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国外钻完井人工智能技术研究及应用最新进展报告
发布时间:
2021-03-16
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摘要:
人工智能最初是在1956年Dartmouth学会上提出的。从那以后,研究者们发展了众多理论和原理,人工智能的概念也随之扩展。人工智能是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门性的技术学科。其研究范畴包括自然语言处理,知识表现,智能搜索,推理、规划,机器学习,知识获取,组合调度问题、感知问题、模式识别,逻辑程序设计软件计算,不精确和不确定的管理,机器人,神经网络,复杂系统,遗传算法和专家系统等。人工智能自诞生以来,理论和技术日益成熟,应用领域也不断扩大。早在上世纪80年代中期,人工智能技术与计算机硬件体系结构的密切结合,出现了一批适应勘探开发需要的实用技术。这些技术发展到今天,以人工神经网络技术、模糊逻辑、专家系统为代表的人工智能技术应用较为活跃,已经渗透到石油勘探开发的各个环节,对石油工业产生了重要的影响。
本报告通过调研国外近年来的人工智能技术的研究和应用情况,介绍了在钻完井中的人工智能技术研究及应用。各章节的主要内容如下:第一章介绍了人工智能技术在钻完井中的应用现状与趋势,即人工智能技术在钻完井系统设计与运行中的应用、存在的问题以及发展方向;第二章介绍了人工智能在布井和井位优化方面的研究与应用,包括人工智能布井及性能预测以及各种人工智能技术(人工神经网络、贝叶斯决策网络和模糊逻辑)用于水平井井位优化的研究与应用;第三章介绍了基于人工智能技术的钻井自动化及专家系统的研究及应用,包括的内容有:基于人工智能技术的钻井自动化系统,基于人工智能技术的贝叶斯算法开发的钻井专家决策系统,基于人工智能技术的专家系统的井身结构研究及应用;第四章介绍了人工智能技术用于钻井效率预测和优化的研究与应用,包括人工神经网络、模式识别、专家系统、机器学习、数据挖掘及其综合使用等技术;第五章介绍的是人工智能技术在钻完井液方面的研究应用,包括机器学习、人工神经网络和贝叶斯网络等技术;第六章介绍的是人工智能技术在钻完井事故及钻井作业管理方面的研究与应用,主要包括支持向量机、人工神经网络以及机器学习等技术;第七章介绍的是机器人技术在钻井中的研究与应用;第八章介绍了完井人工智能技术的研究与应用。
目前,虽然中国在人工智能研究方面有了长足的进步,但是与国外相比还处于相对落后的状态,尤其是人工智能技术在油气勘探开发领域。本报告在调研了大量的国外最新文献基础上,研究总结了在钻完井中的人工智能技术的最新成果。希望本报告能够给相关领域的工作人员带来新思路,为我国的钻完井实现智能化做出贡献。
正文目录
第一章 人工智能技术在钻完井中应用的现状趋势
第一节 人工智能技术在钻完井系统设计与运行中的应用
一、钻井规划
二、实时钻井优化
三、井的完整性
四、排除运行故障
五、模式识别
六、程序性决策
第二节 人工智能技术在钻完井系统设计与运行中存在的问题
第三节 人工智能技术在钻完井中应用的发展方向
第二章 人工智能技术在布井和井位优化方面的研究与应用
第一节 利用人工智能布井并预测其性能
一、简介
二、方法
三、数据生成和网络培训
四、向前作用模型
五、向后作用模型
六、结果与讨论
七、结论
第二节 基于人工智能算法的水平井井位优化研究与应用
一、人工神经网络算法的水平井井位优化
1、简介
2、油藏模拟模型
3、油藏性能预测
4、神经网络模型
5、井身结构
6、性能预测
7、预测情景结果
8、结论
二、贝叶斯决策网络的水平井井位优化
1、简介
2、影响图
3、决策分析循环
4、问题陈述
5、解决方法
6、结论
三、模糊逻辑的水平井井位优化
1、油田背景
2、目标
3、模糊逻辑
4、可用数据和3D地球模型
5、油田开发实践与水平井钻井
6、模糊逻辑在确定井位中的应用
7、结果与讨论
8、结论
四、人工蜂群ABC算法优化井位的潜力
第三章 基于人工智能技术的钻井自动化及专家系统中的研究及应用
第一节 基于人工智能技术的钻井自动化系统
一、钻井参数现场数据分析自动化系统
1、简介
2、钻井参数优化问题
3、数据库
4、钻井参数统计分析方法
5、计算实验的结果
6、结论
二、钻井系统自动化路线图
1、简介
2、钻井系统自动化(DSA)路线图挑战
2.1、系统结构
2.2、通信联络
2.3、仪器和测量系统
2.4、钻机和设备
2.5、控制系统
2.6、模拟系统和建模
2.7、人为系统整合
2.8、认证和标准
第二节 基于人工智能技术的贝叶斯算法开发的钻井专家决策系统
一、基于贝叶斯网络开发钻井专家系统
1、简介
2、贝叶斯网络介绍
3、完井模型
4、钻井液模型
5、固井模型
6、井控模型
7、自动化
8、结论
二、利用人工贝叶斯智能开发的最佳欠平衡钻井作业准则
1、简介
2、欠平衡钻井专家系统
3、讨论
4、结论
三、用于钻机性能分析和选择的混合智能决策支持系统
1、简介
2、基本理论
2.1、基于距离的方法模型
2.2、模糊逼近理想解的排序法(FTOPSIS)模型
3、推荐方法
3.1、属性描述
3.2、混合概念模型
4、案例研究与结果分析
5、结论
第三节 基于人工智能技术的专家系统的井身结构研究及应用
一、开发和利用综合专家系统设计多分支井井身结构以及预测储层物性和性能
1、问题描述
2、方法
3、人工神经网络
4、预测专家系统开发
5、容积式单相气藏多分支井井身设计咨询系统(MLWDAS)的开发
6、容积式单相气藏(VSPGR)的储层评估专家系统的开发
7、产量递减专家系统的开发
8、将人工专家系统集成到图形用户界面中
9、总结
二、利用专家系统预测非常规油气藏先进井身结构性能
1、简介
2、方法
3、神经网络训练
4、神经网络评价和测试
5、结果与讨论
6、结论
第四章 预测和优化钻井效率的人工智能技术的研究与应用
第一节 利用人工智能优化机械钻速
一、简介
二、工作流程
三、勘探分析
四、建立模型
五、结果与结论
第二节 人工神经网络智能技术在机械钻速方面的研究及应用
一、利用人工神经网络开发的机械钻速预测模型
1、简介
2、模型开发
3、误差分析
4、模拟机械钻速
5、结论
二、利用人工神经网络预测钻速指数
1、简介
2、早期研究概述
3、输入参数
4、人工神经网络
5、数据分析与结果
6、结论
三、利用人工神经网络钻井参数优化系统提高机械钻速
1、简介
2、案例研究
3、结论
四、利用神经网络优化钻井水力学
1、简介
2、钻井优化技术概述
3、人工神经网络方法概述
4、网络设计用于钻井数据
5、网络模拟结果
6、讨论与结论
五、利用人工神经网络优化机械钻速的案例研究
1、简介
2、机械钻速模型
3、人工神经网络
4、方法
5、结果
6、结论
第三节 模式识别及模糊逻辑提高钻井效率
一、利用模式识别提高钻井效率
1、简介
2、方法
3、试验结果
4、结论
二、使用模糊逻辑预测页岩地层机械钻速
第四节 利用专家系统实时诊断钻头状态
一、简介
二、系统描述
三、应用案例
四、结论
第五节 机器学习方法提高钻速研究应用
一、利用机器学习方法确定减小钻柱振动的最佳区域
1、简介
2、钻井过程中遇到的振动问题
3、机器学习
1、机器学习理论
2、机器学习如何解决振动问题
4、利用主分量分析压缩数据
5、分类
6、案例研究
7、结果
8、结论
二、机器学习的应用在钻井机械钻速的估计——伊朗的一个案例研究
三、基于机器学习的定向钻井改进
第六节 利用数据挖掘和预测分析提高井的工作效率
一、简介
二、井工作评估跟踪系统概述
三、数据挖掘和预测分析的油气价值
四、数据驱动的预测分析方法
五、结论
第五章 人工智能技术在钻完井液方面的研究与应用
第一节 基于人工智能的机器学习算法的钻井液研究
一、利用机器学习算法设计钻完井液的智能工具
1、简介
2、非线性回归的机器学习方法
3、方法
4、结论
二、利用机器学习开发软件预测盐层下钻探区的泥浆比重
1、简介
2、方法
3、软件结构
4、结果
5、结论
第二节 利用人工神经网络实时预测氯化钠水基钻井液的流变参数
一、简介
二、人工神经网络
三、油田数据描述
四、粘度计读数的数学模型的建立
五、相关性验证
六、马氏表观粘度
七、结论
第三节 利用贝叶斯网络在沙特阿拉伯模拟钻井液实践
一、简介
二、模型的理论依据
三、钻井液专家模型
四、讨论
五、结论
第四节 用混合人工智能技术实时测定钻井液流变特性
第六章 人工智能技术在钻完井事故及钻井作业管理和控制方面的研究及应用
第一节 利用人工智能技术预测卡钻
一、利用支持向量机模型预测卡钻
1、简介
1.1、压差卡钻
1.2、机械卡钻
1.3、支持向量机
1.4、最小二乘法支持向量机
1.5、耦合模拟退火
2、性能评价
2.1、分类精度
2.2、混合矩阵
3、数据汇总
4、结果与讨论
5、结论
二、人工神经网络与支持向量机在卡钻预测中的应用
1、简介
2、机器学习和计算软件
3、方法
4、结果
5、结论
第二节 利用人工神经网络预测钻井事故的研究及应用
一、人工神经网络在预测钻井故障中的应用
1、简介
2、油气井的施工故障
3、问题的提出和神经网络的使用
4、故障数据库
5、模拟试验
6、预测算法的实现
7、结果与结论
二、利用人工神经网络模型预测井筒不稳定性
1、简介
2、方法
3、程序
4、数据采集与分析
5、结果与讨论
6、结论
三、利用人工神经网络方法预测油气井井筒稳定性
1、简介
2、人工神经网络
3、井筒不稳定机理及有效参数
4、数据库汇编和数据分析
5、结果与讨论
6、结论
第三节 利用机器学习检测钻井事件
一、简介
二、钻井数据采集
三、钻井事件检测
四、事件序列描述
五、无监督的机器学习
六、模式识别
七、分类
八、数值模拟
九、结论
第四节 利用人工智能技术预测和检测井漏
一、利用人工智能预测枯竭地层裂缝宽度和防漏材料筛选
1、简介
2、防漏方法
3、背景与理论
4、方法
5、结果
6、结论
二、基于自适应实时机器学习的流入和漏失检测报警系统
1、简介
2、标准机器学习方法
3、自适应,实时流出和泥浆池体积界限
4、算法性能与评估
5、示例数据分析和案例研究
6、结论
第五节 利用人工智能提高钻井作业管理和控制
一、简介
二、井底压力预测模型
1、井流动模型
2、卡尔曼滤波器群
3、虚拟传感器
4、支持向量机
三、井底压力预测
1、模型的集合
2、灰箱
四、结论
三、结论与建议
第七章 机器人技术在钻井中的研究与应用
第一节 机器人技术首次用于钻井平台
一、简介
二、技术/原理
三、系统价值
四、资质与商业化
五、钻井平台机器人的介绍
1、钻井平台机器人的测试
2、钻井平台机器人在北海半潜式平台上的测试
3、管道处理机在美国陆地钻机上的测试
4、全机器人系统测试
六、结论
第二节 机器人钻井系统在极端环境中的应用
一、简介
二、机器人钻井系统初步研究
三、全自动钻井平台
四、极端的环境温度挑战
五、管排中钻杆的自主识别
六、结论
第三节 CRD100海底机器人钻井平台的改进和功能
一、当前机器人钻井设计
二、从以前的钻井中吸取的经验教训
三、改进内容及方法
1、耐压电子仪器使用分布式I/O
2、分层控制系统
3、电缆工具处理
4、运行时间分析
5、高度自动化
四、结论
第八章 完井人工智能技术的研究与应用
第一节 利用人工贝叶斯智能进行最佳完井设计的专家系统
一、简介
二、贝叶斯方法
三、决策模型的理论依据
四、完井专家模型
五、交界分类决策
六、工作液
七、水平井完井
八、射孔
九、裸眼砾石充填
十、封隔器选择
十一、最终结果
十二、完井专家系统案例
十三、讨论与结论
第二节 利用神经网络快速评估分区式致密储层完井设计趋势
一、简介
二、方法
三、现场应用
四、结果与讨论
五、结论