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| 內容簡介： |
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本书针对油井优化领域的需求，系统地介绍了各种油井优化方法，不仅可以帮助工程师们更好地了解油井的生产状况，还可以为油井的改造和优化提供有力的理论支持。本书共分为12 章，分别介绍了油井优化的数字孪生技术、基本概念、数学模型、优化方法、数据挖掘技术以及实际应用案例等。
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| 關於作者： |
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Rasool Khosravanian 在挪威斯塔万格大学能源与石油工程系（IEP）工作，主要负责在钻井和油井组织中实施数字化。研究方向包括大规模优化、数据挖掘、人工智能（AI）、大型项目管理、工程经济学、风险和不确定性分析。在克尔曼大学获得钻井和采矿工程学士学位，在伊朗科技大学工业工程硕士和博士学位。2011年至2018年在阿米尔卡比尔理工大学（德黑兰理工学院）担任教员和助理教授。在国际期刊与会议上发表了数十篇论文。杨向同，男，高级工程师，集团钻井工程试油测试高级技术专家（2017-2019），现任中国石油集团工程技术研究院有限公司井下作业研究所所长，负责试油、完井、储层改造相关科研工作。工作以来负责实施国家重大专项2项，参与实施1项，作为课题长负责股份重大专项2项，勘探与生产公司项目3项，油田级项目10余项。出版专著10部，译著3部，国内外期刊发表论文68篇，其中国际论文32篇，SCI/EI收录15篇。在SPE年会、国际石油技术大会等重要国际学术会议发表会议论文12篇，其中进行会议宣讲5篇。近五年已授权发明专利14项。获得软件著作权6项。牵头组织《油气井管柱完整性管理》等3项行业标准的制修订。近五年共获得各种奖励11项，其中国家技术发明二等奖1项，省部级1等奖4项，二等奖3项。
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| 目錄：
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第1章 数字孪生、自动化和实时中心1
1.1 数字孪生技术1
1.1.1 数字孪生1
1.1.2 五维数字孪生模型4
1.1.3 数字孪生的价值5
1.1.4 数字孪生开发中使用的建模
基础6
1.1.5 使用数字孪生监测钻井
作业井6
1.1.6 钻井数字孪生的概念10
1.2 钻井自动化11
1.2.1 自动化级别12
1.2.2 建模12
1.2.3 数据通信13
1.2.4 自动化模式13
1.3 实时中心15
1.3.1 协同井规划17
1.3.2 井工程和规划17
1.3.3 实时数据整合和可视化17
1.3.4 实时监控和干预17
1.3.5 预测建模18
1.3.6 钻井优化和详细技术分析18
1.3.7 培训和指导18
1.3.8 数据管理和归档18
1.4 小结19
1.5 习题19
第2章 油井优化22
2.1 最优化的数学模型22
2.1.1 最优化基本原理22
2.1.2 几何规划法25
2.1.3 多目标最优化25
2.1.4 随机最优化26
2.1.5 鲁棒最优化27
2.2 油井最优化28
2.2.1 钻井问题28
2.2.2 生产问题40
2.2.3 井控最优化43
2.3 小结43
2.4 习题44
第3章 井筒摩阻优化50
3.1 井筒摩阻的基本模型50
3.1.1 直井段摩阻52
3.1.2 弯曲井筒段的摩阻54
3.1.3 二维摩阻建模56
3.1.4 三维摩阻建模59
3.1.5 组合轴向运动和旋转60
3.2 井筒摩阻的高级模型61
3.3 摩阻模型在油井中的应用62
3.3.1 曲率半径井道模型62
3.3.2 DLS63
3.3.3 悬链线模型64
3.4 使用解析摩阻模型设计油井66
3.4.1 造-稳斜井论述66
3.4.2 构建修正悬链线井剖面68
3.4.3 大位移井轨迹比较69
3.4.4 超大位移井设计70
3.4.5 二维井径优化71
3.5 小结72
3.6 习题73
第4章 井眼轨迹优化75
4.1 介绍75
4.2 可能影响最优井眼轨迹的约束75
4.2.1 地质力学约束76
4.2.2 防碰约束78
4.2.3 探井约束79
4.2.4 井控约束79
4.3 井眼轨迹优化81
4.3.1 单目标优化三维井眼轨迹
设计81
4.3.2 双目标优化三维井眼轨迹
设计86
4.4 防止井筒失稳的井眼轨迹优化89
4.4.1 倾角和方位角的约束范围89
4.4.2 获得最优井眼轨迹的算法91
4.4.3 井眼轨迹优化93
4.5 小结95
4.6 习题96
第5章 井筒水力学和井眼清洁：优化
和数字化98
5.1 水力优化98
5.1.1 介绍98
5.1.2 水力系统98
5.1.3 水力优化104
5.1.4 最佳喷嘴和流量选择106
5.1.5 针对各种井型提出的优化
标准109
5.2 井眼清洁110
5.2.1 参数对井眼清洁的影响110
5.2.2 岩屑运输机制112
5.2.3 井眼清洁模型112
5.2.4 岩屑运输和沉降114
5.3 井眼清洁效率实时评估116
5.3.1 井眼清洁策略116
5.3.2 实时建模118
5.3.3 携屑指数119
5.4 控压钻井的新方法120
5.4.1 Reelwell钻井法120
5.4.2 井眼清洁和井筒风险降低
服务125
5.5 小结125
5.6 习题126
第6章 机械比能和钻井效率128
6.1 机械比能介绍128
6.1.1 钻井效率128
6.1.2 低效率的原因128
6.1.3 钻井效率区域131
6.1.4 机械比能的趋势分析131
6.2 机械比能：下一代数字化钻井
优化134
6.2.1 通过实时监测机械比能最大化
钻速134
6.2.2 水力机械比能143
6.2.3 岩性预测水力机械比能144
6.2.4 孔隙压力预测的水力机械
比能148
6.3 岩石可钻性评估152
6.3.1 可钻性d指数152
6.3.2 地层可钻性预测153
6.4 钻井系统机械比能外的能量157
6.4.1 评估能量损失157
6.4.2 钻柱中的能量流159
6.4.3 钻井能量理论160
6.5 小结162
6.6 习题163
第7章 基于数据驱动机器学习的ROP
实时预测解决方案166
7.1 引言166
7.2 实时数据管道168
7.3 钻速优化工作流169
7.3.1 传感器169
7.3.2 机器学习模型170
7.3.3 远程操作中心170
7.3.4 钻井平台控制系统171
7.3.5 自动化控制台172
7.4 统计和数据驱动的钻速模型172
7.4.1 多元线性回归172
7.4.2 自适应的神经模糊推理系统
模型177
7.4.3 决策树模型185
7.4.4 多层感知器神经网络模型189
7.4.5 径向基函数神经网络模型191
7.4.6 支持向量回归模型192
7.5 小结196
7.6 习题197
第8章 套管设置深度优化的高级方法
和技术204
8.1 简介204
8.2 问题陈述204
8.2.1 套管和钻头的选择206
8.2.2 油井成本预测206
8.2.3 挑战207
8.3 数学方法：不确定情况下的套管
柱放置优化208
8.3.1 不确定性的来源209
8.3.2 效用函数209
8.3.3 套管点选择问题决策树209
8.3.4 完整方法论210
8.3.5 油田案例212
8.4 多标准方法：套管座选择
方法215
8.4.1 套管座选择标准216
8.4.2 情景222
8.4.3 数字例子223
8.5 实时方法：利用远程实时监测井
的套管座优化224
8.5.1 钻前压力预测225
8.5.2 钻探时的压力预测226
8.5.3 墨西哥湾油井案例研究227
8.6 技术方法：使用非常规钻井方法
减少套管数量231
8.6.1 无立管钻井232
8.6.2 管理压力钻井技术234
8.7 小结237
8.7.1 数学方法237
8.7.2 多标准方法237
8.7.3 实时方法238
8.7.4 技术方法238
8.8 习题238
第9章 数字井设计和建井中的数据
挖掘242
9.1 数据挖掘技术242
9.1.1 数据挖掘简介242
9.1.2 数据挖掘技术243
9.1.3 聚类244
9.1.4 分类248
9.2 数据挖掘在数字钻井工程中的
应用249
9.2.1 数据挖掘应用于实时钻井249
9.2.2 流变特性对钻速的影响252
9.2.3 使用数据挖掘的井涌检测255
9.3 小结258
9.4 习题259
第10章 基于决策的完井优化262
10.1 基本概念262
10.1.1 多标准决策问题263
10.1.2 多标准决策问题的基本
表述264
10.1.3 方法分类264
10.1.4 选择适当的多标准决策
方法270
10.2 基于决策的完井优化272
10.2.1 高速气井完井设计的选择272
10.2.2 水力压裂候选井选择参数286
10.2.3 酸化生产井和层选择289
10.3 小结293
10.4 习题294
第11章 蒙特卡罗模拟在井筒稳定性
优化中的应用296
11.1 基本多元统计296
11.1.1 均值296
11.1.2 方差297
11.1.3 协方差297
11.1.4 相关系数297
11.1.5 偏度系数298
11.1.6 峰度系数298
11.1.7 四分值299
11.1.8 概率密度函数299
11.1.9 累积分布函数299
11.1.10 百分点函数300
11.1.11 分布函数300
11.1.12 置信系数和置信水平303
11.2 井筒稳定性的不确定性评估304
11.2.1 不确定性传播304
11.2.2 井筒稳定性的安全泥浆重量
窗口304
11.2.3 井地质力学模型设计307
11.2.4 应力转换和计算方程308
11.2.5 井眼破坏310
11.2.6 概率分布310
11.3 数值计算案例311
11.4 小结320
11.5 习题321
第12章 基于案例推理方法(CBR)的
数字油井规划与建设324
12.1 基本概念324
12.1.1 知识库系统324
12.1.2 基于案例分析的知识库
系统325
12.1.3 基于规则分析的知识库
系统330
12.1.4 基于案例推理和基于规则
推理的集成332
12.1.5 基于案例分析的知识密集型
系统332
12.1.6 本体工程333
12.2 基于案例推理方法在数字油井
建设规划中的应用335
12.2.1 基于案例的油井设计体系
结构335
12.2.2 基于案例的钻井液推理344
12.3 小结350
12.4 习题351
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