Система и способ для визуализации данных в трехмерной сцене

Изобретение относится к системам отображения совокупности данных измерений вдоль траектории ствола скважины. Техническим результатом является облегчение анализа множества наборов данных, связанных с трехмерным объектом, и обеспечить правильное восприятие геометрических связей между данными измерений и трехмерным объектом. Указанный технический результат достигается тем, что способ анализа свойства формации содержит этапы, на которых: получают данные диаметров ствола скважины на множестве глубин измерений, получают совокупность данных измерений вдоль ствола скважины, отображают первый слой трехмерной модели ствола скважины, причем размеры по окружности данной модели ствола скважины соответствуют упомянутым диаметрам ствола скважины, отображают второй слой, простирающийся вовне в радиальном направлении от первого слоя, причем второй слой представляет по меньшей мере некоторые из упомянутой совокупности данных измерений вдоль траектории ствола скважины на соответствующих глубинах измерений, выполняют анализ упомянутых по меньшей мере некоторых из упомянутой совокупности данных относительно трехмерной модели скважины и производят коррекции, основываясь на диаметре ствола скважины для получения результата, и выдают данный результат пользователю. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 13 ил.

 

Перекрестные ссылки на родственные заявки

Данное изобретение претендует на приоритет в соответствии с 35 U.S.C. §119 предварительной патентной заявки США № 60/462131, поданной 11 апреля 2003 года. Эта предварительная заявка целиком включена сюда по ссылке.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способам для отображения и манипулирования многослойными данными, отображенными на трехмерном объекте.

Предшествующий уровень техники

Определение характеристик подземной формации является ключевым элементом при достижении максимальной рентабельности разведки и добычи нефти и газа. Для повышения эффективности операций поиска, бурения и добычи необходимо собрать как можно больше информации о характеристиках подземных формаций, а также окружающей среды, где выполняется бурение. Таким образом, в процессе геофизических исследований в скважинах (каротаж) получают большой объем информации, которую необходимо проанализировать с целью получения действительных характеристик формации. Данные, подлежащие анализу, обычно получают, выполняя операции каротажа с использованием разнообразных приборов для зондирования различных геофизических характеристик. От каждого из этих приборов можно получить огромный объем данных, что затрудняет их анализ. Помимо этого часто необходимо сравнивать и противопоставлять данные различных измерений для получения истинных характеристик формации. Соответственно желательно иметь способ, облегчающий такое сравнение.

Например, для получения информации о пористости формации часто используют нейтронные приборы, поскольку флюиды, проникающие в поры формации, взаимодействуют с нейтронами. Однако при нейтронных измерениях источником сигналов является как вода, так и углеводороды. В результате данные нейтронного каротажа сами по себе не позволяют обнаружить, какие поры содержат воду, а какие - углеводороды. С другой стороны, приборы, измеряющие удельное сопротивление, могут легко установить, является ли флюид в формации водой или углеводородами, из-за большого различия удельного сопротивления/проводимости этих двух типов жидкостей. Комбинированное использование указанных двух измерений помогает без труда получить информацию о том, какие поры содержат углеводороды. Для того, чтобы извлечь полезную информацию из различных данных, полученных при каротаже формации, данные этих измерений обычно представляют в виде ленточных диаграмм («дорожки с записями»), которые совмещают для анализа.

На фиг.1 показан известный типовой способ представления для анализа множества совмещенных дорожек с данными каротажа. Представление данных, показанное на фиг.1, является стандартным форматом, описанным, например, в Standard Practice 31A, опубликованном Американским институтом нефти (American Petroleum Institute, Washington, D.C.) В этом примере каждая из дорожек 50, 54, 56 включает в себя заголовок 57, который указывает типы данных, соответствующие кривым 51, 53, 55, 59, представленным на каждой дорожке. Запись данных каротажа обычно сопровождается ссылками на глубину скважины. Как показано на фиг.1, для представления скважины на графике показана линейка 52 разметки глубины, которая указывает глубину измерений (MD - глубина, отсчитываемая от верхнего края скважины).

Кривые 51, 53, 55, 59, показанные на фиг.1, могут включать в себя необработанные данные, записанные приборами для каротажа (например, обнаруженные напряжения, отсчеты детектора и т.д.), либо более обобщенные значения интересующих параметров (например, интенсивность гамма-излучения, пористость по данным нейтронного каротажа, удельное сопротивление, время прохождения акустического сигнала и т.д.), которые получают из необработанных данных. Кроме того, некоторые из этих данных могут быть скорректированы с учетом воздействий со стороны окружающей среды.

Как показано на фиг.1, кривые 51, 53, 55, 59 на дорожках 50, 54, 56 сами по себе не подходят для их наглядной интерпретации пользователем. Помимо этого одномерное представление скважины (в функции глубины) может привести к потере ценной информации, которая зависит от геометрии скважины либо размера ствола скважины. Например, многие каротажные измерения чувствительны к отклонениям приборов от стенки ствола скважины. В результате размыв, шероховатость или искривление в стволе скважины вызывает появление ошибок в данных измерений, которые невозможно обнаружить, если отсутствует информация о геометрии ствола скважины.Кроме того, многие приборы для каротажных измерений могут работать на разных глубинах исследования (DOI), то есть на различных расстояниях (радиальные глубины) от стенки ствола скважины в формации. Например, для зондирования удельных сопротивлений в формации можно применить приборы для каротажа удельных сопротивлений, относящиеся к типу приборов, где используется распространение сигналов, на разных DOI, изменяя рабочие частоты. Аналогичным образом, приборы на основе ядерного магнитного резонанса (ЯМР) могут зондировать формации на разных DOI, используя градиенты магнитного поля. Измерения на разных DOI могут обеспечить, например, более качественные изображения формации, окружающей ствол скважины, либо предоставить информацию о буровом флюиде или проникновении мелкодисперсного материала в формацию. Одномерное представление ствола скважины не может обеспечить правильное перспективное соответствие упомянутых трехмерных характеристик.

Следовательно, желательно иметь устройство и способы для отображения множества наборов данных, относящихся к трехмерному (3D) объекту (например, траектории скважины) таким образом, чтобы облегчить анализ множества наборов данных, связанных с трехмерным объектом, и обеспечить правильное восприятие геометрических связей между данными измерений и трехмерным объектом.

Сущность изобретения

Согласно одному аспекту варианты осуществления настоящего изобретения относятся к способам для отображения совокупности данных измерений вдоль траектории ствола скважины. Способ согласно изобретению включает в себя отображение модели ствола скважины, представляющей траекторию ствола скважины; и отображение совокупности данных измерений в виде по меньшей мере одного слоя, наложенного на модель ствола скважины, при этом совокупность данных измерений отображается на глубинах измерений, соответствующих глубинам измерений модели ствола скважины.

Согласно другому аспекту варианты осуществления настоящего изобретения относятся к системам для отображения совокупности данных измерений вдоль траектории ствола скважины. Система согласно изобретению включает в себя дисплей и компьютер, функционально подсоединенный к дисплею, причем компьютер имеет программу для отображения на дисплее модели ствола скважины, представляющей траекторию ствола скважины, при этом программа содержит команды, позволяющие: отображать совокупность данных измерений в виде по меньшей мере одного слоя, наложенного на модель ствола скважины, при этом совокупность данных измерений отображается на глубинах измерений, соответствующих глубинам измерений модели ствола скважины.

Другие аспекты и преимущества изобретения станут очевидными из сопроводительного описания и чертежей.

Перечень фигур чертежей

фиг.1 - диаграмма для известного представления данных;

фиг.2 - блок-схема известной компьютерной системы;

Фиг.3 - схема, иллюстрирующая множество слоев, окружающих ствол скважины, согласно одному варианту осуществления изобретения;

Фиг.4А и 4В - графики, иллюстрирующие приведенные в качестве примера функции для выбора цветовых схем и прозрачности для отображения множества слоев согласно одному варианту осуществления изобретения;

Фиг.5 - изображение, иллюстрирующее результаты измерений, отображенные вдоль ствола скважины, согласно одному варианту осуществления изобретения;

Фиг.6 - изображение, иллюстрирующее результаты измерений, отображенные на поверхности ствола скважины, согласно одному варианту осуществления изобретения;

Фиг.7 - изображение, иллюстрирующее верхнюю часть линии ствола, показанной на поверхности ствола скважины, согласно одному варианту осуществления изобретения;

Фиг.8 - изображение, иллюстрирующее вид изнутри ствола скважины согласно одному варианту осуществления изобретения;

Фиг.9 - плоскость наклона, пересекающая ствол скважины согласно одному варианту осуществления изобретения;

Фиг.10 - наклонометр плоскости наклона согласно одному варианту осуществления изобретения;

Фиг.11 - изображение ствола скважины с вырезанным угловым сегментом согласно одному варианту осуществления изобретения;

Фиг.12А и 12В - поперечные сечения отображенных слоев согласно одному варианту осуществления изобретения;

Фиг.13 - блок-схема алгоритма, иллюстрирующая способ согласно одному варианту осуществления изобретения.

Подробное описание изобретения

Варианты настоящего изобретения относятся к визуализации трехмерных объектов и представлению данных, связанных с трехмерным объектом. Трехмерные объекты могут представлять собой, например, траектории ствола скважины, а совокупность результатов измерений может отображаться вдоль траекторий ствола скважины. Графические характеристики, например цвета и прозрачность отображаемых объектов, могут настраиваться для облегчения анализа данных измерений. Совокупность результатов измерений может отображаться избирательно, что позволяет пользователю осуществлять доступ к необходимой для него информации. Например, для выявления свойств формации на различных расстояниях от ствола скважины может избирательно отображаться информация, связанная с различными глубинами исследования.

Варианты осуществления изобретения могут быть реализованы на компьютерах любого типа. Например, как показано на фиг.2, типовой компьютер 200 включает в себя процессор 202, связанную с ним память 204, средства ввода, такие как клавиатура 206 и мышь 208, и устройство вывода, такое как дисплей 210. Помимо этого компьютер 200 может включать в себя другие периферийные устройства и функциональные возможности (не показаны).

Трехмерные объекты обычно визуализируются на компьютерных дисплеях в двух измерениях. Такие компьютерные дисплеи позволяют пользователям рассматривать трехмерные объекты путем поворота, преобразования или изменения масштаба отображаемых картин. Поворот, преобразование или изменение масштаба изображения относится в целом к операциям, выполняемым по запросу пользователя. Типовые программные пакеты трехмерной визуализации реагируют на действия-запросы пользователя, перемещая точку обзора (глаза наблюдателя или камеру) вокруг трехмерной сцены. Для операций поворота и изменения масштаба изображения упомянутые действия выполняются относительно точки поворота, которая обычно является точкой, представляющей интерес (POI). POI в типовом программном пакете трехмерной визуализации по умолчанию устанавливают в центре дисплея.

Траектория ствола скважины представляет особые проблемы при трехмерной визуализации, поскольку ствол скважины может иметь несколько миль в длину и при этом иметь диаметр, не превышающий один фут. Например, трудно использовать типовой программный пакет трехмерной визуализации для удержания траектории в зоне обзора во время операций изменения масштаба изображения либо других перемещений вокруг трехмерной сцены, что часто требуется для визуализации всего ствола скважины и просмотра подробной информации в конкретной зоне. Один из подходов к решению этой проблемы раскрыт в патентной заявке США US-2003-0043170-A1, опубликованной Fleury 6 марта 2003 года. В способах, раскрытых в заявке Fleury, используется опорная форма для представления трехмерной траектории и ограничения перемещения POI по опорной форме. Опорная форма может представлять собой, например, провод, идущий вдоль продольной оси ствола скважины. Другая опорная форма может включать в себя криволинейный объект («тонкий провод»), слегка смещенный относительно продольной оси и идущий по стенке скважины, либо расположенный где-то снаружи, но рядом со скважиной. Опорная форма не обязательно должна представлять собой «тонкий провод». Например, трехмерной опорной формой может быть цилиндр (то есть «толстый провод») или цилиндрическая поверхность (то есть труба или трубка), которая повторяет форму траектории скважины. Радиус такого цилиндра или цилиндрической поверхности может быть меньше, равен или чуть больше радиуса траектории скважины.

Другая уникальная проблема, связанная с анализом ствола скважины, возникает в связи с необходимостью отображения совокупности данных измерений в одной и той же зоне ствола скважины, предпочтительно с сохранением трехмерных взаимосвязей относительно ствола скважины. Кроме того, часто желательно иметь возможность отображать в любой момент времени только выделенную группу данных измерений. Варианты осуществления изобретения предлагают удобные способы для отображения множества данных (например, данных каротажа) вдоль трехмерного объекта (например, траектории ствола скважины), что позволяет сохранить трехмерную взаимосвязь между различными измерениями и трехмерным объектом.

Согласно некоторым вариантам осуществления изобретения совокупность данных может быть отображена в виде многослойных наложений вдоль трехмерного объекта. Хотя варианты осуществления изобретения применимы в целом к любому трехмерному объекту, для ясности в последующем обсуждении в качестве трехмерного объекта предполагается траектория ствола скважины.

На фиг.3 показано изображение 300 согласно одному варианту осуществления изобретения, иллюстрирующее множество слоев, окружающих (наложенных на) ствол скважины. Изображение 300 демонстрирует только одну секцию (например, рабочий интервал) ствола скважины и включает в себя первый слой 304, который может представлять размеры ствола скважины. Размеры (например, диаметры) ствола скважины могут относиться к действительным диаметрам ствола скважины. Диаметры ствола скважины могут быть получены с использованием любого известного средства измерения, например, с помощью механического или акустического скважинного профилометра. В альтернативном варианте первый слой 304 может выглядеть как цилиндр или цилиндрические сегменты, представляющие трехмерный объект. Примечательно, что цилиндр или цилиндрические сегменты могут быть не связаны с истинными диаметрами трехмерного объекта. Хотя размер (размеры) первого слоя 304 могут представлять диаметры ствола скважины, поверхность (или текстуру) первого слоя 304 можно использовать для представления дополнительной информации (например, данных измерений). Для представления удельного сопротивления формации, окружающей ствол скважины, можно, например, использовать цветовую схему, шкалу серого или текстурные шаблоны на поверхности трехмерного объекта.

На фиг.3 в изображении 300 также показан второй слой 306, представляющий набор данных измерений, связанных со стволом скважины. Второй слой 306 отображается таким образом, что глубины измерений (MD - расстояние вдоль ствола скважины от начала ствола скважины) для данных измерений соответствовали глубинам, показанным на первом слое 304. Данные измерений могут представлять собой данные каротажа формации (необработанные данные), полученные с помощью каротажного прибора (например, частоту отсчетов нейтронов, частоту отсчетов гамма-излучения, напряжения от индукционных приборов или фазовый сдвиг и затухание от приборов, основанных на анализе распространения сигнала), либо представляют собой обработанные данные, относящиеся к характеристикам формации (например, пористость по данным нейтронного каротажа, интенсивность гамма-излучения, данные литологии или данные об удельном сопротивлении). В этом описании термин «данные измерений» используют в общем случае для ссылки либо на необработанные данные, либо на обработанные данные. Аналогично, термин «значение измерений» используют в общем случае для ссылки на значения необработанных данных либо обработанных данных.

Как первый слой (например, диаметр ствола скважины) 304, так и второй слой (например, результаты измерений) 306 может включать в себя характеристики, которые устанавливаются автоматически либо под управлением пользователя. Например, в первом слое 304 (слой диаметров ствола скважины) можно использовать цветовую схему (или шкалу серого) для представления различных значений диаметра либо некоторой измеренной характеристики формации (например, удельного сопротивления). Аналогично, во втором слое 306 (данные измерений) может использовать цветовою схему (или шкалу серого) для представления измеренных значений (или характеристик формации). Цветовая схема может устанавливаться автоматически либо под управлением пользователя для представления различных значений. Кроме того, автоматически или под управлением пользователя может также быть установлена прозрачность отображаемых слоев.В некоторых вариантах осуществления прозрачность может быть установлена в соответствии с простой схемой для облегчения просмотра множества слоев. Например, внутренний слой может быть сделан менее прозрачным, а внешний слой более прозрачным, так что оба слоя одновременно будут видны пользователю. В других вариантах осуществления прозрачность можно устанавливать в соответствии с выбранными функциями, которые зависят от отображаемых значений измерений. Если прозрачность выбрана в соответствии со значениями измерений, это облегчает визуальное восприятие характеристик формации относительно трехмерного объекта. Например, на слое, отображающем удельные сопротивления формации, прозрачные области могут показывать низкие удельные сопротивления, в то время как непрозрачные области могут показывать высокие удельные сопротивления (то есть вероятное наличие нефтеносных областей). Схема прозрачности может создать визуальный эффект, состоящий в том, что видимыми окажутся нефтеносные области (области с высоким удельным сопротивлением).

На фиг.4А и 4В показан пример того, каким образом прозрачность может быть соотнесена с отображаемыми значениями. Как показано на фиг.4А, значения измерений могут быть соотнесены с цветовой схемой согласно выбранной функции (показана в виде кривой 41). Например, значению измерений, меньшему чем V₁, присваивают цветовой класс С0, значению измерений, лежащему между V₁ и V₂, присваивают цветовой класс С1 и т.д. Атрибуты цвета (красный (R), зеленый (G) и синий (B)) и прозрачность (α)) каждого цветового класса (С0, С1, С2 и т.д.) могут быть определены в соответствии с функциями, выбранными пользователем. В качестве примера на фиг.4В показаны цветовые функции (R, G, В) и функция прозрачности (α). Как показано на чертеже, цветовые функции (R, G, В) и функцию прозрачности (α) выбирают таким образом, чтобы обеспечить постепенно нарастающее цветовое насыщение и прозрачность в цветовых классах. Специалистам в данной области техники очевидно, что функции, показанные на фиг.4А и 4В, приведены лишь в целях иллюстрации и что можно использовать другие функции, не выходя за рамки объема изобретения.

Хотя на фиг.3 демонстрируется изображение, имеющее два слоя (то есть слой данных и слой поверхности трехмерного объекта), специалистам в данной области техники очевидно, что точно заданное количество слоев не должно ограничивать объем настоящего изобретения. Например, на трехмерном объекте может быть отображено большее количество слоев данных измерений. Для отображения результатов измерений различных характеристик формации, результатов измерений на разной глубине исследования (DOI - разное расстояние в формации от стенки ствола скважины) или результатов измерений в различные моменты времени (измерения во времени) можно использовать разные слои. Каждый из слоев может быть представлен на поверхности, имеющей одинаковый или разный радиус, то есть эти слои могут перекрываться, а могут и не перекрываться. Кроме того, пользователю может быть предоставлена возможность «включать» или «выключать» изображение любого конкретного слоя, что дополнительно облегчает ему просмотр необходимых слоев.

На фиг.3 показано, что второй слой 306 отображен с большим диаметром (d₂), чем диаметр (d₁) первого слоя 304, так что второй слой 306 смещен от поверхности трехмерного объекта. В альтернативном варианте осуществления второй слой 306 может быть смещен от поверхности первого слоя 304 на выбранное расстояние (Δd), так что поверхность второго слоя 306 следует или идет параллельно поверхности первого слоя 304.

В некоторых вариантах осуществления диаметры различных слоев соответствуют глубинам исследования (DOI) для соответствующих данных. Данные измерений с разными DOI могут быть получены, например, с помощью приборов для измерения удельных сопротивлений на основе анализа распространения сигналов либо с помощью аппаратуры, использующей явление ЯМР. Способность отображать множество слоев в соответствии с их DOI дает возможность построить трехмерную модель характеристик формации, окружающей ствол скважины. Помимо этого возможность отображения результатов измерений на различных DOI позволяет увидеть области проникновения бурового раствора относительно трехмерной траектории ствола скважины. Кроме того, для облегчения отображения областей проникновения множество отображенных слоев может быть настроено на отображение спектров «отличий», то есть отличий между соседними слоями, исходя из результатов измерений на различных DOI.

В одном или нескольких вариантах осуществления изобретения радиусы/диаметры множества слоев могут устанавливаться пользователем, так что некоторые слои могут отображаться на одной и той же цилиндрической поверхности (то есть с одинаковым диаметром). В некоторых случаях возможность наложения двух или более слов на одну и ту же поверхность облегчает анализ данных. Например, слой, представляющий данные о пористости формации, может отображаться оттенками желтого цвета и быть покрытым другим слоем, представляющим данные об удельном сопротивлении формации, которые отображены оттенками синего цвета. В таком изображении поры, заполненные углеводородами, можно легко идентифицировать в виде зон другого цвета из-за смешивания желтого и синего цветов.

Возможность регулирования диаметров отображаемых слоев, кроме того, позволяет пользователю выполнять виртуальное тестирование, прежде чем приступить к реальной эксплуатации. Например, пользователь может выбрать обсадную трубу ствола скважины с подходящим диаметром путем подгонки обсадных труб разного размера в отображенной траектории ствола скважины. Кроме того, варианты осуществления изобретения могут включать в себя программу для вычисления объема между любыми двумя слоями. Следовательно, пользователь, используя виртуальные обсадные трубы различного диаметра, может рассчитать точный объем цемента, необходимый для заполнения кольцевого пространства.

На фиг.3 опорная форма 308 показана также в виде провода, идущего вдоль продольной оси траектории скважины. Опорная форма 308 может быть использована для ограничения перемещения POI, чтобы изображение трехмерного объекта всегда находилось в зоне просмотра.

Как было отмечено выше, в дополнение к показу диаметров трехмерного объекта в виде первого слоя 304 (как показано на фиг.3), в одном или нескольких вариантах осуществления изобретения на поверхности трехмерного объекта может также отображаться набор данных измерений. Например, на фиг.5 показан первый слой 304, который представляет собой ствол скважины, имеющий различные диаметры. Набор данных измерений (например, удельное сопротивление ствола скважины) отображается на поверхности ствола скважины. Хотя на фиг.5 отображен только один слой, специалистам в данной области техники очевидно, что (как показано на фиг.3) может быть добавлено множество слоев.

На фиг.5 также показана сетка 302, имеющая на одной оси линейку 322 разметки MD, указывающую глубины измерений (MD), а на другой оси - линейка 324 разметки диаметра, указывающая диаметры ствола скважины. Сетка 302 может задаваться пользователем либо индексироваться автоматически. Помимо этого может быть предусмотрен курсор 310 для индикации значения MD в интересующей точке (POI). Как показано на фиг.5, значение MD, соответствующее курсору 310, показано также на линейке 322 разметки MD, а линейка 324 разметки диаметра совмещена с опорной формой 308, которая расположена по оси ствола скважины, для облегчения оценки диаметров ствола скважины.

Хотя на фиг.5 для курсора или местоположения POI показано значение MD, также могут отображаться другие значения, связанные с курсором или POI. Например, если отображаемый слой показывает значения измерений (например, удельные сопротивления формации), то тогда отображаемое значение курсора или POI может соответствовать удельному сопротивлению в этом месте. То есть варианты осуществления изобретения предоставляют пользователю возможность выбора любой точки (местоположение курсора) на отображаемом объекте и отобразить значение измерений (например, удельное сопротивление), связанное с местоположением курсора, в соответствии с выбором пользователя (например, по щелчку мыши или путем ввода с клавиатуры). Наличие возможности отображения курсора, связанного со значениями измерений, открывает возможность запроса значений измерений в любой точке на изображении. Тем самым обеспечивается способ выполнения анализа виртуального керна.

Сетка может иметь характеристики, определяемые пользователем. Например, сетку 302 можно избирательно «включать» или «выключать», либо она может иметь различные цветные линии для представления приращений по горизонтали или вертикали. Кроме того, сетка 302 может иметь линейный либо нелинейный размер шага, например, изменяющийся в соответствии с логарифмической шкалой, шкалой, пропорциональной глубине, шкалой, зависящей от POI, и т.д.

На фиг.5 в одном углу области просмотра также отображается наклонометр 312. Наклонометр 312 может показывать ориентацию и угол наклона траектории скважины. На наклонометре 312 показаны, например, направления на север и запад, а также имеется плоский горизонтальный диск и показано направление вверх, что облегчает ориентацию траектории скважины пользователем.

В дополнение к сетке 302, отображенной возле трехмерного объекта, как показано на фиг.5, сетка или линейка разметки также может быть отображена на поверхности трехмерного объекта. В качестве примера на фиг.6, изображающей поверхность 900 ствола скважины, показана линейка 322 разметки, нанесенная на ствол скважины 302 для предоставления информации о MD. Размещение опорной сетки или линейки разметки на трехмерном объекте предпочтительно тогда, когда изображение на трехмерном объекте дается крупным планом. На фиг.6 также отображается глубина 310 (или POI), выбираемая пользователем.

Многие данные каротажа получают путем измерения относительно азимутальных секторов (например, верхний, нижний, левый и правый квадранты). Для облегчения интерпретации указанных данных полезно обеспечить индикацию, относящуюся к азимутальным углам или соответствующим секторам (квадрантам). На фиг.7 показано изображение 800, иллюстрирующее данные ориентации (верхняя часть ствола 804), отображенные вдоль ствола скважины 304, согласно одному варианту изобретения. Линия 804 пересечения «вершины ствола» (ТОН) получается в результате пересечения поверхности ствола скважины 304 с вертикальной плоскостью (не показана), проходящей через ось (на показана) ствола скважины. Если идентифицирована ТОН 804, результаты измерений, которые включают в себя азимутальную информацию, могут быть правильно сопоставлены с соответствующими азимутальными углами. Аналогичным образом на трехмерном объекте может также отображаться и другая информация для ориентации (например, пересечение с вертикальной плоскостью, идущей по направлению с севера на юг).

Для облегчения анализа любого отображенного конкретного слоя данных в вариантах осуществления изобретения предусмотрена возможность перемещения точки POI в любое место, в том числе внутри ствола скважины. В качестве примера на фиг.8 показано изображение 1000, когда камера (точка обзора) находится внутри ствола скважины. В этом примере показана также опорная форма 308. Опорная форма 308 показана в виде провода, идущего вдоль продольной оси траектории скважины. Также изображена POI 1004 с соответствующим значением MD. Этот конкретный вид очень полезен пользователю для оценки формы и размера ствола скважины, воспринимаемых каротажной аппаратурой во время операции каротажа.

Вертикальный ствол скважины обычно пересекает слои осадочных пород под прямым углом. Когда слой осадочных пород отклоняется от горизонтальной плоскости, говорят, что имеет место наклон с некоторым углом (угол наклона). Угол наклона измеряют относительно горизонтальной поверхности. Таким образом, плоскость наклона обычно пересекает вертикальный ствол скважины под углом, отличным от 90 градусов. Данные о том, под каким углом плоскость наклона пересекает ствол скважины, могут оказаться важными не только в процессе бурения (например, для управления геофизическим оборудованием), но также и при планировании добычи.

Плоскость наклона обычно получают из данных каротажа формации (например, из данных об удельном сопротивлении), которые получают вместе с азимутальной информацией. Например, используя индукционный прибор или прибор, анализирующий распространение сигналов, можно определить аксиальное положение границы слоя формации вокруг ствола скважины. Аксиальные глубины (MD) границы слоя, построенные на графике как функция азимутальных углов, представляют собой точки, определяющие синусоидальную волну. Таким образом, подгонка этих точек к синусоиде обеспечит информацию, касающуюся угла и ориентации плоскости наклона. В вариантах осуществления изобретения предлагается альтернативный подход к нахождению плоскости наклона.

На фиг.9 в качестве примера показано изображение 500, иллюстрирующее плоскость 504 наклона, пересекающую ствол 304 скважины. Согласно одному варианту осуществления изобретения плоскость 504 наклона может быть представлена в виде прямоугольника. Атрибуты плоскости 504 наклона могут быть настроены для облегчения дальнейшего анализа с учетом управляющих данных, введенных пользователем. Например, могут быть отрегулированы прозрачность и цвет прямоугольника, цвет края, размер, видимость и другие характеристики. Как показано на фиг.9, плоскость 504 наклона является прозрачной за исключением краевой линии 506 и пересечения 508 со стволом скважины. Это позволяет пользователю хорошо видеть отображаемую информацию на поверхности трехмерного объекта. В других вариантах осуществления плоскость 504 наклона может отображаться с помощью непрозрачного или полупрозрачного прямоугольника с подходящей «зеркальностью» (например, отражение света) для обеспечения более точного трехмерного восприятия и индикации для ориентации источника света.

На фиг.9 также показан наклонометр 502 плоскости наклона, расположенный в углу плоскости 504 наклона. Наклонометр 502 плоскости наклона предоставляет информацию, относящуюся к плоскости 504 наклона. На фиг.10 показан один вариант осуществления наклонометра 502 плоскости наклона, включающий в себя шаблон 510 (|-) простирания пласта, который показывает азимут пересечения плоскости 504 наклона с горизонтальной поверхностью. Кроме того, наклонометр 502 плоскости наклона включает в себя индикатор 512 направления (например, на север). Пользователь может получить данные об угле наклона и ориентации плоскости наклона из шаблона 510 простирания пласта и индикатора 512 направления.

В некоторых вариантах осуществления изобретения предлагаются способы для визуальной подгонки плоскости наклона на основе данных измерений, отображаемых на множестве слоев. Для визуальной подгонки плоскости наклона к данным измерений, показанным на множестве наложенных слоев согласно вариантам осуществления изобретения, показанная на фиг.9 плоскость 504 наклона может представлять собой общую плоскость, которая позволяет пользователю управлять ее положением вдоль оси ствола скважины и ее углом наклона относительно оси ствола скважины. Помимо этого пользователь может изменять цвет и прозрачность этой плоскости. Имея возможность манипулирования указанной плоскостью, пользователь может визуально подгонять эту плоскость к данным измерений, которые определяют плоскость наклона, то есть выполняя трехмерный подбор плоскости наклона вместо стандартной двухмерной подгонки плоскости наклона (подгонка по синусоиде). Как только плоскость наклона будет подобрана, можно вычислить ее угол наклона и ориентацию. Преимущество такого подхода состоит в том, что одновременно можно отображать множество наборов данных измерений (например, данные о напряжениях, полученные от прибора для каротажа удельных сопротивлений; фазовый сдвиг и затухание, полученные от приборов, анализирующих распространение сигналов и т.д.) в одном и том же слое или в разных слоях и одновременно выполнять их визуальную подгонку для идентификации плоскости наклона.

Некоторые варианты осуществления изобретения относятся к способам для отображения многослойной информации на трехмерном объекте более исчерпывающим способом. Например, информацию или данные измерений можно лучше визуализировать, если удалить (вырезать) часть трехмерного объекта. На фиг.11 представлено изображение с вырезанным угловым сегментом ствола 1100 скважины вместе с соответствующими многослойными отображениями. Как здесь показано, в дополнение к первому слою 304 и второму слою 306 оказалась видимой внутренняя часть 301 ствола скважины. Такой вид особенно полезен тогда, когда пользователю необходимо сравнить информацию в различных слоях и/или сравнить эти слои с характеристиками, показанными на внутренней части 301 ствола скважины. В одном варианте осуществления удаляемый угловой сегмент может быть соотнесен с координатами пользователя, так что, например, при повороте трехмерного объекта будет удален другой угловой сегмент. Специалистам в данной области техники очевидно, что возможны и другие варианты указанного способа, не выходящие за рамки объема изобретения. Например, угловой размер или ориентация (относительно оси ствола скважины) этого вырезанного сегмента могут регулироваться пользователем, либо в других слоях могут быть вырезаны другие угловые сегменты.

Бывает, что в некоторых ситуациях трехмерную сцену легче интерпретировать в виде поперечных сечений. Например, при подгонке виртуальной обсадной трубы в модели ствола скважины, как было описано выше, на виде с поперечным сечением легче увидеть, правильно ли подогнана обсадная труба к стволу скважины. На фиг.12А и 12В показаны поперечные сечения многослойного изображения согласно одному варианту осуществления изобретения.

На фиг.12А показано поперечное сечение, которое включает в себя поверхность 708 ствола скважины для первого слоя (скважинный профилометр) и второй слой 710, представляющий данные измерений. Поперечное сечение может быть реализовано в виде нисходящего изображения секции ствола скважины, которое включает в себя навигационные и масштабные метки и информацию. Как показано на фиг.12А, эти метки и информация включают в себя POI 700, в том числе соответствующую глубину измерений, линию 704 пересечения «север-юг», линию 804 пересечения с вершиной ствола (TOH) (как показано на фиг.7) и шкалу 709. Шкала 709 выбирается динамически, так что в видимую область включается самый нижний слой. Вдобавок, может быть предусмотрена пиктограмма (например, изображение глаза) 714 для индикации угла между линией TOH 804 и линией NS (север-юг) 704.

Пользователь может выполнять навигацию по сцене поперечного сечения путем поворота сечения ствола скважины вокруг его оси. Как показано на фиг.12А, при повороте сечения ствола скважины изображение 712 курсора можно изменять для отображения текущей операции, инициированной пользователем (поворот сечения ствола скважины). Кроме того, как показано на фиг.12В, в некоторых вариантах осуществления курсор 712 можно использовать для представления другой информации (например, текущей MD для поперечного сечения; радиуса, представляющего текущее расстояние курсора от оси ствола скважины, или значения данных измерений, показанных на отображаемом слое). Специалистам в данной области техники очевидно, что вышеописанные изображения являются лишь примерами и что возможны другие модификации, не выходящие за рамки объема изобретения. Например, изображение курсора может быть видимым только во время операции, запрошенной пользователем.

На фиг.13 представлена блок-схема 1300 алгоритма для отображения информации измерений согласно одному варианту осуществления изобретения. На этапе 1302 в области просмотра отображается трехмерный объект. Например, трехмерный объект может представлять собой модель траектории скважины. Предпочтительно, чтобы размеры трехмерной модели были связаны с действительными размерами траектории скважины. Поверхность трехмерной модели предпочтительно должна включать в себя информацию (например, данные об удельных сопротивлениях), относящуюся к траектории скважины.

На этапе 1304 избирательно отображаются данные, относящиеся к траектории скважины. Отображаемые данные могут относиться к любым данным каротажа скважины. Предпочтительно, чтобы эти данные отображались таким образом, чтобы отображаемые данные были показаны на глубинах (MD) измерений, соответствующих глубинам измерений (MD) траектории скважины. Каждый набор данных измерений может отображаться в виде слоя, имеющего радиус, отличный от других слоев, так что каждый слой окажется концентрически смещенным относительно предыдущего слоя. В альтернативном варианте некоторые слои могут отображаться на одном и том же слое с одинаковым радиусом. В предпочтительных вариантах осуществления пользователю должна быть предоставлена возможность регулировки радиуса каждого отображаемого слоя.

Отображаемые данные измерений могут кодироваться с использованием различных цветовых схем, шкалы серого или другой текстовой информации. Также могут отображаться любые метки или текстовая информация с помощью различных шрифтов, цветов шрифтов, цветов фона и размеров шрифтов для того, чтобы можно было отличить один тип результатов измерений от другого типа результатов измерений (например, сгенерированные компьютером от сгенерированных пользователем и глубину от ширины). Отображаемые данные измерений можно избирательно «включать» или «выключать», либо можно изменять графический атрибут (например, прозрачность) изображения. Кроме того, можно добавить дополнительный слой для отображения результатов измерений либо удалить существующий отображенный слой из текущей отображаемой сцены. В некоторых вариантах осуществления для облегчения анализа множества отображенных слоев можно вырезать угловой сегмент.

С вариантами осуществления настоящего изобретения связано одно или несколько из следующих преимуществ. В одном или нескольких вариантах осуществления трехмерный объект отображается вместе с данными множества измерений на множестве наложенных друг на друга слоев. Пользователь может одновременно и избирательно отображать множество измерений, относящихся к одному и тому же стволу скважины. В одном или нескольких вариантах осуществления прозрачность одного или нескольких слоев может регулироваться избирательно, чтобы пользователь смог увидеть множество слоев с важными для него данными.

В одном или нескольких вариантах осуществления изобретения предоставляется возможность подгонки плоскости к характеристическим параметрам на множестве слоев данных измерений. Это позволяет визуально подгонять плоскость (например, плоскость наклона) одновременно к множеству наборов данных измерений.

В некоторых вариантах осуществления изобретения предлагаются удобные способы для подгонки плоскостей наклона. В одном или нескольких вариантах осуществления в изображении часть трехмерного объекта вместе с множеством отображенных слоев удаляется. Соответственно можно одновременно и выборочно отображать профиль слоя и соответствующее множество результатов измерений для того, чтобы пользователь смог увидеть важные для него данные.

Хотя изобретение было описано с привлечением ограниченного количества примеров, специалистам в данной области техники, осознающим положительный эффект от данного изобретения, очевидно, что можно предложить другие варианты, не выходящие за рамки раскрытого здесь объема изобретения. Соответственно объем изобретения ограничивается только прилагаемой формулой изобретения.

1. Способ анализа свойства формации, содержащий этапы, на которых получают данные диаметров ствола скважины на множестве глубин измерений, получают совокупность данных измерений вдоль ствола скважины, отображают первый слой трехмерной модели ствола скважины, причем размеры по окружности данной модели ствола скважины соответствуют упомянутым диаметрам ствола скважины, отображают второй слой, простирающийся вовне в радиальном направлении от первого слоя, причем второй слой представляет по меньшей мере некоторые из упомянутой совокупности данных измерений вдоль траектории ствола скважины на соответствующих глубинах измерений, выполняют анализ упомянутых по меньшей мере некоторых из упомянутой совокупности данных относительно трехмерной модели скважины и производят коррекции основываясь на диаметре ствола скважины для получения результата и выдают данный результат пользователю.

2. Способ по п.1, дополнительно содержащий этап, на котором задают соответствие данных измерений по меньшей мере одному из первого слоя и второго слоя модели ствола скважины.

3. Способ по п.1, дополнительно содержащий этап, на котором отображают третий слой, диаметр которого отличается от диаметра второго слоя.

4. Способ по п.3, в котором упомянутый отличающийся диаметр представляет другую глубину исследования.

5. Способ по п.1, в котором первый слой и второй слой отображают с разной прозрачностью.

6. Способ по п.5, в котором разную прозрачность устанавливают в соответствии с выбранной функцией.

7. Способ по п.1, в котором упомянутая совокупность данных измерений содержит данные каротажа.

8. Способ по п.1, дополнительно содержащий этап, на котором избирательно отображают часть модели ствола скважины и первого слоя и второго слоя путем удаления углового сегмента модели ствола скважины.

9. Способ по п.1, в котором первый слой и второй слой отображают в виде поперечного сечения.

10. Способ по п.1, дополнительно содержащий этап, на котором отображают плоскость, пересекающую модель ствола скважины.

11. Система для анализа свойства формации, содержащая дисплей, компьютер, функционально подсоединенный к дисплею, причем компьютер имеет программу, содержащую команды, позволяющие получать диаметры ствола скважины на множестве глубин измерений, получать совокупность данных измерений вдоль ствола скважины, отображать на дисплее первый слой трехмерной модели ствола скважины, причем размеры по окружности данной модели ствола скважины соответствуют упомянутым диаметрам ствола скважины, отображать на дисплее второй слой, простирающийся вовне в радиальном направлении от первого слоя, причем второй слой представляет по меньшей мере некоторые из упомянутой совокупности данных измерений вдоль траектории ствола скважины на соответствующих глубинах измерений, выполнять анализ упомянутых по меньшей мере некоторых из упомянутой совокупности данных относительно трехмерной модели ствола и производить корректировки основываясь на диаметрах ствола скважины для получения результата и выдавать данный результат пользователю.

12. Система по п.11, в которой программа дополнительно содержит команды, позволяющие задавать соответствие данных измерений по меньшей мере одному из первого слоя и второго слоя модели ствола скважины.

13. Система по п.11, в которой программа дополнительно содержит команды, позволяющие отображать на дисплее третий слой, диаметр которого отличается от диаметра второго слоя.

14. Система по п.13, в которой упомянутый отличающийся диаметр представляет другую глубину исследования.

15. Система по п.11, в которой первый слой и второй слой отображаются с разной прозрачностью.

16. Система по п.11, в которой программа дополнительно содержит команды, позволяющие отображать значение измерений, связанное с положением курсора.

17. Система по п.11, в которой упомянутая совокупность данных измерений содержит данные каротажа.

18. Система по п.11, в которой программа дополнительно содержит команды, позволяющие избирательно отображать часть модели ствола скважины путем удаления углового сегмента модели ствола скважины.

19. Система по п.11, в которой первый слой и второй слой отображаются в виде поперечного сечения.

20. Система по п.11, в которой программа дополнительно содержит команды, позволяющие отображать на дисплее плоскость, пересекающую модель ствола скважины.