修井作業專家系統研究與應用

摘要：針對目前國內修井作業具體情況，開發一套修井作業專家系統，把油田開發以往的經驗教訓和成功做法匯集在一起，并通過各種途徑把有經驗的作業專家關于現場修井的具有代表性的工藝方法歸納總結，形成典型案例，供現場技術人員參考借鑒，還可以對新分大學生、不具備該專業知識的人員進行專業培訓和技能提高，使其在短期內獲得足夠專業知識，并使知識得以累積和擴充，對提高國內修井作業水平具有重要現實意義。通過開發修井作業專家系統，可以積累與傳播專家們的知識，降低打撈作業費用，為人員培訓和決策提供支持，幫助解決生產作業中遇到的各種各樣的實際問題。

關鍵詞：修井作業 系統推理機

0 引言

油田經過分開分立以來，一方面由于我處拓寬外部市場，作業隊伍相應增多，導致工程技術人員的嚴重匱乏。另一方面，作業隊伍吸收了一大批新生力量，但是由于這些技術人員普遍缺少工作經驗，而又少了老技術人員的幫帶環節，致使作業隊伍的整體作業水平不斷下滑。因此我們組織科研人員，經過一年多的調研、論證，研究開發出一套《修井作業專家系統》，用以彌補現場技術人員的匱乏和經驗的不足。該系統是國內首個修井專家系統軟件。該軟件集合了國內修井領域眾多修井專家的經驗，用于解決修井作業中存在的工程技術人員短缺、技術力量薄弱、油田修井作業遇到的情況千差萬別，沒有統一的模式或者技術規范，而且現場相關技術資料和專用修井工具設備管理不系統和規范，一旦遇到疑難問題或復雜技術等難題。該系統將能夠針對常見的井下落物、卡鉆和套管事故等提供專家咨詢，為現場施工人員作業提供技術指導；并且豐富的修井資料、修井案例將可以用于施工人員的技術培訓。

1 修井作業專家系統設計

修井作業專家系統概述。修井作業專家系統主要有兩大系統：修井咨詢專家系統和作業數據管理系統。修井咨詢專家系統主要功能就是進行井下事故的分析和處理，可以根據技術人員提供的具體井的基本資料進行推理，推薦出一套修井作業技術方案，并提供相應的修井工具和說明以及對修井結果進行再分析處理。作業數據管理系統的功能是將修井作業有關的數據資料進行統一化和條理化管理，方便查閱，主要有：事故井的基本技術資料、修井作業設備、常用的管材、修井常規工具、設計方案、修井現場標準及技術總結等。該軟件的功能結構如圖1.1所示。

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圖1.1 專家系統功能結構

①修井知識庫。主要是用于進行知識獲取與表示，并進行存儲管理。②對修井方案進行推理。還能夠模擬修井專家進行事故井推理并得出具體修井方案，提供工具選擇。③推理解釋。對修井方案的推理過程進行技術上的解釋說明，既可以驗證推理結果的可靠性，又可以培訓非修井專業技術人員。④人機接口。給修井知識的獲取、方案結果顯示和數據輸入輸出提供相應接口。⑤修井方案模糊評判。根據修井施工人員的作業現場使用情況結合專家經驗對技術方案進行模糊評判，得出較優的修井方案，為修井作業提供參考。⑥結果處理。使用系統提供的修井工具進行修井施工，并進行結果處理。⑦解卡子程序。針對卡鉆事故提出解卡技術方案，并準確計算出卡點和中和點，為進一步進行解卡作業提供依據。⑧修井工具磨損和鉛印識別。對修井工具的磨損鉛印進行分析，判斷井下事故的實際狀態，為進一步作業提供依據。⑨數據管理。對修井作業中的數據進行整理并進行系統管理，方便保存和查閱。⑩案例分析。將已經完成的修井工程資料輸入到軟件中儲藏，作為培訓技術人員的培訓材料。■幫助。對初次使用的用戶提供技術輔助。考慮到系統的易操作性，兼顧系統界面的友好性，采用幫助文件詳細介紹各功能模塊的操作。

2 專家系統結構

該專家系統處理一次修井作業的過程如圖2.1：

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圖2.1 系統運行過程圖

上述過程是系統控制的流程，每一個框圖包含多個步驟，每一步都包含著規則的調用。有事故咨詢的目的、任務及要求所規定的該專家軟件包括：知識模塊、作業專家經驗知識庫、專家解釋程序、推理機、綜合數據庫、人機接口模塊、方案模糊評判、結果處理及工具磨損模式識別等模塊，模塊間的關系如圖2.2所示。

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圖2.2 專家系統咨詢處理模塊功能流程

人機接口界面通過詢問事故井的基本狀況，以及事故相關方面的數據，然后進行分析推理，當系統根據已知的信息推理的結論不夠完整或者可供選擇的方案有多個時，就會向用戶詢問詳細的信息，這是系統將給予合理的解釋，說明什么需要的相關信息，系統提供可供選擇的條款供用戶選擇，當咨詢結束時，系統將提示是否進入下一步的子系統，如選擇是，系統將向用戶展示整個方案的推理過程，包括中間推理過程，使用戶明白該結論。

3 性能特點

①利用該軟件查詢修井資料，結合作業現場實際查詢以往的類似修井經驗和案例，將大大改善大學生剛到作業隊現場經驗缺少的不足。②該軟件包含了各種修井工具和設備參數，讓作業技術人員在施工作業時隨時隨地查詢到所需要的工具和設備參數。③該軟件包含了幾乎所有作業事故的情況和方法，工程技術人員可以直接在該系統里查詢到事故的處理方法和解決方案。④該軟件不但可以用來指導修井施工作業，也可以用來管理修井作業數據、查詢數據和培訓施工技術人員。⑤該軟件操作簡單、方便，不僅是本活字典，還是工程技術人員日常作業的好幫手。⑥該軟件既為工程人員提高了時效，也提高了工程人員的工作效率，還為工程人員提供了寶貴的交流平臺。

4 現場應用

2009年以來，在高升工程技術處作業一公司安裝15臺，在作業二公司安裝15臺，在科技創新中心安裝5臺，運行580天。通過驗證，該系統性能穩定，查詢方便，為井下作業技術人員提供了重要的參考依據，順利保障了各種修井作業1200井次，使作業一次成功率達到98%。大大提高生產時效，累計節約施工工期600天，減少事故處理36井次，增加采油量1200噸。累計節約創效1980萬元。因此，該項目具有很好的推廣應用前景。。

5 主要技術創新點

①修井作業專家系統推理機的實現：推理是根據一定的原則從已知的事實(或判斷)推出新的事實(或另外的判斷)的一種思維過程，其中推理所依據的事實叫做條件，由前提所推出的新的結果叫做結論。②在專家系統中，推理以目前已有的專業修井知識為根據，是一種具有實踐經驗的知識推理。與計算機相結合就構成了推理機理。知識積攢庫和推理機理是該專家軟件系統的主要部分。

6 結論

該系統為國內首個修井專家系統軟件。集合了國內修井領域眾多修井專家的經驗，能為現場施工人員提供技術指導和對施工人員進行專業技術培訓。有力的保障了一線修井作業的生產時效和作業成功率，也極大的提高了工程人員的施工效率，并為技術交流以及對整個行業技術水平的提升起到了較好的促進和推動作用。

參考文獻

[1]周興全.鉆采工具手冊[K].北京：科學出版社，2002，424-429頁.

[2]吳奇.采油技術手冊[K].北京:石油化學工業出版社，1977，268-

272頁.

作者簡介：張振軍：（1976-），男，遼寧營口人，工程師，現從事技術工作。