ТЕКУЩИЙ КОНТРОЛЬ И УПРАВЛЕНИЕ ОПЕРАЦИЯМИ НАКЛОННО-НАПРАВЛЕННОГО БУРЕНИЯ И ИХ МОДЕЛИРОВАНИЕ Российский патент 2017 года по МПК E21B44/00 E21B47/12 G06F17/40 

РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

[0001] В настоящей заявке заявлен приоритет по заявке на патент США с серийным №13/799147, поданной 13 марта 2013 года, являющейся частичным продолжением заявки на патент США с серийным №12/442637, поданной 9 февраля 2010 года, что согласно разделу 35 Кодекса законов США § 371 представляет собой подачу заявки на национальном этапе международной заявки PCT/US2007/020867, поданной 27 сентября 2007 года и опубликованной на английском языке в виде документа WO 2008/039523 А1 3 апреля 2008 года, испрашивающей приоритет согласно предварительной заявке на патент США с серийным №60/827209, поданной 27 сентября 2006 года, согласно разделу 35 Кодекса законов США § 119(e), при этом данные заявки и публикация включены в настоящий документ посредством ссылки во всей своей полноте.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0002] Заявка в основном касается бурения с забойным двигателем. В частности, заявка касается текущего контроля и управления операциями наклонно направленного бурения и их моделированием.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0003] Операции наклонно направленного бурения, как правило, обеспечивают больший объем добычи углеводородов из забоя скважины в пласте.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

[0004] Варианты реализации изобретения могут стать более понятными после ознакомления с нижеследующим подробным описанием и прилагаемыми графическими материалами, иллюстрирующими эти варианты реализации. В графических материалах показано следующее:

[0005] Фигура 1 иллюстрирует систему операций бурения в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения.

[0006] Фигура 2 иллюстрирует компьютер, исполняющий программы для выполнения операций в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения.

[0007] Фигура 3 иллюстрирует экран графического пользовательского интерфейса (ГПИ), обеспечивающего возможность управления и текущего контроля операции наклонно направленного бурения/моделирования в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения.

[0008] Фигура 4 иллюстрирует экран ГПИ, обеспечивающий управление и текущий контроль операции наклонно направленного бурения/моделирования в соответствии с некоторыми другими вариантами реализации изобретения.

[0009] Фигура 5 иллюстрирует экран ГПИ, обеспечивающий управление и текущий контроль операции наклонно направленного бурения/моделирования в соответствии с некоторыми другими вариантами реализации изобретения.

[0010] Фигура 6 иллюстрирует экран ГПИ, обеспечивающий управление и текущий контроль операции наклонно направленного бурения/моделирования в соответствии с некоторыми другими вариантами реализации изобретения.

[0011] Фигура 7 иллюстрирует экран ГПИ, обеспечивающий управление и текущий контроль операции наклонно направленного бурения/моделирования в соответствии с некоторыми другими вариантами реализации изобретения.

[0012] Фигура 8 иллюстрирует экран ГПИ, обеспечивающий управление и текущий контроль операции наклонно направленного бурения/моделирования в соответствии с некоторыми другими вариантами реализации изобретения.

[0013] Фигура 9 иллюстрирует отчет, генерируемый по операции наклонно направленного бурения/моделирования в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения.

[0014] Фигуры 10-11 иллюстрируют еще один набор отчетов по операции наклонно направленного бурения/моделирования в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения.

[0015] Фигура 12 иллюстрирует операцию бурения, в которой разбуриватель не используется, а буровое долото находится в забое скважины в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения.

[0016] Фигуры 13-14 иллюстрируют диаграммы крутящего момента в связи с перепадом рабочего давления для забойного двигателя или инструмента для наклонно направленного бурения роторным способом в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения.

[0017] На Фигурах 15А-15С проиллюстрированы примеры переносных устройств мобильной связи, выполненные с возможностью адаптации для функций текущего контроля и управления операциями бурения, связанных с ними функций на буровых площадках и их моделированием в соответствии с различными вариантами реализации изобретения.

[0018] Фигура 16 иллюстрирует типовую архитектуру текущего контроля и управления операцией бурения на буровой площадке с использованием переносного устройства мобильной связи в соответствии с различными вариантами реализации изобретения.

[0019] На Фигуре 17 проиллюстрированы характеристики типового способа текущего контроля и управления операцией бурения с использованием переносного устройства мобильной связи в соответствии с различными вариантами реализации изобретения.

[0020] На Фигуре 18 проиллюстрированы типовые компоненты переносного устройства мобильной связи, выполненные с возможностью текущего контроля и управления операциями бурения в соответствии с различными вариантами реализации изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0021] В разделе описаны способы, устройства и системы текущего контроля и управления операциями наклонно направленного бурения и их моделированием. В нижеследующем описании приведено большое количество специфических деталей. Тем не менее, следует понимать, что варианты реализации изобретения могут быть использованы на практике без этих специфических деталей. В других примерах общеизвестные схемы, конструкции и методы детально не показаны, с тем чтобы не препятствовать пониманию данного описания.

[0022] Данное описание вариантов реализации изобретения разделено на пять разделов. В первом разделе описана операционная среда системы. Во втором разделе описана операционная среда компьютера. В третьем разделе описано графическое и цифровое представления операции наклонно направленного бурения/моделирования. В четвертом разделе описан текущий контроль нагрузки на компоненты в забое скважины. В пятом разделе представлены некоторые комментарии общего характера.

[0023] Варианты реализации изобретения обеспечивают возможность текущего контроля и управления операциями наклонно направленного бурения и их моделирования. Варианты реализации изобретения могут содержать графический и цифровой вывод данных, полученных и обработанных от различных датчиков (включая датчики на поверхности и в забое). Комплект нижней бурильной колонны (КНБК) для роторного бурения, забойный двигатель, бурильная турбина или инструмент бурения с забойным двигателем, такой как инструмент для наклонно направленного бурения роторным способом, обеспечивают возможность наклонно направленного бурения. Функционирование КНБК, забойного двигателя, бурильной турбины или инструмента для наклонно направленного бурения роторным способом в непрерывно изменяющейся обстановке в забое нефтяной скважины представляет относительные сложности, так как рабочие параметры, применяемые на поверхности (такие как скорость потока, усилие на долото и частота вращения бурильной колонны) сочетаются с другими характеристиками операции бурения с забойным двигателем. Эти другие характеристики включают характеристики пласта (такие как прочность породы и геотермальная температура), характеристики дополнительного инструмента, встроенного в КНБК (такого как буровое долото), характеристики буровых растворов (такие как смазывающая способность) и т.д.

[0024] Применение недостаточно оптимальных рабочих параметров, избыточные рабочие параметры и предпринятие ненадлежащих действий в случаях отдельных функциональных неполадок во время работы двигателя в забое - это одни из некоторых проблем, которые встречаются во время операции наклонно направленного бурения.

[0025] Инженеры-проектировщики, служба поддержки, персонал подразделения маркетинга, персонал по ремонту и техобслуживанию, а также различные работники персонала заказчика не должны находиться в районе пола буровой. Также может иметь место значительная разобщенность связи инженера-технолога по наклонно направленному бурению в районе пола буровой с функционирующим КНБК, забойным двигателем, бурильной турбиной или инструментом для наклонно направленного бурения роторным способом, находящимися на глубине нескольких тысяч футов от поверхности. Следовательно, эти лица не могут дать точную оценку влияния рабочих параметров, применяемых на поверхности, а также эксплуатационных условий в забое скважины на буровой двигатель, бурильную турбину или инструмент для наклонно направленного бурения роторным способом во время работы двигателя/инструмента в забое.

[0026] Используя некоторые варианты реализации изобретения, эксплуатационный персонал, инженеры-проектировщики, служба поддержки, персонал подразделения маркетинга, персонал по ремонту и техобслуживанию, а также персонал заказчика могут иметь возможность ознакомления с рабочими параметрами КНБК, забойных двигателей, бурильных турбин и инструмента для наклонно направленного бурения роторным способом, применяемыми на участке пола буровой и суммарными нагрузками, производимыми ими на двигатели/инструмент, в конечном итоге влияющими на эксплуатационные характеристики двигателей/инструмента. Углубленные знания персонала различных специальностей о функционировании КНБК, забойных двигателей, бурильных турбин или инструмента для наклонно направленного бурения роторным способом привнесут свою пользу, начиная со стадии проектирования и до последующей стадии рассмотрения и анализа эксплуатационных неисправностей.

[0027] Варианты реализации изобретения позволят пользователям эффективно обучаться на имитаторе посредством управления операциями с КНБК, забойным двигателем, бурильной турбиной или инструментом для наклонно направленного бурения роторным способом, одновременно исключив проблемы затратности потенциальных угроз безопасности, как правило, связанных с буровой площадкой и операциями динамометрических испытаний. Варианты реализации изобретения будут способствовать совершенствованию знаний баланса потребляемой и выходной мощности двигателя/инструмента с учетом характеристик эксплуатационных условий в забое скважины, а также с учетом КПД, надежности и продолжительности срока службы двигателя/инструмента.

[0028] В некоторых вариантах реализации изобретения предусмотрен графический пользовательский интерфейс (ГПИ) для текущего контроля операции наклонно направленного бурения. Некоторые варианты реализации изобретения могут быть использованы в реальной операции бурения. Некоторые варианты реализации изобретения могут быть использованы в качестве альтернативы или дополнения во время имитирования в целях обучения операторов наклонно направленному бурению. Данные от датчиков на поверхности и в забое могут подвергаться обработке. На основании обработанных данных может быть предусмотрено графическое и цифровое представление операций в забое. Некоторые варианты реализации изобретения могут иллюстрировать эксплуатационные характеристики КНБК, забойного двигателя, бурильной турбины и инструмента для наклонно направленного бурения роторным способом, используемых в операциях наклонно направленного бурения. Некоторые варианты реализации изобретения могут графически иллюстрировать частоту вращения (об/мин) и крутящий момент, прилагаемый забойным двигателем, бурильной турбиной или инструментом для наклонно направленного бурения роторным способом, перепад рабочего давления в двигателе, турбине, инструменте и т.д. Вид в поперечном сечении двигателя, турбины, инструмента внутри бурильной колонны может быть показан графически. На этом виде может быть показано вращение бурильной колонны совместно с двигателем, турбиной и инструментом. Соответственно, бурильщик может визуально отслеживать скорость вращения бурового двигателя/инструмента для наклонно направленного бурения роторным способом и по мере необходимости регулировать ее. В нижеследующем описании и прилагаемых Фигурах описаны текущий контроль и управление буровым двигателем. Такое описание также применимо к роторным КНБК, бурильным турбинам и инструменту для наклонно направленного бурения роторным способом различных типов.

[0029] Фигура 1 иллюстрирует систему операций бурения в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения. Фигура 1 иллюстрирует операцию наклонно направленного бурения. Буровая установка содержит буровую вышку 10 на поверхности 12, являющейся опорой для бурильной колонны 14. В некоторых вариантах реализации изобретения бурильная колонна 14 представляет собой комплект секций бурильных труб, соединенных в виде непрерывной цепи через рабочую площадку 16. В альтернативных вариантах реализации изобретения бурильная колонна вместо отдельных бурильных труб содержит гибкие НКТ. Буровое долото 18 присоединяется к нижнему концу бурильной колонны 14 и во время операций бурения долото 18 создает ствол 20 скважины сквозь геологические пласты 22 и 24. Бурильная колонна 14 на своем нижнем конце содержит комплект 26 нижней бурильной колонны (КНБК), включающий буровое долото 18, прибор каротажа 30, встроенный в участок муфты 32 утяжеленной бурильной трубы, датчики направления, расположенные в переводнике 34 из немагнитного материала для измерительных приборов, внутрискважинный контроллер 40, телеметрический передатчик 42, а в некоторых вариантах реализации изобретения - забойный двигатель/инструмент 28 для наклонно направленного бурения роторным способом.

[0030] Буровой раствор закачивается из резервуара 36 на поверхности через трубопровод 38 в бурильную колонну 14 и к буровому долоту 18. После вытекания из торца бурового долота 18 буровой раствор поднимается обратно на поверхность через затрубное пространство между бурильной колонной 14 и стволом 20 скважины. На поверхности буровой раствор собирается и возвращается в резервуар 36 для фильтрации. Буровой раствор используется для смазки и охлаждения бурового долота 18 и для удаления осколков породы из ствола 20 скважины.

[0031] Внутрискважинный контроллер 40 контролирует работу телеметрического передатчика 42 и приводит в согласование работу компонентов в забое скважины. Контроллер обрабатывает данные, полученные от прибора каротажа 30 и/или датчиков в переводнике 34 для измерительных приборов и вырабатывает кодированные сигналы для передачи на поверхность через телеметрический передатчик 42. В некоторых вариантах реализации изобретения телеметрия представлена в форме гидроимпульсов внутри бурильной колонны 14, которые определяются на поверхности приемником гидроимпульсов 44. Аналогично могут быть использованы другие телеметрические системы (например, телеметрия по акустическому каналу связи вдоль колонны бурильных труб, бурильная труба с кабелем для передачи сигнала и т.д.). В дополнение к скважинным датчикам система может содержать несколько датчиков на поверхности пола буровой для контроля различных операций (например, частоты вращения бурильной колонны, расхода бурового раствора и т.д.).

[0032] В некоторых вариантах реализации изобретения данные от скважинных и наземных датчиков обрабатываются для отображения (как дополнительно описано ниже). Компоненты процессора, обрабатывающие такие данные, могут находиться в забое и/или на поверхности. Например, скважинные данные могут обрабатываться одним или несколькими процессорами в скважинном инструменте. В качестве альтернативного варианта или дополнения данные могут обрабатываться одним или несколькими процессорами на буровой площадке и/или с удаленного местоположения. Кроме того, обработанные данные далее могут отображаться в цифровом и графическом виде (как дополнительно описано ниже).

[0033] Таким образом, описана типовая компьютерная система, которая может быть использована для обработки и/или для отображения данных. В частности, Фигура 2 иллюстрирует компьютер, исполняющий программы для выполнения операций в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения. Компьютерная система 200 может быть репрезентативной для различных компонентов в системе 200. Например, компьютерная система 200 может быть репрезентативной для деталей скважинного инструмента, компьютера по месту буровой площадки, компьютера, удаленного от буровой площадки и т.д.

[0034] Как проиллюстрировано на Фигуре 2, компьютерная система 200 содержит процессор(-ы) 202. Компьютерная система 200 также содержит блок памяти 230, процессорную шину 222 и контроллер-концентратор ввода-вывода (ICH) 224. Процессор(-ы) 202, блок памяти 230 и ICH 224 присоединяются к процессорной шине 222. Процессор(-ы) 202 могут содержать архитектуру любого пригодного процессора. Компьютерная система 200 может содержать один, два, три или более процессоров, любой из которых может выполнять набор команд в соответствии с вариантами реализации изобретения.

[0035] Блок памяти 230 может сохранять данные и/или команды и может содержать любое пригодное запоминающее устройство, как, например, динамическое оперативное ЗУ (ДОЗУ). Компьютерная система 200 также содержит дисковод(-ы) 208 со встроенным контроллером IDE и/или другие пригодные устройства хранения данных. Графический контроллер 204 контролирует отображение информации на дисплейном устройстве 206 в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения.

[0036] Контроллер-концентратор ввода-вывода (ICH) 224 обеспечивает интерфейс с устройствами ввода/вывода или периферийными компонентами для компьютерной системы 200. ICH 224 может содержать любой пригодный контроллер интерфейса для обеспечения любого пригодного канала связи с процессором(-ами) 202, блоком памяти 230 и/или с любым пригодным устройством или компонентом, находящимся в связи с ICH 224. Для одного варианта реализации изобретения ICH 224 обеспечивает соответствующий арбитраж и буферизацию для каждого интерфейса.

[0037] Для некоторых вариантов реализации изобретения ICH 224 обеспечивает интерфейс с одним или несколькими соответствующими дисководами 208 со встроенным контроллером (IDE), такими как накопитель на жестких дисках (HDD) или дисковод для постоянной памяти на компакт-диске (CD ROM), или с соответствующими устройствами универсальной последовательной шины (USB) через один или несколько портов USB 210. Для одного варианта реализации изобретения ICH 224 также обеспечивает интерфейс с клавиатурой 212, мышью 214, дисководом CD-ROM 218, одним или несколькими пригодными устройствами через один или несколько портов шины Fire Wire (шина сверхбыстрой передачи данных) 216. Для одного варианта реализации изобретения ICH 224 также обеспечивает сетевой интерфейс 220, через который компьютерная система 200 может обмениваться данными с другими компьютерами и/или устройствами.

[0038] В некоторых вариантах реализации изобретения компьютерная система 200 содержит машиночитаемый носитель, сохраняющий набор команд (например, программное обеспечение), который реализует собой любую описанную в данной заявке методику либо все такие методики. Помимо этого, программное обеспечение может содержаться, полностью или по меньшей мере частично, в блоке памяти 230 и/или в процессоре(-ах) 202.

[0039] Процесс наклонно направленного бурения основывается на решениях, принимаемых инженером-технологом по наклонно направленному бурению, в результате информации, получаемой бурильщиком в районе пола буровой, в установках каротажа на буровой площадке (но не на участке пола буровой), а также на знаниях инженера-технолога по наклонно направленному бурению об эксплуатационных характеристиках и функционировании оборудования. Решения, принимаемые инженером-технологом по наклонно направленному бурению, имеют непосредственное отношение к рабочим параметрам бурения, применяемым с поверхности к буровому инструменту в забое. Варианты реализации изобретения обеспечивают представление в реальном времени всеобъемлющих данных по наклонно направленному бурению с пола буровой (на внутренне защищенном компьютере или на пульте бурильщика в помещении, продуваемом для ограничения концентрации взрывоопасных паров, или «бытовке»), на буровой площадке (установка регистрации данных каротажа или офис) и удаленно (офис или специальный центр дистанционных технических операций (ДТО) поставщика технологического инструмента для наклонно направленного бурения и/или нефтяной компании).

[0040] Важной частью процесса наклонно направленного бурения является взаимодействие бурового долота с пластом на предмет крутящего момента и частоты вращения, прилагаемых к буровому долоту, и нагрузок, передаваемых на пласт для местного разрушения и снятия пласта. Еще одним важным фактором является то, каким образом крутящий момент и частота вращения, прилагаемые к буровому долоту, вызывают реактивные механические нагрузки на инструменты забойного бурового оборудования, влияющие на траекторию пробуриваемой скважины.

[0041] С поддержанием крутящего момента и частоты вращения на буровом долоте на стабильном уровне можно достичь и поддерживать удовлетворительную скорость проходки, надлежащую проводку направления скважины и т.д. Кроме того, такой стабильный уровень позволяет увеличить надежность и продолжительность срока службы различных инструментов бурения с забойным двигателем в КНБК (переменные механические нагрузки и нагрузки от давления ускоряют износ и усталость компонентов).

[0042] Во время бурения на буровое долото оказывается возбуждение и нагрузки от различных источников. Эти источники могут вызывать колебания скорости вращения долота, вибрацию долота, избыточное усилие от долота на пласт, а в некоторых случаях фактическое отталкивание долота от забоя скважины. Применение усилия на долото (путем ослабления нагрузки на крюк буровой установки) может быть источником возбуждения и нагрузки. Может существовать ряд таких источников, которые могут оказывать негативное влияние на взаимодействие торца бурового долота с пластом. Например, некоторые виды усилий, прилагаемых с поверхности, иногда не передаются на буровое долото, так как бурильная колонна и комплект нижней бурильной колонны соприкасаются с обсадной колонной и стенкой скважины, чем вызываются значительные потери на трение, после чего бурильная колонна может внезапно «высвободиться», в результате чего оставшееся усилие, ранее находившееся на подвесе, внезапно переносится на буровое долото, что приводит к сильным реакционным нагрузкам, прилагаемым к инструменту (внутренним деталям и деталям корпуса) КНБК. Еще одним примером такого источника является приложение крутящего момента с поверхности. Иногда крутящий момент передается на буровое долото не полностью. Бурильная колонна может постепенно высвободиться таким образом, что нагрузки крутящим моментом могут быть внезапно приложены к инструменту забойного бурового оборудования.

[0043] Еще один пример источников возбуждения и нагрузки связан с плавучими полупогружными буровыми установками и буровыми судами. В подобных операциях систематическое приложение усилия на долото происходит посредством использования компенсаторов вертикальной качки. Однако такие компенсаторы зачастую не могут обеспечить 100%-ную эффективность, и неблагоприятные погодные условия также снижают их возможности. Усилие, прилагаемое к долоту, значительно колеблется, что может вызывать большие затруднения при выполнении более точных операций проводки направления скважины. В некоторых случаях долото может фактически оттолкнуться от забоя скважины.

[0044] Вышеописанные ситуации зачастую остаются не замеченными на поверхности инженером-технологом по наклонно направленному бурению. В вариантах реализации изобретения могут обрабатываться соответствующие данные. Посредством графического и цифрового представления в вариантах реализации изобретения могут указываться колебания вращения бурового долота и крутящего момента на выводном валу бурового двигателя/инструмента для наклонно направленного бурения роторным способом, а также характеристики частоты вращения. Сгруппированное представление таких данных ранее не могло быть получено для текущего процесса наклонно направленного бурения на участке пола буровой. Варианты реализации изобретения также позволяют в деталях учитывать такие события из зафиксированных скважинных данных и выявлять нештатные ситуации. Некоторые варианты реализации изобретения применимы для комплектов бурильной колонны для бурения роторным способом, в которых КНБК не содержит буровой двигатель, как, например, в комплекте бурильной колонны для наклонно направленного бурения роторным способом.

[0045] До настоящего времени инженер-технолог по наклонно направленному бурению не располагал данными, полученными в связи с процессом наклонно направленного бурения в реальном времени в одном местоположении. Кроме того, общепринятые методы требовали высокого уровня знаний инженера-технолога по наклонно направленному бурению и в идеальном случае включали интерпретацию и участие специалистов профессий, отличных от профессии инженера-технолога по наклонно направленному бурению, не присутствующих на участке пола буровой. По мере развития электронных КИПиА для инструментов бурения с забойным двигателем в доступе появляется все более увеличивающийся объем данных из забоя, с которыми становится возможным повышение производительности и эффективности процесса наклонно направленного бурения.

[0046] Варианты реализации изобретения обеспечивают центральную платформу, на которой динамические цифровые и графические данные отображаются совместно. В дополнение к отображению данных, генерируемых датчиками, встроенными в скважинный инструмент, варианты реализации изобретения могут обеспечивать платформу, на которой, наряду с совсем недавно разработанными данными от датчиков совместно могут отображаться далее разрабатываемые новейшие данные инженерного моделирования наклонно направленного бурения. Кроме того, варианты реализации изобретения могут интерпретировать и обеспечивать динамическую индикацию случаев в забое, которые должны быть датированы, в противном случае они пройдут незамеченными инженером-технологом по наклонно направленному бурению во время текущего процесса на участке пола буровой (например, малое опрокидывание бурового двигателя/инструмента для наклонно направленного бурения роторным способом, вибрация в забое, прихват-проскальзывание бурового долота и т.д.).

[0047] В вариантах реализации изобретения можно также обрабатывать данные и отображать для инженера-технолога по наклонно направленному бурению уровень нагрузки, прилагаемой к скважинному инструменту в отношении общего КПД буровой установки, механические нагрузки, такие как тенденции усталости, а также оценку надежности того или иного скважинного инструмента. Это по существу предоставляет инженеру-технологу по наклонно направленному бурению гораздо более всеобъемлющую картину и понимание всего процесса наклонно направленного бурения на основании динамических цифровых данных (датчиков и моделируемых данных), динамических графических данных, а также оценок или прогнозов в отношении надежности оборудования (на основании эмпирических знаний, данных динамометрических испытаний и данных технического проектирования). Данные могут быть получены непосредственно от датчиков на поверхности и от скважинных датчиков, а также из моделируемых данных на основании ввода данных от датчиков, где данные обработаны вариантами реализации изобретения. Обработка может основываться на данных, полученных по результатам динамометрических испытаний, а также на данных буровой промышленности и классической теории инженерно-технических работ. Варианты реализации изобретения обеспечивают динамические графические данные и цифровые оценки или прогнозы как в отношении функциональных возможностей комплекта бурильной колонны для бурения с забойным двигателем в процессе наклонно направленного бурения, так и в отношении надежности оборудования для бурения с забойным двигателем.

[0048] Важным компонентом для многих видов применения наклонно направленного бурения является оптимальное применение забойных двигателей и инструмента для наклонно направленного бурения роторным способом. Варианты реализации изобретения могут обеспечивать динамические графическое и цифровое представления забойных двигателей и инструмента для наклонно направленного бурения роторным способом во время работы на предмет перепада рабочего давления в двигателях и нагрузок, прилагаемых от бурильной колонны к инструменту для наклонно направленного бурения роторным способом. Помимо этого, варианты реализации изобретения могут предоставлять динамические диаграммы входных/выходных эксплуатационных характеристик бурового двигателя/инструмента для наклонно направленного бурения роторным способом, для способствования восприятию инженером-технологом по наклонно направленному бурению и принятию им решений.

[0049] Варианты реализации изобретения обеспечивают возможность представления для операции наклонно направленного бурения в реальном времени перепада рабочего давления в буровом двигателе/инструменте для наклонно направленного бурения роторным способом. Обычно инженер-технолог по наклонно направленному бурению должен был исходить из значения давления в стояке над забоем на участке пола буровой в связи со значением динамического давления в забое на участке пола буровой. Далее бурильщик мог вывести получающийся в результате перепад давления и сформулировать результат этого в отношении крутящего момента на выводном валу двигателя/инструмента и частоты вращения двигателя/инструмента (прилагаемых к долоту). Варианты реализации изобретения показывают эти значения перепада давления и получающегося в результате крутящего момента и частоты вращения посредством как диаграмм динамических эксплуатационных характеристик, так и цифрового представления. В некоторых вариантах реализации изобретения представление в реальном времени (как описано) может быть отображено по месту, а также удаленно от буровой площадки.

[0050] Некоторые варианты реализации изобретения могут обеспечивать возможность моделирования проводки направления скважины с забойным двигателем. Некоторые варианты реализации изобретения являются средством для уяснения функционирования забойного двигателя/инструмента для наклонно направленного бурения роторным способом путем предоставления оператору имитатора возможности видеть результаты используемых им рабочих параметров двигателя/инструмента в реальном времени и управлять ими. Оператор имитатора может выбирать различные типы условий бурения, может регулировать усилие на долото (WOB), скорость потока и частоту вращения бурильной колонны. Кроме того, оператор может одновременно видеть получающийся в результате перепад давления в двигателе/инструменте.

[0051] Оператор имитатора может видеть, где на диаграмме эксплуатационных характеристик для двигателя/инструмента находятся результирующие крутящий момент на выводном валу и частота вращения (об/мин) двигателя или инструмента для наклонно направленного бурения роторным способом. В некоторых вариантах реализации изобретения оператор имитатора может также видеть компьютерную графику в поперечном сечении вращения ротора/прецессионного движения в статоре, а также может видеть вращение статора вследствие приложения вращения бурильной колонны (с отношением скоростей 1:1 или с понижением по скорости для простоты наблюдения). Оператор может также видеть опрокидывание двигателя/инструмента, может получить представление о величине нагрузки, индуцированной в двигателе/инструменте, может видеть имитируемые нагрев эластомера и его распадение на части и может получить индикацию того воздействия, которое это производит на надежность двигателя/инструмента в целом.

[0052] Некоторые варианты реализации изобретения позволяют оператору выбирать оптимальные параметры режима бурения и цели для особых условий бурения, а также выполнять настройки процесса для обеспечения эффективно сбалансированной рабочей системы вводов-выводов. В некоторых вариантах реализации изобретения в момент, когда управление достигнуто и поддерживается, система может планировать, каков должен быть реальный конечный результат в отношении рейса инструмента в течение менее 50 час. или свыше 50, 100, 150 или 200 час. С использованием некоторых вариантов реализации изобретения операторам имитатора становится проще понимать, что повышенная механическая скорость проходки (МСП) и операции при повышенных нагрузках двигателя или инструмента для наклонно направленного бурения роторным способом должны учитываться в вопросах возможных случаев управления/прихвата торца долота и соответствующего снижения надежности и продолжительности срока службы.

[0053] В некоторых вариантах реализации изобретения система может генерировать ситуации неисправностей и задавать оператору вопросы по ситуациям неисправностей в отношении оценки индикаций неисправности с учетом проходки в футах/временем, оставшимся до бурения, условиям бурения и т.д., в каждом отдельном случае применения. Ситуации неисправностей, представленные в соответствующих разделах технического руководства, можно найти по гипертекстовым ссылкам (то есть оператор вызывает опрокидывание двигателя/инструмента и по ним дается ссылка в руководстве об «опрокидывании»).

[0054] В некоторых вариантах реализации изобретения имитатор может включать сопоставительный пользовательский режим. Для сопоставительного пользовательского режима существует опция системы баллов и рейтинговая таблица сессий. Можно делать выбор настроек различных целей (то есть выполнить заданную проходку в футах по возможности наиболее эффективно/надежно, или выполнить проходку в футах без ограничений до тех пор, пока вследствие прогнозируемых неисправностей инструмента или снижения износа/КПД/надежности инструмента операции не будут остановлены). Можно получать рейтинг, связанный с одной или несколькими группами параметров. Параметры могут включать следующие одну или несколько настроек:

- выбранные рабочие настройки, при условии, что режим бурения выбран пользователем

- поддержание рабочих параметров таким образом, чтобы обеспечивать надежность двигателя/инструмента, и т.д.

- МСП/выполненная проходка в футах

- количество случаев опрокидывания

- реакции на ситуации опрокидывания

- реакция на различные случаи имевших место неисправностей

- общий КПД процесса в течение сессии имитатора

[0055] Имитатор может обеспечивать возможность выполнения нескольких вводов и выводов. Применительно к вводам имитатор может обеспечивать возможность конфигурирования следующих одного или нескольких параметров:

- размеры и тип двигателя или инструмента для наклонно направленного бурения роторным способом (например, наружный диаметр инструмента)

- размеры и тип инструмента (например, двигателя, инструмента для наклонно направленного бурения роторным способом, калибратора с регулируемым венцом и т.д.)

- тип эластомера статора: высокотемпературный/низкотемпературный

- посадка сопряжения ротора/статора на поверхности: с натягом/при аналогичных размерах/зазор высокий/низкий

- насадка ротора установлена? да/нет (пользователь может перейти к калькулятору из руководства) размер?

- настройка угла перекоса переводника двигателя

- венец съемного муфтового калибратора двигателя

- венец калибратора колонны

[0056] Другие вводы для имитатора могут включать следующие один или несколько параметров:

- Общий тип пласта от 1 до 5 (пласт с типами пород от рыхлых до твердых)

- Есть ли пропластки в пласте?: Да/Нет

- Тип долота: Шарошечное коническое/ИСМ/алмазное

- Диаметр долота

- Калибр для долота

- Данные о заводе-изготовителе долота/заводской номер

- Мощность напора долота:

- Насадки долота: количество/размеры

- Тип бурового раствора: на углеводородной основе, на водной основе, на псевдоуглеводородной основе

[0057] Другие вводы для имитатора могут также включать следующие один или несколько параметров:

- Макс. усилие на долото

- Мин/макс. скорость потока жидкости

- Макс. частота вращения колонны

- Минимальная допустимая МСП

- Максимальная МСП

- Максимальный перепад рабочего давления

- Максимальный реактивный крутящий момент от двигателя/инструмента

- Рабочая температура в забое

- Температура на поверхности

- Амплитуда осевых колебаний

- Амплитуда поперечных колебаний

- Амплитуда крутильных колебаний

[0058] Некоторые вводы управления в реальном времени, производимые оператором, могут включать следующие один или несколько параметров:

- Расход бурового раствора (гал/мин)

- Частота вращения колонны бурильных труб (об/мин)

- Усилие на долото (килофунтов)

- Азимут

- Угол наклона

[0059] В некоторых вариантах реализации изобретения имитатор может обеспечивать возможность получения различных графических и цифровых выводов, включающих следующие одну или несколько характеристик:

- Диаграмма характеристик частоты вращения/крутящего момента/мощности в л.с. двигателя/инструмента с примененными визирными нитями (при этом на диаграмме характеристик указан ввод в переходную зону и в зону опрокидывания)

- Компьютерная графика ротора/статора силовой установки в поперечном разрезе, изображающая вращение и прецессионное движение ротора

- Дифференциальный манометр перепада рабочего давления двигателя/инструмента с индикацией входа в переходную зону и в зону опрокидывания

- Возможный вид в компьютерной графике ротора/статора силовой установки в продольном разрезе, изображающий прохождение бурового раствора между ротором и статором (причем ротор вращается и полости для жидкости движутся), (может также содержать вид заполненного двигателя/инструмента, то есть показывать течение жидкости в устройстве передачи и через секцию карданного вала/подшипниковую опору).

- Частота вращения бурильной колонны, производительность насоса бурового раствора (гал/мин) и регуляторы усилия на долото

- Частота вращения двигателя/инструмента на выводном валу и крутящий момент на выводном валу

- Фактическая частота вращения долота (частота вращения колонны бурильных труб + частота вращения на выводном валу двигателя/инструмента, благодаря которой можно узнать коэффициент объемных потерь двигателя/инструмента и т.д.)

- Индикаторы фактической, минимальной, максимальной и средней МСП

- Индикаторы общего КПД/надежности

- Индикаторы случаев опрокидывания

- Текущая и общая реакция на индикаторы событий (программа выдает такие пункты, как полное или малое опрокидывание, пропластки, зашламование долота и т.д.)

- Различные встроенные звуки предупредительной сигнализации

[0060] Другие графические и цифровые выводы могут включать следующие один или несколько параметров:

- Изменение посадки ротора/статора вследствие температуры в скважине

- Индикатор температуры эластомера

- температура статора/тенденция неисправности (сигнализация при растрескивании, разрывах, распадении на части)

- Суммарная выполненная проходка в футах:

- для МСП на разрыв и общей МСП

- реактивный крутящий момент

- индикаторы количества опрокидываний (малые и полные опрокидывания)

- время для реакции на ситуации опрокидывания

- общий КПД процесса в течение сессии имитатора/связь с показателем безопасности

[0061] В некоторых вариантах реализации изобретения другие графические и цифровые выводы могут включать следующие один или несколько параметров:

- Максимальное усилие на долото

- Минимальная/максимальная скорость потока жидкости

- Выводы вибрации долота

- Амплитуда осевых колебаний

- Амплитуда поперечных колебаний

- Амплитуда крутильных колебаний

[0062] В некоторых вариантах реализации изобретения другие графические и цифровые выводы могут включать следующие один или несколько параметров:

- Компьютерная графика ротора/статора силовой установки в поперечном разрезе в реальном времени

- Компьютерная графика датчика давления аналогового типа в стояке

- Средства интерактивного управления пользователя: расход бурового раствора (гал/мин), усилие на долото, скорость вращения колонны бурильных труб

- Индикатор опрокидывания, индикатор малого опрокидывания

- Индикаторы экрана вывода программы:

- Усилие на долото

- Скорость потока жидкости (минимальная/максимальная)

- Частота вращения колонны труб (максимальная)

- Перепад давления двигателя/инструмента

- Крутящий момент двигателя/инструмента

- Частота вращения двигателя/инструмента на выводном валу

- Фактическая частота вращения долота (колонны труб и двигателя)

- Случаи малого опрокидывания

- Случаи полного опрокидывания

- Минимальная допустимая МСП

- Суммарная выполненная проходка в футах

- Затраченное время

- Фактическая и средняя МСП

- Общий КПД/уровень безопасности, расчетные

- Тенденция неисправности статора

- Пласт (основной)

- Общий тип разбуриваемости пласта, то есть от 1 до 5 (бурение от рыхлых до твердых пород)

[0063] В некоторых вариантах реализации изобретения другие графические и цифровые выводы могут содержать некоторые дополнительные выводы, включающие следующие один или несколько параметров:

- Изменение посадки ротора/статора согласно температуре в скважине

- Индикатор температуры эластомера

- температура статора/тенденция неисправности (сигнализация при растрескивании, разрывах, распадении на части)

- Суммарная выполненная проходка в футах:

- для МСП на разрыв и общей МСП

- реактивный крутящий момент

- индикатор количества опрокидываний (малое и полное опрокидывание)

[0064] В некоторых вариантах реализации изобретения интерфейс может содержать книгу регистрации. Книга регистрации может отображать запись данных и замечаний в реальном времени. Книга регистрации может представлять собой редактируемый документ, который возможно скачивать для последующих обращений к нему. В некоторых вариантах реализации изобретения отображаемые данные могут быть записаны и графически воспроизведены. Соответственно, случаи неисправности бурового инструмента могут быть проанализированы и отображены для заказчиков.

[0065] Некоторые варианты реализации изобретения могут быть использованы как для фактических, так и имитируемых операций бурения для различных режимов, в том числе комплект нижней бурильной колонны (КНБК) с двигателем и КНБК с буровым двигателем и инструментом вверху и внизу (например, разбуривателем ствола скважины и инструментом для наклонно направленного бурения роторным способом) и т.д.

[0066] Далее описываются различные экраны графического пользовательского интерфейса для отображения графического и цифрового вывода для текущего контроля и управления операцией бурения/ее моделированием. Фигура 3 иллюстрирует экран графического пользовательского интерфейса (ГПИ), обеспечивающего возможность управления и текущего контроля операции наклонно направленного бурения/моделирования в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения. Экран ГПИ 300 содержит диаграмму 302, отслеживающую эксплуатационные характеристики забойного двигателя. Диаграмма 302 иллюстрирует взаимосвязь между скоростью потока и частотой вращения двигателя, перепадом рабочего давления в забойном двигателе и крутящим моментом на выводном валу от забойного двигателя. Диаграмма 303 экрана ГПИ 300 иллюстрирует графические и цифровые данные о забойном двигателе. Диаграмма 304 иллюстрирует поперечное сечение бурильной колонны 306, в которую помещен забойный двигатель 308. Забойный двигатель 308 может включать винтовую силовую установку объемного типа со спиральным расположением лопастей ротора и статором, в которой при заданной скорости потока и свойствах циркулирующей жидкости перепад рабочего давления в силовой установке прямо пропорционален крутящему моменту, производимому силовой установкой. Как показано, забойный двигатель 308 содержит ряд лопастей на роторе, которые помещаются в ряд отверстий для лопастей на статоре корпуса 306. По мере протекания бурового раствора, нагнетаемого под давлением, через отверстия между лопастями, одна или несколько лопастей входят в одно или несколько отверстий, таким образом вызывая вращение. Для иллюстрации вращения бурильной колонны 306 и забойного двигателя 308 диаграмма 304 может корректироваться на основании показаний датчиков. Соответственно, рабочий на буровой установке может визуально отслеживать вращение и по мере необходимости регулировать его.

[0067] Диаграмма 305 иллюстрирует счетчик, отслеживающий перепад давления в забойном двигателе. Диаграмма 303 также содержит цифровые выводы ряда атрибутов двигателя, бурового долота и бурильной колонны. Например, диаграмма 303 содержит цифровые выводы частоты вращения двигателя на выводном валу, частоты вращения бурильной колонны, частоты вращения бурового долота, усилия на долото, силовой установки, перепада давления, механической скорости проходки, скорости потока и крутящего момента двигателя на выводном валу.

[0068] Диаграмма 310 экрана ГПИ 300 иллюстрирует положение КНБК (в том числе глубину в стволе скважины и расстояние, на котором долото находится от забоя). Диаграмма 312 экрана ГПИ 300 иллюстрирует данные, связанные с управлением бурением (в том числе тормозом/буровой лебедкой, насосами и роторным столом/верхним приводом). На диаграмме 314 экрана ГПИ 300 видны сводные данные по бурению (в том числе давление над забоем, давление в забое, скорость потока, частота вращения колонны труб, частота вращения долота, усилие на долото, крутящий момент двигателя на выводном валу, количество времени на текущий рейс инструмента, фактическая глубина и средняя МСП).

[0069] Диаграмма 316 экрана ГПИ 300 содержит ряд кнопок, позволяющих изменять единицы измерения, генерировать отчеты по данной операции бурения, составлять прогноз для операции бурения, поднимать бурильную колонну из ствола скважины и прекращать операцию бурения/моделирования.

[0070] Фигура 4 иллюстрирует экран графического пользовательского интерфейса (ГПИ), обеспечивающего управление и текущий контроль операций наклонно направленного бурения/моделирования в соответствии с некоторыми другими вариантами реализации изобретения. Экран ГПИ 400 содержит некоторые диаграммы, аналогичные диаграммам с экрана ГПИ 300. Помимо этого, экран ГПИ 400 содержит некоторые дополнительные диаграммы.

[0071] Экран ГПИ 400 содержит диаграмму 401. Диаграмма 401 иллюстрирует положение бурового долота (в том числе глубину в стволе скважины и расстояние, на котором долото находится от забоя). Экран ГПИ 400 содержит диаграмму 402 содержащую сводные данные о безопасности операции бурения (в том числе данные, относящиеся к опрокидыванию, посадке ротора/статора и оценкам безопасности). Экран ГПИ 400 содержит диаграмму 406, содержащую предупреждения о неисправностях, связанных с операцией бурения/моделированием, причины таких неисправности и меры по устранению таких неисправностей.

[0072] Фигура 5 иллюстрирует экран графического пользовательского интерфейса (ГПИ), обеспечивающего управление и текущий контроль операции наклонно направленного бурения/моделирования в соответствии с некоторыми другими вариантами реализации изобретения. Экран ГПИ 500 содержит некоторые диаграммы, аналогичные диаграммам с экранов ГПИ 300 и 400. Помимо этого, экран ГПИ 500 содержит некоторые дополнительные диаграммы.

[0073] Экран ГПИ 500 содержит диаграмму 502, иллюстрирующую положение в забое различных компонентов КНБК. Иллюстрируемые компоненты КНБК включают разбуриватель, забойный двигатель и инструмент для наклонно направленного бурения роторным способом. Диаграмма 502 иллюстрирует расстояние от поверхности и от забоя до этих различных компонентов КНБК. Экран ГПИ 500 также содержит диаграмму 504, иллюстрирующую динамику операции бурения. Динамика бурения содержит цифровые выводы, содержащие фактические данные о поперечных колебаниях, осевых колебаниях, крутильных колебаниях и реактивном крутящем моменте. Динамика бурения также содержит цифровые выводы, содержащие проекцию сильных колебаний (в том числе поперечных, осевых и крутильных). Динамика бурения также включает анализ КНБК не предмет вихревых движений, отслеживающий скорости и суммарное число циклов КНБК.

[0074] Фигура 6 иллюстрирует экран графического пользовательского интерфейса (ГПИ), обеспечивающего управление и текущий контроль операций наклонно направленного бурения/моделирования в соответствии с некоторыми другими вариантами реализации изобретения. Экран ГПИ 600 содержит некоторые диаграммы, аналогичные диаграммам с экранов ГПИ 300, 400 и 500. Помимо этого, экран ГПИ 600 содержит некоторые дополнительные диаграммы.

[0075] Экран ГПИ 600 содержит диаграмму 602, иллюстрирующую управление весом различных частей КНБК. Диаграмма 602 содержит общее усилие на долото и процентное соотношение усилия на разбуриватель и буровое долото. Экран ГПИ 600 также содержит диаграмму 604, включающую помощь по другим диаграммам на экране ГПИ 600.

[0076] Фигура 7 иллюстрирует экран графического пользовательского интерфейса (ГПИ), обеспечивающего управление и текущий контроль операций наклонно направленного бурения/моделирования в соответствии с некоторыми другими вариантами реализации изобретения. Экран ГПИ 700 содержит некоторые диаграммы, аналогичные диаграммам с экранов ГПИ 300, 400, 500 и 600. Помимо этого, экран ГПИ 700 содержит некоторые дополнительные диаграммы.

[0077] Экран ГПИ 700 содержит диаграмму 702, иллюстрирующую эксплуатационные характеристики инструмента для наклонно направленного бурения роторным способом. В частности, на диаграмме 702 показан текущий контроль КПД крутящего момента инструмента для наклонно направленного бурения роторным способом в отношении минимального порогового значения и максимального порогового значения. Экран ГПИ 700 также содержит диаграмму 704. Диаграмма 704 содержит диаграмму 706, иллюстрирующую состояние торца долота комплекта нижней бурильной колонны на текущий момент. Торец долота представляет собой индикацию азимута направления забойного бурового оборудования относительно магнитного севера. Торец долота привязывается к планируемому азимутальному направлению скважины на заданную глубину. Диаграмма 704 также содержит диаграмму 708, которая иллюстрирует счетчик, контролирующий уровень масла в редукторе. Функцию этого счетчика можно изменять для контроля других параметров инструмента, таких как передача, пробуксовка сцепления и состояние аккумулятора.

[0078] Диаграмма 704 также содержит цифровые выводы ряда атрибутов двигателя, бурового долота и бурильной колонны. Например, диаграмма 704 содержит цифровые выводы частоты вращения двигателя на выводном валу, частоты вращения бурильной колонны, частоты вращения бурового долота, усилия на долото, механической скорости проходки, скорости потока и крутящего момента двигателя на выводном валу. Диаграмма 704 также содержит цифровой вывод для глубины, угла наклона и азимута ствола скважины.

[0079] Экран ГПИ 700 также содержит диаграмму 707, содержащую сводные значения КПД бурения. Диаграмма 707 содержит описание разбуриваемого пласта (в том числе наименование и прочность породы). Диаграмма 707 также содержит цифровой вывод оптимальной, текущей и средней частоты вращения долота, усилия на долото и крутящего момента. Диаграмма 707 также содержит описание прогнозируемой, текущей и средней механической скорости проходки.

[0080] Экран ГПИ 700 содержит диаграмму 709, содержащую несколько кнопок. С помощью одной кнопки открывается приложение книги регистрации, что позволяет вносить в нее эти данные. С помощью другой кнопки генерируется отчет на основании данных о настоящей операции бурения. С помощью другой кнопки отображаются сервисные программы для инструмента для наклонно направленного бурения роторным способом.

[0081] Фигура 8 иллюстрирует экран графического пользовательского интерфейса (ГПИ), обеспечивающего управление и текущий контроль операции наклонно направленного бурения/моделирования в соответствии с некоторыми другими вариантами реализации изобретения. Экран ГПИ 800 содержит некоторые диаграммы, аналогичные диаграммам с экранов ГПИ 300, 400, 500, 600 и 700. Помимо этого, экран ГПИ 800 содержит некоторые дополнительные диаграммы.

[0082] Экран ГПИ 800 содержит диаграмму 802, иллюстрирующую изменение частоты вращения долота на протяжении времени. Диаграмма 802 включает оптимальный верхний предел и оптимальный нижний предел этого изменения. Диаграмма 804 аналогична диаграмме 704. Однако диаграмма 708 замещена диаграммой 806, включающей иллюстрацию счетчика текущей частоты вращения долота. Функцию этого счетчика можно изменять на контроль частоты вращения двигателя, частоты вращения бурильной колонны, усилия на долото, нагрузки циклического изгибающего усилия (усталости) на компоненты комплекта бурильной колонны и т.д..

[0083] Фигура 9 иллюстрирует отчет, генерируемый по операции наклонно направленного бурения/моделирования в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения. Отчет 900 содержит графический и цифровой выводы, содержащие данные для бурения (такие как глубина, механическая скорость проходки, скорость потока и т.д.). Отчет 900 также содержит атрибуты двигателя, бурового долота и бурового раствора (в том числе тип модели, размеры и т.д.). Отчет 900 содержит диаграмму эксплуатационных характеристик двигателя, аналогичную диаграмме 302, проиллюстрированной на Фигуре 3. Отчет 900 может генерироваться в любой точке во время операции бурения/моделирования.

[0084] Фигуры 10-11 иллюстрируют еще один набор отчетов по операции наклонно направленного бурения/моделирования в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения. Отчет 1000 и отчет 1100 обеспечивают графический, цифровой и текстовый вывод по операциям забойного двигателя. Вариант реализации изобретения может выполнять цифровые логические стандартные программы и совмещать результаты с теми или иными записанными фразами из системной памяти в письменные отчеты, при этом варианты реализации изобретения могут сокращать нагрузку на пользователя, вначале выполняя оценку цифровых данных и физических случаев, затем выдавая грамматически и технически правильные письменные отчеты. Это усовершенствованное автоматизированное средство формирования текстовых отчетов в варианте реализации изобретения именуется «псевдо-текст» и «псевдо-отчет»; ранее в процессе наклонно направленного бурения оно не применялось. Это средство применимо для операций бурения в реальном времени и анализа приложений после буровых работ.

[0085] Тогда как на различных экранах ГПИ были представлены различные диаграммы, варианты реализации изобретения не ограничиваются проиллюстрированным материалом. В частности, тот или иной экран ГПИ может содержать большее или меньшее количество диаграмм. Описанные диаграммы могут сочетаться в любых комбинациях. Кроме того, различные экраны ГПИ применимы как для операций бурения в реальном времени, так и их моделирования.

[0086] В некоторых вариантах реализации изобретения предусмотрен текущий контроль нагрузки между компонентами в забое скважины (в том числе распределение нагрузки между буровым долотом и разбуривателями). В некоторых вариантах реализации изобретения в забойных двигателях используются винтовые силовые установки объемного типа со спиральным расположением лопастей ротора и статорами, в которых при заданной скорости потока и свойствах циркулирующей жидкости перепад рабочего давления, образовавшийся в силовой установке, прямо пропорционален крутящему моменту, производимому силовой установкой. Взаимосвязь между усилием на долото (WOB) и перепадом давления (ΔP) может быть использована в связи с оценкой крутильных нагрузок и вращения буровых долот - путем сопоставления с отдельными эксплуатационными характеристиками (диаграмма эксплуатационных характеристик) для используемой конфигурации двигателя (силовой установки).

[0087] Все более распространяется применение операторами устройств расширения скважины, таких как разбуриватели, совместно с двигателями, для операций по существенному увеличению диаметра скважины до +30%. В конфигурациях таких КНБК, между вооружением долота и вооружением устройства расширения скважины или разбуривателя помещается, как правило, 30-120 футов УБТ, стабилизаторов и оборудования ТВБ/КВБ. В многослойных пластах вооружение каждого долота, как правило, находится в породах различных типов, чем вызывается большая вариация усилий на долото (WOB), прилагаемых к вооружению каждого долота. Невозможность контроля и правильного приложения усилия на долото (WOB) в сравнении с усилием на разбуриватель (WOR) стала причиной большого количества случаев катастрофических поломок инструмента и значительных затрат вследствие потерь времени из-за простоев (NPT) для операторов и сходных поставщиков услуг. В некоторых вариантах реализации изобретения усилие и крутящий момент, прилагаемые к разбуривателю, могут быть округлены и отличаться от тех, которые прилагаются к долоту. В некоторых вариантах реализации изобретения усилие и крутящий момент, прилагаемые к разбуривателю сравнительно с долотом, могут быть отображены в реальном времени, зарегистрированы и т.д.

[0088] В некоторых вариантах реализации изобретения настройка конфигурации операции бурения произведена по меньшей мере для двух конфигураций для определения двух различных точек данных. Фигура 12 иллюстрирует операцию бурения, в которой разбуриватель не используется, а буровое долото находится в забое скважины в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения. Фигура 12 иллюстрирует бурильную колонну 1202 в стволе скважины 1204 со стенками 1210. Бурильная колонна 1202 содержит разбуриватели 1206А-1206В, которые находятся не в выдвинутом положении, не соприкасаясь со стенками 1210. Буровое долото 1208 на конце бурильной колонны 1202 находится в забое 1212 ствола скважины 1204. В некоторых вариантах реализации изобретения датчик(-и) могут определять крутящий момент на поверхности. Кроме того, датчик(-и) могут определять перепад давления при обычной рабочей скорости потока, когда буровое долото 1208 находится в забое, с известным усилием на долото, при этом, для выявления первоначальной точки данных, разбуриватели 1206А-1206В не соприкасаются со стенками скважины. Затем определяется вторая точка данных. В частности, может быть произведена оценка одних и тех же параметров (крутящий момент на поверхности и перепад давления), в то время, когда буровое долото 1208 работает в забое, с другим усилием на долото, а разбуриватели 1206А-1206В не соприкасаются со стенками скважины.

[0089] Две точки данных могут быть использованы для расчета наклона линии. В частности, Фигуры 13-14 иллюстрируют диаграммы крутящего момента в связи с перепадом рабочего давления для забойного двигателя в соответствии с некоторыми вариантами реализации изобретения. На диаграммах 1300 и 1400 разница в перепаде давления и расчетном наклоне связана с ранее известными функциональными характеристиками конкретной силовой установки (см. трубопровод 1302 на Фигурах 13-14). В некоторых вариантах реализации изобретения любое отклонение расчетного наклона или продления линии за пределы расчетного пересечения крутящего момента/кривой Δ связывается с расширителем/разбуривателем скважины и, следовательно, крутильная нагрузка и вращательное движение бурового долота могут быть отделены от движения других компонентов КНБК (см. продление 1402 на Фигуре 14).

[0090] В некоторых вариантах реализации изобретения такое распределение нагрузок может отображаться на одном из экранов ГПИ (как описано выше). Такие графические представления могут способствовать проведению операций в скважине до наступления прихвата-проскальзывания и поперечных колебаний. Кроме того, этот текущий контроль распределения позволяет приблизительно определять функциональное состояние дополнительных скважинных КИПиА или оборудованного аппаратурой двигателя без обеспечения дополнительных скважинных датчиков, независимо от существующей конструкции двигателя и без ее изменения.

[0091] В некоторых вариантах реализации изобретения интерпретация перепада рабочего давления в двигателе может быть использована для оценки сил, необходимых для преодоления статической инерции и потерь на трение, связанных с другим инструментом, работающим ниже двигателей, таким как инструмент для наклонно направленного бурения роторным способом и калибраторы с регулируемым венцом. Во многих вариантах применения в скважинах с большим углом наклона и скважинах малого диаметра может возникать проблема, когда перепад давления приложен к буровому двигателю и полученная в результате крутильная нагрузка затем приложена к инструменту под двигателем, однако вращение инструмента под двигателем не создается. Таким образом, потери на трение и потери в весе инструмента преодолеваются приложенным проворачиванием двигателя и внезапным началом вращения инструмента. Это может вызвать проблемы механических нагрузок на механические и электронные компоненты внутри инструмента под двигателем. Пагубное влияние может быть оказано и на внутренние компоненты двигателя.

[0092] В некоторых вариантах применения для преодоления механических нагрузок, вызванных инструментом под двигателем, потребляется такое количество электроэнергии, что для выполнения самого процесса бурения может оставаться лишь ограниченное количество электроэнергии. Графическое и цифровое представления (как описано в данной заявке) могут обеспечивать индикацию этой проблемы в реальном времени. Соответственно, персонал в сфере наклонно направленного бурения может по мере необходимости производить настройки операции бурения. В некоторых вариантах применения может иногда требоваться, чтобы инструмент, работающий ниже двигателей, эксплуатировался при очень низких скоростях потока с небольшими перепадами давления для целей правильной компоновки такого инструмента или выполнения им определенных функций.

[0093] Решением в вышеописанных ситуациях могут стать варианты реализации графического и цифрового представлений. Более детальные нюансы пуска двигателя и низкого уровня его работы зачастую инженеру-технологу по наклонно направленному бурению на поверхности не заметны. Варианты реализации изобретения могут обрабатывать соответствующие данные и посредством таких графических и цифровых представлений указывать на колебания вращения бурового долота и характеристик крутящего момента на выводном валу и частоты вращения буровой двигателя. Некоторые варианты реализации изобретения могут применяться в комплектах бурильной колонны для бурения роторным способом, в которых в составе забойного бурового оборудования не имеется бурового двигателя.

[0094] В различных вариантах реализации изобретения текущий контроль и управление операциями наклонно направленного бурения и связанных с ними функций и моделирование могут проводиться на переносном устройстве мобильной связи. Переносное устройство мобильной связи определяется в данной заявке как такое устройство, которое может поддерживать беспроводную связь и имеет конструкцию, обладающую мобильностью в виде переносного устройства. Переносные устройства мобильной связи могут представлять собой, кроме прочего, смартфон, планшетный компьютер и ноутбук, каждый из которых содержит графический пользовательский интерфейс. Смартфон, пример которого проиллюстрирован на Фигуре 15А - это мобильный телефон, операционная система которого обеспечивает дополнительные вычислительные возможности самого смартфона. Дополнительные вычислительные возможности содержат интерфейсы программирования приложений (ИПП), управляющие не-телефонными приложениями смартфона и совмещающие эти приложения с операционной системой телефона. Вычислительные возможности обеспечивают обработку данных и экраны визуального отображения, которые могут быть выполнены отдельно от сеанса связи. Смартфоны могут содержать сенсорные экраны и веб-браузеры. Планшетный компьютер, пример которого проиллюстрирован на Фигуре 15В, представляет собой цельный портативный компьютер, как правило, управляемый пользователем через сенсорный экран. Использование сенсорного экрана и виртуальной клавиатуры обеспечивает функционирование планшетного компьютера в качестве портативного компьютера аналогично ноутбуку, однако с ограниченным количеством компонентов аппаратного обеспечения. Конструкция ноутбука, пример которого проиллюстрирован на Фигуре 15С, помещена в корпус, чем обеспечивается увеличение количества компонентов аппаратного обеспечения сравнительно с планшетным компьютером, таких как устройств CD/DVD, встроенных в ноутбук, и места для дополнительной памяти для хранения данных. Хотя ноутбуки являются портативными компьютерами, они, как правило, имеют большие размеры и вес, чем планшетный компьютер. Компоненты таких переносных устройств мобильной связи могут быть сконструированы так, чтобы функционировать аналогично компонентам, описанным в связи с Фигурой 2, с тем чтобы выполнять действия и методы, информация о которых изложена в данной заявке с примерами в связи с Фигурами 1-14. Способность переносных устройств мобильной связи работать в беспроводном режиме обеспечивает возможность исключения таких компонентов ввода, как порты клавиатуры, компакт-диски и другие компоненты стационарных компьютеров. Например, смартфон и планшетный компьютер не могут содержать дисковод для компакт-дисков или аналогичный компонент для ввода с внешнего устройства, а ноутбук может содержать такие дополнительные компоненты. В дополнение к вышеописанным действиям и методам переносное устройство мобильной связи может содержать ИПП и сохраненные команды для дополнительного анализа данных об операции бурения на буровой площадке. Переносное устройство мобильной связи может обеспечивать дистанционный текущий контроль и управление операциями наклонно направленного бурения на буровой площадке без перебоев и с проведением в реальном времени.

[0095] Переносное устройство мобильной связи может быть сконструировано так, чтобы иметь возможность обмениваться данными по беспроводной связи с использованием различных режимов беспроводной передачи. Например, сетевой интерфейс переносного устройства мобильной связи может содержать компоненты беспроводного обмена данными по беспроводной глобальной сети (WAN), как предусмотрено поставщиком услуг связи. Сетевой интерфейс переносного устройства мобильной связи может также содержать компоненты беспроводного обмена данными по беспроводной локальной сети (LAN), такой как сеть Wi-Fi или Bluetooth. В переносном устройстве мобильной связи для присоединения к местному маршрутизатору может использоваться Wi-Fi, чтобы связываться с буровой площадкой через подключение к сети интернет. Для связи с буровой площадкой через подключение к сети интернет также может быть использована технология Bluetooth. Диапазон соединения Bluetooth может быть меньше диапазона соединения Wi-Fi. Bluetooth, Wi-Fi или другие беспроводные средства ближнего действия могут также быть использованы для возможности работы переносного устройства мобильной связи с местными устройствами, такими как, кроме прочего, внешней клавиатурой, внешней мышью, совместимых с ГПИ переносного устройства мобильной связи, принтеров и местных внешних устройств хранения данных.

[0096] Фигура 16 иллюстрирует вариант реализации изобретения типовой архитектуры текущего контроля и управления операцией бурения на буровой площадке 1615 с использованием переносного устройства мобильной связи 1630. Операция бурения может представлять собой операцию наклонно направленного бурения буровым инструментом 1605. Операция бурения на буровой площадке 1615 может быть структурирована так, чтобы включать компоненты, аналогичные компонентам на буровой площадке с Фигуры 1. Буровой инструмент 1605 может содержать ряд различных датчиков, осуществляющих сбор и отправку данных на поверхность. Эти данные могут содержать сведения о компонентах бурового инструмента 1605, содержащие данные о внутренних деталях компонентов бурового инструмента 1605 и данные о деталях бурового инструмента 1605, которые могут непосредственно соприкасаться с наружной частью бурового инструмента 1605. Данные могут также содержать сведения для обеспечения анализа в пластах, в которых функционирует буровой инструмент 1605. Такие сведения о пласте могут быть собраны от датчиков, генерирующих сигналы касания щупом пластов и принимающих сигналы от пластов в качестве реакции на сигналы касания щупом. Принятые сигналы могут содержать сигналы впереди участка операции наклонно направленного бурения.

[0097] Буровой инструмент 1605 может отправлять данные в полевой компьютер 1620, находящийся на буровой площадке. Полевой компьютер 1620 может обрабатывать некоторые или все данные от бурового инструмента 1605 и отправлять результаты в другие местоположения, в том числе в переносное устройство мобильной связи 1630. Полевой компьютер 1620 может направлять данные без их анализа и/или обработки в другие местоположения, в том числе в переносное устройство мобильной связи 1630. В качестве альтернативного варианта данные могут быть проанализированы в устройстве обработки данных бурового инструмента 105 в забое, и набор результатов может быть отправлен на поверхность. Набор результатов может далее обрабатываться и/или анализироваться на полевом компьютере 1620 или в других местоположениях, в том числе в переносном устройстве мобильной связи 1630. Если полевой компьютер 1620 функционирует единственно в качестве маршрутизатора связей, его можно заменить устройством маршрутизации связей. Полевой компьютер 1620 может иметь конструкцию в виде комбинации компьютера и устройства маршрутизации связей. Связь между полевым компьютером 1620 и переносным устройством мобильной связи 1630 через беспроводную сеть(-и) может содержать другое средство связи между полевым компьютером 1620 и беспроводными сетями 1625.

[0098] Переносное устройство мобильной связи 1630 может получать данные по беспроводной связи от беспроводной сети 1625 или комбинации беспроводных сетей 1625. Комбинация беспроводных сетей 1625 может содержать комбинации одной или нескольких беспроводных сетей WAN и/или одной или нескольких беспроводных сетей LAN. Переносное устройство мобильной связи 1630 может отображать данные на экране ГПИ переносного устройства мобильной связи 1630 в различных форматах. Базисные ИПП в переносном устройстве мобильной связи 1630 могут функционировать так, чтобы манипулировать данными для дальнейшего анализа операции бурения в связи с буровым инструментом 1605 на буровой площадке 1615 и отображать результаты такого дальнейшего анализа в своем ГПИ. Если данные представляют собой не проанализированные до принятия на переносное устройство мобильной связи 1630 данные, базисные ИПП в переносном устройстве мобильной связи 1630 могут функционировать так, чтобы анализировать данные и отображать результаты в ГПИ переносного устройства мобильной связи 1630.

[0099] Команды, генерируемые переносным устройством мобильной связи 1630, могут быть отправлены с переносного устройства мобильной связи 1630 с помощью беспроводной сети(-ей) 1625 обратно на буровую площадку 1615 для управления работой бурового инструмента 1605. Команды могут быть получены полевым компьютером 1620 для дальнейшей оценки, для обработки в формат, пригодный для отправки на буровой инструмент 1605, или для непосредственной отправки на буровой инструмент 1605. Полевой компьютер 1620 может иметь конструкцию в виде комбинации компьютера и устройства маршрутизации связей.

[00100] В различных вариантах реализации изобретения процесс выполнения операции наклонно направленного бурения на буровой площадке может проводиться координированно с использованием переносного устройства мобильной связи. Такой процесс может включать получение данных беспроводной связи переносным устройством мобильной связи с одного или нескольких датчиков, расположенных в забое на буровой площадке, где выводимые данные по меньшей мере с одного или нескольких датчиков связаны с атрибутом эксплуатационных характеристик компонента в забое скважины. Компонент в забое скважины может содержать часть бурильной колонны, используемую для выполнения операции наклонно направленного бурения. Компонент в забое скважины может относиться к группе, состоящей из забойного двигателя и инструмента для наклонно направленного бурения роторным способом. Атрибут эксплуатационных характеристик может быть выбран из группы, состоящей из частоты вращения за единицу времени компонента в забое скважины, перепада рабочего давления в компоненте в забое скважины и крутящего момента на выводном валу компонента в забое скважины. Данные могут быть отправлены в переносное устройство мобильной связи с одного или нескольких датчиков через полевой компьютер на буровой площадке или маршрутизатор связи на буровой площадке. Такой способ может включать отображение данных в цифровом представлении, графическом представлении или комбинации графического представления и цифрового представления на экране ГПИ переносного устройства мобильной связи. Дополнительные данные, связанные с операциями бурения, могут быть отправлены по беспроводной связи в переносное устройство мобильной связи, где информация на основании данных отображается на экране ГПИ переносного устройства мобильной связи. С помощью экрана ГПИ переносного устройства мобильной связи можно генерировать команды управления и отправлять их на буровую площадку для управления операцией наклонно направленного бурения. Дополнительно к некоторым функциям команды можно генерировать с переносного устройства мобильной связи и отправлять на буровую площадку для управления операцией наклонно направленного бурения автоматически без использования ГПИ. В переносном устройстве мобильной связи можно произвести настройку ручной коррекции автоматических функций.

[00101] Фигура 17 иллюстрирует характеристики варианта реализации изобретения в типовом способе текущего контроля и управления операциями наклонно направленного бурения. Такой способ и аналогичные способы могут осуществляться с использованием устройств и архитектур в соответствии с объяснением в данной заявке. На 1710 данные получены по беспроводной связи устройством мобильной связи, где устройство мобильной связи представляет собой переносное устройство мобильной связи. (Для простоты пояснения в связи с типовыми характеристиками способа текущего контроля и управления операциями наклонно направленного бурения переносное устройство мобильной связи именуется в последующих пояснениях как устройство мобильной связи.) Данные могут содержать сведения о технологических показателях операции наклонно направленного бурения в забое на буровой площадке. Данные могут содержать сведения, связанные с атрибутом эксплуатационных характеристик одного или нескольких буровых компонентов, используемых в операции наклонно направленного бурения, расположенных в забое. Один или несколько буровых компонентов могут состоять из бурового двигателя и инструмента для наклонно направленного бурения роторным способом. Атрибут эксплуатационных характеристик может содержать одно или несколько значений частоты вращения за единицу времени одного или нескольких буровых компонентов, перепад рабочего давления в одном или нескольких буровых компонентах или крутящий момент на выводном валу одного или нескольких буровых компонентов. Устройством мобильной связи может быть смартфон. Устройством мобильной связи может быть планшетный компьютер. Устройством мобильной связи может быть ноутбук.

[00102] Получение данных устройством мобильной связи может происходить в качестве реакции на запрос информации по операции бурения на выбранной площадке, отправленный в соответствующую систему, по месту на буровой площадке либо в центр ДТО или на буровой инструмент на выбранной буровой площадке. Для инициирования и проведения текущего контроля и управления операциями бурения с использованием устройства мобильной связи могут быть использованы цифровые команды, структуры данных, классы объектов или различные комбинации совместно с выполнением одним или несколькими процессорами в устройстве мобильной связи. На экране ГПИ устройства мобильной связи можно выбрать вид применения бурения. На экране ГПИ может проецироваться запрос на выбор буровой площадки. Выбор буровой площадки можно выполнить с использованием ввода, в котором выбранная буровая площадка определяется посредством введения идентификации буровой площадки или указывается в поле с раскрывающимся списком на экране ГПИ с набором возможных буровых площадок. После выбора буровой площадки устройство мобильной связи может устанавливать связь с соответствующей системой или буровым инструментом на выбранной буровой площадке для отправки запроса об информации. Запрос может быть отправлен в виде действия опроса, в котором запрос отправляется автоматически через установленные промежутки времени на предварительно выбранные буровые площадки.

[00103] Получение данных устройством мобильной связи может включать получение данных устройством связи на буровой площадке по защищенному каналу связи. Получение данных по защищенному каналу связи может включать проверку прав доступа устройства мобильной связи или пользователя устройством мобильной связи с использованием процесса проверки прав доступа с обращением к третьей стороне. Процесс проверки прав доступа с обращением к третьей стороне может задействовать защищенный сервер, в котором установлена защищенная связь с устройством мобильной связи по беспроводной сети, в то время как сервер может обмениваться данными с устройством связи на буровой площадке по наземной сети. Использование наземной сети может включать использование сети Интернет.

[00104] На 1720 отображено представление данных на экране ГПИ устройства мобильной связи. Множественные представления данных могут отображаться отдельно в качестве реакции на сигналы, запущенные с экрана интерфейса или пользовательского устройства ввода в устройстве мобильной связи. Такие множественные представления данных могут включать выделенные фрагменты данных в различных выбранных форматах в виде различных страниц, представленных на экране ГПИ в устройстве мобильной связи. Экран ГПИ может быть сенсорным экраном. Сенсорный экран может быть предусмотрен для обеспечения пользовательского устройства ввода на экране. Некоторые переносные устройства мобильной связи могут содержать встроенные клавиши пишущей машинки, которые могут физически приводиться в действие. Клавиши могут быть расположены в виде клавиатуры QWERTY. Отображение представления данных может включать отображение в графическом представлении, в цифровом представлении или в комбинации цифрового и графического представления на экране графического пользовательского интерфейса в устройстве мобильной связи. Отображение представления данных может включать отображение представления данных на экране ГПИ устройства мобильной связи во время выполнения операции наклонно направленного бурения. Отображение представления данных на экране ГПИ устройства мобильной связи может включать отображение графического представления компонента в забое скважины, расположенного как часть бурильной колонны, показывающее компьютерную графику перемещения внутреннего компонента в забое скважины. Отображение представления данных может включать отображение внешнего вида пластов относительно бурового инструмента в операции наклонно направленного бурения. Отображение внешнего вида может включать отображение проекции траектории бурового инструмента в пластах. Отображение проекции траектории бурового инструмента в пластах может включать отображение проекции траектории в виде компьютерной графики, показывающей создание и ход траектории. Отображение представления данных может включать отображение внешнего вида пластов, представленное характеристиками пластов или взаимосвязями операции бурения с пластами, такими как, кроме прочего, значения удельного сопротивления, значения пористости, значения фактической глубины скважины по вертикали (TVD) при бурении и другие значения параметров пластов и/или операции бурения.

[00105] Отображаемые данные могут быть отправлены по беспроводной связи на устройство мобильной связи, где данные сохраняются в устройстве мобильной связи. Такие данные могут быть изменены в устройстве мобильной связи и использованы для генерирования дополнительной информации в устройстве мобильной связи в целях анализа данных в связи с операцией бурения, в том числе свойств и функций бурового инструмента, свойств пластов и взаимосвязей бурового инструмента с пластами. Обработанные данные могут отображаться в различных представлениях в ГПИ устройств мобильной связи. В качестве альтернативного варианта каждое представление может быть отправлено с компьютера на буровой площадке, из центра ДТО или с других источников на индивидуальной основе посредством потоковой передачи данных на устройство мобильной связи. Интерактивные команды могут генерироваться с использованием ГПИ устройства мобильной связи и отправляться на компьютер, предоставляющий данные, где производится анализ и изменение данных на компьютере с обратной отправкой результатов на устройство мобильной связи в соответствии с форматом представления результатов.

[00106] Способ текущего контроля и управления операциями наклонно направленного бурения может также включать передачу, на основании данных, отправленных на переносное устройство мобильной связи, команд управления с переносного устройства мобильной связи на пульт управления, связанный с операцией наклонно направленного бурения на буровой площадке для управления одной или несколькими задачами операции наклонно направленного бурения на основании команд управления. Способ текущего контроля и управления операциями наклонно направленного бурения может также включать проведение на переносном устройстве мобильной связи моделирования операции наклонно направленного бурения в забое на буровой площадке. Такое моделирование может быть использовано для анализа и руководства дальнейшими задачами операции бурения. Проведение моделирования на переносном устройстве мобильной связи может включать проведение моделирования в качестве учебного инструмента, позволяющего использовать фактические данные для целей обучения. Способ текущего контроля и управления операциями наклонно направленного бурения может также включать передачу команд с устройства мобильной связи на буровой инструмент во время операции наклонно направленного бурения для внесения изменений в работу бурового инструмента или сбора дополнительных данных. Способ текущего контроля и управления операциями наклонно направленного бурения может также включать выполнение операции наклонно направленного бурения и руководство операцией наклонно направленного бурения с устройства мобильной связи.

[00107] Фигура 18 иллюстрирует типовые компоненты переносного устройства мобильной связи 1800, выполненные с возможностью текущего контроля и управления операциями бурения на буровой площадке. Переносное устройство мобильной связи 1800 может содержать процессорный блок 1840, содержащий один или несколько процессоров, и блок памяти 1844, функционально соединенный с процессорным блоком 1840, при этом блок памяти 1844 содержит сохраняемые в нем команды, выполнение которых процессорным блоком 1840 вызывает выполнение переносным устройством мобильной связи 1800 действий по контролю, управлению, или и контролю, и управлению операцией наклонно направленного бурения в забое на буровой площадке. Переносное устройство мобильной связи 1800 содержит устройство беспроводной связи, выполненное с возможностью получения сигналов, предоставляющих данные, где данные содержат сведения о технологических показателях операции наклонно направленного бурения в забое на буровой площадке, а также с возможностью передачи сигналов по беспроводной сети. Устройство беспроводной связи может быть включено в устройство связи 1845, которое может иметь конструкцию с несколькими различными типами сетевых интерфейсов или же конструкцию только для беспроводной связи. Переносное устройство мобильной связи 1800 содержит экран ГПИ 1846, выполненный с возможностью представления полученных данных. Переносное устройство мобильной связи 1800 содержит корпус, имеющий процессорный блок 1840, экран графического пользовательского интерфейса 1846, блок памяти 1844 и устройство связи 1845, имеющее устройство беспроводной связи, при этом корпус представляет собой переносную конструкцию.

[00108] Переносное устройство мобильной связи 1800 может содержать графический контроллер 1842 для управления экраном ГПИ 1846. Переносное устройство мобильной связи 1800 может содержать устройства выбора 1848 для совместной работы с экраном ГПИ 1846, где такие устройства выбора 1848 могут содержать, кроме прочего, средства для управления экраном ГПИ 1846, например, сенсорный экран, средства для управления экраном ГПИ 1846 с внешними устройствами, в том числе, кроме прочего, компьютерную мышь и клавиатуру. Переносное устройство мобильной связи 1800 содержит периферийные устройства 1849, которые могут включать схемы, приспособленные к совместной работе с процессорным блоком 1840, блоком памяти 1844, устройством связи 1845, экраном ГПИ 1846, графическим контроллером 1842, или варианты сочетаний таких компонентов для контроля, управления, либо и контроля, и управления операциями бурения на буровых площадках. Переносное устройство мобильной связи 1800 содержит электронный прибор 1847, который может быть использован совместно с процессорным блоком 1840 для выполнения задач, связанных с переносным устройством мобильной связи 1800, где задачи являются дополнительными по отношению к задачам для контроля, управления, либо и контроля, и управления операциями бурения на буровых площадках.

[00109] Переносное устройство мобильной связи 1800 может также содержать шину 1843, где шина 1843 обеспечивает электропроводность между переносными устройствами мобильной связи 1800. Шина 1843 может содержать адресную шину, шину данных и шину управления, каждая из которых имеет независимую конфигурацию. Шина 1843 может также использовать общие токоведущие линии для обеспечения одного или нескольких адресов, данных, либо управления, использование которых может регулироваться процессорным блоком 1840. Шина 1843 может иметь такую конфигурацию, с которой компоненты переносного устройства мобильной связи 1800 могут быть распределены внутри корпуса, имеющего переносную конструкцию.

[00110] Блок памяти 1844 может содержать инструкции для отправки команд буровому инструменту на буровой площадке для управления операцией наклонно направленного бурения, выполняемой буровым инструментом. Блок памяти 1844 может содержать инструкции для моделирования операции наклонно направленного бурения в забое на буровой площадке. Переносным устройством мобильной связи 1800 может быть смартфон. Переносным устройством мобильной связи 1800 может быть планшетный компьютер. Переносным устройством мобильной связи 1800 может быть ноутбук. Кроме того, переносное устройство мобильной связи 1800 может иметь конструкцию для контроля, управления, либо и контроля, и управления операциями бурения на буровых площадках, сходную или идентичную конструкции устройств, схем и архитектур, описанных в данной заявке.

[00111] В описании изложено большое количество специфических деталей, таких как реализация логики, коды операций, средства указания операндов, реализация разделения ресурсов/совместного доступа/дупликации, типы и взаимозависимости компонентов системы и варианты выбора разбиения на логические блоки/интеграции для обеспечения более глубокого понимания вариантов реализации настоящего изобретения. Однако специалисту в данной области техники следует понимать, что варианты реализации изобретения могут быть использованы на практике и без таких специфических деталей. В других примерах управляющие структуры, потенциальные схемы на вентильном уровне и полный порядок следования команд программного обеспечения детально не показаны, с тем чтобы не скрывать варианты реализации изобретения. Специалисты в данной области техники, при наличии включенных описаний, смогут реализовать соответствующий функционал без излишнего экспериментирования.

[00112] Хотя в данной заявке проиллюстрированы и описаны специфические варианты реализации изобретения, специалистам в данной области техники следует понимать, что отображенные специфические варианты реализации изобретения могут быть заменены любым устройством, рассчитанным на достижение той же цели. В различных вариантах реализации изобретения используются варианты сочетаний и/или комбинации вариантов реализации изобретения, описанных в данной заявке. Следует понимать, что вышеприведенное описание предполагается воспринимать как иллюстративное, а не как ограничивающее, а также что фразеология или терминология, используемые в данной заявке, предназначены для целей описания. Комбинации вышеописанных вариантов реализации изобретения и другие варианты реализации изобретения станут очевидными специалистам в данной области техники после изучения вышеприведенного описания.

Изобретение относится к контролю и управлению операциями наклонно-направленного бурения. Техническим результатом является повышение производительности и эффективности процесса наклонно направленного бурения. Способ включает получение данных по беспроводной связи устройством мобильной связи, причем данные включают технологические показатели операции наклонно направленного бурения в забое на буровой площадке. При этом устройство мобильной связи представляет собой переносное устройство мобильной связи и отображение представления данных на экране графического пользовательского интерфейса в устройстве мобильной связи, включающее отображение графического представления компонента в забое скважины, расположенного как часть бурильной колонны, показывающее компьютерную графику перемещения внутреннего компонента в забое скважины. 3 н. и 36 з.п. ф-лы, 18 ил.

1. Способ текущего контроля операций наклонно направленного бурения, включающий:

получение данных по беспроводной связи устройством мобильной связи, причем данные включают технологические показатели операции наклонно направленного бурения в забое на буровой площадке, при этом устройство мобильной связи представляет собой переносное устройство мобильной связи; и

отображение представления данных на экране графического пользовательского интерфейса в устройстве мобильной связи, включающее отображение графического представления компонента в забое скважины, расположенного как часть бурильной колонны, показывающее компьютерную графику перемещения внутреннего компонента в забое скважины.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что способ включает передачу, на основании данных, команд управления с устройства мобильной связи на пульт управления, связанный с операцией наклонно направленного бурения на буровой площадке, для управления одной или несколькими задачами операции наклонно направленного бурения на основании команд управления.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что способ включает отображение множественных представлений данных по отдельности в качестве ответа на сигналы, запущенные с экрана интерфейса или пользовательского устройства ввода в устройстве мобильной связи.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отображение представления данных включает отображение в графическом представлении, в цифровом представлении или комбинации цифрового и графического представления на экране графического пользовательского интерфейса в устройстве мобильной связи.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отображение представления данных включает отображение представления данных на экране графического пользовательского интерфейса в устройстве мобильной связи во время выполнения операции наклонно направленного бурения.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что отображение представления данных включает отображение внешнего вида пластов с учетом бурового инструмента во время операции наклонно направленного бурения.

7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что отображение внешнего вида включает отображение проекции траектории бурового инструмента в пластах.

8. Способ по п. 6, отличающийся тем, что отображение проекции траектории бурового инструмента в пластах включает отображение проекции траектории в виде компьютерной графики, показывающей создание траектории.

9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что устройством мобильной связи является смартфон.

10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что устройством мобильной связи является планшетный компьютер.

11. Способ по п. 1, отличающийся тем, что устройством мобильной связи является ноутбук.

12. Способ по п. 1, отличающийся тем, что способ включает проведение на устройстве мобильной связи моделирования операции наклонно направленного бурения в забое на буровой площадке.

13. Способ по п. 12, отличающийся тем, что проведение на устройстве мобильной связи моделирования включает проведение моделирования в качестве учебного инструмента.

14. Способ по п. 12, отличающийся тем, что способ включает передачу команд с устройства мобильной связи буровому инструменту во время операции наклонно направленного бурения для внесения изменений в работу бурового инструмента или для сбора дополнительных данных.

15. Способ по п. 1, отличающийся тем, что получение данных по беспроводной связи устройством мобильной связи включает получение данных устройством связи на буровой площадке по защищенному каналу связи.

16. Способ по п. 15, отличающийся тем, что получение данных по защищенному каналу связи включает проверку прав доступа устройства мобильной связи или пользователя устройством мобильной связи с использованием процесса проверки прав доступа с обращением к третьей стороне.

17. Способ по п. 1, отличающийся тем, что данные содержат сведения, относящиеся к атрибуту эксплуатационных характеристик одного или нескольких буровых компонентов, используемых в операции наклонно направленного бурения, расположенных в забое.

18. Способ по п. 17, отличающийся тем, что один или несколько буровых компонентов содержат буровой двигатель и инструмент для наклонно направленного бурения роторным способом.

19. Способ по п. 17, отличающийся тем, что атрибут эксплуатационных характеристик содержит одно или несколько значений частоты вращения за единицу времени одного или нескольких буровых компонентов, перепад рабочего давления в одном или нескольких буровых компонентах или крутящий момент на выводном валу одного или нескольких буровых компонентов.

20. Способ по п. 1, отличающийся тем, что способ включает выполнение операции наклонно направленного бурения и руководство операцией наклонно направленного бурения с устройства мобильной связи.

21. Машиночитаемое устройство для текущего контроля операций наклонно направленного бурения, включая сохраняемые на нем команды, выполнение которых процессорным блоком вызывает выполнение устройством мобильной связи действий, включающих действия по:

получению данных по беспроводной связи устройством мобильной связи, где данные содержат сведения о технологических показателях операции наклонно направленного бурения в забое на буровой площадке, при этом устройство мобильной связи представляет собой переносное устройство мобильной связи;

отображению представления данных на экране графического пользовательского интерфейса в устройстве мобильной связи; и

отображению графического представления компонента в забое скважины, расположенного как часть бурильной колонны, показывающему компьютерную графику перемещения внутреннего компонента в забое скважины.

22. Машиночитаемое устройство по п. 21, отличающееся тем, что команды включают команды для передачи, на основании данных, команд управления с устройства мобильной связи на пульт управления, связанный с операцией наклонно направленного бурения на буровой площадке для управления одной или несколькими задачами операции наклонно направленного бурения на основании команд управления.

23. Машиночитаемое устройство по п. 21, отличающееся тем, что команды включают команды для отображения множественных представлений данных по отдельности в качестве ответа на сигналы, запущенные с экрана интерфейса или пользовательского устройства ввода в устройстве мобильной связи.

24. Машиночитаемое устройство по п. 21, отличающееся тем, что отображение представления данных включает отображение в графическом представлении, в цифровом представлении, или комбинации цифрового и графического представления на экране графического пользовательского интерфейса в устройстве мобильной связи.

25. Машиночитаемое устройство по п. 21, отличающееся тем, что отображение представления данных включает отображение представления данных на экране графического пользовательского интерфейса в устройстве мобильной связи во время выполнения операции наклонно направленного бурения.

26. Машиночитаемое устройство по п. 21, отличающееся тем, что отображение представления данных включает отображение внешнего вида пластов с учетом бурового инструмента во время операции наклонно направленного бурения и отображение проекции траектории бурового инструмента в пластах.

27. Машиночитаемое устройство по п. 21, отличающееся тем, что устройством мобильной связи является смартфон, планшетный компьютер или ноутбук.

28. Машиночитаемое устройство по п. 21, отличающееся тем, что команды включают команды для проведения на устройстве мобильной связи моделирования операции наклонно направленного бурения в забое на буровой площадке.

29. Машиночитаемое устройство по п. 21, отличающееся тем, что команды включают команды для передачи команд с устройства мобильной связи на буровой инструмент во время операции наклонно направленного бурения для внесения изменений в работу бурового инструмента или сбора дополнительных данных.

30. Машиночитаемое устройство по п. 21, отличающееся тем, что данные содержат сведения, относящиеся к атрибуту эксплуатационных характеристик одного или нескольких буровых компонентов, используемых в операции наклонно направленного бурения, расположенных в забое.

31. Машиночитаемое устройство по п. 30, отличающееся тем, что один или несколько буровых компонентов содержат буровой двигатель и инструмент для наклонно направленного бурения роторным способом.

32. Машиночитаемое устройство по п. 30, отличающееся тем, что атрибут эксплуатационных характеристик содержит одно или несколько значений частоты вращения за единицу времени одного или нескольких буровых компонентов, перепад рабочего давления в одном или нескольких буровых компонентах или крутящий момент на выводном валу одного или нескольких буровых компонентов.

33. Машиночитаемое устройство по п. 21, отличающееся тем, что команды включают команды для руководства операцией наклонно направленного бурения с устройства мобильной связи.

34. Устройство мобильной связи для текущего контроля операций наклонно направленного бурения, содержащее:

процессорный блок, содержащий один или несколько процессоров;

блок памяти, функционально соединенный с процессором, блоком памяти, содержащим сохраняемые в нем команды, выполнение которых процессорным блоком вызывает выполнение устройством мобильной связи действий по контролю, управлению, или и контролю, и управлению операцией наклонно направленного бурения в забое на буровой площадке;

устройство беспроводной связи, выполненное с возможностью получения сигналов по беспроводной связи, предоставляющих данные, при этом данные содержат сведения о технологических показателях операции наклонно направленного бурения в забое на буровой площадке, а также с возможностью передачи сигналов по беспроводной сети;

экран графического пользовательского интерфейса, выполненный с возможностью отображения представления данных и отображения графического представления компонента в забое скважины, расположенного как часть бурильной колонны, показывающего компьютерную графику перемещения внутреннего компонента в забое скважины; и

корпус, содержащий процессор, экран графического пользовательского интерфейса, блок памяти и устройство беспроводной связи, при этом корпус представляет собой переносную конструкцию.

35. Устройство мобильной связи по п. 34, отличающееся тем, что устройством мобильной связи является смартфон.

36. Устройство мобильной связи по п. 34, отличающееся тем, что устройством мобильной связи является планшетный компьютер.

37. Устройство мобильной связи по п. 34, отличающееся тем, что устройством мобильной связи является ноутбук.

38. Устройство мобильной связи по п. 34, отличающееся тем, что команды включают команды для моделирования операции наклонно направленного бурения в забое на буровой площадке.

39. Устройство мобильной связи по п. 34, отличающееся тем, что команды включают команды для отправки команд буровому инструменту на буровой площадке для управления операцией бурения буровым инструментом.