(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202210807275.0 (22)申请日 2022.07.11 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114861476 A (43)申请公布日 2022.08.05 (73)专利权人 西南石油大 学 地址 610500 四川省成 都市新都区新都大 道8号 (72)发明人 万敏　弋歆　毛良杰　张孝成　 张强　 (74)专利代理 机构 成都云纵知识产权代理事务 所(普通合伙) 51316 专利代理师 伍星　刘沙粒 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06Q 10/04(2012.01) G06Q 50/02(2012.01) G06F 113/14(2020.01) G06F 119/08(2020.01)G06F 119/14(2020.01) (56)对比文件 CN 113622873 A,2021.1 1.09 CN 114427449 A,202 2.05.03 CN 108131 130 A,2018.0 6.08 CN 109826 593 A,2019.0 5.31 杜浪 等.“气井环空压力的多变量灰色预测 方法研究 ”. 《石化技术》 .2021,(第1 1期),1-2. 尹学琴.“克深区块采气管柱力学分析及管 柱结构优化 ”. 《中国优秀硕士学位 论文全文数据 库程科技Ⅰ辑》 .2022,(第3期),1-70. 张强.“D 油田气库区钻完 井井控技术研究 与应用”. 《西部探矿工程》 .202 2,(第2期),1- 3. 胡志强 等. “深层气井油套环空 泄漏点关键 参数地面诊断技 术”. 《石油钻 采工艺》 .2020,第 42卷(第5期),1- 5. 滕振超 等.“油气井环空压力来源 诊断研究 进展”. 《当代化工》 .202 2,(第6期),1- 6. 审查员 付宇航 (54)发明名称 一种气井环空异常带压综合预警方法及系 统 (57)摘要 本发明公开了一种气井环空异常带压综合 预警方法及系统， 通过建立管柱动力学模型， 求 解气井管柱随井深变化的温度场、 压力场； 确定 对井口环空压力会造成影响的参数作为影响因 素， 分别计算井口环空压力与各影 响因素间的灰 色关联度系数的平均值， 取平均值大于设定值的 影响因素作为第一敏感因素； 将各第一敏感因 素、 井口环空压力， 共同作为第二敏感因素， 分别 建立各第二敏感因素的实时预测模 型， 对各第二 敏感因素进行 实时预警。 本发明用以解决现有技 术中对于气井环空异常带压的管理属于被动控 制的问题， 实现将气井环空异常带压的管理方案 从被动控制转为主动预防， 同时实现对气井生产过程进行综合预警的目的。 权利要求书3页 说明书11页 附图2页 CN 114861476 B 2022.09.27 CN 114861476 B 1.一种气井环空异常带压综合预警方法， 其特 征在于， 包括： 建立管柱动力学模型， 代入井身结构参数、 地层参数、 流体物性参数， 求解气井管柱随 井深变化的温度场、 压力场； 确定对井口环 空压力会造成影响的参数作为影响因素， 分别计算井口环 空压力与 各影 响因素间的灰色关联度系数的平均值， 取平均值大于设定值的影响因素作为第一敏感因 素； 将各第一敏感因素、 井口环空压力， 共同作为第 二敏感因素， 分别建立各第 二敏感因素 的实时预测模型， 对各第二敏感因素进行实时预警； 任一第二敏感因素的实时预测模型均通过如下 方法建立： 得到设定时间 间隔下该第二敏感因素的测量 值， 建立第二敏感因素序列； 对第二敏感因素序列进行一阶灰色累加生成处 理， 得到一阶累加生成序列； 对一阶累加生成序列进行紧邻均值 生成处理， 得到紧邻均值 生成数列； 对第二敏感因素序列中的元素， 建立基于紧邻均值生成数的灰色预测模型表达式， 得 到所述灰色预测模型表达式关于时间的白化 微分方程； 求解微分方程并进行累 减还原， 得到该第 二敏感因素在时间轴上的灰色预测时间响应 值； 当第二敏感因素为井口环空压力时： 所述灰色预测模型表达式为： x0(k)+az1(k)=u； 所述白化 微分方程 为： ； 所述灰色预测时间响应值 为： ； 其中，x0(k)为井口环空压力值； k为序列中元素的序号值， 取 k=1,2,…n；n为序列中元素 的个数；a、u均为最小二乘法估计得到的常数； z1(k)为此时的紧邻均值生成数； x1(k)为x0 (k)的一阶累加生成值； 为x0(k)的时间响应值； e为自然对数； 当第二敏感因素为第一敏感因素中的任一项时： 所述灰色预测模型表达式为： p0(k)+bw1(k)=v； 所述白化 微分方程 为： ； 所述灰色预测时间响应值 为： ； 其中，p0(k)为该第二敏感因素的测量值； k为序列中元素的序号值， 取 k=1,2,…n；n为序 列中元素的个数； b、v均为最小二乘法估计得到的常数； w1(k)为此时的紧邻均值生成数； p1 (k)为p0(k)的一阶累加生成值； 为p0(k)的时间响应值； e为自然对数。 2.根据权利要求1所述的一种气井环 空异常带压综合预警方法， 其特征在于， 井口环 空权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114861476 B 2压力与任一影响因素间的灰色 关联度系数的平均值 通过如下 方法计算： 得到设定时间间隔下井口环空压力测量值、 该影响因素的测量值， 建立井口环空压力 序列、 影响因素序列， 定义 为原始数据； 对原始数据中所有测量值进行无量纲化处理， 得到井口环空压力初值象序列、 影响因 素初值象序列； 求解井口环空压力初值象序列与影响因素初值象序列中， 对应分量之差的绝对值序 列； 提取绝对值序列中的最大值、 最小值， 计算灰色 关联度系数的平均值。 3.根据权利要求2所述的一种气井环空异常带压综合预警方法， 其特 征在于， 所述井口环空压力值为 x0(k)， 所述影响因素的值为 y0(k)， 所述井口环空压力序列为 X0，X0=(x0(1), x0(2),…,x0(n))， 所述影响因素序列为 Y0，Y0=(y0(1), y0(2),…, y0(n))； 其中k为序列中元 素的序号 值， 取k=1,2,…n；n为序列中元 素的个数； 通过如下公式对原 始数据中所有测量 值进行无量纲化处 理： 式中，x0'(k)、y0' (k)分别表示无量纲化后的 x0(k)、y0(k)； 所述对应分量之差的绝对值序列通过如下公式计算： 式中， Δi(k)代表对应分量之差的绝对值， Δi代表对应分量之差的绝对值序列； 所述灰色 关联度系数的平均值 通过如下公式计算： ； 式中，γ为灰色关联度系数的平均值； M为绝对值序列中的最大值； m为绝对值序列中的 最小值；δ为分辨系数。 4.根据权利要求1所述的一种气井环空异常带压综合预警方法， 其特征在于， 常数 a、u、 b、v满足如下公式： [a,u]T=(BTB)‑1BTY， [b,v]T=(CTC)‑1CTZ； 其中，T为转置运算符；B、Y、C、Z均为矩阵， 满足： 其中，x1(k)为x0(k)的一阶累加生成值， p1(k)为p0(k)的一阶累加生成值。 5.根据权利要求1所述的一种气井环 空异常带压综合预警方法， 其特征在于， 通过如下 方法求解气井管柱随井深变化的温度场、 压力场：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114861476 B 3