ДИНАМИЧЕСКАЯ ГЕНЕРАЦИЯ ВЕКТОРНОЙ ГРАФИКИ И АНИМАЦИЯ ОБОРУДОВАНИЯ НИЗА БУРИЛЬНОЙ КОЛОННЫ Российский патент 2009 года по МПК G06F17/50 G06T17/00 G06T13/00 

Ссылка на родственные заявки

Настоящая заявка испрашивает в соответствии с §119 раздела 35 Свода законов США приоритет по дате подачи предварительной заявки номер 60/500189 на выдачу патента на изобретение, поданной 4 сентября 2003 года. Содержание этой предварительной заявки полностью включено посредством ссылки.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение в основном относится к способам и системам, предназначенным для анализа данных, полученных при разведке нефтяных месторождений. Более конкретно настоящее изобретение относится к способам и системам, которые облегчают анализ данных оборудования низа бурильной колонны.

Уровень техники

Скважины, как правило, бурят в грунте для извлечения естественных залежей нефти и газа, заключенных в геологических пластах. При бурении скважины или после того, как скважина пробурена, бурильщики обычно исследуют пласт и его содержимое с использованием различных датчиков, таких как датчики сопротивления, ядерные магнитные датчики, нейтронные датчики, датчики гамма-лучей и прочие. Эти датчики могут быть погружены в скважину на проводной линии для выполнения измерений после завершения бурения скважины. В качестве альтернативы возможно выполнение измерений или каротажа во время бурения (измерений в процессе бурения (ИПБ) или каротажа в процессе бурения (КПБ)). При ИПБ или КПБ датчики включают в состав оборудования низа бурильной колонны (ОНБК). Типичное ОНБК содержит буровое долото и множество узловых сборок (подсборок), в которых размещены различные датчики. Данные могут быть получены о скважине и свойствах буровой жидкости в скважине или о свойствах пласта и пластовых флюидов. Эти данные обычно называют забойными данными.

В связи с огромными расходами, связанными с бурением скважин, категорически обязательным является тщательное планирование процесса бурения. Факторами, которые необходимо учитывать при планировании процесса бурения, являются, например, компоненты и датчики, которые следует включить в состав оборудования низа бурильной колонны, и путь (траектория), который является наиболее эффективным. Различные компоненты, включаемые в состав ОНБК, должны быть собраны и проверены заранее для выявления каких-либо возможных трудностей или осложнений. Однако сборка всех компонентов ОНБК для проверки всех возможностей перед каждой работой может оказаться непригодной на практике. Поэтому желательным является, чтобы план скважины, и в особенности ОНБК и оборудования бурильной колонны, можно было бы графически отображать для облегчения процесса планирования. Кроме того, средства графического отображения также нужны при анализе данных, полученных в процессе бурения. В находящихся на рассмотрении заявке номер 10/708,929, поданной 1 апреля 2004 года, заявке номер 10/604,062, поданной 24 июня 2003 года, и заявке номер 10/250,049, поданной 30 мая 2003 года, раскрыты различные средства графического отображения, которые облегчают анализ данных, полученных в процессе бурения.

На Фиг.1 представлена общая схема, применяемая в большинстве известных из уровня техники способов графического отображения ОНБК. Как показано, входные данные 11 ОНБК используются процессом 12 графического отображения (например, процессом битового или растрового графического отображения) для выработки графики ОНБК 13. Процесс 12 графического отображения позволяет нарисовать графику ОНБК в виде карт поверхностей (растров) или скомпоновать графику ОНБК из компонентов встроенной графической библиотеки (например, библиотеки Open-GL). Эти отображения обычно относятся к растровому (или битовому) типу, который не может быть масштабирован без потери качества отображения.

Для графического отображения ОНБК доступны несколько известных из уровня техники способов. Например, редактор ОНБК в Drilling Office™, предлагаемой фирмой Schlumberger Technology Corp. (Хьюстон, штат Техас), помогает создать оборудование низа бурильной колонны (ОНБК) и геометрию скважины для использования в приложениях для анализа крутящего момента и сопротивления среды. Компоненты и инструменты могут быть легко настроены таким образом, что может быть выдержано текущее местоположение или инвентарь буровой вышки. Аналогичным образом WinSurv™, предлагаемое фирмой Performance Drilling Technologies, Inc. из Хьюстона, штат Техас, обеспечивает растровые рисунки ОНБК. Программа BHA Sys™, предлагаемая фирмой Baker Hughes (Хьюстон, Техас), и BHA Design™, предлагаемая фирмой DrillingSoftware L.L.C. (Сакраменто, штат Калифорния), также могут представлять ОНБК в растровых отображениях.

Хотя эти известные из уровня техники приложения позволяют отображать ОНБК и различные компоненты, отображенное ОНБК не может быть легко изменено (например, увеличено или уменьшено) без потери качества отображения. Таким образом, существует потребность в удобных способах и системах, которые позволяют пользователю управлять отображением ОНБК без потерь деталей и качества отображаемых компонентов ОНБК.

Сущность изобретения

Одним из объектов настоящего изобретения является способ отображения оборудования низа бурильной колонны (ОНБК) с использованием векторной графики. Способ в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения включает в себя синтаксический анализ и интерпретацию исходных данных ОНБК для выработки пакетов данных, соответствующих компонентам ОНБК, ассемблирование ОНБК с использованием компонентов векторной графики библиотеки векторной графики, причем компоненты векторной графики представляют компоненты ОНБК, и отображение ОНБК в выбранном масштабе.

Одним из объектов настоящего изобретения является система для отображения оборудования низа бурильной колонны (ОНБК) с использованием векторной графики. Система в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения включает в себя процессор и память, причем память хранит программу, имеющую инструкции для синтаксического анализа и интерпретации исходных данных ОНБК для выработки пакетов данных, соответствующих компонентам ОНБК; ассемблирования ОНБК с использованием компонентов векторной графики библиотеки векторной графики, причем компоненты векторной графики представляют компоненты ОНБК; и отображения ОНБК в выбранном масштабе.

Другие объекты и преимущества настоящего изобретения очевидны из нижеследующего описания и сопровождающих его чертежей.

Перечень фигур чертежей

Фиг.1 - известный из уровня техники способ отображения ОНБК;

Фиг.2 - способ отображения ОНБК в соответствии с одним из вариантов настоящего изобретения;

Фиг.3 - схематика способа отображения ОНБК в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения;

Фиг.4 - примеры компонентов в библиотеке векторной графики в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения;

Фиг.5 - способ компоновки компонентов ОНБК из отдельных элементов в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения;

Фиг.6 - исходные данные ОНБК и графическое отображение в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения;

Фиг.7 - исходные данные ОНБК и графическое отображение в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения;

Фиг.8 - исходные данные ОНБК и графическое отображение в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения;

Фиг.9 - анимация графического отображения ОНБК в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения;

Фиг.10 - три кадра анимационных отображений, иллюстрирующих анимацию векторной графики с использованием потока данных, поступающих в реальном времени от внутрискважинных измерений, в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения;

Фиг.11 - известная из уровня техники компьютерная система, которая может быть использована в вариантах осуществления настоящего изобретения.

Варианты осуществления настоящего изобретения относятся к способам и системам для отображения оборудования низа бурильной колонны (ОНБК) с использованием векторной графики (ВГ) для представления компонентов ОНБК. Рисунки ВГ могут быть динамическими и интерактивными. Векторная графика позволяет пользователю управлять компонентами ОНБК и масштабировать их в соответствии с относительными масштабами (размерами) этих компонентов, поддерживая при таком управлении «качество» отображения.

Как отмечено выше и представлено на Фиг.1, ОНБК общепринятыми способами отображают в растровой графике. Как показано на Фиг.1, данные 11 ОНБК обрабатываются процессом 12 графического отображения (например, процессом побитового или растрового графического отображения) для выработки растровой графики ОНБК 13. Растровое изображение не может быть масштабировано или повернуто. Каждый раз, когда создается новая сцена из-за увеличения или вращения, изображение ОНБК требует перерисовки. Таким образом, растровые изображения не могут быть эффективно использованы для производства анимации.

На Фиг.2 представлена общая схема отображения ОНБК с использованием векторной графики и анимации в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения. Как показано, данные 21 ОНБК, которые могут быть в выбранном файловом формате (например, данные WITSML), преобразуются процессом 22 графического отображения по изобретению для выработки отображения векторной графики ОНБК 23 или анимации ОНБК 24. Как показано, процесс 22 графического отображения по изобретению может включать в себя синтаксический анализатор, интерпретатор, ассемблер и аниматор. В отличие от обычного отображения при отображении по настоящему изобретению генерируют векторную графику, которой можно легко управлять (увеличивать и вращать). Поэтому отображение по настоящему изобретению также может быть использовано для обеспечения анимации ОНБК.

На Фиг.3 представлен один из вариантов осуществления настоящего изобретения, в котором процесс 22 отображения графики по настоящему изобретению содержит следующие подпрограммы: Синтаксический Анализатор/Интерпретатор 22а/22б, Ассемблер 22в (для векторной графики) и Аниматор 22г (для анимации).

Как показано, Синтаксический Анализатор 22a получает данные 21 ОНБК (например, данные WITSML) и извлекает все релевантные данные. Синтаксический анализатор представляет собой специализированную программу, которая распознает формат данных (например, разметку WITSML) в документе. Синтаксический анализатор 22a проверяет, содержит ли документ все требуемые элементы. Если это так, он разбирает данные по пакетам и передает пакеты данных Интерпретатору 22б. Интерпретатор 22б распознает пакеты данных для обеспечения их корреляции с правильными компонентами графики (например, компонентами ОНБК). Затем Интерпретатор 22б передает интерпретированные (коррелированные) компоненты ОНБК Ассемблеру 22в. Ассемблер 22в составляет графику ОНБК из компонентов векторной графики, сохраненных в библиотеке 25 компонентов (которая будет детально раскрыта далее) и применяет коэффициент масштабирования для представления ОНБК. Для специалиста, имеющего средний уровень знаний в технике, очевидным является, что каждый из модулей - Синтаксический Анализатор 22a, Интерпретатор 22б и Ассемблер 22в, могут быть написаны на любом подходящем языке подготовки сценариев или языке программирования и могут использовать преимущества существующих коммерческих стандартов, таких как элементы управления ActiveX или технология Shockwave.

Результирующие выходные данные от Ассемблера 22в являются графическим представлением данных ОНБК (например, данные WITSML по трубчатым объектам). Графику можно отобразить в любом приложении (или браузере), которое может отображать компоненты в соответствии с заранее определенными правилами, такими как элементы управления ActiveX или подключаемая программа Shockwave.

Некоторые из вариантов осуществления могут содержать дополнительные данные (например, от другого источника данных WITSML) для анимации отображения ОНБК. Например, графика ОНБК может быть анимирована Аниматором 22г для вращения и/или следования траектории или построения диаграммы глубины в зависимости от времени.

Аниматор 22г вырабатывает временную шкалу и путь движения, которым будет следовать графика ОНБК. Весь процесс считывания, синтаксического анализа, ассемблирования и анимации ОНБК может быть выполнен за несколько секунд. Продолжительность полученного в результате видеоизображения зависит от объема предоставленных данных. Анимационные данные могут быть включены в исходный файл ОНБК, который используют для генерации графики ОНБК. В качестве альтернативы анимационные данные могут быть предоставлены в отдельном файле или получены от процесса отображения ОНБК по соединению передачи данных через сетевые разъемы (сокетному соединению). При наличии сокетного соединения, данные ОНБК и связанные данные могут поступать в управление потоком в реальном времени, обеспечивая в результате полностью динамическую анимацию ОНБК.

Исходные файлы данных для использования в вариантах осуществления настоящего изобретения могут быть в любом подходящем формате. Например, файле данных Языка Разметки Описания Передачи Информации Скважины (Wellsite Information Transfer Specification Markup Language, WITSML); также может быть использован любой файл текстового или двоичного форматирования. Дополнительно данные могут быть переданы потоком от другого приложения через сетевой разъем (например, Сокет XML) или от структуры данных внутренней памяти через интерфейс (например, COM или COM+). Файл WITSML, который представляет собой форматированный текстовый файл, является новым стандартом передачи информации о бурении. WITSML может содержать простые текстовые описания ОНБК, траекторий, бурильных механизмов и другие данные по бурению и заканчиванию. Все детали схемы WITSML представлены на сайте http://www.witsml.org.

Схематическое управление ОНБК может быть написано в любой подходящей программе, такой как Flash MX™, предлагаемой Macromedia (Сан-Франциско, штат Калифорния). Компоненты могут быть изображены с использованием, например, собственного инструментария программы Flash. Каждый компонент может быть приведен к особому трубчатому типу и сохранен во внутренней библиотеке (показанной как 25 на Фиг.3). Схематическое управление ОНБК может быть встроено в приложение (например, в Веб-браузере). В этом случае оно может прочитать первый "трубчатый" узел (например, трубчатый узел WITSML) из заданного источника данных и динамически создать схематическое изображение ОНБК с использованием компонентов из библиотеки.

Как показано на Фиг.3, в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения может быть обеспечена библиотека компонентов. Библиотека 25 обеспечивает Ассемблер 22в набором заранее определенных компонентов, которые могут быть без затруднений масштабированы и скомпонованы для формирования отображения, заданного входными данными. Компоненты из библиотеки могут включать в себя большинство или все компоненты, которые обычно используют в промышленности. Например, эти компоненты могут включать в себя стабилизаторы (включая спиральные, прямые, вращающиеся и не вращающиеся стабилизаторы), домкраты, регулируемые изгибные корпусы, ускоритель, долота (долота с фиксированными режущими элементами и шарошечные долота), нижние расширители, буровой расширитель, бурильные трубы, ясы, воротники, источники энергии (например, скважинные генераторы, моторы) и различные датчики и инструменты (например, инструмент ARC™, инструмент AIM™ и т.д.). Эти компоненты будут нарисованы как векторные компоненты вместо битовых компонентов, компонентов в формате JPEG или компонентов растровой графики. В качестве альтернативы некоторые или все из компонентов ВГ могут быть сгенерированы непосредственно из исходных данных вместо их выбора из библиотеки.

Компоненты могут быть нарисованы в различных цветах и/или различных оттенках серого. Кроме того, инструменты могут быть нарисованы с градиентным заполнением, где это приемлемо, для облегчения визуальной идентификации различных компонентов/материалов ОНБК или для усиления трехмерного восприятия. Более того, при желании могут быть использованы различные прозрачности для улучшения визуализации различных компонентов ОНБК в целом с тем, чтобы визуализировать компонент, который иначе будет закрыт от обзора другими компонентами. В предпочтительных вариантах осуществления настоящего изобретения для отображения частей компонентов ОНБК могут быть использованы стандартные схемы цветов и градиентов такие, что конечное отображение будет представлено в гармонирующей цветовой схеме. Более того, в некоторых из вариантов осуществления все градиенты могут иметь одинаковую схему затенения с отличием только в цвете. Поэтому, когда два различных типа компонентов собраны, их затенения согласуются для обеспечения восприятия трубчатого элемента как непрерывного.

На Фиг.4 показаны некоторые примеры компонентов ОНБК, которые обычно используют в процессе бурения. Эти компоненты могут быть описаны как векторная графика и сохранены в библиотеке для последующего выбора. В качестве примера на Фиг.4а показаны стандартная труба, воротник или компонент инструмента в обобщенном виде. По умолчанию в качестве цвета корпуса (тела) и деталей компонента может быть назначен, например, градиент серого. Предпочтительно градиент имеет сходство с металлическим цилиндром. На Фиг.4б показан специальный немагнитный инструмент имеющий другой градиент, использующий синеватый цветовой тон. Использование различных градиентов или цветов/оттенков может быть избрано для обеспечения визуальной подсказки, что эти компоненты выполнены из разных материалов и/или имеют разные свойства. С другой стороны, одинаковые цветовые и градиентные схемы могут быть использованы для компонентов, принадлежащих к одной и той же группе. Например, все режущие элементы для долот, фрезеров-расширителей и буровых расширителей могут быть представлены с одним и тем же градиентом (например, градиент золотого), а лопасти стабилизатора (Фиг.4в) представлены с другим цветовым (например, темно-синий) градиентом. На Фиг.4г представлен пример лопасти стабилизатора. Лопасть стабилизатора может быть представлена в той же цветовой схеме (например, градиент темно-синего), что и другие, находящиеся на буровом долоте (Фиг. 4в), таким образом, чтобы все лопасти стабилизатора стали легко идентифицируемыми по всей бурильной колонне.

В дополнение к этому различные датчики (не показаны), такие как дисковые электроды или кольцевые электроды, могут быть представлены с использованием различных цветовых и/или градиентных схем для облегчения визуальной идентификации разных датчиков. В некоторых вариантах осуществления различные компоненты оборудования, предлагаемые разными продавцами, могут также быть представлены с использованием различных цветовых и градиентных схем с тем, чтобы оператор мог визуально отличать разные части.

Большинство компонентов имеют верхние и нижние соединения. Однако долота и буровые расширители имеют только верхние соединения. Кроме того, компоненты, которые имеют штырьковые (охватываемые) или гнездовые (охватывающие) соединители, которые не будут видны при сборке, могут быть представлены как не имеющие таких соединителей. Каждое соединение в этих компонентах предпочтительно имеет одинаковые размеры, чтобы при сборке различных компонентов они соответствовали друг другу.

В соответствии с некоторыми из вариантов осуществления настоящего изобретения компоненты могут быть построены из базовых корпусов. Например, базовый корпус может иметь постоянную ширину (например, диаметр), но различные длины для размещения дополнительных деталей (например, лопастей, датчиков, режущих элементов и т.п.). Детали, которые будут добавлены к компонентам могут быть сгруппированы отдельно от корпуса компонента. Каждая делать тоже может быть индивидуально сгруппирована. Затем эти индивидуальные детали могут быть собраны для формирования компонента. Например, на Фиг.5 показан буровой расширитель, скомпонованный из отдельных деталей.

Некоторые из вариантов осуществления настоящего изобретения относятся к управляющим элементам программного приложения, которые могут быть встроены в любое приложение, поддерживающее выбранные управляющие элементы (например, управляющие элементы ActiveX), или воспроизведены любым Веб-браузером, имеющим модуль графического интерпретатора (например, подключаемую программу Shockwave™, предлагаемую Macromedia, Inc., Сан-Франциско, штат Калифорния). Лицо, использующее настоящее изобретение, обеспечивает источник данных (например, исходные данные WITSML), содержащий трубчатый объект. Как отмечено выше, источником данных может быть файл данных, путь к файлу, сохраненному на локальном диске или сервере, или порт сокета XML. Файл данных может быть представлен в любом подходящем формате, таком как простой текстовый или WITSML.

На Фиг.6 представлен один из вариантов осуществления настоящего изобретения, который представляет отображение ОНБК, встроенное в приложение. В этом варианте осуществления окно имеет по меньшей мере два компонента. Изображение (панель Б) является графическим представлением данных в панели A. Любые выполненные изменения данных в панели A могут быть автоматически отражены в изображении в панели Б.

Панель A на Фиг.6а-г представляет данные WITSML в табличной форме. Это отображение обеспечивает легкую для чтения версию данных WITSML, а также обеспечивает данные деталей механической конструкции, которые необходимы для генерации графического представления, показанного в панели Б на Фиг. 6б и Фиг. 6г.

Панель A на Фиг.6а-г также иллюстрирует функцию построителя по способу в соответствии с настоящим изобретением, посредством которой пользователь может добавлять компоненты бурильной колонны в перечень компонентов и управлять ими. Компоненты могут быть выбраны, например, из существующей библиотеки компонентов (представленной ссылочным номером 25 на Фиг.3), или сгенерированы в режиме реального времени. В соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения данные могут быть просто считаны в таблицу из существующего WITSML или других подходящих файловых форматов (например, текстовых файлов) без отображения.

Отображение ОНБК - бурильной колонны в панели Б, представленное на Фиг.6б и Фиг.6г, обеспечивает масштабируемое визуальное представление бурильной колонны и ОНБК. Отображение может включать в себя взаиморасположение компонентов на бурильной колонне. Этим обеспечивается наглядное пособие, благодаря которому опытный специалист может легко обнаруживать и исправлять любые ошибки в конструкции. Например, расположены ли стабилизаторы в правильных местах размещения (осевых местоположениях) по бурильной колонне? Дополнительно графическое отображение бурильной колонны может включать в себя отображение ошибок конфигурации. Например, флаг ошибки может быть отображен, когда компонент, выбранный из библиотеки или считанный из файла, включен в состав с неправильными соединительными компонентами. Ошибки также могут быть учтены в соответствии с набором заранее определенных правил на основании существующих требований к бурильной колонне. Например, сообщение об ошибке может быть отображено с указанием на необходимость дополнительного стабилизатора и предложением о его месте размещения.

В соответствии с некоторыми из вариантов осуществления настоящего изобретения в отображение графики могут быть включены некоторые интерактивные функции. Например, на Фиг.7а показано, что всплывающее окно (или спускающееся окно) (Панель Б) может быть использовано для отображения информации, относящейся к выбранному компоненту ОНБК. Выбор (или активация всплывающего окна) может быть выполнен посредством перемещения указателя (мыши или курсора) на компонент ОНБК, посредством выполнения щелчка мышью по компоненту ОНБК, посредством выбора на сенсорном экране или посредством любого подходящего средства выбора. Во всплывающем или спускающемся окне могут быть отображены описание компонента и/или иные релевантные данные. Поскольку каждый компонент в отображаемой графике синхронизирован с данными, представленными в таблице, этим обеспечивается удобный справочный режим в качестве альтернативы поиску этой же информации непосредственно в файле или таблице данных.

Как было отмечено выше, варианты осуществления настоящего изобретения могут быть встроены в другое приложение (например, Веб-браузер). На Фиг.8 представлен один из примеров, в котором графическое окно (Б) встроено в Веб-браузер (A). Веб-браузер (A), представленный на Фиг.8а-8г, отображает исходные данные ОНБК, которые представлены в текстовым файле. Любые изменения исходных данных ОНБК в Веб-браузере (A) могут быть немедленно отражены в графическом отображении (Б), показанном на Фиг.8б и Фиг.8г. В соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения окно (А) Веб-браузера (или эквивалента) и окно (Б) графического отображения могут быть независимы друг от друга, что делает возможным отображение графического окна (Б) в любом месте относительно окна (A) браузера. При том, что эти окна независимы друг от друга, они могут быть функционально связаны (синхронизированы), так что любые изменения в текстовом файле (исходный файл ОНБК) могут быть незамедлительно отражены при отображении графики. На Фиг.8 также представлен простой подход к осуществлению настоящего изобретения. То есть применяя вариант осуществления настоящего изобретения графика ОНБК может быть сгенерирована с помощью текстового файла и Веб-браузера.

Раскрытые выше варианты осуществления настоящего изобретения создают графические представления бурильных колонн и ОНБК из простых входных файлов, таких как трубчатые данные WITSML. Некоторые из вариантов осуществления настоящего изобретения дополнительно обеспечивают возможность анимации графического отображения, если обеспечены данные о траектории или времени в зависимости от глубины. Эти варианты осуществления настоящего изобретения позволяют анимировать ОНБК по траектории и выработать видеоизображение, которым можно будет управлять в значительной степени схоже с видеомагнитофоном (воспроизвести, перемотать назад и вперед, остановить). Поскольку графические отображения по настоящему изобретению вырабатывают из простых файлов входных данных и отображения могут быть быстро обновлены, процесс анимации не займет много времени.

На Фиг.9 представлен один из вариантов осуществления настоящего изобретения для анимации отображения ОНБК. Для анимации траектории ОНБК требуются данные для ОНБК, времени и траектории. Данные для ОНБК предназначены для генерации графики. Как отмечено выше, данные для ОНБК могут быть простыми текстовыми файлами или файлами языка разметки. В качестве альтернативы исходные данные могут быть сгенерированы другим приложением и направлены на сетевой разъем (сокет) программы отображения.

Как представлено на Фиг.9, ОНБК 91 выполняет бурение вдоль скважины (траектории) 92 от координаты 1 к координате 2. После завершения бурения скважина может быть облицована обсадными трубами 93. По выбору в вариантах осуществления настоящего изобретения траектория скважины может быть отображена вместе с ОНБК/бурильной колонной. Траектория скважины и обсадная колонна могут быть отображены как секции цилиндров. Эти цилиндры могут быть отображены с различной степенью прозрачности, так что ОНБК - бурильная колонна, останутся видимыми. Скважина (или траектория) могу быть отображены посекционно для моделирования процесса бурения. Установка обсадной колонны может быть анимирована, затем, после цементирования, обсадная колонна может стать статичной частью скважины.

Варианты осуществления настоящего изобретения позволяют анимировать процесс бурения скважины 92 посредством ОНБК 91 и процесс установки обсадной колонны 93. Анимация бурения скважины 92 посредством ОНБК 91 может включать в себя показ вращения и/или вибраций ОНБК. Данные для анимации могут быть получены от реальной операции бурения или от планирования скважины.

Данные о траектории скважины, которые могут быть также текстовым файлом (например, данными WITSML), используют для создания пути скважины, который может быть статичным или может включать в себя компоненты, представленные в реальном времени. Данные о траектории скважины могут быть включены, а могут и не быть включены в файл исходных данных ОНБК. Данные о траектории скважины могут быть получены из данных о плане скважины, который создается программным обеспечением для планирования скважины. В качестве альтернативы данными о траектории могут быть изыскательные данные, собранные в ходе операции бурения. Данные о скважине, собранные в ходе операции бурения, могут быть переданы приложению потоком в реальном времени для выработки анимации.

Вместо данных о траектории скважины могут быть использованы данные о времени в зависимости от глубины, которые также могут быть в текстовом файле (например, данные WITSML), для обеспечения определения положения относительно пути скважины или глубины бурового долота. Данные о времени в зависимости от глубины могут быть получены от планировщика скважины или из диаграммы измерений. В качестве альтернативы эти данные могут быть получены из изыскательных данных, собранных в ходе операции бурения. Данные, собранные в ходе операции бурения, могут быть переданы потоком в реальном времени к приложению по настоящему изобретению для анимации ОНБК.

В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения вместе с траекторией может быть показан полный вид бурильной колонны, включающей в себя ОНБК и все части или только важную часть бурильной трубы. Одновременно может быть показан меньший вид как уменьшенное изображение ОНБК, включающего в себя долото, мотор и измерительное оборудование. Наличие двух отображений в разных масштабах может обеспечить более ясное представление анимации.

Функция анимации может включать в себя представление в реальном времени вращения, траектории или напряжения при кручении. Эта информация может быть показана интенсивностью цвета или иными цветовыми изменениями.

Варианты осуществления настоящего изобретения могут быть использованы в широком диапазоне приложений. Например, варианты осуществления настоящего изобретения могут быть использованы при планировании траектории скважины, например, при моделировании для выяснения, конфликтует ли конкретный угол скважины с конструкцией компонентов бурильной колонны. Эти способы позволяют провести испытание и анализ модели ошибок перед бурением.

Отображения ОНБК могут быть использованы в анализе крутящего момента и сопротивления среды и управлении буровыми шламами. Они могут быть также использованы в моделировании. Например, сможет ли конструкция ОНБК работать под действием напряжений кручения при конкретной траектории или скорости бурения, или шламовой системе? Варианты осуществления настоящего изобретения позволяют провести испытание и анализ модели ошибок перед бурением.

Варианты осуществления настоящего изобретения могут быть также использованы для представления операции бурения в реальном времени. Приложение по настоящему изобретению позволяет получать скважинные измерения и отображать реакции ОНБК на условия бурения. Варианты осуществления настоящего изобретения могут быть также использованы для просмотра картины протекания процесса во времени (функция воспроизведения), для обеспечения возможности специалисту просмотреть секцию, которая была ранее пробурена, для анализа, например, эффективности или отказов.

Несмотря на то что изобретение раскрыто в контексте отображения ОНБК, существует много других приложений. Для среднего специалиста в данной области техники очевидным является, что возможны модификации настоящего изобретения без изменения его сущности. Векторная графика (ВГ) допускает три типа графических объектов: векторно-графические формы (например, пути, состоящие из прямых линий и дуг), изображения и текст. Таким образом, можно отображать данные, относящиеся к скважине, пласту, и/или ОНБК рядом с отображением ОНБК. Такие данные (данные пласта, данные ОНБК, данные скважины) в настоящем описании упоминаются в общем смысле как "данные каротажной диаграммы".

Некоторые из вариантов осуществления настоящего изобретения могут включать в себя отображение данных каротажной диаграммы по ходу скважины, например данных о пласте (например, типы, плотность, сопротивление и т.д.), данных гамма-излучения и данных ЯМР. Некоторые из вариантов осуществления настоящего изобретения позволяют также отображать данные, относящиеся к характеристикам или данным ОНБК, или бурильной колонны, такие как осевая нагрузка на долоте (ОНД), частота вращения минутная (ЧВМ), скорость проходки (СПР), крутящие моменты, сопротивление среды, удары и т.д. Такие отображения могут быть выполнены посредством изменения цвета компонента для визуального отражения нагрузки или скоростей вращения. Подобным образом отображение данных о крутящем моменте или сопротивлении среды может быть выполнено изгибом или цветовым кодированием компонентов, которые находятся под изгибным напряжением, а представление ударов может быть выполнено вибрацией компонентов, которые воспринимают удары.

Некоторые из вариантов осуществления настоящего изобретения обеспечивают справочные режимы, в которых некоторые или все из этих связанных данных могут быть отображены по выбору пользователя. Справочный режим может быть также реализован для каждого из представленных выше приложений посредством, например, отображения количественных значений нагрузки, связанной с компонентом, показанным как находящийся под нагрузкой, например, цветовым кодированием. Справочный режим может быть запущен посредством, например, выбора конкретного компонента компьютерной мышью или на сенсорном экране.

Примерами анимированной векторной графики, в частности, являются технология Shockwave™, представляемая Macromedia, которая работает как проигрыватель для анимированной векторной графики, и технология Flash™, представляемая Macromedia, которая обеспечивает генерацию shockwave-файлов. В известных из уровня техники примерах для достижения тех же результатов, которые обеспечивает настоящее изобретение, пользователи должны применять приложение для анимации, подобное Macromedia's Director™, для построения, ассемблирования и анимации ОНБК. Этот процесс продолжителен по времени, а полученное в результате видеоизображение занимает большой файл. Любые вносимые изменения предполагают редактирование анимации пользователем вручную, возможно затрачивая столь же много времени, что и на создание первоначальной.

Настоящее изобретение обеспечивает новый способ визуализации поверхностных и скважинных измерений посредством анимации ОНБК, скважины и окружающих пластов с учетом влияния измерений. На Фиг.10 представлены три кадра модельной ситуации, в которой анимируют ОНБК, бурящее скважину Роторным Бурением. В каждом кадре представлены компоненты ОНБК, определенные источником данных ОНБК, текущий тип пласта, наклон траектории и плотность выбуренной породы, обеспечиваемые скважинным измерительным оборудованием, скорость вращения, расход насоса, глубина скважины и долота, обеспечиваемые поверхностными измерениями. Каждый кадр выполнен по отношению к данным, полученным в заданное время, и при последовательном обновлении обеспечивает подробную анимацию воздействий, которые оказывают эти измерения на ОНБК, скважину и пласт.

Настоящее изобретение обеспечивает основу для анимации любых данных, которые могут быть представлены по времени или глубине, которые могут относиться или не относиться к измерению. К дополнительным возможностям относятся отображение или анимация информации, относящейся к осложнениям в процессе бурения, рискам в процессе бурения и событиям в процессе бурения, такой как информация, относящаяся к долоту (например, скругливание долота, сломанный режущий элемент, механические аспекты), информация, относящаяся к пласту (например, риски образования трещин, стабильность пласта, раздувание, поровое давление, дебит и т.п.), динамика скважины (например, выбросы газа, приток воды, свабирование, пульсации и т.п.), информация, относящаяся к скважине (например, скважинные перекрытия, близкий подход, очистка скважины, обрушение, заполнение буровым шламом, размыв, всплески), информация, относящаяся к бурильной колонне (например, зона прихвата колонны, раскручивание, крутящий момент, сопротивление среды, удары, вибрация и т.д.). Дополнительно варианты осуществления настоящего изобретения могут быть использованы для отображения и анимации информации, относящейся к скважинным данным, такой как заканчивание скважины (например, спуски обсадных колонн, гравийная набивка, перфорирование и т.п.), контроль добычи/залежи, каротаж с использованием проводной линии связи или каротаж при бурении (КПБ) и т.д.

Варианты осуществления настоящего изобретения могут быть реализованы на любом компьютере. На Фиг.11 представлен обычный компьютер, который может быть использован с вариантами осуществления настоящего изобретения. Как показано, компьютер содержит дисплей 110, основной блок 100 и устройство ввода, такое как клавиатура 106 и «мышь» 108. Основной блок 100 может содержать центральный процессор 102 и память 104. Память 104 может хранить программы, имеющие инструкции для выполнения способов по настоящему изобретению. В качестве альтернативы можно использовать иное внутреннее или сменное средство хранения информации, такое как гибкий диск, CD-ROM или иной оптический диск, магнитную ленту, элемент постоянной памяти (ПЗУ) и другие виды и рода, известные из уровня техники или разработанные впоследствии. Программа с инструкциями может быть в объектном или исходном кодах. Точное указание видов устройства хранения программ и видов кодирования инструкций в контексте настоящего описания является несущественным.

Преимуществами вариантов осуществления настоящего изобретения являются, в частности, следующие. Варианты осуществления настоящего изобретения не направлены на использование библиотеки компонентов, выполненных в растровом формате, подобном битовым или jpeg-форматам. Хотя эти форматы и могут обеспечить выработку графики ОНБК хорошего качества, они не могут поддерживать это качество при масштабировании. Это не позволяет формировать изображение ОНБК в правильном масштабе. Вместо этого в вариантах осуществления настоящего изобретения используют векторную графику, компоненты которой нарисованы с использованием математических формул. Векторная графика делает возможным формирование изображения компонентов в правильном масштабе, при этом поддерживая высокое качество деталей.

Варианты осуществления настоящего изобретения не требуют от пользователя собирать воедино каждый отдельный компонент для формирования ОНБК. Этот процесс может занять многие часы и требует выполнения модификаций вручную, если нужно изменить ОНБК. Варианты осуществления настоящего изобретения автоматически рисуют ОНБК без вмешательства пользователя, основываясь на данных, предоставленных из источника данных WITSML. Варианты осуществления настоящего изобретения будут обеспечивать обновление рисунка каждый раз при изменении источника данных, таким образом, любые изменения будут отображены практически незамедлительно.

В вариантах осуществления настоящего изобретения ОНБК не создают вручную путем прорисовки компонентов и анимации ОНБК кадр за кадром, как это осуществляется в способах, известных из уровня техники. В известных из уровня техники способах любые изменения должны выполняться пользователем вручную, что может занять столь же много часов, что и первоначальное видеоизображение, а все изменения потребуют перекомпиляцию и перераспределение видеоизображения. В противоположность этому видеоизображения, созданные посредством применения способов по настоящему изобретению, являются полностью динамическими и выполняются за несколько секунд. Любые изменения, внесенные в исходные данные, будут немедленно отображены в видеоизображении. Генерирование видеоизображения является полностью автоматическим и не требует какого-либо вмешательства со стороны пользователя. Единственная копия управляющего элемента может отображать любое количество различных видеоизображений, для этого требуются только лишь различные источники данных.

Известные из уровня техники способы отображения ОНБК создают большие файлы. При обеспечении приемлемого качества размер полученного одноминутного видеоизображения может быть больше 30 мегабайт. В противоположность этому видеоизображения, созданные посредством способов по настоящему изобретению, обычно не превышают 100 килобайт, при этом легко анимируя объем данных часовой продолжительности. Поскольку данные хранят в WITSML-файле или получают потоком через Сетевой Разъем (Сокет), для вариантов осуществления настоящего изобретения требуется только то пространство в памяти, которое занимают компоненты библиотеки и внутренние компоненты.

Для известных из уровня техники способов отображения ОНБК требуются большие файлы. Библиотеки, используемые существующими приложениями, содержат компоненты, выполненные в растровом формате. Применение такого формата обычно приводит к использованию больших файлов, если требуется приемлемое качество. В противоположность этому в вариантах осуществления настоящего изобретения применены векторные рисованные компоненты, что приводит к уменьшению размеров файлов до очень малых, даже если требуются высокое качество и детализация.

Известные из уровня техники способы отображения ОНБК зависят от платформы и требуют специализированных приложений для генерирования и отображения графики. В отличие от этого варианты осуществления настоящего изобретения не зависимы от платформы и полностью переносимы. Поскольку WISTML по существу является текстом, он может быть передан на любую платформу. Настоящее изобретение может работать на любом Веб-браузере, поддерживающем технологию Shockwave (97% всех Веб-браузеров поддерживают технологию Shockwave). В результате получается динамическое, анимированное представление ОНБК, которое может быть создано и отображено с использованием только текстового редактора и Веб-браузера.

Известные из уровня техники способы отображения скважинных и поверхностных измерений завершаются отображением данных в формате диаграммы. Каждое измерение представляют как графическую линию относительно времени (подобно биржевым котировкам). Определение простых режимов бурения требует управления множеством измерений. Настоящее изобретение позволяет представить скважинные и поверхностные измерения с анимированной графикой, которая обеспечивает детальную визуализацию влияний каждого из измерений на ОНБК.

Несмотря на то что настоящее изобретение было раскрыто на ограниченном числе вариантов его осуществления, для специалистов, ознакомившихся с настоящим описанием изобретения, станут очевидны и другие варианты осуществления, которые не изменяют сущности настоящего изобретения в том виде, как оно раскрыто. Соответственно, объем настоящего изобретения следует считать ограниченным только формулой изобретения.

Изобретение относится к устройствам отображения. Техническим результатом является представление скважинных и поверхностных измерений с анимированной графикой. Способ отображения оборудования низа бурильной колонны (ОНБК) с использованием векторной графики включает в себя синтаксический анализ и интерпретацию исходных данных ОНБК для выработки пакетов данных, соответствующих компонентам ОНБК; ассемблирование ОНБК с использованием компонентов векторной графики библиотеки векторной графики, причем компоненты векторной графики представляют компоненты ОНБК; и отображение ОНБК в выбранном масштабе. Система содержит процессор и память, в которой содержится программа для реализации способа отображения оборудования низа бурильной колонны. 2 н. и 23 з.п. ф-лы, 23 ил.

1. Способ отображения оборудования низа бурильной колонны (ОНБК) с использованием векторной графики, заключающийся в том, что

синтаксически анализируют и интерпретируют исходные данные ОНБК для выработки пакетов данных, соответствующих компонентам ОНБК;

ассемблируют ОНБК с использованием компонентов векторной графики библиотеки векторной графики, причем компоненты векторной графики представляют компоненты ОНБК, и отображают ОНБК в выбранном масштабе.