CN108952681A - 一种针对钻井作业的可视化监测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种针对钻井作业的可视化监测系统，系统包括：钻井作业信息采集装置，其配置为采集并发送作业信息数据；钻井作业信息数据库，其配置为接收并保存作业信息数据；钻井作业风险知识库，其配置为保存相关钻井作业风险知识；钻井作业风险分析单元，其配置为基于相关钻井作业风险知识解析作业信息数据，生成并输出钻井作业风险评价数据；显示信息输出单元，其配置为读取所述作业信息数据以及所述钻井作业风险评价数据并解析，输出作业信息及风险显示数据；显示设备，其配置为进行井场钻井作业信息以及钻井作业风险评价信息的显示。根据本发明的方法对钻井作业过程中潜在的风险及可能发生的事故进行实时监测及可视化监测与分析。
Description
技术领域
本发明涉及地质勘探领域，具体涉及一种针对钻井作业的可视化监测系统。
背景技术
钻井作业全生命周期过程中存在作业环境复杂、技术难度大和管理风险高等特点，可以说钻井作业是石油天然气行业风险最高的领域。一旦发生事故，将会给井场及周边地区造成危害，轻则损毁钻井作业设备，重则导致人员伤亡、周边环境恶化等。
在现有技术中，针对钻井作业的风险监测通常需要具有风险评估能力的专业人员在钻井作业现场进行同步监控。这就需要为钻井作业现场配备专业的风险评估人员，考虑到钻井作业现场往往处于偏僻、环境恶劣区域，这势必导致巨量的人员成本消耗。并且，现场监控评估的结果在很大程度上取决于现场评估人员的自主判断，在恶劣的环境条件影响下，评估结果具有很大的主观性以及不确定性。
发明内容
本发明提供了一种针对钻井作业的可视化监测系统，所述系统包括：
钻井作业信息采集装置，其配置为采集并发送钻井现场的作业信息数据；
钻井作业信息数据库，其配置为接收并保存所述作业信息数据；
钻井作业风险知识库，其配置为保存钻井作业风险分析、计算与评价所需要的相关钻井作业风险知识；
钻井作业风险分析单元，其配置为读取所述作业信息数据以及所述相关钻井作业风险知识，基于所述相关钻井作业风险知识解析所述作业信息数据，生成并输出钻井作业风险评价数据；
显示信息输出单元，其配置为读取所述作业信息数据以及所述钻井作业风险评价数据并解析，输出作业信息及风险显示数据；
显示设备，其配置为根据所述作业信息及风险显示数据进行井场钻井作业信息以及钻井作业风险评价信息的显示。
在一实施例中，所述钻井作业信息采集装置包括：
手持采集终端，其配置为采集作业信息数据；
钻井作业信息数据远传组件，其安装在所述手持采集终端上，配置为将所述作业信息数据传输到所述钻井作业信息数据库。
在一实施例中，所述系统还包括：
风险预警装置，其配置为解析所述钻井作业风险评价数据，生成并输出预警数据。
在一实施例中，所述系统还包括：
警报器，其配置为根据所述预警数据向工作人员输出警报。
在一实施例中，所述显示信息输出单元还配置为将所述预警数据加入所述作业信息及风险显示数据中。
在一实施例中：
所述显示设备配置为利用井场三维虚拟沙盘进行井场钻井作业信息以及钻井作业风险评价信息的显示；
所述显示信息输出单元配置为基于所述井场三维虚拟沙盘读取所述作业信息数据。
在一实施例中，所述井场三维虚拟沙盘包括钻台区设备、动力系统设备、钻井液系统、钻井工具、井控系统、油水罐系统、安全设施、辅助系统及设备、录井设备和钻井作业人员。
在一实施例中，所述显示设备包括：
显示器；
沙盘显示驱动器，配置为驱动所述显示器显示所述井场三维虚拟沙盘；
信息显示驱动器，配置为根据所述作业信息及风险显示数据驱动所述显示器在所述井场三维虚拟沙盘上叠加显示所述井场钻井作业信息以及所述钻井作业风险评价信息。
在一实施例中：
所述钻井作业信息采集装置配置在钻井作业现场；
所述钻井作业风险分析单元、所述钻井作业信息数据库、所述钻井作业风险知识库、所述显示信息输出单元以及所述显示设备配置在远程基地。
在一实施例中：
所述钻井作业风险分析单元、所述钻井作业信息数据库和/或所述钻井作业风险知识库配置在云端服务器上。
根据本发明的方法对钻井作业过程中潜在的风险及可能发生的事故(故障)进行实时监测及可视化监测与分析，对减少或避免部分钻井作业风险起到重要作用并具有重大意义。
本发明的其它特征或优点将在随后的说明书中阐述。并且，本发明的部分特征或优点将通过说明书而变得显而易见，或者通过实施本发明而被了解。本发明的目的和部分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步骤来实现或获得。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1～图4是根据本发明不同实施例的系统结构框图。
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，借此本发明的实施人员可以充分理解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并依据上述实现过程具体实施本发明。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。
钻井作业全生命周期过程中存在作业环境复杂、技术难度大和管理风险高等特点，可以说钻井作业是石油天然气行业风险最高的领域。一旦发生事故，将会给井场及周边地区造成危害，轻则损毁钻井作业设备，重则导致人员伤亡、周边环境恶化等。
在现有技术中，针对钻井作业的风险监测通常需要具有风险评估能力的专业人员在钻井作业现场进行同步监控。这就需要为钻井作业现场配备专业的风险评估人员，考虑到钻井作业现场往往处于偏僻、环境恶劣区域，这势必导致巨量的人员成本消耗。并且，现场监控评估的结果在很大程度上取决于现场评估人员的自主判断，在恶劣的环境条件影响下，评估结果具有很大的主观性以及不确定性。
针对上述问题，本发明提出了一种针对钻井作业的可视化检测系统。如图1所示，在一实施例中，系统包括：
钻井作业信息采集装置110，其配置为采集并发送钻井现场的作业信息数据；
钻井作业信息数据库120，其配置为接收并保存钻井作业信息采集装置110发送来的作业信息数据；
钻井作业风险知识库130，其配置为保存钻井作业风险分析、计算与评价所需要的相关钻井作业风险知识；
钻井作业风险分析单元140，其配置为读取钻井作业信息数据库120中的作业信息数据以及钻井作业风险知识库130中的相关钻井作业风险知识，基于钻井作业风险知识库130中的相关钻井作业风险知识解析钻井作业信息数据库120中的作业信息数据，生成并输出钻井作业风险评价数据；
显示信息输出单元150，其配置为读取钻井作业信息数据库120中的作业信息数据以及钻井作业风险分析单元140输出的钻井作业风险评价数据并解析，输出作业信息及风险显示数据；
显示设备160，其配置为根据显示信息输出单元150输出的作业信息及风险显示数据进行井场钻井作业信息以及钻井作业风险评价信息的显示。
根据本发明的方法对钻井作业过程中潜在的风险及可能发生的事故(故障)进行实时监测及可视化监测与分析，对减少或避免部分钻井作业风险起到重要作用并具有重大意义。
进一步的，如图2所示，在一实施例中，钻井作业信息采集装置210配置在钻井作业现场；钻井作业风险分析单元240、钻井作业信息数据库220、钻井作业风险知识库230、显示信息输出单元250以及显示设备260配置在远程基地。
这样，在钻井作业现场就只需要配置数据采集人员(甚至只需要安置钻井作业信息采集装置，由钻井作业信息采集装置自动采集数据)，而不需要配置风险评估人员，就可以实现对钻井作业过程中潜在的风险及可能发生的事故(故障)进行实时远程监测及可视化监测与分析，不仅可以寄减少或避免部分钻井作业风险起，而且还大大减低了人工成本。
进一步的，如图3所示，在一实施例中，钻井作业风险分析单元340、钻井作业信息数据库320以及钻井作业风险知识库330配置在云端服务器上。这样，只需要在任何可以通过网络连接到云端服务器的本地主机上构造显示信息输出单元350以及显示设备360就可以实现对钻井作业过程中潜在的风险及可能发生的事故(故障)进行实时远程监测及可视化监测与分析，大大降低了构建可视化监测系统的难度。
并且，由于钻井作业信息数据库320以及钻井作业风险知识库330配置在云端服务器上，其数据不会受到本地主机的影响，大大提高了数据安全性。
进一步的，在一实施例中，用于构造显示信息输出单元350以及显示设备360本地主机可以是位于远程基地的主机，也可以是位于钻井作业现场的主机，这样就方便的实现了本地采集-远程分析-本地监控的模式。大大提高了风险监控的应用灵活性。
进一步的，在一实施例中，钻井作业信息采集装置包括：
手持采集终端，其配置为采集作业信息数据；
钻井作业信息数据远传组件，其安装在所述手持采集终端上，配置为将所述作业信息数据传输到钻井作业信息数据库。
具体的，在一实施例中，手持采集终端钻井作业信息采集内容依据钻井现场作业HSE风险管理相关标准要求及钻井现场作业管理实际确定。
进一步的，在一实施例中，系统还包括风险预警装置。风险预警装置配置为解析钻井作业风险分析单元输出的钻井作业风险评价数据，生成并输出预警数据。
对应风险预警装置，在一实施例中，系统还包括警报器。警报器配置为根据风险预警装置输出的预警数据向工作人员输出警报。
对应风险预警装置，在另一实施例中，显示信息输出单元还配置为将风险预警装置输出的预警数据加入作业信息及风险显示数据中，由显示设备显示预警信息。
进一步的，为了更加直观的显示井场钻井作业信息以及钻井作业风险评价信息，在一实施例中，显示设备设备配置为利用井场三维虚拟沙盘进行井场钻井作业信息以及钻井作业风险评价信息的显示。对应井场三维虚拟沙盘显示方式，显示信息输出单元配置为基于井场三维虚拟沙盘读取钻井作业信息数据库中的作业信息数据。
具体的，在一实施例中，井场三维虚拟沙盘包括钻台区设备、动力系统设备、钻井液系统、钻井工具、井控系统、油水罐系统、安全设施、辅助系统及设备、录井设备和钻井作业人员。
为了实现井场三维虚拟沙盘显示方式，在一实施例中，显示设备包括：
显示器；
沙盘显示驱动器，配置为驱动显示器显示井场三维虚拟沙盘；
信息显示驱动器，配置为根据作业信息及风险显示数据驱动显示器在井场三维虚拟沙盘上叠加显示井场钻井作业信息以及钻井作业风险评价信息。
具体的，沙盘显示驱动器从外部(钻井现场或远程基地)获取钻井作业现场的相关信息，根据钻井作业现场的相关信息生成钻井井场三维仿真环境。钻井井场三维实体模型包括十类：钻台区设备、动力系统设备、钻井液系统、钻井工具、井控系统、油水罐系统、安全设施、辅助系统及设备、录井设备和钻井作业人员。
如图4所示，手持采集终端411在钻井作业现场采集作业信息数据。钻井作业信息数据远传组件412将手持采集终端411采集到的作业信息数据发送到远程基地。远程基地的钻井作业信息数据库420接收并保存作业信息数据。
沙盘显示驱动器462生成钻井井场三维实体模型，驱动显示器461显示井场三维虚拟沙盘。
显示信息输出单元450基于井场三维虚拟沙盘从钻井作业信息数据库420处读取出相应的作业信息数据并将作业信息数据发送到信息显示驱动器463，信息显示驱动器463驱动显示器将作业信息叠加显示到井场三维虚拟沙盘的对应设备上。
钻井作业风险分析单元440读取钻井作业信息数据库420中的作业信息数据以及钻井作业风险知识库中430的相应的相关钻井作业风险知识，依照相关钻井作业风险知识根据作业信息数据对当前的钻井作业进行风险分析、计算以及评价，获取并输出钻井作业风险评价数据。显示信息输出单元450从钻井作业风险分析单元440处读取出钻井作业风险评价数据并将钻井作业风险评价数据发送到信息显示驱动器463，信息显示驱动器463驱动显示器将钻井作业风险评价信息叠加显示到井场三维虚拟沙盘的对应设备上。
风险预警器470从钻井作业风险分析单元440处读取出钻井作业风险评价数据并根据钻井作业风险评价数据判断是否要进行风险预警，当需要进行风险预警时生成并输出预警数据。显示信息输出单元450从风险预警器470处读取出预警数据并将预警数据发送到信息显示驱动器463，信息显示驱动器463驱动显示器将预警信息叠加显示到井场三维虚拟沙盘的对应设备上。
虽然本发明所公开的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。本发明所述的方法还可有其他多种实施例。在不背离本发明实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明做出各种相应的改变或变形，但这些相应的改变或变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种针对钻井作业的可视化监测系统，其特征在于，所述系统包括：
钻井作业信息采集装置，其配置为采集并发送钻井现场的作业信息数据；
钻井作业信息数据库，其配置为接收并保存所述作业信息数据；
钻井作业风险知识库，其配置为保存钻井作业风险分析、计算与评价所需要的相关钻井作业风险知识；
钻井作业风险分析单元，其配置为读取所述作业信息数据以及所述相关钻井作业风险知识，基于所述相关钻井作业风险知识解析所述作业信息数据，生成并输出钻井作业风险评价数据；
显示信息输出单元，其配置为读取所述作业信息数据以及所述钻井作业风险评价数据并解析，输出作业信息及风险显示数据；
显示设备，其配置为根据所述作业信息及风险显示数据进行井场钻井作业信息以及钻井作业风险评价信息的显示。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述钻井作业信息采集装置包括：
手持采集终端，其配置为采集作业信息数据；
钻井作业信息数据远传组件，其安装在所述手持采集终端上，配置为将所述作业信息数据传输到所述钻井作业信息数据库。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
风险预警装置，其配置为解析所述钻井作业风险评价数据，生成并输出预警数据。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
警报器，其配置为根据所述预警数据向工作人员输出警报。
5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述显示信息输出单元还配置为将所述预警数据加入所述作业信息及风险显示数据中。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的系统，其特征在于：
所述显示设备配置为利用井场三维虚拟沙盘进行井场钻井作业信息以及钻井作业风险评价信息的显示；
所述显示信息输出单元配置为基于所述井场三维虚拟沙盘读取所述作业信息数据。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述井场三维虚拟沙盘包括钻台区设备、动力系统设备、钻井液系统、钻井工具、井控系统、油水罐系统、安全设施、辅助系统及设备、录井设备和钻井作业人员。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述显示设备包括：
显示器；
沙盘显示驱动器，配置为驱动所述显示器显示所述井场三维虚拟沙盘；
信息显示驱动器，配置为根据所述作业信息及风险显示数据驱动所述显示器在所述井场三维虚拟沙盘上叠加显示所述井场钻井作业信息以及所述钻井作业风险评价信息。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的系统，其特征在于：
所述钻井作业信息采集装置配置在钻井作业现场；
所述钻井作业风险分析单元、所述钻井作业信息数据库、所述钻井作业风险知识库、所述显示信息输出单元以及所述显示设备配置在远程基地。
10.根据权利要求1～8中任一项所述的系统，其特征在于：
所述钻井作业风险分析单元、所述钻井作业信息数据库和/或所述钻井作业风险知识库配置在云端服务器上。
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