Способ и система бурения с автоматическим уточнением точек маршрута или трассы ствола скважины на основании корректировки данных инклинометрии
Изобретение относится к направленному бурению скважин. В частности, предложенный способ бурения включает сбор данных инклинометрии на буровой площадке и определение точки маршрута или трассы ствола скважины на основании данных инклинометрии. Способ бурения также включает пересылку данных инклинометрии в центр удаленного контроля, который вносит коррективы в данные инклинометрии. Способ бурения также включает получение откорректированных данных инклинометрии и автоматическую корректировку точки маршрута или трассы ствола скважины на основании откорректированных данных инклинометрии. Предложенное изобретение обеспечивает повышение точности проводки ствола скважины в процессе бурения. 3 н. и 20 з.п. ф-лы, 5 ил.
ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ
В настоящей заявке заявлен приоритет по предварительной заявке №61/868975 на патент США, озаглавленной "Real Time Survey Corrections," поданной 22 августа 2013 года и включенной в данный документ в полном объеме посредством ссылки.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Во многих случаях при разбуривании участка требуется бурение одновременно нескольких стволов скважины в том или ином пласте. Поскольку такое разбуривание участка увеличивает глубину и горизонтальное простирание стволов таких скважин, существует повышенная опасность отклонения таких стволов скважин от их заданных траекторий и, в некоторых случаях, выхода в места или окончания в местах такого низкого качества, что один или более стволов скважины приходится забрасывать. Благодаря технологии исследований при помощи телеметрии во время бурения (ТВБ) можно получать данные, способствующие управлению такими буровыми работами. Вместе с тем, данные исследований ТВБ могут нести в себе неточности по меньшей мере вследствие колебаний силы земного тяготения и магнитного поля. Особенно остро эта проблема стоит для больших географических широт, где неточности значительно возрастают.
Сила земного тяготения, отмеченная буквой g, обозначает силу притяжения, оказываемую землей на предметы вблизи ее поверхности. Величина силы земного тяготения колеблется в зависимости от широты, долготы, рельефа местности и локального геологического строения. Для большинства целей предполагается, что сила тяжести действует по линии прямо к точке в центре Земли, однако для работ повышенной точности известно, что направление немного колеблется вследствие не идеально сферической формы Земли. Колебания силы тяготения могут быть компенсированы большим разнообразием электронной геодезической аппаратуры при условии ввода правильного географического местоположения в программное обеспечение приборов до начала процесса инклинометрии.
Магнитное поле земли (или геомагнитное поле) представляет собой изменчивое явление: в разных местах его значение будет другим, а также оно колеблется по временной шкале в диапазоне от нескольких секунд до десятков и миллионов лет. Важнейшими геомагнитными источниками являются: проводящая жидкость внешней части ядра Земли, составляющая приблизительно 97% общей величины поля, намагниченные породы земной коры (аномалии земной коры) и возмущающее поле, порождаемое электрическими токами в ионосфере и магнитосфере, в которые входят магнитные поля океанов и земной коры.
Существующие попытки усовершенствования точности исследований ТВБ с учетом колебаний силы земного тяготения, колебаний магнитного поля земли и(или) других параметров предполагают ручной ввод данных на каждой буровой площадке и(или) из удаленного местоположения {например, производится обмен электронными письмами или текстовыми сообщениями, после чего обновленные данные вводятся вручную в управляющее программное обеспечение и т.д.) для подтверждения необходимых корректив данных исследований ТВБ. Такие попытки могут стать причиной запаздывания буровых работ; они входят в разряд ошибок, связываемых с человеческим фактором.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Соответственно, в графических материалах и последующем описании раскрываются различные способы и системы бурения с автоматическим уточнением точек маршрута или трассы ствола скважины на основании корректировки данных инклинометрии. В графических материалах:
ФИГ. 1 представляет собой схематическую диаграмму, на которой показана иллюстративная система бурения.
ФИГ. 2 представляет собой блок-схему, на которой показаны иллюстративные операции интерфейса программного обеспечения для системы бурения с ФИГ. 1.
ФИГ. 3 представляет собой технологическую блок-схему, на которой показана иллюстративная процедура корректировки данных инклинометрии.
ФИГ. 4 представляет собой технологическую схему, на которой показан иллюстративный способ автоматизации корректировки точек маршрута или трассы ствола скважины на основании корректировки данных инклинометрии.
ФИГ. 5 представляет собой технологическую схему, на которой показан иллюстративный способ анализа ошибок для более эффективного выполнения инклинометрии.
Следует, однако, понимать, что изобретение не сводится к отдельным вариантам реализации, приведенным в графических материалах и подробном описании, а, напротив, предоставляет специалисту в данной области техники фундамент для распознавания альтернативных форм, эквивалентов и модификаций, совмещаемых в одном или более приведенных вариантов реализации изобретения в объеме прилагаемой формулы изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
В настоящей заявке раскрываются различные способы и системы бурения с автоматическим уточнением точек маршрута или трассы ствола скважины на основании корректировки данных инклинометрии. В типовом способе сбор данных инклинометрии производится на буровой площадке. На основании данных инклинометрии определяется точка маршрута или трасса ствола скважины. Данные инклинометрии пересылаются в центр удаленного контроля, который вносит коррективы в данные инклинометрии. (Центром удаленного контроля может быть центральная установка, где такая информация с нескольких буровых площадок обрабатывается и объединяется, а также региональные точки замеров для датчиков, в которых отслеживаются колебания гравитационного и магнитного полей, при этом такая комплексная обработка позволяет получать более оптимальные коррективы для данных инклинометрии со всех таких буровых площадок.) Откорректированные данные инклинометрии принимаются на буровой площадке, и на основании откорректированных данных инклинометрии точка маршрута или трасса ствола скважины автоматически корректируются. Скорректированная точка маршрута или трасса ствола скважины могут быть использованы для ручного или автоматического изменения траектории бурения. Примечание: Если данные инклинометрии, оправленные в центр удаленного контроля, входят в заданные пределы, то необходимости возвращать откорректированные данные инклинометрии на буровую площадку нет. В качестве варианта, на буровую площадку может быть отправлено извещение о том, что данные инклинометрии входят в заданные пределы. Вне зависимости от того, отправлено ли извещение или нет, если данные инклинометрии входят в заданные пределы, необходимости в корректировке точки маршрута или трассы ствола скважины нет.
По меньшей мере в некоторых вариантах реализации изобретения передача данных с буровой площадки в центр удаленного контроля производится автоматически. В таком случае для извещения персонала буровой площадки о тех или иных событиях {например, в случае изменения точки маршрута или трассы ствола скважины) могут быть использованы предупреждения без предоставления интерфейса для выполнения или принятия изменений. В альтернативных вариантах реализации изобретения, даже с автоматической передачей данных, оператор на буровой площадке осуществляет некоторые функции контроля и может, например, отклонить или отменить корректировку. В таком случае извещение может быть отправлено обратно в центр удаленного контроля (для извещения геодезиста об отклонении или отмене коррективы).
На ФИГ. 1 показана иллюстративная система 100 бурения. На ФИГ. 1 буровой став 12 обеспечивает спуск и подъем колонны 31 бурильных труб в ствол 16 скважины, который проходит через пласты 19 земных недр 18. Колонна 31 бурильных труб формируется, например, модульным комплектом сегментов бурильных труб 32 и переводников 33. На нижнем конце колонны 31 бурильных труб комплект 34 нижней бурильной колонны с буровым долотом 39 выносит материал из пластов 19 с использованием известных технологий бурения. Комплект 34 нижней бурильной колонны также содержит инклинометр 36 {например, буровой снаряд для КВБ или ТВБ) для сбора данных о характеристиках пласта с использованием источников/передатчиков 37 и(или) датчиков/приемников 38. В качестве примера, инклинометр 36 может содержать датчики/приемники 38 и(или) источники/передатчики 37, соответствующие одному или более приборам каротажа по методу сопротивления, приборам акустического каротажа, приборам гамма-каротажа, приборам ядерно-магнитного каротажа (ЯМК), приборам пассивной дальномерной гидроакустической станции и(или) другим приборам каротажа. Кроме того, инклинометр 36 может содержать датчики/приемники 38 для сбора «сырых» данных инклинометрии, таких как время, глубина, компоненты гравитационного поля (Gx, Gy, Gz), компоненты магнитного поля (Вх, Ву, Bz), инерциальное/гироскопическое сопровождение и любая другая подобная информация, по которой можно определить положение и ориентацию приборов. Ниже и далее по всему тексту описания термин «данные инклинометрии» обозначает необработанные данные инклинометрии и, возможно, характеристики пласта, собранные одним или более инклинометрами.
Сбор данных инклинометрии может производиться во время перемещения инклинометра 36 или в его неподвижном состоянии. Кроме того, в разных вариантах реализации изобретения инклинометр 36 может содержать один или более анкерных креплений или механизмов удлинения для стабилизации или помещения инклинометра 36 (в том числе датчиков 38 или источников 37) в ствол 16 скважины во время выполнения сбора данных инклинометрии для определения точки маршрута. Вне зависимости от того, каким образом производится сбор данных инклинометрии инклинометром 36, данные инклинометрии, собранные инклинометром 36, передаются на поверхность земли для анализа на буровой площадке и(или) на центре удаленного контроля. Например, данные инклинометрии могут быть подвергнуты анализу для определения характеристик пластов 19 для управления бурением в связи с пластами 19 и(или) для управления бурением в связи с другими существующими или проектными стволами скважин. В некоторых случаях несколько стволов скважин в регионе (соответствующие разным скважинам) пробуриваются одновременно и данные инклинометрии, собранные для каждого ствола скважины используются для управления одновременными операциями бурения стволов скважины.
Инклинометр 36 может также содержать электронные устройства для хранения, передачи и т.д. Данные инклинометрии, получаемые датчиками/приемниками 38, передаются на поверхность земли и(или) сохраняются инклинометром 36. На ФИГ. 1 представлен дополнительный кабель 15 (показанный пунктирной линией, проходящей между комплектом 34 нижней бурильной колонны и поверхностью земли). Кабель 15 может иметь разные формы и содержит заделанные в него токопроводящие жилы и(или) оптические волноводы (например, волокна) для возможности передачи мощности и(или) для обмена данными между комплектом 34 нижней бурильной колонны и поверхностью земли. Кабель 15 может быть встроен или присоединен к колонне 31 бурильных труб либо быть ее внутренним компонентом (например, могут быть использованы секции труб производства компании IntelliPipe). По меньшей мере в некоторых вариантах реализации изобретения использование кабеля 15 может быть дополнено или заменено по меньшей мере частично телеметрией по гидроимпульсному каналу связи или другими технологиями беспроводной связи (например, электромагнитной, акустической). В еще одном варианте бурения вместо секций бурильных труб задействуются гибкие насосно-компрессорные трубы.
На ФИГ. 1 интерфейс 14 на поверхности земли получает данные инклинометрии по кабелю 15 или по другому каналу телеметрии и передает данные инклинометрии в компьютерную систему 40, которая может выполнять анализ данных инклинометрии и операции по контролю процесса бурения, как описано в настоящей заявке. По меньшей мере в некоторых вариантах реализации изобретения компьютерная система 40 содержит устройство 42 обработки данных, которое выполняет анализ данных инклинометрии и операции по контролю процесса бурения путем исполнения программного обеспечения или команд, получаемых с местного или удаленного энергонезависимого машиночитаемого носителя 48. Компьютерная система 40 также может содержать устройство(-а) 46 ввода (например, клавиатуру, мышь, сенсорную панель и т.д.) и устройство(-а) 44 вывода (например, монитор, принтер и т.д.). Такое устройство(-а) 46 ввода и(или) устройство(-а) 44 вывода обеспечивают пользовательский интерфейс, который позволяет оператору взаимодействовать с комплектом 34 нижней бурильной колонны и(или) с программным обеспечением, исполняемым устройством 42 обработки данных. Например, компьютерная система 40 может обеспечивать оператора возможностью выбирать опции инклинометрии, просматривать результаты инклинометрии, просматривать предупреждения и(или) исправленные результаты инклинометрии, просматривать или выбирать точку маршрута и(или) трассу ствола скважины, руководить операциями бурения на основании результатов инклинометрии или исправленных результатов инклинометрии и(или) выполнять другие действия. Компьютерная система 40 может автоматизировать по меньшей мере некоторые действия по анализу инклинометрии и(или) действия по контролю процесса бурения, пока в них нет необходимости. Дополнительно или в качестве варианта, компьютерная система 40 может обеспечивать интерфейс, который ускоряет анализ инклинометрии и контроль процесса бурения путем вывода на дисплей запросов на принятие, предупреждающего извещения и(или) выбираемых опций, связанных с результатами анализа инклинометрии, точками маршрута, трассой ствола скважины и(или) настройками процесса бурения. Такие запросы на принятие или выбираемые опции могут содержать информацию, поступающую в реальном времени, информацию о прошлых периодах работы (например, приемлемые ограничения бурения), откорректированные данные инклинометрии, показатели неопределенности и(или) другие сведения, способствующие принятию оператором решения.
По меньшей мере в некоторых вариантах реализации изобретения компьютерная система 40 получает данные инклинометрии от инклинометра 36 и определяет точку маршрута или трассу ствола скважины (по выбору - в форме последовательности точек) на основании данных инклинометрии. Компьютерная система 40 также отправляет данные инклинометрии в удаленную компьютерную систему 50, которая вносит коррективы в данные инклинометрии. Далее откорректированные данные инклинометрии поступают в компьютерную систему 40. Откорректированные данные инклинометрии используются компьютерной системой 40, например, для автоматической корректировки одной или более точек маршрута или трассы ствола скважины. Траектория бурения может затем быть изменена вручную или автоматически с помощью скорректированных точек маршрута или трассы ствола скважины. Тогда как для корректировки точек маршрута или трассы ствола скважины участие оператора не требуется, оператору на дисплей может быть выведен запрос на принятие или предупреждение, если точка маршрута или трасса ствола скважины скорректированы на основании откорректированных данных инклинометрии. В этом случае оператор может принять предлагаемую корректировку точек маршрута или трассы ствола скважины, отменить предлагаемую корректировку точек маршрута или трассы ствола скважины или изменить предлагаемую корректировку точек маршрута или трассы ствола скважины. Даже если точка маршрута или трасса ствола скважины скорректированы на основании откорректированных данных инклинометрии без участия оператора, оператор все равно может руководить настройками траектории бурения, которые необходимы, исходя из настроек точки маршрута или трассы ствола скважины. Кроме того, предупреждение или сообщение, связанные с откорректированными данными инклинометрии, могут содержать индикацию замены инклинометра («заменить инклинометр немедленно», «заменить инклинометр после следующего прохода» и т.д.) являющуюся результатом автоматического определения и(или) определения геодезиста того, что качество данных инклинометрии ниже порогового уровня.
Дополнительно или в качестве варианта, компьютер 40 может извещать удаленный компьютер 50 о решениях местного оператора, принимаемых в реальном времени. Удаленный оператор, имеющий доступ к удаленному компьютеру 50, может затем предпринимать действия в ответ на уведомления о решениях местного оператора, принимаемых в реальном времени. Например, удаленный оператор может позвонить непосредственно на буровую установку, отправить на буровую установку сообщение по электронной почте или отправить автоматическую корректировку обратно в систему управления на основании обнаружения ошибки в одном или более решениях местного оператора, принимаемых в реальном времени. Другими словами, некоторые варианты реализации изобретения обеспечивают возможность удаленного аннулирования решений местного оператора. В таком случае местный оператор может получать извещение о таком аннулировании, а также связанную с ним информацию.
В соответствии по меньшей мере с некоторыми вариантами реализации изобретения удаленная компьютерная система 50, которая вносит коррективы в данные инклинометрии, содержит устройство обработки данных 52, исполняющее программное обеспечение или команды, получаемые с местного или удаленного энергонезависимого машиночитаемого носителя 58. Компьютерная система 50 также может содержать устройство(-а) 56 ввода (например, клавиатуру, мышь, сенсорную панель и т.д.) и устройство(-а) 54 вывода (например, монитор, принтер и т.д.). Такое устройство(-а) 56 ввода и(или) устройство(-а) 54 вывода обеспечивают наличие пользовательского интерфейса, который позволяет оператору взаимодействовать с программным обеспечением, исполняемым устройством обработки данных 52. Например, компьютерная система 50 может обеспечивать оператора возможностью выбирать опции корректив инклинометрии, просматривать результаты корректив инклинометрии, следить за предупреждениями, относящимися к получаемым данным инклинометрии, отправлять откорректированные данные инклинометрии на одну или более буровых площадок, отправлять предупреждения или указания по бурению на одну или более буровых площадок, отправлять команды аннулирования вместе с соответствующим извещением для буровой площадки и(или) совершать другие действия.
По меньшей мере в некоторых вариантах реализации изобретения удаленная компьютерная система 50 может быть, например, частью центра удаленного контроля, которая связана с несколькими буровыми площадками и получает с них данные инклинометрии. В таком случае удаленная компьютерная система 50 может вносить коррективы в данные инклинометрии, частично основанные на анализе, выполненном в нескольких точках замеров. Для выполнения анализа в нескольких точках замеров разрабатывается модель систематических ошибок и погрешностей смещения датчиков, основанная на анализе некоторого количества точек замеров в той же скважине, где данные получены с датчиков с положением отклонителя с разной ориентацией. Подобные многочисленные процедуры инклинометрии можно выполнять на одной и той же глубине (обычно упоминаемой как запись показаний прибора за одно вращение инструмента) или на разных глубинах. Иногда для определения и оценки количества систематических ошибок и погрешностей смещения, присутствующих в датчиках, используются методы подбора кривых. Более подробные сведения касательно анализа нескольких площадок можно найти в патенте США №5806194. Когда коррективы применены, откорректированные данные инклинометрии пересылаются обратно с центра удаленного контроля на соответствующие буровые площадки. На каждой буровой площадке компьютер (например, аналогичный компьютерной системе 40 или сходный с ней) получает откорректированные данные инклинометрии и автоматически корректирует точки маршрута или трассу ствола скважины на основании откорректированных данных инклинометрии. Когда точки маршрута или трасса ствола скважины скорректированы, настройки траектории бурения выполняются вручную или автоматически.
По меньшей мере в некоторых вариантах реализации изобретения откорректированные данные инклинометрии или связанные с ними предупреждения отправляются из удаленной компьютерной системы 50 в другую компьютерную систему 60, такую как компьютер заказчика или на один или более компьютеров геодезиста. Компьютерная система 60 содержит устройство 62 обработки данных, которое позволяет заказчику проверять откорректированные данные инклинометрии или связанные с ними предупреждения путем исполнения программного обеспечения или команд, получаемых с местного или удаленного энергонезависимого машиночитаемого носителя 68. Компьютерная система 60 также может содержать устройство(-а) 66 ввода (например, клавиатуру, мышь, сенсорную панель и т.д.) и устройство(-а) 64 вывода (например, монитор, принтер и т.д.). Такое устройство(-а) 66 ввода и(или) устройство(-а) 64 вывода обеспечивают пользовательский интерфейс, который позволяет заказчику взаимодействовать с программным обеспечением, исполняемым устройством 62 обработки данных. В некоторых вариантах реализации изобретения компьютер 60 соответствует мобильному компьютерному устройству, такому как смартфон или планшет. Как для стационарных, так и для мобильных компьютерных устройств компьютерная система 60 может позволять заказчику проверять данные инклинометрии, проверять откорректированные данные инклинометрии, проверять точку маршрута или трассу ствола скважины, проверять корректировку точек маршрута или трассы ствола скважины, проверять выдачу предупреждений/аварийных сигналов, проверять операции бурения и(или) выполнять другие действия. В некоторых вариантах реализации изобретения данные с компьютерной системы 60 могут быть отправлены в компьютерную систему 40 или удаленную компьютерную систему 50 для корректировки личных настроек заказчика или для других изменений задач программы бурения.
На ФИГ. 2 показаны иллюстративные операции интерфейса программного обеспечения для системы бурения с ФИГ. 1. На ФИГ. 2 компьютерная система 40 исполняет интерфейс 70А программного обеспечения, компьютерная система 50 исполняет интерфейс 70В программного обеспечения и компьютерная система 60 исполняет интерфейс 70С программного обеспечения. Интерфейсы 70А-70С программного обеспечения предполагают совместимость друг с другом для способствования действий по инклинометрии и их ускорения, корректировки данных инклинометрии, операций бурения, а также проверок заказчика, как описано в настоящей заявке. Например, интерфейсы 70А-70С программного обеспечения могут применять протокол обмена данными, квитирование установления связи или схему сессии, которые обеспечивают возможность обмена данными между любыми из интерфейсов 70А-70С программного обеспечения. Такой протокол обмена данными, квитирование установления связи или схема сессии обеспечивают возможность интерпретации данных, получаемых любым из интерфейсов 70А-70С программного обеспечения, и их применения без участия пользователя. Поскольку участие пользователя не требуется, каждый из интерфейсов 70А-70С программного обеспечения, как правило, обеспечивает пользовательский интерфейс, выводящий на дисплей информацию для пользователя и(или) принимающий пользовательский ввод.
По меньшей мере в некоторых вариантах реализации изобретения интерфейс 70А программного обеспечения получает данные инклинометрии от инклинометра (например, инклинометра 36) и определяет точку маршрута или трассу ствола скважины на основании данных инклинометрии. Точка маршрута или трасса ствола скважины могут быть заданы с участием пользователя или без него. До или после задания точки маршрута или трассы ствола скважины интерфейс 70А программного обеспечения отправляет данные инклинометрии в интерфейс 70В программного обеспечения. Интерфейс 70В программного обеспечения вносит коррективы в данные инклинометрии, получаемые от интерфейса 70А программного обеспечения на основании данных наблюдений, а также другие опции корректив. По меньшей мере в некоторых вариантах реализации изобретения интерфейс 70В программного обеспечения вносит коррективы, частично основанные на анализе, выполненном в нескольких точках замеров, и(или) на других процессах. Кроме того, интерфейс 70В программного обеспечения может обеспечивать пользовательский интерфейс, который позволяет интерпретатору и(или) геодезисту проверять данные инклинометрии, проверять предложенные коррективы, изменять схемы или результаты корректив и(или) иным образом вносить коррективы в данные инклинометрии. В некоторых вариантах реализации изобретения коррективы вносятся автоматически, однако, если данные инклинометрии или коррективы выходят за рамки заранее заданных допусков, интерпретатору будет отправлено предупреждение о необходимости проверки или корректировки предложенных корректив. Когда коррективы в данные инклинометрии внесены, интерфейс 70В программного обеспечения отправляет откорректированные данные инклинометрии в интерфейс 70А программного обеспечения. Кроме того, интерфейс 70В программного обеспечения может дополнительно отправлять откорректированные данные инклинометрии в интерфейс 70С программного обеспечения. Интерфейс 70С программного обеспечения позволяет заказчику (либо лицу, имеющему полномочия/разрешение на просмотр данных) проверять, например, откорректированные данные инклинометрии и связанные с ними предупреждения. Кроме того, интерфейс 70С программного обеспечения может позволять заказчику вносить личные настройки по проекту или корректировать интерфейсы 70А или 70С программного обеспечения. По получении интерфейсом 70А программного обеспечения откорректированных данных инклинометрии от интерфейса 70В программного обеспечения корректировка точки маршрута или трассы ствола скважины выполняется автоматически. Кроме того, интерфейс 70А программного обеспечения может позволять выполнять настройку траектории бурения вручную или автоматически на основании скорректированной точки маршрута или трассы ствола скважины.
На ФИГ. 3 показана иллюстративная технологическая схема 300. По меньшей мере в некоторых вариантах реализации изобретения хранилище 112 данных, модули 120 обработки и генератор 124 предупреждений, проиллюстрированные для технологической схемы 300, соответствуют компонентам компьютерной системы 50, интерфейсу 70В программного обеспечения и(или) другим опциям обработки/хранения в центре удаленного контроля. В технологической схеме 300 хранилище 112 данных получает информацию 102 о связях, информацию 104 о системе, информацию 106 о скважине и данные 108 инклинометрии в виде вводимых данных. Информация 102 о связях может соответствовать одному или более IP-адресов базы данных, информации о связи с веб-сайтом и информации о связи с системой сбора геомагнитных данных (GDAS). Информация 104 о системе может соответствовать общим опциям, опциям обработки, настройкам (допускам) контроля качества, интервалам подачи аварийных сигналов, параметрам прокси-сервера, именам пользователей, полномочиям и контактным данным. Скважинные данные 106 могут соответствовать скважинным данным, вводимым вручную или получаемым из базы данных. Типовые скважинные данные содержат, кроме прочего, единицы измерений, данные гирокомпаса, систему координат, магнитную модель, дату расчета, имя скважины, данные о стране, регионе, номере заказа, заказчике, компании, вышке, номер телефона, высотную отметку устья скважины, прямоугольные координаты и географические координаты. Данные 108 инклинометрии соответствуют дате/времени, глубине, Gx, Gy, Gz, Вх, Ву, Bz, азимуту инструмента, углу наклона инструмента и(или) другим параметрам, получаемым от приборов КВБ или ТВБ (например, от прибора 22) через компьютер на буровой площадке, например, через компьютерную систему 40. Кроме того, данные 108 инклинометрии могут соответствовать данным пассивной локации. Более подробные сведения касательно пассивной локации можно найти в патенте США №6321456.
По меньшей мере в некоторых вариантах реализации изобретения данные 108 инклинометрии соответствуют новым данным инклинометрии, внесенным в базу промысловых данных по мере сбора данных инклинометрии инклинометром (например, инклинометром 36) и передачи в компьютер на поверхности (например, в компьютер 40) в соответствии с известными технологиями телеметрии. Например, такие данные 108 инклинометрии и другие вводимые данные могут передаваться в базу 114 данных хранилища 112 данных. В некоторых вариантах реализации изобретения данные инклинометрии являются результатом замены данных (DEX'd) из базы промысловых данных в базе данных сервера (не показан), периодически или по мере обнаружения изменений в базе промысловых данных. База данных сервера может хранить текущие данные инклинометрии, а также архивные данные инклинометрии. Текущие данные инклинометрии и(или) архивные данные инклинометрии могут передаваться из базы данных сервера в базу 114 данных хранилища 112 данных периодически или по мере получения новых данных базой данных сервера. По меньшей мере в некоторых вариантах реализации изобретения хранилище 112 данных может также импортировать доступные данные от третьей стороны (например, данные времени/глубины, данные инклинометрии), которые могут быть полезны для внесения корректив в данные инклинометрии, как описано в настоящей заявке.
Хранилище 112 данных также принимает данные наблюдений в режиме реального времени в виде вводимых данных. Например, данные наблюдений в режиме реального времени могут соответствовать данным Британского геологоразведочного общества (BGS), данным системы сбора геомагнитных данных (GDAS) или данным системы наблюдения за локальными полями. Данные BGS соответствуют интерполированным данным наблюдений, периодически получаемым с веб-сайта или сервера BGS. Данные GDAS соответствуют данным, собранным одной или более магнитными наблюдательными станциями в мировом масштабе. Одна местная магнитная наблюдательная станция находится в Норт Слоупе на Аляске; она осуществляет наблюдение за колебаниями магнитных возмущений земли для применения к скважинам, пробуриваемым в Норт Слоупе. Данные GDAS могут быть в дальнейшем исправлены для вековых вариаций {например, глобальной модели геомагнитного поля BGS (BGGM)) и изменений сдвигов земной коры. Данные службы наблюдений GDAS впоследствии заменяются данными BGS. Данные системы наблюдения за локальными полями соответствуют данным, получаемым от инклинометра (например, инклинометра 36) и(или) протонного прецессионного магнитометра (РРМ), расположенного в непосредственной близости к стволу скважины (например, к стволу 16 скважины). Система наблюдения за локальными полями осуществляет наблюдение за колебаниями возмущений возле ствола пробуриваемой скважины и применяет колебания возмущений непосредственно к азимуту инклинометрии, регистрируемому скважинными датчиками (например, датчиками/приемниками 38 инклинометра 36). По мере сохранения данных наблюдений в реальном времени в хранилище 112 данных они становятся доступны потокам обработки инклинометрии, представленным модулями 120 обработки.
По меньшей мере в некоторых вариантах реализации изобретения по меньшей мере к некоторым вводимым данным наблюдений в реальном времени в хранилище 112 данных может быть применена калибровочная поправка. Для наблюдательных станций локальных полей в наблюдения, зарегистрированные датчиком КВБ или ТВБ (например, датчиками 38) необходимо вносить коррективы на угловую ориентацию датчика и влияние температуры на показания датчика. Коррективы на угловую ориентацию измеряются, например, путем установки датчика в горизонтальное положение так, чтобы стрелка указывала в направлении магнитного востока. Типовые технологии калибровки хорошо известны в отрасли. Значение локального статического угла наклона получают путем обычной регистрации значения угла наклона датчиком во время спокойного периода магнитной активности. Кроме того, значение магнитного склонения может быть получено, например, измерением направления фактического истинного севера зонда с использованием теодолита с функциями системы глобального позиционирования (GPS). При типовой калибровочной корректировке прибор КВБ или ТВБ (например, прибор 36) может быть помещен в печь (перед монтажом в забое скважины) для определения параметров калибровки датчика как функции температуры. Такие параметры калибровки могут быть сохранены в базе данных (например, в базе 114 или 116 данных) и применены для корректировки данных инклинометрии в соответствии с зарегистрированной температурой, имевшей место на момент сбора данных инклинометрии. Такие параметры калибровки могут быть дополнительно или в качестве варианта загружены в соответствующий инклинометр (например, инклинометр 36) для более эффективного сбора данных инклинометрии от датчиков съемки (например, от датчиков/приемников 38).
По меньшей мере в некоторых вариантах реализации изобретения поправка на сдвиг земной коры вносится по меньшей мере в некоторые вводимые данные наблюдений в реальном времени в хранилище 112 данных. Поправка на сдвиг земной коры представляет собой точное измерение статического магнитного поля на буровой площадке. Она может быть получена снятием наблюдений за полем инклинометром на буровой площадке (например, инклинометром 36) либо выполнением аэромагнитной съемки, используемой впоследствии для создания модели поля земной коры вблизи места заложения скважины. Аэромагнитная съемка обеспечивает возможность выполнять коррективы пересчета в нижнее полупространство для данных инклинометрии в процессе бурения скважины. Такие коррективы пересчета в нижнее полупространство представляют собой вычисленные значения полей земной коры под поверхностью земли, таким образом обеспечивая более точные расчеты изменений земной коры на каждой буровой площадке. Изменения земной коры остаются статическими на срок действия программы бурения, и, следовательно, их расчет необходимо выполнить только один раз. Используя службу BGS, можно получить от нее коррективы на сдвиг земной коры в виде файла определения точек маршрута (WDF). Во время использования корректив на сдвиг земной коры они могут быть автоматически применены к данным инклинометрии. Когда за данными GDAS осуществляется непосредственный контроль, коррективы на сдвиг земной коры могут вводиться и применяться отдельно. В некоторых вариантах реализации изобретения данные наблюдений в реальном времени вписываются в таблицы данных наблюдений отдельными программными потоками, и таблицы данных передаются в хранилище 112 данных.
По меньшей мере в некоторых вариантах реализации изобретения в хранилище 112 данных хранятся данные инклинометрии, параметры обработки, используемые модулями 120 обработки, откорректированные данные инклинометрии и(или) другая информация в одной или более базах данных. Например, в базе 114 данных могут храниться различные типы данных (например, данные инклинометрии, данные наблюдений, данные от третьей стороны и т.д.), в базе 116 данных хранятся параметры обработки, и в базе данных 118 хранятся откорректированные данные инклинометрии, с тем чтобы данные каждой инклинометрии можно было обработать повторно с использованием существующих или измененных за более позднюю дату параметров. В частности, в базе 114 данных могут храниться таблицы данных, содержащие точные копии начальных данных инклинометрии и данных наблюдений. В то же время в базе 116 данных хранятся таблицы данных обработки, в которых содержится вся информация, используемая для обработки данных инклинометрии, в том числе названия и параметры наблюдательных станций, названия и глубины точек маршрута, текущая информация, информация о конфигурации решения и т.д.. В таблицах обработки также содержится информация о параметрах модели BGGM, IFR (метод привязки к месту) и IIFR (метод интерполяционной привязки к месту), внесенных в запись каждой инклинометрии, а также все параметры анализа, выполняемого несколькими станциями. В базе данных 118 хранятся исправленные таблицы данных, содержащие запись откорректированных данных инклинометрии, передаваемыми обратно на каждую буровую площадку вместе с дополнительной информацией, которая используется для функций пост-анализа, составления отчетов и нанесения данных на график.
Модули 120 обработки вносят коррективы в данные наблюдательных станций и данные инклинометрии в зависимости от типа услуги, предоставляемой заказчику. По меньшей мере в некоторых вариантах реализации изобретения модули 120 обработки выполняют различные действия, в том числе обнаружение и получение новых данных с серверов наблюдательных станций, работающих в реальном времени и добавляющих новые данные к существующим записям в хранилище 112 данных. Кроме того, модули 120 обработки могут в плановом порядке выполнять контроль за получением новых данных с серверов наблюдательных станций, работающих в реальном времени, и подготавливать к обработке новые данные. Кроме того, модули 120 обработки могут регистрировать время, в которое новые данные инклинометрии записаны в хранилище 112 данных, с целью обнаружения запаздывания обработки. Кроме того, модули 120 обработки могут подготавливать новые данные инклинометрии к обработке посредством поиска в базе данных связанных с ними параметров обработки (например, точек маршрута, решений и т.д.). Кроме того, модули 120 обработки могут обрабатывать новые данные инклинометрии посредством внесения корректив и вычисления угла наклона моделью BGGM и методом IFR, Вполн, значения магнитного склонения, азимута длинных муфт и азимута коротких муфт. Кроме того, модули 120 обработки могут выполнять поиск соответствующих данных наблюдений, связанных с какими-либо необработанными данными инклинометрии и отсрочивать корректировку метода IIFR до получения соответствующих данных наблюдений. Кроме того, модули 120 обработки могут применять соответствующие данные наблюдений к данным инклинометрии, если предусмотрена услуга метода IIFR. Кроме того, модули 120 обработки могут производить анализ, выполняемый в нескольких точках замеров, и вносить коррективы в обработанные данные инклинометрии. Кроме того, модули 120 обработки могут определять, входят ли обработанные данные инклинометрии в заранее заданные допуски.
По меньшей мере в некоторых вариантах реализации изобретения модули 120 обработки содержат модуль модели BGGM, который применяет коррективы модели BGGM на вековые вариации к данным инклинометрии. Вычисленные коррективы модели BGGM, подлежащие применению компонентом BGGM, могут сравниваться со смоделированными коррективами BGGM и быть проверенными по заранее заданным допускам. Модули 120 обработки также могут содержать модуль метода IFR, который применяет коррективы метода IFR к данным инклинометрии. Вычисленные коррективы метода IFR, подлежащие применению компонентом IFR, могут сравниваться со смоделированными коррективами IFR и проверяться по заранее заданным допускам. Модули 120 обработки также могут содержать компонент метода IIFR, который применяет коррективы метода IIFR к данным инклинометрии, как только становятся доступны соответствующие данные наблюдений. Вычисленные коррективы метода IIFR, подлежащие применению компонентом IIFR, могут сравниваться со смоделированными коррективами IIFR и проверяться по заранее заданным допускам.
Модули 120 обработки также могут содержать модуль анализов, выполняемых в нескольких точках замеров, который производит различные действия. Кроме того, модуль анализа, выполняемого несколькими станциями, может производить анализ показаний магнитоизмерительного прибора и обеспечивает нахождение этих значений в пределах заранее заданных допусков. Если какое-либо замеренное или вычисленное значение находится вне пределов заранее заданных допусков (блок решения 122), генератором 124 предупреждений запускается многоступенчатая последовательность предупреждений. Например, генератор 124 предупреждений может подавать интерпретатору 130 инклинометрии предупреждение в виде акустического и(или) визуального аварийного сигнала. Если в пределах порогового промежутка времени решение не было получено, генератор 124 подает интерпретатору 124 инклинометрии предупреждение посредством текстового сообщения по мобильному телефону. Если в пределах еще одного порогового промежутка времени решение не было получено, генератор 124 подает геодезисту 126 предупреждение посредством текстового сообщения по мобильному телефону и сообщения по электронной почте. По меньшей мере в некоторых вариантах реализации изобретения действия модулей 120 обработки могут отслеживаться через пользовательский интерфейс. Например, пользовательский интерфейс может позволять интерпретатору 124 инклинометрии контролировать действия модулей 120 обработки для целей обеспечения надлежащего выполнения действий. Кроме того, модуль анализа, выполняемого несколькими станциями, может позволять интерпретатору 124 инклинометрии изменять решения по мере необходимости через пользовательский интерфейс.
Резюмируя вышесказанное, следует отметить, что модули 120 обработки обеспечивают один или более пользовательских интерфейсов и обнаруживают любые процессы, выходящие за пределы заранее заданных допусков. Кроме того, модули 120 обработки позволяют обрабатывать получаемые данные инклинометрии в пределах заранее заданного промежутка времени. Кроме того, модули 120 обработки запускают последовательность передачи откорректированных данных инклинометрии на каждую буровую площадку и ожидают подтверждение получения откорректированных данных инклинометрии компьютером на буровой площадке (например, компьютерной системой 40). Любые данные инклинометрии, входящие в допуски контроля качества, выделяются подсветкой и изучаются интерпретатором 124 инклинометрии и(или) геодезистом 126. По меньшей мере в некоторых вариантах реализации изобретения модули 120 обработки обеспечивают пользовательский интерфейс, который позволяет интерпретатору 124 инклинометрии и(или) геодезисту 126 изучать существующие данные и выполнять гипотетические сценарии. По мере выбора интерпретатором 124 инклинометрии и(или) геодезистом 126 нового решения оно сохраняется и вносится во все новые данные инклинометрии. Действия, выполняемые модулями 120 обработки, повторяются по мере необходимости.
Поскольку действия модулей 120 обработки могут быть применены ко многим разным данным инклинометрии, следует понимать, что возможен некоторый уровень индивидуальной настройки под потребности. Например, каждая программа бурения может быть подготовлена путем ввода информации от наблюдательных станций, информации 106 о скважине, информации о точке маршрута и текущей информации в хранилище 112 данных или в его базы данных (например, в базы 114 и 116 данных). Действия модулей 120 обработки зависят от имеемых решений, и каждая программа бурения может быть разделена на одно или более решений в зависимости от профиля скважины и условий бурения. Конфигурация 128 решения осуществляет контроль за тем, на какую наблюдательную станцию выполняется ссылка, какая точка маршрута используется и какие услуги обрабатываются. Конфигурация 128 решения также осуществляет контроль за тем, какие параметры модели BGGM, метода IFR, метода IIFR, какой анализ, выполняемый в нескольких точках замеров, и(или) какие другие параметры используются для внесения корректив в данные инклинометрии и, по мере необходимости, геодезист 126 может выполнять настройку конфигурации 128 решения.
На ФИГ. 4 показан иллюстративный способ 400 бурения. Способ 400 может выполняться, например, компьютером на буровой площадке таким как компьютерная система 40. В способе 400 сбор данных инклинометрии производится на буровой площадке (блок 402). В блоке 404 точка маршрута или трасса ствола скважины определяется на основании данных инклинометрии. В блоке 406 данные инклинометрии пересылаются в центр удаленного контроля, который вносит коррективы в данные инклинометрии. В блоке 408 выполняется получение откорректированных данных инклинометрии. В блоке 410 точка маршрута или трасса ствола скважины автоматически корректируется на основании откорректированных данных инклинометрии. В блоке 412 траектория бурения настраивается вручную или автоматически, по меньшей мере частично основываясь на скорректированной точке маршрута или трассе ствола скважины. В качестве варианта, если в коррективах нет необходимости (то есть данные инклинометрии входят в заданные пределы), блоки 408, 410, и 412 могут быть пропущены. Вместо этого может быть получено извещение о том, что в корректировке данных инклинометрии нет необходимости. В таком случае также нет необходимости в настройках процесса бурения.
По меньшей мере в некоторых вариантах реализации изобретения вышеописанные способы и системы также сконфигурированы для усовершенствования выполнения инклинометрии, например, путем связывания ошибок, обнаруженных центральной установкой, выполняющей управление инклинометрической съемкой (например, с использованием анализа, выполняемого несколькими станциями или других технологий) с моделью эксплуатационных характеристик (IPM) прибора для инклинометрии (например, датчика 38 инклинометра 36). Например, удаленная компьютерная система 50 может выполнять анализ ошибок для обнаружения ошибок, связанных с функционированием прибора для инклинометрии в магнитной среде (например, в стволе 16 скважины). Как описано в настоящей заявке, обмен данными между компьютерной системой 40 и удаленной компьютерной системой 50 для такого анализа ошибок может быть автоматизирован (например, результаты анализа ошибок или коррективы могут быть предоставлены с предупреждениями или откорректированными данными инклинометрии, описываемыми в настоящей заявке). Анализ ошибок может определить, например, несколько источников ошибок замеренных данных инклинометрии, ошибок (например, в том числе пределы или интервалы ошибок) данных инклинометрии вследствие наличия нескольких источников ошибок, надежность любых корректировок данных инклинометрии или любую другую информацию. Результаты анализа ошибок или информация о коррективах могут быть получены из удаленной компьютерной системы (например, удаленной компьютерной системы 50) и обработаны автоматически компьютерной системой на буровой площадке (например, компьютерной системой 40), как описано в настоящей заявке для корректировки точки маршрута или трассы ствола скважины для буровых работ и(или) выполнения других действий.
По меньшей мере в некоторых вариантах реализации изобретения ошибки могут быть определены для того или иного профиля и местоположения скважины; также пределы ошибок или пределы контроля качества (QC) могут варьироваться как функция местоположения и угловой ориентации ствола скважины. Например, для определения точности, с которой поперечно-осевое экранирование и осевая магнитная интерференция могут быть вычислены для профиля и местоположения скважины, может быть выполнен анализ чувствительности. Информация, обнаруженная с помощью анализа ошибок, может быть связана с IPM, например, для целей выбора соответствующей модели IPM с техническими характеристиками, подходящими к обнаруженным ошибкам, а также для определения, правильно ли назначена выбранная модель IPM. Подобным образом может быть достигнута эффективная проверка качества инклинометрии.
По меньшей мере в некоторых вариантах реализации изобретения такой анализ ошибок может быть применен к любому стволу скважины или кусту скважин, где данные инклинометрии о положении ствола скважины получены из взаимно ортогональных измерений моментных векторов ускорения свободного падения и магнитного поля (например, когда одна из измерительных осей расположена параллельно главной оси, или оси «отверстия» ствола скважины) и где модель IPM используется для вычисления значения неопределенности позиционирования, связанной с такими измерениями. Такой анализ ошибок может быть выполнен на стадии проектирования программы инклинометрии для определения (например, для каждого участка ствола скважины), и такие источники ошибок могут с достоверностью быть вычислены с использованием методики коррекции одноосного анализа и анализа, выполняемого несколькими станциями. Устанавливая связь пределов QC с моделью IPM, используемой на стадии проектирования скважины, можно повысить степень уверенности в том, что инклинометрическая съемка находится в пределах расчетной области неопределенности (например, эллипса неопределенности). По меньшей мере в некоторых вариантах реализации изобретения анализ ошибок может также быть использован на стадии управления инклинометрической съемкой (например, на этапе получения данных, при помощи архивных данных либо их комбинации) для каждого интервала времени работы долота как проверки качества одноосных вычисленных значений осевой магнитной интерференции и вычисленных значений поперечно-осевого экранирования и осевой магнитной интерференции. В некоторых примерах на стадии проектирования могут быть выявлены потенциальные проблемы в связи с направлением. Связывание проверок обеспечения качества (QA) с моделью IPM может обеспечить более достоверную проверку необходимой точности инклинометрии для каждой отдельной скважины.
ФИГ. 5 иллюстрирует способ анализа ошибок 500 для повышения эффективности выполнения инклинометрии. В качестве примера способ 500 может быть использован повышения эффективности выполнения инклинометрии системы 100 бурения. Способ 500 полностью или частично может быть выполнен компьютерной системой 50 и(или) другими компьютерными системами в составе центра удаленного контроля. По меньшей мере в некоторых вариантах реализации изобретения способ 500 частично или полностью может быть реализован и включен в состав программного обеспечения MSA или другого модуля(-ей) в составе модулей 120 обработки (см. ФИГ. 3) для расширения и повышения качества возможностей центральной установки, выполняющей управление инклинометрией. Способ 500, отдельные операции по способу 500 или группы операций могут выполняться повторно или выполняться параллельно, последовательно либо каким-либо другим способом. В некоторых случаях способ 500 может включать одинаковые, дополнительные, меньшие по количеству или другие операции, выполняемые в одном и том же или в другом порядке.
В некоторых вариантах реализации изобретения некоторые или все операции по способу 500 исполняются на стадии проектирования или планирования программы инклинометрии. Дополнительно или в качестве варианта некоторые или все операции по способу 500 исполняются в реальном времени на стадии управления инклинометрией. Например, операции по способу 500 могут выполняться в процессе бурения или во время другого вида или этапа работ на кусте скважин, из которых получены и сохранены данные замеров. В таком случае операции по способу 500 могут выполняться в ответ на новые получаемые данные (например, с датчика 38 прибора 36) без существенного запаздывания. Кроме того, операции по способу 500 могут выполняться в реальном времени во время сбора дополнительных данных (например, из инклинометрии, бурения или других работ). По меньшей мере в некоторых вариантах реализации изобретения операции по способу 500 предполагают получение вводимых данных и представление выводимых данных во время обработки или других работ по эксплуатации скважины, когда выводимые данные становятся доступны пользователю (например, интерпретатору 130 инклинометрии) в пределах временных рамок, позволяющих пользователю реагировать на выводимые данные, например, посредством изменения программы инклинометрии, плана бурения или других видов обработки.
В блоке 502 выполняется получение данных инклинометрии. Данные инклинометрии могут содержать, например, данные о плане бурения, одну или более моделей IPM и данные управления инклинометрией (например, данные, замеряемые прибором для инклинометрии. Данные инклинометрии могут дополнительно или в качестве варианта содержать данные, обработанные программным обеспечением анализа, выполняемого несколькими станциями, для учета локальной магнитной среды в месте нахождения ствола скважины. Кроме того, по меньшей мере в некоторых вариантах реализации изобретения данные инклинометрии могут содержать предполагаемые или гипотетические данные, данные в реальном времени, архивные данные либо их комбинации. Кроме того, по меньшей мере в некоторых вариантах реализации изобретения некоторые данные инклинометрии зависят от времени, от места или от условий. Например, данные о плане бурения, модели IPM и данные замеров могут содержать данные, связанные с разными точками замеров, этапов бурения, местоположений стволов скважин или подземных условий. Кроме того, дополнительные или другие данные могут быть получены и использованы для последующей обработки.
Данные о плане бурения могут содержать любые данные или информацию, описывающие траекторию скважины, которую следует соблюдать для успешной прокладки скважины от ее положения на поверхности до окончания траектории скважины. Например, план бурения может включать проектное или предполагаемое местоположение ствола скважины, глубину, расстояние, угол наклона, азимут или другие данные, описывающие положение и угловую ориентацию ствола скважины. На основании таких факторов как предполагаемое использование скважины (например, наблюдательная, промысловая, нагнетательная скважина или скважина комплексного назначения) параметры (например, параметры добычи, требования к заканчиванию, размеры скважины, местоположение), предполагаемый период эксплуатации скважины и условия геологической цели (например, подземная залежь), которые необходимо достичь скважине, а также других факторов, в плане бурения может быть изложено описание целей скважины, которых необходимо достигнуть во время разбуривания скважины и использования скважины.
Модель IPM (также называемая кодом прибора) может содержать любую информацию или модули, которые могут быть использованы для имитации инклинометрии, а также прибора или инструмента планирования. Например, модель IPM может содержать модель, имитирующую эксплуатационные характеристики инклинометра, а также процесс его работы и обработки его данных. В некоторых примерах модель IPM может содержать технические характеристики точности инклинометрии, математическое описание предполагаемых ошибок или любые другие сведения. Например, модель IPM может содержать математические алгоритмы и константы для определения неопределенности измерений прибора для инклинометрии в особых условиях забоя скважины. Кроме того, модель IPM может устанавливать точность инклинометрии и обеспечивать индикацию степени достоверности того, будет ли фактическая траектория скважины соответствовать прогнозируемой или планируемой траектории (например, совпадет ли фактическое местоположение ствола скважины с целевой позицией).
По меньшей мере в некоторых вариантах реализации изобретения модель IPM может быть присуща только отдельно взятому геодезическому прибору, отдельно взятой точке замера или специфическим магнитным или гравитационным условиям. Кроме того, геодезический прибор может иметь несколько моделей IPM, например, в зависимости от магнитных, гравитационных или других подземных условий, в которых применяется геодезический прибор. Каждая модель IPM может описывать процесс функционирования геодезического прибора в забое скважины в соответствующих подземных условиях. В некоторых примерах модель IPM может быть предоставлена поставщиком приборов, обслуживающей организацией или компанией-оператором.
Данные инклинометрии могут дополнительно или в качестве варианта содержать расчеты локального магнитного вектора, оценки ошибок для выбранной магнитной модели, систематическую погрешность акселерометра и коэффициенты масштабирования, систематическую погрешность магнитоизмерительного прибора и коэффициенты масштабирования, значения магнитного экранирования, уровни статистической степени достоверности для анализа, остаточные ошибки моделей пласта, учитывающих теплопередачу по длине трещины и данные о скоростях вращения в скважине, полученные в процессе калибровки прибора, или другие сведения. По меньшей мере в некоторых вариантах реализации изобретения расчеты локального магнитного вектора получают из геомагнитных моделей ТВБ (например, модели BGGM, геомагнитной модели с высоким разрешением (HDGM), данных методов IFR или IIFR). Систематическая погрешность акселерометра и коэффициенты масштабирования (для акселерометров и магнитоизмерительного прибора) определяются с использованием общепринятых технологий калибровки. По меньшей мере в некоторых вариантах реализации изобретения ошибки, связанные с такой систематической погрешностью и коэффициентами масштабирования, находятся в пределах суммарной ошибки, определенной Международным руководящим комитетом по контролю точности инклинометрии (ISCWSA). Вместе с тем следует понимать, что данные управления инклинометрией могут быть получены из дополнительных или других моделей и технологий.
В блоке 504 анализ ошибок может быть выполнен для обнаружения ошибок, связанных с функционированием прибора для инклинометрии в магнитной среде в местоположении ствола скважины (например, ствола 16 скважины). По меньшей мере в некоторых вариантах реализации изобретения анализ ошибок может быть выполнен на основании данных инклинометрии, в том числе, например, данных о плане бурения и данных управления инклинометрией. Кроме того, ошибки, связанные с инклинометрией, могут быть вычислены для местоположения отдельно взятой скважины, угловой ориентации скважины, точности локальных параметров магнитного поля или для другого фактора. В некоторых примерах анализ ошибок может включать анализ чувствительности для определения точности вычисленных поперечно-осевой и осевой систематических ошибок для плана бурения. В качестве примера, пределы ошибок угла наклона и полного магнитного поля Вполн могут быть вычислены как функция местоположения скважины, угловой ориентации скважины и точности локальных параметров магнитного поля. В некоторых примерах ошибки угла наклона и Вполн могут быть определены на основании разных источников ошибок, в том числе, например, осевой магнитной интерференции, поперечно-осевого магнитного экранирования, погрешностей магнитоизмерительных приборов и акселерометров или ошибок других типов. В некоторых вариантах реализации изобретения ошибки угла наклона и Вполн могут быть определены по нижеследующим формулам либо каким-либо иным способом.
АЗИМУТ ДЛИННЫХ МУФТ
Осевая магнитная интерференция
Поперечно-осевое магнитное экранирование
Погрешности магнитоизмерительного прибора
Погрешности акселерометра
АЗИМУТ КОРОТКИХ МУФТ
Теоретическая погрешность определения угла наклона
Поперечно-осевое экранирование
Погрешности магнитоизмерительного прибора
Погрешности акселерометра
В вышеприведенных формулах Be представляет напряженность локального магнитного поля; γ представляет локальное магнитное наклонение; Bn представляет горизонтальное магнитное поле; Θ представляет угол наклона; ψ представляет магнитный азимут; δDip представляет вычисленную погрешность определения угла наклона; δBt представляет вычисленную погрешность Вполн; δDipc представляет погрешность вычисленного определения угла наклона с использованием коррективы азимута коротких муфт (SCC); δBtc представляет ошибку вычисленной Вполн с использованием азимута SCC; δBz представляет осевую магнитную интерференцию; Sxy представляет поперечно-осевое магнитное экранирование (%); δBxyz представляет погрешности магнитоизмерительного прибора; δGxyz представляет погрешности акселерометра; δDipe представляет погрешность определения локального угла наклона; и δBe представляет ошибку локального магнитного поля. Могут быть определены дополнительные или другие ошибки параметров инклинометрии.
По меньшей мере в некоторых вариантах реализации изобретения предел ошибки может быть определен на основании нескольких ошибок, вычисленных для разных источников ошибок, например, путем обнаружения максимального значения ошибки среди нескольких ошибок. Кроме того, предел ошибки может варьироваться как функция местоположения и угловой ориентации ствола скважины и может меняться для каждой точки замера. Кроме того, предел ошибки может быть использован как критерий контроля качества или обеспечения качества (QC или QA) и может быть связан с конкретной моделью IPM для обеспечения более эффективного качества инклинометрии. Кроме того, на основании анализа ошибок может быть выбрана надлежащая модель IPM для инклинометрии с помощью прибора для инклинометрии. Например, модель IPM может быть выбрана таким образом, чтобы ошибки, обнаруженные анализом ошибок, удовлетворяли характеристикам модели IPM.
В блоке решения 506 выполняется определение того, удовлетворяют ли ошибки выбранной модели IPM. По меньшей мере в некоторых вариантах реализации изобретения такое определение может быть основано на сравнении предела ошибки и точности инклинометрии, заданных моделью IPM. Задание точности моделью IPM может содержать, например, диапазон {например, связанный с уровнем доверия), верхний предел, нижний предел, или данные другого типа, обозначающие предполагаемую точность (или неопределенность) функционирования прибора для инклинометрии в подземных условиях. В некоторых примерах, если ошибки удовлетворяют модели IPM (например, предел ошибки входит в диапазон точности, заданный моделью IPM, максимальная ошибка меньше или равна верхнему пределу неопределенности, заданному моделью IPM и т.д.), в блоке 508 программе инклинометрии может быть присвоена модель IPM, например, для соответствующего участка плана бурения.
По меньшей мере в некоторых вариантах реализации изобретения, если ошибки не удовлетворяют модели IPM (например, максимальная ошибка, вычисленная на основании анализа ошибок в блоке 504, превышает заданное значение точности от модели IPM), могут быть применены технологии манипулирования или иные способы обработки данных инклинометрии для выбора модели IPM таким образом, чтобы ошибки удовлетворяли требованиям модели IPM в блоке 510. Технологии обработки данных инклинометрии могут включать, например, повышение точности локальных параметров магнитного поля или других параметров инклинометрии, уточнение плана бурения, изменение модели IPM или другие технологии.
По меньшей мере в некоторых вариантах реализации изобретения точность локальных параметров магнитного поля может быть повышена, например, путем использования более точных и усовершенствованных геодезических приборов или моделей и технологий управления инклинометрией. Например, локальные параметры магнитного поля могут быть получены из метода IIRF вместо модели BGGM, поскольку, как правило, метод IIRF обеспечивает более точные значения параметров локального магнитного поля, чем модель BGGM. В качестве еще одного примера, погрешности магнитоизмерительных приборов и акселерометров можно уменьшить путем, например использования магнитоизмерительных приборов и акселерометров более высокого качества.
По мере необходимости план бурения может быть уточнен, например, для изменения профиля скважины, точек маршрута, трассы или траектории ствола скважины. Например, план бурения может быть изменен для учета разных гравитационных или магнитных условий. В качестве примера, гравитационная среда является, как правило, единообразной (изменяясь как функция глубины) и может учитываться для использования моделирования пересчета в нижнее полупространство. В то же время на основании архивных данных могут учитываться известные проблемы с магнитными или геологическими данными.
Кроме того, можно изменять модель IPM. Например, может быть выбран другой вариант модели IPM с менее строгим заданием точности (например, с нижним уровнем или интервалом степени достоверности) таким образом, чтобы обнаруженный предел погрешности соответствовал заданной точности новой модели IPM. В некоторых примерах может быть выбрана модель IPM с более строгим заданием точности (например, с верхним уровнем или интервалом степени достоверности), если обнаруженный верхний предел ошибки намного ниже заданной точности текущей модели IPM. В этом случае ошибки, связанные с функционированием геодезического прибора, могут более точно подходить заданной модели IPM точности, и модель IPM может быть более точной в описании эксплуатационных характеристик геодезического прибора.
В способе 500 могут быть применены дополнительные или другие технологии. Например, после выполнения одного или более действий в блоке 510 способ 500 может вернуться к блоку 502 на основании изменений в плане бурения, модели IPM, или другой информации. Способ 500 может быть выполнен методом повторения, например, до тех пор, пока не будет выбрана соответствующая модель IPM, так, чтобы погрешности, связанные с прибором для инклинометрии, были совместимы с моделью IPM.
Варианты реализации изобретения, раскрытые в настоящей заявке, включают:
А: Способ бурения, содержащий сбор данных инклинометрии на буровой площадке, определение точки маршрута или трассы ствола скважины на основании данных инклинометрии, пересылку данных инклинометрии в центр удаленного контроля, который вносит коррективы в данные инклинометрии, получение откорректированных данных инклинометрии и автоматическую корректировку точки маршрута или трассы ствола скважины на основании откорректированных данных инклинометрии или соответствующего сообщения о корректировке.
В: Система бурения, содержащая инклинометр, который собирает данные инклинометрии. Система также содержит по меньшей мере один компьютер на буровой площадке, сконфигурированный для получения данных инклинометрии от инклинометра, для определения точки маршрута или трассы ствола скважины на основании данных инклинометрии и для пересылки данных инклинометрии в центр удаленного контроля. По меньшей мере один компьютер на буровой площадке сконфигурирован для автоматической корректировки точки маршрута или трассы ствола скважины на основании откорректированных данных инклинометрии или соответствующего сообщения о корректировке, получаемого с центра удаленного контроля.
С: Система, содержащая первый компьютер, который определяет точку маршрута или трассу ствола скважины на основании данных инклинометрии, собранных инклинометром, и второй компьютер, связанный с первым компьютером. Второй компьютер применяет корректировку данных инклинометрии на основании по меньшей мере одного из факторов: данных наблюдений, анализа, выполняемого несколькими станциями, и модели эксплуатационных характеристик прибора (IPM). Первый компьютер автоматически корректирует точку маршрута или трассу ствола скважины на основании откорректированных данных инклинометрии или соответствующего сообщения о корректировке.
Каждый из вариантов реализации изобретения, А, В, и С, может содержать один или более дополнительных элементов, упоминаемых ниже, в любой комбинации. Элемент 1, дополнительно включающий вывод на дисплей системного сообщения о принятии корректив или предупреждающего извещения, связанного с выполненной коррекцией точки маршрута или трассы ствола скважины. Элемент 2: системное сообщение о принятии корректив или предупреждающее извещение содержат по меньшей мере некоторые откорректированные данные инклинометрии. Элемент 3: системное сообщение о принятии корректив или предупреждающее извещение содержит несколько опций ответных действий. Элемент 4, дополнительно включающий вывод на дисплей скорректированной точки маршрута или трассы ствола скважины. Элемент 5, дополнительно включающий автоматическое изменение траектории бурения, основанное по меньшей мере частично на скорректированной точке маршрута или трассе ствола скважины. Элемент 6, дополнительно включающий изменение вручную траектории бурения, основанное по меньшей мере частично на скорректированной точке маршрута или трассе ствола скважины. Элемент 7: данные инклинометрии содержат данные времени, глубины, угла наклона и азимута, компоненты магнитного поля и компоненты гравитационного поля. Элемент 8: данные инклинометрии содержат данные пассивной локации. Элемент 9: корректировка данных инклинометрии основана по меньшей мере на одном из факторов: данных наблюдений, анализе несколькими станциями, и модели эксплуатационных характеристик прибора (IPM). Элемент 10: соответствующее сообщение о коррективах содержит индикацию о замене инклинометра.
Элемент 11: по меньшей мере один компьютер на буровой площадке сконфигурирован для вывода на дисплей системного сообщения о принятии корректив или предупреждающего извещения, связанного с выполненной коррекцией точки маршрута или трассы ствола скважины. Элемент 12: системное сообщение о принятии корректив или предупреждающее извещение содержит несколько опций ответных действий. Элемент 13: по меньшей мере один компьютер на буровой площадке выводит на дисплей скорректированную точку маршрута или трассу ствола скважины. Элемент 14: по меньшей мере один компьютер на буровой площадке обеспечивает интерфейс контроля процесса бурения, позволяющий выполнять автоматическое изменение траектории бурения, основанное по меньшей мере частично на скорректированной точке маршрута или трассе ствола скважины. Элемент 15: по меньшей мере один компьютер на буровой площадке обеспечивает интерфейс контроля процесса бурения, позволяющий выполнять изменение вручную траектории бурения, основанное по меньшей мере частично на скорректированной точке маршрута или трассе ствола скважины. Элемент 16: данные инклинометрии содержат компоненты магнитного поля и компоненты гравитационного поля. Элемент 17, дополнительно включающий по меньшей мере один компьютер в составе центра удаленного контроля, сконфигурированный для применения по меньшей мере одной из корректив модели BGGM, одной из корректив метода IFR, одной из корректив метода IIFR и одной из корректировок данных инклинометрии модели эксплуатационных характеристик прибора (IPM). Элемент 18, дополнительно включающий по меньшей мере один компьютер в составе центра удаленного контроля, сконфигурированный для применения корректировок данных инклинометрии на основании анализа, выполняемого несколькими станциями.
Элемент 19, дополнительно включающий третий компьютер, связанный со вторым компьютером, при этом третий компьютер принимает предупреждения, относящиеся к откорректированным данным инклинометрии. Элемент 20: третий компьютер содержит мобильное компьютерное устройство.
Многочисленные варианты и модификации будут очевидны специалисту в данной области техники после полного ознакомления с вышеприведенным описанием. Например, следует понимать, что откорректированные данные инклинометрии могут пересылаться с центра удаленного контроля в компьютер на буровой площадке и(или) в компьютеры заказчика в автоматическом режиме по мере утверждения/внесения корректив. Предполагается, что нижеследующая формула изобретения должна интерпретироваться как охватывающая все подобные варианты и модификации.
1. Способ бурения, включающий:
сбор данных инклинометрии на буровой площадке;
определение точки маршрута или трассы ствола скважины на основании данных инклинометрии;
пересылку данных инклинометрии в центр удаленного контроля, который вносит коррективы в данные инклинометрии;
получение откорректированных данных инклинометрии или соответствующего сообщения о корректировке; и
автоматическую корректировку точки маршрута или трассы ствола скважины на основании откорректированных данных инклинометрии или соответствующего сообщения о корректировке.
2. Способ по п. 1, дополнительно включающий вывод на дисплей системного сообщения о принятии корректив или предупреждающего извещения, связанного с выполненной коррекцией точки маршрута или трассы ствола скважины.
3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что системное сообщение о принятии корректив или предупреждающее извещение содержит по меньшей мере некоторые откорректированные данные инклинометрии.
4. Способ по п. 2, отличающийся тем, что системное сообщение о принятии корректив или предупреждающее извещение содержит несколько опций ответных действий.
5. Способ по п. 1, дополнительно включающий вывод на дисплей скорректированной точки маршрута или трассы ствола скважины.
6. Способ по п. 1, дополнительно включающий автоматическое изменение траектории бурения, основанное по меньшей мере частично на скорректированной точке маршрута или трассе ствола скважины.
7. Способ по п. 1, дополнительно включающий изменение вручную траектории бурения, основанное по меньшей мере частично на скорректированной точке маршрута или трассе ствола скважины.
8. Способ по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что данные инклинометрии содержат данные времени, глубины, угла наклона и азимута, компоненты магнитного поля и компоненты гравитационного поля.
9. Способ по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что данные инклинометрии содержат данные пассивной локации.
10. Способ по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что коррективы данных инклинометрии основаны по меньшей мере на одном из факторов: данных наблюдений, анализе несколькими станциями и модели эксплуатационных характеристик прибора (IPM).
11. Способ по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что соответствующее сообщение о коррективах содержит индикацию о замене инклинометра.
12. Система бурения, содержащая:
инклинометр, который собирает данные инклинометрии; и
по меньшей мере один компьютер на буровой площадке, сконфигурированный для получения данных инклинометрии от инклинометра, для определения точки маршрута или трассы ствола скважины на основании данных инклинометрии и для пересылки данных инклинометрии в центр удаленного контроля,
при этом по меньшей мере один компьютер на буровой площадке сконфигурирован для автоматической корректировки точки маршрута или трассы ствола скважины на основании откорректированных данных инклинометрии или соответствующего сообщения о корректировке, получаемого из центра удаленного контроля.
13. Система по п. 12, отличающаяся тем, что по меньшей мере один компьютер на буровой площадке сконфигурирован для вывода на дисплей системного сообщения о принятии корректив или предупреждающего извещения, связанного с выполненной коррекцией точки маршрута или трассы ствола скважины.
14. Система по п. 12, отличающаяся тем, что системное сообщение о принятии корректив или предупреждающее извещение содержит несколько опций ответных действий.
15. Система по п. 12, отличающаяся тем, что по меньшей мере один компьютер на буровой площадке выводит на дисплей скорректированную точку маршрута или трассу ствола скважины.
16. Система по п. 12, отличающаяся тем, что по меньшей мере один компьютер на буровой площадке обеспечивает интерфейс контроля процесса бурения, позволяющий выполнять автоматическое изменение траектории бурения, основанное по меньшей мере частично на скорректированной точке маршрута или трассе ствола скважины.
17. Система по п. 12, отличающаяся тем, что по меньшей мере один компьютер на буровой площадке обеспечивает интерфейс контроля процесса бурения, позволяющий выполнять изменение вручную траектории бурения, основанное по меньшей мере частично на скорректированной точке маршрута или трассе ствола скважины.
18. Система по любому из пп. 12-17, отличающаяся тем, что данные инклинометрии содержат компоненты магнитного поля и компоненты гравитационного поля.
19. Система по любому из пп. 12-17, дополнительно содержащая по меньшей мере один компьютер в составе центра удаленного контроля, сконфигурированный для применения по меньшей мере одной из корректив: по модели BGGM, по методу IFR, по методу IIFR и по модели эксплуатационных характеристик прибора (IPM) для корректировки данных инклинометрии.
20. Система по любому из пп. 12-17, дополнительно содержащая по меньшей мере один компьютер в составе центра удаленного контроля, сконфигурированный для применения корректировки данных инклинометрии на основании анализа, выполняемого несколькими станциями.
21. Система корректировки точки маршрута или трассы ствола скважины, содержащая:
первый компьютер, который определяет точку маршрута или трассу ствола скважины на основании данных инклинометрии, собранных инклинометром; и
второй компьютер, связанный с первым компьютером, при этом второй компьютер применяет корректировку данных инклинометрии на основании по меньшей мере одного из факторов: данных наблюдений, анализа, выполняемого несколькими станциями, и модели эксплуатационных характеристик прибора (IPM),
при этом первый компьютер автоматически корректирует точку маршрута или трассу ствола скважины на основании откорректированных данных инклинометрии или соответствующего сообщения о корректировке.
22. Система по п. 21, дополнительно содержащая третий компьютер, связанный со вторым компьютером, при этом третий компьютер принимает предупреждения, относящиеся к откорректированным данным инклинометрии.
23. Система по п. 22, отличающаяся тем, что третий компьютер содержит мобильное компьютерное устройство.
