人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)可以很容易地收集、數(shù)字化和分析磨損數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)更好的鉆頭設(shè)計(jì)和優(yōu)化鉆井。在鉆井所需的設(shè)備和技術(shù)中，鉆頭可以說(shuō)是最關(guān)鍵的部分。鉆頭設(shè)計(jì)是一個(gè)不斷改進(jìn)和改進(jìn)的快節(jié)奏過(guò)程，能夠使鉆井更加快速和高效，它考慮了許多井下因素——地質(zhì)、巖性、井眼幾何形狀、與底部鉆具組合(BHA)之間的潛在相互作用——專業(yè)工程師尋求開(kāi)發(fā)能夠克服當(dāng)今更復(fù)雜井中固有挑戰(zhàn)的鉆頭。
隨著時(shí)間的推移，對(duì)鉆頭的狀況進(jìn)行分級(jí)的過(guò)程變化有限。通常情況下，鉆井人員會(huì)對(duì)鉆頭進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)分析，對(duì)其狀況進(jìn)行拍照，并根據(jù)行業(yè)公認(rèn)的方法對(duì)鉆頭進(jìn)行鈍化分級(jí)。然而，這個(gè)過(guò)程可能非常耗時(shí)，并且充滿人為錯(cuò)誤和不一致性。為了實(shí)現(xiàn)鉆頭設(shè)計(jì)的數(shù)字化和自動(dòng)化，一些公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)了新的技術(shù)來(lái)補(bǔ)充或取代以前的方法。
自動(dòng)數(shù)字鈍化分級(jí)
Taurex鉆頭技術(shù)副總裁Dustin 萊爾斯表示，行業(yè)必須超越PDC鉆頭陳舊的分級(jí)方法。他解釋說(shuō):“在地球表面以下幾英里處發(fā)生在巖石與鉆頭之間相互作用的最好方法是鉆出的鉆屑。“這是鉆頭在井下看到的鉆井功能障礙類型和環(huán)境的指紋，能夠分析鉆頭，為我們的數(shù)字工作流程和反饋系統(tǒng)提供意見(jiàn)。”
圖2
每個(gè)鉆頭的初始AML分析數(shù)據(jù)都被推送到包含其他數(shù)據(jù)集的數(shù)據(jù)庫(kù)中，以幫助“描繪出發(fā)生了什么類型的鉆井功能障礙，或者鉆頭磨損背后的驅(qū)動(dòng)因素是什么。”Taurex鉆頭負(fù)責(zé)技術(shù)的副總裁達(dá)斯汀·萊爾斯說(shuō)。
知道鉆頭的內(nèi)在價(jià)值是一回事，獲得可操作的數(shù)據(jù)是另一回事。萊爾斯表示，將鉆頭狀況數(shù)據(jù)數(shù)字化，使其可以用于Taurex公司的每一個(gè)鉆頭設(shè)計(jì)決策，這是關(guān)鍵。鉆孔和高度詳細(xì)的枯燥數(shù)據(jù)在本質(zhì)上是碎片化的。例如，在Delaware盆地Wolfcamp B分支井中，對(duì)于特定的作業(yè)者和/或鉆頭編號(hào)的項(xiàng)目，可以進(jìn)行下入操作，并在狹小的范圍內(nèi)做出相應(yīng)的改進(jìn)措施。然而，Taurex認(rèn)為，理解鉆頭設(shè)計(jì)、磨損和應(yīng)用之間的相關(guān)關(guān)系，對(duì)于制定更全面的設(shè)計(jì)決策至關(guān)重要。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，該公司制定了一個(gè)數(shù)字鈍化分析模型/工作流程，從而在大規(guī)模基礎(chǔ)上進(jìn)行取證分析和根本原因故障分析。
自動(dòng)化計(jì)量實(shí)驗(yàn)室(AML)是該公司在自動(dòng)化數(shù)字枯燥分級(jí)方面的創(chuàng)新。部署在該公司的中央維修和維護(hù)設(shè)施，它運(yùn)行的每一個(gè)鉆頭都要經(jīng)過(guò)自動(dòng)化3D機(jī)器人掃描程序。萊爾斯說(shuō)，在3~4分鐘內(nèi)，掃描被推到遠(yuǎn)程服務(wù)器，允許工程師訪問(wèn)和量化該鉆頭上每個(gè)單獨(dú)的切削齒上的鉆石損失量。他指出:“每個(gè)鉆頭的初始AML分析數(shù)據(jù)被輸入到一個(gè)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，與應(yīng)用、設(shè)計(jì)、電子鉆井記錄儀(EDR)和其他相關(guān)數(shù)據(jù)集一起，將枯燥的趨勢(shì)聯(lián)系起來(lái)，以便將各個(gè)部分的拼圖拼在一起。然后可以描繪出發(fā)生了哪種類型的鉆井功能障礙，或者鉆頭磨損背后的驅(qū)動(dòng)因素是什么。”
困擾該行業(yè)的問(wèn)題并不在于缺乏訓(xùn)練有素的工程師，具備評(píng)估鉆頭的技能和機(jī)械手段。相反，事實(shí)是在這個(gè)過(guò)程中有太多的主觀性和不一致性。萊爾斯先生說(shuō):“我們?cè)u(píng)估鉆石損失的測(cè)量系統(tǒng)精確到千分之三英寸。”“我們知道，在我們下入的每一個(gè)鉆頭中，該系統(tǒng)都是非常精確和一致的，使用該系統(tǒng)評(píng)估趨勢(shì)可以為我們的鉆頭設(shè)計(jì)提供見(jiàn)解，以及我們?nèi)绾慰朔?dāng)今鉆井環(huán)境中的挑戰(zhàn)。”
了解后前角、側(cè)前角、軸向力和切向力與切削齒損傷之間的復(fù)雜關(guān)系(這些關(guān)系在每個(gè)鉆頭設(shè)計(jì)中都不同)，可以改善鉆井性能，減少給定鉆頭的磨損。切削齒的測(cè)試和開(kāi)發(fā)對(duì)提高鉆頭性能起著至關(guān)重要的作用。通過(guò)擁有這些類型的數(shù)據(jù)集，Taurex可以直接與刀具制造商合作，在他們甚至離開(kāi)實(shí)驗(yàn)室之前，推動(dòng)他們的設(shè)計(jì)改進(jìn)。傳統(tǒng)上，這些制造商沒(méi)有一個(gè)真正的反饋系統(tǒng)來(lái)提供來(lái)自最終用戶的見(jiàn)解。然而，隨著AML提供的詳細(xì)數(shù)據(jù)，這些公司現(xiàn)在可以獲得所需的信息，從而在自己的設(shè)計(jì)過(guò)程中做出更好的決策，從而在整個(gè)行業(yè)的鉆頭設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)更好的切削齒。
“通過(guò)應(yīng)用，制造商現(xiàn)在可以根據(jù)切削齒等級(jí)進(jìn)行自己的統(tǒng)計(jì)分析，這樣他們就可以更好地了解切削齒的性能，并將其與大規(guī)模的實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用相關(guān)聯(lián)。”還有一個(gè)問(wèn)題是，個(gè)人進(jìn)行鉆頭分析需要多長(zhǎng)時(shí)間。一個(gè)機(jī)械測(cè)量過(guò)程通常需要工程師幾個(gè)小時(shí)才能完成，但AML現(xiàn)在可以在幾分鐘內(nèi)完成這項(xiàng)任務(wù)——提高了準(zhǔn)確性和精確度。這使得Taurex能夠以比以前更快的速度推動(dòng)對(duì)位設(shè)計(jì)的迭代改進(jìn)，特別是在跨越數(shù)百個(gè)位時(shí)。萊爾斯指出:“我們從反洗錢行動(dòng)中獲得的數(shù)據(jù)，可以在我們店里進(jìn)行維修的當(dāng)天使用。”“我們需要隨時(shí)掌握這些數(shù)據(jù)。這一切都是為了讓我們能夠做出更好的決定，而這真的與速度有關(guān)，這也是我們盡可能將流程自動(dòng)化的原因。”
圖3
由自動(dòng)化計(jì)量實(shí)驗(yàn)室生成的鉆頭掃描可以讓工程師量化鉆頭上每個(gè)切削齒的金剛石損失量。
在15分鐘內(nèi)——3~4分鐘進(jìn)行掃描，12分鐘將所有內(nèi)容上傳到數(shù)據(jù)庫(kù)萊爾斯說(shuō)，Taurex工程師可以獲取每個(gè)鉆頭的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，跟蹤信息，哪些鉆頭在哪些位置表現(xiàn)最好，哪些設(shè)計(jì)可能有更高的超出修復(fù)的損壞頻率或更高的鉆頭特定部分的故障率。他總結(jié)道:“數(shù)據(jù)民主化是我們所做事情的一個(gè)非常關(guān)鍵的組成部分，也是我們花費(fèi)了大量時(shí)間的事情。你無(wú)法將優(yōu)化鉆頭的生產(chǎn)自動(dòng)化，但可以將很多分析和評(píng)估方法自動(dòng)化。你仍然需要工程師，仍需要上下文知識(shí)結(jié)合來(lái)解釋數(shù)據(jù)，至少在我們可以使用機(jī)器學(xué)習(xí)來(lái)建立模型之前。可能沒(méi)有你想的那么遠(yuǎn)。”
數(shù)字分析和位內(nèi)傳感器
哈里伯頓鉆頭和服務(wù)戰(zhàn)略業(yè)務(wù)經(jīng)理克里斯·普羅佩斯表示，鉆頭取證是公司如何開(kāi)展業(yè)務(wù)的關(guān)鍵。他解釋說(shuō):“這包括分析鉆頭的鈍化狀態(tài)，并將這些數(shù)據(jù)與我們所了解的鉆進(jìn)信息相結(jié)合，以開(kāi)發(fā)改善鉆井性能的解決方案。”
作為鉆頭取證項(xiàng)目的一部分，哈里伯頓使用的技術(shù)Oculus是一個(gè)大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)，可以對(duì)公司運(yùn)行的每個(gè)鉆頭進(jìn)行3D掃描，并將其上傳到數(shù)據(jù)庫(kù)中。這提供了在其作業(yè)的各個(gè)市場(chǎng)中對(duì)切削齒和鉆體狀況的深入了解。普羅佩斯表示，必須先了解大量的信息，然后才能采取行動(dòng)。
圖4
哈里伯頓的Cerebro鉆頭內(nèi)傳感器套件可以捕獲井下數(shù)據(jù)，包括橫向和軸向振動(dòng)、扭轉(zhuǎn)共振、旋轉(zhuǎn)和粘滑。利用直接來(lái)自鉆頭的井下條件和現(xiàn)象數(shù)據(jù)來(lái)了解鉆井環(huán)境，可以確定鉆頭損壞的原因。
他指出:“我們所做的是建立內(nèi)部設(shè)計(jì)平臺(tái)，使我們能夠搜索到特定的應(yīng)用，無(wú)論是二疊紀(jì)盆地的中間區(qū)域還是海上鉆井，并縮小我們的范圍，為該應(yīng)用提取所有的取證信息。”“這包括來(lái)自O(shè)culus數(shù)據(jù)、照片和井下性能數(shù)據(jù)的枯燥分析。所有這些都可以幫助設(shè)計(jì)工程師做出權(quán)衡，優(yōu)化這些應(yīng)用的鉆頭設(shè)計(jì)。”
當(dāng)與Oculus這樣的系統(tǒng)配合使用時(shí)，哈里伯頓維修和維護(hù)設(shè)備的絕對(duì)數(shù)量實(shí)際上是一個(gè)優(yōu)勢(shì)。“每個(gè)服務(wù)中心都是與Oculus一起建立的，”普羅佩斯表示。“所以，當(dāng)一段視頻在運(yùn)行后返回設(shè)備時(shí)，第一步就是用Oculus掃描它，捕捉取證數(shù)據(jù)。”
然而，僅僅獲得枯燥的分?jǐn)?shù)信息是不夠的。相反，Oculus的取證數(shù)據(jù)必須與設(shè)計(jì)特征相關(guān)——下入切削齒、下入后耙等等——這樣設(shè)計(jì)決策就可以與先進(jìn)的取證分析相結(jié)合，從而做出有意義的改進(jìn)。普羅普斯指出，哈里伯頓采用了一種系統(tǒng)的方式來(lái)處理這一過(guò)程。
他解釋說(shuō):“當(dāng)你從歷史的角度考慮如何設(shè)計(jì)時(shí)，你會(huì)從三到四次運(yùn)行中得到補(bǔ)償，你會(huì)查看照片，確定是否有沖擊損壞或磨損，然后你會(huì)根據(jù)這些決定，但你會(huì)孤立于這些設(shè)計(jì)。”“盡管我們?nèi)匀豢梢宰屑?xì)研究這三個(gè)偏移量，但我們現(xiàn)在可以利用100個(gè)或1000個(gè)偏移量的數(shù)據(jù)來(lái)增強(qiáng)決策制定，這是我們正在看到的發(fā)展趨勢(shì)的關(guān)鍵。這是關(guān)于做出數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的決策而不是直覺(jué)驅(qū)動(dòng)的決策，我們已經(jīng)將整個(gè)設(shè)計(jì)理念轉(zhuǎn)向了這個(gè)方向。”
圖5
通過(guò)Oculus數(shù)據(jù)分析平臺(tái)，哈里伯頓可以對(duì)鉆頭進(jìn)行3D掃描，然后將掃描數(shù)據(jù)與鉆頭的設(shè)計(jì)特征相關(guān)聯(lián)，從而進(jìn)行有意義的改進(jìn)。
刀具開(kāi)發(fā)是Oculus提供量化改進(jìn)的另一個(gè)領(lǐng)域。隨著哈里伯頓使用了數(shù)千個(gè)切削齒，該系統(tǒng)允許公司以分析的方式而不是道地的方式來(lái)比較切削齒的性能，這使得哈里伯頓與切削齒制造商的合作方式發(fā)生了一步一步變化。
他說(shuō):“在與刀具制造商的合作中，我們對(duì)PDC金剛石的杠桿——晶粒尺寸、壓力、水蛭和所有其他影響不同類型刀具的變量——有了充分的了解。”“我們帶來(lái)的額外價(jià)值是對(duì)鈍化條件的高度理解，因此我們可以提供與井下環(huán)境相關(guān)的切削齒數(shù)據(jù)，并決定我們需要拉動(dòng)什么杠桿來(lái)解決特定的挑戰(zhàn)。這些討論中數(shù)據(jù)的出現(xiàn)是有益的，因?yàn)樗鼘⒅饔^性排除在外。”
哈里伯頓鉆頭取證項(xiàng)目的另一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)是Cerebro鉆頭傳感器包。該傳感器可以捕獲井下數(shù)據(jù)，包括橫向和軸向振動(dòng)、扭轉(zhuǎn)共振、旋轉(zhuǎn)和粘滑，升級(jí)后的版本還可以捕獲重量、扭矩和彎曲測(cè)量數(shù)據(jù)。利用直接來(lái)自鉆頭的井下條件和現(xiàn)象數(shù)據(jù)來(lái)了解鉆井環(huán)境，就有可能確定Oculus注意到的損害發(fā)生的原因。
普羅佩斯表示:“我們希望將數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的枯燥分析和位內(nèi)傳感與先進(jìn)的鉆頭技術(shù)和切削齒結(jié)合起來(lái)，通過(guò)我們的設(shè)計(jì)界面將所有東西結(jié)合起來(lái)。”“我們希望收集所有這些信息，并有效地將其整合到鉆頭設(shè)計(jì)中，從而持續(xù)超越基線目標(biāo)。從歷史上看，這是一個(gè)由中小企業(yè)驅(qū)動(dòng)的一次性過(guò)程。現(xiàn)在，有了自動(dòng)化系統(tǒng)，我們可以通過(guò)數(shù)據(jù)來(lái)提高設(shè)計(jì)的可重復(fù)性和一致性。”
使用Oculus和Cerebro等技術(shù)的公司可以更精確地了解切削齒失效機(jī)理和井下鉆井環(huán)境，而不是基于有限的、經(jīng)常是零星的信息做出決策。先進(jìn)的枯燥分析和基于深度的運(yùn)行數(shù)據(jù)結(jié)合在一起，可以更清晰地了解鉆頭發(fā)生了什么，從而提供更好的解決方案，最終提高鉆井性能。
自主式鉆頭鈍化取證數(shù)字化系統(tǒng)
雖然有些取證解決方案?jìng)?cè)重于實(shí)驗(yàn)室技術(shù)，但Trax電子的系統(tǒng)可以在車間、實(shí)驗(yàn)室或鉆機(jī)現(xiàn)場(chǎng)使用。該系統(tǒng)被稱為grA+de，自動(dòng)鈍化取證數(shù)字化系統(tǒng)可以在運(yùn)行后立即使用。其目標(biāo)是消除人類解釋中固有的不一致性和不可靠性，同時(shí)也解放工程師去關(guān)注其他關(guān)鍵任務(wù)。
圖6
Trax的鉆頭掃描儀收集的圖像用于生成鉆頭的高分辨率3D模型，包括所有磨損測(cè)量值和特征。
在這種技術(shù)出現(xiàn)之前，實(shí)驗(yàn)室工作人員將手動(dòng)篩選和分析運(yùn)行后的數(shù)據(jù)。這一直是一項(xiàng)艱苦的工作，而來(lái)自外地的數(shù)據(jù)質(zhì)量的變化更使人望而生畏。由于輸入數(shù)據(jù)的類型和質(zhì)量的差異，將信息聚合成診斷分析軟件包是困難的。此外，試圖將這些數(shù)據(jù)與相關(guān)的鉆井參數(shù)疊加起來(lái)，以真正評(píng)估鉆頭性能，即使不是不可能，也是極具挑戰(zhàn)性的。
Trax的執(zhí)行顧問(wèn)羅恩施密茨說(shuō):“我們希望制造一種機(jī)器，它可以在車間、實(shí)驗(yàn)室、鉆機(jī)現(xiàn)場(chǎng)或任何地方，通過(guò)簡(jiǎn)單的訓(xùn)練，輕松地操作，并可靠地構(gòu)建3D可視化。”“我們使用攝影測(cè)量技術(shù)，基本上就是從鉆頭周圍的不同角度拍攝照片，并以此建立可視化。”
圖7
掃描鉆頭的點(diǎn)云圖可以幫助公司決定是否要更改鉆井參數(shù)，以避免在可視化中看到的相同損害。
機(jī)器人控制的、人工智能增強(qiáng)的攝影測(cè)量，或從照片中進(jìn)行測(cè)量的科學(xué)，是該系統(tǒng)的核心。用戶將鉆頭放置在大約4英尺立方體的掃描儀中，然后讓系統(tǒng)開(kāi)始工作，其中有一臺(tái)相機(jī)可以從所有相關(guān)角度自動(dòng)拍照。
一旦這些圖像被輸入，輸出通常是一個(gè)點(diǎn)云圖，這是一些真實(shí)世界的物體或場(chǎng)景的繪圖、測(cè)量或3D可視化。根據(jù)鉆頭的大小，掃描大約需要15到20分鐘，而人工智能計(jì)算鈍鉆頭的取證特征大約需要90分鐘。通過(guò)將該技術(shù)應(yīng)用于鈍鉆頭分級(jí)，該系統(tǒng)可以獲得PDC鉆頭中單個(gè)切削齒磨損的高精度、可重復(fù)測(cè)量數(shù)據(jù)，以及IADC鈍鉆頭分級(jí)協(xié)議的機(jī)器生成基本參數(shù)。
Trax表示，它看到了將其系統(tǒng)安裝在鉆機(jī)、商店或?qū)嶒?yàn)室中的可量化價(jià)值。施密茨表示:“我們認(rèn)為，能夠從第三方獲得獨(dú)立分析，是一個(gè)巨大的優(yōu)勢(shì)。”“還有時(shí)間和成本因素;因?yàn)槲覀兛梢栽诂F(xiàn)場(chǎng)提供照片，在實(shí)驗(yàn)室或商店，你可以在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)看到可視化。它可能不能幫助你決定下入哪個(gè)鉆頭，但它可以幫助你決定要改變鉆井參數(shù)，以避免掃描中看到的一些損壞。”
圖8
Trax電子公司的鉆頭掃描儀是一個(gè)大約4英尺的立方體，可以放置在鉆機(jī)、商店或?qū)嶒?yàn)室中。它會(huì)自動(dòng)拍攝鉆頭的照片來(lái)建立三維可視化。
當(dāng)然，收集這些數(shù)據(jù)的目的不僅僅是了解鉆頭發(fā)生了什么，還包括利用這些數(shù)據(jù)優(yōu)化鉆井。通過(guò)獲得可靠、獨(dú)立的鉆頭逐個(gè)取證，Trax認(rèn)為鉆頭取證的五個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域?qū)⒂兄谔岣咩@井性能。
首先，公司可以改進(jìn)鉆頭設(shè)計(jì)和質(zhì)量控制，使作業(yè)者和供應(yīng)商能夠更好地合作，并有可能提高鉆井和定向性能，特別是在更長(zhǎng)、更復(fù)雜的非常規(guī)井中。然后可以識(shí)別鉆井功能障礙，以消除切削齒損壞，最終延長(zhǎng)鉆頭和BHA的壽命，減少起下鉆所需的時(shí)間。
其次，可以控制鉆頭磨損。羅恩施密茨解釋說(shuō):“這是關(guān)鍵。與鉆頭磨損有關(guān)的問(wèn)題很多，而不是鉆頭損壞。例如，查看切削齒在鉆頭上的位置，如果它脫落、破損或破碎，人們就可以了解井下發(fā)生了什么，從而造成這些損害。”他還指出，通常情況下，沒(méi)有或只有“平滑”切削齒磨損的下拉鉆頭可能不是最佳的，因?yàn)檫@可能表明性能沒(méi)有最大化。在某些應(yīng)用中，能夠評(píng)估平滑磨損至“0以下”水平非常重要，因?yàn)檫@意味著可以在不造成損壞的情況下獲得更高的ROP。較少的磨損并不一定意味著最佳的運(yùn)行。
第四個(gè)領(lǐng)域是提高數(shù)據(jù)粒度，使大數(shù)據(jù)分析成為可能。羅恩施密茨說(shuō):“一個(gè)典型的無(wú)趣代碼包含了一個(gè)鉆頭作為一個(gè)整體的整體平均值。”IADC正在考慮的新協(xié)議包含了每個(gè)刀片上所有切削齒的信息，可以區(qū)分損傷是在錐體、前端還是肩部，損失面積是多少，以及發(fā)生了何種損傷。”下一步，可以通過(guò)Trax的鉆頭取證來(lái)實(shí)現(xiàn)，對(duì)每個(gè)鉆頭進(jìn)行更詳細(xì)的分析，從微觀層面上觀察磨損或損壞情況。
最后的目標(biāo)是提高整體質(zhì)量保證，這對(duì)改進(jìn)迭代鉆頭設(shè)計(jì)至關(guān)重要。羅恩施密茨先生指出:“例如，當(dāng)我們使用切割深度限制器(DOC)分析一個(gè)鉆頭時(shí)，我們注意到該鉆頭的形狀與實(shí)際情況之間的可視化差異。”“當(dāng)我們討論他們正在努力開(kāi)發(fā)的非常精確的設(shè)計(jì)時(shí)，為了避免破壞，同時(shí)最大化DOC，以盡可能快的鉆速，將DOC限制在他們想要的范圍內(nèi)，這個(gè)量級(jí)的差異開(kāi)始變得重要。”
使用現(xiàn)場(chǎng)攝影技術(shù)進(jìn)行鉆頭故障取證
鉆頭取證也是學(xué)術(shù)界研究的一個(gè)課題。美國(guó)德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校正在進(jìn)行一項(xiàng)研究計(jì)劃，開(kāi)發(fā)一種軟件算法，可以自動(dòng)分析鉆頭在鉆井現(xiàn)場(chǎng)拍攝的照片，并從這些照片中識(shí)別鉆頭損壞和故障的根本原因。該項(xiàng)目的目標(biāo)是讓軟件能夠準(zhǔn)確評(píng)估使用過(guò)的鉆頭，以便在下一次作業(yè)前對(duì)BHA和/或鉆頭進(jìn)行修改。
圖9
UT Austin的自動(dòng)取證過(guò)程依賴于軟件，能夠準(zhǔn)確評(píng)估鉆頭損壞和故障，以便在下一次作業(yè)前對(duì)鉆頭和/或底部鉆具組合進(jìn)行更改。
這個(gè)自動(dòng)取證過(guò)程的方法包括四個(gè)步驟。首先，給算法一組鉆頭照片，清晰地顯示單個(gè)刀片，讓軟件識(shí)別該鉆頭上的所有切削齒。然后，該軟件利用地面?zhèn)鞲衅鲾?shù)據(jù)庫(kù)、井下振動(dòng)數(shù)據(jù)以及鄰井巖石強(qiáng)度信息，對(duì)每個(gè)切削齒的損傷進(jìn)行量化，以描述與鉆頭損傷相關(guān)的鉆井功能障礙。在計(jì)算出刀具位置后，該軟件使用一個(gè)分類器來(lái)確定刀片各部分的平均損傷，從而能夠推斷損傷的根本原因。
一位從事鉆頭取證研究的博士生楚堅(jiān)(音譯)解釋說(shuō)，該倡議將繼續(xù)推進(jìn)。以前版本的軟件并不總是能夠根據(jù)可用的照片檢測(cè)出所有的刀具，而且缺乏精度。此外，并不是所有的傷害都可以計(jì)算出來(lái)，即使是這樣，也只能以整數(shù)來(lái)量化。此外，算法受到光照的影響，取證過(guò)程不包括EDR數(shù)據(jù)。然而，該團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在正專注于識(shí)別損傷類型(如磨損、破損)，并通過(guò)語(yǔ)義分割提高損傷分級(jí)的精度。
楚堅(jiān)表示，為了開(kāi)發(fā)出真正有用的東西，消除鉆井環(huán)境中的噪音至關(guān)重要。他解釋道:“我們面臨的一個(gè)大問(wèn)題是沒(méi)有很多數(shù)據(jù)。對(duì)于傳統(tǒng)的機(jī)器學(xué)習(xí)算法來(lái)說(shuō)，它們需要數(shù)百萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)來(lái)訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，所以我們必須去除所有干擾，真正專注于我們所擁有的內(nèi)容。”
通過(guò)精確的區(qū)域隔離、損傷類別識(shí)別和專家系統(tǒng)集成，該過(guò)程最終將實(shí)現(xiàn)完全自動(dòng)化，算法將越來(lái)越精確。由于用于驅(qū)動(dòng)算法的照片仍然容易出現(xiàn)人為錯(cuò)誤，楚堅(jiān)表示，也許有一天，鉆臺(tái)上的計(jì)算機(jī)視覺(jué)可以在BHA被拉出時(shí)拍攝鉆頭的照片，捕捉所有角度，并將數(shù)據(jù)輸入算法。
如果一家公司選擇為該算法開(kāi)發(fā)一個(gè)應(yīng)用程序，可以部署在智能手機(jī)或平板電腦上，這將使這個(gè)過(guò)程更容易，并減少與遠(yuǎn)程站點(diǎn)的連接受限相關(guān)的擔(dān)憂，這還有額外的潛力。楚堅(jiān)表示，就目前而言，他并不擔(dān)心該平臺(tái)的商業(yè)潛力。他更感興趣的是推進(jìn)鉆頭取證領(lǐng)域:“我想做一些對(duì)該行業(yè)有用的東西。”
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