Способ и система для бурения скважины

Изобретение относится к системам нефтяных скважин. Техническим результатом является автоматическое управление буровыми работами на одной или нескольких буровых площадках с местоположения внеплощадочного объекта. Предусмотрен способ и система для бурения, по меньшей мере, одного ствола скважины с местоположения внеплощадочного объекта. Каждый ствол скважины расположен на буровой площадке, имеющей буровую вышку с подвешенным оттуда внутрискважинным буровым инструментом. Внутрискважинный буровой инструмент выборочно продвигается в землю для формирования ствола скважины. Внутрискважинный буровой инструмент работает в соответствии с настройкой оборудования буровой площадки. Параметры буровой площадки собираются от множества датчиков, расположенных по буровой площадке. Параметры буровой площадки передаются на внеплощадочный центр управления. Внеплощадочный центр управления выполняет анализ параметров буровой площадки и автоматически настраивает оборудование буровой площадки с внеплощадочного центра управления на основе этого анализа. 3 н. и 32 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

1. Область техники

Изобретение относится, в основном, к системам нефтяных скважин. Точнее, настоящее изобретение относится к анализу и/или управлению буровыми работами, основанному на внутрискважинных параметрах.

2. Предшествующий уровень техники

Добыча нефти и газа из подземных пластов включает в себя размещение под землей бурового инструмента. Буровой инструмент вбивается в землю с буровой вышки для формирования ствола скважины, через который добывается нефть и газ. В процессе бурения желательно собирать информацию об операции бурения и о подземных пластах. Датчики предусмотрены в различных частях наземной и/или внутри скважинной системы, чтобы, кроме прочего, формировать данные о стволе скважины, земляных пластах и рабочих условиях. Эти данные собираются и анализируются таким образом, что решения могут приниматься относительно операции бурения и земляных пластах.

Обычно на буровой вышке присутствует оператор, работающий на буровой установке, который собирает и анализирует данные о буровой площадке. Операторы на буровой установке осуществляют текущий контроль этих данных, чтобы быть в курсе, в случае возникновения каких-либо проблем, и выполнить необходимые наладочные работы механических или электрических систем буровой вышки. Например, оператор на буровой установке может производить регулировку скорости бурения, направления бурения, скважинного давления и других параметров. Выполняя наладочные работы, оператор на буровой установке может управлять операцией бурения для получения требуемого результата. Оператор на буровой установке часто полагается на свои знания или опыт для управления бурильным оборудованием таким образом, чтобы бурение ствола скважины осуществлялось с наибольшей эффективностью, для достижения требуемой траектории ствола скважины, преимущественно при наименьших затратах.

Обычно бурильщик будет осуществлять управление рабочим процессом в скважине с наземной станции управления. Манипулируя этими данными, бурильщик может часто предотвратить выход из строя бурового инструмента или закупорку пор призабойной зоны, которая могла бы разрушить или затруднить эксплуатацию скважины. Дополнительно эта информация может быть использована для получения требуемой траектории ствола скважины, оптимального режима или иначе содействовать процессу бурения.

Различные способы были разработаны для содействия в управлении буровыми работами на буровой площадке. Один из этих способов предполагает использование наземной системы управления для управления скважинным буровым инструментом. Примеры наземной системы управления бурением описаны в патенте США 6,662,110, переданном правопреемнику настоящего изобретения. В подобных случаях управление операцией бурения на буровой площадке происходит на буровой площадке. Обычно один или несколько опытных операторов находятся на буровой площадке для осуществления текущего контроля и управления операцией бурения.

Во многих случаях буровой инструмент способен собирать внутрискважинные данные во время операции бурения. Подобные случаи могут включать, например, проведение каротажа или определение параметров в процессе бурения. Дополнительно, буровой инструмент может быть изъят из ствола скважины для направления в скважину инструмента для оценки продуктивности пласта для проведения дальнейшего исследования. Эти инструменты для оценки продуктивности пласта используются для испытания и/или забора образца скважинного флюида в стволе скважины и/или окружающего пласта. Примеры подобного инструмента для оценки продуктивности пласта могут включать в себя, например, инструменты, подвешиваемые на канате для испытания и сбора образцов, подобные описанным в патентах США 4,860,581 и 4,936,439, переданных правопреемнику настоящего изобретения.

Информация, собранная инструментом для оценки продуктивности пласта, обычно направляется на поверхность (или по кабелю, или возвращая сам инструмент). Информация оценки продуктивности пласта часто используется, например, для определения местоположения пригодных для промышленной разработки ресурсов. После того как инструмент для оценки продуктивности пласта завершил свои исследования, он убирается, и буровой инструмент вставляется заново для продолжения процесса бурения.

Несмотря на эти достижения в буровых работах, остается необходимость управлять буровыми работами на одной или нескольких буровых площадках с местоположения внеплощадочного объекта. Предпочтительно, чтобы подобная система была способна включать множество данных с одной или нескольких буровых площадок, и передавать команды в ответ на это, предпочтительно в масштабе реального времени. Также предпочтительно, чтобы подобная система была способна на автоматическое и/или ручное исполнение этих команд с местоположения внеплощадочного объекта для сокращения или устранения на буровых площадках потребности рабочих буровых установок, и/или поднятия уровня квалификации персонала буровых площадок.

Сущность изобретения

По меньшей мере, один аспект настоящего изобретения относится к способу бурения, по меньшей мере, одного ствола скважины с местоположения внеплощадочного объекта. Указанный ствол скважины расположен на буровой площадке, имеющей буровую вышку и подвешенный к ней скважинный буровой инструмент. Этот способ включает в себя выборочно продвижение скважинного бурового инструмента в земную формацию для формирования, по меньшей мере, одного ствола скважины, сбор параметров буровой площадки от множества датчиков, установленных по буровой площадке, передачи, по меньшей мере, одной части параметров буровой площадки на внеплощадочный центр управления, осуществление анализа параметров буровой площадки и автоматически настройку оборудования буровой площадки с внеплощадочного центра на основе анализа параметров буровой площадки. Скважинный буровой инструмент работает в соответствии с настройкой (оборудования) буровой площадки.

Согласно другому аспекту, настоящее изобретение относится к системе для бурения ствола скважины с местоположения внеплощадочного объекта. Эта система обеспечена одной или несколькими буровыми площадками, внеплощадочным центром управления и внеплощадочной линией связи. Каждая буровая площадка имеет буровую компоновку, множество датчиков и приемопередатчик буровой площадки. Буровая компоновка имеет буровой инструмент, подвешенный с буровой вышки через бурильную колонну, и буровое долото инструмента в конце скважины, приспособленное для продвижения в землю и формирования ствола скважины. Множество датчиков располагается по буровым площадкам. Эти датчики приспособлены для сбора параметров буровой площадки. Приемопередатчик буровой площадки посылает сигналы с буровой площадки и принимает сигналы на буровой площадке. Внеплощадочный центр управления обеспечен внеплощадочным процессором, внеплощадочным приемопередатчиком и внеплощадочным контроллером. Внеплощадочный процессор приспособлен для проведения анализа параметров буровой площадки и принятия решений в ответ на это. Внеплощадочный приемопередатчик посылает сигналы с местоположения внеплощадочного объекта и там же принимает сигналы. Внеплощадочный контроллер выполнен с возможностью автоматической настройки оборудования буровой площадки в соответствии с анализом параметров буровой площадки. Внеплощадочная линия связи обеспечена между буровой площадкой и внеплощадочным приемопередатчиком для прохождения между ними сигнала.

Согласно еще одному аспекту, настоящее изобретение относится к способу бурения, по меньшей мере, одного ствола скважины на буровой площадке с местоположения внеплощадочного объекта. Этот способ включает в себя выборочно работу скважинного бурового инструмента в соответствии с настройкой (оборудования) буровой площадки, для формирования на буровой площадке, по меньшей мере, одного ствола скважины, сбор параметров буровой площадки с множества датчиков, расположенных по буровой площадке, выборочно настройку оборудования буровой площадки на буровой площадке через блок управления буровой площадки, передачу, по меньшей мере, одной части параметров буровой площадки с буровой площадки на внеплощадочный центр управления, принятие решений на внеплощадочном центре управления основанных на анализе параметров буровой площадки и отправку команд с внеплощадочного центра на блок управления буровой площадки для настройки оборудования буровой площадки.

Другие аспекты настоящего изобретения станут явными с дополнительной ссылкой на чертежи и описание.

Краткое описание чертежей

Лучшее понимание настоящего изобретения может быть получено при последующем детальном рассмотрении описания предпочтительного варианта осуществления со следующими чертежами, на которых:

Фиг.1 представляет схематичный вид в вертикальном разрезе буровой площадки с наземной и внутрискважинной системами для бурения ствола скважины.

Фиг.2 представляет схематичный вид внеплощадочной системы управления бурением одного или более ствола скважины.

Фиг.3 представляет схематичный вид системы связи для внеплощадочной системы управления бурением.

Фиг.4 представляет блок-схему способа управления бурением, по меньшей мере, одного ствола скважины с местоположения внеплощадочного объекта.

Подробное описание чертежей

Фиг.1 иллюстрирует систему 1 буровой площадки, на которой может быть с преимуществом использовано настоящее изобретение. Система буровой площадки включает наземную систему 2, внутрискважинную систему 3 и наземный блок 4 управления. В иллюстрируемом варианте осуществления изобретения скважина 11 формируется роторным бурением, способом, который хорошо известен из уровня техники. Специалисты в этой области техники получат выгоду от раскрытия заявленного изобретения и оценят, что настоящее изобретение также находит применение при бурении другим способом, отличающимся от обычного роторного бурения (например, наклонно направленное бурение базируемым гидравлическим забойным двигателем), и не ограниченным опирающимися на землю буровыми вышками.

Внутрискважинная система 3 включает бурильную колонну 12 с буровым долотом 15 на ее нижнем конце, подвешенную в буровой скважине 11. Наземная система 2 включает платформу, опирающуюся на землю, и буровую установку 10, размещенные над буровой скважиной 11, проходящей подземный пласт F. Установка 10 включает роторный стол 16, ведущую бурильную трубу 17, крюк 18 и вертлюг 19. Бурильная колонна 12 вращается роторным столом 16, приводимым в движение устройствами, здесь не показанными, который захватывает ведущую бурильную трубу 17 на верхнем конце бурильной колонны. Бурильная колонна 12 подвешивается с крюка 18, прикрепленного к талевому блоку (тоже не показанному), через ведущую бурильную трубу 17 и вертлюг 19, который позволяет вращение бурильной колонны относительно крюка.

Кроме того, наземная система включает буровую жидкость или раствор 26, хранящийся в баке 27, изготовленный на буровой площадке. Насос 29 закачивает буровую жидкость 26 во внутрь бурильной колонны 12 через отверстие на вертлюге 19, заставляя буровую жидкость течь вниз через бурильную колонну 12, как показано стрелкой 9. Буровая жидкость выходит из бурильной колонны через отверстия в буровом долоте 15, и затем циркулирует наверх по пространству между наружной поверхностью бурильной колонны и стенкой скважины, называемому межтрубным пространством, как показано стрелками 32. Подобным способом буровая жидкость смазывает буровое долото 15 и выносит обломки выбуренной породы на поверхность, так как буровая жидкость возвращается в бак 27 для рециркуляции.

Бурильная колонна 12, кроме того, включает в себя забойную компоновку бурильной колонны (ЗКБК), в общем обозначенную как 100, рядом с буровым долотом 15 (другими словами в пределах длины нескольких удлинителей от бурового долота). Забойная компоновка бурильной колонны выполнена с возможностью измерения, обработки и хранения информации, также как и связи с поверхностью. ЗКБК 100 таким образом, среди прочих блоков, включает в себя устройства 110 для определения и передачи одной или более характеристик пласта F, окружающего буровую скважину 11, таких как электрическое удельное сопротивление пласта (или удельная проводимость), естественная радиация, плотность (нейтронного или гамма излучения), и поровое давление.

ЗКБК 100, кроме того, включает удлинители 130, 150 для выполнения различных других измерительных функций. Удлинитель 150 вмещает в себя инструмент определения параметров в процессе бурения (ОППБ). Этот инструмент ОППБ дополнительно включает устройство 160 для генерирования электроэнергии для внутрискважинной системы. Когда гидроимпульсная скважинная система отображена с генератором, приводимым в движение потоком буровой жидкости 26, который течет через бурильную колонну 12 и удлинитель 150 с ОППБ, другие энергетические и/или аккумуляторные системы могут быть использованы.

Датчики располагаются по буровой площадке для сбора данных, предпочтительнее в масштабе реального времени, касающихся работы буровой площадки, так же, как и условий на буровой площадке. Например, мониторы, такие как камеры 6, могут быть предусмотрены для обеспечения изображения рабочего процесса. Наземные датчики или средства измерения 7 располагаются по наземным системам для обеспечения информации о наземном узле, такой как давление в напорной линии, нагрузка на крюк, глубина, крутящий момент на поверхности, скорость вращения об/мин среди прочей другой. Внутрискважинные датчики или средства измерения 8 расположены вокруг бурового инструмента и/или по стволу скважины для обеспечения информацией о внутрискважинных параметрах, таких как скважинное давление, нагрузка на буровое долото, крутящий момент на буровом долоте, азимутальное направление, угол наклона буровой скважины, скорость вращения удлинителя об/мин, температура инструмента, температура в межтрубном пространстве и поверхности инструмента среди прочих других. Эта информация, собранная датчиками и камерами, сопровождается на наземную систему, внутрискважинную систему и/или на наземный блок управления.

Инструмент ОППБ 150 включает узел связи 152, который связывается с наземной системой. Узел связи 152 выполнен с возможностью направления сигналов на поверхность и приема сигналов с поверхности, используя телеметрию по гидроимпульсному каналу связи. Узел связи может включать, например, передатчик, который вырабатывает сигнал, такой как акустический или электромагнитный сигнал, представляющий параметры, замеренные в процессе бурения. Этот выработанный сигнал принимается на поверхности преобразователями, обозначенными позицией 31, которые преобразуют полученные акустические сигналы в электронные сигналы для дальнейшей обработки, хранения, шифровки и использования в соответствии с обычными методами и системами. Связь между внутрискважинной и наземной системами отображена как существующая телеметрия по гидроимпульсному каналу связи, подобная как одна из описанных в патенте США 5,517,464, переданном правопреемнику настоящего изобретения. Специалисты в данной области техники оценят, что в данном изобретении могут быть использованы разнообразные телеметрические системы, такие как кабельная буровая труба, электромагнитная и другие хорошо известные телеметрические системы.

Линия связи может быть установлена между наземным блоком 4 управления и внутрискважинной системой 3 для управления процессом бурения. Обычно внутрискважинная система связывается с наземным блоком управления через наземную систему. Сигналы обычно передаются на наземную систему, используя телеметрию по гидроимпульсному каналу связи, и затем передаются с наземной системы на наземный блок управления по линии связи 14. Как альтернатива, сигналы могут проходить прямо от внутрискважинного бурового инструмента на наземный блок управления по линии связи 5. Наземный блок управления может отправлять команды назад во внутрискважинную систему для активирования ЗКБК 100 и осуществления внутрискважинных операций и/или наладочных работ. Наземный блок управления может тогда успешно управлять наземной системой и/или внутрискважинной системами. Например, регулируя поток бурового раствора через буровой насос с наземной системы во внутрискважинную систему, можно контролировать буровые нагрузки. Подобные наладочные работы в наземной и/или внутрискважинной системах могут использоваться для управления процесса бурения.

Управление процессом бурения может осуществляться ручным включением различной запорно-регулировочной арматуры, выключателей или других устройств, что будет понятно для специалистов в этой области техники. Буровая площадка монтируется таким образом, что средства измерения, запорно-регулировочная арматура, выключатели и другие устройства наземной и/или внутрискважинной систем находятся в исходной установке, именуемой обычно как «настройка буровой площадки». Эта настройка буровой площадки может быть выборочно отлажена для управления операцией бурения.

Буровая площадка 1 опционально может быть снабжена автоматической системой, способной выполнять необходимые наладочные работы оборудования буровой площадки, или вместо, или в сочетании с ручными системами, так как с ручными системами могут использоваться автоматические системы для наладки и/или управления наземной системой 2 и/или внутрискважинной системой 3. Например, внутрискважинные системы закрытого контура могут быть вмонтированы во внутрискважинную систему 3 для автоматического регулирования операции бурения в ответ на информацию, собранную внутрискважинными датчиками. Примеры подобных внутрискважинных систем управления описаны в заявке США 10/065,080, переданной правопреемнику настоящего изобретения. Наземный блок 4 управления может быть приспособлен для автоматического управления операцией бурения. Примеры технологий, в которых наземные системы управления автоматически контролируют операцию бурения, показаны, например, в патенте США 6,662,110, заявке США 10/248,704 и заявке США 10/334,437, каждая из которых передана правопреемнику настоящего изобретения.

Наземный блок 4 управления может быть использован для включения ручного и/или автоматического контроля операции бурения. Наземный блок 4 управления получает информацию с датчиков 6, 7 и 8 по линии связи 5 между наземным блоком управления и внутрискважинной системой и/или по линии связи 14 между наземным блоком управления и наземной системой. Предпочтительно получение информации наземным блоком управления в масштабе реального времени таким образом, чтобы операция бурения могла быть постоянно контролируема. Кроме того, наземная система управления может быть снабжена процессорами для анализа и/или исполнительными механизмами для ответа. Исполнительные механизмы могут быть предусмотрены, например, для регулирования скорости закачки бурового раствора на поверхности, азимута буровой скважины и др., как будет понятно специалистам в этой области техники. Оператор буровой установки может находиться в наземном блоке управления для осуществления текущего контроля, анализирования и/или ответа на получаемую информацию. В некоторых случаях полевая ремонтная бригада может быть доставлена на многократное число площадок для выполнения ручного контроля. Как альтернатива, наземный блок управления может быть снабжен системами автоматического контроля операции бурения, как описано выше. Различные комбинации ручного и/или автоматического наземного контроля могут использоваться для успешного управления операцией бурения.

На Фиг.2 представлена удаленная или внеплощадочная система 200, для управления операцией бурения. Внеплощадочная система 200 включает внеплощадочный центр 202 управления, оперативно связанный с одной или более (в этом случае четыре) буровых площадок 212 a, b, c и d для управления ими по линии связи 214 (a, b, c и d) соответственно между ними.

Буровые площадки 212 могут быть любого типа, подобно системе буровой площадки, представленной на Фиг.1. Буровая площадка 212а включает в себя буровую вышку 222 с развернутым оттуда в стволе скважины 225а, внутрискважинным инструментом определения параметров в процессе бурения 224а. Буровая площадка 212а, кроме того, включает наземный блок 228а управления, выполненного с возможностью осуществления связи с наземной и внутрискважинной системами на площадке. Наземный блок управления посылает информацию, полученную с буровой площадки, на внеплощадочный центр управления. Внеплощадочный центр управления посылает назад на наземный блок управления команды для выполнения наладочных работ операции бурения, как требуется.

Буровая площадка 212b по существу такая же, как буровая площадка 212а, за исключением того, что линия связи напрямую соединяет внеплощадочный центр управления и внутрискважинный буровой инструмент 224b. Это позволяет внеплощадочному центру управления выполнять напрямую наладочные работы внутрискважинной системы бурения. Линия связи также может быть обеспечена между внеплощадочным центром управления и наземными системами бурения (не показано).

Во время операции бурения буровой инструмент 224 может быть вынут, и инструмент, спускаемый в скважину на тросе, размещен внутри ствола скважины для дополнительного анализа. Буровая площадка 212с отображает инструмент, спускаемый в скважину на тросе 224с, подвешенный в стволе скважин 225с. Инструмент, спускаемый в скважину на тросе, приспособлен для оценки пласта F, в который проникает ствол скважины, для определения различных внутрискважинных условий. Примеры инструментов, спускаемых в скважину на тросе, отображены в патенте США 4860581 и 4936439, переданных правопреемнику настоящего изобретения. Другие внутрискважинные инструменты, такие как электромагнитный экспресс-анализатор пласта, ядерно-магнитный каротажный зонд, корпус бурильного молотка, колонкового бурения со съемным керноприемником и другой внутрискважинный инструмент, могут быть размещены в стволах скважин на каждой буровой площадке для выполнения различных операций. Один или более из этих инструментов оснащаются датчиками для сбора внутрискважинных данных и извлечения этих данных на наземный блок управления.

Буровая площадка 212d отображает инструмент для работы с гибкими НТК, расположенный в стволе скважины 225d. Это показывает, что другой буровой инструмент, как инструмент проведения каротажа в процессе бурения, инструмент для колонкового бурения со съемным керноприемником или инструмент корпуса бурильного молотка, может использоваться и управляться внеплощадочным центром управления.

Буровые площадки 212а, b, c и d связаны с внеплощадочным центром управления 202 по линиям связи 214а, b, c и d, соответственно. Линии связи могут быть любыми, такими как телефонные линии (214а), интернет (214b), спутник (214с), антенна (214d), микроволны, радио, сотовый телефон и др. Линии связи между отдаленной системой и буровой площадкой описаны, например, в заявке США 10/157,186, переданной правопреемнику настоящего изобретения.

Линия связи 214 приспособлена для прохождения сигналов между буровыми площадками и внеплощадочным центром управления. В целом, информация, собранная на буровых площадках, передается на внеплощадочный центр управления и команды возвращаются в ответ на это. Предпочтительно эти команды направляются в масштабе реального времени, чтобы разрешить непрерывный контроль буровых площадок. Эти команды могут использоваться, например, чтобы изменять наземные системы и/или внутрискважинные системы для настройки операции бурения бурить вдоль желаемой траектории в соответствии с желаемыми параметрами. Внеплощадочный центр управления также добавочно может использоваться для управления другими операциями на буровых площадках.

Дополнительная линия связи, такая как линия 228, может устанавливаться между стволами скважин. Таким способом может происходить обмен информацией между стволами скважин. Дополнительно, сигналы могут проходить с буровой площадки на внеплощадочный центр управления через промежуточную буровую площадку. Это может быть полезно, например, в отдельных случаях, когда из-за своего местоположения буровая площадка неспособна напрямую связаться с внеплощадочным центром управления, или когда линия связи 214 не может быть установлена между ними. Это обеспечивает выбор для внеплощадочного центра управления контролировать первую буровую площадку по линии связи со второй буровой площадки. Единственная буровая площадка может играть роль внеплощадочного центра управления для одной или более других буровых площадок и командовать и управлять многократным числом буровых площадок. Другое повторение линий связи и взаимодействия между площадками также предусматривается.

Фиг.3 схематично отображает систему связи для внеплощадочной системы 200. Буровая площадка 212 включает датчики 300 для сбора информации о буровой площадке. Датчиками могут быть средства измерения, мониторы, камеры и т.д., расположенные по наземной и/или внутрискважинной системах. Данные собираются и обрабатываются процессором 302. Преобразователь, шифратор и другие устройства могут использоваться, чтобы переводить, сжимать или другим способом манипулировать сигналом, как это требуется. Автоматическая и/или ручная системы могут применяться на буровой площадке, чтобы выборочно отвечать на данные, полученные от датчиков. Эти данные передаются через приемопередатчик 304 по линии связи 214 на внеплощадочный блок управления 202.

Внеплощадочный центр управления получает информацию с буровых площадок через приемопередатчик 306. Эта информация хранится и обрабатывается процессором 308. При желании, монитор/дисплей 310 также отображает получаемую информацию. Однажды проанализированная информация может использоваться для принятия решений по операции бурения на буровой площадке. Команды, основанные на решениях, формулируются и посылаются через приемопередатчик 306 по линии связи 214 назад на буровую площадку 212. Буровая площадка снабжена исполнительными механизмами 312 для выполнения команд на буровой площадке.

Внеплощадочный центр управления связывается с буровыми площадками 212 по линии связи 214. Линия связи может соединяться с одним или более местом работы на буровой площадке 212. Например, линия связи может соединяться с приемопередатчиком, установленным в наземной и/или внутрискважинной системах. Линия связи может устанавливаться на наземном блоке управления для оперативной связи с наземной и внутрискважинной системами по второй линии связи. Одна или более линий могут быть добавлены к многократному числу внеплощадочных объектов, многократному числу скважин и/или многократному числу различных мест на буровой площадке.

Одна или более буровых площадок может посылать информацию на внеплощадочный центр управления для анализа. Эта информация может храниться и/или использоваться для принятия решений в масштабе реального времени. Информация между всеми и/или между несколькими скважинами может сравниваться и анализироваться для содействия при определении геологических условий, залегания пластов, также как и другой информации. Эта информация может храниться отдельно или объединяться при необходимости. Дополнительно, данные о бурении, стволе скважины, пласте и другие данные с одного или более инструмента могут объединяться для дальнейшего анализа. Например, данные с бурового инструмента и с инструмента, спускаемого в скважину на тросе, расположенного в том же стволе скважины, могут использоваться для анализа. Данные с бурового инструмента и/или с инструмента, спускаемого в скважину на тросе примыкающих стволов скважин, также могут анализироваться. Способность объединять, сравнивать и исследовать данные многократного числа скважин и/или данные многократного числа источников может использоваться для синергетического анализа широкого разнообразия данных. Компьютерные программы могут использоваться для моделирования буровых площадок и разработки планов бурения одного или более ствола скважины.

Один или более операторов могут располагаться на внеплощадочном центре управления для анализа процесса и осуществления текущего контроля информации, получаемой с буровой площадки, и отправки команд в ответ на это. Оператор буровой установки может находиться на внеплощадочном центре для текущего контроля и управления более чем одним стволом скважины.

Передовые профессиональные знания оператора могут тогда обеспечивать все многократное число скважин. Профессиональные, информационные и командные возможности могут размещаться на внеплощадочном центре для разрешения запуска буровых наладочных работ по всему многократному числу буровых площадок. Обслуживающий персонал каждой индивидуальной скважины может быть тогда сокращен или перемещен на внеплощадочный центр.

Внеплощадочный центр управления может быть автоматизирован для отправления команд в ответ на данные в соответствии с предварительно заданными условиями. Так же, могут быть предусмотрены комбинации ручных и автоматических систем. Например, система может быть автоматической, но, при необходимости, разрешать ручное вмешательство оператора. Система может предусматривать способность отвечать автоматически на предупредительные сигналы. Пример автоматической системы, которая может активизироваться на основе условия предупредительного сигнала, описан в заявке США 10/334,437, переданном правопреемнику настоящего изобретения.

Система, изображенная на Фиг.2 и 3, используется для получения информации с буровой площадки и обеспечения командами бурения в ответ на указанную информацию. Однако это будет оценено, что система может использоваться для работы и управления множеством внутрискважинных инструментов, как, например, инструментом, спускаемым в скважину на тросе, инструментом для работы с гибкими НКТ, инструментом для проведения каротажа в процессе бурения, наземными системами и другим оборудованием и работами на буровой площадке.

Фиг.4 представляет способ 400 бурения, по меньшей мере, одного ствола скважины с местоположения внеплощадочного объекта. На этом примере внеплощадочная система 200 согласно Фиг.2 будет использована для демонстрации этого метода. Буровой инструмент 224а выборочно продвигается в земную формацию 410. Буровой инструмент может останавливаться, запускаться, втягиваться и/или продвигаться как требуется в течение процесса бурения. Датчики, расположенные по буровой площадке 212, собирают информацию о буровой площадке, такую как параметры буровой площадки с наземной системы, с внутрискважинной системы, со ствола скважины и/или с окружающего пласта 412. Эти данные могут собираться с бурового инструмента в процессе его продвижения в земную формацию для формирования ствола буровой скважины, с бурового инструмента, когда он не работает, с инструмента, спускаемого в скважину на тросе 224с, или другого инструмента, расположенного в стволе скважины, с наземных систем, от ранее существовавших данных или данных, введенных вручную.

Параметры буровой площадки передаются на внеплощадочный центр управления 414. Параметры буровой площадки могут посылаться, как только они получаются в масштабе реального времени, или, по желанию, с различными интервалами. Информация может отправляться с одного или более датчиков с одной или более буровых площадок и собираться для анализа на внеплощадочном центре управления 202. Однажды полученные данные могут использоваться множеством путей. Данные анализируются и принимаются решения на основе полученных параметров буровой площадки 416. Решения могут приниматься на основе некоторых или всех данных в масштабе реального времени, или с различными интервалами. Решения могут основываться на предварительно заданных условиях, опыте оператора, требуемых результатах, программируемых моделях и т.д. Затем эти решения используются для разработки требуемого плана бурения. Для осуществления плана бурения оборудование буровой площадки автоматически настраивается внеплощадочным центром управления на основе анализа параметров буровой площадки 418.

Обычно команды направляются на буровую площадку для настройки оборудования буровой площадки. Однажды полученные на буровой площадке, команды выполняются. Наладка оборудования буровой площадки, в свою очередь, изменяет операцию бурения. Например, скорость бурения или траектория могут настраиваться на основе полученных данных. Команды могут посылаться на одну или более операцию бурения на одной или более буровой площадке для изменения настройки буровой площадки и достижения требуемой скорости бурения и/или траектории.

Для специалистов в данной области техники станет совершенно очевидным, что настоящее изобретение может быть легко произведено в других специфических формах, без отступления от его концепции или существенных характеристик. Настоящий вариант осуществления изобретения, следовательно, должен рассматриваться как просто пояснительный, а не ограничивающий. Объем изобретения отражается формулой изобретения, которая следует за вышеизложенным описанием, и все изменения, которые находятся в пределах значения и объема эквивалентов формулы изобретения, поэтому заданы, чтобы быть охваченными в указанной формуле.

1. Способ бурения, по меньшей мере, одного ствола скважины с местоположения внеплощадочного объекта, по меньшей мере, один ствол скважины, расположенный на буровой площадке, имеет буровую вышку со скважинным буровым инструментом, подвешенным к ней, включающий следующие этапы:
осуществляют выборочное продвижение скважинного бурового инструмента в земную формацию для формирования, по меньшей мере, одного ствола скважины, при этом скважинный буровой инструмент работает в соответствии с оборудованием буровой площадки;
сбор параметров буровой площадки от множества датчиков, расположенных по буровой площадке;
передача, по меньшей мере, одной части параметров буровой площадки на внеплощадочный центр управления;
выполнение анализа параметров буровой площадки; и автоматическая настройка оборудования буровой площадки с внеплощадочного центра управления на основе анализа параметров буровой площадки.

2. Способ по п.1, дополнительно содержащий ручную настройку оборудования буровой площадки на буровой площадке.

3. Способ по п.1, дополнительно содержащий автоматическую настройку оборудования буровой площадки на буровой площадке.

4. Способ по п.3, в котором автоматическая настройка осуществляется наземным блоком управления, либо внутрискважинным блоком управления, или их комбинацией.

5. Способ по п.1, в котором, по меньшей мере, часть датчиков размещается по одной из: наземной системе буровой площадки, внутрискважинной системе буровой площадки, в стволе скважины и прилегающем пласте и комбинацией этого.

6. Способ по п.1, дополнительно содержащий установление внеплощадочной линии связи между внеплощадочным центром управления и буровой площадкой.

7. Способ по п.6, в котором внеплощадочная линия связи устанавливается между внеплощадочным центром управления и наземным блоком управления на буровой площадке.

8. Способ по п.7, дополнительно содержащий этап установления линии связи на площадке между наземным блоком управления и одной из:
наземной системы буровой площадки, внутрискважинной системы буровой площадки и их комбинациями.

9. Способ по п.6, в котором внеплощадочная линия связи устанавливается между внеплощадочным центром управления и внутрискважинным инструментом.

10. Способ по п.1, дополнительно содержащий установление линии связи на буровой площадке между одной или более буровыми площадками.

11. Способ по п.1, дополнительно содержащий размещение внутрискважинного инструмента в стволе скважины.

12. Способ по п.11, в котором, по меньшей мере, часть датчиков устанавливается вокруг внутрискважинного инструмента.

13. Способ по п.11, в котором перед размещением внутрискважинного инструмента вынимается буровой инструмент и устанавливается вновь после удаления внутрискважинного инструмента.

14. Способ по п.11, в котором внутрискважинным инструментом может быть один из следующих: инструмент, спускаемый в скважину на тросе, инструмент для работы с гибкими НТК, экспресс-анализатор пласта, электромагнитный инструмент или их комбинации.

15. Способ по п.1, в котором параметры передаются одним из следующих способов связи: спутник, кабель, телекоммуникационные линии, Интернет, радио, микроволны и их комбинации.

16. Способ по п.1, в котором этапы передачи и настройки осуществляются в масштабе реального времени.

17. Способ по п.1, в котором этапы передачи и настройка осуществляются с интервалами.

18. Способ по п.1, в котором буровым инструментом является один из следующих: инструмент, определяющий параметры в процессе бурения, инструмент для проведения каротажа в процессе бурения, инструмент колонкового бурения со съемным керноприемником, инструмент корпуса бурильного молотка и их комбинации.

19. Система для бурения ствола скважины с местоположения внеплощадочного объекта, включающая:
по меньшей мере, одну буровую площадку, включающую:
буровую компоновку, включающую буровой инструмент, подвешенный с буровой вышки через бурильную колонну, буровой инструмент, имеющий буровое долото в конце скважины, приспособленное для продвижения в земную формацию для формирования ствола скважины;
множество датчиков, расположенных, по меньшей мере, на одной буровой площадке, при этом датчики выполнены с возможностью сбора параметров буровой площадки; и приемопередатчик буровой площадки для отправления сигналов с буровой площадки и приема сигналов, по меньшей мере, на одной площадке;
внеплощадочный центр управления, включающий:
внеплощадочный приемопередатчик для отправления сигналов с местоположения внеплощадочного объекта и приема там же сигналов;
внеплощадочный процессор, выполненный с возможностью выработки анализа параметров буровой площадки и принятия решений в ответ на это; и внеплощадочный контроллер, выполненный с возможностью автоматической настройки оборудования буровой площадки в соответствии с анализом параметров буровой площадки; и внеплощадочная линия связи между буровой площадкой и внеплощадочными приемопередатчиками для прохождения между ними сигналов.

20. Система по п.19, в которой буровая площадка дополнительно содержит процессор, выполненный с возможностью анализа параметров буровой площадки и принятия решения в ответ на это.

21. Система по п.19, в которой буровая площадка дополнительно содержит наземный блок управления для настройки оборудования буровой площадки.

22. Система по п.21, в которой наземный контроль автоматически настраивает оборудование буровой площадки.

23. Система по п.21, в которой наземный блок управления вручную настраивает оборудование буровой площадки.

24. Система по п.19, в которой буровая площадка дополнительно содержит наземную систему и внутрискважинную систему, внутрискважинный буровой инструмент, формирующий, по меньшей мере, часть внутрискважинной системы.

25. Система по п.24, дополнительно содержащая наземную линию связи между наземной системой и внутрискважинной системой.

26. Система по п.24, в которой приемопередатчик буровой площадки располагается на наземной системе либо внутрискважинной системе и их комбинациях.

27. Система по п.19, в которой внеплощадочный центр дополнительно содержит, по меньшей мере, один монитор для отображения параметров буровой площадки.

28. Система по п.19, дополнительно содержащая линию связи между приемопередатчиками на одной или более буровых площадках для прохождения между ними сигнала.

29. Система по п.19, в которой внеплощадочная линия связи включает один из следующих: спутник, кабель, телекоммуникационные линии, Интернет, радио, микроволны и их комбинации.

30. Система по п.19, в которой, по меньшей мере, одна буровая площадка дополнительно содержит внутрискважинный инструмент, установленный в стволе скважины, по меньшей мере, части датчиков, размещенных вокруг внутрискважинного инструмента.

31. Система по п.30, в которой внутрискважинным инструментом является один из следующих: инструмент, спускаемый в скважину на тросе, инструмент для работы с гибкими НТК, экспресс-анализатор пласта, электромагнитный инструмент и их комбинации.

32. Система по п.19, в которой буровым инструментом является один из следующих: инструмент определения параметров в процессе бурения, инструмент для проведения каротажа в процессе бурения, инструмент колонкового бурения со съемным керноприемником, инструмент корпуса бурильного молотка и их комбинации.

33. Способ бурения, по меньшей мере, одного ствола скважины на буровой площадке с местоположения внеплощадочного объекта, содержащий следующие этапы:
осуществляют выборочную работу, по меньшей мере, одного бурового инструмента в соответствии с оборудованием буровой площадки для формирования, по меньшей мере, одного ствола скважины;
сбор параметров буровой площадки от множества датчиков, установленных, по меньшей мере, по одной буровой площадке;
осуществляют выборочную настройку оборудования буровой площадки на буровой площадке при помощи блока управления буровой площадки;
передачу, по меньшей мере, части параметров буровой площадки с буровой площадки на внеплощадочный центр управления;
автоматически настройку оборудования буровой площадки на внеплощадочном центре управления на основе анализа параметров буровой площадки.

34. Способ по п.33, дополнительно содержащий ручную настройку оборудования буровой площадки на буровой площадке.

35. Способ по п.33, дополнительно содержащий автоматическую настройку оборудования буровой площадки на буровой площадке.
Приоритет по пунктам:

01.03.2004 - все пункты формулы изобретения.