為井下作業(yè)確定優(yōu)化參數(shù)的制作方法
【專利摘要】本公開涉及一種確定井下作業(yè)的優(yōu)化參數(shù)?？傮w來說，本公開描述了一種用于管理井下作業(yè)的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)方法。所述方法包括：在數(shù)據(jù)倉庫處接收與正在進(jìn)行的井下作業(yè)相關(guān)的大致連續(xù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流。同時(shí)，接收用戶對(duì)井下參數(shù)的選擇。然后，用運(yùn)算系統(tǒng)基于所接收到的數(shù)據(jù)流的一部分來優(yōu)化所選擇的井下參數(shù)，以接近所選擇的井下參數(shù)目標(biāo)值。接著，可以在正在進(jìn)行的作業(yè)中使用經(jīng)優(yōu)化的井下參數(shù)。
【專利說明】為井下作業(yè)確定優(yōu)化參數(shù)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及確定和/或優(yōu)化與鉆井作業(yè)和/或其它油氣開采作業(yè)相關(guān)的參數(shù)。

【背景技術(shù)】
[0002]在許多情況下，通過依賴于在作業(yè)過程中從井下工具和設(shè)備發(fā)送的測(cè)量信息來進(jìn)行與從地下區(qū)域開采油氣相關(guān)的鉆井作業(yè)和其它作業(yè)，而不目視監(jiān)控該作業(yè)。測(cè)量信息可以是通過傳感器測(cè)量并以一定的行業(yè)數(shù)據(jù)庫標(biāo)準(zhǔn)記錄的各種數(shù)據(jù)類型。這樣的信息可以被用來描述作業(yè)，并使得能夠創(chuàng)建和/或調(diào)整用于作業(yè)的控制參數(shù)。在一定計(jì)算模型下可以產(chǎn)生控制參數(shù)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0003]圖1示出根據(jù)本公開用于實(shí)時(shí)分析和/或優(yōu)化井下作業(yè)的示例性系統(tǒng)；
[0004]圖2示出根據(jù)本公開用于實(shí)時(shí)分析和/或優(yōu)化井下作業(yè)的示例性過程；
[0005]圖3示出根據(jù)本公開用于實(shí)時(shí)分析和/或優(yōu)化示例性井下參數(shù)的示例性過程；
[0006]圖4A至圖4B示出根據(jù)本公開用于實(shí)時(shí)分析和/或優(yōu)化井下參數(shù)的數(shù)據(jù)耦合結(jié)構(gòu)的圖形示例；
[0007]圖5示出根據(jù)本公開的優(yōu)化過程中的計(jì)算程序(calculat1n procedure)的示例；
[0008]圖6示出根據(jù)本公開用于井下作業(yè)的示例性控制回路；
[0009]圖7示出根據(jù)本公開用于實(shí)時(shí)分析和/或優(yōu)化井下作業(yè)的示例性單井和/或多井的圖形化過程；
[0010]圖8是根據(jù)本公開用于實(shí)時(shí)分析和/或優(yōu)化井下作業(yè)的系統(tǒng)的示例性圖形用戶界面；以及
[0011]圖9示出用于確定井下作業(yè)的優(yōu)化參數(shù)的示例性方法。

【具體實(shí)施方式】
[0012]本公開涉及確定井下作業(yè)的優(yōu)化參數(shù)。在一個(gè)總體方案中，在本公開中描述一種用于管理井下作業(yè)的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法。所述方法包括:在數(shù)據(jù)倉庫處接收與正在進(jìn)行的井下作業(yè)相關(guān)的連續(xù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流。同時(shí)，從用戶接收對(duì)井下參數(shù)的選擇。然后，使用運(yùn)算系統(tǒng)，基于接收到的數(shù)據(jù)流的一部分對(duì)所選擇的井下參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，以接近所選擇的井下參數(shù)的目標(biāo)值。然后，可以將優(yōu)化后的井下參數(shù)用于正在進(jìn)行的作業(yè)。
[0013]在與總體方案可結(jié)合的一個(gè)或多個(gè)具體方案中，所述方法還可包括:在優(yōu)化所選擇的井下參數(shù)之前，對(duì)接收到的與正在進(jìn)行的井下作業(yè)相關(guān)的數(shù)據(jù)流進(jìn)行濾波。所述濾波處理可包括以下示例過程中的至少一個(gè):將接收到的數(shù)據(jù)流濾波到預(yù)定的采樣率，或者去除與接收到的數(shù)據(jù)流相關(guān)的噪聲。優(yōu)化所選擇的井下參數(shù)的過程可包括下面的示例性過程中的至少一個(gè):基于接收到的數(shù)據(jù)流的一部分來最大化所選擇的井下參數(shù)以接近所選擇的井下參數(shù)的目標(biāo)值，或基于接收到的數(shù)據(jù)流的一部分來最小化所選擇的井下參數(shù)以接近所選擇的井下參數(shù)的目標(biāo)值
[0014]可包括與上述方案可結(jié)合的更多的特征。例如，正在進(jìn)行的井下作業(yè)是第一井下作業(yè)，所述方法還可包括:在不同于第一井下作業(yè)的第二井下作業(yè)中使用優(yōu)化后的井下參數(shù)。第一井下作業(yè)可以發(fā)生在第一井筒中，并且第二井下作業(yè)可以發(fā)生在不同于第一井筒的第二井筒中。所述第一井下作業(yè)和第二井下作業(yè)可以在時(shí)間上重疊。
[0015]在與任何前述方案可結(jié)合的一個(gè)或多個(gè)具體方案中，優(yōu)化所選擇的井下參數(shù)的方法包括:在所述正在進(jìn)行的井下作業(yè)過程中預(yù)測(cè)所選擇的井下參數(shù)。在所述正在進(jìn)行的井下作業(yè)中使用經(jīng)優(yōu)化的井下參數(shù)可以包括:對(duì)執(zhí)行所述正在進(jìn)行的井下作業(yè)的井下工具的輸入進(jìn)行調(diào)節(jié)，例如，以調(diào)節(jié)后的輸入來操作所述井下工具；基于所接收到的數(shù)據(jù)流的另一部分優(yōu)化所選擇的井下參數(shù)，以接近所選擇的井下參數(shù)的目標(biāo)值；以及對(duì)執(zhí)行所述正在進(jìn)行的井下作業(yè)的井下工具的輸入進(jìn)行重新調(diào)節(jié)。
[0016]在與任何前述方案可結(jié)合的一個(gè)或多個(gè)具體方案中，所述方法還包括:在所述數(shù)據(jù)倉庫中預(yù)處理連續(xù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流以用于減少計(jì)算時(shí)間，并且為后續(xù)的運(yùn)算處理作準(zhǔn)備。所述正在進(jìn)行的井下作業(yè)包括以下中的至少一個(gè):鉆井作業(yè)；下鉆作業(yè)；起鉆作業(yè)；擦拭作業(yè)；鉆孔和旋轉(zhuǎn)脫離底部作業(yè)(rotating off bottom operat1n);或者開采作業(yè)。與正在進(jìn)行的井下作業(yè)相關(guān)的所述大致連續(xù)的數(shù)據(jù)流可以包括以下中的至少一個(gè):鉆壓；井下馬達(dá)轉(zhuǎn)速；地表轉(zhuǎn)速；環(huán)空壓力；溫度；密度；傾斜度；或方位。
[0017]在與任何前述方案可結(jié)合的一個(gè)或多個(gè)具體方案中，所述方法還可以包括:至少部分基于與正在進(jìn)行的井下作業(yè)相關(guān)的所述大致連續(xù)的數(shù)據(jù)流來計(jì)算與所述正在進(jìn)行的井下作業(yè)相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)變量。與所述正在進(jìn)行的井下作業(yè)相關(guān)的所述一個(gè)或多個(gè)變量可以包括以下中的至少一個(gè):液壓機(jī)械比能量(specific energy);密度；等效密度；狗腿嚴(yán)重度；或孔直徑。例如，當(dāng)計(jì)算所述液壓機(jī)械比能量時(shí)，可以使用下列等式:
^ Weff 120πΝΤ QAPb
剛以及





,
[_ Werr=W-^pmAPb
[0020]其中，Es是比能量，W是鉆壓，Weff是有效鉆壓，Q是流速，Λ Pb是壓降，R為孔半徑，Ab是井孔橫截面面積，N是鉆頭轉(zhuǎn)速，T是扭矩，以及P m是鉆井液密度。
[0021]根據(jù)本公開的控制參數(shù)優(yōu)化和自動(dòng)化系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例可包括下列一個(gè)或多個(gè)特征。例如，可同時(shí)自動(dòng)地獲取優(yōu)化計(jì)算所需的各種數(shù)據(jù)類型。數(shù)據(jù)類型可以以流的形式傳到處理器，處理器使用優(yōu)化算法，用于計(jì)算液壓機(jī)械比能量，并確定鉆井作業(yè)的最節(jié)能的控制參數(shù)?？梢詫⒍〞r(shí)加載(scheduled loading)和交付系統(tǒng)整合，以最大程度地減少不必要的數(shù)據(jù)排隊(duì)。最小的數(shù)據(jù)拾取和截止頻率可以用于提高系統(tǒng)的效率。
[0022]優(yōu)化計(jì)算可以基于在專用程序中實(shí)時(shí)(例如，幾乎即時(shí)或至少快于人的反應(yīng))更新的能量計(jì)算，以使用一定的數(shù)據(jù)流來觀察鉆井的效率。可以對(duì)鉆井效率、鉆頭性能、鉆頭泥包點(diǎn)、與地層強(qiáng)度的比較以及其它參數(shù)進(jìn)行連續(xù)的監(jiān)測(cè)。
[0023]圖1示出根據(jù)本公開用于實(shí)時(shí)分析和/或優(yōu)化井下作業(yè)的示例性系統(tǒng)100。示例性系統(tǒng)100可以是管理井下作業(yè)的優(yōu)化控制系統(tǒng)。系統(tǒng)100包括用于處理和運(yùn)算的中央運(yùn)算設(shè)備160。中央運(yùn)算設(shè)備160可包括:中央處理單元，存儲(chǔ)器，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，輸入/輸出接口，網(wǎng)絡(luò)接口，圖形用戶界面(GUI)以及其它外圍設(shè)備。運(yùn)算設(shè)備160操作優(yōu)化控制模塊，優(yōu)化控制模塊包括:數(shù)據(jù)饋源110，預(yù)處理模塊120，數(shù)據(jù)匯編和分類模塊130，后處理模塊140以及監(jiān)視器輸出150。
[0024]在一些實(shí)施例中，運(yùn)算設(shè)備160可以是用于存儲(chǔ)一個(gè)或多個(gè)所加載的應(yīng)用程序、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)庫中的數(shù)據(jù)、基于網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用程序和/或其它內(nèi)容的任何服務(wù)器。在較高的層次上，運(yùn)算設(shè)備160包括可操作以接收、傳送、處理、存儲(chǔ)或管理數(shù)據(jù)和信息的計(jì)算機(jī)或其它電子運(yùn)算設(shè)備(例如，智能電話，平板電腦，PDA等)。如在本公開中所使用的，術(shù)語“計(jì)算機(jī)”意圖囊括任何適當(dāng)?shù)奶幚碓O(shè)備。事實(shí)上，運(yùn)算設(shè)備160可以是任何計(jì)算機(jī)或處理裝置，諸如，例如，刀片服務(wù)器、通用個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)、Mac機(jī)(Macintosh)、工作站、基于UNIX的工作站或者任何其它合適的設(shè)備。換句話說，本公開考慮到了不同于通用計(jì)算機(jī)的計(jì)算機(jī)以及沒有常規(guī)操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)。另外，所示運(yùn)算設(shè)備160可適于執(zhí)行任何操作系統(tǒng)，包括Linux、UNIX、Windows和Mac OS、或任何其它合適的操作系統(tǒng)。
[0025]運(yùn)算設(shè)備160的中央處理單元(CPU)可包括一個(gè)或多個(gè)處理器、刀片(blade)、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)或其它合適的組件。一般地，CPU執(zhí)行軟件(例如，在有形的、非短暫性介質(zhì)上編碼的指令)并操縱數(shù)據(jù)來執(zhí)行運(yùn)算設(shè)備160的操作。無論具體實(shí)現(xiàn)方式如何，“軟件”可包括有形介質(zhì)上的計(jì)算機(jī)可讀指令、固件、有線的或編程的硬件、或者它們的任何組合，在被執(zhí)行時(shí)可操作以至少執(zhí)行在此描述的過程和操作。事實(shí)上，每個(gè)軟件組件可以完全地或部分地用任何適當(dāng)?shù)挠?jì)算機(jī)語言(包括C、C++、Java、Visual Basic、匯編、Perl、4GL的任何合適的版本等)編寫或描述。
[0026]運(yùn)算設(shè)備160的一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)器可包括任何存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)庫模塊，并且可以采用易失性或非易失性存儲(chǔ)器的形式，包括但不限于:磁介質(zhì)，光介質(zhì)，隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)，只讀存儲(chǔ)器(ROM)，可移動(dòng)介質(zhì)或任何其它合適的本地或遠(yuǎn)程存儲(chǔ)器組件。存儲(chǔ)器可以存儲(chǔ)各種對(duì)象或數(shù)據(jù)(包括類、框架、應(yīng)用程序、備份數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)對(duì)象、工作、網(wǎng)頁、網(wǎng)頁模板、數(shù)據(jù)庫表、存儲(chǔ)庫存儲(chǔ)業(yè)務(wù)和/或動(dòng)態(tài)信息)和任何其它適當(dāng)?shù)男畔?包括與運(yùn)算設(shè)備160的目的相關(guān)的任何參數(shù)、變量、算法、指令、規(guī)則、約束或引用)
[0027]運(yùn)算設(shè)備160的接口可包括在軟件和/或硬件中編碼的適當(dāng)組合的邏輯，并可操作以與網(wǎng)絡(luò)通信。更具體地，所述接口可包括與通信相關(guān)的軟件支持的一個(gè)或多個(gè)與通信協(xié)議，使得網(wǎng)絡(luò)或接口的硬件可操作以在所示運(yùn)算設(shè)備160的內(nèi)部和外部通信物理信號(hào)。網(wǎng)絡(luò)便于包括運(yùn)算設(shè)備160并帶有任何其它本地或遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)(諸如圖1中未示出的另外的客戶端、服務(wù)器、或可通信地耦接到網(wǎng)絡(luò)的其它設(shè)備)的運(yùn)算環(huán)境的組件之間的無線或有線通信。
[0028]可通信地耦接到運(yùn)算設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)可以是單一的網(wǎng)絡(luò)，也可以是連續(xù)的或不連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)，均不脫離本公開的精神或范圍。網(wǎng)絡(luò)可以是企業(yè)或安全網(wǎng)絡(luò)的全部或一部分，而在另一種情況下，網(wǎng)絡(luò)中的至少一部分可以表現(xiàn)至互聯(lián)網(wǎng)的連接。在一些情況下，網(wǎng)絡(luò)的一部分可以是虛擬專用網(wǎng)絡(luò)(VPN)，例如，諸如，運(yùn)算設(shè)備與其它計(jì)算機(jī)或其它電子設(shè)備之間的連接。網(wǎng)絡(luò)的全部或一部分可包括有線或無線鏈路。示例性無線鏈路可包括802.lla/b/g/n、802.20,WiMax和/或任何其它適當(dāng)?shù)臒o線鏈路。換句話說，所述網(wǎng)絡(luò)囊括任何內(nèi)部或外部網(wǎng)絡(luò)、網(wǎng)絡(luò)、子網(wǎng)絡(luò)或它們的組合，其可操作以便于包括運(yùn)算設(shè)備160的各種運(yùn)算組件之間的通信。例如，網(wǎng)絡(luò)可以在網(wǎng)絡(luò)地址之間通信互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)分組、幀中繼幀、異步傳輸模式(ATM)單元、語音、視頻、數(shù)據(jù)和其它合適的信息。所述網(wǎng)絡(luò)還可包括一個(gè)或多個(gè)局域網(wǎng)(LAN)、無線電接入入網(wǎng)(RAN)、城域網(wǎng)(MAN)、廣域網(wǎng)(WAN)、互聯(lián)網(wǎng)的全部或一部分、和/或任何其它通信系統(tǒng)或在一個(gè)或多個(gè)位置處的多個(gè)系統(tǒng)。
[0029]運(yùn)算設(shè)備160的⑶I可以產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)所加載的應(yīng)用程序、基于web的應(yīng)用程序、數(shù)據(jù)集或其它數(shù)據(jù)的可視化表示，以提供由系統(tǒng)提供的或在系統(tǒng)內(nèi)通信的有效和用戶友好的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)系統(tǒng)。術(shù)語“圖形用戶界面”或GUI可以使用單數(shù)或復(fù)數(shù)形式以描述于一個(gè)或多個(gè)圖形用戶界面和特定圖形用戶界面的每一個(gè)顯示器。因此，Gn可以表示任何圖形用戶界面，包括但不限于:網(wǎng)絡(luò)瀏覽器、觸摸屏，或命令行界面(CLI)，其在運(yùn)算設(shè)備160中處理信息的并有效地呈現(xiàn)信息的結(jié)果給用戶。一般情況下，圖形用戶界面可包括多個(gè)用戶界面(UI)元素，諸如用戶在運(yùn)算設(shè)備160上可操作的交互式字段、下拉列表和按鈕。
[0030]數(shù)據(jù)饋源110可包括以諸如井場(chǎng)信息傳輸標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)記語言(WITSML)等工業(yè)格式傳輸?shù)募夹g(shù)數(shù)據(jù)。WITSML已被開發(fā)用于將數(shù)據(jù)從現(xiàn)代化鉆機(jī)或海上平臺(tái)處的各種專門承包商通信到石油鉆機(jī)作業(yè)。WITSML繼續(xù)由Energistics促進(jìn)的特殊利益集團(tuán)開發(fā)以開發(fā)用于鉆井、完井和干預(yù)措施數(shù)據(jù)交換的XML標(biāo)準(zhǔn)。WITSML促進(jìn)技術(shù)數(shù)據(jù)在石油公司、服務(wù)公司、鉆井承包商、應(yīng)用程序供應(yīng)商和監(jiān)管機(jī)構(gòu)之間跨網(wǎng)絡(luò)自由流動(dòng)，用于上游石油和天然氣工業(yè)的鉆井、完井和干預(yù)功能。數(shù)據(jù)饋源110可包括其它標(biāo)準(zhǔn)和格式(諸如井場(chǎng)信息傳輸規(guī)范)的數(shù)據(jù)。
[0031]數(shù)據(jù)饋源110可以是實(shí)時(shí)的，“正當(dāng)時(shí)(right time)”和/或緩沖/存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。在一些實(shí)施例中，“正當(dāng)時(shí)”數(shù)據(jù)可包括，例如，預(yù)定條件下的預(yù)定數(shù)據(jù)，諸如，一定條件下的數(shù)據(jù)模板。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，數(shù)據(jù)饋源100可包括來自活動(dòng)的(activate)數(shù)據(jù)倉庫的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)倉庫在數(shù)據(jù)變化時(shí)實(shí)時(shí)捕獲事務(wù)處理，并且將數(shù)據(jù)連同維護(hù)批處理(batch)或預(yù)定周期的更新一起整合到倉庫中。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，數(shù)據(jù)饋源100可包括來自正當(dāng)時(shí)數(shù)據(jù)倉庫的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)倉庫包含一定預(yù)先限定的條件下的預(yù)定的數(shù)據(jù)。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，數(shù)據(jù)饋源100可包括來自預(yù)先存儲(chǔ)的存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)或緩沖模塊，用于驗(yàn)證、測(cè)試或調(diào)整運(yùn)算設(shè)備160和/或在其中運(yùn)行的運(yùn)算算法。
[0032]數(shù)據(jù)饋源100可包括諸如深度(測(cè)量深度和垂直深度)、流速、鉆壓、鉆頭轉(zhuǎn)速、鉆頭尺寸、鉆鋌長度、滲透率、鉆柱扭矩和摩阻、氯化物濾液、塑性粘度、屈服點(diǎn)、泥漿重量和凝膠強(qiáng)度(例如，10秒和10分)等數(shù)據(jù)類型。還可包括諸如鈣濾液、氯化物濾液、扭矩、循環(huán)壓力、鉆壓、摩阻、鉆頭尺寸、井底鉆具、滲透率和每分鐘轉(zhuǎn)速等其它數(shù)據(jù)類型用于優(yōu)化運(yùn)算。
[0033]預(yù)處理模塊120可包括對(duì)數(shù)據(jù)饋源100濾波和調(diào)節(jié)的處理模塊。預(yù)處理模塊120可以將數(shù)據(jù)濾波到預(yù)定的采樣率。預(yù)處理模塊120可包括一個(gè)或多個(gè)數(shù)字濾波器和/或一個(gè)或多個(gè)模擬濾波器。預(yù)處理模塊120可包括信號(hào)轉(zhuǎn)換器，諸如數(shù)字-模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換器或模擬-數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換器，以使信號(hào)數(shù)據(jù)統(tǒng)一以便處理。濾波器可以是帶通濾波器、高通濾波器、低通濾波器、平均濾波器、降噪濾波器、延遲濾波器、求和濾波器、格式轉(zhuǎn)換濾波器和/或其它類型的濾波器。這些濾波器可以基于快速傅立葉變換，以在將經(jīng)修改的頻譜變換回時(shí)間序列信號(hào)之前允許操縱該頻譜，諸如帶通濾波器。這些濾波器可基于狀態(tài)空間模型，諸如卡爾曼濾波器。
[0034]在數(shù)據(jù)流于預(yù)處理模塊120處已被預(yù)處理之后，在模塊130處將匯編和分類該數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)匯編和分類模塊130可包括數(shù)據(jù)庫131和分類133。在一些實(shí)施例中，匯編和分類的處理可以用于優(yōu)化和預(yù)測(cè)。在正常作業(yè)數(shù)據(jù)集的情況下，數(shù)據(jù)被分類為鉆孔、起鉆(tripout)、下鉆(trip in)、擦拭(wiping)、鉆孔和旋轉(zhuǎn)脫離底部。本公開的實(shí)施例可以適用于可以進(jìn)一步分類的其它非開采性作業(yè)。可為分類進(jìn)行若干分析，諸如滲透率預(yù)測(cè)、比能量估計(jì)、使用利用UCS/CCS值或LWD測(cè)井(log)數(shù)據(jù)的壓縮巖石強(qiáng)度的的鉆孔效率、井剖面能量(well profile energy)、卡鉆預(yù)測(cè)、振動(dòng)預(yù)測(cè)、巖屑層的增加積累、摩擦系數(shù)的偏差等。
[0035]在系統(tǒng)100中使用的數(shù)據(jù)和參數(shù)可以存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫131中。取決于系統(tǒng)100的要求，所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)和參數(shù)可以是任何類型、格式或結(jié)構(gòu)。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，諸如卡鉆狀態(tài)，數(shù)據(jù)和參數(shù)可以屬于分類的三個(gè)主要群組:機(jī)械，差動(dòng)和非卡住(non-stuck)。這些群組可以是數(shù)據(jù)匯編和分類模塊130中的分類133。數(shù)據(jù)集的變量可以對(duì)于卡鉆井(stuck well)和非卡鉆井(non-stuck well)是共用的，并且在分類133中列出測(cè)量到深度、實(shí)際垂直深度、流速、鉆壓、鉆頭旋轉(zhuǎn)速度、鉆頭大小、鉆鋌長度、滲透率、鉆柱上的扭矩和摩阻、氯化物濾液、塑性粘度、屈服點(diǎn)、泥漿重量和凝膠強(qiáng)度(例如，10秒和10分)。這些變量可以以變量&到Xn的形式存儲(chǔ)在分類133中。然而，其它數(shù)據(jù)和參數(shù)可以存儲(chǔ)在由系統(tǒng)100指定的數(shù)據(jù)庫131中。
[0036]在一些實(shí)施例中，后處理模塊140可以是執(zhí)行優(yōu)化和靈敏度分析的運(yùn)算中心。優(yōu)化可以將特定的能量計(jì)算與巖石強(qiáng)度的計(jì)算比較。無側(cè)限巖石強(qiáng)度(UCS)或有側(cè)限巖石強(qiáng)度(CCS)都使得能夠連續(xù)估計(jì)鉆井性能，以在鉆井系統(tǒng)中識(shí)別諸如泥包點(diǎn)(flounderpoint)等限制點(diǎn)。計(jì)算出的比能量可以被用來確定由巖石強(qiáng)度的函數(shù)計(jì)算出的地層的破裂點(diǎn)。巖石強(qiáng)度可以由偏置井分析(offset well analysis)預(yù)測(cè)出，并且投射到以后的井剖面。然后，可以基于來自LWD/MWD工具的巖石特性的測(cè)量值，實(shí)時(shí)地重新計(jì)算巖石強(qiáng)度。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，可以使用后井繩纜(post well wireline)或后井LWD/MWD測(cè)井工具計(jì)算巖石強(qiáng)度。
[0037]通過確定擊穿地層并且確保有效地使用鉆頭壽命所需的能量，在后處理模塊140中進(jìn)行的優(yōu)化可以應(yīng)用于鉆頭。然后，可以由系統(tǒng)100建議鉆井參數(shù)，用于優(yōu)化鉆井效率和鉆頭壽命。鉆頭磨損和鉆頭壽命可用針對(duì)導(dǎo)致不同地層抗壓強(qiáng)度的任何地層變量作出的井下地層估計(jì)工具更新以及校正來重新計(jì)算。然后，根據(jù)優(yōu)化的鉆井參數(shù)，可以預(yù)測(cè)鉆井過程并且可以計(jì)算滲透率(ROP)。
[0038]由于為優(yōu)化的鉆井參數(shù)而預(yù)測(cè)了 R0P，則還可以計(jì)算以非開采時(shí)間(non-productive time)或無形損失時(shí)間(invisible lost time)的形式的影響。該系統(tǒng)能夠量化對(duì)次優(yōu)化鉆井的負(fù)面影響。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，在后處理模塊140中進(jìn)行的優(yōu)化可以應(yīng)用于直接測(cè)量數(shù)據(jù)，用于優(yōu)化實(shí)時(shí)情況。優(yōu)化還可以在任意的情況下進(jìn)行，用于模擬的目的。優(yōu)化還可以用于比較經(jīng)優(yōu)化的參數(shù)和當(dāng)前參數(shù)，以生成預(yù)測(cè)和/或估計(jì)報(bào)告。
[0039]后處理模塊140可包括用于優(yōu)化計(jì)算的靈敏度分析。靈敏度分析可確定優(yōu)化模型的輸出中的參數(shù)/變量如何能夠歸因于模型的輸入中的不同變量。靈敏度分析可以使得能夠?qū)︺@井控制參數(shù)優(yōu)先排序，使得可以選擇和優(yōu)化最變化有效參數(shù)(most changeeffective parameter)。
[0040]監(jiān)視器輸出150可以顯示、打印優(yōu)化分析結(jié)果和/或?qū)?yōu)化分析結(jié)果傳送給用戶和/或有權(quán)限來改變控制參數(shù)的接收端。監(jiān)視器輸出150可包括圖形用戶界面(⑶I)，其顯示數(shù)據(jù)饋源110、當(dāng)前控制參數(shù)、優(yōu)化的控制參數(shù)、鉆井性能和/或與鉆井作業(yè)相關(guān)的其它數(shù)據(jù)。Gn可以被顯示在靜止的監(jiān)視設(shè)備上、移動(dòng)的電子設(shè)備或者兩者上。監(jiān)視器輸出150可連接到鉆井作業(yè)控制模塊，在鉆井作業(yè)控制模塊中由優(yōu)化生成的更新鉆井參數(shù)可被用于更新的鉆井控制。
[0041]圖2示出根據(jù)本公開用于實(shí)時(shí)分析和/或優(yōu)化井下作業(yè)的示例性過程200。過程200示出使用流式數(shù)據(jù)用于比能量預(yù)測(cè)的示例。與圖1比較，井場(chǎng)輸入模塊210與圖1中的數(shù)據(jù)饋源110功能類似。井場(chǎng)輸入模塊210可包括測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)模塊211和WITSML服務(wù)器213或至WITSML服務(wù)器213的連接。井場(chǎng)輸入模塊210可通過輸入數(shù)據(jù)管理器203來操作，井場(chǎng)輸入模塊210可以啟動(dòng)、監(jiān)控和管理井場(chǎng)輸入模塊210。
[0042]在圖2所示的實(shí)現(xiàn)方式中，井場(chǎng)輸入模塊210將數(shù)據(jù)傳送到客戶端模塊220，諸如Open Wire。Open Wire可以是從通用語言(諸如WITSML、WITS、OPC等)的已知資源轉(zhuǎn)換鉆井?dāng)?shù)據(jù)流的應(yīng)用。Open Wire應(yīng)用可以將數(shù)據(jù)插入數(shù)據(jù)庫或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)(諸如OpenWorks、EDM、Finder等)。還可以在客戶端模塊220處實(shí)現(xiàn)其它應(yīng)用，以構(gòu)建復(fù)雜的數(shù)據(jù)流應(yīng)用。
[0043]客戶端模塊220可以進(jìn)一步將數(shù)據(jù)流加載到估計(jì)模塊230。在一些實(shí)施例中，估計(jì)模塊 230 可以是工程師數(shù)據(jù)模型(EDM)、WELLPLAN、Compass、StressCheck、Wellcat 和 /或其它市售可用或?qū)Ｓ玫挠糜陬A(yù)測(cè)估計(jì)的軟件。在一些實(shí)施例中，在估計(jì)模塊230處使用EDM，估計(jì)模塊230可以以用于從原型到規(guī)劃以及鉆井或服務(wù)于井的實(shí)際階段的詳細(xì)作業(yè)和工程工作流的單個(gè)平臺(tái)的形式來提供鉆井、井規(guī)劃和作業(yè)報(bào)告系統(tǒng)。然后，估計(jì)模塊230處理數(shù)據(jù)流并發(fā)送數(shù)據(jù)流到井規(guī)劃插件模塊235。
[0044]客戶端模塊220可以通知安全賬戶管理器(SAM)服務(wù)器240，同時(shí)井規(guī)劃插件模塊235將數(shù)據(jù)流傳送到SAM服務(wù)器240。SAM服務(wù)器240可以是存在于服務(wù)器上的數(shù)據(jù)庫，該服務(wù)器運(yùn)行諸如Windows Server等操作系統(tǒng)，為本地計(jì)算機(jī)上的用戶存儲(chǔ)用戶帳戶和安全描述符。然后，SAM服務(wù)器240可以經(jīng)由數(shù)據(jù)更新241和測(cè)井更新243來更新兩個(gè)引擎，弓丨擎-1 250和引擎-2 260。在一些實(shí)施例中，引擎-1 250可以相對(duì)于圖1中所示的預(yù)處理模塊12 ;并且在一些實(shí)施例中，引擎-2 260可以相對(duì)于圖1中所示的后處理模塊140。
[0045]SAM服務(wù)器240可以同時(shí)更新引擎-1 250和引擎_2 260 ;或SAM服務(wù)器240可以首先更新引擎-1 250，然后更新引擎-2 260。引擎-1 250的輸出可以進(jìn)一步將軌跡更新245傳送到引擎-2 260。引擎-1 250可包括一個(gè)或多個(gè)數(shù)字濾波器和/或一個(gè)或多個(gè)模擬濾波器。預(yù)處理模塊120可包括信號(hào)轉(zhuǎn)換器，諸如數(shù)字-模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換器或模擬-數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換器，以使信號(hào)數(shù)據(jù)統(tǒng)一以便處理。濾波器可以是帶通濾波器、高通濾波器、低通濾波器、平均濾波器、降噪濾波器、延遲濾波器、求和濾波器、格式轉(zhuǎn)換濾波器和/或其它類型的濾波器。
[0046]由引擎-1 250執(zhí)行的主要目標(biāo)之一是減少信號(hào)噪聲。由引擎-1 250執(zhí)行的另一主要目標(biāo)是將數(shù)據(jù)濾波到期望的最終采樣率。引擎-1 250可以執(zhí)行數(shù)據(jù)匯編和分類。在正常作業(yè)的情況下，數(shù)據(jù)被分類為例如，鉆孔、起鉆、下鉆、擦拭、鉆孔和旋轉(zhuǎn)脫離底部等范疇的數(shù)據(jù)集。本公開的實(shí)施例可以適用于進(jìn)一步分類的其它非開采性作業(yè)。然后，將調(diào)節(jié)和分類的數(shù)據(jù)經(jīng)由軌跡更新245發(fā)送到引擎-2 260。
[0047]在從SAM服務(wù)器240和引擎-1 250接收數(shù)據(jù)更新之后，引擎_2 260進(jìn)行優(yōu)化和靈敏度分析。測(cè)井更新243和軌跡更新245可包括與井筒軌跡的位置和相關(guān)的鉆井參數(shù)的相關(guān)的信息，使得鉆井?dāng)?shù)據(jù)可以參考深度以及時(shí)間。引擎-2 260可以將特定的能量計(jì)算與巖石強(qiáng)度的計(jì)算比較。UCS或CCS使得能夠連續(xù)估計(jì)鉆井性能，以在鉆井系統(tǒng)中識(shí)別諸如泥包點(diǎn)(flounder point)等限制點(diǎn)。計(jì)算出的比能量可以被用來確定由巖石強(qiáng)度的函數(shù)計(jì)算出的地層的破裂點(diǎn)。巖石強(qiáng)度可以由偏置井分析(offset well analysis)預(yù)測(cè)出，并且投射到以后的井剖面。
[0048]引擎-2 260可以接收前述比能量預(yù)測(cè)270?？梢愿鶕?jù)在先前的期間中測(cè)量到的數(shù)據(jù)流計(jì)算出比能量預(yù)測(cè)270。引擎-2 260可以由作業(yè)人員201控制、監(jiān)視和/或管理。作業(yè)人員201可以只監(jiān)視作業(yè)，或者將進(jìn)一步的指令和/或參數(shù)定義提供給引擎-2 260。引擎-2 260用更新的數(shù)據(jù)流(測(cè)井更新243和軌跡更新245)以及比能量預(yù)測(cè)270進(jìn)行優(yōu)化。優(yōu)化可以基于諸如液壓機(jī)械的比能量等目標(biāo)值的最大化或最小化，液壓機(jī)械的比能量可通過下面的推導(dǎo)計(jì)算出。
[0049]用于復(fù)雜井路設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)公式可以利用數(shù)據(jù)以使得能夠進(jìn)行對(duì)控制變量以及鉆柱的決策，并且能夠預(yù)測(cè)何時(shí)取出磨損的鉆頭，預(yù)防井底部泥包(balling)和鉆頭泥包。目標(biāo)函數(shù)可以是機(jī)械比能量的修改推導(dǎo)，計(jì)算如下:
r Weff 120 πΝΤ QAPb
[0050]s _ Ab + RxAb + Rx Ab 以及
[_ Weff =W-蕓

JO
[0052]其中,Es是比能量,W是鉆壓(kips) ,Weff是有效鉆壓(kips),Q是流速(gpm), APb是壓降(psi)，R為孔半徑(in)，Ab是井孔橫截面面積(in2)，N是鉆頭轉(zhuǎn)速(rpm)，T是扭矩(ft-lbf)，以及P m是鉆井液密度。
[0053]多重切削結(jié)構(gòu)(例如，使用鉆頭和下部鉆孔器或開孔器時(shí))可以顯著影響片式(tandem)切削結(jié)構(gòu)的性能，因此，影響比能量的計(jì)算。由于不同級(jí)別的侵襲性(aggressiveness)可以鉆取不同的地層，導(dǎo)致不同的比能量。當(dāng)縱聯(lián)使用不同的切削結(jié)構(gòu)時(shí)，平衡能量是非常重要的。當(dāng)這種類型的組件存在于鉆柱中時(shí)考慮新的平衡狀態(tài)，液壓機(jī)械的比能量可以表示為:
[0054]E _ Webff f w:ff | 4(k^r(4Fsb+Webff) i (4Fsr+.WL:rr)、
Ar R 、 AbAr j
[0055]其中，Wett=W-^pmAPr

JO


TC /， \
[0056]其中，F(xiàn)s為鉆柱中的力，r為鉆孔器，Ar為鉆孔器面f口 A =~{d； —其中，dr為鉆孔器或開孔器的直徑，以及db為定向鉆頭的直徑，而△已為鉆孔器壓降。
[0057]在鉆井時(shí)當(dāng)鉆柱中使用開孔器或下部鉆孔器時(shí)，鉆井液可能變得分裂(split)而導(dǎo)致系統(tǒng)中的平行流路。由于流變的分裂(split in flow)并且由于流動(dòng)造成沖擊的效果，所以流體力學(xué)比能量的計(jì)算可以進(jìn)一步修改為:
[0058]
^ Webff , W:ff , 4(kMNf(4Fsb +Webff) , (4Fsr +WJff)^ , f QhAPh , QrAPr ^
|j/s =--1---1----1--十--1--
Ar R 、 AI3Ar ) L Ab Ar )
[0059]通過將比能量理論和機(jī)械效率作為巖石強(qiáng)度的函數(shù)，還可為所有鉆頭類型預(yù)測(cè)潛在的滲透率:固定型、牙輪型和其它類型。在從開孔測(cè)井分析或巖芯測(cè)量準(zhǔn)確地確定明確的巖石強(qiáng)度之后，基于輸入到鉆頭效率的功和動(dòng)力可以計(jì)算出R0P。下列計(jì)算構(gòu)成所公開模型的優(yōu)點(diǎn)。
[0060]利用隨著鉆井過程的繼續(xù)而不斷更新的邊界條件(約束)進(jìn)行優(yōu)化。時(shí)間或深度間隔可以由用戶設(shè)置，或通過監(jiān)測(cè)新變量在希望的設(shè)定范圍內(nèi)的變化而自動(dòng)設(shè)定。變量的數(shù)目可以取決于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)饋源。本公開還體現(xiàn)了理論能量優(yōu)化井設(shè)計(jì)與實(shí)際井軌跡的比較。其可以進(jìn)一步歸一化為觀測(cè)站之間的標(biāo)準(zhǔn)井筒路線長度，并且可以給出為:

Σ“2 +Ti1)ADi
[0061]Ei b ):—-
(-)"Dn+ADn
V/
[0062]其中，E(abs)n為絕對(duì)井剖面能量，K i為井筒曲率，τ i為鉆孔扭轉(zhuǎn)，ADi為觀測(cè)點(diǎn)i處深度的變化，Dn為任何觀測(cè)點(diǎn)i處的深度，并且ADn為所有η個(gè)數(shù)量的觀測(cè)站的深度的變化。
[0063]為了量化在應(yīng)用人工曲折(artificial tortuosity)之后井軌跡如何改變,相對(duì)能量定義為井筒相對(duì)于絕對(duì)能量的能量，并且給出如下:
rp_ rptorj?1 notor
[0064]L ? 二匕 S(ClbS)n ~ S(ClhS )n
[0065]其中，Es?為相對(duì)井剖面能量，EtZbsh為帶有曲折度或所應(yīng)用的井波折
(undulat1n)的絕對(duì)井剖面能量，并且為不帶曲折度或所應(yīng)用的井波折的絕對(duì)井剖面能量。
[0066]曲線的總能量的最小化將導(dǎo)致鉆井過程中更少的扭矩和摩阻。可以使用不同的優(yōu)化方案。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，曲率平方的導(dǎo)數(shù)、曲率導(dǎo)數(shù)的平方、扭轉(zhuǎn)的平方，或帶有平均加權(quán)的這些項(xiàng)的組合給出如下:
[0067](?(^-+τ?λ — [[ ADh J I AP^1 J
、dD J廣(AD_l+ADi+1)
[0068]其中，#^分別是曲率的左導(dǎo)數(shù)和右導(dǎo)數(shù)。導(dǎo)數(shù)分析對(duì)
AD,.-丨 AD,_, ADi+] AD卜丨確定可能導(dǎo)致工具故障的井路中的不均勻性的發(fā)生的深度可能是有用的。該模型的有效性可以取決于與實(shí)際數(shù)據(jù)的驗(yàn)證和比較。此外，應(yīng)該提供具有更小不確定性的置信度。
[0069]基于這些公式，引擎-2 260進(jìn)行優(yōu)化，并產(chǎn)生與前一個(gè)比能量預(yù)測(cè)比較的結(jié)果報(bào)告280。報(bào)告280可包括數(shù)字、圖形以及其它形式格式的數(shù)值數(shù)據(jù)，用于作業(yè)人員201監(jiān)視計(jì)算出的結(jié)果。
[0070]圖3示出根據(jù)本公開用于實(shí)時(shí)分析和/或優(yōu)化示例性井下參數(shù)的示例性過程300。在圖3所示的實(shí)現(xiàn)方式中，過程300可以被用來預(yù)測(cè)滲透率。過程300可首先接收輸入數(shù)據(jù)變量310，其可包括關(guān)于鉆壓(WOB)、鉆頭轉(zhuǎn)速(N)、鉆井液流速(Q)以及當(dāng)前滲透率(ROP)的當(dāng)前信息。也可以根據(jù)不同的情況的復(fù)雜性和應(yīng)用何對(duì)應(yīng)的公式而包括其它變量。
[0071]過程300可隨后接收所建議的趨勢(shì)分析設(shè)計(jì)變量320，其由用戶或作業(yè)人員等定義或計(jì)算。趨勢(shì)分析設(shè)計(jì)變量320可包括孔直徑(Db)、孔的橫截面面積(An)、鉆井液密度/泥漿密度(Pm)、鉆孔器/開孔器直徑(DJ、鉆孔器/開孔器橫截面面積(AJ以及其它設(shè)計(jì)變量。
[0072]在接收數(shù)據(jù)變量310和趨勢(shì)分析設(shè)計(jì)變量320之后，過程300則基于圖2所示的引擎-2 260中所使用的公式計(jì)算控制參數(shù)330。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，過程300可以生成參數(shù)330，諸如Weff、APb、Ts、Tf和匕。然后，計(jì)算出的參數(shù)330可用于在ROP預(yù)測(cè)步驟340中計(jì)算ROP。
[0073]在一些實(shí)現(xiàn)方式中，過程300可以用于預(yù)測(cè)比能量。過程300可首先接收輸入數(shù)據(jù)變量310，其可包括關(guān)于鉆壓(WOB)、鉆頭轉(zhuǎn)速(N)、鉆井液流速(Q)以及當(dāng)前滲透率(ROP)的當(dāng)前信息。也可以根據(jù)不同的情況的復(fù)雜性和應(yīng)用何對(duì)應(yīng)的公式而包括其它變量。
[0074]過程300可隨后接收所建議的趨勢(shì)分析設(shè)計(jì)變量320，其由用戶或作業(yè)人員等定義或計(jì)算。趨勢(shì)分析設(shè)計(jì)變量320可包括孔直徑(Db)、孔的橫截面面積(An)、鉆井液密度/泥漿密度(Pm)、鉆孔器/開孔器直徑(DJ、鉆孔器/開孔器橫截面面積(AJ以及其它設(shè)計(jì)變量。
[0075]在接收數(shù)據(jù)變量310和趨勢(shì)分析設(shè)計(jì)變量320之后，過程300則基于圖2所示的引擎-2 260中所使用的公式計(jì)算控制參數(shù)330。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，過程300可以生成參數(shù)330，諸如Weff、八？)3、1；、乙和匕。然后，計(jì)算出的參數(shù)330可用于計(jì)算比能量而不是步驟340中的ROP預(yù)測(cè)。
[0076]圖4A至圖4B示出根據(jù)本公開用于實(shí)時(shí)分析和/或優(yōu)化井下參數(shù)的數(shù)據(jù)耦合結(jié)構(gòu)400的圖形示例。圖4A所示的數(shù)據(jù)耦合結(jié)構(gòu)400用在鉆井時(shí)域分析(TDA)中。TDA對(duì)估計(jì)天然氣和輕石油儲(chǔ)層可以是非常有效的。該分析過程可包括:建立摩阻(drag)圖表410，井軌跡規(guī)劃420,使用曲率橋接(curvature bridging)進(jìn)行計(jì)算430,以及生成報(bào)告450。使用曲率橋接的計(jì)算430可包括鉆井作業(yè)的鉤載荷441、摩阻443和扭矩445的計(jì)算。
[0077]在圖4B中，示出使用曲率橋接計(jì)算430進(jìn)行的井路計(jì)算的細(xì)節(jié)。井路計(jì)算開始于使用曲率橋接的計(jì)算430。在步驟432中首先定義回旋(clothoid)(例如，具有使井筒光滑的獨(dú)特屬性的曲線的類型)或尤拉螺旋線/斯皮羅斯的一般表達(dá)式。隨后，在步驟433中，指定井路的邊界條件。在步驟434中，計(jì)算北、南、東和西方向的坐標(biāo)以及深度。在步驟435中，通過在步驟436中計(jì)算測(cè)量深度，在步驟437中計(jì)算曲率，以及在步驟438中計(jì)算扭矩來來構(gòu)建井路。在步驟439中，計(jì)算最小的能量作為用于優(yōu)化的標(biāo)準(zhǔn)。
[0078]圖5示出根據(jù)本公開的優(yōu)化過程中的計(jì)算程序500的示例。計(jì)算程序500將數(shù)據(jù)輸入501引入數(shù)據(jù)倉庫505，數(shù)據(jù)倉庫505包括五個(gè)執(zhí)行模塊，這些執(zhí)行模塊包括:數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和預(yù)處理模塊510，學(xué)習(xí)模塊520，人工智能模塊530，優(yōu)化模塊540和校準(zhǔn)模塊550。然后，計(jì)算程序500輸出用于多種場(chǎng)景的自動(dòng)化參數(shù)560。多種場(chǎng)景可以包括:R0P預(yù)測(cè)571，MSE預(yù)測(cè)572，振動(dòng)分析573，液壓574，井成本預(yù)測(cè)575，以及其它場(chǎng)景。
[0079]數(shù)據(jù)倉庫505存儲(chǔ)和分類實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，便于存儲(chǔ)和訪問關(guān)于分析的需求。這有效地提供了用于訪問的鏈接和交付節(jié)點(diǎn)，并允許對(duì)分析進(jìn)行預(yù)處理。數(shù)據(jù)倉庫505使得能夠跟隨從優(yōu)化實(shí)踐的優(yōu)化作業(yè)至支持結(jié)果的原始數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)軌跡。這對(duì)于建立不僅僅是“黑箱”而是包含在做出每個(gè)結(jié)論中使用的證據(jù)和推理的系統(tǒng)很關(guān)鍵。所帶來的數(shù)據(jù)可以不限于地表數(shù)據(jù)、所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)或者實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)包括所有的鉆井參數(shù)，諸如鉆壓、地表轉(zhuǎn)速、井下轉(zhuǎn)速、環(huán)空壓力、溫度、密度、傾斜度、方位等，以及計(jì)算出的值，諸如密度、等效密度、狗腿嚴(yán)重度、孔直徑等。在宏觀層面上，數(shù)據(jù)倉庫505提供范圍廣泛的經(jīng)濟(jì)利益，提高產(chǎn)量，縮短交貨時(shí)間，并能向組織和部門提供否則無法獲得的視角。另外，還需要預(yù)定加載和交付系統(tǒng)，使得不必要的數(shù)據(jù)排隊(duì)最小化。此外，實(shí)現(xiàn)最小拾取和截止頻率的有效的系統(tǒng)可能會(huì)導(dǎo)致相當(dāng)大的效率提高。
[0080]數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和預(yù)處理模塊510可以類似于圖1所示的預(yù)處理模塊120和數(shù)據(jù)匯編和分類模塊130。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和預(yù)處理模塊510可以將數(shù)據(jù)濾波至預(yù)定的采樣率。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和預(yù)處理模塊510可包括一個(gè)或多個(gè)數(shù)字濾波器和/或一個(gè)或多個(gè)模擬濾波器，諸如降噪濾波器、帶通濾波器、高通濾波器、低通濾波器、平均濾波、延遲濾波器、求和濾波器、格式轉(zhuǎn)換濾波器和/或其它類型的濾波器。濾波器可以基于快速傅立葉變換，以在將經(jīng)修改的頻譜變換回時(shí)間序列信號(hào)之前允許操縱該頻譜，諸如帶通濾波器。這些濾波器可基于狀態(tài)空間模型，諸如卡爾曼濾波器。
[0081]數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和預(yù)處理模塊510還可以存儲(chǔ)和分類數(shù)據(jù)。在正常作業(yè)數(shù)據(jù)集的情況下，數(shù)據(jù)被分類為鉆孔、起鉆、下鉆、擦拭、鉆孔和旋轉(zhuǎn)脫離底部。本公開的實(shí)施例可以適用于可以進(jìn)一步分類的其它非開采性作業(yè)。可為分類進(jìn)行若干分析，諸如滲透率預(yù)測(cè)、比能量估計(jì)、使用利用UCS/CCS值或LWD記錄數(shù)據(jù)的壓縮巖石強(qiáng)度的鉆孔效率、井剖面能量、卡鉆預(yù)測(cè)、振動(dòng)預(yù)測(cè)、巖屑層的增加積累、摩擦系數(shù)的偏差等。
[0082]學(xué)習(xí)模塊520可包括圖形識(shí)別算法，其可以進(jìn)行相關(guān)性分析并確定數(shù)據(jù)的一定趨勢(shì)和/或模式。人工智能模塊530可包括用于數(shù)據(jù)模式的累積以及趨勢(shì)分析的運(yùn)算學(xué)習(xí)模塊。優(yōu)化模塊540還可以使用各種優(yōu)化方案，諸如遺傳算法、模因算法、差分進(jìn)化、動(dòng)力松弛、爬山算法(hill climbing)、內(nèi)爾德-米德單純啟發(fā)式算法、粒子群優(yōu)化、模擬退火、禁忌搜索等等。
[0083]然后，優(yōu)化模塊540可以產(chǎn)生對(duì)校準(zhǔn)模塊550確定系統(tǒng)中的微調(diào)參數(shù)有用的數(shù)據(jù)。校準(zhǔn)模塊550可以基于經(jīng)微調(diào)的參數(shù)重置初始值。然后，校準(zhǔn)程序可以將更新后的數(shù)據(jù)以及經(jīng)微調(diào)的參數(shù)發(fā)送到自動(dòng)化過程560。
[0084]圖6示出根據(jù)本公開用于井下作業(yè)的示例性控制回路600。當(dāng)由控制單元接收數(shù)據(jù)流610時(shí)控制回路600開始。數(shù)據(jù)流610可包括諸如深度(測(cè)量深度和垂直深度)、流速、鉆壓、鉆頭轉(zhuǎn)速、鉆頭尺寸、鉆鋌長度、滲透率、鉆柱扭矩和摩阻、氯化物濾液、塑性粘度、屈服點(diǎn)、泥漿重量和凝膠強(qiáng)度(例如，10秒和10分)等數(shù)據(jù)類型。還可包括諸如鈣濾液、氯化物濾液、扭矩、循環(huán)壓力、鉆壓、摩阻、鉆頭尺寸、井底鉆具、滲透率和每分鐘轉(zhuǎn)速等其它數(shù)據(jù)類型用于優(yōu)化運(yùn)算。
[0085]然后，可以在步驟620中處理數(shù)據(jù)流610。處理步驟620可包括預(yù)處理、數(shù)據(jù)匯編和分類以及后處理。然后，可以將來自處理步驟620的輸出發(fā)送到步驟630，步驟630具有用于數(shù)據(jù)斑點(diǎn)和嗅探的運(yùn)算算法，其與分析步驟640耦合。分析步驟640可包括:搜索步驟641，分類步驟642，模式識(shí)別步驟643，方差計(jì)算步驟644，趨勢(shì)分析步驟645和響應(yīng)步驟646。
[0086]然后，分析步驟640的輸出可被輸出到人工智能模塊650，人工智能模塊650學(xué)習(xí)輸出，適應(yīng)于所識(shí)別的趨勢(shì)和/或圖案，并且在接下來的迭代中預(yù)測(cè)參數(shù)。分析步驟640可以至少部分基于與正在進(jìn)行的井下作業(yè)相關(guān)的大致連續(xù)的數(shù)據(jù)流來計(jì)算與正在進(jìn)行的鉆井作業(yè)相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)變量。所述一個(gè)或多個(gè)變量可包括諸如密度、等效密度、轉(zhuǎn)折嚴(yán)重度(dogleg severity)、鉆孔直徑等值。
[0087]然后，來自人工智能模塊650的預(yù)測(cè)輸出以及優(yōu)化控制參數(shù)可以被發(fā)送到自動(dòng)化模塊660，自動(dòng)化模塊660將控制參數(shù)應(yīng)用到設(shè)備和工具。因?yàn)樾碌目刂茀?shù)是有效的，所以該設(shè)備和工具可以在步驟665中記錄和測(cè)量更新的作業(yè)的性能的數(shù)據(jù)流。然后，在步驟665中記錄和測(cè)量的數(shù)據(jù)流被發(fā)送到步驟610，形成閉環(huán)控制回路?？刂苹芈?00可包括:通過使用正在進(jìn)行的作業(yè)的經(jīng)優(yōu)化的井下參數(shù)對(duì)執(zhí)行正在進(jìn)行的井下作業(yè)的井下工具的輸入(如所計(jì)算的值，用戶命令值等)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0088]圖7示出根據(jù)本公開用于實(shí)時(shí)分析和/或優(yōu)化井下作業(yè)700的示例性單井和/或多井的圖形化過程。井下作業(yè)700可包括一個(gè)或多個(gè)井710，如圖7所示，從井I至井η+1，η= 0，1，2...。井710可定位在地表701不同的位置處。每個(gè)井710可以具有鉆井目標(biāo)730和到達(dá)該目標(biāo)的鉆井路徑740。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，井下作業(yè)700可包括鉆井作業(yè)、下鉆作業(yè)、起鉆作業(yè)、擦拭作業(yè)、鉆孔和旋轉(zhuǎn)脫離底部作業(yè)和/或開采作業(yè)。
[0089]在一些實(shí)現(xiàn)方式中，從井I至井η+1，η = 0,1,2...，的多個(gè)井710中的每個(gè)都可包括用于為每個(gè)井710計(jì)算和進(jìn)行優(yōu)化井下參數(shù)的優(yōu)化系統(tǒng)。井710可以進(jìn)行相應(yīng)的井下作業(yè)。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，通過不同的井710進(jìn)行不同的井下作業(yè)可以同時(shí)發(fā)生或在時(shí)間上重疊。對(duì)于每個(gè)井710，由于鉆井作業(yè)沿所規(guī)劃的井路進(jìn)行，所以可以存在連續(xù)的優(yōu)化過程。
[0090]如圖7所示，連續(xù)的優(yōu)化過程可以通過一系列框來表示。以井η+1為例，沿井路的優(yōu)化過程可以由一系列框720，722，724，726和728來表示，直到到達(dá)鉆井目標(biāo)730。在每個(gè)優(yōu)化框中，例如，在優(yōu)化框720中，數(shù)據(jù)流750可以是輸入，其類似于圖2所示的接收井場(chǎng)輸入模塊210。然后，優(yōu)化框720可進(jìn)行優(yōu)化和靈敏度分析，并且將計(jì)算出的輸出值760 (諸如扭矩、滲透率等)輸出到作業(yè)控制系統(tǒng)。連續(xù)的優(yōu)化過程使得鉆井作業(yè)能夠更有效率并跟隨規(guī)劃的井路。
[0091]圖8是根據(jù)本公開用于實(shí)時(shí)分析和/或優(yōu)化井下作業(yè)的系統(tǒng)的示例性圖形用戶界面800。圖形用戶界面(GUI) 800可包括控制面板810和報(bào)告面板820?；谕獠坑?jì)算或者基于在優(yōu)化過程中計(jì)算出的優(yōu)化值，控制面板810可允許用戶輸入控制參數(shù)。在圖8所示的實(shí)現(xiàn)方式中，前兩行數(shù)據(jù)表示預(yù)測(cè)和優(yōu)化值，而第三行允許用戶輸入控制參數(shù)，諸如旋轉(zhuǎn)速度、鉆壓、滲透速率等。然后，在報(bào)告面板82中以圖形曲線的形式示出當(dāng)前數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)的測(cè)量值。
[0092]報(bào)告面板820可包括對(duì)諸如鉆壓、實(shí)際鉆井速度、實(shí)際滲透率等作業(yè)參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。然后，產(chǎn)生實(shí)際參數(shù)和優(yōu)化參數(shù)之間的比較，并且計(jì)算和顯示基于所收集的數(shù)據(jù)的方差。這允許作業(yè)人員能夠更好地監(jiān)控鉆井作業(yè)。報(bào)告面板820中還可以包括諸如鉆頭磨損、鉆頭壽命、鉆頭深度、校準(zhǔn)因子、估計(jì)結(jié)束深度等其它參數(shù)。
[0093]圖9示出用于確定井下作業(yè)的優(yōu)化參數(shù)的示例性方法900。在步驟902中，例如在數(shù)據(jù)倉庫處接收到與正在進(jìn)行的井下作業(yè)相關(guān)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的大致連續(xù)的數(shù)據(jù)流。數(shù)據(jù)流可包括以諸如井場(chǎng)信息傳輸標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)記語言(WITSML)等工業(yè)格式傳輸?shù)募夹g(shù)數(shù)據(jù)；并且數(shù)據(jù)流還可以包括諸如井場(chǎng)信息傳輸規(guī)范等其它標(biāo)準(zhǔn)和格式下的數(shù)據(jù)。
[0094]數(shù)據(jù)流可包括諸如深度(測(cè)量深度和垂直深度)、流速、鉆壓、鉆頭轉(zhuǎn)速、鉆頭尺寸、鉆鋌長度、滲透率、鉆柱扭矩和摩阻、氯化物濾液、塑性粘度、屈服點(diǎn)、泥漿重量和凝膠強(qiáng)度(例如，10秒鐘和10分鐘)等數(shù)據(jù)類型。還可包括諸如鈣濾液、氯化物濾液、扭矩、循環(huán)壓力、鉆壓、摩阻、鉆頭尺寸、井底鉆具、滲透率和每分鐘轉(zhuǎn)速等其它數(shù)據(jù)類型用于優(yōu)化運(yùn)算。
[0095]數(shù)據(jù)流可以是實(shí)時(shí)的、“正當(dāng)時(shí)(right time)”和/或緩沖/存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，數(shù)據(jù)流可包括來自活動(dòng)數(shù)據(jù)倉庫的數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)倉庫在數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)變化時(shí)捕獲事務(wù)處理，并且將數(shù)據(jù)連通保持批次或預(yù)定周期的刷新一起整合進(jìn)數(shù)據(jù)倉庫中。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，數(shù)據(jù)流可包括來自正當(dāng)時(shí)數(shù)據(jù)倉庫的數(shù)據(jù)，正當(dāng)時(shí)數(shù)據(jù)倉庫包含一定預(yù)先定義條件下的預(yù)定的數(shù)據(jù)。在一些實(shí)現(xiàn)方式中，數(shù)據(jù)流可包括來自預(yù)先存儲(chǔ)的存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)或用于驗(yàn)證、測(cè)試和/或調(diào)整的緩沖模塊。
[0096]在一些實(shí)施例中，井下作業(yè)可以是鉆井作業(yè)、下鉆作業(yè)、起鉆作業(yè)、鉆孔和旋轉(zhuǎn)脫離底部作業(yè)或開采(例如一次開采或二次開采)作業(yè)。
[0097]在步驟904中，從用戶接收到對(duì)待優(yōu)化的井下參數(shù)的選擇，例如，在運(yùn)算系統(tǒng)中?？梢栽诶缰醒脒\(yùn)算設(shè)備160處接收待優(yōu)化的井下參數(shù)。在一些實(shí)施例中，井下參數(shù)可以是，例如，關(guān)于鉆壓(WOB)、鉆頭轉(zhuǎn)速(N)、鉆井液流速(Q)以及滲透率(ROP)的當(dāng)前信息。也可以根據(jù)不同的情況的復(fù)雜性包括其它變量。
[0098]在步驟906中，確定是否對(duì)實(shí)時(shí)(或接近實(shí)時(shí))接收的連續(xù)數(shù)據(jù)流進(jìn)行濾波。如果將要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波，則在步驟908中進(jìn)行濾波。例如，可以用各種濾波器預(yù)處理數(shù)據(jù)流。例如，數(shù)據(jù)流可以被濾波到預(yù)定的采樣率?？梢杂幸粋€(gè)或多個(gè)數(shù)字濾波器和/或一個(gè)或多個(gè)模擬濾波器?？砂ㄖT如數(shù)字-模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換器或模擬-數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換器等信號(hào)轉(zhuǎn)換器，以使信號(hào)數(shù)據(jù)統(tǒng)一以便處理。濾波器可以是帶通濾波器、高通濾波器、低通濾波器、平均濾波器、降噪濾波器、延遲濾波器、求和濾波器、格式轉(zhuǎn)換濾波器和/或其它類型的濾波器。這些濾波器可以基于快速傅立葉變換，以在將經(jīng)修改的頻譜變換回時(shí)間序列信號(hào)之前允許操縱該頻譜，諸如帶通濾波器。這些濾波器可基于狀態(tài)空間模型，諸如卡爾曼濾波器。
[0099]在濾波之后，或者如果不進(jìn)行濾波，則在步驟910中優(yōu)化所選擇的井下參數(shù)，以接近目標(biāo)值。在一些實(shí)施例中，優(yōu)化井下參數(shù)可包括基于所接收的數(shù)據(jù)流的一部分來最大化所選擇的井下參數(shù)，以接近所選擇的井下參數(shù)的目標(biāo)值?？商娲?，或者附加地，優(yōu)化可以包括基于所接收的數(shù)據(jù)流的一部分來最小化所選擇的井下參數(shù)，以接近所選擇的井下參數(shù)的目標(biāo)值?？商娲兀蛘吒郊拥?，優(yōu)化可以包括在正在進(jìn)行中的井下作業(yè)過程中預(yù)測(cè)所選擇的井下參數(shù)。
[0100]作為一個(gè)示例性實(shí)施例，可以基于液壓機(jī)械比能量的計(jì)算進(jìn)行優(yōu)化。比能量可以相當(dāng)于巖石強(qiáng)度。UCS或CCS都能夠連續(xù)估計(jì)鉆井性能以在鉆井系統(tǒng)中識(shí)別諸如泥包點(diǎn)等限制點(diǎn)。計(jì)算出的比能量可以被用來確定由巖石強(qiáng)度的函數(shù)計(jì)算出的地層的破裂點(diǎn)。巖石強(qiáng)度可以由偏置井分析預(yù)測(cè)出，并且投射到以后的井剖面。
[0101]取決于井下情況的復(fù)雜性，可以使用各種公式計(jì)算液壓機(jī)械比能量。例如，用于復(fù)雜的井路設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)公式可以利用數(shù)據(jù)以能夠進(jìn)行對(duì)控制變量以及鉆柱的決策，并且能夠預(yù)測(cè)何時(shí)取出磨損的鉆頭，預(yù)防井底部泥包和鉆頭泥包。目標(biāo)函數(shù)可以是機(jī)械比能量的修改推導(dǎo)，計(jì)算如下:
^ _ Wcff 120πΝΤ QAPb
[0102]E =--1---1--以及
Ab RxAb RxAb，
[_ weff=w-^Vp^
[0104]其中,Es是比能量,W是鉆壓(kips) ,Weff是有效鉆壓(kips),Q是流速(gpm), APb是壓降(psi)，R為孔半徑(in)，Ab是井孔橫截面面積(in2)，N是鉆頭轉(zhuǎn)速(rpm)，T是扭矩(ft-lbf)，以及P m是鉆井液密度。
[0105]在步驟912中，可以在正在進(jìn)行的井下作業(yè)中使用經(jīng)優(yōu)化的井下參數(shù)。例如，在一些實(shí)施例中，使用經(jīng)優(yōu)化的井下參數(shù)可包括使用經(jīng)優(yōu)化的井下參數(shù)來控制工具，諸如在正在進(jìn)行的井下作業(yè)中使用的井下工具。
[0106]在步驟914中，確定是否有另外的正在進(jìn)行的井下作業(yè)，其可以使用經(jīng)優(yōu)化的井下參數(shù)。例如，在一些實(shí)施例中，正在進(jìn)行的井下作業(yè)可以發(fā)生在第一井筒中，并且另外的類似的或相同的井下作業(yè)可以發(fā)生其它井筒中(例如，在多個(gè)井筒和作業(yè)的井場(chǎng)內(nèi))。如果確定有另外的正在進(jìn)行的井下作業(yè)，其可以使用經(jīng)優(yōu)化的井下參數(shù)，則在步驟916中，在另外的作業(yè)中使用經(jīng)優(yōu)化的井下參數(shù)。如方法900所示，可以重復(fù)此序列。
[0107]如果確定不存在另外的正在進(jìn)行的井下作業(yè)，其可以使用經(jīng)優(yōu)化的井下參數(shù)，則在步驟918中，基于經(jīng)優(yōu)化的參數(shù)來調(diào)節(jié)至井下工具的輸入。接著，在步驟920中，以調(diào)節(jié)后的輸入來操作井下工具。如步驟922至924所示，根據(jù)在步驟902中接收到的連續(xù)數(shù)據(jù)流，可以再次或多次優(yōu)化所選擇的井下參數(shù)。
[0108]已經(jīng)描述了若干實(shí)現(xiàn)方式。然而，應(yīng)當(dāng)理解的是，可以做出各種修改。此外，方法900以及其它方法和上述過程，可包括比所示更少或比所示更多的步驟。此外，示出的方法900的步驟以及上述其它方法和過程，可以以所示的相應(yīng)的順序執(zhí)行，或以不同于所示的順序執(zhí)行。步驟順序的其它變化也是可能的。因此，其它實(shí)現(xiàn)在以下權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于管理井下作業(yè)的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)方法，包括: 在數(shù)據(jù)倉庫處接收與正在進(jìn)行的井下作業(yè)相關(guān)的大致連續(xù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流； 接收用戶對(duì)井下參數(shù)的選擇； 用運(yùn)算系統(tǒng)基于所接收到的數(shù)據(jù)流的一部分來優(yōu)化所選擇的井下參數(shù)，以接近所選擇的井下參數(shù)目標(biāo)值；以及 在正在進(jìn)行的作業(yè)中使用經(jīng)優(yōu)化的井下參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括: 在優(yōu)化所選擇的井下參數(shù)之前，對(duì)與所述正在進(jìn)行的井下作業(yè)相關(guān)的所接收到的數(shù)據(jù)流進(jìn)行濾波。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，對(duì)所接收到的數(shù)據(jù)流進(jìn)行濾波包括以下中的至少一個(gè): 將所接收到的數(shù)據(jù)流濾波到預(yù)定的采樣率；或者 去除與所接收到的數(shù)據(jù)流相關(guān)的噪聲。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)所述的方法，其中，優(yōu)化所選擇的井下參數(shù)包括以下之一: 基于所接收到的數(shù)據(jù)流的一部分來最大化所選擇的井下參數(shù)，以接近所選擇的井下參數(shù)的目標(biāo)值；或者 基于所接收到的數(shù)據(jù)流的一部分來最小化所選擇的井下參數(shù)，以接近所選擇的井下參數(shù)的目標(biāo)值。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)所述的方法，其中，所述正在進(jìn)行的井下作業(yè)是第一井下作業(yè)，所述方法還包括: 在不同于所述第一井下作業(yè)的第二井下作業(yè)中使用經(jīng)優(yōu)化的井下參數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中，所述第一井下作業(yè)發(fā)生在第一井筒中，并且所述第二井下作業(yè)發(fā)生在不同于所述第一井筒的第二井筒中。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中，所述第一井下作業(yè)和所述第二井下作業(yè)在時(shí)間上重疊。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)所述的方法，其中，優(yōu)化所選擇的井下參數(shù)包括: 在所述正在進(jìn)行的井下作業(yè)過程中預(yù)測(cè)所選擇的井下參數(shù)。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)所述的方法，其中，在所述正在進(jìn)行的井下作業(yè)中使用經(jīng)優(yōu)化的井下參數(shù)包括: 對(duì)執(zhí)行所述正在進(jìn)行的井下作業(yè)的井下工具的輸入進(jìn)行調(diào)節(jié)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，還包括: 以調(diào)節(jié)后的輸入操作所述井下工具； 基于所接收到的數(shù)據(jù)流的另一部分來優(yōu)化所選擇的井下參數(shù)，以接近所選擇的井下參數(shù)的目標(biāo)值；以及 對(duì)執(zhí)行所述正在進(jìn)行的井下作業(yè)的井下工具的輸入重新調(diào)節(jié)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括: 在所述數(shù)據(jù)倉庫中預(yù)處理所述連續(xù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流，用于減少計(jì)算時(shí)間并為后續(xù)的運(yùn)算處理作準(zhǔn)備。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)所述的方法，其中，所述正在進(jìn)行的井下作業(yè)包括以下中的至少一個(gè): 鉆井作業(yè)；下鉆作業(yè)；起鉆作業(yè)；擦拭作業(yè)；鉆孔和旋轉(zhuǎn)脫離底部作業(yè)；或者開采作業(yè)。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)所述的方法，其中，與正在進(jìn)行的井下作業(yè)相關(guān)的所述大致連續(xù)的數(shù)據(jù)流包括以下中的至少一個(gè): 鉆壓；井下馬達(dá)轉(zhuǎn)速；地表轉(zhuǎn)速；環(huán)空壓力；溫度；密度；傾斜度；或方位。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任何一項(xiàng)所述的方法，還包括: 至少部分基于與正在進(jìn)行的井下作業(yè)相關(guān)的所述大致連續(xù)的數(shù)據(jù)流來計(jì)算與所述正在進(jìn)行的井下作業(yè)相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)變量。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，與所述正在進(jìn)行的井下作業(yè)相關(guān)的所述一個(gè)或多個(gè)變量包括以下中的至少一個(gè): 液壓機(jī)械比能量、密度、等效密度、轉(zhuǎn)折嚴(yán)重度或孔直徑。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中計(jì)算所述液壓機(jī)械比能量包括: P _ Weff 120πΝΤ QAPh s =IT以及 werr=w—甚 其中，Es是比能量，W是鉆壓，Weff是有效鉆壓，Q是流速，APb是壓降，R為孔半徑，Ab是井孔橫截面面積，N是鉆頭轉(zhuǎn)速，T是扭矩，并且P m是鉆井液密度。
17.一種裝置，包括體現(xiàn)在有形的、非臨時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中的指令，所述指令在被執(zhí)行時(shí)可操作導(dǎo)致運(yùn)算系統(tǒng)執(zhí)行如下操作，包括: 在數(shù)據(jù)倉庫處接收與正在進(jìn)行的井下作業(yè)相關(guān)的大致連續(xù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流； 接收用戶對(duì)井下參數(shù)的選擇； 用運(yùn)算系統(tǒng)基于所接收到的數(shù)據(jù)流的一部分來優(yōu)化所選擇的井下參數(shù)，以接近所選擇的井下參數(shù)目標(biāo)值；以及 在正在進(jìn)行的作業(yè)中使用經(jīng)優(yōu)化的井下參數(shù)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的裝置，其中，所述操作還包括: 在優(yōu)化所選擇的井下參數(shù)之前，對(duì)與所述正在進(jìn)行的井下作業(yè)相關(guān)的所接收到的數(shù)據(jù)流進(jìn)行濾波。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的裝置，其中，對(duì)所接收到的數(shù)據(jù)流進(jìn)行濾波包括以下中的至少一個(gè): 將所接收到的數(shù)據(jù)流濾波到預(yù)定的采樣率；或者 去除與所接收到的數(shù)據(jù)流相關(guān)的噪聲。
20.根據(jù)前述權(quán)利要求17至19中的任一項(xiàng)所述的裝置，其中，優(yōu)化所選擇的井下參數(shù)包括以下之一: 基于所接收到的數(shù)據(jù)流的一部分來最大化所選擇的井下參數(shù)，以接近所選擇的井下參數(shù)的目標(biāo)值；或者 基于所接收到的數(shù)據(jù)流的一部分來最小化所選擇的井下參數(shù)，以接近所選擇的井下參數(shù)的目標(biāo)值。
21.根據(jù)前述權(quán)利要求17至20中的任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述正在進(jìn)行的井下作業(yè)是第一井下作業(yè)，所述方法還包括: 在不同于所述第一井下作業(yè)的第二井下作業(yè)中使用經(jīng)優(yōu)化的井下參數(shù)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其中，所述第一井下作業(yè)發(fā)生在第一井筒中，并且所述第二井下作業(yè)發(fā)生在不同于所述第一井筒的第二井筒中。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其中所述第一井下作業(yè)和所述第二井下作業(yè)在時(shí)間上重疊。
24.根據(jù)前述權(quán)利要求17至23中的任一項(xiàng)所述的裝置，其中，優(yōu)化所選擇的井下參數(shù)包括: 在所述正在進(jìn)行的井下作業(yè)過程中預(yù)測(cè)所選擇的井下參數(shù)。
25.根據(jù)前述權(quán)利要求17至24中的任一項(xiàng)所述的裝置，其中，在所述正在進(jìn)行的井下作業(yè)中使用經(jīng)優(yōu)化的井下參數(shù)包括: 對(duì)執(zhí)行所述正在進(jìn)行的井下作業(yè)的井下工具的輸入進(jìn)行調(diào)節(jié)。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的裝置，還包括: 以調(diào)節(jié)后的輸入操作所述井下工具； 基于所接收到的數(shù)據(jù)流的另一部分來優(yōu)化所選擇的井下參數(shù)，以接近所選擇的井下參數(shù)的目標(biāo)值；以及 對(duì)執(zhí)行所述正在進(jìn)行的井下作業(yè)的井下工具的輸入重新調(diào)節(jié)。
27.根據(jù)前述權(quán)利要求17至26中的任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述正在進(jìn)行的井下作業(yè)包括以下中的至少一個(gè): 鉆井作業(yè)；下鉆作業(yè)；起鉆作業(yè)；擦拭作業(yè)；鉆孔和旋轉(zhuǎn)脫離底部作業(yè)；或者開采作業(yè)。
28.根據(jù)前述權(quán)利要求17至27中的任一項(xiàng)所述的裝置，其中，與正在進(jìn)行的井下作業(yè)相關(guān)的所述大致連續(xù)的數(shù)據(jù)流包括以下中的至少一個(gè): 鉆壓；井下馬達(dá)轉(zhuǎn)速；地表轉(zhuǎn)速；環(huán)空壓力；溫度；密度；傾斜度；或方位。
29.根據(jù)前述權(quán)利要求17至28中的任一項(xiàng)所述的裝置，其中，所述操作還包括: 至少部分基于與正在進(jìn)行的井下作業(yè)相關(guān)的所述大致連續(xù)的數(shù)據(jù)流來計(jì)算與所述正在進(jìn)行的井下作業(yè)相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)變量。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的裝置，其中，與所述正在進(jìn)行的井下作業(yè)相關(guān)的所述一個(gè)或多個(gè)變量包括以下中的至少一個(gè): 液壓機(jī)械比能量、密度、等效密度、轉(zhuǎn)折嚴(yán)重度或孔直徑。
【文檔編號(hào)】E21B44/00GK104145079SQ201280070508
【公開日】2014年11月12日 申請(qǐng)日期:2012年2月24日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月24日
【發(fā)明者】羅貝洛·塞繆爾, O·R·杰曼, A·K·辛格, C·N·馬蘭, R·N·阿德雷 申請(qǐng)人:蘭德馬克繪圖國際公司