(19)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 202111668010.9 (22)申请日 2021.12.31 (71)申请人 中国石油天然气集团有限公司 地址 100007 北京市东城区东 直门北大街9 号 申请人 中国石油集团工程 技术研究院有限 公司 (72)发明人 刘伟　徐宝昌　付加胜　赵庆　 翟小强　李牧　孟卓然　张瑞凇　 (74)专利代理 机构 北京思格 颂知识产权代理有 限公司 1 1635 专利代理师 潘珺 (51)Int.Cl. G06F 30/25(2020.01) G06F 30/27(2020.01)G06N 3/04(2006.01) G06N 3/08(2006.01) G06F 17/11(2006.01) G06F 113/08(2020.01) (54)发明名称 工况监测和控制模型建立方法及其应用方 法和装置 (57)摘要 本发明公开了一种工况监测和控制模型建 立方法及其应用方法和装置。 包括： 使用所述训 练集对深度置信网络DBN模型进行训练， 直至达 到预设终止 条件， 得到工况监测模型。 在深度Q网 络DQN模型的回放缓冲区积累多组与钻井工 况有 关的状态 ‑动作数据； 并通过迁移学习实现Q值重 用， 将钻井工况有关的历史数据和经验数据存入 所述回放缓冲区， 对所述DQN模型进行训练， 直到 奖励累积值曲线收敛， 得到包括工况控制策略的 控制模型。 能够使工况监测更为准确快速， 有助 于提高工 况判断的效率和质量， 实现了控制模型 对经验数据的有效利用， 有助于提高对工况进行 控制的效率和准确性， 工况控制策略找到较优动 作的过程被加快， 有助于及时对工况做出控制响 应。 权利要求书7页 说明书23页 附图13页 CN 114519291 A 2022.05.20 CN 114519291 A 1.一种工况监测模型建立方法， 其特 征在于， 包括： 将获得的多组工况钻井数据生成样本集， 从所述样本集中抽取多组工况钻井数据作为 训练集； 使用所述训练集对深度置信网络DBN模型进行训练， 直至达到预设终止条件， 得到工况 监测模型。 2.如权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述将获得的多组工况钻井数据构成样本 集， 包括： 将获得的不同时刻或不同时间段对应的多组工况钻井数据， 生成样本集， 所述样本集 中的每个样本数据， 包含有与所述时刻或时间段对应的立压、 回压、 出口流量、 流量差和工 况标签。 3.如权利要求1所述的方法， 其特征在于， 在使用所述训练集对深度置信网络DBN模型 进行训练之前， 包括： 对所述训练集做独立主元分析ICA， 得到独立主元的集合， 使用独立主元的集合作为更 新的训练集。 4.如权利要求2所述的方法， 其特 征在于， 所述 流量差通过 下述方式获得， 包括： 使用感知算法计算井底钻头流 量； 使用对应的出口流 量与所述井底钻头流 量做差， 得到所述 流量差。 5.如权利要求 4所述的方法， 其特 征在于， 所述使用感知算法计算井底钻头流 量， 包括： 建立水力学模型， 如式1所示， 井底压力计算方程 为： 式1、 式2中， pp、 pc、 pbit分别为立压、 回压、 井底压力， MPa； qbit、 qpump、 qback和qres分别为井 底钻头流量、 泵出口流量、 回压泵出口流量和地层侵入流量， m3/s； 特别指 出， 当溢流或漏失 发生时， qres仅在符号上有差别， 溢流发生时规定 为正号， 漏失发生时规定为负号。 分别表示立压、 井底钻头流量、 回压的导数； Ed、 Ea分别为钻柱和环空内钻井液的体积模 量， MPa； Vd、 Va分为钻柱和环空体积， m3； 为环空体积变化量， m3； Ma、 Md分别为环空和 钻柱权　利　要　求　书 1/7 页 2 CN 114519291 A 2中钻井液流动方向上单位截面密度的积分， kg/m3； Aa、 Ad分别为环空与钻柱的横截面积Fa、 Fd 分别为环空和钻柱中钻井液流动方向的摩擦系数， s2/m6； ρd、 ρa分别为钻柱和环空中钻井液 密度， kg/m3； kc为节流阀的流量系数； zc为节流阀开度， ％； p0为大气压， MPa； H为垂直井深， m； g为重力加速度， m/s2。 上述公式中M、 Fa的计算与环空中密度和摩擦系数有关， 由于假设中对其进行一定程度 的简化， 因此选取 未知参数θ1、 θ2如下 对式1进行如下坐标变换， p′p＝pp 根据式1‑4将水力学模型转 化为状态空间形式， y＝CX               式5 其中 C＝[1 0 0], 式6中u表示钻井过程中的可操作变量。 根据式5‑6建立如下感知算法对 θ1、 θ2、 qbit进行计算，权　利　要　求　书 2/7 页 3 CN 114519291 A 3