用于压力可控钻井的系统及方法
阅读：211发布：2020-06-17
专利汇可以提供用于压力可控钻井的系统及方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种压 力 可控钻井(MPD)系统以及用于评估和优化的方法。例如，使用诸如失效模式与影响分析(FMEA)、故障树分析(FTA)、石川图、帕累托图、可靠性 框图 (RBD)的可靠性模型来评估该系统的可靠性。MPD钻井系统适用于海上钻井作业。，下面是用于压力可控钻井的系统及方法专利的具体信息内容。
1.一种用于压力可控钻井MPD操作的方法，包括：
设计包括旋转控制装置RCD、钻柱止回阀NRV和节流歧管的MPD钻井系统；
提供针对所述MPD操作的失效模式的概率的第一可靠性模型；
基于所述第一可靠性模型来评估所述失效模式的概率；以及
设计第一井控方案以检测基于所述第一可靠性模型所评估的失效模式；
提供针对所述MPD操作的失效模式的概率的一个或多个可靠性模型；
基于所述一个或多个可靠性模型来评估所述失效模式的概率；
设计一个或多个井控方案以检测基于相应的一个或多个可靠性模型所评估的失效模式，
比较所述第一井控方案的结果和所述一个或多个井控方案的结果；
从所述第一井控方案和所述一个或多个井控方案中选择井控方案；以及
根据所选择的井控方案来修改所述MPD钻井系统，
其中，所述第一可靠性模型和所述一个或多个可靠性模型是不同的，并且选自由失效模式和效果分析FMEA、故障树分析FTA、石川图、帕累托图、可靠性框图RBD及其组合构成的组。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述失效模式选自由以下项所构成的组：无法产生钻井泥浆、井漏、泥浆池液面增高、不正确的泥浆重量测量液面、泥浆特性改变、压井重泥浆缺失、无法刺入内部防喷器IBOP或者全启式安全阀FOSV、管线断裂、压力控制损失、到达地表的未预料气体、立管内有气体、泵管线阻塞、泵失效、井孔不稳定、连续的井孔涌入、高井底压力BHP、岩层破裂、井涌、BHP猛增、不成功的井控、循环损失、无法补救泥浆损失和高当量循环密度ECD。
3.如权利要求1所述的方法，其中，将所述MPD钻井系统划分为多个子系统，以及其中所述MPD钻井系统的可靠性函数基于所述多个子系统的可靠性函数来表示。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述MPD钻井系统的寿命或者所述MPD钻井系统的多个子系统的其中之一的寿命根据正态分布、指数分布或威布尔分布来表示。
5.如权利要求3所述的方法，其中，使用函数主要分量分析FPCA来获得所述MPD钻井系统的多个子系统的其中之一的寿命。
6.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一可靠性模型或所述一个或多个可靠性模型为FMEA，其中针对所述失效模式计算风险优先数RPN。
7.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一可靠性模型或所述一个或多个可靠性模型为石川图，其中使用所述石川图来识别最频繁地导致井控损失的失效模式。
8.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一可靠性模型或所述一个或多个可靠性模型为帕累托图，其中使用所述帕累托图来识别导致井控损失的失效模式。
9.如权利要求1所述的方法，其中，在海底钻井作业中使用MPD系统。
10.一种压力可控钻井系统，包括：
旋转控制装置RCD、钻柱止回阀NRV、节流歧管和多个井下钻具，其中
使用一个或多个可靠性模型对所述系统的可靠性进行评估，所述一个或多个可靠性模型选自由失效模式和效果分析FMEA、故障树分析FTA、石川图、帕累托图、可靠性框图RBD及其组合构成的组，
其中，所述钻井系统的一个或多个零件已被使用过，并且所述零件的剩余寿命是通过使用函数主要分量分析FPCA来进行评估的，其中将所述零件的剩余寿命用于所述可靠性框图RBD中。
11.如权利要求10所述的系统，其中，所述系统的失效选自由以下项所构成的组：无法产生钻井泥浆、井漏、泥浆池液面增高、不正确的泥浆重量测量液面、泥浆特性改变、压井重泥浆缺失、无法刺入内部防喷器IBOP或者全启式安全阀FOSV、管线断裂、压力控制损失、到达地表的未预料气体、立管内有气体、泵管线阻塞、泵失效、井孔不稳定、连续的井孔涌入、高井底压力BHP、岩层破裂、井涌、BHP猛增、不成功的井控、循环损失、无法补救泥浆损失和高当量循环密度ECD。
12.如权利要求10所述的系统，其中，所述系统用于海底钻井作业中。
用于压力可控钻井的系统及方法
技术领域
[0001] 本发明涉及用于压力可控钻井系统的系统及方法，具体用于评估和优化系统以提高系统可靠性。
背景技术
[0002] 在现代化钻井实践中，钻井流体(或泥浆)作为一级井控的介质。两个主要的井控问题是井涌和钻井流体(即，钻井泥浆或泥浆)损失。井涌指的是流体(例如，石油、天然气)不受控地从岩层涌入井孔的事件。在极端情况下，石油和天然气脱离井孔进入露天(即，自喷井)会导致如火灾和爆炸的灾难性事件。钻井流体填充井孔会产生比岩层压力梯度(也称为孔隙压力梯度)更大的压力梯度，由此在钻井过程中将岩层流体封锁在岩层中。
[0003] 另一方面，如果钻井流体的压力梯度太高并超过岩层的破裂压力梯度(即，在该压力下岩层开始破裂)，则钻井流体会渗进岩层，从而导致钻井流体损失，甚至导致井孔崩塌。在这些情况下，岩层需要利用沿着井孔下放的套管来保护。几个这样的套管即可迅速减小井底处的井孔尺寸，这使得井孔尺寸对于工业规模生产来说过小。因此，钻井流体的压力梯度应当保持在岩层压力梯度和破裂压力梯度(即，钻井窗口)之间。
[0004] 因为石油和天然气勘探冒险地涉猎更复杂的地质条件(例如在深海石油勘探中)，所以钻井窗口变得更窄且更不规则。井涌不仅归咎于钻通具有不同岩层压力梯度的多层岩层，还频繁地由常规操作(例如，起钻)引起。因此，更快速更精确地控制钻井流体压力梯度变得更为重要。
[0005] 压力可控钻井(MPD)是应对一些上述挑战的增强型钻井方法。MPD使用包括旋转控制装置(RCD)、钻柱止回阀(NRV)和专用节流歧管的设备来封闭通往露天的钻井流体回路，而不是使用暴露在空气中的钻井流体系统。简单来说就是，用附加的设备来密封钻井流体以隔绝空气，并向钻井流体施加主动控制式背压。背压允许操作者使用较轻的钻井流体，由此能以更接近于岩层压力梯度的压力梯度进行钻井，从而有效地扩大了可操作的钻井窗口。另外，可根据任何井涌或者钻井流体损失的迹象来迅速调整背压，从而更有效地控制井的状态(例如井底压力(BHP))。BHP为井底部的压力。MPD能实现稳定的BHP，并可避免钻井期间的BHP振荡。
[0006] 另外，更好的压力控制还可降低岩层破裂的发生，并因此减少或避免复杂的套管操作。因此，井底可保持大到能满足生产目的的尺寸。于是，越来越多的钻井作业采用MPD方法，尤其是海上深海钻井作业。
[0007] 虽然使用MPD钻井系统具有诸多好处，但是在紧凑型钻井窗口中仍存在对诸如井涌和泥浆损失的主要担忧。灵敏的井涌检测方法、综合的井控程序和充分的井涌处理设备(分离器、火炬臂等)是周密的MPD钻井设计的关键要素。因此，需要能对MPD钻井系统的钻井和井下构造进行优化的方法及设备。
发明内容
[0008] 本公开提供了针对MPD钻井系统的钻井和井下构造进行优化的方法。在一个实施例中，该方法包括设计包括旋转控制装置(RCD)、钻柱止回阀(NRV)、节流歧管和多种井下钻具的MPD钻井系统，其中将所述MPD钻井系统配置为执行MPD操作。该方法还包括识别MPD钻井系统的失效模式并使用一个或多个可靠性模型来评估失效模式的发生概率。基于所述评估，可设计并实施新的或者改进后的井控方案。
[0009] 可使用任意合适的可靠性模型来进行可靠性评估，所述可靠性模型包括失效模式和效果分析(FMEA)、故障树分析(FTA)、石川图、帕累托图和可靠性框图(RBD)。MPD钻井系统中的失效模式包括：无法产生钻井泥浆、井漏、泥浆池液面增高、不正确的泥浆重量测量液面、泥浆特性改变、压井重泥浆(kill weight mud)缺失、无法刺入内部防喷器(IBOP)或者全启式安全阀(FOSV)、管线断裂、压力控制损失、到达地表的未预料气体、立管内有气体、泵管线阻塞、泵失效、井孔不稳定、连续的井孔涌入、高井底压力(BHP)、岩层破裂、井涌、BHP猛增、不成功的井控、循环损失、无法补救泥浆损失和高当量循环密度(ECD)。
[0010] 本公开还提供了一种MPD钻井系统。该系统包括旋转控制装置(RCD)、钻柱止回阀(NRV)、节流歧管、BOP、泥浆系统以及多种井下钻具，对于海上钻井来说该系统还包括立管。使用的一个或多个可靠性模型对所述系统的可靠性进行评估，其中所述一个或多个可靠性模型选自失效模式和效果分析(FMEA)、故障树分析(FTA)、石川图、帕累托图、可靠性框图(RBD)及其组合。
附图说明
附图说明
[0011] 结合附图来考虑下文详细描述，可容易地理解本发明的教导。
[0012] 图1是失效模式以及这些失效模式之间关系的示意图。
[0013] 图2是MPD钻井系统的故障树分析的示例。
[0014] 图3是MPD钻井系统的可靠性框图的示例。
[0015] 图4示出了用于压力可控钻井(MPD)操作的方法。
具体实施方式
[0016] 现在，对本公开的实施例进行详细参考，其中附图中示出了这些实施例的示例。应该指出，如果适当，则在附图中使用相似或相同的附图标记，并且它们表示相似或相同的元件。
[0017] 附图对本公开实施例的描绘仅出于说明性目的。通过下文描述，在不脱离本公开普遍性原理的情况下本领域的技术人员将更容易地想到可替换性实施例。
[0018] 除非另有说明，本文使用的术语与油田服务行业使用的钻井术语表一致，例如由石油推广服务(Petroleum Extension Service)于2011年出版的“石油和天然气行业词典，第二版”中所记载的钻井术语表。
[0019] 根据本公开的一个方面，MPD钻井操作的失效模式可包括：无法产生钻井泥浆、井涌、井漏、泥浆池液面增高、不正确的泥浆重量测量液面、泥浆特性改变、压井重泥浆缺失、无法刺入内部防喷器(IBOP)或者全启式安全阀(FOSV)、管线断裂、压力控制损失、到达地表的未预料气体、立管内有气体、泵管线阻塞、泵失效、井孔不稳定、连续的井孔涌入、高井底压力、岩层破裂、BHP猛增、不成功的井控、循环损失、无法补救泥浆损失、高当量循环密度(ECD)、井孔尺寸太小而不满足于生产。可使用可靠性模型来对每个失效模式进行评估。
[0020] 根据本公开的一个方面，可使用失效模式和效果分析(FMEA)作为可靠性模型来评估MPD钻井系统的可靠性。FMEA是一种用于检测和预防潜在失效的系统性方法。FMEA提供了分级系统或者优先级系统，从而能确定最有可能的失效模式。FMEA应用在MPD操作的预备过程的初始阶段，这包括了海上钻井。提出多种潜在的失效模式，并就它们的成因、严重程度和发生概率进行评估和记录。
[0021] 在FMEA方法的一个方面中，对多个失效模式中的一个失效模式的严重程度进行分级并为其分配数值。表1示出了对失效模式的严重程度进行分级的示例。
[0022] 表1
[0023]
[0024] 还对发生失效(OCC)的概率进行分级，例如，如表2所示。
[0025] 表2
[0026]
[0027] 还对检测失效(DET)的概率进行分级，例如，如表3所示。
[0028] 表3
[0029]
[0031] RPN＝SEV*OCC*DET
[0032] 图1示出了可能在海上MPD钻井作业中导致井喷的失效模式。小圆表示各种失效模式。由小圆指向中心圆(表示井喷)的箭头表示失效模式和井喷之间的因果关系。每种失效模式具有其相应的RPN。失效模式的RPN总和作为总体系统的RPN。针对系统和过程进行的旨在减小个体失效模式的RPN的修改可使得总体系统的RPN减小。
[0033] 根据本公开的另一个方面，采用故障树分析(FTA)作为可靠性模型来评估MPD钻井系统的可靠性。FTA是一种能确定失效的潜在成因并用于评估MPD操作的失效概率的演绎法，MPD操作包括海上钻井作业。
[0034] FTA分析定义了失效事件(例如，井喷)。对可能导致失效事件的失效模式进行识别、分配数值并按照发生的顺序进行排序。使用本领域已知的各种事件符号和门符号来构建故障树。可将布尔代数应用于故障树来研究事件之间的代数关系并使用布尔代数来简化表达式。可使用概率统计方法来确定每个中间事件(例如，BOP设备失效)的概率和首要事件(例如，井喷)的概率。
[0035] FTA分析的一个方面是，可按照从首要事件至基本事件的顺序执行评估，反之亦然。另外，可采用最小割集法进行评估。割集是基本事件，该事件的发生会导致首要事件的发生。如果将任意基本事件从最小割集中移除，则剩余事件不再为割集。可使用计算机算法来识别割集。一旦识别出所有割集，那么首要事件就是所有最小割集的或门组合。
[0036] 图2示出了采用FTA分析运行中的MPD钻井系统的示例。存在六个基本事件E1-E6。基本事件会导致它们相应的中间事件的发生，例如，“井涌型未预料孔隙压力P＝1.89E-2”表示基本事件E1由于意想不到的孔隙压力变化而导致井涌的概率为1.89E-2。中间事件通过各种门G0-G4进行组合，并在首要事件“井控损失(井喷)”处整合，计算出的井喷概率为
1.64E-5。
1.64E-5。
[0037] 根据本公开的另一个方面，采用可靠性框图(RBD)作为可靠性模型来评估MPD钻井系统的可靠性。可靠性框图是针对系统的部件或子系统以及它们是如何进行可靠性方面(reliability-wise)的关联的图形表示。可靠性框图表示的关系可能会不同于部件之间的物理连接方式。RBD构建在方框外部。通过表示方框之间的可靠性关系的方向线将方框连接起来。在图中，通常采用矩形表示方框。在可靠性框图中，这样的方框表示处于自己选定的黑盒等级下的部件、子系统或者组件。
[0038] 根据所涉及的详细等级，特定RBD中的每个方框还可通过其自身的可靠性框图来表示。例如，在MPD海上作业的RBD中，顶部级别方框可能表示MPD的整个系统。每个子系统可能具有它们自身的RBD，在该RBD中方框表示该特定系统的子系统，例如流量控制系统、旋转控制装置、泵、BOP等等。如果需要，此过程可连续下降多个详细等级，直到下降至最基础部件(例如，阀或螺栓组件)的级别。
[0039] 部件的可靠性方面(reliability-wise)的构造可如同以纯串联或纯并联构造来设置的单元一样简单。还存在组合式串/并联构造的系统，或者不能被分解为多组串联和并联构造的复杂系统。用于描述MPD钻井系统的构造类型包括串联构造、单一并联构造、组合式(串联和并联)构造、复杂构造、k比n并联构造、具有负载均衡容器的构造、具有备用容器的构造、具有继承子图的构造、具有多个方框的构造和具有镜像方框的构造。
[0040] 根据本公开的一个实施例，可根据串联构造按部分地对MPD钻井系统进行描述。在这种情况下，任何部件的失效都会导致整个系统的失效。在多数情况下，当以系统的基础子系统的级别来考虑完整系统时发现：这些完整系统均以串联构造的方式进行可靠性方面的部署。例如，MPD海上作业可由海平面兼海底旋转控制装置、专业钻井流体和能实时检测每分钟井下井涌和损失的流量控制系统组成。这些是串联形式的可靠性方面，并且这些子系统中的任何子系统失效都将会导致系统的失效。换言之，串联系统中的所有单元必须都成功，系统才会成功。
[0041] 系统的可靠性就是单元1成功且单元2成功且系统中的其它单元都成功的概率。因此，所有单元必须都成功，系统才会成功。由此，系统的可靠性由下式给出：
[0042] Rs＝P(X1∩X2∩…∩Xn)
[0043] ＝P(X1)P(X2|X1)P(X3|X1X2)…P(Xn|X1X2…Xn-1)
[0044] 其中，Rs为系统的可靠性，Xi为单元i正在运行的事件，P(Xi)为单元i是可运行的概率。
[0045] 在部件的失效会影响到其它部件的失效率(即，当一个部件失效时，其它部件的寿命分布特性会改变)的情况下，必须考虑上式中的条件概率。
[0046] 但是，针对独立部件的情况，上式则变为：
[0047] Rs＝P(X1)P(X2)…P(Xn)
[0048] 或者：
[0049]
[0050] 或者，就独立部件的可靠性而言，则有：
[0051]
[0052] 换言之，对于纯串联系统而言，系统可靠性等于该系统的组成部件的可靠性的乘积。
[0053] 根据本公开的另一个实施例，可按部分地将MPD钻井系统描述为并联系统。例如，MPD系统具有多余的泵或者多余的发动机。多个单元中的至少一个单元必须成功，系统才会成功。并联的各单元还称为冗余单元。
[0054] 具有n个统计上独立的并联部件的系统的失效概率或不可靠性为：单元1失效且单元2失效且该系统中的所有其它单元都失效的概率。因此在并联系统中，所有n个单元必须都失效，系统才会失效。换言之，如果单元1成功或者单元2成功或者n个单元中的任意一个单元成功，则系统就会成功。由此，该系统的不可靠性由下式给出：
[0055] Qs＝P(X1∩X2∩…∩Xn)
[0056] ＝P(X1)P(X2|X1)P(X3|X1X2)…P(Xn|X1X2…Xn-1)
[0057] 其中，Qs为系统的不可靠性，Xi为单元i失效的事件，P(Xi)为单元i失效的概率。
[0058] 在部件的失效会影响到其它部件的失效率的情况下，必须考虑上式中的条件概率。但是，针对独立部件的情况，则上式变为：
[0059] Qs＝P(X1)P(X2)…P(Xn)
[0060] 或者：
[0061]
[0062] 或者，就部件不可靠性而言，则有：
[0063]
[0064] 与系统可靠性为各部件可靠性乘积的串联系统相比，并联系统的整体系统不可靠性为各部件不可靠性的乘积。
[0065] 由此，并联系统的可靠性可由下式给出：
[0066]
[0067] MPD钻井系统是时变系统，这是因为其子系统、部件或者零件会由于运行过程中的腐蚀或压力而磨损，或者会由于未能极好地受到适当的修理或维护措施而存在累积损伤。因此，整个系统或子系统的寿命可基于正态分布、指数分布或威布尔分布来表示。
[0068] 例如，在具有三个串联子系统(例如，海平面兼海底旋转控制装置、专业钻井流体和流量控制系统)的MPD钻井系统中，系统的可靠性表达式可表示为：
[0069] Rs＝R1·R2·R3
[0070] 为R1,R2和R3的值给定共同的时间，并针对该时间对系统的可靠性进行评估。然而，由于子系统失效特性可由各分布进行表示，因此系统可靠性实际上是时变的。在这种情况下，上式可重写为：
[0071] Rs(t)＝R1(t)·R2(t)·R3(t)
[0072] 现在，可针对任意的任务时间对系统的可靠性进行评估。假设每个子系统具有威布尔寿命分布，于是现在可基于每个子系统的可靠性函数来表示上述第一表达式，或者：
[0073]
[0074] 以相同的方式，可将任意寿命分布代入系统可靠性表达式中。假如第一子系统的时间-失效关系(times-to-failure)是通过威布尔分布表示的，那么第二部件的时间-失效关系则通过指数分布进行表示，第三部件的时间-失效关系则通过正态分布进行表示。由此，上述第一表达式可改写为：
[0075]
[0076] 一旦获得了子系统可靠性，则可通过将相应的子系统或部件的可靠性函数代入系统可靠性表达式中，来获得整个MPD海上作业在任意任务期间的可靠性。
[0077] 另外，整个MPD钻井系统可通过图3中的RBD进行表示。方框A至L表示整个MPD海上作业的子系统。子系统相互之间串联或并联。子系统可以是根据物理部件或功能组织起来的任何子系统，包括RCD、节流歧管、环境压力分离器、闸板防喷器、液压控制阀、泥浆系统等等。
[0078] 根据本公开的实施例，可通过将系统划分为不同的部分的方式来表示整个系统的可靠性。每个部分具有一个或多个方框。钻井系统的可靠性可通过其所具有的方框的可靠性函数进行表示。例如，在下式中，D2表示方框A至E的可靠性函数的组合，而D3表示方框F至K的可靠性函数的组合。D2和D3依次可根据其中的方框进行表示。
[0079] R系统＝D2·D3·RL
[0080] D3＝+RK·IK
[0081] IK＝+RI·RJ·RO·RG·RF·RH-RI·RJ·RO·RG·RF
[0082] -RI·RJ·RF·RH-RI·RO·RF·RH
[0083] -RJ·RG·RF·RH+RI·RO·RF
[0084] +RI·RF·RH+RJ·RF·RH+RJ·RG
[0085] D2＝+RA·RE·IE
[0086] IE＝-D1·RM·RN+RM·RN+D1
[0087] D1＝+RD·ID
[0088] ID＝-RB·RC+RB+RC
[0089] 代入各项得到：
[0090] R系统＝RA·RE·RL·RK
[0091] ·{(RD·RB·RC+RB+RC)·RM·RN
[0092] +RM·RN-RD·RB·RC+RB+RC}
[0093] ·{RI·RJ·RO·RG·RF·RH-RI·RJ·RO·RG·RF
[0094] -RI·RJ·RF·RH-RI·RO·RF·RH
[0095] -RJ·RG·RF·RH+RI·RO·RF
[0096] +RI·RF·RH+RJ·RF·RH+RJ·RG}
[0097] 由此：
[0098] R系统＝((RA·RE(-(RD(-RB·RC+RB+RC))·RM·RN
[0099] +RM·RN
[0100] +(RD(-RB·RC+RB+RC))))
[0101] (RK(RI·RJ·RO·RG·RF·RH
[0102] -RI·RJ·RO·RG·RF-RI·RJ·RF·RH
[0103] -RI·RO·RF·RH-RJ·RG·RF·RH
[0104] +RI·RO·RF
[0105] +RI·RF·RH-RJ·RF·RH+RJ·RG))RL)
[0106] 在上式中，每个Ri均表示方框的可靠性函数。例如，如果RA具有威布尔分布，则每个以此类推。将每个部件的可靠性函数代入上述最后的R系统公式中将得到(例如MPD海上钻井系统的)作为时间的函数的系统可靠性解析式，或者Rs(t)。
[0107] 可基于子系统的寿命评估来构建子系统的可靠性函数。MPD钻井系统是具有许多子系统(或部件)的复杂机电系统。通常情况下，一些部件不是全新的。例如，深水钻井平台在其工作期限中会进行许多不同的钻井操作。虽然许多部件可替换(例如，钻柱、钻头)，但是其它部件在不同的钻井操作中被重复使用(例如，泵、BOP)。知道这些部件或子系统还有多少剩余使用寿命是很重要的。
[0108] 在本公开的一个实施例中，子系统的可靠性函数利用关于该子系统的失效概率、寿命消耗或者剩余使用寿命的数据。在一方面，可利用函数主要分量分析(FPCA)模型，通过实时监测和分析钻井系统部件来获得这样的数据。FPCA方法的详细内容披露在由2014年4月29日提交的美国申请号为No.14/265,257、申请名称为“用于监测钻井系统的系统及方法”的相关申请中，其全部内容通过引用并入本文中。
[0109] 在美国申请号为No.14/265,257的申请中公开的所述方法适用于井下钻具和地面设备。例如，在MPD钻井系统中，RCD具有多个密封件和轴承；背压泵和压力传感器必须精确。这些部件的正常运行对于井控来说是关键的。
[0110] MPD钻井系统中的井下钻具包括具有钻头和钻铤的钻井组件。还可包括井下发动机、旋转导向系统、遥测发射器，以及随钻测量(MWD)仪器和随钻测井(LWD)仪器。井下钻具还包括钻杆、套管以及将钻孔划分成不同部分的打包器。
[0111] 在本实施例的一个方面，使用FPCA模型来评估这些部件的寿命消耗。例如，将传感器安装在RCD上以监测轴承和高压密封件的振动或声音。流量计、压力传感器、振动探测器、温度传感器均安装在泥浆循环泵上。使用传感器信号作为输入至FPCA模型的输入以评估轴承、密封件或泵的寿命消耗。依次使用部件的寿命消耗来评估子系统的使用寿命。将子系统的使用寿命用于RBD模型中来评估MPD钻井系统的可靠性。
[0112] 根据本公开的又一个方面，使用石川图作为针对风险评估的可靠性模型。例如，可根据设备、方法、操作者、材料、环境和数据测量值对井喷的成因进行分类。每个类别具有其自身的成因要素。例如，BOP或RCD中的设备失效是可能导致井喷的成因要素。
[0113] 根据本发明的另一方面，使用帕累托图作为可靠性模型来确定系统失效的最重要成因。例如，针对MPD海上钻井中的井涌来说，三个首要成因为井漏(20％)、起钻期间抽汲(15％)以及异常的岩层压力(15％)。因此，消除这三个成因可使系统的可靠性加倍。
[0114] 根据本公开的又一个方面，可独立地或与其它可靠性模型组合地使用可靠性模型，以实现高系统可靠性。例如，可应用所有的可靠性模型来研究井喷、确定重要的因果关系并提出针对钻井系统的改造。分析可以是定性地(例如石川图)或是定量地(例如FTA和RBD)。另外，可遮蔽模型分析得出的结果以去除不可靠的结果或者不合理的结果。
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