、减负模块、装备管理功能模块、qhse管理模块、队伍管理模块和移动应用程序模块。

17、其中，所述数据采集器模块可包括实时数据集成模块和联合通讯模块；所述工程管理模块可包括工程师平台模块、精益钻井计划表生成模块、智能任务书生成模块、工程动态模拟计算分析和辅助模块、区域提速模版知识库模块；所述装备管理功能模块可包括能源管控模块和智能巡检模块；所述qhse管理模块可包括环境监理和作业行为智能识别模块。

18、本发明又一方面提供了一种上述的钻井数字化模拟系统在井场管理的应用。

19、与现有技术相比，本发明的有益效果包括以下内容中的至少一项：

20、(1)本发明所提供的钻井数字化模拟系统，对井场中各类工程、装备、人员等等实时动态数据采集并建立3d数字井场用于实时展示，可同时为钻井、钻井液、录井工程师等提供协同作业的平台，打破专业、单位间的数据孤岛，促进井筒跨专业深度融合，提高现场应急处置效率，同时能够有效推进现场资料的数字化，提高工作效率。

21、(2)本发明所提供的钻井数字化模拟系统，实现现场人机综合管控和与远程支持有效衔接；并且配备多个传感器组以增强全面感知能力，实现数据共享，增强井场信息的透明度，保证了生产组织过程透明，为提质增效和安全保障护航。

22、(3)本发明所提供的钻井数字化模拟系统，规范岗位巡检路线及内容，明确岗位巡检规定动作，实现巡检的高效、便捷、真实到位和安全可控；系统智能提示和预警功能，让工程师和司钻清楚下步工作要点，有效避免了工程师和司钻等人员因精力不集中导致注意力分散和判断力下降的问题。

技术特征：

1.一种钻井数字化模拟系统，其特征在于，所述钻井数字化模拟系统包括：数据采集器单元、移动终端单元、服务器端单元和组网单元；

2.根据权利要求1所述的钻井数字化模拟系统，其特征在于，所述3d数字井场模块还包括3d正射图像生成模块，所述3d正射图像生成模块被配置为根据所述3d数据模型生成3d倾斜摄影建模图像，所述3d倾斜摄影建模图像至少包括周边环境的建筑、道路和水流的分布图像；其中，所述3d数据模型根据无人机采集的数据建立。

3.根据权利要求1所述的钻井数字化模拟系统，其特征在于，所述局域网包括数据采集传输专网和井场办公无线专网。

4.根据权利要求1所述的钻井数字化模拟系统，其特征在于，所述手持终端模块被配置为采集标签数据，并将所述标签数据发送到所述服务器端单元；

5.根据权利要求1所述的钻井数字化模拟系统，其特征在于，所述司钻领航仪模块被配置为根据当前工况对司钻操作进行预警和风险提示，其中，所述工况根据所述钻井和井下作业的实时数据确认。

6.根据权利要求1所述的钻井数字化模拟系统，其特征在于，所述电子液面坐岗仪模块被配置为用于显示、记录和计算液面实时数据的界面，根据所述液面实时数据和起下钻井液修正表、回流量记录表自动修正所述液面实时数据，并基于所述液面实时数据进行井漏和溢流预警。

7.根据权利要求1所述的钻井数字化模拟系统，其特征在于，所述数据采集器单元还包括工业组网模块、视频会议模块、voip模块、视频监控模块、工业电源模块和管理及运行模块。

8.根据权利要求1所述的钻井数字化模拟系统，其特征在于，所述钻井数字化模拟系统还包括数据采集网桥主站、井场覆盖网桥主站、双频网桥从站、poe电源、2.4g全向玻璃天线、5.8g全向玻璃天线、一体化数据采集器、vpn设备、交换机、电脑、液晶电视机、polycom视频会议终端、视频监控端、全向麦克风、手持机系统终端、防爆触摸一体机。

9.根据权利要求1～8任一所述的钻井数字化模拟系统，其特征在于，所述钻井数字化模拟系统还通过人机交互界面展示不同所述实时数据下的数据采集器模块、生产管理系统功能模块、工程管理模块、井控管理模块、减负模块、装备管理功能模块、qhse管理模块、队伍管理模块和移动应用程序模块；

10.权利要求9所述的钻井数字化模拟系统在井场管理的应用。

技术总结
本发明提供了一种钻井数字化模拟系统及其应用，该系统包括：数据采集器单元、移动终端单元、服务器端单元和组网单元；其中，钻井数字化模拟系统通过人机交互界面展示数据采集器单元，数据采集器单元包括3D数字井场模块，3D数字井场模块被配置为根据3D数据模型和接收的传感器的位置信息、装备信息、视频和实时数据，模拟井场中布局和周边环境。以及钻井数字化模拟系统在井场管理的应用。本发明所提供的钻井数字化模拟系统增强井场的全面感知能力，实现了井筒全产业链的数据共享和业务协同，打造钻井、录井、钻井液工程师协同平台，提升工作效率，辅助井控管理和井控活动全过程管控，数字化改造井控装备，同时还能及时发现溢流、井漏等问题。

技术研发人员：钱浩东,唐梦,张帆,张果,张治发,彭陶钧,谢寅溥,刘洋,刘伟,陈星玮
受保护的技术使用者：中国石油天然气集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15