水平井鉆井摩阻的控制優化方法及裝置與流程

本發明涉及巖土或石油地質鉆井領域，特別涉及一種水平井鉆井摩阻的控制優化方法及裝置。

背景技術：

長位移水平井技術已經成為開發非常規油氣資源的主體技術之一。中國在頁巖氣、致密油氣方面已成功鉆成一批長位移水平井，平均水平井段長度逐步從500m增加至1500m以上。但是，長位移水平井技術相比國外仍存在較大差距，主要體現在長水平井段水平井鉆井周期偏長、作業成本偏高，水平段延伸長度有限。

從鉆井周期和鉆井進尺數據上看，大量的鉆井時間均消耗在造斜井段和水平井段鉆井作業中，導致這一結果的主要原因是：在長位移水平井鉆井過程中，鉆井摩阻高，進而導致鉆井效率低，周期長，成本高，這樣以后嚴重影響非常規油氣資源(即頁巖氣、致密油氣等)的效益開發。

技術實現要素：

為了克服現有技術的上述缺陷，本發明實施例中提供了一種水平井鉆井摩阻的控制優化方法及裝置，其能夠優化鉆井參數，有效減小鉆井過程中的摩阻扭矩，提高鉆具在井下能量傳遞效率。

本發明實施例的具體技術方案是：一種水平井鉆井摩阻的控制優化方法，包括以下步驟：

獲取鉆井參數；

根據鉆井作業中的鉆井參數選擇得到多組數據樣本；

識別各個所述數據樣本所對應的鉆柱作業狀態；

基于所述鉆井參數、所述數據樣本、所述數據樣本所對應的鉆柱作業狀態得到所述數據樣本的實際摩阻系數；

對所述數據樣本和所述數據樣本的實際摩阻系數進行相關性分析以得到鉆井參數中符合預設要求的參數；

對鉆井參數中符合預設要求的參數按照預設規則進行調整。

作為一種優選的實施方式，所述鉆井參數包括錄井參數、鉆柱結構參數、鉆井液性能參數、井眼軌跡參數和井筒參數。

作為一種優選的實施方式，所述錄井參數包括鉆頭尺寸、時間、井深、鉆頭位置、鉆時、鉤載、轉速、扭矩、立壓、套壓、泵沖、進出口的排量和進出口的鉆井液密度。

作為一種優選的實施方式，所述鉆柱結構參數包括鉆具類型、外徑、內徑、長度和線重。

作為一種優選的實施方式，所述鉆井液性能參數包括塑性粘度、動切力、潤滑系數，所述井眼軌跡參數包括斜深、井斜和方位，所述井筒參數包括井筒類型、下深、內徑、以及預置摩阻系數。

作為一種優選的實施方式，在所述根據鉆井作業中的鉆井參數中選擇得到多組數據樣本的步驟中，具體為，根據鉆井作業中的鉆井參數中獲取在不同時刻下的數據樣本，進而得到多組數據樣本。

作為一種優選的實施方式，在所述識別各個所述數據樣本所對應的鉆柱作業狀態的步驟中，具體為：

根據所述數據樣本中的錄井數據中井深與鉆頭位置是否相同將該數據樣本區分為a類狀態，即定向或旋轉鉆進狀態或b類狀態，即起下鉆狀態或劃眼狀態；如果相同則將該數據樣本區分為a類狀態，如果不相同則區分為b類狀態；

根據a類狀態中的數據樣本中轉速和扭矩大小將a類狀態分為c狀態，即旋轉鉆進狀態或d類狀態，即定向鉆進狀態；如果數據樣本同時滿足轉速大于10r/m和扭矩大于1kN·m，則該數據樣本的鉆柱狀態為c類狀態，否則該數據樣本的鉆柱狀態為d類狀態；

根據b類狀態中的數據樣本中排量大小將b類狀態分為e類狀態，即劃眼作業狀態或f類狀態，即起下鉆作業狀態；若該數據樣本的排量大于5L/s，則該數據樣本的鉆柱狀態為e類狀態，否則該數據樣本的鉆柱狀態為f類狀態；

根據e類狀態中的數據樣本中轉速和扭矩大小將e類狀態分為g類狀態，即旋轉劃眼狀態或h類狀態，即非旋轉劃眼狀態；若該數據樣本中同時滿足轉速>10r/m、扭矩大于1kNm，則該數據樣本的鉆柱狀態為g類狀態，否則認為鉆柱狀態為h類狀態；

根據f類狀態中的數據樣本中實際大鉤載荷是否大于理想大鉤載荷將f類狀態分為i類狀態，即起鉆狀態或j類狀態，即下鉆狀態；若該數據樣本中實際大鉤載荷大于理想大鉤載荷，則該數據樣本的鉆柱狀態為i類狀態，否則認為鉆柱狀態為j類狀態；

根據h類狀態中的數據樣本中實際大鉤載荷是否大于理想大鉤載荷將h類狀態分為k類狀態，即上提劃眼狀態或l類狀態，即下放劃眼狀態；若該數據樣本中實際大鉤載荷大于理想大鉤載荷，則該數據樣本的鉆柱狀態為k類狀態，否則認為鉆柱狀態為l類狀態。

作為一種優選的實施方式，在所述基于所述鉆井參數、所述數據樣本、所述數據樣本所對應的鉆柱作業狀態得到所述數據樣本的實際摩阻系數的步驟中，定義函數f(u)為實際大鉤載荷與理論大鉤載荷的差，公式如下：

f(u)＝F_hkL-F_HKL(u)

對上述公式采用二分法迭代求解當f(u)＝0時μ值，該u值為實際摩阻系數u_實際；

其中，F_HKL表示實際大鉤載荷，其單位為kN；F_HKL(u)表示摩阻系數為u時的計算大鉤載荷，其單位為kN。

作為一種優選的實施方式，在所述對所述數據樣本和所述數據樣本的實際摩阻系數進行相關性分析以得到鉆井參數中符合預設要求的參數的步驟中，具體為：對所述數據樣本中的錄井參數與所述數據樣本的實際摩阻系數進行相關性分析得到相關系數；根據所述相關系數得到所述數據樣本中的錄井參數中符合預設條件一的參數；對所述數據樣本中的錄井參數中不符合預設條件一的參數進行非線性相關性分析得到符合預設條件二的參數。

作為一種優選的實施方式，在所述對鉆井參數中符合預設要求的參數按照預設規則進行調整的步驟中，具體為，對鉆井參數中符合預設條件一的參數和符合預設條件二的參數按照預設規則進行調整。

本申請還提供一種水平井鉆井摩阻的控制優化裝置，所述水平井鉆井摩阻的控制優化裝置包括：

采樣模塊，用于根據鉆井作業中的鉆井參數中選擇得到多組數據樣本；

狀態識別模塊，用于識別各個所述數據樣本所對應的鉆柱作業狀態；

計算模塊，用于基于所述鉆井參數、所述數據樣本、所述數據樣本所對應的鉆柱作業狀態得到所述數據樣本的實際摩阻系數；

相關性分析模塊，用于對所述數據樣本和所述數據樣本的實際摩阻系數進行相關性分析以得到鉆井參數中符合預設要求的參數；

調整模塊，用于對鉆井參數中符合預設要求的參數按照預設規則進行調整。

本發明實施例中的控制優化方法可以根據實時的鉆井參數，實時計算表征井下能量傳遞效率的參數實際摩阻系數，通過計算與哪些鉆井參數存在較大的相關性，并根據相關性量的變化特征，優化實際摩阻系數，進而實現最佳的實際摩阻系數控制目標，從而提高實時鉆井效率。

附圖說明

在此描述的附圖僅用于解釋目的，而不意圖以任何方式來限制本發明公開的范圍。另外，圖中的各部件的形狀和比例尺寸等僅為示意性的，用于幫助對本發明的理解，并不是具體限定本發明各部件的形狀和比例尺寸。本領域的技術人員在本發明的教導下，可以根據具體情況選擇各種可能的形狀和比例尺寸來實施本發明。

圖1為本發明在實施例中控制優化方法的流程圖。

圖2為本發明實施例中鉆井參數的控制裝置的結構示意圖。

具體實施方式

結合附圖和本發明具體實施方式的描述，能夠更加清楚地了解本發明的細節。但是，在此描述的本發明的具體實施方式，僅用于解釋本發明的目的，而不能以任何方式理解成是對本發明的限制。在本發明的教導下，技術人員可以構想基于本發明的任意可能的變形，這些都應被視為屬于本發明的范圍。

目前國內水平井鉆井過程中，對摩阻的管理優化多采用被動優化方式，即設計階段，通過對已鉆井的摩阻分析，優化出相對合理的鉆井工藝參數并寫入鉆井工程設計中；在鉆井過程中，執行鉆井設計參數以控制摩阻，一旦發現摩阻扭矩惡化甚至出現鉆井復雜情況后，才查擺問題原因，并對鉆井工藝參數進一步優化，更改鉆井設計，執行新的鉆井參數，降低摩阻。申請人發現這種優化方式存在諸多問題。該優化方式不能及時發現摩阻的惡化趨勢，查擺問題時間較長，無法保證鉆井作業始終處于低摩阻狀態下工作，最終影響水平井段大位移延伸時的作業效率，嚴重時影響井段延伸長度，甚至無法完成預定鉆井井段作業。其次，只有在摩阻相對較為嚴重甚至已經釀成一定的鉆井復雜或事故時才采取一定的措施，經優化后雖然采用新的鉆井工藝參數一定程度上降低了摩阻，但是高摩阻扭矩下形成的諸如軌跡質量、井徑質量、井眼鍵槽等關鍵影響因素無法改變，影響后續鉆井作業時的摩阻。同時，該優化方式調整并優化鉆井工藝參數過程復雜，時效性較差，遇高摩阻時，反復上提下放或大幅擺動鉆具影響作業效率，增加鉆井輔助作業時間，在常規油氣開發中影響資源的高效開發，在非常規油氣鉆井中影響資源的有效開發。因此，申請人提出了一種控制優化方法，圖1為本發明在實施例中水平井鉆井摩阻的控制優化方法的流程圖，如圖1所示，所述水平井鉆井摩阻的控制優化方法包括以下步驟：

S101：獲取鉆井參數。

獲取鉆井參數，其中，所述鉆井參數包括錄井參數、鉆柱結構參數、鉆井液性能參數、井眼軌跡參數和井筒參數。所述錄井參數包括鉆頭尺寸、時間、井深、鉆頭位置、鉆時、鉤載、轉速、扭矩、立壓、套壓、泵沖、進出口的排量和進出口的鉆井液密度。所述鉆柱結構參數包括鉆具類型、外徑、內徑、長度和線重。所述鉆井液性能參數包括塑性粘度、動切力、潤滑系數。所述井眼軌跡參數包括斜深、井斜和方位。所述井筒參數包括井筒類型、下深、內徑、預置摩阻系數。

上述鉆井參數的獲取可以采用手動獲取，如直接手動錄入計算機系統中，也可以根據鉆井實時錄井系統提供的接口，由計算機自動導入。當然的，也可以同時采用以上兩種方法，部分數據通過錄井系統直接自動導入，部分數據手動錄入。

S102：根據鉆井作業中的鉆井參數選擇得到多組數據樣本。

根據上述鉆井參數，將鉆井作業中某一時刻的數據作為一組數據樣本，獲取多個不同時刻下的數據進而得到多組數據樣本。在實際鉆井作業中，每個時刻均有一組錄井數據，為了分析鉆井摩阻的變化趨勢，需要從眾多的鉆井參數中的錄井數據選擇出與當前研究狀態相關性較高的數據樣本，即需要對樣本數據的進行合理的選擇。反映當前鉆井狀態的數據可以選擇離井底位置50m以內、鉆柱運動狀態相同的數據樣本，樣本容量選擇在40至100組左右進行分析；反映井筒某位置的井下狀況的數據選擇此位置附近2m以內，相同鉆柱運動狀態的數據樣本進行分析。每一個數據樣本的鉆柱運動狀態可以通過計算獲得，下一步驟中有詳細說明。

S103：識別各個所述數據樣本所對應的鉆柱作業狀態。

在本步驟中，根據各個數據樣本的特征可區分井下鉆柱的運動狀態，比如旋轉起下鉆、不旋轉起下鉆、滑動鉆進、旋轉鉆進、劃眼等狀態，識別的方法如下：

根據所述數據樣本中的錄井數據中井深與鉆頭位置是否相同將該數據樣本區分為a類狀態，即定向或旋轉鉆進狀態或b類狀態，即起下鉆狀態或劃眼狀態；如果相同則將該數據樣本區分為a類狀態，如果不相同則區分為b類狀態。

根據a類狀態中的數據樣本中轉速和扭矩大小將a類狀態分為c狀態，即旋轉鉆進狀態或d類狀態，即定向鉆進狀態；如果數據樣本同時滿足轉速大于10r/m和扭矩大于1kN·m，則該數據樣本的鉆柱狀態為c類狀態，否則該數據樣本的鉆柱狀態為d類狀態。

根據b類狀態中的數據樣本中排量大小將b類狀態分為e類狀態，即劃眼作業狀態或f類狀態，即起下鉆作業狀態；若該數據樣本的排量大于5L/s，則該數據樣本的鉆柱狀態為e類狀態，否則該數據樣本的鉆柱狀態為f類狀態。

根據e類狀態中的數據樣本中轉速和扭矩大小將e類狀態分為g類狀態，即旋轉劃眼狀態或h類狀態，即非旋轉劃眼狀態；若該數據樣本中同時滿足轉速>10r/m、扭矩大于1kNm，則該數據樣本的鉆柱狀態為g類狀態，否則認為鉆柱狀態為h類狀態。

根據f類狀態中的數據樣本中實際大鉤載荷是否大于理想大鉤載荷將f類狀態分為i類狀態，即起鉆狀態或j類狀態，即下鉆狀態；若該數據樣本中實際大鉤載荷大于理想大鉤載荷，則該數據樣本的鉆柱狀態為i類狀態，否則認為鉆柱狀態為j類狀態。

根據h類狀態中的數據樣本中實際大鉤載荷是否大于理想大鉤載荷將h類狀態分為k類狀態，即上提劃眼狀態或l類狀態，即下放劃眼狀態；若該數據樣本中實際大鉤載荷大于理想大鉤載荷，則該數據樣本的鉆柱狀態為k類狀態，否則認為鉆柱狀態為l類狀態。

理論上可以根據所述數據樣本中前后鉆頭位置數據變化可以對所述f類分為起下鉆工況，但因獲取的錄井數據屬于離散數據，通過對比鉆頭位置深度變化來區分起下鉆、劃眼狀可信度低，故在本實施方式中通過對比實際大鉤載荷與理論大鉤載荷之間差值來校核識別。

獲得數據樣本所對應的鉆柱的狀態類別后，可以從多組樣本數據中帥選出與當前研究狀態相關性較高的數據樣本以進行下一步驟。

S104：基于所述鉆井參數、所述數據樣本、所述數據樣本所對應的鉆柱作業狀態得到所述數據樣本的實際摩阻系數。

定義函數f(u)為實際大鉤載荷與理論大鉤載荷的差，公式如下：

f(u)＝F_hkL-F_HKL(u)

其中，F_HKL表示實際大鉤載荷，其單位為kN；F_HKL(u)表示摩阻系數為u時的計算大鉤載荷，其單位為kN。

在本步驟中，根據鉆井參數數據中的錄井參數、鉆柱結構參數、鉆井液性能參數、井眼軌跡參數、井筒參數，采用本領域的常規文獻(比如文獻[1]JONES H H.How to Drill a Vertical Oil Well or Drilling Straight Holes by Gravity[J].Oil&Gas Journal,1929,(9):9-13；文獻[2]CAPELUSH NIKOV M.Why Holes Go Crooked in Drilling[J].World Petroleum,1930,(5):191-196；文獻[3]劉臣保，岳欠杯.石油鉆采管柱力學[M].北京：石油工業出版社，2011：7-13,68-73；文獻[4]高德利.油氣管柱力學與工程[M].北京:中國石油大學出版社，2006：82-120等)公布的摩阻計算模型以及步驟S103中鉆柱作業狀態可以得到鉆井過程中的提升管柱的理論大鉤載荷F_HKL(u)。實際大鉤載荷FHKL計算方式為本領域現有的常規技術方法，在此不再累述。

下面以經典Johancsik軟桿模型為例來說明計算FHKL(u)的方法。

Johancsik1983年首次建立了摩阻扭矩力學分析模型，選取一微段(一般選100ft或30m段)的摩阻扭矩力學模型如下：

${\mathrm{\Δf}}_d=W_{q}cos\stackrel{\‾}{\mathrm{\α}}\±\mathrm{\μ}\·N$

ΔT＝μ·N·r

式中：F_d為鉆柱單元下端的軸向拉力，N；T為鉆柱扭矩，N·m；N為鉆柱側向力，N；W_q為鉆柱在鉆井液中的重量，N；μ為鉆柱與井壁的摩擦系數；r為鉆柱單元外表面半徑，m；Δα，為平均井斜角，井斜角增量，方位角增量，rad；模型中μ前符號起鉆時取“+”，下鉆時取“-”。

計算理論大鉤載荷過程如下：給定摩阻系數μ，從鉆頭下端面開始計算，初始化鉆柱的最下端面的拉力為零。以鉆頭下端面為準，從鉆頭另一方向選取第一微段，根據摩阻系數μ和鉆柱狀態，通過上述摩阻扭矩力學計算模型，計算出第一微段上端面的拉力和扭矩；第一微段基礎上，以第一微段的上端面為第二微段的下端面，順著第一的方向在管柱上選取第二段微段，根據力的作用是相互的原理可知，第二段微段的下端面軸向拉力和扭矩與上一段微段的上端面拉力和扭矩是相等的，同理采用力學計算模型可以計算出第二微段上端面的軸向拉力和扭矩。依次選擇并計算第三、四…段管柱的軸向拉力和扭矩，當計算至井口位置時的軸向拉力即為理論大鉤載荷。

在本步驟中，對公式f(u)＝F_hkL-F_HKL(u)采用二分法迭代求解當f(u)＝0時u值，該u值為實際摩阻系數u_實際；步驟可以如下：

a.初始化設置u1＝0，u2＝2，摩阻系數u_實際屬于區間[u1，u2]，此時f(u1)為沒有摩阻下的理想大鉤載荷，可用于所述的鉆住狀態識別中，矯正鉆柱起下鉆工況作業狀態識別結果。正常情況下有關系f(u1)*f(u2)<0，否則數據異常；

b.對u在區間[u1，u2]上任取中值u＝(u1+u2)/2，代入摩阻扭矩力學計算模型求出f(u)；

c.若|f(u)|<q(q為設定的較小值，如取值2N)或|u1-u2|<p(p為設定的較小值，如取值0.00001)，則u為所求得的摩阻系數，終止計算；

d.若|f(u)|>q且|u1-u2|>p，則執行第e步；

e.若f(u)滿足關系f(u1)*f(u)<0，則滿足f(u)＝0的解在[u1，u]區間上，將u賦值給u2，并重復第b步驟；若f(u)滿足關系f(u1)*f(u)>0，則滿足f(u)＝0的解在[u，u2]區間上，將u賦值給u1，并重復第b步驟。

S105：對所述數據樣本和所述數據樣本的實際摩阻系數進行相關性分析以得到鉆井參數中符合預設要求的參數。

對與當前研究狀態相關性較高的數據樣本中鉆井參數中的錄井參數與所述數據樣本的實際摩阻系數進行相關性分析得到相關系數，根據相關系數得到所述數據樣本中的錄井參數中符合預設條件一的參數；對所述數據樣本中的錄井參數中不符合預設條件一的參數進行非線性相關性分析得到符合預設條件二的參數。

本申請中主要采用線性相關性分析和非線性分析。線性相關分析主要分析數據樣本中錄井參數中的鉆壓、扭矩、泵壓、轉速、排量、鉆井液密度、鉆井液性能參數與該數據樣本的實際摩阻系數之間的相關性。例如，可以設錄井參數的數據樣本總體為X_ij，i表示第i趟鉆，j表示第j個數據樣本，(X₁，X₂，…，X_m)，其中m為樣本容量，數據樣本中錄井參數中某個參數的觀察量為Pm＝(p₁，p₂，…p_m)，數據樣本對應的實際摩阻系數觀察值為U_m＝(u₁，u₂，…u_m)，計算實際摩阻系數和錄井參數中某個參數的數學期望和標準方差，計算公式分別為：

$E\left(U_m\right)=\frac{1}{m}{\mathrm{\&Sigma;}}_1^m{u}_i;$

$D\left(U_m\right)=\sqrt{\frac{1}{m-1}{\mathrm{\&Sigma;}}_1^m{(u_i-E(U_m\left)\right)}^2};$

$E\left(P_m\right)=\frac{1}{m}{\mathrm{\&Sigma;}}_1^m{p}_i;$

$D\left(P_m\right)=\sqrt{\frac{1}{m-1}{\mathrm{\&Sigma;}}_1^m{(p_i-E(P_m\left)\right)}^2};$

其中，E(U_m)表示實際摩阻系數的數學期望，D(U_m)表示實際摩阻系數的數學期望，E(P_m)表示錄井參數中某個參數的數學期望，D(P_m)表示錄井參數中某個參數的標準方差。

再計算實際摩阻系數U_m與錄井參數中參數P_m的相關系數，其計算公式如下：

${\mathrm{\&rho;}}_{U_m,P_m}=\frac{E\left(P_m{U}_m\right)-E\left(U_m\right)E\left(P_m\right)}{\sqrt{D\left(P_m\right)}*\sqrt{D\left(U_m\right)}}$

其中，E(P_mU_m)表示實際摩阻系數乘以錄井參數中某個參數的數學期望，ρ(U_m，P_m)表示實際摩阻系數U_m與錄井參數中某個參數P_m的相關系數，E(U_m)表示實際摩阻系數的數學期望，D(U_m)表示實際摩阻系數的數學期望，E(P_m)表示錄井參數中某個參數的數學期望，D(P_m)表示錄井參數中某個參數的標準方差。

預設條件一可以設置為|ρ(U_m，P_m)|≥0.5。滿足預設條件一則認為實際摩阻系數的變化與錄井參數中的該參數的相關程度較好，應重視該參數的調整。依次對錄井參數中的鉆壓、扭矩、泵壓、轉速、排量、鉆井液密度、鉆井液性能參數與實際摩阻系數之間進行相關性計算，找出滿足|ρ(U_m，P_m)|≥0.5錄井參數中的其它參數；對于|ρ(U_m，P_m)|<0.5的錄井參數中的參數則再進行非線性相關性分析。

在進行非線性相關分析時，需要對分析的實際摩阻系數(將U_m替代表1中的y，轉變為參數z_m)和鉆井參數(將P_m替代表1中的x，轉變為w_m)進行轉換處理，具體轉換方式如表1中所示。采用最小二乘法可計算z_m和w_m之間的線性回歸方程z＝a+bw，最小二乘法為常規的現有方法，這里不再贅述。根據線性回歸方程，可以計算出不同的P_m下的對應的回歸U_m’，根據U_m和U_m’計算非線性相關指數R和剩余標準差S，其具體計算公式如下：

$R^2=1-\frac{{\mathrm{\&Sigma;}}_{i=1}^m{(U_i-{\hat{U}}_i)}^2}{{\mathrm{\&Sigma;}}_{i=1}^m{(U_i-{\stackrel{\&OverBar;}{U}}_i)}^2}$

$S=\sqrt{\frac{{\mathrm{\&Sigma;}}_{i=1}^m{(U_i-{\hat{U}}_i)}^2}{m-2}}$

其中，U_i表示實際摩阻系數，表示因變量的回歸值；表示因變量的數學期望。

表1常見非線性樣本線性化轉換方法

依次采用表1中不同的非線性回歸方法計算鉆井參數P_m與實際摩阻系數U_m之間的R²，得到最大的R²時的非線性回歸方程。預設條件二設置為R²>0.3,如果R²滿足預設條件二，則認為數據樣本中錄井參數中該參數Pm與實際摩阻系數U_m相關性較大，根據非線性回歸方程的變化規律調整錄井參數中該參數Pm，進而降低U_m值。

S106：對鉆井參數中符合預設要求的參數按照預設規則進行調整。

根據上述步驟可以得到鉆井參數中的錄井參數中哪些參數P_m與U_m相關程度較好。若相關性為線性相關，根據ρ(U_m，P_m)的正負號，可得到變量U_m與P_m之間正向或反向變化關系，從而得到錄井參數中哪些參數應相應減少或增加以調整控制優化。調整的量可以按照參數P_m值的2％至20％大小調整，進而觀察實際鉆井情況，根據實際摩阻系數反饋的變化情況，可以繼續采用上述步驟進而持續控制優化鉆井參數中的錄井參數，保證鉆井的摩阻始終處于較低的狀態。若相關性為非線性相關，則根據相關函數表達式，增加或減小參數P_m值的2％至20％后根據U_m值的減小量最大的情況，選擇增加或減小參數Pm值的2％至20％進行鉆井參數的優化。若不存在相關程度較好的錄井參數，則延遲一定的時間T，如1min后再次開始上述步驟，以及時發現實際摩阻系數最小化時的鉆井參數的優化方向，這里的T可以由現場作業人員自動設置，但不宜超過20min。

本申請中控制優化方法可以根據實時的鉆井參數，實時計算表征井下能量傳遞效率的參數實際摩阻系數，通過計算與哪些鉆井參數存在較大的相關性，并根據相關性量的變化特征，優化實際摩阻系數，進而實現最佳的實際摩阻系數控制目標，從而提高實時鉆井效率。

本申請中還提出了一種水平井鉆井摩阻的控制優化裝置，圖2為本發明實施例中所述水平井鉆井摩阻的控制優化裝置的結構示意圖，如圖2所示，所述水平井鉆井摩阻的控制優化裝置包括：

采樣模塊，用于根據鉆井作業中的鉆井參數中選擇得到多組數據樣本；

狀態識別模塊，用于識別各個所述數據樣本所對應的鉆柱作業狀態；

計算模塊，用于基于所述鉆井參數、所述數據樣本、所述數據樣本所對應的鉆柱作業狀態得到所述數據樣本的實際摩阻系數；

相關性分析模塊，用于對所述數據樣本和所述數據樣本的實際摩阻系數進行相關性分析以得到鉆井參數中符合預設要求的參數；

調整模塊，用于對鉆井參數中符合預設要求的參數按照預設規則進行調整。

在20世紀90年代，對于一個技術的改進可以很明顯地區分是硬件上的改進(例如，對二極管、晶體管、開關等電路結構的改進)還是軟件上的改進(對于方法流程的改進)。然而，隨著技術的發展，當今的很多方法流程的改進已經可以視為硬件電路結構的直接改進。設計人員幾乎都通過將改進的方法流程編程到硬件電路中來得到相應的硬件電路結構。因此，不能說一個方法流程的改進就不能用硬件實體模塊來實現。例如，可編程邏輯器件(Programmable Logic Device,PLD)(例如現場可編程門陣列(Field Programmable Gate Array，FPGA))就是這樣一種集成電路，其邏輯功能由用戶對器件編程來確定。由設計人員自行編程來把一個數字系統“集成”在一片PLD上，而不需要請芯片制造廠商來設計和制作專用的集成電路芯片。而且，如今，取代手工地制作集成電路芯片，這種編程也多半改用“邏輯編譯器(logic compiler)”軟件來實現，它與程序開發撰寫時所用的軟件編譯器相類似，而要編譯之前的原始代碼也得用特定的編程語言來撰寫，此稱之為硬件描述語言(Hardware Description Language，HDL)，而HDL也并非僅有一種，而是有許多種，如ABEL(Advanced Boolean Expression Language)、AHDL(Altera Hardware Description Language)、Confluence、CUPL(Cornell University Programming Language)、HDCal、JHDL(Java Hardware Description Language)、Lava、Lola、MyHDL、PALASM、RHDL(Ruby Hardware Description Language)等，目前最普遍使用的是VHDL(Very-High-Speed Integrated Circuit Hardware Description Language)與Verilog。本領域技術人員也應該清楚，只需要將方法流程用上述幾種硬件描述語言稍作邏輯編程并編程到集成電路中，就可以很容易得到實現該邏輯方法流程的硬件電路。

控制器可以按任何適當的方式實現，例如，控制器可以采取例如微處理器或處理器以及存儲可由該(微)處理器執行的計算機可讀程序代碼(例如軟件或固件)的計算機可讀介質、邏輯門、開關、專用集成電路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、可編程邏輯控制器和嵌入微控制器的形式，控制器的例子包括但不限于以下微控制器：ARC 625D、Atmel AT91SAM、Microchip PIC18F26K20以及Silicone Labs C8051F320，存儲器控制器還可以被實現為存儲器的控制邏輯的一部分。

本領域技術人員也知道，除了以純計算機可讀程序代碼方式實現控制器以外，完全可以通過將方法步驟進行邏輯編程來使得控制器以邏輯門、開關、專用集成電路、可編程邏輯控制器和嵌入微控制器等的形式來實現相同功能。因此這種控制器可以被認為是一種硬件部件，而對其內包括的用于實現各種功能的裝置也可以視為硬件部件內的結構。或者甚至，可以將用于實現各種功能的裝置視為既可以是實現方法的軟件模塊又可以是硬件部件內的結構。

上述實施例闡明的系統、裝置、模塊或單元，具體可以由計算機芯片或實體實現，或者由具有某種功能的產品來實現。

為了描述的方便，描述以上裝置時以功能分為各種單元分別描述。當然，在實施本申請時可以把各單元的功能在同一個或多個軟件和/或硬件中實現。

通過以上的實施方式的描述可知，本領域的技術人員可以清楚地了解到本申請可借助軟件加必需的通用硬件平臺的方式來實現。基于這樣的理解，本申請的技術方案本質上或者說對現有技術做出貢獻的部分可以以軟件產品的形式體現出來，在一個典型的配置中，計算設備包括一個或多個處理器(CPU)、輸入/輸出接口、網絡接口和內存。該計算機軟件產品可以包括若干指令用以使得一臺計算機設備(可以是個人計算機，服務器，或者網絡設備等)執行本申請各個實施例或者實施例的某些部分所述的方法。該計算機軟件產品可以存儲在內存中，內存可能包括計算機可讀介質中的非永久性存儲器，隨機存取存儲器(RAM)和/或非易失性內存等形式，如只讀存儲器(ROM)或閃存(flash RAM)。內存是計算機可讀介質的示例。計算機可讀介質包括永久性和非永久性、可移動和非可移動媒體可以由任何方法或技術來實現信息存儲。信息可以是計算機可讀指令、數據結構、程序的模塊或其他數據。計算機的存儲介質的例子包括，但不限于相變內存(PRAM)、靜態隨機存取存儲器(SRAM)、動態隨機存取存儲器(DRAM)、其他類型的隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、電可擦除可編程只讀存儲器(EEPROM)、快閃記憶體或其他內存技術、只讀光盤只讀存儲器(CD-ROM)、數字多功能光盤(DVD)或其他光學存儲、磁盒式磁帶，磁帶磁磁盤存儲或其他磁性存儲設備或任何其他非傳輸介質，可用于存儲可以被計算設備訪問的信息。按照本文中的界定，計算機可讀介質不包括短暫電腦可讀媒體(transitory media)，如調制的數據信號和載波。

本說明書中的各個實施例均采用遞進的方式描述，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處。尤其，對于系統實施例而言，由于其基本相似于方法實施例，所以描述的比較簡單，相關之處參見方法實施例的部分說明即可。

本申請可用于眾多通用或專用的計算機系統環境或配置中。例如：個人計算機、服務器計算機、手持設備或便攜式設備、平板型設備、多處理器系統、基于微處理器的系統、置頂盒、可編程的消費電子設備、網絡PC、小型計算機、大型計算機、包括以上任何系統或設備的分布式計算環境等等。

本申請可以在由計算機執行的計算機可執行指令的一般上下文中描述，例如程序模塊。一般地，程序模塊包括執行特定任務或實現特定抽象數據類型的例程、程序、對象、組件、數據結構等等。也可以在分布式計算環境中實踐本申請，在這些分布式計算環境中，由通過通信網絡而被連接的遠程處理設備來執行任務。在分布式計算環境中，程序模塊可以位于包括存儲設備在內的本地和遠程計算機存儲介質中。

雖然通過實施例描繪了本申請，本領域普通技術人員知道，本申請有許多變形和變化而不脫離本申請的精神，希望所附的權利要求包括這些變形和變化而不脫離本申請的精神。