(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 202111349391.4 (22)申请日 2021.11.15 (71)申请人 西安石油大 学 地址 710065 陕西省西安市电子二路东段 18号 (72)发明人 高晓荣　张莹辉　 (74)专利代理 机构 西安智大知识产权代理事务 所 61215 代理人 弋才富 (51)Int.Cl. E21B 44/00(2006.01) E21B 44/04(2006.01) E21B 45/00(2006.01) E21B 47/00(2012.01) G06F 30/27(2020.01)G06Q 50/02(2012.01) (54)发明名称 一种基于智能算法的钻井参数优选的方法 (57)摘要 一种基于智能算法的钻井参数优选的方法， 步骤一、 现场数据采集； 步骤二、 建立钻井机械钻 速智能预测网络模型； 步骤三、 建立基于钻速智 能预测模型的单位进尺成本模型； 步骤四、 建立 基于钻速智能预测模型的钻头机械比能模型； 步 骤五、 建立钻井参数多目标优化模型； 步骤六、 钻 压、 转速优化； 步骤七、 优选后的钻井机械钻速预 测； 本发明为钻井参数智能优选提供了解决方 法， 该方法有利于深度挖掘钻井数据的内部关 联， 对于实现大数据背景下钻井作业数据驱动智 能决策， 推动钻井作业信息化、 自动化和智 能化 发展具有一定的借鉴 意义。 权利要求书3页 说明书6页 附图6页 CN 114215499 A 2022.03.22 CN 114215499 A 1.一种基于智能算法的钻井参数优选的方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤一、 现场数据采集； 步骤二、 建立钻井机 械钻速智能预测网络模型； 步骤三、 建立基于钻速智能预测模型的单位进尺成本模型； 步骤四、 建立基于钻速智能预测模型的钻头 机械比能模型； 步骤五、 建立钻井参数多目标优化模型； 步骤六、 钻压、 转速优化； 步骤七、 钻井机 械钻速预测。 2.根据权利要求1所述的一种基于智能算法的钻井参数优选的方法， 其特征在于， 具体 为： 步骤一、 根据模型设计， 在 现场获取建模所需要的实测数据， 实测数据包括深度、 钻压、 转速、 排量、 泵压、 密度、 剪切粘度、 稠度系数、 井径、 比水功率， 并对实测数据建表保存； 步骤二、 设置初始权值、 初始阈值、 输入节点个数、 输出节点个数、 隐藏层节点个数、 学 习效率、 期 望误差、 进化代数、 种群规模、 交叉概率、 变异 概率建立钻井机械钻速智能预测网 络模型， 该模型为 一数据模型， 应用下式进行抽象表达： v＝Vpc(D,W,n,Q,Pump, ρ, η,K,dCAL,Whp)     (1) 式中， v,钻井机械钻速， m/h； Vpc钻井机械钻速预测网络模型抽象表达式， 无单位； D， 井 深， m； W， 钻压， KN； n， 转速， r/min； Q， 排量， l/s； Pump， 泵压， MPa； ρ， 密度， g/cm3； η， 剪切粘度， mPa.s； K， 稠度指数， 无 单位； dCAL， 井径， mm； Whp， 比水功率， w/m m2； 步骤三、 建立基于钻速智能预测模型的单位进尺成本模型， 如下式所示： 式中， Cpm(W,n)， 单位进尺成本， 元/m； Cr， 钻机作业费， 元/h； te， 钻头起下钻成本的折算 时间， h； Af， 地层研磨性系数， 无单位； Cn1、 Cn2， 统称转速影 响系数， 无单位； CW1、 CW2， 统称钻压 影响系数， 无单位； hf， 牙齿磨损量， 无单位； Cth， 牙齿磨损系数， 无单位； Cb， 钻头费用， 元； ttr， 起下钻时间， h； tcp， 接单根时间， h； 步骤四、 建立基于钻速智能预测模型的钻头 机械比能模型， 如下式所示： 式中， MSE(W,n)， 机械比能， MPa； Ef， 钻头有效能量利用率， 取0.35； μ， 钻头滑动摩擦系 数， 一般牙轮钻头取0.25， P DC钻头取0.5 0； 步骤五、 建立钻井参数多目标优化模型， 如下式所示： F(x)＝mi n{f1(X),f2(X)}＝mi n{Cpm(W,n),MSE(W,n)}    (5)权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114215499 A 2式中， F(x)为钻井参数多目标优化模型； f1(X)， 第一层优化目标； f2(X)， 第二层优化目 标； 根据式(5)所建立的钻井参数多目标优化模型， 将式(2)与式(4)联立， 建立钻井参数多 目标优化模型 方程组， 如下式所示： 步骤六、 应用宽容分层序列法求 解钻井参数多目标模型： 第一层， 将目标函数f1(X)＝min{Cpm(W,n)}用以确定最小单位进尺 成本下的钻压、 转速 的最优组合， 最优化方程如下 所示： s.t.0<W<Wmax 0<nmin<n<nmax Wn<PD 式中， Wmax， 钻头所能承受的最大钻压， KN； nmin， 钻机所能提供 的最大转速， r/min； nmax， 钻机所能提供的最大转速， r/mi n； PD， 钻机所能提供的最大额定功率， KW； 求解公式(7),得到目标函数f1(X)的最优解： 第一层优化目标求解所获得的最优解集； 第一层优化目标求解 所获得的最优钻 压， KN； 第一层优化目标求 解所获得的最优转速， r/mi n； 将其进行宽容处理， 最优解集为以最优解为中心 的邻域范围， 其中钻压的邻域半径为 α， 转速的邻域半径为β， 即为： 第二层， 将第一层求解的最优解集定位优 化目标函数f2(X)＝min{MSE(W,n)}的定义域， 即：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114215499 A 3