一种钻井工程参数监测系统技术领域
本发明涉及油气勘探技术领域，具体地说，涉及一种钻井工程参数监测系
统。
背景技术
石油是经济发展中不可缺少的重要能源，它对国民经济和人民生活有着重大
的影响。石油勘探开采是一项复杂的作业，其中钻井则是石油勘探开发的重要环
节。
在钻井钻进时，由于钻头在地下作业，无法直接观测其工作状况。而地下岩
层及其他地层结构复杂，存在着不同的岩层、气层及液层。只有了解钻进过程中
的参数变化，才能够按照参数变化来确定合理的钻井参数，从而掌握并控制钻井
过程的安全性。
钻井参数异常是钻井过程中井下复杂情况发生或即将发生的主要表象，钻井
参数异常的监测、分析与处理对于有效防止或避免井下复杂情况的发生起着关键
作用。
现有的钻井参数监测系统仅是在井场端对钻井参数进行监测，其所分析的数
据仅仅是单一井的数据。所以这也就造成了现有的钻井参数监测系统得到的结果
与实际钻井状态存在较大偏差。
基于上述情况，亟需一种能够对钻井参数进行准确监测的系统。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种钻井工程参数监测系统，所述系统包括
井场端和协同监测端，其中，
所述井场端用于采集钻井的工程参数数据，并在判断工程参数数据出现异常
后，将所述工程参数数据传输到所述协同监测端；
所述协同监测端用于根据接收到的所述工程参数数据以及获取的与工程参
数有关的外部数据，分析得到工程参数数据出现异常的原因，从而为钻井作业提
供依据。
根据本发明的一个实施例，所述井场端包括数据采集模块、第一数据分析模
块、第一数据通信模块，其中，
数据采集模块用于采集钻井的工程参数数据，并将所述工程参数数据传输到
所述第一数据分析模块；
第一数据分析模块与所述数据采集模块连接，用于根据预设参数异常诊断模
型判断接收到的钻井工程参数数据是否异常，如果异常，则将所述钻井工程参数
数据发送给所述第一数据通信模块；
第一数据通信模块与所述协同监测端连接，用于将所述钻井工程参数数据传
输给所述协同监测端。
根据本发明的一个实施例，所述井场端还包括：
第一数据存储模块，其与所述第一数据分析模块连接，用于存储所述第一数
据分析模块发送来的数据。
根据本发明的一个实施例，当钻井工程参数数据异常时，所述第一数据分析
模块还将异常井的相关信息发送给所述第一数据通信模块。
根据本发明的一个实施例，所述异常井的相关信息包括以下所列项中的至少
一项：
异常井井号、异常参数、异常发生时间、异常发生时的井深、异常发生时的
工况、异常发生时的层位。
根据本发明的一个实施例，所述协同监测端包括：
第二数据通信模块，其与所述第一数据通信模块连接，用于接收所述第一数
据通信模块发送来的钻井工程参数数据；
外部数据获取模块，其用于获取并发送与工程参数相关的外部数据；
第二数据分析模块，其与所述第二数据通信模块和外部数据获取模块连接，
用于根据所述钻井工程参数数据和与工程参数相关的外部数据分析得到所述异
常井发生异常的原因。
根据本发明的一个实施例，所述第二数据分析模块还根据所述所述钻井工程
参数数据和与工程参数有关的外部数据分析得到所述钻井工程参数数据出现异
常的后果。
根据本发明的一个实施例，所述第二数据分析模块还根据所述所述钻井工程
参数数据和与工程参数相关的外部数据分析得到异常处理方案，并将所述异常处
理方案通过所述第二数据通信模块传输到所述井场端。
根据本发明的一个实施例，所述协同监测端还包括：
第二数据存储模块，其与所述第二数据分析模块和外部数据获取模块连接，
所述协同监测存储模块存储有用于记录异常井的相关信息和异常处理状态的协
同监测列表。
根据本发明的一个实施例，
当所述异常井的相关信息写入所述协同监测列表后，所述第二数据分析模块
将所述异常处理状态设置为“正在处理”；
当所述异常处理方案传输到所述基地端后，所述第二数据分析模块将所述异
常处理状态设置为“处理完成”。
本发明提供的钻井工程参数监测系统能够实现钻井工程参数的协同监测。其
中，在井场端能够对钻井工程参数进行实时监测与参数异常的预警，并在工程参
数数据出现异常时启动协同监测过程。在协同监测过程中，协同监测端能够根据
井场端传输来的异常井的实时工程参数数据来对异常产生的原因进行分析，从而
为后续的钻井作业提供依据。
此外，本发明所提供的钻井工程参数监测系统还能够对相关数据以及分析结
果进行存储，这为后续数据的调用和分析提供了可能。该系统还能够对钻井工程
数据异常所可能导致的井下复杂情况进行分析，并形成相应的异常解决方案。这
有助于用户快速、有效地处理可能出现的井下异常情况，从而有效防止或避免井
下异常情况的发生，为工作人员的安全和钻井的正常作业提供的保障。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书
中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过
在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例
或现有技术描述中所需要的附图做简单的介绍：
图1是根据本发明一个实施例的钻井工程参数监测系统的结构图；
图2是根据本发明一个实施例的钻井工程参数监测方法的流程图；
图3是根据本发明又一个实施例的钻井工程参数监测系统的结构图；
图4是根据本发明又一个实施例的钻井工程参数监测方法的流程图；
图5是根据本发明一个实施例的协同监测端数据分析的流程图。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如
何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据
以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施
例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之
内。
同时，在以下说明中，出于解释的目的而阐述了许多具体细节，以提供对本
发明实施例的彻底理解。然而，对本领域的技术人员来说显而易见的是，本发
明可以不用这里的具体细节或者所描述的特定方式来实施。
另外，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计
算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况
下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
实施例一：
图1示出了本发明所提供的钻井工程参数监测系统的结构图。
如图1所示，该钻井工程监测系统包井场端100和协同监测端200。其中，
本实施例中，井场端100设置在钻井现场，协同监测端200设置在远离钻井现场
的基地中。
井场端100包括数据采集模块101、第一数据分析模块102和第一数据通信
模块103，其中，第一数据分析模块102连接在数据采集模块101和第一数据通
信模块103之间。协同监测端200包括第二数据通信模块201、第二数据分析模
块202和外部数据获取模块203，其中，第二数据分析模块201连接在第二数据
通信模块201和外部数据获取模块203之间。第一数据通信模块103与第二数据
通信模块201连接，以实现井场端100与协同监测端200之间的数据通信。
此外，根据实际需要，井场端100和协同监测端200还可以相应地包括第一
数据存储模块104和第二数据存储模块204。其中，第一数据存储模块103与第
一数据分析模块102连接，第二数据存储模块204与第二数据分析模块和外部数
据获取模块203连接。
图2示出了图1所示的系统进行钻井工程参数监测的流程图。以下结合图1
和图2来对本发明的目的、原理以及优点作进一步地阐述。
如图2所示，本实施例中，首先在步骤S201中利用数据采集模块101实时
采集现场数据，得到钻井的工程参数数据。数据采集模块101将采集到的工程参
数数据传输到第一数据分析模块102中。
在步骤S202中，第一数据分析模块102根据接收到的工程参数数据实时监
测工程参数数据的变化趋势，并在步骤S103中根据预设参数异常诊断模型以及
工程参数数据的变化趋势来判断工程参数数据是否存在异常。
如果工程参数数据存在异常，则将该钻井标记为异常井，并在步骤S204中
启动协同监测过程，第一数据分析模块102通过第一数据通信模块103将工程参
数数据发送给第二数据通信模块201，即实现工程参数数据由井场端传输到协同
监测端。如果工程参数数据不存在异常，则返回步骤S202继续对工程参数数据
进行监测。
在步骤S205中，协同监测端200中的外部数据获取模块203从外部数据库
中获取与钻井工程参数相关的外部数据，并将该外部数据传输给第二数据分析模
块202。第二数据分析模块202根据外部数据获取模块203传输来的外部数据以
及第二数据通信模块201传输来的该异常井的工程参数数据，来对该异常井进行
分析，从而确定出该异常井的工程参数数据出现异常的原因，从而为钻井作业提
供依据。
其中，与钻井工程参数相关的外部数据包括邻井数据、区域风险案例数据、
区域钻井地质信息、钻井工程设计数据和钻井地质设计数据中的任一项或几项。
为了使得分析得到的结果更为准确、全面，本实施例中，与钻井工程参数相关的
外部数据包括以上所列项中的全部项。当然，在本发明的其他实施例中，与钻井
工程参数相关的外部数据也可以包括其他合理参数，本发明不限于此。
从上述描述中可以看出，本实施例提供的钻井工程参数监测系统能够实现钻
井工程参数的协同监测。其中，在井场端能够对钻井工程参数进行实时监测与参
数异常的预警，并在工程参数数据出现异常时启动协同监测过程。在协同监测过
程中，协同监测端能够根据井场端传输来的异常井的实时工程参数数据来对异常
产生的原因进行分析，从而为后续的钻井作业提供依据。
实施例二：
根据实际需要，本发明提供的钻井工程参数监测系统还可以包括数据存储模
块，同时该系统还能够通过对相关数据进行分析而得到其他的分析结果。图3示
出了本实施例所提供的钻井工程参数监测系统的结构图。
如图3所示，在实施例一所描述的监测系统的基础上，本实施例所提供的监
测系统的井场端100和协同监测端200还相应地包括第一数据存储模块104和第
二数据存储模块204。其中，第一数据存储模块103与第一数据分析模块102连
接，第二数据存储模块204与第二数据分析模块202和外部数据获取模块203连
接。
图4示出了利用该系统进行钻井工程参数监测的流程图。
如图4所示，本实施例中，首先在步骤S401中，数据采集模块101实时采
集钻井的工程参数数据，其过程与原理与实施例一中的步骤S201相同，在此不
再赘述。
在步骤S402中，第一数据分析模块102将采集到的工程参数数据存储到第
一数据存储模块104(即井场端数据库)中，其中第一数据存储模块104采用网
络版的数据库系统。随后在步骤S403和步骤S404中，第一数据分析模块102实
时监测工程参数数据并判断工程参数数据是否存在异常，其过程与原理与实施例
一中步骤S202和步骤S203所描述的相同，在此不再赘述。
当钻井的工程参数数据存在异常时，在步骤S405中，第一数据分析模块103
将该钻井标记为异常井，并将采集到的工程参数数据和异常井的相关信息通过第
一数据通信模块103发送给协同监测端200。其中，异常井的相关信息包括异常
井井号、异常参数、异常发生时间、异常发生时的井深、异常发生时的工况、异
常发生时的层位。
需要说明的是，在本发明的其他实施例中，异常井的相关信息还可以为以上
所列项中的任一项或几项，当然，异常井的相关信息也可以包括其他没有列出的
合理参数，本发明不限于此。
在步骤S406中，第二数据通信模块201接收第一数据通信模块传输来的工
程参数数据和异常井的相关信息，并将这些数据发送给第二数据分析模块202，
同时，外部数据获取模块203从外部数据库中获取与钻井工程参数相关的外部数
据，并将该外部数据传输给第二数据分析模块202。第二数据分析模块202根据
接收到的第二数据通信模块201和外部数据获取模块203传输来的数据，来对异
常井进行分析，得到相关的分析结果。本实施例中，与钻井工程参数相关的外部
数据、工程参数数据和异常井的相关信息，以及得到的相关分析结果均可以存储
在第二数据存储模块中。
在步骤S407中，第二数据分析模块202还将步骤S406所得到的分析结果
反馈给井场端100，并显示在井场端的监视界面上，从而为钻井作业提供可靠依
据。
图5示出了本实施例中据根据工程参数数据和获取到的与工程参数相关的
外部数据来对异常井进行分析的具体流程。
如图5所示，首先在步骤S501中，在第二数据分析模块202中建立协同监
测列表，并将接收井场端100发送来的工程参数数据和异常井的相关信息存储到
该协同监测列表中。其中，该协同监测列表存储在第二数据存储模块204(即协
同监测端数据库)中，本实施例中，协同监测端数据库采用网络版的数据库系统，
但本发明不限于此。在协同监测列表中，还存储有异常处理状态。当第二数据分
析模块202接收到井场端100发送来的数据后，第二数据分析模块202会将异常
处理状态设置为“正在处理”。
随后在步骤S502中，外部数据获取模块203从外部数据库获取与工程参数
相关的外部数据，并将该外部数据传输给第二数据分析模块202。本实施例中，
与钻井工程参数相关的外部数据包括邻井数据、区域风险案例数据、区域钻井地
质信息、钻井工程设计数据和钻井地质设计数据。但是在本发明的其他实施例中，
与钻井工程参数相关的外部数据还可以包括以上所列项中的任一项或几项，当
然，与钻井工程参数相关的外部数据也可以包括其他合理参数，本发明不限于此。
在步骤S503中，第二数据分析模块202通过对工程参数数据和与工程参数
相关的外部数据的分析，确定得到工程参数数据发生异常的原因。
为了更为有效地防止或避免井下异常状况的发生，本实施例提供的钻井工程
参数监测方法还能够对工程参数数据发生异常的后果进行分析，同时还能够提供
该异常的处理方案。
如图5所示，本实施例在步骤S504中，第二数据分析模块202根据工程参
数数据、工程参数相关的外部数据，以及工程参数出现异常的原因，来对工程参
数产生异常可能引发的井下复杂情况进行分析，从而得到工程参数出现异常而引
发的后果。
随后在步骤S505中，第二数据分析模块202还通过对工程参数数据、工程
参数相关的外部数据，以及工程参数出现异常的原因和后果进行分析，形成异常
处理方案。
再次如图4所示，当得到异常处理方案后，第二数据分析模块202在步骤
S407中将协同监测端的分析结果通过第二数据通信模块201反馈给井场端100。
井场端100将反馈来的分析结果显示在井场端的监视界面中，并存储到井场端数
据库。当分析结果被反馈给井场端后，第二数据分析模块202会将协同监测列表
中的该异常井的异常处理状态设置为“处理完成”，至此完成一次钻井工程参数
的协同监测。
为了对本方法进行验证，本实施例将本系统在一油田区块重点井远程监控项
目中进行了试验。在该重点井钻到2310米深度时，井场端监测到钻井工程参数
数据出现异常并告警。在异常告警发生的同时，井场端与协同监测端之间的数据
传输通道被建立起来，井场端将实时采集到的钻井工程参数数据发送到协同监测
端。协同监测端同步对工程参数数据进行协同监测，并基于相关数据对参数数据
出现异常的原因、可能导致的井下复杂情况进行了协同分析与处理，形成了处理
方案，避免了一次复杂情况的发生，达到了对该重点井工程参数的协同监测的目
的以及效果。
从上述描述中可以看出，本实施例提供的工程参数监测系统在实施例一所提
供的系统的基础上，还能够对相关数据以及分析结果进行存储，这为后续数据的
调用和分析提供了可能。
此外，本实施例所提供的系统还能够对钻井工程数据异常所可能导致的井下
复杂情况进行分析，并形成相应的异常解决方案。这有助于用户快速、有效地处
理可能出现的井下异常情况，从而有效防止或避免井下异常情况的发生，为工作
人员的安全和钻井的正常作业提供的保障。
应该理解的是，本发明所公开的实施例不限于这里所公开的特定结构、处理
步骤或材料，而应当延伸到相关领域的普通技术人员所理解的这些特征的等同替
代。还应当理解的是，在此使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并不意
味着限制。
说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意指结合实施例描述的特定特征、
结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，说明书通篇各个地方出现
的短语“一个实施例”或“实施例”并不一定均指同一个实施例。
为了方便，在此使用的多个项目、结构单元、组成单元和/或材料可出现在
共同列表中。然而，这些列表应解释为该列表中的每个元素分别识别为单独唯一
的成员。因此，在没有反面说明的情况下，该列表中没有一个成员可仅基于它们
出现在共同列表中便被解释为相同列表的任何其它成员的实际等同物。另外，在
此还可以连同针对各元件的替代一起来参照本发明的各种实施例和示例。应当理
解的是，这些实施例、示例和替代并不解释为彼此的等同物，而被认为是本发明
的单独自主的代表。
虽然上述示例用于说明本发明在一个或多个应用中的原理，但对于本领域的
技术人员来说，在不背离本发明的原理和思想的情况下，明显可以在形式上、用
法及实施的细节上作各种修改而不用付出创造性劳动。因此，本发明由所附的权
利要求书来限定。