КОМПЛЕКСНЫЙ ПРИБОР ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ГЕОФИЗИЧЕСКИМИ ИССЛЕДОВАНИЯМИ СКВАЖИНЫ И ПЛАНИРОВАНИЯ БУРЕНИЯ Российский патент 2018 года по МПК E21B44/00 E21B47/22 G06F19/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относят к управлению геофизическими исследованиями скважины и планированию бурения.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

План бурения скважины описывает траекторию ствола скважины, которой необходимо следовать для ее успешного пробуривания от положения на поверхности до конца траектории ствола скважины. На основании таких факторов, как ожидаемое применение скважины (например, наблюдательная, добывающая, нагнетательная скважина или многоцелевая скважина), параметры (например, параметры добычи, требования к заканчиванию скважины, размеры скважины, местоположение), предполагаемый срок эксплуатации скважины и состояние геологической цели (например, подземного пласта), до которой должна быть пробурена скважина, и других факторов в плане бурения скважины указываются целевые показатели скважины, которые должны быть достигнуты при бурении скважины и ее эксплуатации. Когда на основании плана бурения начинают бурение, могут периодически проводить геофизические исследования скважины для получения информации, характеризующей пробуриваемую скважину, и интерпретировать полученную информацию, например, для сравнения обнаруженного расположения скважины с запланированным расположением скважины. Оператор может реагировать на расхождения между обнаруженным и запланированным расположением скважины, например, корректируя буровые работы или переопределяя целевые показатели скважины (либо и то и другое).

ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На Фиг. 1 изображен пример вычислительной системы для реализации комплексного прибора для управления геофизическими исследованиями скважины и планирования бурения.

На Фиг. 2 приведена блок-схема примера способа реализации комплексного прибора для управления геофизическими исследованиями скважины и планирования бурения на стадии планирования.

На Фиг. 3 изображен пример пользовательского интерфейса, создаваемого типовой вычислительной системой, представленной на Фиг. 1, при реализации комплексного прибора для управления геофизическими исследованиями скважины и планирования бурения.

На Фиг. 4 приведена блок-схема примерного способа реализации комплексного прибора для управления геофизическими исследованиями скважины и планирования бурения на стадии исполнения.

На Фиг. 5 показано примерное схематическое изображение примерной вычислительной системы, показанной на Фиг. 1.

Одинаковые ссылочные символы на различных чертежах обозначают одинаковые элементы.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее раскрытие описывает комплексный прибор для управления геофизическими исследованиями скважины и планирования бурения. Прибор может быть реализован в виде комплексного интерактивного программного приложения для вычислительной машины, предназначенного для управления исследованиями, позволяющего улучшить планирование и оценку стратегии исследований. Прибор способен сводить различные аспекты управления исследованиями, например выходные данные, определяемые различными приборами для исследований и требующие рассмотрения при планировании и проходке скважины, в единую интерактивную среду. При реализации прибора можно будет просматривать результаты некоторых анализов и эффекты фактического взаимодействия на стадии планирования и стадии исполнения (соответственно).

Как описано ниже, прибор способен отображать множество элементов, влияющих на планирование бурения и исследование скважины, в едином интерактивном пользовательском интерфейсе на дисплее. Интерактивный пользовательский интерфейс может в применимых случаях отображать влияние изменения одного параметра на другие параметры. На основании выходных данных, отображаемых в пользовательском интерфейсе, оператор может корректировать выбор приборов для геофизических исследований скважины, обеспечивающих получение целевых показателей скважины, например, бурения скважины, доводимой до намеченной геологической цели. Таким образом, прибор может быть выполнен в виде многофункционального интерактивного прибора, способного наглядно отображать и оптимизировать геофизическое исследование для скважины, платформы, куста скважин или месторождения. Например, прибор может обеспечить выполнение настолько малого объема геофизических исследований, насколько это необходимо, при настолько низких затратах на приборы для геофизических исследований, насколько это достижимо на практике. Прибор может быть задействован до или после (либо и до, и после) начала операций бурения. Задействование прибора может позволить операторам согласовывать программу геофизических исследований с целевыми показателями скважины. Прибор может быть применен для выполнения анализа возможных вариантов с целью определения оптимальной длины немагнитных материалов, применяемых в компоновке нижней части бурильной колонны, и контроля влияния изменений магнитного поля Земли (например, из-за солнечных бурь) на точность геофизических исследований и возможности предварительного определения того, требуется ли повторение геофизического исследования. Кроме того, прибор позволяет моментально проверять правильность выбора применяемой модели магнитного поля Земли и корректность входных параметров, причем это же относится к применяемой корректировке углового отклонения скважины. На Фиг. 1 представлен пример вычислительной системы 100 для реализации комплексного прибора для управления геофизическими исследованиями скважины и планирования бурения. В соответствии с некоторыми вариантами реализации прибор может быть выполнен в виде программного приложения для вычислительной машины, содержащего машинные инструкции, хранящиеся на компьютерочитаемом носителе 102 и исполняемые устройством 104 обработки (например, одним или большим количеством процессоров вычислительного устройства). Вычислительная система 100 может быть соединена с устройством 106 отображения и с одним или большим количеством устройствам 108 ввода (например, с мышью, клавиатурой, сенсорным экраном, сенсорным пером, устройством аудиоввода или с другими устройствами ввода). В соответствии с некоторыми вариантами реализации вычислительная система 100 может представлять собой настольное вычислительное устройство, портативное вычислительное устройство, планшетное вычислительное устройство, смартфон, персональный цифровой ассистент, клиентское вычислительное устройство вычислительной системы «сервер-клиент» или другую вычислительную систему.

Вычислительная система 100 может быть соединена с одной или большим количеством вычислительных систем для геофизических исследований скважины и планирования бурения (например, с первой вычислительной системой 110а, со второй вычислительной системой 110b, с третьей вычислительной системой 110c) по одной или большему количеству проводных или беспроводных сетей 112 (например, по локальной вычислительной сети, по глобальной вычислительной сети, по сети Интернет). Каждая вычислительная система для геофизического исследования скважины и планирования бурения может выполнять соответствующее программное приложение для вычислительной машины, предназначенное для геофизического исследования скважины и планирования бурения, принимающее данные геофизического исследования от приборов для геофизического исследования, соединенных с каждой вычислительной системой для геофизических исследований скважины и планирования бурения. Вычислительная система 100 может принимать данные геофизического исследования от программных приложений для вычислительной машины, предназначенных для геофизического исследования скважины и планирования бурения, по одной или большему количеству проводных или беспроводных сетей 112. В соответствии с некоторыми вариантами реализации одна или большее количество вычислительных систем для геофизических исследований скважины и планирования бурения могут быть выполнены в виде модулей, отделенных от вычислительной системы 100, которая реализует комплексный прибор для геофизических исследований скважины и планирования бурения. Альтернативно, вычислительная система 100 может выполнять программные приложения для вычислительной машины, реализуемые каждой единственной или каждой из большего количества вычислительных систем для геофизических исследований скважины и планирования бурения.

На Фиг. 2 приведена блок-схема способа 200 для реализации комплексного прибора для управления геофизическими исследованиями скважины и планирования бурения на стадии планирования, т.е. до начала бурения. В соответствии с некоторыми вариантами реализации вычислительная система 100 может выполнять способ 200. На этапе 202 вычислительная система 100 может принимать множество параметров. Например, параметры могут описывать расположение и форму скважины и могут быть приняты, к примеру, от оператора скважины. На этапе 206 вычислительная система 100 может принимать план геофизических исследований с обозначением количества, мест проведения и типов геофизических исследований, которые должны быть выполнены в скважине в процессе ее бурения.

На этапе 204 вычислительная система 100 может принимать траекторию скважины от поверхности земли до подземной геологической цели, до которой пробуривают скважину. Например, оператор может представить траекторию в виде данных, вводимых в вычислительную систему 100. Альтернативно, другая вычислительная система, которая хранит траекторию, может представлять траекторию в виде данных, вводимых в вычислительную систему 100. На этапе 208 вычислительная система 100 может принимать выбор прибора для геофизических исследований, сделанный среди множества приборов для геофизических исследований. Прибор для геофизических исследований может представлять собой исследовательский прибор физического типа, который могут спускать внутрь скважины. Например, прибор может быть спущен в скважину на кабеле (каротажном кабеле, силовом кабеле и др.) или с помощью системы труб. Прибор для геофизических исследований может определять местоположение в трехмерном пространстве скважины. Например, либо вычислительная система 100, либо одна или большее количество вычислительных систем для геофизических исследований скважины и планирования бурения (либо и та и другая) могут быть соединены с прибором для геофизических исследований, исследующим скважину, пробуриваемую вдоль принятой траектории. В соответствии с некоторыми вариантами реализации вычислительная система 100 может также принимать данные о количестве, местах проведения и типах геофизических исследований, которые должны быть выполнены в скважине в процессе ее бурения.

На этапе 210 вычислительная система 100 может применять в отношении прибора для геофизических исследований множество моделей ошибок. Модель ошибок может быть реализована в виде программного приложения для вычислительной машины, представляющего собой машинные инструкции, хранимые на компьютерочитаемом носителе 102 и исполняемые устройством 104 обработки данных. Каждая модель ошибок может задавать соответствующую неопределенность в отношении доведения скважины до подземной геологической цели при бурении вдоль принятой траектории. Некоторые модели ошибок могут задавать соответствующую неопределенность путем оценки влияния различных источников ошибок. В соответствии с некоторыми вариантами реализации вычислительная система 100 может принимать модели ошибок, например, в виде данных, вводимых оператором, или данных от другой вычислительной системы (либо от обоих). На этапе 212 вычислительная система 100 может отображать в пользовательском интерфейсе 114 (например, отображаемом на устройстве 106 отображения) множество параметров, принятую траекторию скважины, идентификатор прибора для геофизических исследований и индикатор неопределенности, определенный путем применения одной или большего количества моделей ошибок. Индикатор неопределенности отражает неопределенность при бурении скважины по принятой траектории.

Индикатор неопределенности представляет собой комбинацию соответствующих неопределенностей, определяемых множеством моделей ошибок. Иными словами, индикатор неопределенности представляет собой неопределенность скважины, которая отражает комбинацию неопределенностей по каждому геофизическому исследованию и расстояние между местами проведения исследований. Например, каждый из множества приборов для геофизических исследований, которые применяются (или могут быть применены) при геофизическом исследовании скважины, связывается с соответствующей неопределенностью. Индикатор неопределенности, описываемый в настоящем изобретении, представляет собой комбинацию множества неопределенностей, связанных с множеством приборов для геофизических исследований. Вычислительная система 100 может определять индикатор неопределенности отчасти на основании мест расположения приборов для геофизических исследований. Неопределенность, представляемая индикатором неопределенности, превышает неопределенность, выражаемую точностью самого прибора для геофизических исследований. Неопределенность, выражаемая точностью прибора, определяется ошибками измерений, осуществляемых прибором. В дополнение к неопределенности прибора неопределенность для скважины, отражаемая индикатором неопределенности, представляет собой неопределенность при бурении скважины вдоль целевой траектории без возможности просматривать трехмерное пространство бурения, т.е. без точек геофизического исследования и с использованием результатов измерений, выполненных прибором для геофизических исследований во время предыдущего геофизического исследования. Неопределенность, отражаемая индикатором неопределенности, может возрастать с увеличением времени между последовательно выполняемыми геофизическими исследованиями из-за возможного нарастания ошибок. В соответствии с некоторыми вариантами реализации индикатор неопределенности может быть определен на основании предполагаемой траектории ствола скважины и выбранных для применения приборах для геофизических исследований (и местах расположения приборов для геофизических исследований). Затем оператор может планировать большее или меньшее количество точек геофизического исследования, различные точки геофизического исследования, различные приборы для геофизических исследований (или их комбинации), основываясь на уверенности (обеспечиваемой индикатором степени неопределенности) в том, что скважина достигнет геологической цели.

Таким образом, вычислительная система 100 может представлять пользовательский интерфейс 114 в качестве комплексного интерактивного модуля управления геофизическими исследованиями. Оператор может применять пользовательский интерфейс 114 для оценки влияния различных количеств, мест проведения и типов геофизических исследований на индикатор неопределенности. Также оператор может применять пользовательский интерфейс 114 для оценки влияния различных моделей ошибок и комбинаций моделей ошибок, корректировок результатов измерений (например, корректировки прогиба), конфигурации бурильной колоны (например, немагнитной утяжеленной бурильной трубы, NMDC), конфигураций скважины и факторов, включающих местоположение скважины и время года, в которое выполняется бурение. Например, вычислительная система 100 может представить каждый из факторов, влияющих на индикатор неопределенности, в виде выбираемой опции в пользовательском интерфейсе 114. Оператор может создавать комбинации выбираемых опций (например, комбинацию первой модели ошибок, первой корректировки, первой конфигурации бурильной колонны, первого местоположения, первого времени выполнения бурения, другую комбинацию из первой и второй моделей ошибок, без коррекции, второй конфигурации бурильной колонны, первого местоположения, второго времени для бурения и другие комбинации) для определения индикатора неопределенности. Таким способом оператор может выбирать доступные опции/отменять выбор доступных опций и определять их влияние на индикатор неопределенности. Оператор может применять прибор, реализуемый вычислительной системой 100 с возможностью определения программы геофизических исследований (т.е. количества, мест проведения и типов исследований), позволяет оператору выполнять бурение скважины, доводимой до геологической цели.

На стадии планирования вычислительная система 100 может принимать множество параметров, принимать траекторию скважины, принимать выбор прибора для геофизических исследований, применять одну или большее количество моделей ошибок и отображать множество параметров геофизических исследований скважины перед началом бурения скважины вдоль принятой траектории. На стадии выполнения вычислительная система 100 может дополнительно принимать фактические данные бурения и отображать траекторию на основании фактических данных бурения, как это описано ниже.

На Фиг. 3 представлен пример пользовательского интерфейса 114, создаваемого вычислительной системой 100 при осуществлении комплексного прибора для управления геофизическими исследованиями скважины и планирования бурения. Пользовательский интерфейс 114 содержит множество областей. В каждой области вычислительная система 100 отображает значение, либо вводимое в комплексный прибор для управления геофизическими исследованиями скважины и планирования бурения, реализуемый вычислительной системой 100, либо выводимое из него. В соответствии с некоторыми вариантами реализации пользовательский интерфейс 114 содержит область 304, в которой вычислительная система 100 отображает множество параметров, например, длину немагнитной утяжеленной буровой трубы (NMDC), помещаемой в скважину, местоположение датчика в немагнитной утяжеленной буровой трубе, на которой размещают прибор для геофизических исследований, и информацию об обсадной колонне с указанием по меньшей мере одного из: диаметра обсадной колонны, расстояния или направления от места установки датчика. Вычислительная система 100 может принимать множество параметров, в число которых могут входить местоположение и форма скважины, либо от оператора вычислительной системы 100, либо от одной из вычислительных систем управления геофизическими исследованиями скважины и планирования бурения.

Пользовательский интерфейс 114 содержит область 308, в которой вычислительная система 100 отображает траекторию скважины от поверхности до подземной геологической цели отчасти на основании параметров. В области 308 вычислительная система 100 может также отображать описанный выше индикатор неопределенности. В соответствии с некоторыми вариантами реализации вычислительная система 100 может отображать индикатор неопределенности в виде множества эллипсов, каждый из которых занимает область, отличную от областей других эллипсов. Как указано выше, каждый эллипс отражает комбинацию неопределенностей, связанных с различными приборами из множества приборов для геофизических исследований. Изменения в неопределенности, связанные с информацией, получаемой с помощью одного из приборов для геофизических исследований, влияют на неопределенность, связанную с информацией, получаемой с помощью другого прибора для геофизических исследований. Каждый эллипс из множества эллипсов соответствует различным неопределенностям, связанным с различными приборами для геофизических исследований. Например, занимаемая каждым эллипсом область является мерой неопределенности при бурении в соответствии с целевой траекторией на соответствующей глубине, которая не может быть визуально отображена исходя из точек геофизического исследования, полученных от приборов для геофизического исследования во время предыдущего геофизического исследования. Кроме того, каждый эллипс связан с соответствующей глубиной скважины от поверхности земли до подземной геологической цели. Вычислительная система 100 может отображать в области 308 пользовательского интерфейса 114 множество эллипсов на множестве соответствующих глубин вдоль траектории.

В соответствии с некоторыми вариантами реализации вычислительная система 100 может определять степень достоверности для каждого эллипса, отражающую достоверность того, что фактическая траектория пробуренной скважины будет соответствовать расчетной траектории. Вычислительная система 100 может определять степень достоверности для каждого эллипса отчасти на основании неопределенностей, связанных с информацией, получаемой с помощью приборов для геофизических исследований, как это описано выше. Вычислительная система 100 может дополнительно определять порог неопределенности на соответствующей глубине, отражающий допустимое расхождение между фактической и расчетной траекториями. Порог неопределенности представляет собой потенциальную неопределенность, которая настолько велика, что целевая траектория может проходить мимо геологического объекта. Также вычислительная система 100 способна определять, достигнет ли возможная фактическая траектория геологической цели. Вычислительная система 100 может определить, что первый эллипс на первой глубине не соответствует порогу неопределенности на данной глубине. В ответ на это вычислительная система 100 может отобразить первый эллипс в области 308 таким способом, который позволяет зрительно отличить его от второго эллипса, соответствующего порогу неопределенности на второй глубине. Например, вычислительная система 100 может отображать эллипсы, сопоставленные соответствующим порогам неопределенности, одним цветом (например, зеленым), а эллипсы, не сопоставленные соответствующим порогам неопределенности, другим цветом (например, красным).

В соответствии с некоторыми вариантами реализации к множеству приборов для геофизических исследований возможно осуществление доступа и установление соединения от вычислительных систем для геофизических исследований скважины и планирования бурения (например, для работы под их управлением). Оператор вычислительной системы 100 может выбрать один или большее количество приборов для геофизических исследований, которые могут представлять собой, например, прибор для магнитной разведки при одиночной ударной нагрузке, прибор для магнитной разведки с проведением измерений во время бурения (MWD) для исследований при многократной ударной нагрузке и приборы для геофизических исследований других типов. Если погрешности, обнаруженные для приборов для геофизических исследований, превышают допустимые пороги, возможно применение дополнительных корректировок. Данные корректировки могут предполагать, например, корректировку прогиба колонны для коррекции ошибок выравнивания прибора для геофизических исследований, корректировки для коррекции ошибок, связанных с наличием в бурильной колонне магнитных компонентов, корректировки, связанные с влиянием магнитного поля земли в зависимости от географического местоположения (например, от степени близости к северному или южному полюсу), и другие корректировки.

Как указано выше, вычислительная система 100 может принимать выбор одного или большего количества приборов для геофизических исследований, например, от пользователя вычислительной системы 100 или от одной или большего количества вычислительных систем геофизических исследований скважины и планирования бурения. Кроме того, вычислительная система 100 может принимать одну или большее количество моделей ошибок для применения к выбранному прибору для геофизических исследований через пользовательский интерфейс 114. Например, пользовательский интерфейс 114 может содержать область 302, в которой вычислительная система 100 отображает множество моделей ошибок, включая, например, по меньшей мере одну из: модели интерполяционной привязки к месту (IIFR), модели привязки к месту (IFR) и модели каротажа во время бурения (MWD). В данной области пользовательский интерфейс 114 также может отображать корректировку, применяемую к считываемым значениям, например, к значению прогиба колонны. Пользователь вычислительной системы 100 может выбрать одну или большее количество моделей ошибок с помощью пользовательского интерфейса 114. Вычислительная система 100 может применять выбранную одну или большее количество моделей ошибок к выбранному прибору для геофизических исследований. В соответствии с некоторыми вариантами реализации вычислительная система 100 может содержать поле «Accuracy» (Точность), в котором указывают допустимое отклонение (например, 1-сигма, 2-сигма, 3-сигма) в области 302. Вычислительная система 100 может применять выбранную одну или большее количество моделей ошибок к выбранному прибору для геофизических исследований с целью проверки того, что ошибки не превышают отклонение, указанное в поле «Accuracy».

В соответствии с некоторыми вариантами реализации множество параметров может содержать географическое местоположение бурения скважины и время бурения, то есть время года, когда будет необходимо выполнять буровые работы. Вычислительная система для геофизических исследований скважины и планирования бурения может реализовывать геодезическую модель, способную определять напряженность гравитационного поля и магнитного поля Земли в заданном месте и во время выполнения бурения. Пользовательский интерфейс 114 может содержать область 306, в которой вычислительная система 100 отображает идентификатор, определяющий геодезическую модель. Пользовательский интерфейс 114 может также содержать область 312, в которой вычислительная система 100 может отображать напряженность магнитного поля Земли и напряженность гравитационного поля Земли и угол наклона магнитного поля.

В соответствии с некоторыми вариантами реализации множество параметров может содержать магнитные характеристики, отражающие изменения в магнитном поле Земли из-за влияния Солнца во время бурения. Пользовательский интерфейс 114 может содержать область 314, в которой вычислительная система 100 отображает магнитные характеристики во время бурения. Например, одна из вычислительных систем для геофизических исследований скважины и планирования бурения может определять и выдавать магнитные характеристики вычислительной системе 100 для отображения в области 314. Вычислительная система 100 может отображать в области 314 график изменения магнитных характеристик во времени, который содержит время выполнения бурения. Либо вычислительная система 100, либо вычислительная система для геофизических исследований скважины и планирования бурения может сравнивать магнитные характеристики с пороговыми магнитными характеристиками для бурения скважины. В соответствии с некоторыми вариантами реализации вычислительная система 100 может отображать магнитные характеристики за определенное время, которое соответствует пороговым магнитным характеристикам, визуально отличимым от магнитных характеристик в другое время, которое не соответствует пороговым магнитным характеристикам. Например, вычислительная система 100 может отображать магнитные характеристики, не превышающие пороговые магнитные характеристики, одним цветом (например, зеленым), а магнитные характеристики, которые превышают пороговые магнитные характеристики, другим цветом (например, красным). Кроме того, некоторые из приборов для геофизических исследований определяют ориентацию по отношению к магнитному полю Земли. Вычислительная система 100 может учитывать влияние магнитных характеристик на показания приборов для магниторазведочных исследований.

Дополнительная информация по геофизическим исследованиям и планированию бурения, которую вычислительная система 100 может отображать в пользовательском интерфейсе 114, может содержать изображение коррекции прогиба колонны для скважины (например, в области 318), показатели взаимного влияния скважин вдоль и поперек оси (например, в области 310), отображающие возмущение в магнитном поле из-за наличия в скважине компонентов с низкой магнитной проницаемостью, и выходные данные моделей ошибок привязки к месту (IFR)/интерполяционной привязки к месту (IIFR) (например, в области 316). Как указано выше, пользовательский интерфейс 114 является интерактивным. Например, когда вычислительная система 100 принимает изменения неопределенности, определяемые моделью ошибок (или любые данные, введенные в комплексный прибор для управления геофизическими исследованиями и планирования бурения), приводящие к изменению неопределенности, определяемой другой моделью ошибок, то вычислительная система 100 может автоматически и без вмешательства пользователя обновить индикатор неопределенности (или любой другой аспект плана бурения скважины или геофизического исследования, отображаемого в пользовательском интерфейсе 114). Вычислительная система 100 может отображать обновленный индикатор неопределенности в пользовательском интерфейсе 114. Оператор вычислительной системы 100 может вносить изменения и наблюдать, например, в реальном или в псевдореальном времени, их влияние на эллипс. Таким способом оператор может создавать различные сценарии при разработке плана геофизических исследований скважины.

Описанные выше способы относят к реализации комплексного прибора для управления геофизическими исследованиями скважины и планирования бурения на стадии планирования скважины. После начала буровых работ возможна реализация одного или большего количества приборов для геофизических исследований с возможностью контроля процесса бурения, как описано ниже со ссылкой на Фиг. 4. Вычислительная система 100 может реализовывать комплексный прибор для управления геофизическими исследованиями скважины и планирования бурения с целью приема информации, определяемой одним или большим количеством приборов для геофизических исследований, и обновления соответствующих областей в пользовательском интерфейсе 114 в режиме реального времени. При этом оператор может сравнивать фактические данные бурения с расчетными данными бурения и по мере необходимости выполнять настройку, например, условий бурения, приборов для геофизических исследований, моделей ошибок (или их комбинаций). Кроме того, оператор может визуально отображать связь реально пробуренной скважины с эллипсами. Например, если пробуренная к текущему моменту скважина располагается по оси расчетного эллипса, то последующие эллипсы, соответствующие неразбуренным участкам, не будут столь велики, как спрогнозировано.

На Фиг. 4 приведена блок-схема примерного способа реализации комплексного прибора для управления геофизическими исследованиями скважины и планирования бурения на стадии исполнения. В соответствии с некоторыми вариантами реализации вычислительная система 100 может осуществлять способ 400. На этапе 402 вычислительная система 100 может принимать данные геофизических исследований, характеризующие пробуриваемую скважину. Например, после начала бурения скважины прибор для геофизических исследований, расположенный между поверхностью земли и геологической целью, до которой должна быть пробурена скважина, может быть реализован с возможностью получения данных геофизических исследований, содержащих траекторию пробуриваемой скважины. Прибор для геофизических исследований может быть перемещен в различные точки скважины. Например, после бурения в течение определенного времени можно остановить бурение и задействовать прибор для геофизических исследований, который может находиться вблизи бурового долота, для проведения геофизического исследования. Как указано выше, вычислительная система 100 может принимать целевую траекторию, вдоль которой бурение скважины должно быть доведено до геологической цели. На этапе 404 вычислительная система 100 может определять индикатор неопределенности, указывающий на неопределенность при бурении скважины по целевой траектории. Например, вычислительная система 100 может вычислять индикатор неопределенности на основании по меньшей мере частично на данных геофизических исследований и на целевой траектории. Индикатор неопределенности может отражать неопределенность (например, меру достоверности) в достижении геологической цели при бурении скважины вдоль целевой траектории.

На этапе 406 вычислительная система 100 может отображать индикатор неопределенности в пользовательском интерфейсе, например, в пользовательском интерфейсе 114. Как указано выше, в некоторых (но не во всех) случаях вычислительная система 100 может хранить индикатор неопределенности для скважины, заранее определенный на стадии планирования, т.е. до начала бурения. Осуществляя способ 400, вычислительная система 100 может определять скорректированный индикатор неопределенности для скважины по меньшей мере частично на основании данных геофизических исследований, характеризующих пробуриваемую скважину. Поэтому скорректированный индикатор неопределенности, определяемый на стадии бурения, представляет собой обновление индикатора неопределенности, вычисленного на стадии планирования. В соответствии с некоторыми вариантами реализации вычислительная система 100 может принимать по меньшей мере часть измеренной траектории (т.е. фактической траектории) пробуриваемой скважины и сравнивать часть измеренной траектории с целевой траекторией, вычисленной на стадии планирования. Вычислительная система 100 может определять скорректированный индикатор неопределенности на основании сравнения. Например, после определения того, что пробуренная к текущему моменту скважина располагается по оси или вблизи оси эллипса, вычислительная система 100 может определить, что неопределенность попадания скважины в последующий эллипс в пробуриваемой части является низкой. Поэтому вычислительная система 100 может определить, что скорректированный эллипс будет меньше текущего эллипса. Альтернативно, после определения того, что пробуренная к текущему моменту скважина располагается на краю или вблизи края эллипса, вычислительная система 100 может установить, что скорректированный эллипс будет больше текущего эллипса или по меньшей мере такого же размера.

Индикатор степени неопределенности, определяемый на стадии бурения, как и индикатор неопределенности, вычисляемый на стадии планирования, может содержать множество эллипсов, каждый из которых занимает область, отличную от областей других эллипсов. Каждый эллипс связан с соответствующей глубиной скважины от поверхности земли до подземной геологической цели. Один или большее количество эллипсов отражает неопределенность, связанную с частью скважины, которая еще не пробурена. Вычислительная система 100 может отображать в пользовательском интерфейсе множество эллипсов на множестве соответствующих глубин. В соответствии с некоторыми вариантами реализации вычислительная система 100 может заменять эллипс на какой-либо глубине, определяемый на стадии планирования, другим эллипсом на соответствующей глубине, определяемым на стадии бурения. Таким способом вычислительная система 100 может заменять один или большее количество эллипсов на соответствующей одной или большем количестве глубин на основании результатов геофизических исследований и целевой траектории. В некоторых ситуациях вычислительная система 100 может определять, что эллипс, вычисленный на стадии планирования, совпадает с эллипсом, определяемым на стадии бурения (например, занимает такую же площадь). В таких ситуациях вычислительная система 100 не может заменять эллипс, вычисленный на стадии планирования.

В результате просмотра эллипсов, связанных со скорректированным индикатором неопределенности, оператор может изменять аспекты плана геофизических исследований, например, корректировать целевую траекторию скважины, пробуренной к текущему моменту, и планировать бурение так, чтобы только что обновленные эллипсы доводили до геологической цели. На этапе 408 вычислительная система 100 может принимать изменения к плану геофизических исследований с указанием количества, места проведения и типов геофизических исследований, которые должны быть выполнены в скважине в процессе ее бурения. Как указано выше, изменение может зависеть от неопределенности, указываемой скорректированным индикатором неопределенности. Например, после просмотра скорректированного индикатора неопределенности оператор может принять решение об изменении количества, мест проведения, типов геофизических исследований, моделей ошибок (или их комбинации этих условий), заранее определенных в плане геофизических исследований. Оператор может, например, выбрать прибор для геофизических исследований, который не был выбран оператором на стадии проектирования до начала буровых работ. В соответствии с некоторыми вариантами реализации вычислительная система 100 может отображать в пользовательском интерфейсе множество приборов для геофизических исследований, среди которых оператор может выбрать один или большее количество приборов.

На этапе 410 вычислительная система 100 может применять множество моделей ошибок на основании принятых изменений к плану геофизических исследований. Каждая модель ошибок определяет соответствующую неопределенность при достижении подземной геологической цели в результате бурения скважины. Неопределенность основывается на результатах геофизических исследований, выполняемых при пробуривании скважины, а также для оставшейся части целевой траектории. Скорректированный индикатор неопределенности представляет собой комбинацию соответствующих неопределенностей, определяемых множеством моделей ошибок. Изменение неопределенности, определяемой одной из моделей ошибок, может влиять на неопределенность, определяемую другой моделью из числа моделей ошибок, и на сам скорректированный индикатор неопределенности. На этапе 412 вычислительная система 100 может определять такое изменение индикатора неопределенности, а на этапе 414 отображать скорректированный индикатор неопределенности в пользовательском интерфейсе 114.

После корректировки оператором плана геофизических исследований бурение скважины может быть продолжено. Вычислительная система 100 может продолжить прием результатов геофизических исследований и вычисление индикатора неопределенности. Например, вычислительная система 100 может принимать данные в режиме реального времени (или в режиме псевдореального времени) или одновременно с бурением скважины (или в обоих режимах). На основании изменения или изменений индикатора неопределенности (например, если индикатор неопределенности не обеспечивает соблюдение порога неопределенности) оператор может внести изменения в план геофизических исследований, что приведет к корректировке индикатора неопределенности вычислительной системой 100. Таким образом, на стадии бурения вычислительная система 100 может быть реализована в виде прибора, который может быть применен оператором для контроля и настройки операций бурения для достижения геологической цели при использовании приборов для геофизических исследований в таком количестве и с такими затратами, какие минимально возможны на практике.

На Фиг. 5 схематически изображен пример построения вычислительной системы 100, показанной на Фиг. 1. Примерная вычислительная система 100 может быть расположена на одной или на большем количестве скважин или вблизи нее (них) и/или в удаленном местоположении. Примерная вычислительная система 100 содержит устройство 104 обработки данных (например, один или большее количество процессоров), компьютерочитаемый носитель 102 (например, запоминающее устройство) и контроллеры 170 ввода/вывода, связанные с возможностью обмена данными шиной 165. Компьютерочитаемый носитель может представлять собой, например, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ), устройство хранения данных (например, перезаписываемое постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) и/или другие устройства), жесткий диск и/или носитель данных другого типа. Вычислительная система 100 может быть предварительно запрограммирована и/или запрограммирована (и перепрограммирована) путем загрузки программы из другого источника (например, с компакт-диска (CD-ROM), из другого вычислительного устройства по сети передачи данных и/или другим способом). Контроллер 170 ввода/вывода связан с устройствами ввода/вывода (например, устройством 106 отображения, устройствами 108 ввода и/или другими устройствами ввода/вывода) и с сетью 112. Устройства ввода/вывода принимают и передают данные в аналоговом или цифровом виде по каналам связи, таким как канал последовательной передачи данных, канал беспроводной связи (например, инфракрасный, радиочастотный и/или другие), канал параллельной передачи данных и/или канал другого типа.

Сеть 112 может представлять собой сеть передачи данных любого типа. Например, сеть 112 может быть беспроводной и/или проводной сетью, локальной вычислительной сетью (LAN), глобальной вычислительной сетью (WAN), частной сетью, сетью общего пользования (например, Интернет), сетью WiFi, сетью с каналами спутниковой связи и/или сетью передачи данных другого типа.

Выше был описан ряд вариантов реализации. Тем не менее, следует понимать, что возможно внесение различных изменений без отступления от сущности и объема настоящего изобретения.

Изобретение относит к управлению геофизическими исследованиями скважины и планированию бурения. В соответствии с одним из примеров предложен комплексный прибор для управления геофизическими исследованиями скважины и планирования бурения, который реализуют с применением вычислительной системы. Прибор может принимать траекторию планируемой скважины от поверхности земли до подземной геологической цели, до которой должно быть доведено бурение скважины, и план геофизических исследований с указанием количества, мест проведения и типов геофизических исследований, которые должны быть выполнены в скважине в процессе ее бурения. Прибор может применять множество моделей ошибок на основании типов геофизических исследований для бурения скважины. Каждая модель ошибок определяет соответствующую неопределенность в отношении доведения скважины до подземной геологической цели в процессе бурения скважины вдоль принятой траектории. Прибор может отображать в пользовательском интерфейсе принятую траекторию скважины и индикатор неопределенности, определяемый путем применения множества моделей ошибок. Индикатор неопределенности представляет собой комбинацию соответствующих неопределенностей, определяемых множеством моделей ошибок, и отражает неопределенность при бурении скважины по принятой траектории. 7 н. и 12 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Реализуемый с помощью компьютера способ геофизических исследований скважины, согласно которому:

принимают траекторию планируемой скважины от поверхности до подземной геологической цели, до которой должно быть доведено бурение скважины;

принимают план исследований с указанием количества, места и типа исследований, которые должны быть выполнены в скважине в процессе ее бурения;

отображают в пользовательском интерфейсе множество моделей ошибок, содержащих по меньшей мере одну из следующих моделей: модель интерполяционной привязки к месту (IIFR), модель привязки к месту (IFR), модель системы измерений во время бурения (MWD) или модель корректировки прогиба;

применяют множество моделей ошибок на основании типа исследований для бурения скважины, причем каждая модель ошибок определяет соответствующую неопределенность в отношении доведения скважины до подземной геологической цели посредством бурения скважины вдоль принятой траектории; и

отображают в пользовательском интерфейсе принятую траекторию скважины и индикатор неопределенности, определяемый путем применения множества моделей ошибок, причем индикатор неопределенности представляет собой комбинацию соответствующих неопределенностей, определяемых множеством моделей ошибок, причем индикатор неопределенности отражает неопределенность при бурении скважины по принятой траектории.

2. Способ по п. 1, согласно которому индикатор неопределенности содержит множество эллипсов, каждый из которых занимает область, отличную от областей других эллипсов, причем каждый эллипс связан с соответствующей глубиной скважины от поверхности до подземной геологической цели, причем способ дополнительно содержит отображение в пользовательском интерфейсе множества эллипсов на множестве соответствующих глубин.

3. Способ по п. 2, дополнительно содержащий:

определение того, что первый эллипс не соответствует порогу неопределенности на соответствующей глубине; и

отображение первого эллипса в пользовательском интерфейсе способом, позволяющим зрительно отличить его от второго эллипса, соответствующего порогу неопределенности на соответствующей глубине.

4. Способ по п. 1, дополнительно содержащий прием выбора прибора для геофизических исследований среди множества приборов для исследований, причем указанный прибор для исследований должен быть реализован для выполнения исследований скважины, которая должна быть пробурена вдоль принятой траектории.

5. Способ по п. 1, дополнительно содержащий прием траектории скважины, прием плана исследований и применение множества моделей ошибок перед бурением скважины вдоль принятой траектории.

6. Реализуемый с помощью компьютера способ геофизических исследований скважины, согласно которому:

принимают траекторию планируемой скважины от поверхности земли до подземной геологической цели, до которой должно быть доведено бурение скважины;

принимают план исследований с указанием количества, места и типа исследований, которые должны быть выполнены в скважине в процессе ее бурения;

применяют множество моделей ошибок на основании типа исследований для бурения скважины, причем каждая модель ошибок определяет соответствующую неопределенность в достижении подземной геологической цели посредством бурения скважины вдоль принятой траектории;

отображают в пользовательском интерфейсе принятую траекторию скважины и индикатор неопределенности, определяемый путем применения множества моделей ошибок, причем индикатор неопределенности представляет собой комбинацию соответствующих неопределенностей, определяемых множеством моделей ошибок, причем индикатор неопределенности отражает неопределенность при бурении скважины по принятой траектории; и

принимают множество параметров, характеризующих местоположение и форму скважины, причем множество параметров, характеризующих скважину, которые отображают в пользовательском интерфейсе, содержат длину немагнитной утяжеленной буровой трубы (NMDC), которая должна быть помещена в скважину, местоположение датчика в немагнитной утяжеленной буровой трубе, на которой размещают прибор для исследований, и информацию об обсадной колонне с указанием по меньшей мере одного из следующего: диаметра обсадной колонны, расстояния или направления от места установки датчика.

7. Реализуемый с помощью компьютера способ геофизических исследований скважины, согласно которому:

принимают траекторию планируемой скважины от поверхности земли до подземной геологической цели, до которой должно быть доведено бурение скважины;

принимают план исследований с указанием количества, места и типа исследований, которые должны быть выполнены в скважине в процессе ее бурения;

применяют множество моделей ошибок на основании типа исследований для бурения скважины, причем каждая модель ошибок определяет соответствующую неопределенность в достижении подземной геологической цели посредством бурения скважины вдоль принятой траектории;

отображают в пользовательском интерфейсе принятую траекторию скважины и индикатор неопределенности, определяемый путем применения множества моделей ошибок, причем индикатор неопределенности представляет собой комбинацию соответствующих неопределенностей, определяемых множеством моделей ошибок, причем индикатор неопределенности отражает неопределенность при бурении скважины по принятой траектории;

прием напряженности гравитационного поля Земли и магнитного поля Земли в географическом местоположении, в котором должна быть пробурена скважина за время бурения скважины, определяемом на основании геодезической модели, применяемой для определения гравитационного поля Земли, и магнитного наклонения; и

отображение в пользовательском интерфейсе идентификатора, определяющего геодезическую модель, напряженности гравитационного поля Земли и напряженности магнитного поля Земли и угла склонения магнитного поля.

8. Способ по п. 7, дополнительно содержащий прием магнитных характеристик, отражающих изменения в магнитном поле Земли из-за воздействия Солнца во время бурения, причем способ дополнительно содержит отображение в пользовательском интерфейсе магнитных характеристик во время бурения.

9. Способ по п. 8, согласно которому отображение в пользовательском интерфейсе магнитных характеристик во время бурения содержит:

отображение графика изменения магнитных характеристик во времени, который содержит время выполнения бурения;

сравнение магнитных характеристик с пороговыми магнитными характеристиками для бурения скважины;

отображение магнитных характеристик, которые соответствуют пороговым магнитным характеристикам, первым цветом, а магнитных характеристик, которые не соответствуют пороговым магнитным характеристикам, вторым цветом, который отличается от первого цвета.

10. Способ по п. 1, дополнительно содержащий отображение в пользовательском интерфейсе изображения коррекции прогиба для скважины.

11. Способ по п. 1, дополнительно содержащий отображение в пользовательском интерфейсе показателей взаимного влияния скважин вдоль и поперек оси, отражающих возмущение в магнитном поле из-за наличия в скважине компонентов с низкой магнитной проницаемостью.

12. Способ по п. 1, дополнительно содержащий:

прием изменений неопределенности, определяемой первой моделью ошибок из множества моделей ошибок, причем это изменение ведет к изменению неопределенности, определяемой второй моделью ошибок из множества моделей ошибок;

в ответ на прием этого изменения автоматически и без вмешательства пользователя происходит:

обновление индикатора неопределенности, определяемое применением множества моделей ошибок, содержащих первую модель ошибок и вторую модель ошибок; и

отображение обновленного индикатора неопределенности в пользовательском интерфейсе.

13. Энергонезависимый компьютерочитаемый носитель данных, хранящий инструкции, исполняемые устройством обработки данных для выполнения операций, содержащих:

принимают траекторию планируемой скважины от поверхности до подземной геологической цели, до которой должно быть доведено бурение скважины;

принимают план геофизических исследований с указанием количества, места и типа исследований, которые должны быть выполнены в скважине в процессе ее бурения;

отображают в пользовательском интерфейсе множество моделей ошибок, содержащих по меньшей мере одну из следующих моделей: модель интерполяционной привязки к месту (IIFR), модель привязки к месту (IFR), модель системы измерений во время бурения (MWD) или модель корректировки прогиба колонны;

применяют множество моделей ошибок на основании типа геофизических исследований для бурения скважины, причем каждая модель ошибок определяет соответствующую неопределенность в отношении доведения скважины до подземной геологической цели посредством бурения скважины вдоль принятой траектории; и

отображают в пользовательском интерфейсе принятую траекторию скважины и индикатор неопределенности, определяемый путем применения множества моделей ошибок, причем индикатор неопределенности представляет собой комбинацию соответствующих неопределенностей, определяемых множеством ошибок, причем индикатор неопределенности отражает неопределенность при бурении скважины по принятой траектории.

14. Носитель по п. 13, в котором индикатор неопределенности содержит множество эллипсов, каждый из которых занимает область, отличную от областей других эллипсов, причем каждый эллипс связан с соответствующей глубиной скважины от поверхности до подземной геологической цели, причем операции дополнительно содержат отображение в пользовательском интерфейсе множества эллипсов на множестве соответствующих глубин.

15. Носитель по п. 14, в котором операции дополнительно содержат:

определение того, что первый эллипс не соответствует порогу неопределенности на соответствующей глубине; и

отображение первого эллипса в пользовательском интерфейсе цветом, который отличается от цвета второго эллипса, соответствующего порогу неопределенности на соответствующей глубине.

16. Носитель по п. 14, в котором операции дополнительно содержат прием траектории скважины, прием плана геофизических исследований и применение множества моделей ошибок перед бурением скважины вдоль принятой траектории.

17. Система управления геофизическими исследованиями скважины, содержащая:

устройство обработки данных и

компьютерочитаемый носитель данных, хранящий инструкции, исполняемые указанным устройством обработки данных для выполнения операций, содержащих:

прием траектории планируемой скважины от поверхности до подземной геологической цели, до которой должно быть доведено бурение скважины;

прием плана геофизических исследований с указанием количества, места и типа исследований, которые должны быть выполнены в скважине в процессе ее бурения;

отображение в пользовательском интерфейсе множества моделей ошибок, содержащих по меньшей мере одну из следующих моделей: модель интерполяционной привязки к месту (IIFR), модель привязки к месту (IFR), модель системы измерений во время бурения (MWD) или модель корректировки прогиба колонны;

применение множества моделей ошибок на основании типов геофизических исследований для бурения скважины, причем каждая модель ошибок определяет соответствующую неопределенность в отношении доведения скважины до подземной геологической цели в процессе бурения скважины вдоль принятой траектории; и

отображение в пользовательском интерфейсе принятой траектории скважины и индикатора неопределенности, определяемого путем применения множества моделей ошибок, причем индикатор неопределенности представляет собой комбинацию соответствующих неопределенностей, определяемых множеством ошибок, причем индикатор неопределенности отражает неопределенность при бурении скважины по

принятой траектории.

18. Система управления геофизическими исследованиями скважины, содержащая:

устройство обработки данных и

компьютерочитаемый носитель данных, хранящий инструкции, исполняемые указанным устройством обработки данных для выполнения операций, содержащих:

прием траектории планируемой скважины от поверхности до подземной геологической цели, до которой должно быть доведено бурение скважины;

прием плана геофизических исследований с указанием количества, места и типа исследований, которые должны быть выполнены в скважине в процессе ее бурения;

применение множества моделей ошибок на основании типов геофизических исследований для бурения скважины, причем каждая модель ошибок определяет соответствующую неопределенность в достижении подземной геологической цели при бурении скважины вдоль принятой траектории;

отображение в пользовательском интерфейсе принятой траектории скважины и индикатора неопределенности, определяемого путем применения множества моделей ошибок, причем индикатор неопределенности представляет собой комбинацию соответствующих неопределенностей, определяемых множеством ошибок, причем индикатор неопределенности отражает неопределенность при бурении скважины по принятой траектории;

прием географического местоположения, в котором должна быть пробурена скважина, время бурения скважины и магнитные характеристики, отражающие изменения в магнитном поле Земли из-за влияния Солнца во время бурения;

прием напряженности гравитационного поля Земли и напряженности магнитного поля Земли в географическом местоположении во время бурения скважины, определяемом на основании геодезической модели, применяемой для определения гравитационного поля Земли, и магнитного наклонения; и

отображение в пользовательском интерфейсе идентификатора, определяющего геодезическую модель, напряженности гравитационного поля Земли и напряженности магнитного поля Земли, угла склонения магнитного поля и магнитных характеристик во время бурения.

19. Система управления геофизическими исследованиями скважины, содержащая:

устройство обработки данных и

компьютерочитаемый носитель данных, хранящий инструкции, исполняемые указанным устройством обработки данных для выполнения операций, содержащих:

прием траектории планируемой скважины от поверхности до подземной

геологической цели, до которой должно быть доведено бурение скважины;

прием плана геофизических исследований с указанием количества, места и типа исследований, которые должны быть выполнены в скважине в процессе ее бурения;

применение множества моделей ошибок на основании типов геофизических исследований для бурения скважины, причем каждая модель ошибок определяет соответствующую неопределенность в достижении подземной геологической цели при бурении скважины вдоль принятой траектории;

отображение в пользовательском интерфейсе принятой траектории скважины и индикатора неопределенности, определяемого путем применения множества моделей ошибок, причем индикатор неопределенности представляет собой комбинацию соответствующих неопределенностей, определяемых множеством ошибок, причем индикатор неопределенности отражает неопределенность при бурении скважины по принятой траектории; и

отображение в пользовательском интерфейсе множества параметров, содержащих длину немагнитной утяжеленной буровой трубы (NMDC), которая должна быть помещена в скважину, местоположение датчика в немагнитной утяжеленной буровой трубе, на которой размещают прибор для геофизических исследований, и информацию об обсадной колонне с указанием по меньшей мере одного из следующего: диаметра обсадной колонны, расстояния или направления от места установки датчика.