一种煤矿厚基岩地层一钻完井智能建井方法与流程

本发明涉及煤矿开采，具体是一种煤矿厚基岩地层一钻完井智能建井方法。

背景技术：

1、一钻完井是一种油气田开发或煤矿开发中的钻井技术，它指的是在进行油气井或煤矿井的完井作业时，仅使用一次钻杆或管柱就完成整个完井过程，传统的完井方法通常需要多次下入和提升钻杆或管柱，而一钻完井技术则通过合理设计和优化工艺，使得在单次操作中即可完成井筒封隔、油管、套管以及封隔器等设备的安装和固定，一钻完井技术的应用可以大大减少完井作业的时间和成本，提高作业效率，减少井下操作带来的风险，因此，如何制定一个用于煤矿厚基岩地层的一钻完井方案，并对一钻完井方案进行高效的执行是当前煤矿开发过程中的重难点问题。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种煤矿厚基岩地层一钻完井智能建井方法。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种煤矿厚基岩地层一钻完井智能建井方法，包括以下步骤：

3、步骤s1：选择煤矿区域进行地质勘探，进而采集相应的地质数据；

4、步骤s2：基于采集到的地质数据，通过建模软件设计针对厚基岩地层的一钻完井方案；

5、步骤s3：将设计好的一钻完井方案导入至智能化钻井设备中，并启动智能化钻井设备进行钻井操作；

6、步骤s4：通过布置地层信息监测设备实时采集钻井操作过程中的地层数据，并基于地层数据对智能化钻井设备进行智能化干预；

7、步骤s5：当智能化钻井设备抵达预设的目标位置后，执行完井作业，并在完井作业成功完成后执行生产作业，进而开采目标位置的煤层资源；

8、步骤s6：对生产作业进行工序流程监控，进而定位出异常的工序流程并生成相应的预警信息。

9、进一步的，选择煤矿区域进行地质勘探，采集相应地质数据的过程包括：

10、选择煤矿区域，根据煤矿区域的区域面积选择相应数目的地质勘探设备，记煤矿区域的区域面积为s区域，获取地质勘探设备的设备工作区域，并记为s工作，根据s区域和s工作获取在煤矿区域所需地质勘探设备的数目，记该数目为s，有s＝s区域/s工作，s取值为大于0的整数；

11、设置每个地质勘探设备的工作时段，进而在工作时段内启动每个地质勘探设备的设备调整，进而获取地质勘探设备对应的设备参数，设备参数用于进行地质勘探设备的稳定放置调节，对相应的地质勘探设备设置设备参数，进而采集每个地质勘探设备在相应煤矿区域的地质数据，地质数据包括地质类型、可钻探深度、地质疏松度以及地质稳定度。

12、进一步的，基于采集到的地质数据，通过建模软件设计针对厚基岩地层的一钻完井方案的过程包括：

13、选择建模软件，并判断建模环境是否处于安全环境，建模软件预先设置有防火墙日志和安全正则表达式，防火墙日志用于判断当前建模软件是否记录有入侵信息，安全正则表达式用于判断建模软件所包括的若干个建模配置项是否处于正确配置状态；

14、当建模软件不存在入侵信息，以及建模软件对应的全部建模配置项都处于正确配置状态时，则判断建模软件的建模环境处于安全环境，否则，判断建模软件未处于安全环境；

15、在建模软件处于安全环境时，将地质数据输入至建模软件中，由建模软件将地质数据中的地质类型、可钻探深度、地质疏松度以及地质稳定度分别作为方案评估项，进而设计出针对厚基岩地层的一钻完井方案，在建模软件未处于安全环境时，对建模软件进行漏洞扫描和漏洞修复，进而时将建模环境转换为安全环境。

16、进一步的，将设计好的一钻完井方案导入至智能化钻井设备中，并启动智能化钻井设备进行钻井操作的过程包括：

17、选择满足一钻完井方案中地质类型的相应钻头选型的智能化钻井设备，获取智能化钻井设备的设备通信协议以及建模软件的软件通信协议，判断设备通信协议与软件通信协议是否处于同一网络通信格式下；

18、若是，则将建模软件设计好的一钻完井方案导入至智能化钻井设备中，一钻完井方案包括规定完井时长、完井深度、钻井速度、钻井设备控制参数以及钻井启动时间，由智能化钻井设备按照一钻完井方案进行钻井操作；

19、若否，则将设备通信协议与软件通信协议统一转换为预设的第三方通信协议，将一钻完井方案按照第三方通信协议导入至智能化钻井设备中，进而启动智能化钻井设备进行钻井操作；

20、所述钻井操作包括钻井路径规划、钻井方位校正以及钻井障碍物规避，完成钻井路径规划、钻井方位校正以及钻井障碍物规避后，构建出智能化钻井设备最终的钻井路径。

21、进一步的，通过布置地层信息监测设备实时采集钻井操作过程中的地层数据的过程包括：

22、在智能化钻井设备通过一钻完井方案进行当前煤矿区域的钻井操作时，在智能化钻井设备上布置地层信息监测设备，并设置地层信息监测设备的数据上报频率，记为f上报，f上报的单位为：n次/米，n为大于0的整数，将地层信息监测设备在钻井操作开始前的地层位置标记为l1，将智能化钻井设备抵达完井深度处对应的地层位置标记为l2，其中，l1和l2的单位为米，进而获取数据上报频率f上报的设置次数，记该次数为x，x＝|l2－l1|/f上报，进而由地层信息监测设备进行x*n次的实时上报操作，将每5次地层信息监测设备采集到的全部数据信息标注为地层数据，地层数据包括地层应力变化数据、地层张力变化数据以及地层剪切力变化数据。

23、进一步的，基于地层数据对智能化钻井设备进行智能化干预的过程包括：

24、地层应力变化数据、地层张力变化数据以及地层剪切力变化数据分别由若干个地层位置的实时应力数据、实时张力数据以及实时剪切力数据组成，对若干个地层位置从上至下顺序编号，并记为i，i＝1，2，3，……，m，其中m为大于0的整数，将编号为i的地层位置对应的实时应力数据、实时张力数据以及实时剪切力数据分别标记为yl[i]、zl[i]以及jql[i]；

25、以若干个地层位置作为横坐标，以若干个地层位置对应的yl[i]、zl[i]以及jql[i]分别作为纵坐标，进而构建若干个实时应力数据、若干个实时张力数据以及若干个实时剪切力数据各自随地层位置进行变化的应力趋势曲线、张力趋势曲线以及剪切力趋势曲线；

26、设置标准应力趋势曲线、标准张力趋势曲线以及标准剪切力趋势曲线；

27、将应力趋势曲线、张力趋势曲线以及剪切力趋势曲线分别与相应的标准应力趋势曲线、标准张力趋势曲线以及标准剪切力趋势曲线进行比对，进而获取相应的异常应力曲线段、异常张力曲线段和异常剪切力曲线段；

28、将异常应力曲线段、异常张力曲线段以及异常剪切力曲线段对应的地层位置标注为智能化钻井设备的干预点位，在若干个所标注的干预点位，对智能化设备进行的智能化干预包括设置设备应力调节参数、设备张力调节参数以及设备剪切力调节参数，进而通过设备应力调节参数修正异常应力曲线段，通过设备张力调节参数修正异常张力曲线段，通过设备剪切力调节参数修正异常剪切力曲线段。

29、进一步的，当智能化钻井设备抵达目标位置后执行完井作业，并在完井作业完成后执行生产作业开采目标位置的煤层资源的过程包括：

30、获取智能化钻井设备所导入的一钻完井方案中所记录的完井深度，并将该完井深度所对应地下区域作为智能化钻井设备预设的目标位置，当智能化钻井设备抵达目标位置后，由智能化钻井设备执行完井作业；

31、由处于地上区域的施工人员向地下区域投放完井装置，以及完井装置对应需要的完井相关器件，由完井装置按照预设的完井施工手册将完井相关器件布置于当前地下区域的井身区域以及井底区域，当完井作业执行完成后，回收完井装置至地上区域，并由地上区域的施工区域对完井装置进行功能完整性检查，若功能完整性检查处于合格，则对完井装置进行入库操作，若功能完整性检查不合格，则安排设备检修人员对完井装置进行检修操作，直至完井装置的功能完整性检查处于合格后停止检修操作，再进行入库操作；

32、当完井作业完成后，则生成该煤矿区域的煤矿施工井，在煤矿施工井投放煤矿开采机器人，设置煤矿开采机器人的施工参数，进而由煤矿开采机器人执行生产作业，通过生产作业开采目标位置的煤层资源。

33、进一步的，对生产作业进行工序流程监控，进而定位出异常的工序流程并生成相应的预警信息的过程包括：

34、获取生产作业所包括的若干个工序流程，设置若干个工序流程对应的工序规范信息用于进行工序流程监控，若工序流程不符合相应的工序规范信息，则将相应的工序流程定位为异常的工序流程，并生成异常的工序流程对应的预警信息，若工序流程完全符合相应的工序规范信息，则不进行任何操作；

35、预警信息的内容为：当前的工序流程存在异常，汇总当前处于异常的工序流程对应的全部工序操作记录，并进行数据加密后生成相应的工序日志，将工序日志发送至管理员处，由管理员将工序日志进行数据解密后交由若干个生产作业人员组成的生产小组进行数据分析，进而制定相应的作业方案并执行作业方案，以便将异常的工序流程转换为正常。

36、与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过对煤矿区域进行地质勘探采集相应的地质数据，并基于采集的地质数据由建模软件设计相应的一钻完井方案导入至智能化钻井设备中，启动智能化钻井设备进行钻井操作，通过实时采集钻井操作过程中的地层数据，并基于地层数据对智能化钻井设备进行智能化干预，当智能化钻井设备抵达预设的目标位置后，执行完井作业以及生产作业，进而开采目标位置的煤层资源，对生产作业进行工序流程监控，定位出异常的工序流程并生成相应的预警信息，最终实现了一钻完井的目的，有效提升了完井作业的作业效率，减少了完井的时间成本，通过对生产作业进行工序流程监控，一定程度上减少了井下施工存在的风险。