检测和缓解钻探效率低下的方法 |
|||||||
| 申请号 | CN201280059592.3 | 申请日 | 2012-10-05 | 公开(公告)号 | CN103975125A | 公开(公告)日 | 2014-08-06 |
| 申请人 | 普拉德研究及开发股份有限公司; | 发明人 | C·佩纳; | ||||
| 摘要 | 本 实施例 涉及用于评估能耗以确定钻探问题的发生并识别用于更有效率的钻探的缓解策略的钻探系统和方法。钻探系统从位于钻探平台上的 传感器 中接收钻探参数值和钻探性能值，并根据钻探参数值和钻探性能值来计算 能量 值。钻探系统确定计算出的能量值与期望的能量值的偏差，且识别与该偏差显著关联的一个钻探参数。另外，钻探系统确定对一个钻探参数的调整，在施加该调整时，使计算出的能量值接近期望的能量值。钻探系统接着向钻探操作员指示期望的调整，以便可采取适当的动作来缓解上述钻探问题。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种方法，包括： |
||||||
| 说明书全文 | 检测和缓解钻探效率低下的方法[0001] 相关申请的交叉引用 [0002] 本 申 请 要 求2011 年10月 5日 提 交 的 题 为“Entropy-Based Drilling Optimization”的美国临时专利申请第61/543,735号的权益，其以参见的方式纳入本文。 背景技术[0004] 在传统石油和天然气作业中，通常使用钻柱将油井钻到期望的深度，该钻柱包括钻杆和钻探底部钻具组件(BHA)。在整个过程中，几个钻探参数通常影响钻探性能(即，油井被钻到期望的深度的速度)。这些参数可包括：施加到BHA的载荷；通过顶部驱动或方钻杆驱动使钻柱转动的转速；施加在转动的BHA上的转矩；以及通过钻柱而泵浦的钻探泥浆的流速。通常在整个钻探过程中，都监测钻探性能和钻探参数。 [0005] 在钻探作业过程中，钻探平台操作员通常根据钻探性能来决定和/或调整钻探参数。然而，该性能可能由于钻探平台的机械和水力安装方面的变化和/或用于监测参数的传感器中的噪声而快速波动。由于钻探性能的固有的变化性，钻探平台操作员可能很难检测钻探问题的发生，尤其是在钻探问题来自对应于地质力学或岩性现象的向下穿透钻孔时。不能及时对这些问题做出反应往往导致低性能，并试图缓解问题，该问题一旦被确认，并不总是有效的。偶尔地，缓解尝试使钻探问题恶化，导致设备损坏、耗材损失及非生产时间延长。 发明内容[0006] 现认识到，有存在用于识别正发生的钻探问题和确定对某些钻探参数适当调整以缓解钻探问题的改进的且不同的系统和方法的需求。因此，本申请的实施例涉及使用相对的能耗评估以识别钻探问题并推荐对应于这些问题的钻探参数调整的系统和方法。某些公开的实施例包括一种钻探系统，该系统能够实时分析钻探参数值(例如，钻压、钻探特征件的转速、由钻探特征件施加的转矩、钻探泥浆流速等)和钻探性能数值(例如，指示钻探进展的一个或多个数值)以识别钻探问题的发生和确定适当的缓解策略。实际上，某些公开的实施例涉及解决对技术的需求，该技术允许早期检测和识别钻探问题，以便在钻探问题变严重之前可适当地施加缓解策略。钻探参数值、钻探性能值和能耗的随时间的分析还可用来评估钻探效率。 [0007] 根据本公开的一个方面，一种方法包括：接收涉及钻探平台作业的钻探参数值，其中，钻探参数值包括至少在钻头上的力、钻探特征件的转速和由钻探特征件施加的转矩。该方法还包括接收钻探性能值(即，指示钻探进展的数值)并计算与钻探参数值线性相关且与钻探性能值成比例的能量值。另外，该方法包括确定能量值与期望的能量值的偏差，并识别与该能量值的偏差显著关联的钻探参数值中的一个。另外，该方法包括通过统计分析确定对一个钻探参数值的调整，使得在作出调整时，能量值接近期望的能量值，并且通过可见或可听的输出来指示该调整。 [0008] 本申请的实施例还提供一种钻探系统，该钻探系统包括：通信部件，被构造成接收涉及钻探平台作业的钻探参数值和钻探性能值。钻探参数值至少包括：在钻头上的力；钻探特征件的转速；和由钻探特征件施加的转矩，而钻探性能值包括指示钻探进展的数值。钻探系统还包括存储器部件，该存储器部件构造成储存适于计算与钻探参数值线性相关且与钻探性能值成比例的能量值的代码。另外，钻探系统包括耦合到通信部件和存储器部件的处理器以及耦合到处理器的显示器。该处理器被构造成使用储存在存储器部件中的代码来计算能量值并确定对一个钻探参数的调整，使得在作出调整时，计算出的能量值接近期望的能量值，并且显示器被构造成显示该调整的指示。 [0009] 根据本公开的另一方面，非暂时性计算机可读介质包括适于从接收的钻探参数值和接收的钻探性能值计算能量值的代码，该能量值与钻探参数值线性相关且与钻探性能值成比例。钻探参数值至少包括在钻头上的力、钻探特征件的转速和由钻探特征件施加的转矩，而钻探性能值包括指示钻探进展的数值。另外，非暂时性计算机可读介质包括适于识别与上述能量值和期望的能量值的偏差显著关联的钻探参数值中的一个的代码以及适于实施统计分析的代码。该统计分析可用来确定对一个钻探参数值的调整，使得在作出调整时，计算出的能量值接近期望的能量值。附图说明 [0010] 在参照附图阅读了下面的详细描述之后，会变得更好地理解本发明的这些和其它特征、方面以及优点，在附图中，在整个附图中相同的附图标记表示相同的部件，其中： [0011] 图1是根据本技术的钻井的示意图； [0012] 图2是钻头推进穿过岩层变化的情况下的井眼的局部剖视图； [0014] 图4是示出发生钻头泥包的图2的井眼的局部剖视图； [0015] 图5是根据本技术的构造成确定对钻探参数值调整的钻探系统的示意图； [0016] 图6示出根据本技术的显示器，该显示器示出各种钻探参数值、性能参数值和能耗值的迹线； [0017] 图7是根据本技术的完成钻井的方法的过程流程图，该方法包括确定和缓解钻探问题并评估钻探效率；以及 [0018] 图8是根据本技术的检测效率低下的钻探和确定对钻探参数适当调整以缓解效率低下的方法的过程流程图。 具体实施方式[0019] 本实施例提供了通过对整个钻探作业过程中的能耗统计分析定量地确定钻探问题的发生的新颖系统和方法。例如，该分析可包括相对能耗值的统计评估。钻探系统从位于钻探平台上的传感器接收钻探参数值和钻探性能值并根据钻探参数值和钻探性能值计算能量值(即，涉及能耗的数值)。钻探系统接着确定计算出的能量值与期望的能量值的偏差且识别与该偏差显著关联的一个钻探参数。一旦该偏差超过某个阈值，那钻探系统确定通过统计分析(例如，线性回归)对一个钻探参数调整，在施加该调整时，使计算出的能量值接近期望的能量值。最后，钻探系统可将所需的调整标示在可视显示器上或作为声音报警给钻探操作员以便可采取适当动作缓解钻探问题。 [0020] 现转到附图，图1是根据本技术的在钻井生产过程中的钻探平台10的示意图。钻探平台10配有抬高的钻台12和在钻台12上延伸的井架14。绞车16提供钻井钢丝绳18给天车20和移动滑车22以提升在钻台12上的各类钻探设备。移动滑车22可支承顶驱24，该顶驱24配有用来转动管状或其它钻探设备的钻轴26。在所示实施例中，钻轴26与钻柱28耦合，该钻柱28是延伸进入井眼30的连接套管、钻杆等等的总长。容纳在顶驱24中的一个或多个电动机有利于钻柱28以由钻探平台操作员指定的期望速度转动。 [0021] 在新管段附连到钻柱28的同时，钻柱28可通过转台32相对于钻台12保持静止。为了将井眼30推进到更深处，钻柱28配有底部钻具组件(BHA)，该底部钻具组件包括用来将岩石从地层36粉碎或切割开的钻头34。钻探泥浆可循环穿过钻探平台10以从井眼30移除岩屑38。抽泥泵40抽吸钻探泥浆穿过排出管线42、立管44、水龙带46和通向顶驱42的鹅颈管48。钻探泥浆从这里流过顶驱42且向下穿过钻柱28的通道，离开钻柱28穿过钻头34，如箭头50所示。泥浆携带岩屑38远离钻头34穿过形成在井眼30和钻柱28之间的环面52。钻探泥浆返回管线54运送钻探泥浆和岩屑38远离环面52，以使泥浆向泵40返回。在泥浆通过泵40再次循环之前，具有岩屑38的泥浆可穿过一系列罐(未示出)和用来将岩屑38与钻探泥浆分离的其它部件。 [0022] 应该注意，图1仅仅是代表性实施例且某些所示特征可与其它实施例不同。例如，钻探平台10可使用与转台32结合的方钻杆驱动系统替代顶驱24来使钻柱28以期望速度转动。另外，在位于BHA附近的向下穿透电动机转动钻头34的同时，钻柱28可保持大致静止。 [0023] 几个因素可影响钻探平台10的性能，性能的特征通常在于，钻柱28推进进入井眼30的速度。例如，绞车16可贡献被称为钻压(WOB)的施加到钻头34的向下合力。即，绞车 16可提供长度逐渐增大的钻井钢丝绳18给天车20和移动滑车22，以增加可用于强有力切入地层36的WOB。自动钻机37可在钻探平台10上，以响应于钻探平台10的监测性能来控制绞车16。即，在钻探平台10的性能降到某个所需的性能阈值以下时，自动钻机37可利用处理器和编程来自动控制绞车16增加WOB，以提高性能。 [0024] 除了WOB外，顶驱24转动钻柱28的速度可影响钻探平台10的性能。提高钻柱28的转速提高了钻头34的外表面、特征齿、刀具和/或插入件接触该地层36的速度。由钻头34接触该地层36的内边缘同时切割岩石所施加的转矩也影响钻探平台10的性能。另外，抽吸穿过钻柱28和井眼30的钻探泥浆的流速可有助于钻探性能，同时越高流速可将岩屑 38越快从环面52移除，以允许钻头推进越快。如以下详细讨论的，这些钻探参数中的每个可相互关联，从而影响每个另外的参数以及钻探平台10的性能和比能。在钻探平台10碰到地质力学的、岩性的或涉及能耗的问题时，参数值和性能值可用来确定有效的缓解策略，以提高钻探平台10的性能和能量利用率。 [0025] 应该注意，图1所示的钻探平台10被故意简化以关注对可调整成优化钻探性能的钻探参数有贡献的部件，正如本文所描述的那样。在井眼30形成和准备的各个阶段期间，可使用很多其它部件和工具。同样地，如本领域的技术人员会理解的那样，井眼30的定向和环境可以根据关注的地层的位置和情况作出宽泛的变化。例如，除了地面(陆基的)作业外，井眼30可在各种深度的水下形成，在该情况下，水上设备可包括锚固或浮动平台。 [0026] 图2-4示出根据本技术的可通过使用能耗分析检测和识别的钻探问题。被称为钻头泥包的所示问题可发生在钻柱28推进进入诸如位于河流附近的泥页岩62的相对较软地层时。图2示出推进穿过从诸如黑色有机页岩66这样的相对较硬地层到泥页岩62的地层变化64的钻头34。随着钻头34继续切入泥页岩62，应力消除水合作用可发生在井眼30的底部。即，由钻头34施加以破坏泥页岩62的力可从泥页岩62及包括钻头34的表面的任何其它可用水源提取水。这导致岩屑38粘附在钻头34上，如图3所示。由于该问题通常发生在随着钻柱28推进穿过地层变化64的向下穿透，因此其可能最初未被钻探平台10的操作员检测到。实际上，钻探平台10可装备有自动响应于钻柱的穿透速度(ROP)减小来提高WOB的自动钻机。如图4所示，最终结果可能是在钻头34周围形成相对较大的泥球70。该泥球70可覆盖钻头34的锋利表面，从而降低钻头34的有效性，且因此在可允许的水平以上降低钻柱28的ROP。如箭头72所示，自动增加施加到钻柱28的力可能使问题进一步恶化。本申请的实施例涉及在钻头34最初进入泥页岩62时可检测刚发生的或快要发生的钻头泥包问题的钻探系统和方法。因此，该系统可确定，钻探泥浆流速的改变可能会缓解该问题。 [0027] 图5是用来识别诸如钻头泥包的钻探问题且确定有效缓解策略的钻探系统78的示意图。所示的钻探系统78包括通信部件80、处理器86、存储器部件88、存储部件90、显示器92、声音指示装置94和控制电路96。应该注意，所示的钻探系统78意味着是代表性的，且其它钻探系统78可包括另外的部件或可在缺乏某些所示部件下运行。 [0028] 钻探系统78的通信部件80构造成接收涉及钻探平台10作业的钻探参数值和一个或多个钻探性能值。通信部件80可以是与钻探平台自动网络82耦合的串行电缆，该通信部件80集结了由放置在钻探平台10周围的许多传感器84监测的测量值，如示出的实施例所示。传感器84可监测电流、电压、电阻率、力、位置、重量、应变、速度、转速或涉及钻探参数或钻探性能的任何其它测量值，以及相关输入值可集结为原始传感器测量值或为缩放的工程值。在一个实施例中，通信部件80可直接从改造成在钻探平台10上的设备的某些部件的传感器84接收钻探参数值和钻探性能值，使得传感器84有效地组成钻探系统78的一部分。该类型的数据采集可允许使用较高的采样率来监测相关的钻探参数值和钻探性能值。 [0029] 钻探系统78的处理器86可从通信部件80接收诸如钻探参数值和钻探性能值的各种输入以及某些计算值。另外，处理器86可操作地耦合到存储器部件88和存储部件90以执行实施本公开的技术的指令。这些指令可编码在程序中，该程序可通过处理器86执行以计算能量值和确定适当调整。代码可储存在包括至少一个非暂时性计算机可读介质(例如，硬盘)的任何合适的制造产品中，诸如存储器部件88或存储部件90的该至少一个非暂时性计算机可读介质至少共同地储存这些指令或程序。 [0030] 与处理器86耦合的显示器92可用来可视地显示由处理器86确定的调整，指导钻井作业者在钻探问题发生时适当地调整钻探参数。另外，显示器92允许示出至少钻探参数值、钻探性能值和能量值相对于时间的迹线。源自钻探参数值、钻探性能值和能量值的其它数值也可在显示器上形成迹线。声音指示装置94可输出报警或其它声音指示以提醒钻井操作员钻探问题发生并适当调整参数来缓解问题。某些钻探系统78可装备有设置成控制钻探平台10的某些钻探参数的控制电路96，使得由处理器86确定的调整可在适当钻探设备中自动地执行。例如，如果处理器86根据钻探参数值的分析确定钻探泥浆的流速应该提高以防止钻头泥包，那控制电路96可自动向泵40发信号以提高流速。 [0031] 图6是根据本技术的钻探系统78的显示器92的示例示意图，示出涉及可用来识别和缓解钻探问题(例如，钻头泥包、粘/滑振动等)的某些钻探参数值和性能值的迹线。显示器92包括在钻探作业过程中可实时或固有延迟地集结的钻探参数值的迹线。在所示实施例中，时间100和井深102的数字值可沿垂直轴104显示。除了数字读出外，显示器92还示出由传感器84监测的钻探参数值的迹线，该钻探参数值包括车高(block height)106、井深108、钻头深度(与井深108对齐)、钻探特征件(例如钻头34)的转矩110、WOB112、悬重114、钻探特征件(例如钻头34)的转速(RPM)116、钻探泥浆的流速118、立管压力(SPP)120以及钻探泥浆的每平方英寸水力马力(HSI)122。其它钻探参数可从传感器84接收或从传感器数据中进行解释，而某些钻探参数可与其它参数有关或使用相同传感器监测(例如，WOB112和悬重114)。在某些实施例中，不同说明性技术可用于数据表示。 [0032] 钻探性能值可通过系统接收且还在显示器92上相对于时间100形成迹线。钻探性能值是指示钻探进展的数值(例如，钻柱28向下前进进入井眼30的穿透速度(ROP)124)。在某些实施例中，钻探性能值可以是监测的或计算的钻探效率度量。如前述，诸如ROP124的钻探性能值在整个钻探作业过程中受钻探参数值影响。例如，提高WOB112提供了更大量的力给钻头34来切入地层36，从而提高ROP24。钻探参数可根据用在具体钻探平台10上的设备、钻头34的锋利度或钝度及地层36的某些岩性特征以不同方式影响ROP124，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。例如，在一个地层中可能产生令人满意的ROP124水平的钻探参数组合可能在另一地层中产生较不令人满意性能的结果。 [0033] 图6的显示器92的特征是钻探系统可从某些钻探参数值和性能值计算出的数值的其它迹线，例如机械比能(MSE)126。MSE126是可用来确定提高钻探参数值(即RPM116、WOB112和转矩110)和性能值(ROP124)之间的线性关系的度量。下面的等式(1)表示MSE126与这些钻探参数116、112和110以及ROP124的一般关系： [0034] 等式(1) [0035] 由钻探系统接收的某些钻探参数值还可用来计算钻探比能(DSE)128，且该关系可用下面的等式(2)表示： [0036] 等式(2) [0037] MSE126和DSE128线性地量化在破坏、钻透给定体积的岩石期间可能消耗的能量的量。在比能等式(1)和(2)两者中，AB表示钻头34的横截面面积而T表示转矩110。为了根据等式(2)计算DSE128，λ表示钻探泥浆的密度，而HPB表示可从流速18计算的水力马力。 [0038] 在给定时刻的钻探平台10的MSE126和DSE128的值可以以相对方式或绝对方式计算。在所示实施例中，MSE126和DSE128分别通过以上所列等式(1)和(2)以相对方式计算，但在其它实施例中，这些可以以绝对方式计算。MSE126和DSE128的绝对的确定可部分地取决于涉及所钻探的具体地层36、所用的设备(例如，顶驱)的因素以及不同钻探平台不同的其它因素。这样，MSE126和DSE128可通过参照相关钻探作业的能耗具体数值的记录绝对地确定。 [0039] 应该注意，MSE126和DSE128每个与包括至少WOB112、RPM116和转矩110的钻探参数线性关联。DSE128还与流速18线性关联，而SE126和DSE128两者都与ROP124成比例。其它相对能量值可这样计算使得能量值与钻探参数(即，至少WOB112、RPM116和转矩110)线性关联且与ROP124成比例。另外，E126和DSE128可缩放和/或组合以确定可用于能耗分析的其它相关度量。使能耗和各种钻探参数值、钻探性能值和/或钻探效率关联的其它相关性可能是令人满意的，如会被本领域的技术人员所理解的。 [0040] 与钻探参数线性关联且与ROP124成比例的MSE126、DSE128或其它能量值可用来评估钻探效率。钻探效率可根据可用于切割岩石的能耗评估。即，计算的结果可用来量化在破坏地层36的整个过程期间所消耗的相对可用能量的量(即，MSE126或DSE128)，同样由ROP124量化。所示显示器92包括响应于这些相对效率测量值的数值，具体是在推进井眼30期间所消耗的MSE126的百分比130和在推进井眼30期间所消耗的DSE126的百分比132。这可计算为ROP124与可用的MSE126或DSE128的比。图6示出了各自等于0.9的百分比130和132，意思是百分九十的相对的MSE126和DSE128基本上用来破坏岩石。 [0041] 随着井眼30推进，包括WOB112、RPM116和转矩110的钻探参数可保持在一个期望水平上相对恒定。如果地层36保持相同的岩性特征且钻头34和其它设备按要求运行，那在显示器92所示的ROP124可保持相对恒定。在诸如钻柱28穿过图2-4的地层变化64或钻头34变得过度磨损且不能正常切割的问题发生时，ROP124可受影响，且可用于涉及钻探平台10作业方面(例如，破坏岩石)的能量数量(MSE126或DSE128)可能以较低效率利用。因此，ROP124、MSE126或DSE128变化可指示产生于向下穿透的问题。 [0042] 由于钻探参数值110、112、114、116、118、120和122以及ROP124可从传感器测量接收，因此在从传感器84送出的信号中可有一定水平的噪声。这些噪声以及机械和水力设备上的波动可导致用来计算MSE126和DSE128的参数固有变化，即使在钻探平台10按要求作业时。然而，在问题产生于向下穿透时，MSE126和DSE128的变化可超过可接受变化的阈值。因此，转矩110、WOB112和RPM116可保持稳定而ROP124降低，表示效率低下钻探。相应地，与绞车16耦合的自动钻机可提高WOB112以使ROP124回到一期望的量。在这种情况下，ROP124的变化可保持相对恒定，而MSE126和DSE128的变化可随着更大量的能量被钻探系统消耗而增加以保持所需的ROP124。 [0043] 在计算出的MSE126和DSE128之内的变化可表示钻探平台10中的熵(即，效率低下的钻探)，从而表示诸如钻头34的功能异常、钻头泥包、钻柱28的滑/粘振动等等的钻探问题的发生。为了评估变化量，钻探系统78的处理器86可确定计算的能量值(MSE126、DSE128等)与期望能量值的偏差。处理器86可使用储存在存储器部件88中的代码来从储存在存储器部件88中的先前计算过的或观察到的能量需求(MSE126、DSE128等)计算所需的能耗。钻探问题在偏差超过在能耗评估范围内的可接受变化的阈值时可指示，能耗评估范围由随时间计算出的能量值的瞬态标准偏差确定。以这样的方式，区分可接受能耗和不可接受能耗的变异性水平可根据钻探平台10的具体性能确定。实际上，相对值可根据历史能耗值使用，使得本实施例可基本上专用于每个应用。 [0044] 钻探系统78还可识别可调整成缓解上述问题的具体钻探参数。例如，可识别具体能量值变化的最突出因素。一旦计算的能量值与期望能量值的偏差确定，瞬态标准偏差和/或方差的计算结果就可用来量化每个钻探参数值对偏差的加权贡献。从这些计算结果确定的每个钻探参数的相关性系数可作比较以确定随能量值的偏差显著变化的一个钻探参数值。适于执行该瞬态标准偏差分析的指令或代码可储存在钻探系统78的储存器部件88中。一旦与能量值偏差最显著关联的钻探参数值确定，钻探系统78就可通过统计分析确定对可缓解问题的钻探参数调整。 [0045] 图7是完成钻井和响应在整个钻探过程期间的潜在钻探问题的方法140的过程流程图。方法140包括钻探(用方框142表示)直到油井达到期望总深度(TD)(用方框144表示)。一旦TD达到，操作员可停止钻探过程(用方框146表示)。然而，钻探问题可发生在油井达到TD之前，如方框148所示，且这些钻探问题可能必须在继续钻探之前解决。方框150所示的钻探效率可被评估以确定这些钻探问题的发生。即，在整个钻探过程中所消耗的能量的相对的量可被量化且与钻探性能值比较以确定钻探过程的效率。应该注意，钻探效率的增加或降低可不等同于ROP的变化，特别是在自动钻机用来改变钻探参数以保持某个ROP时。钻探效率还可通过处理在整个钻探过程期间从钻探平台部件取得的各种测量值的时间序列趋势来评估。实际上，如悬重和SPP的这些测量值可被监测以确定在任何钻探环境下将岩屑清理出井眼的这些参数的最佳水平。 [0046] 如果计算出的钻探效率表示发生钻探问题，那该问题可被识别为操作上的(用方框152表示)。操作上的问题可通过从本地或远程数据库系统导出的基于案例的推理或参照完成类似操作的钻探平台的以往的性能来缓解，且在确定适当缓解策略时，可因此通知钻探平台全体操作人员，如方框154所示。否则问题可能是机械的、通过机械健康监测系统反应性地或预言性地识别，如方框156所示。机械问题可通过钻探设备的适当保养、维修或更换缓解，如方框158所示。为此目的，计算机化系统可用来触发补充备件、工具、易耗品等的供应链过程。可从钻探效率计算结果识别的其它问题包括地质力学和岩性问题，分别如方框160和162所示。为了缓解这些问题，公开的实施例可用来量化效率低下和钻探参数之间的强度关系，如方框164所示。该评估的结果可能是水力主导的、转速主导的或力主导的，分别如方框166、168和170所示。在水力主导的情况下，流速可被优化(用方框172表示)以提高钻探效率，从而缓解问题。同样地，在转速主导情况下，可调整RPM以缓解问题(如在方框174中)而在力主导情况下，可调整WOB(如在方框174中)。 [0047] 方框178所示的相对能量量化可用来区分具有正常低性能值的钻探作业和可通过方框164的相关性强度量化缓解的钻探问题。该能量量化178包括确定相对能量值与期望能量值的偏差，如前面所述。当钻头钝了或地层特别硬时，由于能量值与能耗的以往值作比较，因此方框178的能量量化可区分可通过调整钻探参数缓解的钻探问题或钻探平台10的正常低性能。 [0048] 方法140还示出方框180，该方框180包括能量量化、强度关系量化和涉及每个主导钻探参数的缓解技术。方框180表示在由钻探系统接收的每套钻探参数值和钻探性能值上执行的流程。另外，钻探系统可持续地分析随时间的能耗以确定使用的缓解策略的有效性。通过持续地确定能耗偏差和钻探参数值的必要调整，在整个油井形成过程中钻探系统可允许有相对更有效率的钻探。 [0049] 图8是根据本技术通过能耗分析识别和解决钻探问题的方法184的过程流程图。应该注意，方法184可实施为可通过处理器86执行以执行方法184的一个或多个步骤的计算机或软件程序(例如，代码或指令)。另外，程序(例如，代码或指令)可储存在包括至少一个非暂时性计算机可读介质的任何合适的制造产品中，诸如存储器部件88或存储部件 90的该至少一个非暂时性计算机可读介质至少共同地储存这些指令或程序。 [0050] 方法184包括接收涉及钻探平台作业的钻探参数值，如方框186所示。钻探参数值包括至少在钻探系统的钻头上的力、钻探特征件的转速和由钻探特征件施加的扭矩(例如，用于切割岩石)。钻探参数值还可包括抽吸穿过钻探平台的钻探泥浆的流速等的其它相关参数。这些钻探参数值可通过位于钻探平台周围的传感器监测。除了接收钻探参数值外，方法184包括接收钻探性能值，如方框188所示。指示钻探进展的该钻探性能值可包括钻探效率值或涉及穿透速度(ROP)的数值，ROP即钻探平台的钻柱推进到井眼中的速度。方法184还包括根据钻探参数值和性能值计算能量值，如方框190所示。能量值可以是与钻探参数值线性相关且与钻探性能值成比例的MSE、DSE或某些其它能量值。该能量值可表示在破坏岩石的过程中所消耗的能量。另外，方法184包括确定计算的能量值与期望能量值的偏差，如方框192所示。如果偏差大于在一长段时间内计算的能量值的标准偏差，那偏差可表示钻探问题的发生。 [0051] 响应于表示熵或钻探问题的相对较大的偏差，方法184包括识别与能量值偏差显著关联的一个钻探参数值，如方框194所示。钻探参数值可通过相对于能量值偏差的钻探参数值的瞬态标准偏差和/或方差分析来确定。可计算出用概率表示每个钻探参数值与能量值偏差的关系的相关性系数并作比较。实际上，与偏差显著关联的钻探参数值可以是随计算的能量值最显著变化的钻探参数值(即，具有最高相关性系数的钻探参数值)。如方框196所示，方法184还包括通过统计分析确定对一个钻探参数值调整，使得在该钻探参数值作出调整之后，计算的能量值接近期望能量值。统计分析可包括实施单一和/或多个变量的线性回归分析以预测改变一个钻探参数值对其它钻探参数值、钻探性能值和能量值的影响。最后，方法184包括通过可见或声音输出指示调整，如方框198所示。输出可包括声音报警或可视的显示，用于示出与能量值偏差相关联的钻探问题的预测以及被确定成缓解该钻探问题的调整。在某些实施例中，可实施自动调整以补偿钻探问题。 [0052] 方法184可包括在整个钻探作业过程中持续分析钻探参数值与能量值偏差相关的相关性系数。这可告诉钻探平台操作员使用方法184所识别的调整的有效性。在钻探过程期间，通过以这种方式持续分析能耗并对钻探参数作出适当调整，方法184可延长钻头的寿命、改善井眼质量并减少非生产时间。另外，可通过处理不同钻探参数和测量值的时间序列趋势来评估钻探效率。 |
||||||
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈