專利名稱：自動(dòng)化指向性的鉆探設(shè)備和方法
自動(dòng)化指向性的鉆探設(shè)備和方法
背景技術(shù)：
在鉆探操作開始時(shí)，鉆探者通常建立包括目標(biāo)位置和到目標(biāo)位置的鉆探路徑的鉆 探計(jì)劃。一旦鉆探開始，便沿著任何數(shù)目的方向從豎直鉆探路徑引導(dǎo)或者“轉(zhuǎn)向(steer)” 井底鉆具組件以遵循所提出的鉆探計(jì)劃。例如，為了回收地下碳?xì)浠衔锍练e物，鉆探計(jì)劃 可能包括到儲(chǔ)藏上方的位點(diǎn)的豎井，然后穿過沉積物的指向或者水平鉆井。操作者然后可 以根據(jù)計(jì)劃在豎直和水平這兩個(gè)方面轉(zhuǎn)向鉆具。在一些實(shí)施例中，這樣的指向性的鉆探要求精確地確定驅(qū)動(dòng)鉆頭的井底馬達(dá)的彎 曲段的方向。在這樣的實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)鉆柱改變了彎曲段和刀面的定向。為了有效地轉(zhuǎn)向 該組件，操作者必須首先例如經(jīng)由隨鉆測量(MWD)設(shè)備確定當(dāng)前刀面定向。此后，如果鉆探 方向需要調(diào)節(jié)，則操作者必須旋轉(zhuǎn)鉆柱以改變刀面定向。在其它實(shí)施例中，例如旋轉(zhuǎn)可轉(zhuǎn)向 系統(tǒng)，操作者仍然必須確定當(dāng)前刀面定向。在鉆探期間，以各種間隔或者其它時(shí)間獲得識(shí)別井中的BHA的定位和指向性的數(shù) 據(jù)的“測繪(survey)”。每一次測繪均產(chǎn)生在井中的位置傾斜和方位角(或者羅盤航行)的 測量(通常在測量時(shí)的總深度)。特別地，在指向井眼中，井眼的位置必須是以合理的精度 已知的以保證正確的井眼路徑。測量自身包括井眼的相對(duì)于豎直方向傾斜和方位角。除了 刀面數(shù)據(jù)和傾斜度以及方位角，在每一次測繪期間獲得的數(shù)據(jù)還可以包括孔深度數(shù)據(jù)、管 道旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)、鉤子負(fù)載數(shù)據(jù)、△壓力數(shù)據(jù)(跨井底鉆探馬達(dá))和建模狗腿(dogleg)數(shù)據(jù)?？梢栽诰械碾x散的位點(diǎn)處進(jìn)行這些測量，并且可以根據(jù)這些離散的位點(diǎn)計(jì)算井 眼的近似路徑。傳統(tǒng)上，在每一個(gè)鉆桿連接處進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)測繪以獲得關(guān)于新的測繪位置的傾 斜度和方位角的精確測量。然而，如果指向性的鉆探操作在單一鉆桿接頭或者連接的跨度 內(nèi)要求在滑動(dòng)和旋轉(zhuǎn)之間的一個(gè)或者多個(gè)過渡，則鉆探者不能依靠最近的測繪來精確地評(píng) 定操作進(jìn)展或者效力。例如，鉆探者不能利用最近的測繪數(shù)據(jù)來評(píng)定在獲得測繪之后引發(fā) 的“滑動(dòng)”的效力或者精度。測繪的傳統(tǒng)使用不向指向性的鉆探者提供關(guān)于在獲得最近的 測繪測量之后執(zhí)行的操作進(jìn)展或者效力的任何反饋。當(dāng)發(fā)生與計(jì)劃鉆探路徑的偏差時(shí)，鉆探者必須考慮他們可以用來試圖將鉆具引導(dǎo) 返回至初始路徑的因素。這通常要求操作者操縱絞車制動(dòng)器，并且旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)臺(tái)或者頂部鉆軸 驅(qū)動(dòng)器以發(fā)現(xiàn)鉤子負(fù)載、泥漿馬達(dá)差壓和鉆柱扭矩的精確組合，以正確地定位刀面。這可能 是困難的、耗時(shí)的和復(fù)雜的。每一個(gè)調(diào)節(jié)對(duì)于刀面定向具有不同的效果，并且每一個(gè)均必須 被與用于鉆孔的其它鉆探要求相組合地考慮。因此，在鉆孔中重指向刀面是非常復(fù)雜的、勞 動(dòng)密集型的并且經(jīng)常是不準(zhǔn)確的。需要一種用于轉(zhuǎn)向BHA的更加有效率的、可靠的方法。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)示例性方面，本公開涉及一種鉆探至目標(biāo)位置的方法。該方法包括接收包 括到目標(biāo)位置的計(jì)劃鉆探路徑的輸入和確定鉆探系統(tǒng)的井底鉆具組件的投影位置。比較井 底鉆具組件的投影位置與計(jì)劃鉆探路徑，并且創(chuàng)建到目標(biāo)位置的修改鉆探路徑。通常在鉆 井的表面處產(chǎn)生鉆機(jī)控制信號(hào)，所述信號(hào)使鉆探系統(tǒng)的井底鉆具組件轉(zhuǎn)向?yàn)檠刂薷你@探路徑指向目標(biāo)位置。在一個(gè)方面，創(chuàng)建到目標(biāo)位置的修改鉆探路徑包括計(jì)算與計(jì)劃鉆探路徑相交叉的 從井底鉆具組件的投影位置的曲線。在另一個(gè)方面，創(chuàng)建到目標(biāo)位置的修改鉆探路徑包括 計(jì)算不與計(jì)劃鉆探路徑相交叉并且被從井底鉆具組件的投影位置指引至目標(biāo)位置的、新的 計(jì)劃鉆探路徑，該方法進(jìn)一步包括再次確定鉆探系統(tǒng)的井底鉆具組件的投影位置。比較井 底鉆具組件的投影位置與新的修改鉆探路徑并且創(chuàng)建到目標(biāo)位置的第二修改鉆探路徑。在 鉆井表面處自動(dòng)地并且以電子方式產(chǎn)生一個(gè)或者多個(gè)鉆機(jī)控制信號(hào)，所述信號(hào)使鉆探系統(tǒng) 的井底鉆具組件轉(zhuǎn)向?yàn)檠刂诙薷你@探路徑指向目標(biāo)位置。在一個(gè)方面，確定井底鉆具組件 的投影位置包括確定井底鉆具組件的鉆頭的投影 位置，并且確定鉆頭的投影位置包括考慮來自一個(gè)或者多個(gè)測繪結(jié)果的數(shù)據(jù)。在一個(gè)方面，基于離開計(jì)劃路徑的偏差量是否超過閥值而創(chuàng)建修改鉆探路徑包 括如果離開計(jì)劃路徑的偏差量超過第一閥值偏差量則創(chuàng)建與計(jì)劃鉆探路徑相交叉的修改 鉆探路徑，并且如果離開計(jì)劃路徑的偏差量超過第二閥值偏差量則創(chuàng)建不與計(jì)劃鉆探路徑 相交叉的修改鉆探路徑。該方法可以包括接收用戶發(fā)起的輸入，所述輸入指示當(dāng)井底鉆具 組件離開計(jì)劃路徑超過第二閥值偏差量時(shí)是否創(chuàng)建不與計(jì)劃鉆探路徑交叉的、到目標(biāo)的新 的計(jì)劃路徑。在一個(gè)方面，該計(jì)劃鉆探路徑包括公差帶，并且當(dāng)井底鉆具組件的投影位置與公 差帶邊界相交叉時(shí)，創(chuàng)建修改鉆探路徑發(fā)生，并且當(dāng)井底鉆具組件的投影位置在公差帶內(nèi) 時(shí)，創(chuàng)建修改鉆探路徑不發(fā)生。在另一個(gè)方面，該方法包括計(jì)算將井底鉆具組件轉(zhuǎn)向至目標(biāo) 位置所需要的刀面傾斜數(shù)值和測得深度。在一個(gè)方面，創(chuàng)建到目標(biāo)位置的修改鉆探路徑包括計(jì)算第一 3D曲線、計(jì)算保持 段，和可選地計(jì)算第二 3D曲線。該第一和可選的第二 3D曲線可以是修改鉆探路徑的一部 分?？蛇x的第二 3D曲線可以在目標(biāo)位置之前的位置處融合修改路徑與初始計(jì)劃鉆探路徑。 在這里的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，諸如利用計(jì)算機(jī)或者如在這里描述的其它適當(dāng)?shù)倪壿嬙O(shè)備， 可以以電子方式實(shí)現(xiàn)全部的曲線計(jì)算。在一個(gè)方面，該方法包括關(guān)于計(jì)劃鉆探路徑限定公差帶、干預(yù)帶和校正帶。比較井 底鉆具組件的投影位置與計(jì)劃鉆探路徑包括確定哪個(gè)帶包含井底鉆具組件的所確定的投 影。在創(chuàng)建到目標(biāo)位置的修改鉆探路徑之后，關(guān)于修改鉆探路徑限定新的公差帶、新的干預(yù) 帶和新的校正帶。在一個(gè)方面，確定井底鉆具組件的投影位置包括使用實(shí)時(shí)測繪投影作為定向趨 勢。實(shí)時(shí)投影是使用以下方法執(zhí)行的，所述方法包括最小曲率圓弧、方向趨勢和直線中的至 少一個(gè)。實(shí)時(shí)投影可以包括刀面定向輸入。在一個(gè)方面，該方法包括創(chuàng)建到目標(biāo)位置的修改鉆探路徑，包括計(jì)算第一 3D曲 線、保持段和沿著計(jì)劃鉆探路徑指引井底鉆具組件的可選的第二 3D曲線。通過計(jì)算在目標(biāo) 位置處與計(jì)劃鉆探路徑交叉所需要的任何曲線，計(jì)算在目標(biāo)位置之前的第一位置處與計(jì)劃 鉆探路徑交叉所需要的任何曲線，可以優(yōu)選地以電子方式計(jì)算第一和可選的第二 3D曲線。 每一個(gè)曲線可以具有對(duì)于BHA可接受的曲率。通過計(jì)算在第一位置之前的第二位置處與計(jì) 劃鉆探路徑交叉所需要的任何曲線，所述曲線每一個(gè)均具有可接受的曲率，第一和第二位 置分離選定的測量距離，和選擇在到達(dá)目標(biāo)位置之前在第一位置處與計(jì)劃路徑交叉的計(jì)算曲線，可以優(yōu)選地以電子方式進(jìn)一步計(jì)算所述曲線。
在另一示例性方面中，本公開涉及一種用于鉆探至目標(biāo)位置的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括 適于接收包括到目標(biāo)位置的計(jì)劃鉆探路徑的輸入的接收設(shè)備、適于確定鉆探系統(tǒng)的井底鉆 具組件的投影位置的傳感設(shè)備，和適于比較井底鉆具組件的投影位置與計(jì)劃鉆探路徑以確 定離開計(jì)劃路徑的偏差量的邏輯設(shè)備。第二邏輯設(shè)備適于創(chuàng)建如基于離開計(jì)劃鉆探路徑的 偏差量選擇的、到目標(biāo)位置的修改鉆探路徑。鉆機(jī)控制信號(hào)發(fā)生器適于在鉆井的表面處自 動(dòng)地和以電子方式產(chǎn)生一個(gè)或者多個(gè)鉆機(jī)控制信號(hào)，所述信號(hào)使鉆探系統(tǒng)的井底鉆具組件 轉(zhuǎn)向?yàn)檠刂薷你@探路徑指向目標(biāo)位置。在一個(gè)方面，該系統(tǒng)包括絞車驅(qū)動(dòng)、頂驅(qū)和泥漿泵。該控制信號(hào)發(fā)生器傳輸該一 個(gè)或者多個(gè)信號(hào)以控制絞車、頂驅(qū)和泥漿泵從而在鉆探進(jìn)行時(shí)改變井底鉆具組件的方向。 在一個(gè)方面，該第二邏輯設(shè)備基于離開計(jì)劃路徑的偏差量是否超過閥值而創(chuàng)建修改鉆探路 徑。它包括用于如果離開計(jì)劃路徑的偏差量超過離開計(jì)劃路徑的第一閥值偏差量則創(chuàng)建與 計(jì)劃鉆探路徑相交叉的修改鉆探路徑的裝置，和用于如果離開計(jì)劃路徑的偏差量超過離開 計(jì)劃路徑的第二閥值偏差量則創(chuàng)建不與計(jì)劃鉆探路徑交叉的修改鉆探路徑的裝置。在另一示例性方面，本公開涉及一種在鉆探操作期間從鉆機(jī)到地下目標(biāo)位置指向 性地轉(zhuǎn)向井底鉆具組件的方法。該方法包括以下步驟產(chǎn)生具有鉆探路徑的鉆探計(jì)劃和作 為公差帶的可接受的誤差容限；接收指示一個(gè)或者多個(gè)定向趨勢和到鉆頭深度的投影的數(shù) 據(jù)；基于一個(gè)或者多個(gè)定向趨勢和到鉆頭深度的投影確定井底鉆具組件的實(shí)際位置；和確 定鉆頭是否在公差帶內(nèi)。該方法還包括比較井底鉆具組件的實(shí)際位置與計(jì)劃鉆探路徑以從 實(shí)際鉆探路徑識(shí)別離開井底鉆具組件的計(jì)劃路徑的偏差量并且基于離開計(jì)劃路徑的偏差 量創(chuàng)建修改鉆探路徑。這包括如果離開計(jì)劃路徑的偏差量超過離開計(jì)劃路徑的第一閥值 偏差量則創(chuàng)建與計(jì)劃鉆探路徑相交叉的修改鉆探路徑，和如果離開計(jì)劃路徑的偏差量超過 離開計(jì)劃路徑的第二閥值偏差量則創(chuàng)建不與計(jì)劃鉆探路徑相交叉的、到目標(biāo)位置的修改鉆 探路徑。該方法進(jìn)一步包括確定用于使井底鉆具組件轉(zhuǎn)向?yàn)檠刂薷你@探路徑的所期望的 刀面定向；在指向性的轉(zhuǎn)向控制器處在鉆井表面處自動(dòng)地和以電子方式產(chǎn)生一個(gè)或者多個(gè) 鉆機(jī)控制信號(hào)；和將該一個(gè)或者多個(gè)鉆機(jī)控制信號(hào)輸出到絞車和頂驅(qū)以使井底鉆具組件轉(zhuǎn) 向?yàn)檠刂薷你@探路徑。附圖簡要說明當(dāng)結(jié)合附圖閱讀時(shí)根據(jù)下面的詳細(xì)說明可以最好地理解本公開。要強(qiáng)調(diào)的是，根 據(jù)在工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐，各種特征未按比例繪制。事實(shí)上，為了使得討論清楚起見，各種特 征的尺寸可以被任意地增加或者降低。

圖1是根據(jù)本公開的一個(gè)或者多個(gè)方面的鉆機(jī)設(shè)備的示意圖。圖2A和2B是根據(jù)本公開的一個(gè)或者多個(gè)方面的方法的流程圖。圖3是根據(jù)本公開的一個(gè)或者多個(gè)方面的設(shè)備的示意圖。圖4A-4C是根據(jù)本公開的一個(gè)或者多個(gè)方面的設(shè)備的示意圖。圖5A是根據(jù)本公開的一個(gè)或者多個(gè)方面的方法的流程圖。圖5B是關(guān)于鉆探路徑的公差柱體的圖示。圖6A是根據(jù)本公開的一個(gè)或者多個(gè)方面的方法的流程圖。圖6B是根據(jù)本公開的一個(gè)或者多個(gè)方面的設(shè)備的示意圖。
圖6C-6D是根據(jù)本公開的一個(gè)或者多個(gè)方面的方法的流程圖。圖7A-7C是根據(jù)本公開的一個(gè)或者多個(gè)方面的方法的流程圖。圖8A-8B是根據(jù)本公開的一個(gè)或者多個(gè)方面的設(shè)備的示意圖。 圖8C是根據(jù)本公開的一個(gè)或者多個(gè)方面的方法的流程圖。圖9A-9B是根據(jù)本公開的一個(gè)或者多個(gè)方面的方法的流程圖。圖10A-10B是根據(jù)本公開的一個(gè)或者多個(gè)方面的顯示設(shè)備的示意圖。圖11是根據(jù)本公開的一個(gè)或者多個(gè)方面的設(shè)備的示意圖。
具體實(shí)施例方式應(yīng)該理解本公開提供用于實(shí)現(xiàn)各種實(shí)施例的不同特征的很多不同的實(shí)施例或者 示例。在下面描述組件和布置的特定示例以簡化本公開。這些當(dāng)然僅僅是示例而非旨在是 限制性的。另外，本公開可以在各種示例中重復(fù)引用數(shù)字和/或字母。這種重復(fù)是為了簡 潔和清楚起見而不是在本質(zhì)上規(guī)定在所討論的各種實(shí)施例和/或配置之間的關(guān)系。而且， 在隨后的說明中，在第二特征之上或者在第二特征上形成第一特征可以包括其中第一和第 二特征被直接接觸地形成的實(shí)施例，并且也可以包括其中可以形成置于第一和第二特征之 間從而第一和第二特征可以并不直接接觸的另外的特征的實(shí)施例。與要求顯著更多的人工輸入或者為輸入提供的暫停的傳統(tǒng)系統(tǒng)相比，在這里所公 開的系統(tǒng)和方法提供增強(qiáng)的BHA控制，從而產(chǎn)生增強(qiáng)的BHA響應(yīng)性和更快的BHA操作。通過 使用數(shù)據(jù)反饋和位置探測、處理所接收的數(shù)據(jù)和基于投影的實(shí)際鉆頭位置優(yōu)化鉆探路徑， 本發(fā)明能夠有利地實(shí)現(xiàn)這點(diǎn)。在鉆探之前，目標(biāo)位置通常得以識(shí)別并且最佳井眼輪廓或者 計(jì)劃路徑得以建立。這種建議的鉆探路徑通常是基于到目標(biāo)位置或者多個(gè)位置的最有效率 的或者有效的路徑的。當(dāng)鉆探進(jìn)行時(shí)，BHA可能由于一個(gè)或者多個(gè)不同的因素而開始偏離最 佳的預(yù)先計(jì)劃的鉆探路徑。在這里所公開的系統(tǒng)和方法適于探測離開計(jì)劃路徑的偏差并且 產(chǎn)生校正以將BHA返回鉆探路徑，或者如果更加有效地，產(chǎn)生到目標(biāo)位置的替選鉆探路徑， 每一種情形均優(yōu)選地以可能的最有效率的方式發(fā)生同時(shí)優(yōu)選地避免過度校正。參考圖1，圖示出示例本公開的一個(gè)或者多個(gè)方面的設(shè)備100的示意圖。設(shè)備100 是或者包括陸基鉆機(jī)。然而，本公開的一個(gè)或者多個(gè)方面能夠被應(yīng)用于或者易于適合于任 何類型的鉆機(jī)，例如，升降式鉆井臺(tái)、半潛式鉆機(jī)、鉆探船、盤管鉆機(jī)、適用于鉆探和/或重 入操作的修井機(jī)和套管鉆機(jī)、在本公開范圍內(nèi)的其他鉆機(jī)。設(shè)備100包括在鉆臺(tái)110上方支撐起落機(jī)構(gòu)的桅桿105。該起落機(jī)構(gòu)包括天車115 和移動(dòng)滑車120。天車115被聯(lián)接到桅桿105的頂部處或者靠近此處，并且移動(dòng)滑車120通 過鉆機(jī)鋼絲繩125從天車115懸垂。鉆機(jī)鋼絲繩125的一端從起落機(jī)構(gòu)延伸到絞車130，絞 車130被配置為卷出和卷入鉆機(jī)鋼絲繩125以使得移動(dòng)滑車120相對(duì)于鉆臺(tái)110被降低和 升高。被稱作死繩固定器的、鉆機(jī)鋼絲繩125的另一端可能靠近絞車130或者在鉆機(jī)上的 任何其他位置處被錨固到固定位置。鉤子135被附接到移動(dòng)滑車120的底部。從鉤子135懸掛頂驅(qū)140。從頂驅(qū)140 延伸的鉆軸145被附接到保護(hù)接頭150，保護(hù)接頭150被附接到懸掛在井眼160內(nèi)的鉆柱 155。替選地，鉆軸145可以被直接地附接到鉆柱155。如在這里所使用地術(shù)語“鉆軸”不限于從頂驅(qū)直接地延伸、或者在其它情形在傳統(tǒng)上被稱作鉆軸的組件。例如，在本公開范圍內(nèi)，“鉆軸”可以另外地或者替選地包括至少間接 地從頂驅(qū)或者其它旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)元件向鉆柱傳輸扭矩、位置和/或旋轉(zhuǎn)的主軸、驅(qū)動(dòng)軸、輸出軸 和/或另一組件。盡管如此，縱使僅僅為了清楚和簡潔起見，這些組件也可以在這里被通稱 為“鉆軸”。鉆柱155包括鉆桿165、井底鉆具組件(BHA) 170和鉆頭175的相互連接部分。除 了其它組件以外，井底鉆具組件170可以包括穩(wěn)定器、鉆環(huán)和/或隨鉆測量(MWD)或者鋼索 輸送設(shè)備。在這里還可以被稱作刀具的鉆頭175被連接到BHA170的底部或者被以其它方 式附接到鉆柱155。一個(gè)或者多個(gè)泵180可以通過可被連接到頂驅(qū)140的軟管或者其它導(dǎo) 管185向鉆柱155遞送鉆探流體。井底MWD或者鋼索輸送設(shè)備可以被配置用于評(píng)價(jià)物理性質(zhì)，諸如壓力、溫度、扭 矩、鉆壓(WOB)、振動(dòng)、傾斜、方位角、在三維空間中的刀面定向和/或其它井底參數(shù)。這些測 量可以在井底進(jìn)行，被存儲(chǔ)在固態(tài)存儲(chǔ)器中一定時(shí)間，并且在表層處從設(shè)備(多個(gè))下載和 /或被實(shí)時(shí)地傳輸?shù)奖韺?。?shù)據(jù)傳輸方法可以包括例如對(duì)數(shù)據(jù)數(shù)字編碼并且可能地作為鉆 探流體或者泥漿系統(tǒng)中的壓力脈沖通過鉆柱155的聲學(xué)傳輸、通過鋼索或者有線管道的電 子傳輸和/或作為電磁脈沖傳輸將編碼數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖韺?。MWD工具和/或BHA170的其它部 分可以具有存儲(chǔ)用于以后經(jīng)由鋼索和/或當(dāng)BHA170從井眼160起鉆時(shí)檢索的測量的能力。
在一個(gè)示例性實(shí)施例中，例如當(dāng)利用欠平衡或者壓力受控鉆探方法鉆探井160 時(shí)，設(shè)備100還可以包括旋轉(zhuǎn)防噴器(BOP) 158。在這樣的實(shí)施例中，環(huán)形泥漿和切屑可以在 表層處被加壓，并且有可能地利用節(jié)流口系統(tǒng)控制實(shí)際的所期流量和壓力，并且流體和壓 力在井口處被保持并且被旋轉(zhuǎn)B0P158沿著流線向下引導(dǎo)至節(jié)流口。設(shè)備100還可以包括 被配置為探測在例如井眼160 (或者其中的套管)和鉆柱155之間限定的環(huán)帶中的壓力的 表層套管環(huán)形壓力傳感器159。在圖1描繪的示例性實(shí)施例中，利用頂驅(qū)140引起鉆柱155旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。然而，本公 開的方面還能夠被應(yīng)用于或者易于適合于利用其它驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，諸如動(dòng)力水龍頭、旋轉(zhuǎn)臺(tái)、盤 管單元、井底馬達(dá)和/或傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)等的實(shí)施方式。設(shè)備100還包括被配置為控制或者有助于控制設(shè)備100的一個(gè)或者多個(gè)組件的控 制的控制器190。例如，控制器190可以被配置為向絞車130、頂驅(qū)140、BHA170和/或泵 180傳輸操作控制信號(hào)?？刂破?90可以是靠近桅桿105和/或設(shè)備100的其它組件安裝 的獨(dú)立組件。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，控制器190包括位于鄰近設(shè)備100的控制室，諸如經(jīng) 常用作組合工具棚的被稱作“司鉆偏房”的通用掩蔽所、辦公室、通信中心和通用會(huì)所中的 一個(gè)或者多個(gè)系統(tǒng)?？刂破?90可以被配置為經(jīng)由為了清楚起見在圖1中未被描繪的有線 或者無線傳輸裝置向絞車130、頂驅(qū)140、BHA 170和/或泵180傳輸操作控制信號(hào)?？刂破?90還被配置為從設(shè)備100中包括的各種傳感器經(jīng)由有線或者無線傳輸裝 置(在圖1中也未被示出)接收電子信號(hào)，其中每一個(gè)傳感器均被配置為探測操作特征或 者參數(shù)。一個(gè)這樣的傳感器是上述的表層套管環(huán)形壓力傳感器159。設(shè)備100可以包括被 附接到或者以其它方式與BHA 170相關(guān)聯(lián)的井底環(huán)形壓力傳感器170a。井底環(huán)形壓力傳感 器170a可以被配置為探測在BHA 170的外部表層和井眼160的內(nèi)徑之間限定的環(huán)環(huán)狀區(qū) 域中的壓力值或者范圍，該壓力還可以被稱作套管壓力、井底套管壓力、MWD套管壓力或者 井底環(huán)形壓力。這些測量可以包括靜態(tài)環(huán)形壓力(泵關(guān)閉)和活動(dòng)環(huán)形壓力(泵打開)。
在此指出在本公開上下文中單詞“探測(detecting) ”的含義可以包括探測、感測、 測量、計(jì)算和/或以其它方式獲得數(shù)據(jù)。類似地，在本公開上下文中單詞“探測(detect)” 可以包括探測、感測、測量、計(jì)算和/或以其它方式獲得數(shù)據(jù)。
設(shè)備100可以另外地或者替選地包括被配置用于探測BHA 170中的沖擊和/或振 動(dòng)的沖擊/振動(dòng)傳感器170b。設(shè)備100可以另外地或者替選地包括被配置為探測在BHA 170的一個(gè)或者多個(gè)馬達(dá)172上的壓力差值或者范圍的泥漿馬達(dá)delta壓力(ΔΡ)傳感器 172a。該一個(gè)或者多個(gè)馬達(dá)172可以每一個(gè)都是或者包括使用鉆探流體的液壓動(dòng)力驅(qū)動(dòng)鉆 頭175的容積式鉆探馬達(dá)，也被稱作泥漿馬達(dá)。一個(gè)或者多個(gè)扭矩傳感器172b也可以被包 括于BHA 170中以向控制器190發(fā)送指示通過一個(gè)或者多個(gè)馬達(dá)172而被施加到鉆頭175 的扭矩的數(shù)據(jù)。設(shè)備100可以另外地或者替選地包括被配置為探測當(dāng)前刀面定向的刀面?zhèn)鞲衅?170c。刀面?zhèn)鞲衅?70c可以是或者包括傳統(tǒng)的或者未來研制出的探測相對(duì)于磁北或者真 北刀面定向的磁性刀面?zhèn)鞲衅?。替選地或者另外地，刀面?zhèn)鞲衅?70c可以是或者包括傳統(tǒng) 的或者未來研制出的探測相對(duì)于地球重力場的刀面定向的重力刀面?zhèn)鞲衅?。刀面?zhèn)鞲衅?170c還可以或者替選地是或者包括傳統(tǒng)的或者未來研制出的陀螺傳感器。設(shè)備100可以另 外地或者替選地包括與BHA 170成一體并且被配置為探測在BHA 170處或者附近的WOB的 WOB傳感器170d。設(shè)備100可以另外地或者替選地包括被耦接到或者以其它方式與頂驅(qū)140相關(guān)聯(lián) 的扭矩傳感器140a。扭矩傳感器140a可以替選地位于BHA 170中或者與BHA 170相關(guān)聯(lián)。 扭矩傳感器140a可以被配置為探測鉆軸145和/或鉆柱155的扭轉(zhuǎn)數(shù)值或者范圍(例如， 響應(yīng)于作用于鉆柱上的操作力)。頂驅(qū)140可以另外地或者替選地包括或者以其它方式與 速度傳感器140b相關(guān)聯(lián)，速度傳感器140b被配置為探測鉆軸145的旋轉(zhuǎn)速度的數(shù)值或者 范圍。頂驅(qū)140、絞車130、天車或者移動(dòng)滑車、鉆機(jī)鋼絲繩或者死繩固定器可以另外地 或者替選地包括或者以其它方式與不同于WOB傳感器170d的WOB傳感器140c相關(guān)聯(lián)(從 能夠基于活動(dòng)和靜態(tài)鉤子負(fù)載的鉤子負(fù)載傳感器計(jì)算的W0B)(例如，在加載路徑機(jī)構(gòu)中某 處安裝一個(gè)或者多個(gè)傳感器以探測并且計(jì)算能夠在鉆機(jī)間改變的W0B)。WOB傳感器140c 可以被配置為探測WOB數(shù)值或者范圍，其中可以在頂驅(qū)140、絞車130或者設(shè)備100的其它 組件處執(zhí)行這樣的探測。由這里描述的傳感器執(zhí)行的探測可以被一次地、連續(xù)地、周期地和/或以隨機(jī)的 間隔執(zhí)行。該探測可以由操作者或者訪問人機(jī)接口(HMI)的他人以手動(dòng)方式觸發(fā)，或者 由例如滿足預(yù)定條件(例如，時(shí)間段期滿、鉆探進(jìn)度達(dá)到預(yù)定深度、鉆頭使用達(dá)到預(yù)定程度 等)的觸發(fā)特征或者參數(shù)自動(dòng)地觸發(fā)。這樣的傳感器和/或其它探測裝置可以包括可以位 于鉆井/鉆機(jī)現(xiàn)場當(dāng)?shù)鼗蛘呶挥诰哂械较到y(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)鏈接的另一遠(yuǎn)程位置處的一個(gè)或者多 個(gè)接口。參考圖2A，示意出是根據(jù)本公開一個(gè)或者多個(gè)方面的、將刀面定向操縱到理想定 向的方法200a的流程圖?？梢栽谠O(shè)備100操作期間與圖1所示設(shè)備100的一個(gè)或者多個(gè) 組件相關(guān)聯(lián)地執(zhí)行方法200a。例如，可以在經(jīng)由設(shè)備100執(zhí)行鉆探操作期間關(guān)于刀面定向 執(zhí)行方法200a。
方法200a包括步驟210，在步驟210期間測量當(dāng)前刀面定向TFM?？梢允褂脗鹘y(tǒng) 的或者將來研制出的磁性刀面?zhèn)鞲衅鳒y量TFm，該磁性刀面?zhèn)鞲衅魈綔y相對(duì)于磁北或者真 北的刀面定向。替選地或者另外地，可以使用傳統(tǒng)的或者將來研制出的重力刀面?zhèn)鞲衅鳒y 量TFM，該重力刀面?zhèn)鞲衅魈綔y相對(duì)于地球重力場的刀面定向。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，可 以在井眼端部偏離豎直方向小于大約7°時(shí)使用磁性刀面?zhèn)鞲衅鳒y量，并且隨后在井眼端 部偏離豎直方向大于大約7°時(shí)使用重力刀面?zhèn)鞲衅鳒y量TFm。然而，用于確定TFm的陀螺 和/或其它裝置也在本公開的范圍內(nèi)。在隨后的步驟220中，TFm被與所期望的刀面定向TFd相比較。如果TFm充分地等 于TFd，如在決策步驟230期間確定地，則再次執(zhí)行方法200a并且重復(fù)步驟210?！俺浞窒?等”可以指的是基本相等，例如不大于幾個(gè)百分點(diǎn)的變化，或者可以替選地指的是不大于預(yù) 定角度，例如大約5°的變化。而且，方法200a的重復(fù)執(zhí)行可以是基本上立即的，或者在重 復(fù)執(zhí)行方法200a并且重復(fù)步驟210之前可以存在延遲時(shí)間段。如果TFm并不充分等于TFd，如在決策步驟230期間確定地，則方法200a繼續(xù)步驟 240，在該步驟期間，鉆軸被驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)例如大約等于在TFm和TFd間X的差異的量。然 而，在步驟240期間執(zhí)行的其它旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)量也在本公開的范圍內(nèi)。在步驟240被執(zhí)行之后， 重復(fù)執(zhí)行方法200a并且重復(fù)步驟210。這種重復(fù)執(zhí)行可以是基本上立即的，或者在重復(fù)執(zhí) 行方法200a并且重復(fù)步驟210之前可以存在延遲時(shí)間段。參考圖2B，示意出是圖2A所示方法200a的另一實(shí)施例的流程圖，這里利用引用數(shù) 字200b標(biāo)注。方法200b包括當(dāng)?shù)睹娑ㄏ蛟谄谕ㄏ蛑袝r(shí)的信息收集步驟，并且可以在設(shè) 備100操作期間與圖1所示設(shè)備100的一個(gè)或者多個(gè)組件相關(guān)聯(lián)地執(zhí)行方法200b。例如， 可以在經(jīng)由設(shè)備100執(zhí)行鉆探操作期間關(guān)于刀面定向執(zhí)行方法200b。方法200b包括在上面關(guān)于方法200a描述地并且在圖2A中示出的步驟210、220、 230和240。然而，方法200b還包括步驟233，在步驟233期間，如在決策步驟230期間確定 地，如果TFm充分等于TFd，則測量當(dāng)前操作參數(shù)。替選地或者另外地，可以以周期的或者預(yù) 定的時(shí)間間隔，或者當(dāng)發(fā)生其它事件時(shí)測量當(dāng)前操作參數(shù)。方法200b還包括步驟236，在步 驟236期間，記錄在步驟233中測量的操作參數(shù)?？梢栽趯碓诓襟E240期間執(zhí)行的鉆軸 旋轉(zhuǎn)量計(jì)算中采用在步驟236期間記錄的操作參數(shù)，例如可以利用一個(gè)或者多個(gè)智能自適 應(yīng)控制器、可編程邏輯控制器、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和/或其它自適應(yīng)和/或“學(xué)習(xí)型”控制器或 者處理設(shè)備確定鉆軸旋轉(zhuǎn)量。方法200a和200b的每一個(gè)步驟可以被自動(dòng)地執(zhí)行。例如，圖1的控制器190可 以被配置為自動(dòng)地執(zhí)行步驟230的刀面比較，無論周期地、以隨機(jī)間隔的還是以其它方式。 控制器190還可以被配置為諸如響應(yīng)于在步驟220和230期間執(zhí)行的刀面比較自動(dòng)地產(chǎn)生 并且傳輸指引步驟240的鉆軸旋轉(zhuǎn)的控制信號(hào)。參考圖3，示意出根據(jù)本公開一個(gè)或者多個(gè)方面的設(shè)備300的框圖。設(shè)備300包 括用戶接口 305、BHA 310、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)315、絞車320和控制器325。設(shè)備300可以在圖1所 示的環(huán)境和/或設(shè)備內(nèi)實(shí)施。例如，BHA 310可以基本上類似于圖1所示的BHA 170，驅(qū)動(dòng) 系統(tǒng)315可以基本類似于圖1所示的頂驅(qū)140，絞車320可以基本類似于圖1所示 的絞車 130，和/或控制器325可以基本類似于圖1所示的控制器190。除了在這里描述的或者以 其它方式在本公開范圍內(nèi)的其它方法，還可以在執(zhí)行圖2A所示的方法200a和/或圖2B所示的方法200b時(shí)利用設(shè)備300。用戶接口 305和控制器325可以是經(jīng)由有線或者無線裝置而被相互連接的離散的 組件。替選地，如圖3中的短劃線所示意地，用戶接口 305和控制器325可以是單一系統(tǒng)或 者控制器327的集成組件。用戶接口 305包括用于用戶輸入一個(gè)或者多個(gè)刀面設(shè)定點(diǎn)的裝置330，并且還可 以包括用于用戶輸入其它設(shè)定點(diǎn)、極限和其它輸入數(shù)據(jù)的裝置。數(shù)據(jù)輸入裝置330可以包 括鍵盤、語音識(shí)別設(shè)備、撥盤、按鈕、開關(guān)、滑動(dòng)選擇器、操縱桿、游戲桿、鼠標(biāo)、數(shù)據(jù)庫和/或 其它傳統(tǒng)的或者將來研制出的數(shù)據(jù)輸入設(shè)備。這樣的數(shù)據(jù)輸入裝置可以支持從本地和/或 遠(yuǎn)程位置輸入數(shù)據(jù)。替選地或者另外地，數(shù)據(jù)輸入裝置330可以包括用于用戶諸如經(jīng)由一 個(gè)或者多個(gè)下拉菜單選擇預(yù)定刀面設(shè)定點(diǎn)數(shù)值或者范圍的裝置。刀面設(shè)定點(diǎn)數(shù)據(jù)還可以或 者替選地經(jīng)由一個(gè)或者多個(gè)數(shù)據(jù)庫查詢過程的執(zhí)行而由控制器325選擇。通常，數(shù)據(jù)輸入 裝置330和/或在本公開范圍內(nèi)的其它組件支持從在鉆機(jī)現(xiàn)場以及除了別的裝置以外的具 有到系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、局域網(wǎng)(LAN)、廣域網(wǎng)(WAN)、互聯(lián)網(wǎng)、衛(wèi)星鏈路和/或無線電的通信鏈路的 一個(gè)或者多個(gè)遠(yuǎn)程位置上的站進(jìn)行操作和/或監(jiān)視。
用戶接口 305還可以包括用于以文本、圖形或者視頻形式向用戶可視地呈現(xiàn)信息 的顯示器335。用戶還可以與數(shù)據(jù)輸入裝置330相結(jié)合地利用顯示器335輸入刀面設(shè)定點(diǎn) 數(shù)據(jù)。例如，刀面設(shè)定點(diǎn)數(shù)據(jù)輸入裝置330可以與顯示器335集成或者以其它方式可通信 地耦接到顯示器335。BHA 310可以包括被配置為探測在BHA 310的MWD部分處或者附近的環(huán)形壓力 數(shù)值或者范圍的并且可以基本類似于圖1所示的壓力傳感器170a的MWD套管壓力傳感器 340。經(jīng)由MWD套管壓力傳感器340探測的套管壓力數(shù)據(jù)可以經(jīng)由有線或者無線傳輸而經(jīng) 由電信號(hào)發(fā)送到控制器325。BHA 310還可以包括被配置為探測在BHA 310的MWD部分中的沖擊和/或振動(dòng)并 且可以基本類似于圖1所示的沖擊/振動(dòng)傳感器170b的MWD沖擊/振動(dòng)傳感器345。經(jīng)由 MWD沖擊/振動(dòng)傳感器345探測的沖擊/振動(dòng)數(shù)據(jù)可以經(jīng)由有線或者無線傳輸而經(jīng)由電信 號(hào)被發(fā)送到控制器325。BHA 310還可以包括被配置為探測在BHA 310的泥漿馬達(dá)上的壓力差值或者范圍 并且可以基本類似于圖1所示泥漿馬達(dá)ΔP傳感器172a的泥漿馬達(dá)ΔΡ傳感器350。經(jīng)由 泥漿馬達(dá)ΔΡ傳感器350探測的壓力差異數(shù)據(jù)可以經(jīng)由有線或者無線傳輸而經(jīng)由電信號(hào)被 發(fā)送到控制器325?？梢蕴孢x地或者另外地諸如通過計(jì)算在剛好離開底部處的表層豎管壓 力和一旦鉆頭接觸底部并且開始鉆探并且受到扭矩作用時(shí)的壓力之間的差異而計(jì)算、探測 或者以其它方式確定在表層處的泥漿馬達(dá)ΔΡ。BHA 310還可以包括以合作方式被配置為探測當(dāng)前刀面并且共同地可以基本類似 于圖1所示的刀面?zhèn)鞲衅?70c的磁性刀面?zhèn)鞲衅?55和重力刀面?zhèn)鞲衅?60。磁性刀面?zhèn)?感器355可以是或者包括探測相對(duì)于磁北或者真北的刀面定向的、傳統(tǒng)的或者將來研制出 的磁性刀面?zhèn)鞲衅?。重力刀面?zhèn)鞲衅?60可以是或者包括探測相對(duì)于地球重力場的刀面定 向的、傳統(tǒng)的或者將來研制出的重力刀面?zhèn)鞲衅鳌Ｔ谝粋€(gè)示例性實(shí)施例中，磁性刀面?zhèn)鞲衅?355可以在井眼端部偏離豎直方向小于大約7°時(shí)探測當(dāng)前刀面，并且重力刀面?zhèn)鞲衅?60 可以在井眼端部偏離豎直方向大于大約7°時(shí)探測當(dāng)前刀面。然而，還可以在本公開范圍內(nèi)利用其它刀面?zhèn)鞲衅鳎ǚ谴判缘睹鎮(zhèn)鞲衅骱头侵亓A斜傳感器。在任何情形中，經(jīng)由一 個(gè)或者多個(gè)刀面?zhèn)鞲衅?例如，傳感器355和/或360)探測的刀面定向可以經(jīng)由有線或者 無線傳輸而經(jīng)由電信號(hào)被發(fā)送到控制器325。 BHA 310還可以包括被配置為探測關(guān)于被BHA 310的馬達(dá)(多個(gè))施加到鉆頭的 扭矩的數(shù)值或者數(shù)值范圍并且可以基本類似于圖1所示的扭矩傳感器172b的MWD扭矩傳 感器365。經(jīng)由MWD扭矩傳感器365探測的扭矩?cái)?shù)據(jù)可以經(jīng)由有線或者無線傳輸而經(jīng)由電 信號(hào)被發(fā)送到控制器325。BHA 310還可以包括被配置為探測在BHA 310處或者靠近此處關(guān)于WOB的數(shù)值或 者數(shù)值范圍并且可以基本類似于圖1所示W(wǎng)OB傳感器170d的MWD WOB傳感器370。經(jīng)由 MWD WOB傳感器370探測的WOB數(shù)據(jù)可以經(jīng)由有線或者無線傳輸而經(jīng)由電信號(hào)被發(fā)送到控 制器325。絞車320包括用于控制鉆機(jī)鋼絲繩(例如圖1所示的鉆機(jī)鋼絲繩125)的送出和/ 或送入的控制器390和/或其它裝置。這樣的控制可以包括絞車的旋轉(zhuǎn)控制(進(jìn)與出)以 控制鉤子的高度或者位置，并且還可以包括鉤子上升或者下降的速率控制。然而，在本公開 范圍內(nèi)的示例性實(shí)施例包括其中絞車鉆柱進(jìn)給系統(tǒng)可以替選地是液壓油缸或者齒條和小 齒輪類型提升系統(tǒng)鉆機(jī)的那些，這里鉆柱的上下運(yùn)動(dòng)是經(jīng)由除了絞車之外的某種機(jī)構(gòu)。鉆 柱還可以采取盤管的形式，在此情形中，鉆柱進(jìn)出鉆孔的運(yùn)動(dòng)是由夾持并且推/拉管道進(jìn)/ 出鉆孔的噴射頭控制的。盡管如此，這樣的實(shí)施例仍然可以包括控制器390的類型，并且控 制器390仍然可以被配置為控制鉆柱的送出和/或送入。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)315包括被配置為與圖1所示扭矩傳感器140a非常相同地探測鉆軸或 者鉆柱的反應(yīng)扭轉(zhuǎn)的數(shù)值或者范圍的表層扭矩傳感器375。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)315還包括被配置為 諸如相對(duì)于真北或者另一靜止基準(zhǔn)探測鉆軸的旋轉(zhuǎn)位置的數(shù)值或者范圍的鉆軸位置傳感 器380。分別地經(jīng)由傳感器375和380探測的表層扭轉(zhuǎn)和鉆軸位置數(shù)據(jù)可以經(jīng)由有線或者 無線傳輸而經(jīng)由電信號(hào)被發(fā)送到控制器325。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)315還包括用于控制鉆軸或者被耦 接到驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)315的其它鉆柱組件(例如圖1所示的鉆軸145)的旋轉(zhuǎn)位置、速度和方向的 控制器385和/或其它裝置。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)315、控制器385和/或設(shè)備300的其它組件可 以包括用于解決在鉆柱和井眼之間的摩擦的裝置。例如，這樣的摩擦解決裝置可以被配置 為探測摩擦發(fā)生和/或嚴(yán)重性，然后可以可能地由控制器385和/或設(shè)備300的另一控制 組件從實(shí)際“反作用”扭矩減去所述摩擦?？刂破?25被配置為從用戶接口 305、BHA 310和/或驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)315接收一個(gè)或者 多個(gè)上述參數(shù)，并且利用這樣的參數(shù)以連續(xù)地、周期地或者以其它方式確定當(dāng)前刀面定向。 控制器325可以進(jìn)一步被配置為諸如經(jīng)由智能自適應(yīng)控制產(chǎn)生控制信號(hào)，并且將控制信號(hào) 提供給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)315和/或絞車320以調(diào)節(jié)和/或保持刀面定向。例如，控制器325可以 執(zhí)行圖2B所示方法202以向驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)315和/或絞車320提供一個(gè)或者多個(gè)信號(hào)從而增 加或者降低WOB和/或鉆軸位置，諸如這可能是準(zhǔn)確地“操縱”鉆探操作所要求的。而且，如在圖3中描繪的示例性實(shí)施例中那樣，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)315的控制器385和/或 絞車320的控制器390可以被配置為產(chǎn)生并且向控制器325傳輸信號(hào)。因此，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)315 的控制器385可以被配置為影響對(duì)BHA 310和/或絞車320的控制從而有助于獲得和/或維持所期望的刀面定向。類似地，絞車320的控制器390可以被配置為影響對(duì)BHA310和/ 或驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)315的控制從而有助于獲得和/或維持所期望的刀面定向。替選地或者另外地， 諸如由在圖3中描繪的雙向箭頭392示意地，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)315的控制器385和絞車320的控 制器390可以被配置為直接地通信。因此，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)315的控制器385和絞車320的控制 器390可以被配置為在獲得和/或維持所期望的刀面定向時(shí)相配合。這樣的配合可以獨(dú)立 于提供給或者來自控制器325和/或BHA 310的控制。參考圖4A，示意出根據(jù)本公開一個(gè)或者多個(gè)方面的設(shè)備400a的至少一個(gè)部分的示意圖。設(shè)備400a是圖1所示的設(shè)備100和/或圖3所示的設(shè)備300的一種示例性實(shí)現(xiàn) 方式，并且是其中可以執(zhí)行圖2A所示的方法200a和/或圖2B所示的方法200b的一種示 例性環(huán)境。設(shè)備400a包括多個(gè)用戶輸入410和可以包括一個(gè)或者多個(gè)處理器的至少一個(gè) 主要轉(zhuǎn)向模塊420。用戶輸入410包括鉆軸扭矩正極限410a、鉆軸扭矩負(fù)極限410b、鉆軸速 度正極限410c、鉆軸速度負(fù)極限410d、鉆軸振蕩正極限410e、鉆軸振蕩負(fù)極限410f、鉆軸振 蕩中性點(diǎn)輸入410g和刀面定向輸入410h。一些實(shí)施例包括從先前測繪410p輸入的測繪數(shù) 據(jù)、計(jì)劃鉆探路徑410q或者優(yōu)選地包括這兩者。這些輸入可以被用于獲得旨在將BHA保持 在計(jì)劃鉆探路徑上的刀面定向輸入410h。然而，在其它實(shí)施例中，刀面定向是直接輸入的。 在本公開范圍內(nèi)的其它實(shí)施例可以利用另外的或者替代的用戶輸入410。用戶輸入410可 以基本類似于圖3所示的用戶輸入330或者用戶接口 305的其它組件。所述至少一個(gè)轉(zhuǎn)向 模塊420可以形成圖3所示的控制器325和/或圖3所示的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)315的控制器385的 至少一個(gè)部分，或者由其至少一個(gè)部分形成。在圖4A描繪的示例性實(shí)施例中，所述至少一 個(gè)轉(zhuǎn)向模塊420包括刀面控制器420a和絞車控制器420b。在一些實(shí)施例中，它還包括泥漿 泵控制器。設(shè)備400a還包括或者被以其它方式與多個(gè)傳感器430相關(guān)聯(lián)。該多個(gè)傳感器430 包括鉆頭扭矩傳感器430a、鉆軸扭矩傳感器430b、鉆軸速度傳感器430c、鉆軸位置傳感器 430d、泥漿馬達(dá)ΔΡ傳感器430e和刀面定向傳感器430f。然而，在本公開范圍內(nèi)的其它實(shí) 施例可以利用另外的或者替代的傳感器430。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，該多個(gè)傳感器430 中的每一個(gè)可以位于井眼的表層處，而不位于鄰近鉆頭的井底、井底鉆具組件和/或任何 隨鉆測量工具處。然而，在其它實(shí)施例中，傳感器430中的一個(gè)或者多個(gè)可以不是表層傳感 器。例如，在一個(gè)示例性實(shí)施例中，鉆軸扭矩傳感器430b、鉆軸速度傳感器430c和鉆軸位置 傳感器430d可以是表層傳感器，而鉆頭扭矩傳感器430a、泥漿馬達(dá)△ P傳感器430e和刀面 定向傳感器430f可以是井底傳感器(例如，MWD傳感器)。而且，各個(gè)傳感器430可以基本 類似于圖1或者圖3所示的相應(yīng)傳感器。設(shè)備400a還包括或者被與鉆軸驅(qū)動(dòng)440相關(guān)聯(lián)。鉆軸驅(qū)動(dòng)440可以形成頂驅(qū)或者 另一旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)諸如圖1所示的頂驅(qū)140和/或圖3所示的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)315的至少一個(gè)部 分。鉆軸驅(qū)動(dòng)440被配置為從所述至少一個(gè)轉(zhuǎn)向模塊420接收鉆軸驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)，如果不 再從設(shè)備400a的其它組件接收的話。鉆軸驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)指引鉆軸的位置(例如，方位角)、 自旋方向、自旋速率和/或振蕩。刀面控制器420a被配置為利用從用戶輸入410和傳感器 430接收的數(shù)據(jù)產(chǎn)生鉆軸驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)。刀面控制器420a可以比較鉆軸的實(shí)際扭矩與從相應(yīng)的用戶輸入410a接收的鉆軸 扭矩正極限?？梢岳脧你@軸扭矩傳感器430b接收的數(shù)據(jù)確定鉆軸的實(shí)際扭矩。例如，如果鉆軸的實(shí)際扭矩超過鉆軸扭矩正極限，則鉆軸驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)可以指引鉆軸驅(qū)動(dòng)440減小 被施加到鉆軸的扭矩。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，刀面控制器420a可以被配置為諸如通過在 不超過鉆軸扭矩正極限的情況下最大化鉆軸的實(shí)際扭矩來優(yōu)化與鉆軸的實(shí)際扭矩有關(guān)的 鉆探操作參數(shù)。 刀面控制器420a可以替選地或者另外地比較鉆軸的實(shí)際扭矩與從相應(yīng)的用戶輸 入410b接收的鉆軸扭矩負(fù)極限。例如，如果鉆軸的實(shí)際扭矩小于鉆軸扭矩負(fù)極限，則鉆軸 驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)可以指引鉆軸驅(qū)動(dòng)440增加被施加到鉆軸的扭矩。在一個(gè)示例性實(shí)施例中， 刀面控制器420a可以被配置為諸如通過在仍然超過鉆軸扭矩負(fù)極限的情況下最小化鉆軸 的實(shí)際扭矩來優(yōu)化與鉆軸的實(shí)際扭矩有關(guān)的鉆探操作參數(shù)。刀面控制器420a可以替選地或者另外地比較鉆軸的實(shí)際速度與從相應(yīng)的用戶輸 入410c接收的鉆軸速度正極限?？梢岳脧你@軸速度傳感器430c接收的數(shù)據(jù)確定鉆軸的 實(shí)際速度。例如，如果鉆軸的實(shí)際速度超過鉆軸速度正極限，則鉆軸驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)可以指引 鉆軸驅(qū)動(dòng)440減小用以驅(qū)動(dòng)鉆軸的速度。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，刀面控制器420a可以被 配置為諸如通過在不超過鉆軸速度正極限的情況下最大化鉆軸的實(shí)際速度來優(yōu)化與鉆軸 的實(shí)際速度有關(guān)的鉆探操作參數(shù)。刀面控制器420a可以替選地或者另外地比較鉆軸的實(shí)際速度與從相應(yīng)的用戶輸 入410d接收的鉆軸速度負(fù)極限。例如，如果鉆軸的實(shí)際速度小于鉆軸速度負(fù)極限，則鉆軸 驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)可以指引鉆軸驅(qū)動(dòng)440增加用以驅(qū)動(dòng)鉆軸的速度。在一個(gè)示例性實(shí)施例中， 刀面控制器420a可以被配置為諸如通過在仍然超過鉆軸速度負(fù)極限的情況下最小化鉆軸 的實(shí)際速度來優(yōu)化與鉆軸的實(shí)際速度有關(guān)的鉆探操作參數(shù)。刀面控制器420a可以替選地或者另外地比較鉆軸的實(shí)際定向(方位角)與從相 應(yīng)的用戶輸入410e接收的鉆軸振蕩正極限?？梢岳脧你@軸位置傳感器430d接收的數(shù)據(jù) 確定鉆軸的實(shí)際定向。例如，如果鉆軸的實(shí)際定向超過鉆軸振蕩正極限，則鉆軸驅(qū)動(dòng)控制信 號(hào)可以指引鉆軸驅(qū)動(dòng)440將鉆軸旋轉(zhuǎn)到在鉆軸振蕩正極限內(nèi)，或者修改鉆軸振蕩參數(shù)從而 沿著正方向(例如，順時(shí)針)的實(shí)際鉆軸振蕩不超過鉆軸振蕩正極限。在一個(gè)示例性實(shí)施 例中，刀面控制器420a可以被配置為諸如通過在不超過鉆軸振蕩正極限的情況下最大化 鉆軸沿著正方向的實(shí)際振蕩量來優(yōu)化與鉆軸的實(shí)際振蕩有關(guān)的鉆探操作參數(shù)。刀面控制器420a可以替選地或者另外地比較鉆軸的實(shí)際定向與從相應(yīng)的用戶輸 入410f接收的鉆軸振蕩負(fù)極限。例如，如果鉆軸的實(shí)際定向小于鉆軸振蕩負(fù)極限，則鉆軸 驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)可以指印鉆軸驅(qū)動(dòng)440將鉆軸旋轉(zhuǎn)到鉆軸振蕩負(fù)極限內(nèi)，或者修改鉆軸振蕩 參數(shù)從而沿著負(fù)方向(例如，逆時(shí)針)的實(shí)際鉆軸振蕩不超過鉆軸振蕩負(fù)極限。在一個(gè)示 例性實(shí)施例中，刀面控制器420a可以被配置為諸如通過在不超過鉆軸振蕩負(fù)極限的情況 下最大化鉆軸沿著負(fù)方向的實(shí)際振蕩量來優(yōu)化與鉆軸的實(shí)際振蕩有關(guān)的鉆探操作參數(shù)。刀面控制器420a可以替選地或者另外地比較鉆軸振蕩的實(shí)際中性點(diǎn)與從相應(yīng)的 用戶輸入410g接收的所期望的鉆軸振蕩中性點(diǎn)輸入?？梢岳脧你@軸位置傳感器430d接 收的數(shù)據(jù)確定鉆軸振蕩的實(shí)際中性點(diǎn)。例如，如果實(shí)際鉆軸振蕩中性點(diǎn)從所期望的鉆軸振 蕩中性點(diǎn)改變預(yù)定數(shù)量，或者落在振蕩中性點(diǎn)的所期望的范圍外，則鉆軸驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)可 以指引鉆軸驅(qū)動(dòng)440修改鉆軸振蕩參數(shù)以作出適當(dāng)?shù)男Ｕ?。刀面控制?20a可以替選地或者另外地比較刀面的實(shí)際定向與從相應(yīng)的用戶輸入410h接收的刀面定向輸入。從用戶輸入410h接收的刀面定向輸入可以是指示所期望的 刀面定向的單一數(shù)值。這可以被直接地輸入或者使用例如在圖4C、5A和5B中描述的過程 而從測繪數(shù)據(jù)文件410p和計(jì)劃鉆探路徑410q取得。如果實(shí)際刀面定向不同于刀面定向輸 入數(shù)值預(yù)定的數(shù)量，則鉆軸驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)可以指引鉆軸驅(qū)動(dòng)440以相應(yīng)于刀面定向的必要 校正的數(shù)量旋轉(zhuǎn)鉆軸。然而，從用戶輸入410h接收的刀面定向輸入可以替選地是在其中期 望保留刀面定向的范圍。例如，如果實(shí)際刀面定向在刀面定向輸入范圍外，則鉆軸驅(qū)動(dòng)控制 信號(hào)可以指引鉆軸驅(qū)動(dòng)440以將實(shí)際刀面定向恢復(fù)到刀面定向輸入范圍內(nèi)所必要的數(shù)量 旋轉(zhuǎn)鉆軸。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，實(shí)際刀面定向被與被直接地輸入或者使用自動(dòng)化過程 而從測繪數(shù)據(jù)文件410p和計(jì)劃鉆探路徑410q取得的刀面定向輸入相比較。在一些實(shí)施例 中，這是有可能對(duì)于鉆探進(jìn)展路徑誤差加以考慮地、基于預(yù)定和/或一直更新的鉆井計(jì)劃 (例如，“鉆井程序”)的。
在由刀面控制器執(zhí)行的上述比較和/或計(jì)算中的每一個(gè)中，還可以在產(chǎn)生鉆軸驅(qū) 動(dòng)信號(hào)時(shí)利用實(shí)際泥漿馬達(dá)ΔΡ和/或?qū)嶋H鉆頭扭矩。可以利用從泥漿馬達(dá)ΔΡ傳感器 430e接收的數(shù)據(jù)和/或通過測量在鉆頭位于底部上之前的泵壓力并且扣除這個(gè)數(shù)值而確 定實(shí)際泥漿馬達(dá)△ P，并且可以利用從鉆頭扭矩傳感器430a接收的數(shù)據(jù)確定實(shí)際鉆頭扭 矩。替選地，可以利用從泥漿馬達(dá)ΔΡ傳感器430e接收的數(shù)據(jù)計(jì)算實(shí)際鉆頭扭矩，因?yàn)閷?shí) 際鉆頭扭矩和實(shí)際泥漿馬達(dá)ΔΡ是成比例的。其中可以利用實(shí)際泥漿馬達(dá)ΔΡ和/或?qū)嶋H鉆頭扭矩的一個(gè)示例是當(dāng)不能依賴實(shí) 際刀面定向來提供準(zhǔn)確的或者快速的足夠數(shù)據(jù)時(shí)。例如，這可以是在“盲”鉆期間的情形， 或者其中鉆探者不再從刀面定向傳感器430f接收數(shù)據(jù)的其它情形。在這樣的情況下，能夠 利用實(shí)際鉆頭扭矩和/或?qū)嶋H泥漿馬達(dá)ΔΡ確定實(shí)際刀面定向。例如，如果所有的其它鉆 探參數(shù)保持相同，則實(shí)際鉆頭扭矩和/或?qū)嶋H泥漿馬達(dá)ΔΡ的變化能夠指示刀面定向沿著 與鉆探相同或者相反的方向成比例地旋轉(zhuǎn)。例如，正在增加的扭矩或者ΔΡ可以指示刀面 被沿著與鉆探相反的方向改變，而正在降低的扭矩或者ΔΡ可以指示刀面被沿著與鉆探相 同的方向移動(dòng)。因此，以此方式，在產(chǎn)生鉆軸驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí)刀面控制器420能夠利用從鉆頭扭 矩傳感器430a和/或泥漿馬達(dá)Δ P傳感器430e接收的數(shù)據(jù)，從而能夠以校正或者以其它 方式對(duì)于由實(shí)際鉆頭扭矩和/或?qū)嶋H泥漿馬達(dá)ΔΡ的變化指示的任何刀面變化加以考慮的 方式驅(qū)動(dòng)鉆軸。而且，在一些操作條件下，由刀面控制器420從刀面定向傳感器430f接收的數(shù)據(jù) 能夠落后實(shí)際刀面定向。例如，刀面定向傳感器430f可以僅僅周期地確定實(shí)際刀面，或者 可能需要相當(dāng)?shù)臅r(shí)間段來將數(shù)據(jù)從刀面?zhèn)鬏數(shù)奖韺?。事?shí)上，在現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)中，這樣的延 遲是30秒或者更多并不罕見。因此，在本公開范圍內(nèi)的一些實(shí)施方式中，除了(如果不是 替代)利用從刀面定向傳感器430f接收的實(shí)際刀面數(shù)據(jù)，可能更加準(zhǔn)確的或者以其它方式 有利的是刀面控制器420a利用從鉆頭扭矩傳感器430a和泥漿馬達(dá)Δ P傳感器430e接收 的實(shí)際扭矩和壓力數(shù)據(jù)。然而，在本公開的一些實(shí)施例中，如在圖9A和9B中公開的實(shí)時(shí)測 繪投影可以被用于提供關(guān)于BHA方向和刀面定向的數(shù)據(jù)。如在圖4A中所示，設(shè)備400a的用戶輸入410還可以包括WOB皮重(tare)410i、 泥漿馬達(dá)Δ P皮重410 j、ROP輸入410k、WOB輸入4101、泥漿馬達(dá)Δ P輸入410m和鉤子負(fù) 載限制410η，并且所述至少一個(gè)轉(zhuǎn)向模塊420還可以包括絞車控制器420b。設(shè)備400a的多個(gè)傳感器430還可以包括鉤子負(fù)載傳感器430g、泥漿泵壓力傳感器430h、鉆頭深度傳感 器430i、套管壓力傳感器430j和ROP傳感器430k。該多個(gè)傳感器430中的每一個(gè)可以位 于井眼表層、井底(例如，MWD)或者其它位置處。如上所述，刀面控制器420a被配置為利用從用戶輸入410和傳感器430中的一些 接收的數(shù)據(jù)產(chǎn)生鉆軸驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)，并且隨后向鉆軸驅(qū)動(dòng)440提供鉆軸驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)，由 此通過驅(qū)動(dòng)鉆軸定向和速度而控制刀面定向。因此，鉆軸驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)被配置為控制(至 少部分地)鉆軸定向(例如，方位角)以及鉆軸的速度和旋轉(zhuǎn)方向(如果有的話)。絞車控制器420b被配置為也利用從用戶輸入410和傳感器430中的一些接收的 數(shù)據(jù)產(chǎn)生絞車滾筒(或者制動(dòng)器)驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)。此后，絞車控制器420b向絞車驅(qū)動(dòng)450 提供絞車驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)，由此控制絞車的進(jìn)給方向和速率。絞車驅(qū)動(dòng)450可以形成圖1所 示的絞車130和/或圖3所示的絞車320的至少一個(gè)部分，或者可以由其至少一部分形成。 本公開的范圍還能夠被應(yīng)用于或者易于適合于用于調(diào)節(jié)鉆柱的豎直定位的其它裝置。例 如，絞車控制器420b可以是提升控制器，并且絞車驅(qū)動(dòng)450可以是或者包括除了絞車設(shè)備 之外的或者除絞車設(shè)備另外地用于提升鉆柱的裝置(例如，齒條并且小齒輪設(shè)備)。設(shè)備400a還包括比較當(dāng)前鉤子負(fù)載數(shù)據(jù)與WOB皮重以產(chǎn)生當(dāng)前WOB的比 較器 420c。從鉤子負(fù)載傳感器430g接收當(dāng)前鉤子負(fù)載數(shù)據(jù)，并且從相應(yīng)的用戶輸入410i接收 WOB皮重。絞車控制器420b比較當(dāng)前WOB與WOB輸入數(shù)據(jù)。從比較器420c接收當(dāng)前WOB并 且從相應(yīng)的用戶輸入4101接收WOB輸入數(shù)據(jù)。從用戶輸入4101接收的WOB輸入數(shù)據(jù)可以 是指示所期望的WOB的單一數(shù)值。例如，如果實(shí)際WOB不同于WOB輸入預(yù)定數(shù)量，則絞車驅(qū) 動(dòng)控制信號(hào)可以指引絞車驅(qū)動(dòng)450進(jìn)出地饋送線纜相應(yīng)于WOB的必要校正的數(shù)量。然而，從 用戶輸入4101接收的WOB輸入數(shù)據(jù)可以替選地是其中期望WOB得以保持的范圍。例如，如 果實(shí)際WOB在WOB輸入范圍外，則絞車驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)可以指引絞車驅(qū)動(dòng)450進(jìn)出地饋送將 實(shí)際WOB恢復(fù)到WOB輸入范圍內(nèi)而必要的數(shù)量。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，絞車控制器420b 可以被配置為諸如通過在不超過WOB輸入數(shù)值或者范圍的情況下最大化實(shí)際WOB來優(yōu)化與 WOB有關(guān)的鉆探操作參數(shù)。設(shè)備400a還包括比較泥漿泵壓力數(shù)據(jù)與泥漿馬達(dá)Δ P皮重以產(chǎn)生“未校正”泥漿 馬達(dá)ΔΡ的比較器420d。從泥漿泵壓力傳感器430h接收泥漿泵壓力數(shù)據(jù)，并且從相應(yīng)的用 戶輸入410j接收泥漿馬達(dá)Δ P皮重。設(shè)備400a還包括與鉆頭深度數(shù)據(jù)和套管壓力數(shù)據(jù)一起地利用未校正泥漿馬達(dá) ΔΡ以產(chǎn)生“被校正的”或者當(dāng)前泥漿馬達(dá)ΔΡ的比較器420e。從鉆頭深度傳感器430i接 收鉆頭深度數(shù)據(jù)，并且從套管壓力傳感器430j接收套管壓力數(shù)據(jù)。套管壓力傳感器430j 可以是表層套管壓力傳感器，諸如圖1所示的傳感器159，和/或井底套管壓力傳感器，諸如 圖1所示的傳感器170a，并且在任一情形中可以探測在套管或者井眼直徑和鉆柱組件之間 限定的環(huán)帶中的壓力。絞車控制器420b比較當(dāng)前泥漿馬達(dá)ΔΡ與泥漿馬達(dá)ΔP輸入數(shù)據(jù)。從比較器420e 接收當(dāng)前泥漿馬達(dá)ΔP，并且從相應(yīng)的用戶輸入410m接收泥漿馬達(dá)ΔΡ輸入數(shù)據(jù)。從用戶 輸入410m接收的泥漿馬達(dá)ΔΡ輸入數(shù)據(jù)可以是指示所期望的泥漿馬達(dá)ΔΡ的單一數(shù)值。例 如，如果當(dāng)前泥漿馬達(dá)ΔΡ以預(yù)定數(shù)量不同于泥漿馬達(dá)ΔΡ輸入，則絞車驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)可以指引絞車驅(qū)動(dòng)450進(jìn)出地饋送線纜相應(yīng)于泥漿馬達(dá)ΔΡ的必要校正的數(shù)量。然而，從用戶 輸入410m接收的泥漿馬達(dá)ΔΡ輸入數(shù)據(jù)可以替選地是其中期望泥漿馬達(dá)ΔΡ得以保持的 范圍。例如，如果當(dāng)前泥漿馬達(dá)ΔΡ在這個(gè)范圍外，則絞車驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)可以指引絞車驅(qū)動(dòng) 450進(jìn)出地饋送線纜將當(dāng)前泥漿馬達(dá)ΔP恢復(fù)到輸入范圍以內(nèi)所必要的數(shù)量。在一個(gè)示例 性實(shí)施例中，絞車控制器420b可以被配置為諸如通過在不超過輸入數(shù)值或者范圍的情況 下最大化泥漿馬達(dá)ΔΡ來優(yōu)化與泥漿馬達(dá)ΔΡ有關(guān)的鉆探操作參數(shù)。
絞車控制器420b可以還或者替選地比較實(shí)際ROP數(shù)據(jù)與ROP輸入數(shù)據(jù)。從ROP 傳感器430k接收實(shí)際ROP數(shù)據(jù)，并且從相應(yīng)的用戶輸入410k接收ROP輸入數(shù)據(jù)。從用戶 輸入410k接收的ROP輸入數(shù)據(jù)可以是指示所期望的ROP的單一數(shù)值。例如，如果實(shí)際ROP 以預(yù)定數(shù)量不同于ROP輸入，則絞車驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)可以指引絞車驅(qū)動(dòng)450進(jìn)出地饋送線纜 相應(yīng)于ROP的必要校正的數(shù)量。然而，從用戶輸入410k接收的ROP輸入數(shù)據(jù)可以替選地是 其中期望ROP得以保持的范圍。例如，如果實(shí)際ROP在ROP輸入范圍外，則絞車驅(qū)動(dòng)控制信 號(hào)可以指引絞車驅(qū)動(dòng)450進(jìn)出地饋送線纜將實(shí)際ROP恢復(fù)到ROP輸入范圍以內(nèi)所必要的數(shù) 量。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，絞車控制器420b可以被配置為諸如通過在不超過ROP輸入數(shù) 值或者范圍的情況下最大化實(shí)際ROP來優(yōu)化與ROP有關(guān)的鉆探操作參數(shù)。當(dāng)產(chǎn)生絞車驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)時(shí)，絞車控制器420b也可以利用從刀面控制器420a接 收的數(shù)據(jù)。實(shí)際WOB的變化能夠引起實(shí)際鉆頭扭矩、實(shí)際泥漿馬達(dá)ΔΡ和實(shí)際刀面定向改 變。例如，當(dāng)鉆壓被越來越大地施加到鉆頭時(shí)，實(shí)際刀面定向能夠與鉆頭旋轉(zhuǎn)方向相反地旋 轉(zhuǎn)(由于反扭矩)，并且實(shí)際鉆頭扭矩和泥漿馬達(dá)壓力能夠成比例地增加。因此，刀面控制 器420a可以向絞車控制器420b提供數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)指示絞車線纜是否應(yīng)該被進(jìn)出地饋送，并 且有可能使得實(shí)際刀面定向符合由相應(yīng)的用戶輸入410h提供的刀面定向輸入數(shù)值或者范 圍而必要的相應(yīng)的進(jìn)給速率。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，絞車控制器420b還可以向刀面控制 器420a提供數(shù)據(jù)從而以足以補(bǔ)償增加或者降低的W0B、鉆頭深度或者套管壓力的數(shù)量和/ 或速率順時(shí)針或者逆時(shí)針地旋轉(zhuǎn)鉆軸。如在圖4A中所示，用戶輸入410還可以包括拉伸限制輸入410η。當(dāng)產(chǎn)生絞車驅(qū)動(dòng) 控制信號(hào)時(shí)，絞車控制器420b可以被配置為保證絞車并不超過從用戶輸入410η接收的拉 伸限制地拉伸。拉伸限制還被稱作鉤子負(fù)載限制，并且除了其它參數(shù)以外可以依賴于鉆機(jī) 的具體配置。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，絞車控制器420b還可以向刀面控制器420a提供數(shù)據(jù)以 使得刀面控制器420a諸如以足以補(bǔ)償被達(dá)到或者超過的拉伸限制的數(shù)量、方向和/或速率 旋轉(zhuǎn)鉆軸。刀面控制器420a還可以向絞車控制器420b提供數(shù)據(jù)以使得絞車控制器420b 諸如以足以充分地調(diào)節(jié)刀面定向的數(shù)量、方向和/或速率增加或者降低W0B，或者調(diào)節(jié)鉆柱進(jìn)給。參考圖4B，示意出這里利用引用數(shù)字400b標(biāo)注的、設(shè)備400a的另一實(shí)施例的至 少一個(gè)部分的高級(jí)別示意圖。類似設(shè)備400a，設(shè)備400b是圖1所示設(shè)備100的和/或圖3 所示設(shè)備300的一種示例性實(shí)現(xiàn)方式，并且是其中可以執(zhí)行圖2A所示的方法200a和/或 圖2B所示的方法200b的一種示例性環(huán)境。類似設(shè)備400a，設(shè)備400b包括多個(gè)用戶輸入410和所述至少一個(gè)轉(zhuǎn)向模塊420。 所述至少一個(gè)轉(zhuǎn)向模塊420包括上述的刀面控制器420a和絞車控制器420b，并且還包括泥漿泵控制器420c。類似設(shè)備400a，設(shè)備400b還包括或者以其它方式與多個(gè)傳感器430、鉆 軸驅(qū)動(dòng)440和絞車驅(qū)動(dòng)450相關(guān)聯(lián)。設(shè)備400b還包括或者以其它方式與泥漿泵驅(qū)動(dòng)460 相關(guān)聯(lián)，泥漿泵驅(qū)動(dòng)460被配置為控制泥漿泵諸如圖1所示的泥漿泵180的操作。在圖4B 所示設(shè)備400b的示例性實(shí)施例中，該多個(gè)傳感器430中的每一個(gè)可以位于井眼表層、井底 (例如，MWD)或者其它位置處。泥漿泵控制器420c被配置為利用從用戶輸入410和傳感器430中的一些接收的 數(shù)據(jù)產(chǎn)生泥漿泵驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)。此后，泥漿泵控制器420c向泥漿泵驅(qū)動(dòng)460提供泥漿泵驅(qū) 動(dòng)控制信號(hào)，由此控制泥漿泵的速度、流率和/或壓力。泥漿泵控制器420c可以形成圖1 所示的控制器190和/或圖3所示的控制器325的至少一個(gè)部分，或者可以由其至少一部 分形成。如上所述，泥漿馬達(dá)ΔΡ可以成比例地或者以其它方式 與刀面定向、W0B、和/或鉆 頭扭矩相關(guān)。因此，可以利用泥漿泵控制器420c影響實(shí)際泥漿馬達(dá)ΔΡ從而有助于使得實(shí) 際刀面定向符合由相應(yīng)的用戶輸入提供的刀面定向輸入數(shù)值或者范圍。泥漿泵控制器420c 的這樣的操作可以獨(dú)立于刀面控制器420a和絞車控制器420b的操作。替選地，如由圖4B 所示的雙向箭頭462描繪地，泥漿泵控制器420c用以獲得或者保持所期望的刀面定向的操 作可以與刀面控制器420a和絞車控制器420b相結(jié)合或者相配合。圖4A和4B所示的控制器420a、420b和420c可以每一個(gè)都是或者包括智能或者 模型自由自適應(yīng)控制器，諸如在商業(yè)上可以從CyberSoft、General Cybernation Group公 司獲得的那些?？刂破?20a、420b和420c還可以共同地或者獨(dú)立地在任何傳統(tǒng)的或者將 來研制出的計(jì)算設(shè)備，諸如除了一個(gè)或者多個(gè)個(gè)人計(jì)算機(jī)或者服務(wù)器、手持設(shè)備、PLC系統(tǒng) 和/或大型機(jī)等上實(shí)現(xiàn)。圖4C是識(shí)別圖1中的設(shè)備100的另一可替代鉆機(jī)側(cè)鉆探控制系統(tǒng)400c的示例性 組件的另一高級(jí)別框圖。在這個(gè)示例性實(shí)施例中，該框圖包括包含刀面計(jì)算引擎404的主 控制器402、包含刀面控制器420a、絞車控制器420b和泥漿泵控制器420f的轉(zhuǎn)向模塊420。 另外，該控制系統(tǒng)包括可以接收?qǐng)D4A中的輸入410的用戶輸入設(shè)備470、輸出顯示器472和 與主控制器402通信的傳感器430。在所示實(shí)施例中，刀面計(jì)算引擎404和轉(zhuǎn)向模塊420是 可以共享相同處理器或者使用各自處理器進(jìn)行操作以執(zhí)行不同的但是相配合功能的應(yīng)用。 因此，主控制器402被示為包圍絞車、刀面和泥漿泵控制器以及刀面計(jì)算引擎404。然而，在 其它實(shí)施例中，刀面計(jì)算引擎404關(guān)于它的計(jì)算和路徑確定使用單獨(dú)的處理器進(jìn)行操作。 用戶輸入設(shè)備470和顯示器472可以包括用戶接口，諸如圖3所示用戶接口 305的至少一部 分。用戶接口和控制器可以是經(jīng)由有線或者無線裝置而被相互連接的離散的組件。然而， 它們可以替選地是例如單一系統(tǒng)的集成組件。如以上所指示地，鉆探計(jì)劃包括井眼輪廓或者計(jì)劃鉆探路徑。這是通常在條件要 求改變鉆探計(jì)劃之前用于待被鉆探的井眼的預(yù)先選擇的徑路。它通常規(guī)定沿著井眼的彎曲 (inflection)關(guān)鍵點(diǎn)和被用于達(dá)到被稱作目標(biāo)位置的井眼位置目的或者多個(gè)目的的最佳 曲率。在可能的程度上，主控制器402控制鉆機(jī)在規(guī)定公差帶內(nèi)使BHA轉(zhuǎn)向?yàn)檠刂?jì)劃鉆 探路徑指向目標(biāo)位置。計(jì)算引擎404是被配置為計(jì)算用于BHA的控制鉆探路徑的控制器或者控制器的一 部分。這個(gè)路徑遵守在被稱作公差帶(僅僅為了示例性目的，這里還被稱作“公差柱體”)的可接受的誤差容限內(nèi)的計(jì)劃井眼鉆探路徑?；诙ㄎ缓推渌答?，并且基于初始的計(jì)劃 鉆探路徑，刀面計(jì)算引擎404將或者產(chǎn)生在0和360度之間的推薦刀面角度設(shè)置和在這個(gè) 刀面設(shè)置上以英尺或者米為單位鉆的距離，或者作出繼續(xù)以旋轉(zhuǎn)鉆探模式向前鉆探的推 薦。優(yōu)選地，角度設(shè)置盡可能小地不同于已鉆探段以減輕能夠使得套管插入復(fù)雜化的急劇 曲率。這些推薦保證了 BHA以有效率的和有效的方式沿著所期望的方向行進(jìn)以到達(dá)目標(biāo)位 置。刀面計(jì)算引擎404基于多個(gè)因素給出它的推薦。例如，刀面計(jì)算引擎404考慮初始 的控制鉆探路徑，它考慮定向趨勢，并且它考慮到鉆頭深度的實(shí)時(shí)投影。在一些實(shí)施例中， 這個(gè)引擎404考慮幫助識(shí)別BHA的位置和方向的另外的信息。在其它情形中，引擎404僅 僅考慮定向趨勢和初始鉆探路徑。初始控制鉆探路徑可以已被用戶直接地輸入或者可以已被刀面計(jì)算引擎404基 于由用戶輸入的參數(shù)計(jì)算出?？梢曰趤碜杂糜陬A(yù)測鉆頭位置的周期或者實(shí)時(shí)測繪結(jié)果的 歷史或者現(xiàn)有定位數(shù)據(jù)確定定向趨勢。這可以包括例如在測得深度的由用戶規(guī)定的鉆探間 隔之上產(chǎn)生的曲率或者狗腿嚴(yán)重性。這些比率能夠被用作用于待被鉆探的下一控制曲線的 開始點(diǎn)，并且能夠通過根據(jù)歷史鉆探參數(shù)分析當(dāng)前鉆探行為而得以提供。能夠根據(jù)到鉆頭 位置的實(shí)時(shí)投影執(zhí)行到計(jì)劃目標(biāo)位置的垂直面距離的計(jì)算。到鉆頭深度的這個(gè)實(shí)時(shí)投影可 以由刀面計(jì)算引擎404或者轉(zhuǎn)向模塊420基于從傳感器430獲得的靜態(tài)和/或動(dòng)態(tài)信息 計(jì)算。如果由轉(zhuǎn)向模塊420計(jì)算，則數(shù)值可以被饋送到刀面計(jì)算引擎404以進(jìn)行另外的處 理?？梢允褂萌魏螖?shù)目的方法計(jì)算這些關(guān)于鉆頭深度的投影數(shù)值，包括例如最小曲率圓弧 方法、定向趨勢方法和直線方法。一旦位置得以計(jì)算，它便被用作用于法平面間隙計(jì)算和任 何隨后的控制路徑或者校正路徑計(jì)算的開始點(diǎn)。
使用這些輸入，刀面計(jì)算引擎404相對(duì)于計(jì)劃或者控制鉆探路徑作出關(guān)于實(shí)際鉆 探路徑位于何處的確定。基于它的發(fā)現(xiàn)結(jié)果，刀面計(jì)算引擎404創(chuàng)建轉(zhuǎn)向指令以幫助保持 實(shí)際鉆探路徑與計(jì)劃鉆探路徑相對(duì)準(zhǔn)，即，在公差帶內(nèi)?？梢宰鳛榈睹娑ㄏ蛑噶钶敵鲞@些指 令，可以在圖4A中的輸入410h中使用刀面定向指令。在一些實(shí)施例中，如在下面進(jìn)一步討 論的那樣，所創(chuàng)建的轉(zhuǎn)向指令是基于實(shí)際鉆探路徑相對(duì)于計(jì)劃鉆探路徑的偏差程度的。在 圖5A中示出一種由刀面計(jì)算引擎404執(zhí)行以確定從所期望的路徑的偏差量并且確定校正 路徑的示例性方法500。在圖5A中，方法500能夠始于步驟502，其中刀面計(jì)算引擎404接收用戶輸入控制 或者計(jì)劃鉆探路徑。控制或者計(jì)劃鉆探路徑是可以基于多個(gè)因素的所期望的路徑，但是經(jīng) 常地旨在提供從鉆機(jī)到目標(biāo)位置的最有效率或者最有效的路徑。在步驟504，刀面計(jì)算引擎404考慮當(dāng)前所期望的鉆探路徑、定向趨勢和到鉆頭深 度的投影。如以上所討論的那樣，定向趨勢是基于先前測繪讀數(shù)的并且到鉆頭深度或者鉆 頭位置的投影是由刀面計(jì)算引擎404、轉(zhuǎn)向模塊420或者在主控制器402中的其它控制器或 者模塊確定的。該信息被從計(jì)算組件傳送到刀面計(jì)算引擎404并且包括如在下面所討論的 那樣當(dāng)需要時(shí)被用于計(jì)算校正曲線的狗腿嚴(yán)重性數(shù)值。這里，作為第一迭代，當(dāng)前所期望的 鉆探路徑可以對(duì)應(yīng)于在于步驟502中接收的鉆計(jì)劃中限定的控制或者計(jì)劃鉆探路徑。在步驟506，刀面計(jì)算引擎404基于定向趨勢和到鉆頭深度的投影確定實(shí)際鉆探 路徑。如以上所指示地，可以使用另外的數(shù)據(jù)來確定實(shí)際鉆探路徑并且在一些實(shí)施例中，如果實(shí)際鉆探路徑測量受到懷疑或者用于計(jì)算的所需傳感輸入是有限的，則可以使用定向趨 勢來估計(jì)實(shí)際鉆探路徑。在步驟508，刀面計(jì)算引擎404確定實(shí)際路徑是否在由當(dāng)前所期望 的鉆探路徑限定的公差帶內(nèi)。參考圖5B示出并且描述了公差帶或者向前鉆進(jìn)帶。
圖5B作為短劃線示出示例性計(jì)劃井眼鉆探路徑530。計(jì)劃井眼路徑530形成假 定的公差柱體532、干預(yù)帶534和校正帶536的軸線。只要實(shí)際鉆探路徑在公差柱體532 內(nèi)，實(shí)際鉆探路徑便是在可接受的、離開計(jì)劃鉆探路徑的偏差范圍內(nèi)的，并且鉆探能夠繼續(xù) 而不用轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)?？梢詫⒐钪w規(guī)定在距所期望的路徑或者距鏜孔直徑的距離的某個(gè)百 分比內(nèi)，并且公差柱體能夠部分地依賴于關(guān)于每一個(gè)提出的鉆井不同的考慮。例如，校正 帶可以替選地被設(shè)為大約50%地不同于或者大約20%地不同于計(jì)劃路徑，而干預(yù)帶可以 被設(shè)為大約25%地或者大約10%地不同于計(jì)劃路徑。因此，返回圖5A，如果刀面計(jì)算引擎 404在步驟508確定實(shí)際路徑在關(guān)于計(jì)劃鉆探路徑的公差帶內(nèi)，則該過程能夠只是返回步 驟504以等待接收下一定向趨勢和/或到鉆頭深度的投影。如果在步驟508，刀面計(jì)算引擎404確定實(shí)際鉆探路徑在圖5B所示公差柱體532 夕卜，則刀面計(jì)算引擎404確定實(shí)際路徑是否在干預(yù)帶534內(nèi)，在干預(yù)帶534內(nèi)，轉(zhuǎn)向模塊420 可以產(chǎn)生一個(gè)或者多個(gè)控制信號(hào)進(jìn)行干涉以保持BHA沿著所期望的方向前進(jìn)。圖5B中的 干預(yù)帶534圍繞公差柱體532同心地延伸。它包括由公差柱體532限定的內(nèi)部邊界和由校 正帶536限定的外部邊界。如果實(shí)際鉆探路徑在干預(yù)帶534中，則可以認(rèn)為實(shí)際鉆探路徑 從計(jì)劃鉆探路徑530適度地偏離。在該實(shí)施例中，校正帶536圍繞干預(yù)帶534是同心的并 且限定干預(yù)帶534外的全部區(qū)域。如果實(shí)際鉆探路徑在校正帶536中，則可以認(rèn)為實(shí)際鉆 探路徑從計(jì)劃鉆探路徑530顯著地偏離?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖5A，在步驟510，如果實(shí)際鉆探路徑在干預(yù)帶534內(nèi)，則在步驟512，刀 面計(jì)算引擎404能夠計(jì)算3D從投影的鉆頭位置朝向計(jì)劃鉆探路徑530的彎曲段路徑。如 上所述，這個(gè)計(jì)算能夠基于從當(dāng)前或者先前測繪文件獲得的數(shù)據(jù)，并且可以包括鉆頭深度 或者鉆頭位置的投影和狗腿嚴(yán)重性數(shù)值。所計(jì)算出的彎曲段路徑優(yōu)選地包括例如遵循彎曲 段所需要的刀面定向和以英尺或者米為單位的鉆探測得深度(“MD”)，以盡可能有效率但 是同時(shí)最小化任何過度校正地將BHA帶回公差帶中。這個(gè)經(jīng)校正的方向路徑作為一個(gè)或者多個(gè)轉(zhuǎn)向信號(hào)然后在步驟514被輸出到轉(zhuǎn) 向模塊420。因此，圖4C中的控制器420a、b、f中的一個(gè)或者多個(gè)接收所期望的刀面定向 數(shù)據(jù)和使得控制器能夠產(chǎn)生轉(zhuǎn)向BHA的一個(gè)或者多個(gè)命令信號(hào)的其它建議信息。從計(jì)劃鉆 探路徑，轉(zhuǎn)向模塊420和/或鉆機(jī)側(cè)鉆探控制系統(tǒng)400c的其它組件能夠控制絞車、頂驅(qū)和 泥漿泵根據(jù)經(jīng)校正路徑指向性地轉(zhuǎn)向BHA。從這里，該過程返回步驟504，在此處刀面計(jì)算引擎404考慮當(dāng)前計(jì)劃路徑、定向 趨勢和到鉆頭深度的投影。這里，當(dāng)前計(jì)劃路徑現(xiàn)在被在步驟512計(jì)算的彎曲段路徑修改。 因此在下一迭代期間，被認(rèn)為是“計(jì)劃”鉆探路徑的鉆探路徑現(xiàn)在是矯正性路徑。如果在步驟510，實(shí)際鉆探路徑不在干預(yù)帶534內(nèi)，則刀面計(jì)算引擎404在步驟 516確定實(shí)際鉆探路徑然后應(yīng)該在校正帶536中并且確定計(jì)劃路徑是否是關(guān)鍵鉆探路徑。 關(guān)鍵鉆探路徑通常是此時(shí)存在限制產(chǎn)生到目標(biāo)位置的新的計(jì)劃鉆探路徑的理想度的原因 的鉆探路徑。例如，關(guān)鍵鉆探路徑可以是這樣的鉆探路徑，選擇路徑以避免地下巖層并且干 預(yù)帶534外側(cè)的區(qū)域包括巖層。當(dāng)然，可以由于任何原因而作出將計(jì)劃鉆探路徑指定為關(guān)鍵路徑。如果在步驟516，計(jì)劃鉆探路徑不是關(guān)鍵路徑，則刀面計(jì)算引擎404產(chǎn)生從鉆頭的 投影的當(dāng)前位置到目標(biāo)位置的新的計(jì)劃路徑。這個(gè)新的計(jì)劃路徑可以獨(dú)立于初始的計(jì)劃路 徑或者可能不與初始的計(jì)劃路徑交叉并且可以基于例如從當(dāng)前位置到目標(biāo)的最有效率或 者最有效的路徑而被產(chǎn)生。例如，新的路徑可以包括從投影的當(dāng)前鉆頭位置到目標(biāo)需要的 最小曲率數(shù)量。新的計(jì)劃路徑可能例如以大約100英尺或者30米的規(guī)則位置間隔示出測得 深度(“MD”)、傾斜度、方位角、南北和東西刀面和狗腿嚴(yán)重性(“DLS”)或者曲率。路徑、 刀面定向數(shù)據(jù)和其它數(shù)據(jù)可以被輸出到轉(zhuǎn)向模塊420從而轉(zhuǎn)向模塊420能夠轉(zhuǎn)向BHA以盡 可能接近地遵循新的路徑。這個(gè)輸出可以包括計(jì)算出的刀面建議角度和到鉆具的距離。該 過程再次返回步驟504，在此處刀面計(jì)算引擎404考慮當(dāng)前計(jì)劃路徑、定向趨勢和到鉆頭深 度的投影?，F(xiàn)在當(dāng)前計(jì)劃路徑是在步驟518計(jì)算的新的計(jì)劃路徑。
然而，如果在步驟516確定計(jì)劃路徑是關(guān)鍵路徑，則刀面計(jì)算引擎404創(chuàng)建轉(zhuǎn)向 鉆頭以與初始計(jì)劃路徑交叉以繼續(xù)鉆探的路徑。為此，如在步驟520指示地，刀面計(jì)算引 擎404計(jì)算從投影的鉆頭位置朝向計(jì)劃鉆探路徑或者朝向目標(biāo)的至少第一 3D彎曲段路徑 (“交叉路徑”)?？蛇x地，刀面計(jì)算引擎404能夠另外地計(jì)算在到達(dá)目標(biāo)之前從交叉路徑將 BHA融合到計(jì)劃路徑中的第二 3D彎曲段路徑。根據(jù)BHA已經(jīng)偏離到校正帶中的程度，這些彎 曲段路徑可以被保持或者直段劃分。當(dāng)然，如果不帶第二 3D彎曲段路徑地計(jì)劃交叉路徑， 則經(jīng)修改的計(jì)劃將是從偏差到新的目標(biāo)，或者最終目標(biāo)或者在初始計(jì)劃路徑上的位置的保 持或者直段。刀面計(jì)算引擎404在步驟514向轉(zhuǎn)向模塊420輸出包括作為一個(gè)或者多個(gè)轉(zhuǎn)向信 號(hào)的、新產(chǎn)生的曲線(一個(gè)或者多個(gè))的經(jīng)修改的轉(zhuǎn)向路徑。如以上那樣，經(jīng)修改的計(jì)劃路 徑可能以例如大約100英尺或者30米的規(guī)則的位置間隔包括測得深度(MD)、傾斜度、方位 角、南北和東西、刀面和DLS。在下一迭代期間，刀面計(jì)算引擎404在步驟504用當(dāng)前計(jì)劃路 徑作為經(jīng)校正計(jì)劃路徑考慮當(dāng)前計(jì)劃路徑、定向趨勢和到鉆頭深度的投影。方法500在鉆探過程期間迭代以嘗試保持具有計(jì)劃路徑的實(shí)際鉆探路徑，并且根 據(jù)情況要求調(diào)節(jié)計(jì)劃路徑。在一些實(shí)施例中，該過程連續(xù)地實(shí)時(shí)發(fā)生。這能夠有利地允許 加速鉆探而不需要停止以依靠鉆井計(jì)劃的人員咨詢或者評(píng)價(jià)測繪數(shù)據(jù)。在其它實(shí)施例中， 該過程在諸如例如大約90秒、大約五分鐘、大約十分鐘、大約三十分鐘或者某個(gè)其它持續(xù) 時(shí)間的預(yù)設(shè)鉆探時(shí)間段或者間隔之后迭代。替選地，所述迭代可以是預(yù)定的鉆探進(jìn)展深度。 例如，該過程可以在現(xiàn)有井眼延伸大約五英尺、大約十英尺、大約五十英尺或者某個(gè)其它深 度時(shí)迭代。該過程間隔還可以包括時(shí)間和深度分量。例如，該過程可以包括鉆探至少大約 三十分鐘或者直至井眼延伸大約十英尺。在另一個(gè)示例中，該間隔可以包括鉆探直至井眼 延伸至大約二十英尺，但是不長于大約九十分鐘。當(dāng)然，用于間隔的上述時(shí)間和深度數(shù)值僅 僅是示例，并且很多其它數(shù)值也是在本公開的范圍內(nèi)的。一旦已被刀面計(jì)算引擎404通常以電子方式計(jì)算出來，用于初始鉆探計(jì)劃的校正 路徑和用于目標(biāo)位置的校正路徑便被傳送到鉆機(jī)側(cè)控制系統(tǒng)的控制組件。在計(jì)算校正之 后，刀面計(jì)算引擎404或者其它鉆機(jī)側(cè)控制組件，包括轉(zhuǎn)向模塊420，作出能夠在鉆機(jī)上執(zhí) 行的命令或者刀面推薦。在一些實(shí)施例中，當(dāng)實(shí)際鉆探路徑在校正帶536中時(shí)，用戶可以選擇性地控制刀面計(jì)算引擎404是創(chuàng)建到目標(biāo)的新的計(jì)劃路徑還是創(chuàng)建對(duì)于初始計(jì)劃的校正計(jì)劃路徑。例 如，用戶可以選擇指令校正選項(xiàng)計(jì)算到“目標(biāo)”或者到“初始計(jì)劃”的路徑的默認(rèn)功能。在 一些實(shí)施例中，默認(rèn)可以僅在初始鉆探路徑的指定部分期間起作用。 因?yàn)橹赶蛐钥刂茮Q定是基于鉆探鉆井從計(jì)劃路徑的偏差量的，所以在每一測繪之 后，能夠執(zhí)行到計(jì)劃鉆井的正常計(jì)劃近似度掃描。如果鉆探位置在干預(yù)帶中，則通常將推薦 將鉆探鉆井朝向計(jì)劃推回。如果鉆井繼續(xù)偏離計(jì)劃并且進(jìn)入校正帶，則將通常作為對(duì)于目 標(biāo)的校正或者對(duì)于初始計(jì)劃的校正計(jì)算重新計(jì)劃路徑。除了或者替代到鉆頭深度的實(shí)時(shí)投影或者定向趨勢，一些實(shí)施例考慮一個(gè)或者多 個(gè)變量。輸入變量可以對(duì)于每一計(jì)算改變。另外，狗腿嚴(yán)重性或者曲率可以被用于計(jì)算限 制振蕩數(shù)量并且避免鉆探路徑超調(diào)的適當(dāng)?shù)那€?？梢酝ㄟ^使用BHA的當(dāng)前鉆探行為、根 據(jù)歷史鉆探參數(shù)或其組合進(jìn)行分析而推導(dǎo)狗腿嚴(yán)重性或者曲率。當(dāng)創(chuàng)建將BHA返回初始鉆頭路徑的修改鉆探計(jì)劃時(shí)，如當(dāng)投影的鉆頭位置在干預(yù) 帶534內(nèi)時(shí)或者當(dāng)計(jì)劃鉆探路徑已經(jīng)顯著地偏離并且是關(guān)鍵路徑時(shí)，目標(biāo)是在達(dá)到目標(biāo)位 置之前返回初始計(jì)劃鉆探路徑。然而，曲線輪廓仍然是一個(gè)考慮，因?yàn)榍€輪廓能夠影響摩 擦、振蕩和其它因素。狗腿嚴(yán)重性數(shù)值可以如之前那樣被用于計(jì)算一個(gè)或者兩個(gè)曲線計(jì)算 第一曲線將鉆頭轉(zhuǎn)向初始計(jì)劃路徑或者目標(biāo)，以及可選的第二曲線允許BHA以有限的超調(diào) 數(shù)量或者無超調(diào)或者過度校正數(shù)量地更加快速地與計(jì)劃路徑相對(duì)準(zhǔn)并且遵循計(jì)劃路徑。確 定曲線輪廓的一種方法包括計(jì)算到初始計(jì)劃中的最終點(diǎn)或者目標(biāo)位置的曲線保持或者曲 線保持曲線輪廓，并且然后對(duì)于最終目標(biāo)減1點(diǎn)再次進(jìn)行計(jì)算測繪時(shí)間段或者距離計(jì)算或 者其它時(shí)間段。優(yōu)選地以電子方式實(shí)現(xiàn)所述計(jì)算。這個(gè)過程繼續(xù)進(jìn)行，到達(dá)最終減2點(diǎn)等 等，直至計(jì)算失敗。最后成功的輪廓計(jì)算能夠被布置成產(chǎn)生帶有相關(guān)聯(lián)鉆探長度的、具有最 小可接受的曲率的一個(gè)或者兩個(gè)圓弧。這些數(shù)值確定用于第一校正曲線的刀面建議信息， 所述第一校正曲線被用于形成新的鉆探路徑并且被用于轉(zhuǎn)向BHA。當(dāng)實(shí)際鉆探路徑達(dá)到最 終曲線以與初始鉆探計(jì)劃交叉時(shí)，在其中使用返回到初始鉆探計(jì)劃的第二、最終曲線的可 選實(shí)施例中，這個(gè)最終曲線被以第二個(gè)計(jì)算出的鉆探長度和曲率鉆探。應(yīng)該指出，雖然公差柱體532和干預(yù)帶534被示為不具有圓形截面的柱體，但是它 們可以具有其它形狀，非限制性地包括例如橢圓形、錐形、拋物線形或者其它形狀，或者圍 繞計(jì)劃鉆探路徑530可以是非同心的。諸如根據(jù)在計(jì)劃路徑的一側(cè)上的地質(zhì)沉積，可替代 形狀可以例如允許鉆頭從計(jì)劃路徑沿著一個(gè)方向比另一方向更加偏離。進(jìn)而，雖然所述示 例包括三個(gè)區(qū)域(公差帶、干預(yù)帶和校正帶)，但是這僅僅是用于解釋的目的。在其它實(shí)施 例中，當(dāng)考慮是否創(chuàng)建與初始計(jì)劃路徑相交叉的路徑，是否創(chuàng)建直接地行進(jìn)到目標(biāo)位置而 不與初始計(jì)劃鉆探路徑交叉的路徑，或者在矯正性曲線(一個(gè)或者多個(gè))上DLS能夠是多 么平緩的時(shí)，可以包括另外的區(qū)域，并且可以權(quán)衡另外的因素。在一些示例性實(shí)施例中，通過向刀面計(jì)算引擎404輸入數(shù)據(jù)，鉆探者能夠在鉆探 時(shí)不斷地增加或者降低公差尺寸。這可以幫助在鉆探路徑中減小或者避免過度校正或者過 度振蕩。一旦已被計(jì)算出，從刀面計(jì)算引擎404輸出的數(shù)據(jù)便可以用作到圖4C中的轉(zhuǎn)向模 塊420、或者圖4A中的轉(zhuǎn)向模塊420的輸入。例如，除了別的以外，從刀面計(jì)算引擎404輸 出的數(shù)據(jù)可以包括可用作圖4A中的輸入410h的刀面定向。在該圖中，刀面定向410h是到設(shè)備400a的輸入并且由刀面控制器420a使用以控制鉆軸驅(qū)動(dòng)440。從刀面計(jì)算引擎404 輸出的另外的數(shù)據(jù)可以被用作到設(shè)備400a的輸入。使用這些輸入，刀面控制器420a、絞車 控制器420b和泥漿泵控制器420f能夠控制鉆機(jī)或者BHA自身沿著所期望的鉆探路徑轉(zhuǎn)向 BHA。在一些實(shí)施例中，提醒模塊可以被用于關(guān)于鉆頭從計(jì)劃鉆探路徑的偏差、鉆探系 統(tǒng)具有的任何潛在問題或者要求注意的其它信息提醒鉆探者和/或鉆井監(jiān)視站。當(dāng)鉆探者 不在鉆機(jī)處，即鉆探者(一個(gè)或者多個(gè))遠(yuǎn)離鉆機(jī)時(shí)，提醒模塊可以被以如此方式與刀面計(jì) 算引擎404相關(guān)聯(lián)，使得當(dāng)?shù)睹嬗?jì)算引擎404探測到鉆頭從計(jì)劃鉆探路徑的偏差時(shí)，提醒模 塊向鉆探者發(fā)出信號(hào)，并且在一些情形中，能夠被布置成在使鉆頭轉(zhuǎn)向?yàn)檠刂碌穆窂街?前等待人工用戶干預(yù)例如批準(zhǔn)。該提醒可以通過任何適當(dāng)?shù)难b置在鉆機(jī)上發(fā)生，并且可以 作為視覺提醒出現(xiàn)于顯示器472上。替選地，它可以是可聽提醒或者可以觸發(fā)經(jīng)由RF信號(hào) 將提醒信號(hào)傳輸?shù)街付ㄎ恢没蛘邆€(gè)人。除了向顯示器472或者鉆機(jī)周圍的其它位置通信提醒，提醒模塊可以將提醒通信 到外部位置。這可以允許外部監(jiān)視并且可以允許鉆探者進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)?？梢越?jīng)由任何適 當(dāng)?shù)膫鬏旀溌吠ㄐ胚@些提醒。例如，在其中提醒模塊向遠(yuǎn)程位置發(fā)送提醒信號(hào)的一些實(shí)施 例中，所述提醒可以是通過衛(wèi)星通信系統(tǒng)的。更加具體地，一個(gè)或者多個(gè)軌道(通常固定位 置)衛(wèi)星可以被用于在鉆井監(jiān)視站和離岸平臺(tái)上的提醒模塊之間中轉(zhuǎn)通信信號(hào)(潛在地雙 向的)。替選地，無線電、蜂窩、光學(xué)或者硬連接信號(hào)傳輸方法可以被用于在提醒模塊 和鉆探 者或者鉆井監(jiān)視站之間的通信。在其中石油鉆探位置是離岸平臺(tái)的情形中，可以使用衛(wèi)星 通信系統(tǒng)，因?yàn)榉涓C、硬連接和船到岸式系統(tǒng)在一些情形中是不實(shí)際的或者不可靠的。應(yīng)該 指出，可以不帶特定提醒地而是通過使用所述遠(yuǎn)程訪問系統(tǒng)作出外部監(jiān)視和調(diào)節(jié)。中央化的鉆井監(jiān)視站通?？梢允潜慌渲脼榕c多個(gè)提醒模塊接口的計(jì)算機(jī)或者服 務(wù)器，每一個(gè)提醒模塊位于多個(gè)鉆井平臺(tái)中的不同的一個(gè)處。鉆井監(jiān)視站可以被配置為從 其上具有提醒模塊的多個(gè)鉆井鉆探位置接收各種類型的信號(hào)(例如衛(wèi)星、RF、蜂窩、硬連 接、光學(xué)、船到岸和電話)。鉆井監(jiān)視站還可以被配置為從提醒模塊向與提醒模塊通信的多 個(gè)遠(yuǎn)程用戶終端的特定遠(yuǎn)程用戶終端傳輸選定信息。鉆井監(jiān)視站還可以從遠(yuǎn)程用戶終端接 收信息或者指令。遠(yuǎn)程用戶端子經(jīng)由鉆井監(jiān)視站和提醒模塊被配置為顯示用于與提醒模塊 相關(guān)聯(lián)的鉆井的鉆探或者生產(chǎn)參數(shù)。鉆井監(jiān)視站通常可以位于中央數(shù)據(jù)中心(hub)處，并且可以經(jīng)由例如衛(wèi)星通信鏈 路與鉆探場所處的提醒模塊通信。監(jiān)視站可以被配置為利用各種數(shù)據(jù)再現(xiàn)和同步技術(shù)而允 許用戶基于從鉆探場所(一個(gè)或者多個(gè))收集的信息和數(shù)據(jù)定義提醒。這樣，在本發(fā)明的 每一個(gè)實(shí)施例中所接收到的數(shù)據(jù)可以不是真正地實(shí)時(shí)的，因?yàn)樗鎏嵝岩蕾囉谝呀?jīng)經(jīng)由無 線電或者衛(wèi)星通信介質(zhì)而被從鉆探場所傳輸?shù)街醒霐?shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)(這本質(zhì)上占用一些 完成時(shí)間)。在一個(gè)實(shí)施例中，一種示例性提醒模塊監(jiān)視一個(gè)、兩個(gè)或者更多特定的應(yīng)用或者 性質(zhì)。操作部分和關(guān)于其設(shè)立所述提醒的實(shí)際數(shù)值還通常是數(shù)據(jù)庫和元數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的，并且 因此，當(dāng)性質(zhì)具有特定數(shù)據(jù)類型時(shí)，則可以使得適當(dāng)?shù)牟僮髂軌蛴捎脩暨M(jìn)行選擇?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖6A，示意出根據(jù)本公開一個(gè)或者多個(gè)方面的方法600a的流程圖。方法 600a可以在設(shè)備100操作期間與圖1所示的設(shè)備100的一個(gè)或者多個(gè)組件相關(guān)聯(lián)地執(zhí)行。例如，方法600a可以被執(zhí)行用以在經(jīng)由設(shè)備100執(zhí)行的鉆探操作期間優(yōu)化鉆探效率，可以 由在這里的任何圖中公開的任何控制系統(tǒng)執(zhí)行，包括圖3和4A-C等。方法600a包括步驟602，在步驟602期間，探測、收集，或者以其它方式獲得用于計(jì) 算單位機(jī)械能(MSE)的參數(shù)。這些參數(shù)可以在這里被稱作MSE參數(shù)并且可以被用作圖4A-C 和其它圖中的輸入。MSE參數(shù)包括靜態(tài)和動(dòng)態(tài)參數(shù)。S卩，一些MSE參數(shù)在基本連續(xù)的基礎(chǔ)上 改變。這些動(dòng)態(tài)MSE參數(shù)包括鉆壓(WOB)、鉆頭旋轉(zhuǎn)速度(RPM)、鉆柱旋轉(zhuǎn)扭矩(TOR)和鉆頭 通過所鉆地層的機(jī)械鉆速(ROP)。其它MSE參數(shù)很少改變，例如除了其它事件以外在起鉆、 到達(dá)新的地層類型以及改變鉆頭類型之后。這些靜態(tài)MSE參數(shù)包括機(jī)械效率比(MER)和鉆 頭直徑(DIA)。 可以基本上或者完全自動(dòng)地獲得MSE參數(shù)，其中需要很少的或者不需要用戶輸 入。例如，在方法600a的步驟中的首次重復(fù)執(zhí)行期間，可以經(jīng)由數(shù)據(jù)庫自動(dòng)查詢檢索靜態(tài) MSE參數(shù)。因此，在隨后的重復(fù)執(zhí)行期間，諸如當(dāng)鉆頭類型或者地層數(shù)據(jù)未從方法600a的前 面的重復(fù)執(zhí)行改變時(shí)，可以不要求重復(fù)檢索靜態(tài)MSE參數(shù)。因此，步驟602的執(zhí)行可以在很 多重復(fù)執(zhí)行中僅僅要求探測動(dòng)態(tài)MSE參數(shù)?？梢杂筛鞣N傳感器諸如圖1、3、4A和/或4B所 示傳感器或者以其它方式與之相關(guān)聯(lián)地執(zhí)行動(dòng)態(tài)MSE參數(shù)探測。在方法600a中隨后的步驟604包括計(jì)算MSE。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，根據(jù)下面 的公式計(jì)算MSE:MSE = MERx [ (4xffOB) / ( π xDIA2) + (480xRPMxT0R) / (ROPxDIA2)]其中MSE =單位機(jī)械能(磅每平方英寸);MER =機(jī)械效率(比率)；WOB=鉆壓(磅)；DIA=鉆頭直徑(英寸)；RPM=鉆頭旋轉(zhuǎn)速度(rpm)；TOR =鉆柱旋轉(zhuǎn)扭矩(尺-磅)；并且ROP =機(jī)械鉆速(英尺每小時(shí))。MER還可以被稱作鉆頭效率因子。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，MER等于0.35。然而， MER可以基于一個(gè)或者多個(gè)不同的條件，諸如鉆頭類型、地層類型和/或其它因素而改變。
方法600a還包括決策步驟606，在這期間，在前面的步驟604期間計(jì)算的MSE與理 想的MSE相比較。在決策步驟606期間被用于比較的理想MSE可以是單一數(shù)值，諸如100%。 替選地，在決策步驟606期間被用于比較的理想MSE可以是目標(biāo)數(shù)值范圍，諸如90-100%。 替選地，理想MSE可以是根據(jù)對(duì)于所鉆區(qū)域的高級(jí)分析而推導(dǎo)的數(shù)值范圍，該分析考慮了 在當(dāng)前操作中正鉆探的各種地層。 如果在步驟606期間確定在步驟604期間計(jì)算的MSE等于理想MSE，或者落入理想 MSE范圍內(nèi)，則可以通過再次前進(jìn)到步驟602而重復(fù)執(zhí)行方法600a。然而，如果在步驟606 期間確定所計(jì)算出的MSE并不等于理想MSE，或者并不落入理想MSE范圍內(nèi)，則執(zhí)行另外的 步驟608。在步驟608期間，調(diào)節(jié)一個(gè)或者多個(gè)操作參數(shù)，其目的在于使得MSE更加接近理 想MSE數(shù)值或者在理想MSE范圍內(nèi)。例如，一起參考圖1和6A，步驟608的執(zhí)行可以包括 通過從控制器190向頂驅(qū)140和/或絞車130傳輸控制信號(hào)以改變RPM、T0R和/或WOB而 增加或者降低W0B、RPM和/或TOR。在步驟608被執(zhí)行之后，可以通過再次前進(jìn)到步驟602而重復(fù)執(zhí)行方法600a。可以自動(dòng)地執(zhí)行方法600a的每一個(gè)步驟。例如，在上面已經(jīng)關(guān)于步驟602描述了 動(dòng)態(tài)MSE參數(shù)的自動(dòng)化探測和靜態(tài)MSE參數(shù)的數(shù)據(jù)庫查找。圖1的控制器190 (和在這里 描述的其它控制器)可以被配置為自動(dòng)地執(zhí)行步驟604的MSE計(jì)算，并且還可以被配置為 自動(dòng)地執(zhí)行決策步驟606的MSE比較，其中MSE計(jì)算和比較這兩者均可以被周期地、以隨機(jī) 間隔地或者以其它方式執(zhí)行?？刂破鬟€可以被配置為諸如響應(yīng)于步驟606的MSE比較自動(dòng) 地產(chǎn)生并且傳輸步驟608的控制信號(hào)。
圖6B示意出根據(jù)本公開一個(gè)或者多個(gè)方面的設(shè)備690的框圖。設(shè)備690包括用 戶接口 692、絞車694、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)696和控制器698?？梢栽趫D1、3和4A-4C所示的環(huán)境和/ 或設(shè)備中實(shí)現(xiàn)設(shè)備690。例如，絞車694可以基本類似于圖1所示的絞車130，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)696 可以基本類似于圖1所示的頂驅(qū)140，和/或控制器698可以基本類似于圖1所示的控制器 190。還可以在執(zhí)行圖2A所示的方法200a、圖2B所示的方法200b、圖5A中的方法599和 /或圖6A所示的方法600a時(shí)利用設(shè)備690。用戶接口 692和控制器698可以是經(jīng)由有線或者無線裝置而被相互連接的離散的 組件。然而，如由圖6B中的短劃線所指示地，用戶接口 692和控制器698可以替選地是單 一系統(tǒng)699的集成組件。用戶接口 692包括用于用戶輸入一個(gè)或者多個(gè)預(yù)定效率數(shù)據(jù)(例如，MER)數(shù)值和 /或范圍的裝置692a，和用于用戶輸入一個(gè)或者多個(gè)預(yù)定鉆頭直徑(例如，DIA)數(shù)值和/或 范圍的裝置692b。數(shù)據(jù)輸入裝置692a和692b中的每一個(gè)可以包括鍵盤、語音識(shí)別設(shè)備、撥 盤、按鈕、開關(guān)、滑動(dòng)選擇器、操縱桿、游戲桿、鼠標(biāo)、數(shù)據(jù)庫(例如，具有偏移信息)和/或其 它傳統(tǒng)的或者將來研制出的數(shù)據(jù)輸入設(shè)備。這樣的數(shù)據(jù)輸入裝置可以支持從本地和/或遠(yuǎn) 程位置輸入數(shù)據(jù)。替選地或者另外地，數(shù)據(jù)輸入裝置692a和/或692b可以包括用于用戶 諸如經(jīng)由一個(gè)或者多個(gè)下拉菜單選擇預(yù)定的MER和DIA數(shù)值或者范圍的裝置。MER和DIA 數(shù)據(jù)可以還或者替選地經(jīng)由一個(gè)或者多個(gè)數(shù)據(jù)庫查詢過程的執(zhí)行而由控制器698選擇。通 常，數(shù)據(jù)輸入裝置和/或在本公開范圍內(nèi)的其它組件可以支持從在鉆機(jī)現(xiàn)場以及具有到系 統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、局域網(wǎng)(LAN)、廣域網(wǎng)(WAN)、互聯(lián)網(wǎng)和/或無線電等裝置的通信鏈路的一個(gè)或者 多個(gè)遠(yuǎn)程位置上的站進(jìn)行系統(tǒng)操作和/或監(jiān)視。用戶接口 692還可以包括用于以文本、圖形或者視頻形式向用戶可視地呈現(xiàn)信息 的顯示器692c。用戶還可以與數(shù)據(jù)輸入裝置692a和692b相結(jié)合地利用顯示器692c輸入 MER和DIA數(shù)據(jù)。例如，預(yù)定效率和鉆頭直徑數(shù)據(jù)輸入裝置692a和692b可以與顯示器692c 集成或者以其它方式可通信地耦接到顯示器692c。絞車694包括被配置用于探測ROP數(shù)值或者范圍并且可以基本類似于圖1所示 ROP傳感器130a的ROP傳感器694a。經(jīng)由ROP傳感器694a探測的ROP數(shù)據(jù)可以經(jīng)由有線 或者無線傳輸而經(jīng)由電信號(hào)被發(fā)送到控制器698。絞車694還包括控制電路694b和/或用 于控制鉆機(jī)鋼絲繩(例如圖1所示的鉆機(jī)鋼絲繩125)的送出和/或送入的其它裝置。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)696包括被配置用以與圖1所示的扭矩傳感器140a和鉆柱155非常相 同地探測鉆柱的反應(yīng)扭轉(zhuǎn)的數(shù)值或者范圍(例如，TOR)的扭矩傳感器696a。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)696 還包括被配置用以與圖1所示的鉆頭速度傳感器140b、鉆頭175和井眼160非常相同地探 測鉆頭在井眼內(nèi)的旋轉(zhuǎn)速度的數(shù)值或者范圍(例如，RPM)的鉆頭速度傳感器696b。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)696還包括被配置用以與圖1所示W(wǎng)OB傳感器140c非常相同地探測WOB數(shù)值或者范圍 的WOB傳感器696c。替選地或者另外地，可以將WOB傳感器696c定位成與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)696分 離，無論是在圖6B所示的另一組件中或者在其它位置處。分別地，經(jīng)由傳感器696a、696b 和696c探測的鉆柱扭轉(zhuǎn)、鉆頭速度和WOB數(shù)據(jù)可以經(jīng)由有線或者無線傳輸而經(jīng)由電信號(hào)被 發(fā)送到控制器698。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)696還包括控制電路696d和/或用于控制鉆軸或者被聯(lián)接 到驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)696的其它鉆柱組件(例如圖1所示的鉆軸145)的旋轉(zhuǎn)位置、速度和方向的其 它裝置?？刂齐娐?96d和/或驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)696的其它組件還可以包括用于控制井底泥漿馬 達(dá)(多個(gè))的裝置。因此，在本公開范圍內(nèi)的RPM可以包括被轉(zhuǎn)換成井底泥漿馬達(dá)RPM的 泥漿泵流量數(shù)據(jù)，井底泥漿馬達(dá)RPM可以被加到鉆柱RPM以確定總的鉆頭RPM?？刂破?98被配置為從用戶接口 692、絞車694和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)696接收上述MSE參數(shù) 并且利用MSE參數(shù)連續(xù)地、周期地或者以其它方式計(jì)算MSE。控制器698進(jìn)一步被配置為基 于計(jì)算出的MSE向絞車694和/或驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)696提供信號(hào)。例如，控制器6980可以執(zhí)行圖 2A所示的方法200a和/或圖2B所示的方法200b，并且因此諸如為了優(yōu)化鉆探效率而可能 要求地(基于MSE)向絞車694和/或驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)696提供一個(gè)或者多個(gè)信號(hào)以增加或者降 低WOB和/或鉆頭速度。參考圖6C，示意出根據(jù)本公開一個(gè)或者多個(gè)方面用于基于實(shí)時(shí)計(jì)算的MSE優(yōu)化鉆 探操作的方法600b的流程圖?？梢耘c這里公開的任何系統(tǒng)相配合地使用所獲得的數(shù)據(jù)。方 法600b可以經(jīng)由圖1所示的設(shè)備100、圖3所示的設(shè)備300、圖4A所示的設(shè)備400a、圖4B 所示的設(shè)備400b和/或圖6B所示的設(shè)備690執(zhí)行。還可以與執(zhí)行圖2A所示方法200a、圖 2B所示方法200b和/或圖6A所示 方法600a相結(jié)合地執(zhí)行方法600b。圖6C所示的方法 600b可以包括或者形成圖6A所示方法600a的至少一部分。在方法600b的步驟612期間，為了通過改變WOB而基于MSE優(yōu)化鉆探效率，確定 基線MSE。因?yàn)樵诓襟E612中確定的基線MSE將被利用來通過改變WOB進(jìn)行優(yōu)化，所以將在 這里使用傳統(tǒng)的MSE-在隨后的步驟614中，WOB被改變。這種改變能夠包括或者增加或者降低W0B。在 步驟614期間增加或者降低WOB可以是在某些預(yù)定WOB極限內(nèi)。例如，WOB變化可以不大 于大約10%。然而，其它百分?jǐn)?shù)也在本公開的范圍內(nèi)，包括當(dāng)這樣的百分?jǐn)?shù)在預(yù)定WOB極限 內(nèi)或者超過預(yù)定WOB極限時(shí)?？梢越?jīng)由操作者輸入而手動(dòng)地改變W0B，或者可以經(jīng)由利用控 制器、控制系統(tǒng)和/或鉆機(jī)和相關(guān)設(shè)備的其它組件傳輸?shù)男盘?hào)自動(dòng)地改變W0B。如上那樣， 可以從另一位置對(duì)這樣的信號(hào)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。此后，在步驟616期間，在預(yù)定的鉆探間隔AWOB期間，以改變的WOB繼續(xù)鉆探。 AWOB間隔可以是預(yù)定的時(shí)間段，諸如五分鐘、十分鐘、三十分鐘或者某個(gè)其它持續(xù)時(shí)間。替 選地，AWOB間隔可以是預(yù)定的鉆探進(jìn)展深度。例如，步驟616可以包括以變化的WOB繼續(xù) 鉆探操作直至現(xiàn)有井眼被延伸五英尺、十英尺、五十英尺，或者某個(gè)其它深度。Δ WOB間隔還 可以包括時(shí)間和深度分量兩者。例如，AWOB間隔可以包括鉆探至少三十分鐘或者直至井 眼被延伸十英尺。在另一示例中，AWOB間隔可以包括進(jìn)行鉆探直至井眼延伸二十英尺，但 是不長于九十分鐘。當(dāng)然，用于AWOB間隔的上述時(shí)間和深度數(shù)值僅僅是示例，并且很多其 它數(shù)值也在本公開的范圍內(nèi)。在以變化的WOB通過AWOB間隔繼續(xù)鉆探操作之后，執(zhí)行步驟618以確定在AWOB間隔期間由利用變化的WOB進(jìn)行操作而產(chǎn)生的MSE,wb。在隨后的決策步驟620中，改變的 MSEawqb被與基線MSEbutob相比較。如果相對(duì)于MSEbutob,改變的MSE,WQB是理想的，則方法600b 繼續(xù)至步驟622。然而，如果相對(duì)于MSEbutob,改變的MSE,ra不是理想的，則方法600b繼續(xù) 至步驟624，其中WOB被恢復(fù)成它的在步驟614被執(zhí)行之前的數(shù)值，并且該方法然后繼續(xù)至 步驟622?？梢允謩?dòng)地或者利用控制器、控制系統(tǒng)和/或鉆機(jī)和相關(guān)設(shè)備的其它組件自動(dòng)地 執(zhí)行在決策步驟620期間作出的確定。所述確定可以包括如果MSEawqb基本等于和/或小 于MSEbutob則發(fā)現(xiàn)MSEawqb是理想的。然而，在于步驟620期間進(jìn)行確定時(shí)，另外的或者替選 的因素也可能發(fā)揮作用。在方法600b的步驟622期間，為 了通過改變鉆頭旋轉(zhuǎn)速度RPM而基于MSE進(jìn)行鉆 探效率優(yōu)化，基線MSE被確定。因?yàn)樵诓襟E622中確定的基線MSE將被利用來通過改變RPM 而進(jìn)行優(yōu)化，所以將在這里使用傳統(tǒng)的MSEbum。在隨后的步驟626中，RPM被改變。這樣的改變能夠包括或者增加或者降低RPM。 在步驟626期間增加或者降低RPM可以是在某些預(yù)定的RPM極限內(nèi)。例如，RPM變化可以 不大于大約10%。然而，其它百分?jǐn)?shù)也在本公開的范圍內(nèi)，包括當(dāng)這樣的百分?jǐn)?shù)在預(yù)定RPM 極限內(nèi)或者超過預(yù)定RPM極限時(shí)?？梢越?jīng)由操作者輸入手動(dòng)地改變RPM，或者可以經(jīng)由利用 控制器、控制系統(tǒng)和/或鉆機(jī)和相關(guān)設(shè)備的其它組件傳輸?shù)男盘?hào)自動(dòng)地改變RPM。此后，在步驟628期間，在預(yù)定鉆探間隔ARPM期間，以改變的RPM繼續(xù)鉆探。 ARPM間隔可以是預(yù)定的時(shí)間段，諸如五分鐘、十分鐘、三十分鐘或者某個(gè)其它持續(xù)時(shí)間。替 選地，Δ RPM間隔可以是預(yù)定的鉆探進(jìn)展深度。例如，步驟628可以包括以變化的RPM繼續(xù) 鉆探操作直至現(xiàn)有井眼被延伸五英尺、十英尺、五十英尺或者某個(gè)其它深度。ARPM間隔還 可以包括時(shí)間和深度分量兩者。例如，ARPM間隔可以包括鉆探至少三十分鐘或者直至井 眼被延伸十英尺。在另一示例中，ARPM間隔可以包括進(jìn)行鉆探直至井眼延伸二十英尺，但 是不長于九十分鐘。當(dāng)然，用于ARPM間隔的上述時(shí)間和深度數(shù)值僅僅是示例，并且很多其 它數(shù)值也在本公開的范圍內(nèi)。在以變化的RPM通過Δ RPM間隔繼續(xù)鉆探操作之后，執(zhí)行步驟630以確定在Δ RPM 間隔期間由利用變化的RPM進(jìn)行操作而產(chǎn)生的MSE,m。在隨后的決策步驟632中，改變的 MSEΔM被與基線MSEb_相比較。如果相對(duì)于MSE—改變的MSEakpm是理想的，則方法600b 返回至步驟612。然而，如果相對(duì)于MSEBUiPM，改變的MSEam不是理想的，則方法600b繼續(xù) 至步驟634，其中RPM被恢復(fù)成它的在步驟626被執(zhí)行之前的數(shù)值，并且該方法然后繼續(xù)至 步驟612?？梢允謩?dòng)地或者利用控制器、控制系統(tǒng)和/或鉆機(jī)和相關(guān)設(shè)備的其它組件自動(dòng)地 執(zhí)行在決策步驟632期間作出的確定。所述確定可以包括如果MSEakpm基本等于和/或小 于MSEbum則發(fā)現(xiàn)MSEam是理想的。然而，在于步驟632期間進(jìn)行確定時(shí)，另外的或者可替 代的因素也可能發(fā)揮作用。而且，在步驟632和/或634被執(zhí)行之后，方法600b可以不即刻地返回步驟612 以進(jìn)行隨后的重復(fù)執(zhí)行。例如，方法600b隨后的重復(fù)執(zhí)行可以被延遲預(yù)定的時(shí)間間隔或者 鉆探進(jìn)展深度。替選地，方法600b可以在執(zhí)行步驟632和/或634之后結(jié)束。參考圖6D，示意出根據(jù)本公開的一個(gè)或者多個(gè)方面用以基于實(shí)時(shí)計(jì)算的MSE而優(yōu)化鉆探操作的方法600c的流程圖。可以經(jīng)由圖1所示的設(shè)備100、圖3所示的設(shè)備300、圖 4A所示的設(shè)備400a、圖4B所示的設(shè)備400b和/或圖6B所示的設(shè)備690執(zhí)行方法600c。 還可以與圖2A所示的方法200a、圖2B所示的方法200b、圖6A所示的方法600a和/或圖 6C所示的方法600b的執(zhí)行相結(jié)合地執(zhí)行方法600c。圖6D所示的方法600c可以包括或者 形成圖6A所示的方法600a和/或圖6C所示的方法600b的至少一部分。在方法600c的步驟640期間，為了通過降低WOB而基于MSE進(jìn)行鉆探效率優(yōu)化，基 線MSE被確定。因?yàn)樵诓襟E640中確定的基線MSE將被利用來通過降低WOB而進(jìn)行優(yōu)化， 所以將在這里使用傳統(tǒng)的MSEbmqb。
在隨后的步驟642中，WOB被降低。在步驟642期間降低WOB可以是在某些預(yù)定 的WOB極限內(nèi)。例如，WOB的降低可以不大于大約10%。然而，其它百分?jǐn)?shù)也在本公開的范 圍內(nèi)，包括當(dāng)這樣的百分?jǐn)?shù)在預(yù)先定義的WOB極限內(nèi)或者超過預(yù)先定義的WOB極限時(shí)。可 以經(jīng)由操作者輸入手動(dòng)地降低W0B，或者可以經(jīng)由利用控制器、控制系統(tǒng)和/或鉆機(jī)和相關(guān) 設(shè)備的其它組件傳輸?shù)男盘?hào)自動(dòng)地降低W0B。此后，在步驟644期間，在預(yù)定鉆探間隔-AWOB期間，以降低的WOB繼續(xù)鉆 探。-AWOB間隔可以是預(yù)定的時(shí)間段，諸如五分鐘、十分鐘、三十分鐘或者某個(gè)其它持續(xù)時(shí) 間。替選地，_ Δ WOB間隔可以是預(yù)定的鉆探進(jìn)展深度。例如，步驟644可以包括以降低的WOB 繼續(xù)鉆探操作直至現(xiàn)有井眼被延伸五英尺、十英尺、五十英尺或者某個(gè)其它深度。-Δ WOB間 隔還可以包括時(shí)間和深度分量兩者。例如，-AWOB間隔可以包括鉆探至少三十分鐘或者直 至井眼被延伸十英尺。在另一示例中，-AWOB間隔可以包括進(jìn)行鉆探直至井眼延伸二十英 尺，但是不長于九十分鐘。當(dāng)然，用于-AWOB間隔的上述時(shí)間和深度數(shù)值僅僅是示例，并且 很多其它數(shù)值也在本公開的范圍內(nèi)。在以降低的WOB通過-AWOB間隔繼續(xù)鉆探操作之后，執(zhí)行步驟646以確定 在- AWOB間隔期間由利用降低的WOB進(jìn)行操作而產(chǎn)生的MSE_,tob。在隨后的決策步驟648 中，降低的MSE_,wqb被與基線MSEbmqb相比較。如果相對(duì)于MSEbmtob，降低的MSE_,WQB是理想 的，則方法600c繼續(xù)至步驟652。然而，如果相對(duì)于MSEBl_ ，降低的MSE_,WB不是理想的， 則方法600c繼續(xù)至步驟650，其中WOB被恢復(fù)成它的在步驟642被執(zhí)行之前的數(shù)值，并且該 方法然后繼續(xù)至步驟652。可以手動(dòng)地或者利用控制器、控制系統(tǒng)和/或鉆機(jī)和相關(guān)設(shè)備的其它組件自動(dòng)地 執(zhí)行在決策步驟648期間作出的確定。所述確定可以包括如果MSE_,wqb基本等于和/或小 于MSEEl_wqb則發(fā)現(xiàn)MSE_,ra是理想的。然而，在于步驟648期間進(jìn)行確定時(shí)，另外的或者可 替代的因素也可能發(fā)揮作用。在方法600c的步驟652期間，為了通過增加WOB而基于MSE進(jìn)行鉆探效率優(yōu)化，基 線MSE被確定。因?yàn)樵诓襟E652中確定的基線MSE將被利用來通過增加WOB而進(jìn)行優(yōu)化， 所以將在這里使用傳統(tǒng)的MSEbmqb。在隨后的步驟654中，WOB被增加。WOB在步驟654期間的增加可以在某些預(yù)先定 義的WOB極限內(nèi)。例如，WOB增加可以不大于大約10%。然而，其它百分?jǐn)?shù)也在本公開的范 圍內(nèi)，包括當(dāng)這樣的百分?jǐn)?shù)在預(yù)先定義的WOB極限內(nèi)或者超過預(yù)先定義的WOB極限時(shí)?？?以經(jīng)由操作者輸入而手動(dòng)地增加W0B，或者可以經(jīng)由利用控制器、控制系統(tǒng)和/或鉆機(jī)和相 關(guān)設(shè)備的其它組件傳輸?shù)男盘?hào)自動(dòng)地增加W0B。
此后，在步驟656期間，在預(yù)定鉆探間隔+ AWOB期間，以增加的WOB繼續(xù)鉆探。 + AWOB間隔可以是預(yù)定的時(shí)間段，諸如五分鐘、十分鐘、三十分鐘或者某個(gè)其它持續(xù)時(shí)間。 替選地，+ Δ WOB間隔可以是預(yù)定的鉆探進(jìn)展深度。例如，步驟656可以包括以增加的WOB繼 續(xù)鉆探操作直至現(xiàn)有井眼被延伸五英尺、十英尺、五十英尺或者某個(gè)其它深度。+AWOB間 隔還可以包括時(shí)間和深度分量兩者。例如，+ AWOB間隔可以包括鉆探至少三十分鐘或者直 至井眼被延伸十英尺。在另一示例中，+ AWOB間隔可以包括進(jìn)行鉆探直至井眼延伸二十英 尺，但是不長于九十分鐘。在以增加的WOB通過+ AWOB間隔繼續(xù)鉆探操作之后，執(zhí)行步驟658以確定在 + AffOB間隔期間由利用增加的WOB進(jìn)行操作而產(chǎn)生的MSE+,wb。在隨后的決策步驟660中， 改變的MSEmwqb被與基線MSEbmqb相比較。如果相對(duì)于MSEbmqb,改變的MSE+,WQB是理想的， 則方法600c繼續(xù)至步驟664。然而，如果相對(duì)于MSEBl+to，改變的MSE+,TOB不是理想的，則方 法600c繼續(xù)至步驟662，其中WOB被恢復(fù)成它的在步驟654被執(zhí)行之前的數(shù)值，并且該方法 然后繼續(xù)至步驟664?？梢允謩?dòng)地或者利用控制器、控制系統(tǒng)和/或鉆機(jī)和相關(guān)設(shè)備的其它組件自動(dòng)地 執(zhí)行在決策步驟660期間作出的確定。所述確定可以包括如果MSE+,tob基本等于和/或小 于MSEbmqb則發(fā)現(xiàn)MSE+,wqb是理想的。然而，在于步驟660期間進(jìn)行確定時(shí)，另外的或者可 替代的因素也可能發(fā)揮作用。在方法600c的步驟664期間，基線MSE被確定以通過降低鉆頭旋轉(zhuǎn) 速度RPM而基 于MSE進(jìn)行鉆探效率優(yōu)化。因?yàn)樵诓襟E664中確定的基線MSE將被利用來通過降低RPM而 優(yōu)化，所以將在這里使用傳統(tǒng)的mseBhPM。在隨后的步驟666中，RPM被降低。RPM在步驟666期間的降低可以在某些預(yù)先定 義的RPM極限內(nèi)。例如，RPM降低可以不大于大約10%。然而，其它百分?jǐn)?shù)也在本公開的范 圍內(nèi)，包括當(dāng)這樣的百分?jǐn)?shù)在預(yù)先定義的RPM極限內(nèi)或者超過預(yù)先定義的RPM極限時(shí)?？?以經(jīng)由操作者輸入而手動(dòng)地降低RPM，或者可以經(jīng)由利用控制器、控制系統(tǒng)和/或鉆機(jī)和相 關(guān)設(shè)備的其它組件傳輸?shù)男盘?hào)自動(dòng)地降低RPM。此后，在步驟668期間，在預(yù)定鉆探間隔_ Δ RPM期間，以降低的RPM繼續(xù)鉆 探。-ARPM間隔可以是預(yù)定的時(shí)間段，諸如五分鐘、十分鐘、三十分鐘或者某個(gè)其它持續(xù)時(shí) 間。替選地，_ Δ RPM間隔可以是預(yù)定的鉆探進(jìn)展深度。例如，步驟668可以包括以降低的RPM 繼續(xù)鉆探操作直至現(xiàn)有井眼被延伸五英尺、十英尺、五十英尺或者某個(gè)其它深度。-Δ RPM間 隔還可以包括時(shí)間和深度分量兩者。例如，-ARPM間隔可以包括鉆探至少三十分鐘或者直 至井眼被延伸十英尺。在另一示例中，-ARPM間隔可以包括進(jìn)行鉆探直至井眼延伸二十英 尺，但是不長于九十分鐘。在以降低的RPM通過-Δ RPM間隔繼續(xù)鉆探操作之后，執(zhí)行步驟670以確定 在- ARPM間隔期間由利用降低的RPM進(jìn)行操作而產(chǎn)生的MSE_,kpm。在隨后的決策步驟672 中，降低的MSE_,kpm被與基線MSEim相比較。如果相對(duì)于MSEbhot,改變的MSE_,kpm是理想 的，則方法600c繼續(xù)至步驟676。然而，如果相對(duì)于MSEBl_m，改變的MSE_,m不是理想的， 則方法600c繼續(xù)至步驟674，其中RPM被恢復(fù)成它的在步驟666被執(zhí)行之前的數(shù)值，并且該 方法然后繼續(xù)至步驟676?？梢允謩?dòng)地或者利用控制器、控制系統(tǒng)和/或鉆機(jī)和相關(guān)設(shè)備的其它組件自動(dòng)地執(zhí)行在決策步驟672期間作出的確定。所述確定可以包括如果MSE_,kpm基本等于和/或小 于MSEBL_kpm則發(fā)現(xiàn)MSE_,m是理想的。然而，在于步驟672期間進(jìn)行確定時(shí)，另外的或者可 替代的因素也可能發(fā)揮作用。在方法600c的步驟676期間，基線MSE被確定以通過增加鉆頭旋轉(zhuǎn)速度RPM而基 于MSE優(yōu)化鉆探效率。因?yàn)樵诓襟E676中確定的基線MSE將被利用來通過增加RPM進(jìn)行優(yōu) 化，所以將在這里使用傳統(tǒng)的MSEbmpm。在隨后的步驟678中，RPM被增加。RPM在步驟678期間的增加可以在某些預(yù)先定 義的RPM極限內(nèi)。例如，RPM增加可以不大于大約10%。然而，其它百分?jǐn)?shù)也在本公開的范 圍內(nèi)，包括當(dāng)這樣的百分?jǐn)?shù)在預(yù)先定義的RPM極限內(nèi)或者超過預(yù)先定義的RPM極限時(shí)。可 以經(jīng)由操作者輸入而手動(dòng)地增加RPM，或者可以經(jīng)由利用控制器、控制系統(tǒng)和/或鉆機(jī)和相 關(guān)設(shè)備的其它組件傳輸?shù)男盘?hào)自動(dòng)地增加RPM。此后，在步驟680期間，在預(yù)定鉆探間隔+ ARPM期間，以增加的RPM繼續(xù)鉆探。 + ARPM間隔可以是預(yù)定的時(shí)間段，諸如五分鐘、十分鐘、三十分鐘或者某個(gè)其它持續(xù)時(shí)間。 替選地，+ Δ RPM間隔可以是預(yù)定的鉆探進(jìn)展深度。例如，步驟680可以包括以增加的RPM繼 續(xù)鉆探操作直至現(xiàn)有井眼被延伸五英尺、十英尺、五十英尺或者某個(gè)其它深度。+ARPM間 隔還可以包括時(shí)間和深度分量兩者。例如，+ ARPM間隔可以包括鉆探至少三十分鐘或者直 至井眼被延伸十英尺。在另一示例中，+ ARPM間隔可以包括進(jìn)行鉆探直至井眼延伸二十英 尺，但是不長于九十分鐘。在以增加的RPM通過+ARPM間隔繼續(xù)鉆探操作之后，執(zhí)行步驟682以確定在 + Δ RPM間隔期間由利用增加的RPM進(jìn)行操作而產(chǎn)生的MSE+,m。在隨后的決策步驟684中， 增加的MSE+μρμ被與基線MSEbwm相比較。如果相對(duì)于MSEbmpm,改變的MSE+,kpm是理想的， 則方法600c繼續(xù)至步驟688。然而，如果相對(duì)于MSEBL+kpm，改變的MSE+,kpm不是理想的，則方 法600c繼續(xù)至步驟686，其中RPM被恢復(fù)成它的在步驟678被執(zhí)行之前的數(shù)值，并且該方法 然后繼續(xù)至步驟688?？梢允謩?dòng)地或者利用控制器、控制系統(tǒng)和/或鉆機(jī)和相關(guān)設(shè)備的其它組件自動(dòng)地 執(zhí)行在決策步驟684期間作出的確定。所述確定可以包括如果MSE+,kpm基本等于和/或小 于MSEbmpm則發(fā)現(xiàn)MSE+,m是理想的。然而，在于步驟684期間進(jìn)行確定時(shí)，另外的或者可 替代的因素也可能發(fā)揮作用。步驟688包括在通過返回步驟640而重復(fù)執(zhí)行方法600c之前等待預(yù)定的時(shí)間段 或者鉆探深度間隔。然而，在一個(gè)示例性實(shí)施例中，該間隔可以小至0秒或者0英尺，從而 該方法基本在執(zhí)行步驟684和/或686之后即刻地返回步驟640。替選地，方法600c可以 不要求重復(fù)執(zhí)行，從而方法600c可以基本上在執(zhí)行步驟684和/或686之后結(jié)束。而且，在方法600c的單 一重復(fù)執(zhí)行內(nèi)，鉆探間隔-Δ W0B、+ Δ W0B、- Δ RPM和+ Δ ROM 可以每一個(gè)都是基本相同的。替選地，間隔中的一個(gè)或者多個(gè)可以相對(duì)于其他間隔在持續(xù) 時(shí)間或者深度中改變。類似地，在方法600c的單一重復(fù)執(zhí)行內(nèi)，WOB在步驟642和654中 被降低和增加的數(shù)量可以是基本相同的或者可以相對(duì)于彼此改變。在方法600c的單一重 復(fù)執(zhí)行內(nèi)，在步驟666和678中RPM被降低和增加的數(shù)量可以是基本相同的或者可以相對(duì) 于彼此改變。相對(duì)于方法600c的隨后的重復(fù)執(zhí)行，WOB和RPM變化也可以改變或者保持相 同。
如上所述，可以為基于MSE的鉆探操作或者控制利用本公開的一個(gè)或者多個(gè)方 面。然而，可以另外地或者替選地為基于△ T的鉆探操作或者控制利用本公開的一個(gè)或者 多個(gè)方面。即，如上所述，在鉆探操作期間，扭矩被從頂驅(qū)或者其它旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)傳遞到鉆柱。驅(qū) 動(dòng)鉆頭所需的扭矩可以被稱作鉆頭扭矩(TOB)，并且可以利用傳感器諸如圖1所示的扭矩 傳感器140a、圖3所示的扭矩傳感器355、圖4A和4B所示的一個(gè)或者多個(gè)傳感器430、圖 6B所示的扭矩傳感器696a和/或BHA的一個(gè)或者多個(gè)扭矩感測設(shè)備而被監(jiān)視。
鉆柱在鉆探期間經(jīng)歷各種類型的振動(dòng)，包括軸向(縱向)振動(dòng)、彎曲(側(cè)向)振動(dòng) 和扭轉(zhuǎn)(旋轉(zhuǎn))振動(dòng)。扭轉(zhuǎn)振動(dòng)是由在鉆頭、鉆柱和井眼之間的非線性相互作用引起的。如 上所述，該扭轉(zhuǎn)振動(dòng)能夠包括粘滑振動(dòng)，其特征在于交替停止(在這期間BHA “粘附”到井 眼)和大的BHA角速度間隔(在這期間BHA相對(duì)于井眼“滑移”)。BHA的粘滑行為引起TOB或者Δ T的實(shí)時(shí)變化。根據(jù)本公開的一個(gè)或者多個(gè)方面， 可以利用該Δ T來支持粘滑報(bào)警(SSA)。例如，可以利用“停車燈”指示器可視地顯示Δ T 或者SSA參數(shù)，其中綠色光可以指示可接受的操作狀態(tài)(例如，0-15的SSA參數(shù))，琥珀色 光可以指示粘滑行為即將發(fā)生(例如，16-25的SSA參數(shù))，并且紅色光可以指示粘滑行為 很可能發(fā)生(例如，高于25的SSA參數(shù))。然而，這些示例閾值可以是能夠在操作期間被調(diào) 節(jié)的，因?yàn)樗鼈兛梢噪S著鉆探條件而改變。ΔΤ或者SSA參數(shù)可以替選地或者另外地被以 圖形方式(例如，示出當(dāng)前的和歷史的數(shù)據(jù))、以聲音方式(例如，經(jīng)由報(bào)警器)和/或經(jīng) 由儀表或者量規(guī)顯示器而被顯示。這些顯示選項(xiàng)的組合也在本公開的范圍內(nèi)。例如，上述 “停車燈”指示器可以連續(xù)地指示SSA參數(shù)而與它的數(shù)值無關(guān)，并且當(dāng)SSA參數(shù)超過預(yù)定數(shù) 值(例如，25)時(shí)可以觸發(fā)聲響報(bào)警。鉆探操作控制器或者在本公開范圍內(nèi)的其它設(shè)備可能已經(jīng)在其中集成了如上所 述基于△ T或者SSA參數(shù)的鉆探操作或者控制的一個(gè)或者多個(gè)方面。例如，控制器諸如圖 1所示的控制器190、圖3所示的控制器325、圖4Α或者4Β所示的控制器420和/或圖6Β 所示的控制器698可以被配置為或者在探測到粘滑之前或者當(dāng)探測到粘滑時(shí)自動(dòng)地利用 增加的或者降低的RPM(例如，+/-5RPM)的短突發(fā)調(diào)節(jié)鉆柱RPM以破壞粘滑振動(dòng)的諧波，并 且然后恢復(fù)正常RPM?？刂破骺梢员慌渲脼殛P(guān)于預(yù)定的或者用戶可調(diào)節(jié)的持續(xù)時(shí)間以預(yù)定 的或者用戶可調(diào)節(jié)的數(shù)量或者百分比自動(dòng)地逐步升高或者降低RPM，以試圖使得鉆探操作 離開諧波狀態(tài)。替選地，控制器可以被配置為自動(dòng)地繼續(xù)以漸增方式上下地調(diào)節(jié)RPM直至 Δ T或者SSA參數(shù)指示粘滑操作已被停止。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，ΔΤ或者SSA使能的控制器可以進(jìn)一步被配置為當(dāng)諸如 可能由于過高的目標(biāo)WOB而使得粘滑嚴(yán)重時(shí)自動(dòng)地降低W0B。這樣的自動(dòng)WOB降低可以包 括單一調(diào)節(jié)或者增量調(diào)節(jié)，無論是臨時(shí)的還是長期的，并且它可以被保持直至ΔΤ或者SSA 參數(shù)指示粘滑操作已被停止。Δ T或者SSA使能的控制器可以進(jìn)一步被配置為自動(dòng)地增加W0B，諸如用以發(fā)現(xiàn) WOB粘滑上限。例如，如果所有其它的可能鉆探參數(shù)均被優(yōu)化或者被調(diào)節(jié)到相應(yīng)的極限內(nèi)， 則控制器可以以漸增方式自動(dòng)地增加WOB直至△ T或者SSA參數(shù)接近或者等于它的上限 (例如，25)。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，根據(jù)本公開的一個(gè)或者多個(gè)方面的基于ΔΤ的鉆探操作 或者控制可以根據(jù)下面的偽代碼中的一個(gè)或者多個(gè)方面而發(fā)揮功能
IF (counter <= Process_Time)IF (counter == 1)Minimum_Torque = Realtime_TorquePRINT ( “Minimum”，Minimum一Torque)Maximum_Torque = Realtime_Torque PRINT ( “Maximum”，Maximum一Tor que)ENDIF (Realtime_Torque < Minimum_Torque)Minimum_Torque = Realtime_TorqueENDIF(Maximum_Torque < Realtime_Torque)Maximum_Torque = Realtime_TorqueENDTorque_counter = (Torque_counter+Realtime_Torque)Average_Torque = (Torque_counter/counter)counter = counter+1PRINT ( "Process_Time", Process_Time)ELSESSA = ((Maximum_Torque-Minimum_Torque)/Average_Torque)*100其中Processjime是自從對(duì)Δ T或者SSA參數(shù)的監(jiān)視開始起逝去的時(shí)間， Minimum_Torque 是在 Process_Time 期間發(fā)生的最小 Τ0Β, Maximum_Torque 是在 Process_ Time 其月的:Τ0Β, Realtime_Torque i當(dāng)ItT Τ0Β, Average_Torque ^^ Process, Time期間的平均Τ0Β，并且SSA是粘滑報(bào)警參數(shù)。如上所述，可以在根據(jù)圖2A所示的方法200a、圖2B所示的方法200b、圖6A所示 的方法600a、圖6C所示的方法600b和/或圖6D所示的方法600c中或者以其它方式根據(jù) 所述方法利用ΔΤ或者SSA參數(shù)。例如，如在圖7A中所示，Δ T或者SSA參數(shù)可以替代在 上面參考圖6Α描述的MSE參數(shù)。替選地，除了在上面參考圖6Α描述的MSE參數(shù)以外，還可 以監(jiān)視Δ T或者SSA參數(shù)，從而鉆探操作或者控制基于MSE和Δ T或者SSA這兩個(gè)參數(shù)。參考圖7Α，示意出根據(jù)本公開一個(gè)或者多個(gè)方面的方法700a的流程圖。在其操作 期間，可以與圖1所示的設(shè)備100、圖3所示的設(shè)備300、圖4A所示的設(shè)備400a、圖4B所示 的設(shè)備400b和/或圖6B所示的設(shè)備690的一個(gè)或者多個(gè)組件相關(guān)聯(lián)地執(zhí)行方法700a。方法700a包括步驟702，在該步驟期間，測量當(dāng)前ΔΤ參數(shù)。在隨后的步驟704 中，計(jì)算ΔΤ。如在決策步驟706期間確定地，如果ΔΤ充分等于所期望的ΔΤ或者以其它 方式是理想的，則重復(fù)執(zhí)行方法700a并且重復(fù)步驟702?！袄硐搿笨梢允侨缟纤龅?。方法 700a的重復(fù)執(zhí)行可以是基本上即刻的，或者在重復(fù)執(zhí)行方法700a并且重復(fù)步驟702之前可 以存在延遲時(shí)間段。如在決策步驟706期間確定地，如果Δ T不是理想的，則方法700a繼 續(xù)至步驟708，在該步驟期間，調(diào)節(jié)一個(gè)或者多個(gè)鉆探參數(shù)(例如，W0B、RPM等)以試圖改進(jìn) ΔΤ。在步驟708被執(zhí)行之后，重復(fù)執(zhí)行方法700a并且重復(fù)步驟702。這樣的重復(fù)執(zhí)行可以 是基本上即刻的，或者在重復(fù)執(zhí)行方法700a并且重復(fù)步驟702之前可以存在延遲時(shí)間段。
參考圖7B，示意出根據(jù)本公開一個(gè)或者多個(gè)方面的用于監(jiān)視ΔΤ和/或SSA的方 法700b的流程圖?？梢越?jīng)由圖1所示的設(shè)備100、圖3所示的設(shè)備300、圖4A所示的設(shè)備 400a、圖4B所示的設(shè)備400b和/或圖6B所示的設(shè)備690執(zhí)行方法700b。還可以與圖2A 所示的方法200a、圖2B所示的方法200b、圖6A所示的方法600a、圖6C所示的方法600b、 圖6D所示的方法600c和/或圖7A所示的方法700a的執(zhí)行相結(jié)合地執(zhí)行方法700b。圖 7B所示的方法700b可以包括或者形成圖7A所示的方法700a的至少一部分。在方法700b的步驟712期間，為了通過改變WOB而基于Δ T進(jìn)行優(yōu)化，基線Δ T 被確定。因?yàn)樵诓襟E712中確定的基線Δ T將被利用來通過改變WOB而進(jìn)行優(yōu)化，所以將 在這里使用傳統(tǒng)的δτβ 。β。在隨后的步驟714中，WOB被改變。這樣的改變能夠包括或者增加或者降低W0B。 在步驟714期間增加或者降低WOB可以是在某些預(yù)先定義的WOB極限內(nèi)。例如，WOB變化 可以不大于大約10%。然而，其它百分?jǐn)?shù)也在本公開的范圍內(nèi)，包括當(dāng)這樣的百分?jǐn)?shù)在預(yù) 先定義的WOB極限內(nèi)或者超過預(yù)先定義的WOB極限時(shí)?？梢越?jīng)由操作者輸入而手動(dòng)地改變 W0B，或者可以經(jīng)由利用控制器、控制系統(tǒng)和/或鉆機(jī)和相關(guān)設(shè)備的其它組件傳輸?shù)男盘?hào)自 動(dòng)地改變W0B。如上那樣，可以從另一位置對(duì)這樣的信號(hào)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。此后，在步驟716期間，在預(yù)定鉆探間隔AWOB期間，以改變的WOB繼 續(xù)鉆探。 AWOB間隔可以是預(yù)定的時(shí)間段，諸如五分鐘、十分鐘、三十分鐘或者某個(gè)其它持續(xù)時(shí)間。替 選地，AWOB間隔可以是預(yù)定的鉆探進(jìn)展深度。例如，步驟716可以包括以變化的WOB繼續(xù) 鉆探操作直至現(xiàn)有井眼被延伸五英尺、十英尺、五十英尺或者某個(gè)其它深度。AWOB間隔還 可以包括時(shí)間和深度分量兩者。例如，AWOB間隔可以包括鉆探至少三十分鐘或者直至井 眼被延伸十英尺。在另一示例中，AWOB間隔可以包括進(jìn)行鉆探直至井眼延伸二十英尺，但 是不長于九十分鐘。當(dāng)然，用于AWOB間隔的上述時(shí)間和深度數(shù)值僅僅是示例，并且很多其 它數(shù)值也在本公開的范圍內(nèi)。在以變化的WOB通過AWOB間隔繼續(xù)鉆探操作之后，執(zhí)行步驟718以確定在AWOB 間隔期間由利用變化的WOB進(jìn)行操作而產(chǎn)生的ΔΤδ 。在隨后的決策步驟720中，改變的 Δ ΤΔ Β被與基線Δ Tblwqb相比較。如果相對(duì)于Δ Tblwqb,改變的Δ TΔΜ是理想的，則方法7OOb 繼續(xù)至步驟722。然而，如果相對(duì)于Δ Tbutob,改變的Δ ΤΔ 不是理想的，則方法700b繼續(xù) 至步驟724，其中WOB被恢復(fù)成它的在步驟714被執(zhí)行之前的數(shù)值，并且該方法然后繼續(xù)至 步驟722?？梢允謩?dòng)地或者利用控制器、控制系統(tǒng)和/或鉆機(jī)和相關(guān)設(shè)備的其它組件自動(dòng)地 執(zhí)行在決策步驟720期間作出的確定。所述確定可以包括如果ΔΤδμ基本等于和/或小 于ATbutob則發(fā)現(xiàn)ΔΤδ 是理想的。然而，在于步驟720期間進(jìn)行確定時(shí)，另外的或者可替 代的因素也可能發(fā)揮作用。在方法700b的步驟722期間，為了通過改變鉆頭旋轉(zhuǎn)速度RPM而基于Δ T進(jìn)行優(yōu) 化，基線ΔΤ被確定。因?yàn)樵诓襟E722中確定的基線Δ T將被利用來通過改變RPM而進(jìn)行 優(yōu)化，所以將在這里使用傳統(tǒng)的ΔΤ—在隨后的步驟726中，RPM被改變。這樣的改變能夠包括或者增加或者降低RPM。 在步驟726期間增加或者降低RPM可以是在某些預(yù)先定義的RPM極限內(nèi)。例如，RPM變化 可以不大于大約10%。然而，其它百分?jǐn)?shù)也在本公開的范圍內(nèi)，包括當(dāng)這樣的百分?jǐn)?shù)在預(yù)先定義的RPM極限內(nèi)或者超過預(yù)先定義的RPM極限時(shí)。可以經(jīng)由操作者輸入而手動(dòng)地改變 RPM，或者可以經(jīng)由利用控制器、控制系統(tǒng)和/或鉆機(jī)和相關(guān)設(shè)備的其它組件傳輸?shù)男盘?hào)自 動(dòng)地改變RPM。 此后，在步驟728期間，在預(yù)定鉆探間隔ARPM期間，以改變的RPM繼續(xù)鉆探。 ARPM間隔可以是預(yù)定的時(shí)間段，諸如五分鐘、十分鐘、三十分鐘或者某個(gè)其它持續(xù)時(shí)間。替 選地，Δ RPM間隔可以是預(yù)定的鉆探進(jìn)展深度。例如，步驟728可以包括以變化的RPM繼續(xù) 鉆探操作直至現(xiàn)有井眼被延伸五英尺、十英尺、五十英尺或者某個(gè)其它深度。ARPM間隔還 可以包括時(shí)間和深度分量兩者。例如，ARPM間隔可以包括鉆探至少三十分鐘或者直至井 眼被延伸十英尺。在另一示例中，ARPM間隔可以包括進(jìn)行鉆探直至井眼延伸二十英尺，但 是不長于九十分鐘。當(dāng)然，用于ARPM間隔的上述時(shí)間和深度數(shù)值僅僅是示例，并且很多其 它數(shù)值也在本公開的范圍內(nèi)。在以變化的RPM通過Δ RPM間隔繼續(xù)鉆探操作之后，執(zhí)行步驟730以確定在Δ RPM 間隔期間由利用變化的RPM進(jìn)行操作而產(chǎn)生的ΔΤδμ。在隨后的決策步驟732中，改變的 八1^ 被與基線Δ Tbuot相比較。如果相對(duì)于ΔΤ 改變的ΔΤδκρμ是理想的，則方法700b 返回至步驟712。然而，如果相對(duì)于ΔΤ·ΡΜ，改變的Δ ΤΔΜ不是理想的，則方法700b繼續(xù) 至步驟734，其中RPM被恢復(fù)成它的在步驟726被執(zhí)行之前的數(shù)值，并且該方法然后繼續(xù)至 步驟712?？梢允謩?dòng)地或者利用控制器、控制系統(tǒng)和/或鉆機(jī)和相關(guān)設(shè)備的其它組件自動(dòng)地 執(zhí)行在決策步驟732期間作出的確定。所述確定可以包括如果ΔΤδκρμ基本等于和/或小 于ATbum則發(fā)現(xiàn)ΔΤδμ是理想的。然而，在于步驟732期間進(jìn)行確定時(shí)，另外的或者可替 代的因素也可能發(fā)揮作用。而且，在步驟732和/或734被執(zhí)行之后，方法700b可以不即刻地返回步驟712 以進(jìn)行隨后的重復(fù)執(zhí)行。例如，方法700b隨后的重復(fù)執(zhí)行可以被延遲預(yù)定的時(shí)間間隔或者 鉆探進(jìn)展深度。替選地，方法700b可以在執(zhí)行步驟732和/或734之后結(jié)束。參考圖7C，示意出根據(jù)本公開的一個(gè)或者多個(gè)方面用以基于實(shí)時(shí)計(jì)算的Δ T而優(yōu) 化鉆探操作的方法700c的流程圖?？梢越?jīng)由圖1所示的設(shè)備100、圖3所示的設(shè)備300、圖 4A所示的設(shè)備400a、圖4B所示的設(shè)備400b和/或圖6B所示的設(shè)備690執(zhí)行方法700c。 還可以與圖2A所示的方法200a、圖2B所示的方法200b、圖6A所示的方法600a、圖6C所示 的方法600b、圖6D所示的方法600c、圖7A所示的方法700a和/或圖7B所示的方法700b 的執(zhí)行相結(jié)合地執(zhí)行方法700c。圖7C所示的方法700c可以包括或者形成圖7A所示的方 法700a和/或圖7B所示的方法700b的至少一部分。在方法700c的步驟740期間，為了通過改變WOB而基于Δ T進(jìn)行優(yōu)化，基線Δ T 被確定。因?yàn)樵诓襟E740中確定的基線Δ T將被利用來通過降低WOB而進(jìn)行優(yōu)化，所以將 在這里使用傳統(tǒng)的δτβμ。β。在隨后的步驟742中，WOB被降低。在步驟742期間降低WOB可以是在某些預(yù)先 定義的WOB極限內(nèi)。例如，WOB的降低可以不大于大約10%。然而，其它百分?jǐn)?shù)也在本公開 的范圍內(nèi)，包括當(dāng)這樣的百分?jǐn)?shù)在預(yù)先定義的WOB極限內(nèi)或者超過預(yù)先定義的WOB極限時(shí)。 可以經(jīng)由操作者輸入而手動(dòng)地降低W0B，或者可以經(jīng)由利用控制器、控制系統(tǒng)和/或鉆機(jī)和 相關(guān)設(shè)備的其它組件傳輸?shù)男盘?hào)自動(dòng)地降低W0B。
此后，在步驟744期間，在預(yù)定鉆探間隔-AWOB期間，以降低的WOB繼續(xù)鉆 探。-AWOB間隔可以是預(yù)定的時(shí)間段，諸如五分鐘、十分鐘、三十分鐘或者某個(gè)其它持續(xù)時(shí) 間。替選地，_ Δ WOB間隔可以是預(yù)定的鉆探進(jìn)展深度。例如，步驟744可以包括以降低的WOB 繼續(xù)鉆探操作直至現(xiàn)有井眼被延伸五英尺、十英尺、五十英尺或者某個(gè)其它深度。-Δ WOB間 隔還可以包括時(shí)間和深度分量兩者。例如，-AWOB間隔可以包括鉆探至少三十分鐘或者直 至井眼被延伸十英尺。在另一示例中，-AWOB間隔可以包括進(jìn)行鉆探直至井眼延伸二十英 尺，但是不長于九十分鐘。當(dāng)然，用于-AWOB間隔的上述時(shí)間和深度數(shù)值僅僅是示例，并且 很多其它數(shù)值也在本公開的范圍內(nèi)。在以降低的WOB通過-Δ WOB間隔繼續(xù)鉆探操作之后，執(zhí)行步驟746以確定 在-AWOB間隔期間由利用降低的WOB進(jìn)行操作而產(chǎn)生的ΔΤ_δμ。在隨后的決策步驟748 中，降低的Δ Τ_ΔΙ0Β被與基線Δ TBL_ff0B相比較。如果相對(duì)于Δ Tbmtob,降低的Δ Τ_ΔΙ0Β是理想 的，則方法700c繼續(xù)至步驟752。然而，如果相對(duì)于ΔΤΒ _ Β，降低的ΔΤ_δ 不是理想的， 則方法700c繼續(xù)至步驟750，其中WOB被恢復(fù)成它的在步驟742被執(zhí)行之前的數(shù)值，并且該 方法然后繼續(xù)至步驟752?？梢允謩?dòng)地或者利用控制器、控制系統(tǒng)和/或鉆機(jī)和相關(guān)設(shè)備的其它組件自動(dòng)地 執(zhí)行在決策步驟748期間作出的確定。所述確定可以包括如果ΔΤ_δμ基本等于和/或小 于ΔΤΒΜ(Β則發(fā)現(xiàn)ΔΤ_δ 是理想的。然而，在于步驟748期間進(jìn)行確定時(shí)，另外的或者可 替代的因素也可能發(fā)揮作用。在方法700c的步驟752期間，為了通過增加WOB而基于Δ T進(jìn)行優(yōu)化，基線Δ T 被確定。因?yàn)樵诓襟E752中確定的基線△ T將被利用來通過增加WOB而進(jìn)行優(yōu)化，所以將 在這里使用傳統(tǒng)的δτβμ。β。在隨后的步驟754中，WOB被增加。WOB在步驟754期間的增加可以在某些預(yù)先定 義的WOB極限內(nèi)。例如，WOB增加可以不大于大約10%。然而，其它百分?jǐn)?shù)也在本公開的范 圍內(nèi)，包括當(dāng)這樣的百分?jǐn)?shù)在預(yù)先定義的WOB極限內(nèi)或者超過預(yù)先定義的WOB極限時(shí)?？?以經(jīng)由操作者輸入而手動(dòng)地增加W0B，或者可以經(jīng)由利用控制器、控制系統(tǒng)和/或鉆機(jī)和相 關(guān)設(shè)備的其它組件傳輸?shù)男盘?hào)自動(dòng)地增加W0B。此后，在步驟756期間，在預(yù)定鉆探間隔+ AWOB期間，以增加的WOB繼續(xù)鉆探。 + AWOB間隔可以是預(yù)定的時(shí)間段，諸如五分鐘、十分鐘、三十分鐘或者某個(gè)其它持續(xù)時(shí)間。 替選地，+ Δ WOB間隔可以是預(yù)定的鉆探進(jìn)展深度。例如，步驟756可以包括以增加的WOB繼 續(xù)鉆探操作直至現(xiàn)有井眼被延伸五英尺、十英尺、五十英尺或者某個(gè)其它深度。+AWOB間 隔還可以包括時(shí)間和深度分量兩者。例如，+ AWOB間隔可以包括鉆探至少三十分鐘或者直 至井眼被延伸十英尺。在另一示例中，+ AWOB間隔可以包括進(jìn)行鉆探直至井眼延伸二十英 尺，但是不長于九十分鐘。在以增加的WOB通過+AWOB間隔繼續(xù)鉆探操作之后，執(zhí)行步驟758以確定在 + AWOB間隔期間由利用增加的WOB進(jìn)行操作而產(chǎn)生的ΔΤ+δ 。在隨后的決策步驟760中， 改變的Δ Τ+ΔΙ0Β被與基線Δ Tbmtob相比較。如果相對(duì)于Δ TBL+ff0B,改變的Δ Τ+ΔΙ0Β是理想的， 則方法700c繼續(xù)至步驟764。然而，如果相對(duì)于Δ Tbmtob,改變的Δ Τ+ΔΜ不是理想的，則方 法700c繼續(xù)至步驟762，其中WOB被恢復(fù)成它的在步驟754被執(zhí)行之前的數(shù)值，并且該方法 然后繼續(xù)至步驟764。
可以手動(dòng)地或者利用控制器、控制系統(tǒng)和/或鉆機(jī)和相關(guān)設(shè)備的其它組件自動(dòng)地 執(zhí)行在決策步驟760期間作出的確定。所述確定可以包括如果ΔΤ+δμ基本等于和/或小 于ATbmtob則發(fā)現(xiàn)ΔΤ+δ 是理想的。然而，在于步驟760期間進(jìn)行確定時(shí)，另外的或者可 替代的因素也可能發(fā)揮作用。在方法700c的步驟764期間，基線Δ T被確定以通過降低鉆頭旋轉(zhuǎn)速度RPM而基 于Δ T進(jìn)行優(yōu)化。因?yàn)樵诓襟E764中確定的基線Δ T將被利用來通過降低RPM而優(yōu)化，所 以將在這里使用傳統(tǒng)的ΔΤιΚΡΜ。在隨后的步驟766中，RPM被降低。RPM在步驟766期間的降低可以在某些預(yù)先定 義的RPM極限內(nèi)。例如，RPM降低可以不大于大約10%。然而，其它百分?jǐn)?shù)也在本公開的范 圍內(nèi)，包括當(dāng)這樣的百分?jǐn)?shù)在預(yù)定RPM極限內(nèi)或者超過預(yù)定RPM極限時(shí)?？梢越?jīng)由操作者 輸入而手動(dòng)地降低RPM，或者可以經(jīng)由利用控制器、控制系統(tǒng)和/或鉆機(jī)和相關(guān)設(shè)備的其它 組件傳輸?shù)男盘?hào)自動(dòng)地降低RPM。此后，在步驟768期間，在預(yù)定鉆探間隔-ARPM期間，以降低的RPM繼續(xù)鉆 探。-ARPM間隔可以是預(yù)定的時(shí)間段，諸如五分鐘、十分鐘、三十分鐘或者某個(gè)其它持續(xù)時(shí) 間。替選地，_ Δ RPM間隔可以是預(yù)定的鉆探進(jìn)展深度。例如，步驟768可以包括以降低的RPM 繼續(xù)鉆探操作直至現(xiàn)有井眼被延伸五英尺、十英尺、五十英尺或者某個(gè)其它深度。-Δ RPM間 隔還可以包括時(shí)間和深度分量兩者。例如，-ARPM間隔可以包括鉆探至少三十分鐘或者直 至井眼被延伸十英尺。在另一示例中，-ARPM間隔可以包括進(jìn)行鉆探直至井眼延伸二十英 尺 ，但是不長于九十分鐘。在以降低的RPM通過-Δ RPM間隔繼續(xù)鉆探操作之后，執(zhí)行步驟770以確定 在-ARPM間隔期間由利用降低的RPM進(jìn)行操作而產(chǎn)生的ΔΤ_δκρμ。在隨后的決策步驟772 中，降低的Δ Τ_ΔΚΡΜ被與基線Δ TBL_EPM相比較。如果相對(duì)于Δ TBL_EPM,改變的Δ Τ_ΔΚΡΜ是理想 的，則方法700c繼續(xù)至步驟776。然而，如果相對(duì)于Δ TBL_EPM,改變的Δ Τ_ΔΜ不是理想的， 則方法700c繼續(xù)至步驟774，其中RPM被恢復(fù)成它的在步驟766被執(zhí)行之前的數(shù)值，并且該 方法然后繼續(xù)至步驟776?？梢允謩?dòng)地或者利用控制器、控制系統(tǒng)和/或鉆機(jī)和相關(guān)設(shè)備的其它組件自動(dòng)地 執(zhí)行在決策步驟772期間作出的確定。所述確定可以包括如果ΔΤ_δκρμ基本等于和/或小 于ΔΤιΚΡΜ則發(fā)現(xiàn)ΔΤ_δμ是理想的。然而，在于步驟772期間進(jìn)行確定時(shí)，另外的或者可 替代的因素也可能發(fā)揮作用。在方法700c的步驟776期間，基線Δ T被確定以通過增加鉆頭旋轉(zhuǎn)速度RPM而基 于Δ T進(jìn)行優(yōu)化。因?yàn)樵诓襟E776中確定的基線Δ T將被利用來通過增加RPM進(jìn)行優(yōu)化， 所以將在這里使用傳統(tǒng)的δτβμρμ。在隨后的步驟778中，RPM被增加。RPM在步驟778期間的增加可以在某些預(yù)先定 義的RPM極限內(nèi)。例如，RPM增加可以不大于大約10%。然而，其它百分?jǐn)?shù)也在本公開的范 圍內(nèi)，包括當(dāng)這樣的百分?jǐn)?shù)在預(yù)先定義的RPM極限內(nèi)或者超過預(yù)先定義的RPM極限時(shí)?？?以經(jīng)由操作者輸入而手動(dòng)地增加RPM，或者可以經(jīng)由利用控制器、控制系統(tǒng)和/或鉆機(jī)和相 關(guān)設(shè)備的其它組件傳輸?shù)男盘?hào)自動(dòng)地增加RPM。此后，在步驟780期間，在預(yù)定鉆探間隔+ ARPM期間，以增加的RPM繼續(xù)鉆探。 + ARPM間隔可以是預(yù)定的時(shí)間段，諸如五分鐘、十分鐘、三十分鐘或者某個(gè)其它持續(xù)時(shí)間。替選地，+ Δ RPM間隔可以是預(yù)定的鉆探進(jìn)展深度。例如，步驟780可以包括以增加的RPM繼 續(xù)鉆探操作直至現(xiàn)有井眼被延伸五英尺、十英尺、五十英尺或者某個(gè)其它深度。+ARPM間 隔還可以包括時(shí)間和深度分量兩者。例如，+ ARPM間隔可以包括鉆探至少三十分鐘或者直 至井眼被延伸十英尺。在另一示例中，+ ARPM間隔可以包括進(jìn)行鉆探直至井眼延伸二十英 尺，但是不長于九十分鐘。 在以增加的RPM通過+ Δ RPM間隔繼續(xù)鉆探操作之后，執(zhí)行步驟782以確定在 + ARPM間隔期間由利用增加的RPM進(jìn)行操作而產(chǎn)生的ΔΤ+δμ。在隨后的決策步驟784中， 增加的Δ Τ+ΔΕΡΜ被與基線Δ Tbwm相比較。如果相對(duì)于Δ TBL+EPM,改變的Δ Τ+ΔΕΡΜ是理想的， 則方法700c繼續(xù)至步驟788。然而，如果相對(duì)于Δ TBMPM，改變的Δ Τ+ΔΚΡΜ不是理想的，則方 法700c繼續(xù)至步驟786，其中RPM被恢復(fù)成它的在步驟778被執(zhí)行之前的數(shù)值，并且該方法 然后繼續(xù)至步驟788?？梢允謩?dòng)地或者利用控制器、控制系統(tǒng)和/或鉆機(jī)和相關(guān)設(shè)備的其它組件自動(dòng)地 執(zhí)行在決策步驟784期間作出的確定。所述確定可以包括如果ΔΤ+δκρμ基本等于和/或小 于ΔΤΒΜΡΜ則發(fā)現(xiàn)ΔΤ+δμ是理想的。然而，在于步驟784期間進(jìn)行確定時(shí)，另外的或者可 替代的因素也可能發(fā)揮作用。步驟788包括在通過返回步驟740而重復(fù)執(zhí)行方法700c之前等待預(yù)定的時(shí)間段 或者鉆探深度間隔。然而，在一個(gè)示例性實(shí)施例中，該間隔可以小至0秒或者0英尺，從而 該方法基本在執(zhí)行步驟784和/或786之后即刻地返回步驟740。替選地，方法700c可以 不要求重復(fù)執(zhí)行，從而方法700c可以基本上在執(zhí)行步驟784和/或786之后結(jié)束。而且，在方法700c的單一重復(fù)執(zhí)行內(nèi)，鉆探間隔-Δ W0B、+ Δ W0B、- Δ RPM和+ Δ ROM 可以每一個(gè)都是基本相同的。替選地，間隔中的一個(gè)或者多個(gè)可以相對(duì)于其他間隔在持續(xù) 時(shí)間或者深度中改變。類似地，在方法700c的單一重復(fù)執(zhí)行內(nèi)，WOB在步驟742和754中 被降低和增加的數(shù)量可以是基本相同的或者可以相對(duì)于彼此改變。在方法700c的單一重 復(fù)執(zhí)行內(nèi)，在步驟766和778中RPM被降低和增加的數(shù)量可以是基本相同的或者可以相對(duì) 于彼此改變。相對(duì)于方法700c的隨后的重復(fù)執(zhí)行，WOB和RPM變化也可以改變或者保持相 同。參考圖8A，示意出根據(jù)本公開一個(gè)或者多個(gè)方面的設(shè)備800的示意圖。設(shè)備800 可以包括或者構(gòu)成圖1所示的設(shè)備100、圖3所示的設(shè)備300、圖4A所示的設(shè)備400a、圖4B 所示的設(shè)備400b、圖4C中的設(shè)備400c和/或圖6B所示的設(shè)備690的至少一部分。設(shè)備 800代表其中可以執(zhí)行或者以其它方式實(shí)施在本公開范圍內(nèi)的一種或者多種方法的示例性 實(shí)施例，包括圖2A所示的方法200a、圖2B所示的方法200b、圖5A所示的方法500、圖6A所 示的方法600a、圖6C所示的方法600b、圖6D所示的方法600c、圖7A所示方法700a、圖7B 所示方法700b和/或圖7C所示的方法700c。設(shè)備800包括在這里共同被稱作輸入802的多個(gè)手動(dòng)或者自動(dòng)化數(shù)據(jù)輸入。該設(shè) 備還包括在這里共同地被稱作處理器804的多個(gè)控制器、計(jì)算器、探測器和其它處理器。如 由箭頭803在圖8A中指示地，來自不同的輸入802的數(shù)據(jù)被傳輸?shù)讲煌奶幚砥?04。設(shè) 備800還包括在這里共同地被稱作設(shè)備808的多個(gè)傳感器、編碼器、致動(dòng)器、驅(qū)動(dòng)器、馬達(dá)、 以及其它感測、測量和致動(dòng)設(shè)備。如由箭頭805在圖8A中指示地，在這里共同地被稱作數(shù) 據(jù)806的各種數(shù)據(jù)和信號(hào)在不同的處理器804和不同設(shè)備808之間傳輸。
設(shè)備800還可以包括被連接到或者以其它方式與顯示器810相關(guān)聯(lián)，顯示器810 可以被來自一個(gè)或者多個(gè)處理器804的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)或者以其它方式接收所述數(shù)據(jù)，如果該數(shù) 據(jù)并不還來自設(shè)備800的其它組件的話。顯示器810在這里還可以被稱作人機(jī)接口(HMI)， 但是這樣的HMI可以進(jìn)一步包括一個(gè)或者多個(gè)輸入802和/或處理器804。在圖8A所示的示例性實(shí)施例中，輸入802包括用于提供下面的設(shè)定點(diǎn)、極限、范圍 和其它數(shù)據(jù)的裝置井底鉆具壓力輸入802a ；節(jié)流口位置基準(zhǔn)輸入802b ；Δ P 限制輸入 802c;Δ P 基準(zhǔn)輸入 802d ；絞車?yán)煜拗戚斎?02e ；MSE 限制輸入 802f ；MSE 目標(biāo)輸入 802g;泥漿流量設(shè)定點(diǎn)輸入802h ；泵壓力皮重輸入802i;鉆軸負(fù)幅度輸入802j;鉆軸正幅度輸入802k ；ROP 設(shè)定點(diǎn) 8021 ；泵輸入802m刀面位置輸入802η ；頂驅(qū)RPM 輸入 802ο ；頂驅(qū)扭矩限制輸入802ρ ；WOB基準(zhǔn)輸入802q ；和WOB 皮重輸入 802r。然而，輸入802可以包括在本公開的范圍內(nèi)的用于提供另外的或者替選的設(shè)定 點(diǎn)、極限、范圍以及其它數(shù)據(jù)的裝置。井底鉆具壓力輸入802a可以指示在井眼底端處氣態(tài)和/或其它環(huán)境的最大期望 壓力的數(shù)值。替選地，井底鉆具壓力輸入802a可以指示期望在井眼底部處保持的壓力的范 圍。這樣的壓力可以被表達(dá)成絕對(duì)壓力或者計(jì)示壓力(例如，相對(duì)于大氣壓力或者某個(gè)其 它預(yù)定壓力)。節(jié)流口位置基準(zhǔn)輸入802b可以是指示所期望的節(jié)流口位置的設(shè)定點(diǎn)或者數(shù)值。 替選地，節(jié)流口位置基準(zhǔn)輸入802b可以指示期望節(jié)流口位置被保持的范圍。節(jié)流口可以是 具有孔口或者被配置為控制流體流率和/或壓力的其它裝置的設(shè)備。節(jié)流口可以位于節(jié)流 口線的端部處，節(jié)流口線是從BOP堆疊上的出口引出的高壓管道，由此在井眼中處于壓力 的流體能夠通過節(jié)流口線流出鉆井并且流至節(jié)流口，由此降低流體壓力(例如，至大氣壓 力)。節(jié)流口位置基準(zhǔn)輸入802b可以是將節(jié)流口位置表達(dá) 成或者“打開”或者“關(guān)閉”的二 進(jìn)制指示器。替選地，節(jié)流口位置基準(zhǔn)輸入802b可以被表達(dá)成指示節(jié)流口被部分地打開或 者關(guān)閉的程度的百分比 。ΔΡ限制輸入802c可以是指示在泥漿馬達(dá)之上最大或者最小壓降的數(shù)值。替選地，ΔΡ限制輸入802c可以指示期望在在泥漿馬達(dá)之上的壓降被保持的范圍。ΔΡ基準(zhǔn)輸 入802d可以是指示在泥漿馬達(dá)之上的所期望的壓降的設(shè)定點(diǎn)或者數(shù)值。在一個(gè)示例性實(shí) 施例中，ΔP限制輸入802c是指示在泥漿馬達(dá)上的最大所期望的壓降的數(shù)值，并且ΔΡ基 準(zhǔn)輸入802d是指示在泥漿馬達(dá)之上的標(biāo)稱期望壓降的數(shù)值。 絞車?yán)煜拗戚斎?02e可以是指示將被鉆機(jī)鋼絲繩施加到絞車(例如，當(dāng)支撐提 離井底的鉆柱或者拉拽在井眼中粘著的設(shè)施時(shí))的最大力的數(shù)值。例如，絞車?yán)煜拗戚?入802e可以指示在操作期間絞車應(yīng)該支撐的最大鉤子負(fù)載。絞車?yán)煜拗戚斎?02e可以 被表達(dá)成絞車能夠支撐而不破壞絞車、鉆井用鋼絲繩和/或其它設(shè)施的最大重量或者鉆機(jī) 鋼絲繩張力。MSE限制輸入802f可以是指示在鉆探期間期望的最大或者最小MSE的數(shù)值。替選 地，MSE限制輸入802f可以是在鉆探期間期望MSE被保持的范圍。如以上所討論的那樣， MSE的實(shí)際數(shù)值至少部分地依賴于W0B、鉆頭直徑、鉆頭速度、鉆柱扭矩和R0P，其每一個(gè)均 可以根據(jù)本公開的方面調(diào)節(jié)以保持所期望的MSE。MSE目標(biāo)輸入802g可以是指示所期望的 MSE的數(shù)值，或者在鉆探期間期望MSE被保持的范圍。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，MSE限制輸 入802f是指示最大和/或最小MSE的數(shù)值或者范圍，并且MSE目標(biāo)輸入802g是指示所期 望的標(biāo)稱MSE的數(shù)值。泥漿流量設(shè)定點(diǎn)輸入802h可以是指示由泥漿泵輸出的最大、最小或者標(biāo)稱期望 泥漿流速的數(shù)值。替選地，泥漿流量設(shè)定點(diǎn)輸入802h可以是期望泥漿流速被保持的范圍。 泵壓力皮重輸入802i可以是指示當(dāng)前、期望、初始、測得或者其它泥漿泵壓力皮重的數(shù)值。 泥漿泵壓力皮重通?？紤]到當(dāng)鉆柱被提離井底時(shí)在泥漿壓力和套管或者井眼壓力之間的差異。鉆軸負(fù)幅度輸入802j可以是指示沿著第一角度方向從鉆軸振蕩中性點(diǎn)的最大期 望鉆軸旋轉(zhuǎn)的數(shù)值，而鉆軸正幅度輸入802k可以是指示沿著相反的角度方向從鉆軸振蕩 中性點(diǎn)的最大期望鉆軸旋轉(zhuǎn)的數(shù)值。例如，在頂驅(qū)操作以振蕩鉆軸期間，鉆軸負(fù)幅度輸入 802j可以指示鉆軸經(jīng)過振蕩中性點(diǎn)的最大期望順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，并且鉆軸正幅度輸入802k可 以指示鉆軸經(jīng)過振蕩中性點(diǎn)的最大期望逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。ROP設(shè)定點(diǎn)輸入8021可以是指示最大、最小或者標(biāo)稱期望ROP的數(shù)值。替選地， ROP設(shè)定點(diǎn)輸入8021可以是期望ROP被保持的范圍。泵輸入802m可以是指示最大、最小或者標(biāo)稱的、與泥漿泵的操作有關(guān)的期望流 速、功率、速度(例如，沖程每分鐘)和/或其它操作參數(shù)的數(shù)值。例如，泥漿泵可以實(shí)際上 包括多于一個(gè)泵，并且泵輸入802m可以指示所期望的多個(gè)泥漿泵的最大或者標(biāo)稱聚合壓 力、流速或者其它輸出參數(shù)，或者泵系統(tǒng)是否與多個(gè)泥漿泵相結(jié)合地操作。刀面位置輸入802η可以是指示所期望的刀面定向的數(shù)值。替選地，刀面位置輸入 802η可以是期望刀面被保持的范圍。刀面位置輸入802η可以被表達(dá)成相對(duì)于固定或者預(yù) 定參考的一個(gè)或者多個(gè)角度。例如，刀面位置輸入802η可以表示相對(duì)于真北的所期望的刀 面方位角定向和/或相對(duì)于豎直方向的所期望的刀面傾斜。如以上所討論的那樣，在一些 實(shí)施例中，這是直接地輸入的，或者可以基于計(jì)劃鉆探路徑。在使用圖5Α中的方法鉆探時(shí)， 可以基于其它數(shù)據(jù)計(jì)算刀面定向，其它數(shù)據(jù)諸如測繪數(shù)據(jù)或者趨勢數(shù)據(jù)以及從計(jì)劃鉆探路 徑的偏差數(shù)量。這可以是為了使BHA轉(zhuǎn)向?yàn)檠刂薷牡你@探路徑而考慮的數(shù)值。
頂驅(qū)RPM輸入802ο可以是指示頂驅(qū)的最大、最小或者標(biāo)稱期望旋轉(zhuǎn)速度的數(shù)值。 替選地，頂驅(qū)RPM輸入802ο可以是期望頂驅(qū)旋轉(zhuǎn)速度被保持的范圍。頂驅(qū)扭矩限制輸入 802ρ可以是指示將由頂驅(qū)施加的最大扭矩的數(shù)值。WOB基準(zhǔn)輸入802q可以是指示從鉆柱作用于鉆頭上的重量產(chǎn)生的最大、最小或者 標(biāo)稱期望WOB的數(shù)值，但是可能還對(duì)于影響WOB的其它力，諸如在鉆柱和井眼之間的摩擦加 以考慮。替選地，WOB基準(zhǔn)輸入802q可以是期望WOB被保持的范圍。WOB皮重輸入802r可 以是指示對(duì)于當(dāng)提離井底時(shí)的鉤子負(fù)載和鉆柱重量加以考慮的當(dāng)前、期望、初始、測量或者 其它WOB皮重的數(shù)值。輸入802中的一個(gè)或者多個(gè)可以包括鍵盤、語音識(shí)別設(shè)備、撥盤、游戲桿、鼠標(biāo)、數(shù) 據(jù)庫和/或其它傳統(tǒng)的或者將來研制出的數(shù)據(jù)輸入設(shè)備。輸入802中的一個(gè)或者多個(gè)可以 支持從本地和/或遠(yuǎn)程位置輸入數(shù)據(jù)。輸入802中的一個(gè)或者多個(gè)可以包括用于用戶諸如 經(jīng)由一個(gè)或者多個(gè)下拉菜單選擇預(yù)定設(shè)定點(diǎn)數(shù)值或者范圍的裝置。輸入802中的一個(gè)或者 多個(gè)可以還或者替選地被配置為使得一個(gè)或者多個(gè)處理器804能夠諸如經(jīng)由一個(gè)或者多 個(gè)數(shù)據(jù)庫查詢過程的執(zhí)行而進(jìn)行自動(dòng)化輸入。輸入802中的一個(gè)或者多個(gè)有可能與設(shè)備 800的其它 組件相結(jié)合地，可以支持從鉆機(jī)現(xiàn)場以及一個(gè)或者多個(gè)遠(yuǎn)程位置上的站進(jìn)行操 作和/或監(jiān)視。每一個(gè)輸入802可以具有單獨(dú)的用于輸入的裝置，但是輸入802中的兩個(gè)或 者更多可以共同地具有單一輸入裝置。輸入802中的一個(gè)或者多個(gè)可以被配置為允許人工 輸入，但是輸入802中的一個(gè)或者多個(gè)可以替選地被配置為利用計(jì)算機(jī)、軟件、模塊、進(jìn)程、 數(shù)據(jù)庫查詢、算法、計(jì)算和/或以其它方式自動(dòng)輸入數(shù)據(jù)。輸入802中的一個(gè)或者多個(gè)可以 被配置用于這樣的自動(dòng)數(shù)據(jù)輸入，但是具有超控(override)功能，利用該超控功能，人類 操作者可以批準(zhǔn)或者調(diào)節(jié)以自動(dòng)方式提供的數(shù)據(jù)。在圖8A所示的示例性實(shí)施例中，設(shè)備808包括滑車位置傳感器808a ；套管壓力傳感器808b ；節(jié)流口位置傳感器808c ；死繩固定器負(fù)載傳感器808d ；絞車編碼器808e ；泥漿壓力傳感器808f ；MWD刀面重力傳感器808g ；MWD刀面磁性傳感器808h ；返回管線流量傳感器808i ；返回管線泥漿重量傳感器808j ；頂驅(qū)編碼器808k ；頂驅(qū)扭矩傳感器8081 ；節(jié)流口致動(dòng)器808m;絞車驅(qū)動(dòng)808η;絞車馬達(dá)808ο;泥漿泵驅(qū)動(dòng)808ρ;頂驅(qū)驅(qū)動(dòng)808q;和
頂驅(qū)馬達(dá)808r。然而，設(shè)備808可以包括在本公開的范圍內(nèi)的另外的或者替選設(shè)備。設(shè)備808被 配置為與絞車、節(jié)流口、泥漿泵、頂驅(qū)、滑車、鉆柱和/或鉆機(jī)的其它組件中的相應(yīng)組件相結(jié) 合地操作。替選地，設(shè)備808還包括這些其它的鉆機(jī)組件中的一個(gè)或者多個(gè)組件?；囄恢脗鞲衅?08a可以是或者包括光學(xué)傳感器、射頻傳感器、光學(xué)或者其它編 碼器，或者被配置為感測滑車的相對(duì)或者絕對(duì)豎直位置的另一種類型的傳感器?；囄恢?傳感器808a可以被耦接到或者與滑車、天車、絞車和/或設(shè)備800或者鉆機(jī)的的另一組件 集成。套管壓力傳感器808b被配置為探測在鉆柱和套管或者井眼之間限定的環(huán)帶中的 壓力，并且可以是或者包括一個(gè)或者多個(gè)換能器、應(yīng)變計(jì)和/或用于探測壓力變化或者以 其它方式感測壓力的其它設(shè)備。套管壓力傳感器808b可以被耦接到套管、鉆柱和/或設(shè)備 800或者鉆機(jī)的另一組件，并且可以位于井眼表層、稍微地在表層下面或者在井眼顯著更深 的位置處或者在這些位置附近。節(jié)流口位置傳感器808c被配置為探測節(jié)流口是被打開還是被關(guān)閉，并且可以進(jìn) 一步被配置為探測節(jié)流口被部分地打開或者關(guān)閉的程度。節(jié)流口位置傳感器808c可以被 耦接到或者與節(jié)流口、節(jié)流口致動(dòng)器和/或設(shè)備800或者鉆 機(jī)的另一組件集成。節(jié)流口可 以替選地例如基于套管壓力保持設(shè)定壓力或者穩(wěn)態(tài)質(zhì)量流動(dòng)。這能夠使用可選的質(zhì)量流量 計(jì)808s測量。死繩固定器負(fù)載傳感器808d被配置為探測在或者靠近錨固端部處在鉆機(jī)鋼絲繩 中的張力。它可以包括一個(gè)或者多個(gè)換能器、應(yīng)變計(jì)和/或被耦接到鉆井用鋼絲繩的其它 傳感器。絞車編碼器808e被配置為探測圍繞其纏繞鉆機(jī)鋼絲繩的絞車線軸的旋轉(zhuǎn)位置。 它可以包括一個(gè)或者多個(gè)光學(xué)編碼器、干涉計(jì)和/或被配置為探測線軸的角度位置和/或 線軸角度位置中的任何變化的其它傳感器。絞車編碼器808e可以包括被耦接到線軸和/ 或絞車的靜止部分或者與之集成的一個(gè)或者多個(gè)組件。泥漿壓力傳感器808f被配置為探測由泥漿馬達(dá)輸出的液壓流體的壓力，并且可 以是或者包括一個(gè)或者多個(gè)換能器、應(yīng)變計(jì)和/或用于探測流體壓力的其它設(shè)備。它可以 被耦接到或者與泥漿泵集成，并且因此位于井眼的表層開口處或者附近。MWD刀面重力傳感器808g被配置為基于重力探測刀面定向。MWD刀面磁性傳感器 808h被配置為基于磁場探測刀面定向。這些傳感器808g和808h可以被耦接到或者與MWD 組件集成，并且因此位于井底。返回管線流量傳感器808i被配置為探測在返回管線內(nèi)的泥漿流速，并且可以被 表達(dá)成加侖/分鐘。返回管線泥漿重量傳感器808j被配置為探測在返回管線內(nèi)流動(dòng)的泥 漿的重量。這些傳感器808i和808j可以被耦接到返回流線，并且可以因此位于井眼的表 層開口處或者附近。頂驅(qū)編碼器808k被配置為探測鉆軸的旋轉(zhuǎn)位置。它可以包括一個(gè)或者多個(gè)光學(xué) 編碼器、干涉計(jì)和/或被配置為相對(duì)于頂驅(qū)、真北或者某個(gè)其它固定參考點(diǎn)探測鉆軸的角 度位置和/或在鉆軸的角度位置中的任何變化的其它傳感器。頂驅(qū)扭矩傳感器8081被配 置為探測被頂驅(qū)施加的扭矩，或者以當(dāng)前速率旋轉(zhuǎn)鉆軸或者鉆柱所必要的扭矩。這些傳感器808k和8081可以被耦接到或者與頂驅(qū)集成。節(jié)流口致動(dòng)器808m被配置為致動(dòng)節(jié)流口以將節(jié)流口配置在打開配置、關(guān)閉配置 和/或在完全打開和完全關(guān)閉之間的一個(gè)或者多個(gè)位置中。它可以是液壓、氣動(dòng)、機(jī)械、電 致動(dòng)器或其組合。絞車驅(qū)動(dòng)808η被配置為向絞車馬達(dá)808ο提供電信號(hào)以致動(dòng)絞車馬達(dá)808ο。絞車 馬達(dá)808ο被配置為旋轉(zhuǎn)圍繞其纏繞鉆機(jī)鋼絲繩的線軸，由此進(jìn)出地饋送鉆機(jī)鋼絲繩。泥漿泵驅(qū)動(dòng)808ρ被配置為向泥漿泵提供電信號(hào)，由此控制泥漿泵輸出的流速和/ 或壓力。頂驅(qū)驅(qū)動(dòng)808q被配置為向頂驅(qū)馬達(dá)808r提供電信號(hào)以致動(dòng)頂驅(qū)馬達(dá)808r。頂驅(qū) 馬達(dá)808r被配置為旋轉(zhuǎn)鉆軸，由此旋轉(zhuǎn)被耦接到鉆軸的鉆柱。設(shè)備808可以(可被應(yīng)用于大多數(shù)傳感器的物體)在圖8A所示的示例性實(shí)施例中，在設(shè)備808和處理器804之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)806包 括
滑車位置806a;套管壓力80乩；節(jié)流口位置806c;鉤子負(fù)載806d ；泥漿壓力806e ；泥漿泵沖程/相位806f ；泥漿重量806g ；鉆軸位置806h ；返回流量806i;刀面806 j ；頂驅(qū)扭矩806k;節(jié)流口致動(dòng)信號(hào)8061;絞車致動(dòng)信號(hào)806m ；泥漿泵致動(dòng)信號(hào)806η ；頂驅(qū)致動(dòng)信號(hào)806ο ；和頂驅(qū)扭矩限制信號(hào)806ρ。然而，在設(shè)備808和處理器804之間傳遞的數(shù)據(jù)806可以包括在本公開的范圍內(nèi) 的另外的或者替選的數(shù)據(jù)。在圖8Α所示的示例性實(shí)施例中，處理器804包括節(jié)流口控制器804a;滾筒控制器804b ；泥漿泵控制器804c;振蕩控制器804d ；鉆軸位置控制器804e ；刀面控制器804f ；d指數(shù)計(jì)算器804g ；校正d指數(shù)計(jì)算器804h ；
MSE 計(jì)算器 804i ；ROP 計(jì)算器 8041 ；真實(shí)深度計(jì)算器804m ；WOB 計(jì)算器 804η ；粘/滑探測器804ο;和 測繪記錄804ρ。然而，處理器804可以包括在本公開的范圍內(nèi)的另外的或者替選的控制器、計(jì)算 器、探測器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和/或其它處理器。節(jié)流口控制器804a被配置為從井底鉆具壓力輸入輸入802a接收井底鉆具壓力設(shè) 置，從套管壓力傳感器808b接收套管壓力806b，從節(jié)流口位置傳感器808c接收節(jié)流口位 置806c，并且從返回管線泥漿重量傳感器808 j接收泥漿重量806g。節(jié)流口控制器804a還 可以從壓力計(jì)算器804k接收井底鉆具壓力數(shù)據(jù)。替選地，處理器804可以包括利用從井底 鉆具壓力輸入802a接收的井底鉆具壓力設(shè)置和從壓力計(jì)算器804k接收的當(dāng)前井底鉆具壓 力執(zhí)行算法的比較器、求和或者其它設(shè)備，并且替代或者除了井底鉆具壓力設(shè)置和/或當(dāng) 前井底鉆具壓力之外，將這樣的算法的結(jié)果提供給節(jié)流口控制器804a。節(jié)流口控制器804a 被配置為處理所接收的數(shù)據(jù)并且產(chǎn)生節(jié)流口致動(dòng)信號(hào)8061，節(jié)流口致動(dòng)信號(hào)8061然后被 傳輸?shù)焦?jié)流口致動(dòng)器808。例如，如果當(dāng)前井底鉆具壓力大于井底鉆具壓力設(shè)置，則節(jié)流口致動(dòng)信號(hào)8061可 以指引節(jié)流口致動(dòng)器808m進(jìn)一步打開，由此增加返回流速并且降低當(dāng)前井底鉆具壓力。類 似地，如果當(dāng)前井底鉆具壓力小于井底鉆具壓力設(shè)置，則節(jié)流口致動(dòng)信號(hào)8061可以指引節(jié) 流口致動(dòng)器808m進(jìn)一步關(guān)閉，由此降低返回流速并且增加當(dāng)前井底鉆具壓力。節(jié)流口致動(dòng) 器808m的致動(dòng)可以是增量式的，從而節(jié)流口致動(dòng)信號(hào)8061反復(fù)地指引節(jié)流口致動(dòng)器808m 以預(yù)定量進(jìn)一步打開或者關(guān)閉直至當(dāng)前井底鉆具壓力令人滿意地符合井底鉆具壓力設(shè)置。 替選地，節(jié)流口致動(dòng)信號(hào)8061可以指引節(jié)流口致動(dòng)器808m以與在當(dāng)前井底鉆具壓力和井 底鉆具壓力設(shè)置之間的當(dāng)前差異成比例的量進(jìn)一步打開或者關(guān)閉。滾筒控制器804b被配置為從ROP設(shè)定點(diǎn)輸入8021接收ROP設(shè)定點(diǎn)，以及從ROP 計(jì)算器8041接收當(dāng)前R0P。滾筒控制器804b還被配置為從比較器、求和或者利用來自WOB 基準(zhǔn)輸入802g的WOB基準(zhǔn)點(diǎn)和來自WOB計(jì)算器804η的當(dāng)前WOB執(zhí)行算法的其它設(shè)備接收 WOB數(shù)據(jù)?？梢曰诋?dāng)前MSE數(shù)據(jù)修改該WOB數(shù)據(jù)。替選地，滾筒控制器804b被配置為直 接地從WOB基準(zhǔn)輸入802g接收WOB基準(zhǔn)點(diǎn)并且從WOB計(jì)算器804η接收當(dāng)前W0B，并且然 后自身執(zhí)行WOB比較或者求和算法。滾筒控制器804b還被配置為從比較器、求和或者利用 從八？基準(zhǔn)輸入802(1接收的Δ P基準(zhǔn)和從被配置為確定當(dāng)前Δ P的處理器804中的一個(gè) 接收的當(dāng)前ΔΡ執(zhí)行算法的其它設(shè)備接收ΔΡ數(shù)據(jù)。當(dāng)前ΔΡ可以被校正以對(duì)于套管壓力 806b加以考慮。滾筒控制器804b被配置為處理所接收的數(shù)據(jù)并且產(chǎn)生絞車致動(dòng)信號(hào)806m，絞車 致動(dòng)信號(hào)806m然后被傳輸?shù)浇g車驅(qū)動(dòng)808η。例如，如果從WOB計(jì)算器804η接收的當(dāng)前WOB 小于從WOB基準(zhǔn)輸入802q接收的WOB基準(zhǔn)點(diǎn)，則絞車致動(dòng)信號(hào)806m可以指弓|絞車驅(qū)動(dòng)808η 以致使絞車馬達(dá)808ο送出更多的鉆井用鋼絲繩。如果當(dāng)前WOB小于WOB基準(zhǔn)點(diǎn)，則絞車致 動(dòng)信號(hào)806m可以指引絞車驅(qū)動(dòng)808η致使絞車馬達(dá)808ο送入鉆井用鋼絲繩。
如果從ROP計(jì)算器8041接收的當(dāng)前ROP小于從ROP設(shè)定點(diǎn)輸入8021接收的ROP 設(shè)定點(diǎn)，則絞車致動(dòng)信號(hào)806m可以指引絞車驅(qū)動(dòng)808η致使絞車馬達(dá)808ο送出更多的鉆井 用鋼絲繩。如果當(dāng)前ROP大于ROP設(shè)定點(diǎn)，則絞車致動(dòng)信號(hào)806m可以指引絞車驅(qū)動(dòng)808η 致使絞車馬達(dá)808ο送入鉆井用鋼絲繩。如果當(dāng)前Δ P小于從Δ P基準(zhǔn)輸入802d接收到的Δ P基準(zhǔn)，則絞車致動(dòng)信號(hào)806m 可以指引絞車驅(qū)動(dòng)808η致使絞車馬達(dá)808ο送出更多的鉆井用鋼絲繩。如果當(dāng)前ΔΡ大于 Δ P基準(zhǔn)，則絞車致動(dòng)信號(hào)806m可以指引絞車驅(qū)動(dòng)808η致使絞車馬達(dá)808ο送入鉆井用鋼 絲繩。泥漿泵控制器804c被配置為接收泥漿泵沖程/相位數(shù)據(jù)806f、來自泥漿壓力傳 感器808f的泥漿壓力806e、當(dāng)前Δ P、來自MSE計(jì)算器804i的當(dāng)前MSE、來自ROP計(jì)算器 8041的當(dāng)前R0P、來自粘/滑探測器804ο的粘/滑指示器、來自泥漿流量設(shè)定點(diǎn)輸入802h 的泥漿流速設(shè)定點(diǎn)和來自泵輸入802m的泵數(shù)據(jù)。泥漿泵控制器804c然后利用該數(shù)據(jù)產(chǎn)生 泥漿泵致動(dòng)信號(hào)806η，泥漿泵致動(dòng)信號(hào)806η然后被傳輸?shù)侥酀{泵808ρ。振蕩控制器804d被配置為接收當(dāng)前鉆軸位置806h、當(dāng)前頂驅(qū)扭矩806k、來自粘/ 滑探測器804ο的粘/滑指示器、來自ROP計(jì)算器8041的當(dāng)前ROP和來自輸入802j和輸入 802k的鉆軸振蕩幅度極限。振蕩控制器804d然后利用該數(shù)據(jù)為鉆軸位置控制器804e產(chǎn)生 輸入以用于產(chǎn)生頂驅(qū)致動(dòng)信號(hào)806ο。例如，如果來自粘/滑探測器804ο的粘/滑指示器指 示發(fā)生粘/滑，則由振蕩控制器804d產(chǎn)生的信號(hào)可以指示振蕩需要開始或者增加振幅。鉆軸位置控制器804e被配置為接收來自振蕩控制器804d的信號(hào)、來自頂驅(qū)RPM 輸入802ο的頂驅(qū)RPM設(shè)置、來自刀面控制器804f的信號(hào)、來自WOB計(jì)算器804η的當(dāng)前WOB 和來自MWD刀面?zhèn)鞲衅?08g和808h中的至少一個(gè)的當(dāng)前刀面806 j。鉆軸位置控制器804e 還可以被配置為從頂驅(qū)扭矩限制輸入802p接收頂驅(qū)扭矩限制設(shè)置，但是可以利用比較器、 求和或者考慮到當(dāng)前MSE的其它設(shè)備調(diào)節(jié)該設(shè)置，其中當(dāng)前MSE是從MSE計(jì)算器804i接收 到的。鉆軸位置控制器804e還可以被配置為從粘/滑探測器804ο接收粘/滑指示器。鉆 軸位置控制器804e然后利用該數(shù)據(jù)產(chǎn)生頂驅(qū)致動(dòng)信號(hào)806ο。例如，頂驅(qū)致動(dòng)信號(hào)806ο引起頂驅(qū)驅(qū)動(dòng)808q致使頂驅(qū)馬達(dá)808r以由頂驅(qū)RPM輸 入802ο指示的速度旋轉(zhuǎn)鉆軸。然而，這可以僅當(dāng)其它輸入沒有覆蓋這個(gè)目的時(shí)才發(fā)生。例 如，如果來自振蕩控制器804d的信號(hào)如此指引，則頂驅(qū)致動(dòng)信號(hào)806ο還將引起頂驅(qū)驅(qū)動(dòng) 808q致使頂驅(qū)馬達(dá)808r以旋轉(zhuǎn)方式振蕩鉆軸。另外地，來自刀面控制器804d的信號(hào)可以 覆蓋或者以其它方式影響頂驅(qū)致動(dòng)信號(hào)806ο以旋轉(zhuǎn)方式在某個(gè)靜態(tài)位置處指向鉆軸或者 為振蕩設(shè)定中性點(diǎn)。刀面控制器804f被配置為從刀面位置輸入802η接收刀面位置設(shè)置，以及從MWD 刀面?zhèn)鞲衅?08g和808h中的至少一個(gè)接收當(dāng)前刀面806 j。刀面控制器804f還可以被配 置為接收ΔΡ數(shù)據(jù)。刀面控制器804f然后利用該數(shù)據(jù)產(chǎn)生被提供給鉆軸位置控制器804e 的信號(hào)。d指數(shù)計(jì)算器804g被配置為從ROP計(jì)算器8041接收當(dāng)前R0P、當(dāng)前Δ P和/或其 它壓力數(shù)據(jù)、鉆頭直徑、來自WOB計(jì)算器804η的當(dāng)前WOB和來自返回管線泥漿重量傳感器 808 j的當(dāng)前泥漿重量806g。d指數(shù)計(jì)算器804g然后利用該數(shù)據(jù)計(jì)算d指數(shù)，d指數(shù)是用于 評(píng)價(jià)ROP和探測或者預(yù)測異常氣孔壓力區(qū)域的因子。假設(shè)所有的其它參數(shù)都是恒定的，則當(dāng)在正常壓力部分中鉆探時(shí)，d指數(shù)應(yīng)該隨著深度增加，而這種趨勢的反向是指示進(jìn)入潛在 過壓力中的鉆探。來自d指數(shù)計(jì)算器804g的信號(hào)可選地被提供給顯示器810以及刀面計(jì) 算引擎404。因此，通過將引起來自d指數(shù)計(jì)算器804g的數(shù)值增加的區(qū)域作為公差帶外的 從計(jì)劃路徑的偏差，轉(zhuǎn)向模塊420能夠停止鉆探或者調(diào)節(jié)計(jì)劃路徑。這個(gè)能夠有利地自動(dòng) 地引引主控制器沿著不同的方向鉆探以避免鉆探到潛在的過壓力區(qū)域中。d指數(shù)計(jì)算器只 是用于分析ROP的另一種適當(dāng)?shù)姆椒ɑ蛘咚惴?，并且是能夠類似于用于MSE的完成的另一 種計(jì)算。校正d指數(shù)計(jì)算器804h可以被配置為接收與由d指數(shù)計(jì)算器804g接收的基本相 同的數(shù)據(jù)。替選地，校正d指數(shù)計(jì)算器804h被配置為接收如由d指數(shù)計(jì)算器804g計(jì)算的 當(dāng)前d指數(shù)。校正d指數(shù)計(jì)算器804h然后利用該數(shù)據(jù)計(jì)算經(jīng)校正的d指數(shù)，經(jīng)校正的d指 數(shù)校正關(guān)于泥漿重量的d指數(shù)數(shù)值并且能夠被與地層壓力而非不同差壓直接地相關(guān)。來自 d指數(shù)計(jì)算器804g的信號(hào)例如被提供給顯示器810。MSE計(jì)算器804i被配置為接收來自頂驅(qū)RPM輸入802ο的當(dāng)前RPM數(shù)據(jù)、來自頂驅(qū) 扭矩傳感器8081的頂驅(qū)扭矩806k和來自WOB計(jì)算器804η的當(dāng)前WOB。MSE計(jì)算器804i然 后利用該數(shù)據(jù)計(jì)算當(dāng)前MSE，當(dāng)前MSE然后被傳輸?shù)綕L筒控制器804b、鉆軸位置控制器804e 和泥漿泵控制器804c。MSE計(jì)算器804i還可以被配置為從MSE限制輸入802f接收MSE限 制設(shè)置，在此情形中，MSE計(jì)算器804i還可以被配置為比較當(dāng)前MSE與MSE限制設(shè)置并且 在當(dāng)前MSE超過MSE限制設(shè)置時(shí)觸發(fā)警告。MSE計(jì)算器804i還可以被配置為從MSE目標(biāo)輸 入802g接收MSE目標(biāo)設(shè)置，在此情形中，MSE計(jì)算器804i還可以被配置為產(chǎn)生指示在當(dāng)前 MSE和MSE目標(biāo)之間的差異的信號(hào)。該信號(hào)可以被一個(gè)或者多個(gè)處理器804利用以校正和 調(diào)節(jié)由此利用的各種數(shù)據(jù)數(shù)值，諸如如上所述對(duì)由滾筒控制器804b利用的當(dāng)前或者參考 WOBJP /或由鉆軸位置控制器804e利用的頂驅(qū)扭矩限制設(shè)置進(jìn)行調(diào)節(jié)。壓力計(jì)算器804k被配置為接收來自套管壓力傳感器808b的套管壓力806b、來自 泥漿壓力傳感器808f的泥漿壓力806e、來自返回管線泥漿重量傳感器808j的泥漿重量 806g和來自真實(shí)深度計(jì)算器804m的真正豎直深度。壓力計(jì)算器804k然后利用該數(shù)據(jù)計(jì)算 當(dāng)前井底鉆具壓力，當(dāng)前井底鉆具壓力然后被傳輸?shù)焦?jié)流口控制器804a。然而，在被發(fā)送到 節(jié)流口控制器804a之前，當(dāng)前井底鉆具壓力可以被與從井底鉆具壓力輸入802a接收的井 底鉆具壓力設(shè)置相比較，在此情形中，當(dāng)產(chǎn)生節(jié)流口致動(dòng)信號(hào)8061時(shí)，節(jié)流口控制器804a 可以僅僅利用在當(dāng)前底部有效壓力和井底鉆具壓力設(shè)置之間的差異?？梢杂蓧毫τ?jì)算器 804k、節(jié)流口控制器804a或者另一個(gè)處理器804執(zhí)行在當(dāng)前井底鉆具壓力和井底鉆具壓力 設(shè)置之間的該比較。ROP計(jì)算器8041被配置為從滑車位置808a接收滑車位置806a并且然后利用該數(shù) 據(jù)計(jì)算當(dāng)前R0P。當(dāng)前ROP然后被傳輸?shù)秸鎸?shí)深度計(jì)算器804m、滾筒控制器804b、泥漿泵控 制器804c和振蕩控制器804d。真實(shí)深度計(jì)算器804m被配置為接收來自MWD刀面?zhèn)鞲衅?08g和808h中的至少 一個(gè)的當(dāng)前刀面806j、測繪記錄804p和利用從ROP計(jì)算器8041接收的當(dāng)前ROP計(jì)算的當(dāng) 前測得深度。真實(shí)深度計(jì)算器804m然后利用該數(shù)據(jù)計(jì)算真正豎直深度，真正豎直深度然后 被傳輸?shù)綁毫τ?jì)算器804k。 WOB計(jì)算器804η被配置為接收來自粘/滑探測器804ο的粘/滑指示器、以及來自死繩固定器負(fù)載傳感器808d的當(dāng)前鉤子負(fù)載806d。WOB計(jì)算器804η還可以被配置為接收 提離井底鉆柱重量皮重，提離井底鉆柱重量皮重可以是在從WOB皮重輸入802r接收的WOB 皮重和從死繩固定器負(fù)載傳感器808d接收的當(dāng)前鉤子負(fù)載806d之間的差異。在任何情 形中，WOB計(jì)算器804η被配置為基于當(dāng)前鉤子負(fù)載、當(dāng)前鉆柱重量和粘滑指示器計(jì)算當(dāng)前 W0B。當(dāng)前WOB然后被傳輸?shù)姐@軸位置控制器804e、d指數(shù)計(jì)算器804g、校正d指數(shù)計(jì)算器 804h、MSE計(jì)算器804i和滾筒控制器804b。 粘/滑探測器804ο被配置為接收當(dāng)前頂驅(qū)扭矩806k并且利用該數(shù)據(jù)產(chǎn)生粘/滑 指示器，粘/滑指示器然后被提供給泥漿泵控制器804c、振蕩控制器804d和鉆軸位置控制 器804e。粘/滑探測器804ο測量頂驅(qū)扭矩806k關(guān)于時(shí)間的變化，這個(gè)變化指示鉆頭是否 可能展示粘/滑行為，粘/滑行為指示頂驅(qū)扭矩和/或WOB應(yīng)該降低或者鉆軸振蕩幅度應(yīng) 該被修改。處理器804可以被共同地實(shí)現(xiàn)為單一處理設(shè)備或者實(shí)現(xiàn)為多個(gè)處理設(shè)備。每一個(gè) 處理器804可以包括一個(gè)或者多個(gè)軟件或者其它程序產(chǎn)品模塊、子模塊、進(jìn)程、子進(jìn)程、狀 態(tài)機(jī)、算法。每一個(gè)處理器804可以另外的包括一個(gè)或者多個(gè)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器或者用于數(shù)字 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的其它裝置。處理器804中的一個(gè)或者多個(gè)的方面可以基本類似于在這里參考任 何控制器或者其它數(shù)據(jù)處理設(shè)備所描述的那些。因此，處理器804可以包括或者例如由圖1 中的控制器190、圖3中的控制器325、圖4A-C中的控制器420和圖6B中的控制器698的 至少一部分構(gòu)成。圖8B示意根據(jù)本公開的一個(gè)或者多個(gè)方面的系統(tǒng)控制模塊812。系統(tǒng)控制模塊 812是圖8A所示設(shè)備800的一種可能的實(shí)現(xiàn)，并且可以與圖1所示設(shè)備100以及分別地在 圖3、4A-C和7B中示出的設(shè)備300、400a、400b、400c和790中的任何設(shè)備相結(jié)合地利用或 者在所述設(shè)備內(nèi)實(shí)現(xiàn)。還可以利用系統(tǒng)控制模塊812來執(zhí)行圖2A、2B、5A、6A、6C、7A、7B和 7C中的任一圖所示方法的一個(gè)或者多個(gè)方面。系統(tǒng)控制模塊812包括HMI模塊814、數(shù)據(jù)傳輸模塊816和主要鉆探控制模塊818。 HMI模塊814包括人工數(shù)據(jù)輸入模塊814a和顯示模塊814b。主要鉆探控制模塊818包括感 測數(shù)據(jù)模塊818a、控制信號(hào)傳輸模塊818b、BHA控制模塊818c、絞車控制模塊420b、頂驅(qū)控 制模塊420a、泥漿泵控制模塊420f、ROP優(yōu)化模塊818g、鉆頭壽命優(yōu)化模塊818h、基于MSE 的優(yōu)化模塊818i、基于d指數(shù)的優(yōu)化模塊818j、基于校正d指數(shù)的優(yōu)化模塊818k和BHA優(yōu) 化模塊818m。人工數(shù)據(jù)輸入模塊814a被配置為便于用戶輸入各種設(shè)定點(diǎn)、操作范圍、地層條 件、設(shè)施參數(shù)和/或包括鉆探計(jì)劃或者用于確定鉆探計(jì)劃的數(shù)據(jù)的其它數(shù)據(jù)。例如，除了別 的以外，人工數(shù)據(jù)輸入模塊814a可以使得能夠進(jìn)行圖8A所示的輸入802。這樣的數(shù)據(jù)可以 經(jīng)由數(shù)據(jù)傳輸模塊816而由人工數(shù)據(jù)輸入模塊814a接收，數(shù)據(jù)傳輸模塊816可以包括或者 支持一個(gè)或者多個(gè)連接器、端口和/或用于從各種數(shù)據(jù)輸入設(shè)備接收數(shù)據(jù)的其它裝置。顯 示模塊814b被配置為提供用戶已經(jīng)成功地輸入利用人工數(shù)據(jù)輸入模塊814a而便于進(jìn)行的 一些或者全部輸入的指示。除了別的以外，這樣的指示可以諸如經(jīng)由文本或者圖形圖標(biāo)或 者其它信息的顯示、一個(gè)或者多個(gè)燈或者LED的照明、或者燈、LED、圖解圖標(biāo)或者符號(hào)的顏 色變化而包括某種類型的視覺指示。主要鉆探控制模塊818被配置為從HMI模塊814接收由用戶輸入的數(shù)據(jù)，如在圖8B中描繪的示例性實(shí)施例中，HMI模塊814在一些實(shí)施例中經(jīng)由數(shù)據(jù)傳輸模塊816通信。主要鉆探控制模塊818的感測數(shù)據(jù)模塊818a也從各種傳感器、探測器、編碼器和 與各種設(shè)施和鉆機(jī)組件相關(guān)聯(lián)的其它這樣設(shè)備接收感測或者探測數(shù)據(jù)。除了在這里包括 的其它的圖以外，這樣的感測和信息獲得設(shè)備的示例包括圖4A中的設(shè)備430和圖8A中的 806。該感測數(shù)據(jù)還可以經(jīng)由數(shù)據(jù)傳輸模塊816而由感測數(shù)據(jù)模塊818a接收?？刂菩盘?hào)傳輸模塊718b在主要鉆探控制模塊818的控制模塊和實(shí)際工作系統(tǒng)之 間接口。例如，它向絞車130、頂驅(qū)140、泥漿泵180和在一些實(shí)施例中圖1中的BHA 170發(fā) 送和接收控制信號(hào)。當(dāng)BHA被配置為在井底控制時(shí)可以采用BHA控制模塊718c。
絞車控制模塊420b、頂驅(qū)控制模塊420a和泥漿泵控制模塊420f被用于產(chǎn)生經(jīng)由 控制信號(hào)傳輸模塊718b而被發(fā)送到絞車、頂驅(qū)和泥漿泵的控制信號(hào)。這些可以對(duì)應(yīng)于圖4C 所示的控制器。在一些實(shí)施例中，主要鉆探控制模塊818可以包括并非全部的所示優(yōu)化模塊 818g-m，并且每一個(gè)優(yōu)化模塊能夠由用戶分開地購買。因此，一些實(shí)施例可以包括優(yōu)化模塊 中的僅僅一個(gè)而其它實(shí)施例包括多于一個(gè)優(yōu)化模塊。因此，主要鉆探控制模塊818可以被 如此配置，使得可用模塊相配合以達(dá)到考慮在主要鉆探控制模塊中可用的全部優(yōu)化模塊的 優(yōu)化數(shù)值。在下面參考圖8C進(jìn)一步地對(duì)此討論。仍然參考圖8B，ROP優(yōu)化模塊818g確定改進(jìn)BHA的ROP的方法或者過程調(diào)節(jié)。除 了別的以外，ROP優(yōu)化模塊818g接收來自感測數(shù)據(jù)模塊430的數(shù)據(jù)以及其它數(shù)據(jù)，包括與 刀面定向相關(guān)的數(shù)據(jù)，以確定增大化ROP的最有效方式。在考慮這些和/或其它因素之后， ROP優(yōu)化模塊818g與控制模塊818c、420a、420b和420f通信從而控制模塊能夠確定轉(zhuǎn)向變 化是否將會(huì)以增大化生產(chǎn)率和效率的方式優(yōu)化R0P。鉆頭壽命優(yōu)化模塊818h可以考慮從感測數(shù)據(jù)模塊430接收的數(shù)據(jù)以及刀面定 向數(shù)據(jù)，包括方位角、傾斜刀面定向數(shù)據(jù)、鉆探時(shí)間，以確定最有效的方式來保持鉆頭壽命 而不降低效率或者生產(chǎn)率。在考慮這些或者其它因素之后，鉆頭壽命優(yōu)化模塊與控制模塊 818c.420a.420b和420f通信從而控制模塊能夠確定轉(zhuǎn)向變化是否將會(huì)以增大化生產(chǎn)率和 效率的方式保持鉆頭壽命。基于MSE的優(yōu)化模塊818i執(zhí)行以上參考圖6A、6C和6D討論的、基于MSE的優(yōu)化 過程。優(yōu)化模塊818i的輸出可以被通信到控制模塊818c、420a、420b和420f以實(shí)際上實(shí)
現(xiàn)產(chǎn)生效率的變化?；赿指數(shù)的優(yōu)化模塊818 j可以包括d指數(shù)計(jì)算器804g以在探測或者預(yù)測異常 氣孔壓力區(qū)域時(shí)確定d指數(shù)并且評(píng)價(jià)R0P。因此，當(dāng)d指數(shù)模塊探測到正常壓力變化時(shí)，d 指數(shù)模塊能夠與控制模塊818c、420a、420b和420f通信以考慮作出對(duì)于有效率的和有效的 鉆探而言所必要的任何轉(zhuǎn)向變化?；谛Ｕ齞指數(shù)的優(yōu)化模塊818k可以包括校正d指數(shù)計(jì)算器804h。使用所接收 的數(shù)據(jù)，優(yōu)化模塊818k校正用于泥漿重量的d指數(shù)數(shù)值，該數(shù)值能夠被與地層壓力而非不 同差壓直接地相關(guān)。這個(gè)經(jīng)校正的數(shù)值還能夠被通信到控制模塊818c、420a、420b和420f 以考慮作出對(duì)于有效率的和有效的鉆探而言所必要的任何轉(zhuǎn)向變化。BHA優(yōu)化模塊818m可以考慮從感測數(shù)據(jù)模塊430接收的數(shù)據(jù)、在人工數(shù)據(jù)輸入模 塊714a處輸入的數(shù)據(jù)和其它可獲得的數(shù)據(jù)以確定用于BHA的優(yōu)化方案。在一些實(shí)施例中，BHA優(yōu)化模塊818m處理從主要鉆探控制模塊718中的其它模塊接收的信息。使用該信息， BHA優(yōu)化模塊818m向控制模塊818c、420a、420b和420f輸出數(shù)據(jù)以考慮對(duì)于BHA作出對(duì)于 優(yōu)化BHA而言所必要的任何轉(zhuǎn)向變化。當(dāng)絞車控制模塊420b、頂驅(qū)控制模塊420a和泥漿泵控制模塊420f從優(yōu)化模塊接 收信息時(shí)，它們處理數(shù)據(jù)以確定所推薦變化的相互作用是正面地還是負(fù)面地影響鉆井系統(tǒng) 的總體生產(chǎn)率，并且以最有效地實(shí)現(xiàn)改變的方式產(chǎn)生指引圖1的絞車130、頂驅(qū)140和泥漿 泵180的控制信號(hào)。圖8C示出由主要鉆探控制模塊818執(zhí)行以優(yōu)化鉆機(jī)的總體鉆探操作的示例性方 法830。如以上所討論的那樣，主要鉆探控制模塊818的一些實(shí)施例并不包括圖8B所示的 全部優(yōu)化模塊。因此，方法830考慮其中主要鉆探控制模塊包括一個(gè)、多于一個(gè)或者并非所 有的所示優(yōu)化模塊的情況。應(yīng)認(rèn)識(shí)到這些模塊是示例性的并且可以在其中包括其它優(yōu)化模 塊。方法830包括并行地出現(xiàn)而不必順序進(jìn)行的步驟。在一些實(shí)施例中，這些并行方 法路徑是替選路徑并且可以基于主要鉆探控制模塊的配置和/或優(yōu)化模塊的可用性而得 以實(shí)現(xiàn)。例如，從步驟832，方法830繼續(xù)到步驟834、840、846、852和858。在下面討論了 這些步驟中的每一個(gè)步驟。參考圖8C，在步驟832，主要鉆探控制模塊718從人工數(shù)據(jù)輸入模塊814a 和/或 感測數(shù)據(jù)模塊430接收人工輸入和/或感測數(shù)據(jù)(輸入或者感測數(shù)據(jù)未示出)。在一些情 形中，主要鉆探控制模塊718可以訪問從先前測繪存儲(chǔ)的趨勢數(shù)據(jù)。使用該信息和數(shù)據(jù)，主要鉆探控制模塊818中的優(yōu)化模塊使用算法計(jì)算或者以其 它方式處理數(shù)據(jù)以對(duì)于影響鉆探效率或者生產(chǎn)率的任何數(shù)目的因素確定優(yōu)化數(shù)值，包括 R0P。在一些實(shí)施例中，圖8C中的替選路徑依賴于優(yōu)化模塊的可用性。例如，從步驟832， 如果主要鉆探控制模塊818僅僅包括優(yōu)化模塊的ROP優(yōu)化模塊818g，則方法830繼續(xù)到步 驟834。替選地，從步驟832，如果主要鉆探控制模塊818包括基于MSE的優(yōu)化模塊818i、 基于d指數(shù)的優(yōu)化模塊818j、基于校正d指數(shù)的優(yōu)化模塊818k和BHA優(yōu)化模塊818m中的 僅僅一個(gè)，則方法830繼續(xù)到步驟840。再次，替選地，從步驟832，如果主要鉆探控制模塊 818包括多于一個(gè)優(yōu)化模塊，則方法830繼續(xù)到步驟846。如果主要鉆探控制模塊818包括 ROP優(yōu)化模塊818g以及基于MSE的優(yōu)化模塊818i、基于d指數(shù)的優(yōu)化模塊818j、基于校正 d指數(shù)的優(yōu)化模塊818k和BHA優(yōu)化模塊818m之一，則方法832繼續(xù)到步驟852。如果主要 鉆探控制模塊818包括ROP優(yōu)化模塊818g以及多于一個(gè)優(yōu)化模塊818i、818j、818k、8181 和818m，則方法832繼續(xù)到步驟858。在替選實(shí)施例中，主要鉆探控制模塊818執(zhí)行所有的方法步驟而非如上所述地將 它們視為可替選步驟。因此，雖然主要鉆探控制模塊包括多個(gè)優(yōu)化模塊，但是它仍然在步驟 834獨(dú)立地考慮ROP優(yōu)化模塊818g，在步驟840獨(dú)立地考慮其它優(yōu)化模塊之一，對(duì)于步驟 846,852和858而言同樣如此。在其中在主要鉆探控制模塊818中僅僅包括ROP優(yōu)化模塊818g或者主要控制模 塊818被配置為在步驟834僅僅考慮ROP優(yōu)化模塊818g的情況中，ROP優(yōu)化模塊818g使 用人工輸入和/或感測數(shù)據(jù)確定基于ROP優(yōu)化鉆探操作的鉆探參數(shù)變化。這些鉆探參數(shù)變 化被通信到BHA控制模塊818c、絞車控制模塊420b、頂驅(qū)控制模塊420a和/或泥漿泵控制模塊420f。在步驟836，這些控制模塊修改被發(fā)送到BHA、絞車、頂驅(qū)和/或泥漿泵的一個(gè)或 者多個(gè)控制信號(hào)以改變基于R0P優(yōu)化鉆探操作所必要的鉆探參數(shù)(一個(gè)或者多個(gè))。在其中在主要鉆探控制模塊818中僅僅包括一個(gè)優(yōu)化模塊或者主要控制模塊818 被配置為在步驟840僅僅考慮一個(gè)優(yōu)化模塊的情況中，使用基于MSE的優(yōu)化模塊818i、基 于d指數(shù)的優(yōu)化模塊818j、基于校正d指數(shù)的優(yōu)化模塊818k和BHA優(yōu)化模塊818m，主要鉆 探控制模塊818能夠基于從感測數(shù)據(jù)模塊和/或人工數(shù)據(jù)輸入模塊814a接收的數(shù)據(jù)計(jì)算 MSE、d-exp、校正d-exp和BHA優(yōu)化數(shù)值中的一個(gè)。基于該數(shù)據(jù)，在步驟842，主要鉆探控制 模塊818能夠基于計(jì)算出的MSE、d-exp、校正d-exp和BHA優(yōu)化數(shù)值中的一個(gè)確定優(yōu)化鉆 探操作所必要的鉆探參數(shù)變化。這些鉆探參數(shù)變化被通信到BHA控制模塊818c、絞車控制 模塊420b、頂驅(qū)控制模塊420a和/或泥漿泵控制模塊420f。在步驟844，這些控制模塊修 改被發(fā)送到BHA、絞車、頂驅(qū)和/或泥漿泵的控制信號(hào)以改變基于計(jì)算的數(shù)值優(yōu)化鉆探操作 所必要的鉆探參數(shù)。在其中在主要鉆探控制模塊中包括多于一個(gè)優(yōu)化模塊的情況中，在步驟846，使用 優(yōu)化模塊818i、818j、818k、8181和818m，主要鉆探控制模塊818優(yōu)選地基于從感測數(shù)據(jù)模 塊和/或人工數(shù)據(jù)輸入模塊814a接收的數(shù)據(jù)計(jì)算MSE、d-eXp、校正d-exp和BHA優(yōu)化數(shù)值 中的多于一個(gè)(通常，至少兩個(gè))的數(shù)值?；谠摂?shù)據(jù)，在步驟848，主要鉆探控制模塊818 能夠基于多個(gè)計(jì)算的數(shù)值確定優(yōu)化鉆探操作所必要的鉆探參數(shù)變化。這些鉆探參數(shù)變化被 通信到BHA控制模塊818c、絞車控制模塊420b、頂驅(qū)控制模塊420a和/或泥漿泵控制模塊 420f并且在步驟850，這些控制模塊修改被發(fā)送到BHA、絞車、頂驅(qū)和/或泥漿泵的控制信號(hào) 以改變基于所述多個(gè)計(jì)算的數(shù)值優(yōu)化鉆探操作所必要的鉆探參數(shù)。在其中在主要鉆探控制模塊818中包括R0P優(yōu)化模塊818g和僅僅一個(gè)其它優(yōu)化 模塊或者主要控制模塊818被配置為在步驟854僅僅考慮R0P優(yōu)化模塊818g和僅僅一個(gè) 其它優(yōu)化模塊的情況中，在步驟854中，主要鉆探控制模塊818優(yōu)選地基于所述一個(gè)計(jì)算的 數(shù)值和R0P優(yōu)化數(shù)值確定優(yōu)化鉆探操作所必要的鉆探參數(shù)變化。這些數(shù)值被通信到控制模 塊并且在步驟856，這些控制模塊能夠修改被發(fā)送到BHA、絞車、頂驅(qū)和/或泥漿泵的控制信 號(hào)以改變基于計(jì)算的數(shù)值優(yōu)化鉆探操作所必要的鉆探參數(shù)。在其中在主要鉆探控制模塊中包括R0P優(yōu)化模塊和多于一個(gè)另外的優(yōu)化模塊的 情況中，在步驟858，使用優(yōu)化模塊8181、818」、81818181和818m，主要鉆探控制模塊818 基于從感測數(shù)據(jù)模塊和/或人工數(shù)據(jù)輸入模塊814a接收的數(shù)據(jù)計(jì)算MSE、d-exp、校正 d-exp和BHA優(yōu)化數(shù)值中的多于一個(gè)的數(shù)值。這里，當(dāng)確定優(yōu)化鉆探操作所必要的鉆探參 數(shù)變化時(shí)，主要鉆探控制模塊818考慮R0P。因此，主要鉆探控制模塊818能夠考慮來自優(yōu) 化模塊的多個(gè)計(jì)算數(shù)值，包括R0P，以確定經(jīng)優(yōu)化的鉆探參數(shù)變化。這些鉆探參數(shù)變化被通 信到控制模塊818c、420b、420a和/或420f并且在步驟862，這些控制模塊修改被發(fā)送到 BHA、絞車、頂驅(qū)和/或泥漿泵的控制信號(hào)以改變基于所述多個(gè)計(jì)算的數(shù)值優(yōu)化鉆探操作所 必要的鉆探參數(shù)。與使用哪一個(gè)路徑無關(guān)地，在從主要鉆探控制模塊發(fā)送經(jīng)修改的控制信號(hào)之后， 顯示模塊814b優(yōu)選地在步驟838更新可選的但是優(yōu)選的HMI顯示以反映這些新的已被改 變的控制信號(hào)。在這里進(jìn)一步地并且如已被結(jié)合地討論了 HMI顯示。在一些情形中，主要鉆探控制模塊818同時(shí)地或者足夠快速地相繼地從而看起來同時(shí)地執(zhí)行步驟834、840、846、852和858中的全部步驟或者一些步驟，并且基于來自系統(tǒng) 的多個(gè)輸入修改控制信號(hào)。圖9A和9B示出詳細(xì)描述在經(jīng)由圖1中的設(shè)備100執(zhí)行的鉆探操作期間優(yōu)化定向 鉆探精度的方法的流程圖。在這里所公開的任何控制系統(tǒng)，包括圖1、3、4A-C、6B、8A和8B均 可以被用于執(zhí)行圖9A和9B的方法。在這些方法中獲得的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)可以被配置成圖4A中 的輸入以優(yōu)化鉆探操作并且計(jì)算鉆頭位置從而識(shí)別和校正鉆頭在鉆探操作期間從計(jì)劃鉆 探路徑的任何偏離。首先參考圖9A，示意出根據(jù)本公開的一個(gè)或者多個(gè)方面的方法900的流程圖?？?以在設(shè)備100的操作期間與圖1所示設(shè)備100的一個(gè)或者多個(gè)組件相關(guān)聯(lián)地執(zhí)行方法900。 例如，可以在經(jīng)由設(shè)備100執(zhí)行的鉆探操作期間執(zhí)行方法900以優(yōu)化指向性的鉆探精度。方法900包括步驟910，在步驟910期間，由控制器或者其它處理設(shè)備(例如，在 這里討論的控制器190、325、420、402、698、804、812或者其它控制器中的任何控制器)接收 實(shí)時(shí)刀面、孔深度、管道旋轉(zhuǎn)、鉤子負(fù)載、△壓力和/或其它數(shù)據(jù)。可以從各種鉆機(jī)器械和 /或被配置用于這樣測量的傳感器(諸如在圖1、4A、8A和其它圖中示出的傳感器)獲得所 述數(shù)據(jù)。步驟910還可以包括接收從測繪獲取的或者以其它方式獲得的建模狗腿和/或其 它鉆井計(jì)劃數(shù)據(jù)。在隨后的步驟920中，利用在步驟910期間接收的實(shí)時(shí)和/或建模數(shù)據(jù) 來計(jì)算在最近標(biāo)準(zhǔn)測繪結(jié)果前面的實(shí)時(shí)測繪投影。然后能夠可選地暫時(shí)利用在步驟920期 間計(jì)算的實(shí)時(shí)測繪投影作為在隨后的步驟930期間的下一標(biāo)準(zhǔn)測繪點(diǎn)。方法900還可以包 括在步驟920和/或步驟930之后的步驟940，在步驟940期間，比較在步驟920期間計(jì)算 的實(shí)時(shí)測繪投影與在相應(yīng)的孔深度處的鉆井計(jì)劃。步驟950可以隨在步驟930和/或步驟 940之后，在步驟950期間，給予指向性的鉆探者在步驟920期間計(jì)算的實(shí)時(shí)測繪投影和/ 或在步驟940期間執(zhí)行的比較結(jié)果。因此，即使在孔深度處不存在任何直接傾斜度和方位 角測量的情況下，指向性的鉆探者也能夠更加精確地評(píng)定當(dāng)前鉆探操作的進(jìn)展。在本公開范圍內(nèi)的一個(gè)示例性實(shí)施例中，方法900然后重復(fù)，從而方法流程返回 步驟910并且再次開始。可以利用方法900的迭代來表征井底鉆具組件的性能。而且，迭 代可以允許實(shí)時(shí)測繪投影計(jì)算模型在每次接收測繪時(shí)精化其自身。通過在通過旋轉(zhuǎn)鉆探的 段上向滑動(dòng)段和投影施加構(gòu)建和轉(zhuǎn)動(dòng)速率，方法900的使用可以至少在一些實(shí)施例中在鉆 探操作中有助于指向性鉆探者。如上所述，傳統(tǒng)方案要求在每一個(gè)鉆桿連接處執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)測繪以獲得關(guān)于新的測繪 位置的傾斜度和方位角的測量。因此，現(xiàn)有技術(shù)在孔被鉆出之后進(jìn)行測量。相反，利用方法 900和在本公開的范圍內(nèi)的其它方法，實(shí)時(shí)測量在最后的標(biāo)準(zhǔn)測繪之前進(jìn)行，并且能夠給予 指向性的鉆探者關(guān)于滑動(dòng)和旋轉(zhuǎn)手續(xù)的進(jìn)展和效率的反饋。參考圖9B，示意出這里由引用數(shù)字900a標(biāo)識(shí)的、圖9A所示方法900的簡化型式的 流程圖。方法900a包括步驟910，在步驟910期間從鉆機(jī)器械接收刀面和孔深度測量值。 步驟910還可以包括接收相應(yīng)于從鉆機(jī)器械接收的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的模型或者鉆井計(jì)劃數(shù)據(jù)。實(shí) 時(shí)和/或模型數(shù)據(jù)的這種接收可以是在一個(gè)或者多個(gè)控制器、處理設(shè)備和/或其它設(shè)備，例 如圖1所示的控制器190處進(jìn)行的。在隨后的步驟960中，通過計(jì)算實(shí)時(shí)測繪投影并且比較所述投影與鉆井計(jì)劃，與 來自以前的測繪的建?；蛘哂?jì)算數(shù)據(jù)(例如，包括構(gòu)建速率、狗腿等)一起地利用這些測量來跟蹤孔的進(jìn)展。然后，可能以產(chǎn)生高的間隔尺寸的速率或者間隔重復(fù)步驟910和960。步 驟960還可以包括將在整個(gè)深度間隔上所接收的數(shù)據(jù)平均化(例如，將最近接收的數(shù)據(jù)與 在前接收的數(shù)據(jù)平均化)。因此，在步驟910期間接收和在步驟960期間處理的數(shù)據(jù)可以在 滑動(dòng)操作期間可能在逐個(gè)英尺的基礎(chǔ)上提供精確的分辨率，并且可以論證特定鉆探操作將 如何受到或者正在如何受到特定刀面得以保持的精確度所影響。當(dāng)前孔相對(duì)于鉆井計(jì)劃的高分辨率視圖經(jīng)常是跟蹤滑動(dòng)操作的效力的關(guān)鍵。例 如，在單一接頭的范圍內(nèi)，可能要求指向性的鉆探者(例如，利用鉆井計(jì)劃)執(zhí)行20英尺的 滑動(dòng)、50英尺的旋轉(zhuǎn)鉆探，并且然后另一次20英尺的滑動(dòng)。傳統(tǒng)上，鉆探者可能不知道這個(gè) 段的效力直至他接收到他的、在嘗試滑動(dòng)-旋轉(zhuǎn)-滑動(dòng)過程之后執(zhí)行的下一測繪。然而，根 據(jù)本公開的一個(gè)或者多個(gè)方面，鉆探者能夠在整個(gè)滑動(dòng)_旋轉(zhuǎn)_滑動(dòng)過程中利用實(shí)時(shí)測繪 投影進(jìn)行計(jì)算以示出鉆頭的投影鉆井路徑。因此，用以執(zhí)行滑動(dòng)_旋轉(zhuǎn)_滑動(dòng)過程的精度 可以被急劇地增加，并且當(dāng)被用于執(zhí)行圖5A中的方法時(shí)，提供比傳統(tǒng)系統(tǒng)更加精確的指向 性校正。而且，方法900和900a可以包括關(guān)于每一實(shí)時(shí)測繪更新構(gòu)建速率和模型，因此增 加每一隨后的測繪、測繪投影和/或鉆探階段的精度。圖10A和10B是向用戶中轉(zhuǎn)關(guān)于鉆頭位置的信息的用戶顯示的示例性圖示。在圖 中的顯示器可以是這里討論的任何顯示，包括顯示335、472、692c和810。轉(zhuǎn)向圖10A，示意 出根據(jù)本公開的一個(gè)或者多個(gè)方面的人機(jī)接口(HMI) 1000的示意圖。HMI 100可以在指向 性和/或其它鉆探操作期間由操作人員利用來監(jiān)視在刀面定向和鉆軸位置之間的關(guān)系。在 一個(gè)示例性實(shí)施例中，HMI 1000是在鉆探操作期間可由用戶選擇的幾個(gè)顯示屏幕之一，并 且可以被包括作為或者被包括于在這里的系統(tǒng)和通過引用并入的系統(tǒng)中描述的人機(jī)接口、 鉆探操作和/或鉆探設(shè)備內(nèi)。諸如在這些引用中的一個(gè)或者多個(gè)中描述地，還可以作為在 計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上記錄的系列指令實(shí)現(xiàn)HMI 100。HMI 100由指向性的鉆探者在鉆探時(shí)使用以在三維空間中監(jiān)視BHA。在鉆探操 作期間驅(qū)動(dòng)一個(gè)或者多個(gè)其它人機(jī)接口的控制系統(tǒng)或者計(jì)算機(jī)可以被配置為還顯示HMI 1000。替選地，HMI 1000可以被單獨(dú)的控制系統(tǒng)或者計(jì)算機(jī)驅(qū)動(dòng)或者顯示，并且除了在其 上顯示其余的鉆探操作屏幕的顯示之外，可以被顯示于計(jì)算機(jī)顯示器(監(jiān)視器)上。驅(qū)動(dòng)HMI 1000的控制系統(tǒng)或者計(jì)算機(jī)包括"測繪"或者其它數(shù)據(jù)信道，或者在 其它情形包括用于接收和/或讀出從BHA、隨鉆測量(MWD)組件和/或其它鉆探參數(shù)測量裝 置中轉(zhuǎn)的傳感器數(shù)據(jù)的裝置，其中這樣的中轉(zhuǎn)可以是經(jīng)由井位信息傳輸標(biāo)準(zhǔn)(WITS)、WITS 標(biāo)記語言(WITSML)和/或另一數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。除了別的以外，這樣的電子數(shù)據(jù)可以包括基 于重力的刀面定向數(shù)據(jù)、基于磁性的刀面定向數(shù)據(jù)、方位角刀面定向數(shù)據(jù)和/或傾斜刀面 定向數(shù)據(jù)。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，電子數(shù)據(jù)在刀面定向相對(duì)于豎直方向小于大約7°時(shí)包 括基于磁性的刀面定向數(shù)據(jù)，并且替選地在刀面定向相對(duì)于豎直方向大于大約7°時(shí)包括 基于重力的刀面定向數(shù)據(jù)。然而，在其它實(shí)施例中，電子數(shù)據(jù)可以包括基于重力和磁性的這 兩種刀面定向數(shù)據(jù)。方位角刀面定向數(shù)據(jù)可以涉及鉆柱遠(yuǎn)端相對(duì)于真北、井眼高側(cè)和/或 另一預(yù)定指向性的方位角方向。傾斜刀面定向數(shù)據(jù)可以涉及鉆柱遠(yuǎn)端相對(duì)于豎直方向的傾 斜度。如在圖10A中所示，HMI 1000可以被描繪成基本類似撥盤或者具有多個(gè)同心嵌套 環(huán)1005的靶形?；诖判缘牡睹娑ㄏ驍?shù)據(jù)在HMI 1000中由符號(hào)1010表示，并且基于重力的刀面定向數(shù)據(jù)由符號(hào)1015表示。HMI 1000還包括表示鉆軸位置的符號(hào)1020。在圖10A 所示示例性實(shí)施例中，磁性刀面數(shù)據(jù)符號(hào)1010是圓形的，重力刀面數(shù)據(jù)符號(hào)1015是矩形 的，并且鉆軸位置數(shù)據(jù)符號(hào)1020是三角形的，因此相互區(qū)別不同類型的數(shù)據(jù)。當(dāng)然，在本公 開的范圍內(nèi)可以利用其它形狀。符號(hào)1010、1015、1020還可以或者替選地經(jīng)由顏色、尺寸、 閃爍、閃爍速率和/或其它圖形方案相互區(qū)分。符號(hào)1010、1015、1020可以僅僅指示最近的刀面(1010,1015)和鉆軸位置(120) 測量。然而，如在圖10A和10B所示示例性實(shí)施例中，HMI 1000可以包括刀面和鉆軸位置 測量的歷史表示，從而最近的測量和多個(gè)即刻地在先前的測量得以顯示。因此，例如，在HMI 1000中的每一個(gè)環(huán)1005可以表示測量迭代或者計(jì)數(shù)，或者預(yù)定時(shí)間間隔，或者在其它情形 指示在最近測量(一個(gè)或者多個(gè))和先前測量(一個(gè)或者多個(gè))之間的歷史關(guān)系。在圖 10A所示示例性實(shí)施例中，在撥盤中存在五個(gè)這樣的環(huán)1005 (最外環(huán)被保留用于其它數(shù)據(jù) 標(biāo)記)，其中每一個(gè)環(huán)1005表示數(shù)據(jù)測量或者中轉(zhuǎn)迭代或者計(jì)數(shù)。刀面符號(hào)1010、1015可 以每一個(gè)均包括指示每一測量的相對(duì)時(shí)期的編號(hào)。在其它實(shí)施例中，顏色、形狀和/或 其它 標(biāo)記可以以圖形方式描繪測量的相對(duì)時(shí)期。雖然在圖10A中未被描繪成這樣，但是還可以 采用這個(gè)概念來歷史地描繪鉆軸位置數(shù)據(jù)。HMI 1000還可以包括將數(shù)據(jù)符號(hào)1010、1015、1020的形狀、顏色和/或其它參數(shù)鏈 接到由符號(hào)表示的相應(yīng)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)圖例1025。HMI1000還可以包括當(dāng)前刀面模式設(shè)置的文 本和/或其它類型的指示器1030。例如，刀面模式可以被設(shè)為僅僅顯示重力刀面數(shù)據(jù)，僅僅 磁性刀面數(shù)據(jù)，或其組合(可能基于當(dāng)前刀面和/或鉆柱端部傾斜)。指示器1030還可以 指示當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)間。指示器1030還可以識(shí)別由HMI 1000監(jiān)視或者在其它情形中顯示的二 級(jí)信道或者參數(shù)。例如，在圖10A所示示例性實(shí)施例中，指示器1030指示用戶當(dāng)前選擇組合 ("Combo")刀面模式，在二級(jí)信道上正在監(jiān)視鉆頭深度，并且當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)間是13:09:04。HMI 1000還可以包括顯示當(dāng)前或者最近刀面定向的文本和/或其它類型的指示 器1035。指示器1035還可以顯示當(dāng)前刀面測量模式(例如，重力vs.磁性)。指示器1035 還可以顯示執(zhí)行或者接收最近刀面測量的時(shí)間，以及在此時(shí)由第二信道監(jiān)視的任何參數(shù)的 數(shù)值。例如，在圖10A所示示例性實(shí)施例中，最近刀面測量是由重力刀面?zhèn)鞲衅鳒y量的，所 述刀面測量指示刀面定向?yàn)?75°，并且相對(duì)于系統(tǒng)時(shí)鐘這個(gè)測量是在時(shí)間13:00:13獲取 的，此時(shí)鉆頭_深度最近被測量為1830英尺。HMI 1000還可以包括顯示鉆柱遠(yuǎn)端的當(dāng)前或者最近傾斜度的文本和/或其它類 型的指示器1040。指示器1040還可以顯示執(zhí)行或者接收最近傾斜測量的時(shí)間，以及此時(shí)由 第二信道監(jiān)視的任何參數(shù)的數(shù)值。例如，在圖10A所示示例性實(shí)施例中，最近鉆柱端部傾斜 度為8°，并且相對(duì)于系統(tǒng)時(shí)鐘這個(gè)測量是在時(shí)間13:00:04獲取的，此時(shí)鉆頭深度最近被 測量為1830英尺。HMI 1000還可以包括顯示當(dāng)前或者最近傾斜度的另外的圖形或者其它 類型的指示器1040a。因此，例如，HMI 1000可以利用文本指示器(例如，指示器1040)和 圖形指示器(例如，指示器1040a)這兩者描繪當(dāng)前或者最近傾斜度。在圖10A所示實(shí)施例 中，圖形傾斜度指示器1040a作為弓形條表示當(dāng)前或者最近傾斜度，其中條的長度指示傾 斜度從豎直方向改變的程度，并且其中條延伸的方向(例如，順時(shí)針vs.逆時(shí)針)可以指示 傾斜方向(例如，北vs.南)。HMI 1000還可以包括顯示鉆柱遠(yuǎn)端的當(dāng)前或者最近方位角定向的文本和/或其它類型的指示器1045。指示器1045還可以顯示執(zhí)行或者接收最近方位角測量的時(shí)間，以及 此時(shí)由第二信道監(jiān)視的任何參數(shù)的數(shù)值。例如，在圖10A所示示例性實(shí)施例中，最近鉆柱端 部方位角是67°，并且相對(duì)于系統(tǒng)時(shí)鐘這個(gè)測量是在時(shí)間12:59:55獲取的，此時(shí)鉆頭-深 度最近被測量為1830英尺。HMI 1000還可以包括顯示當(dāng)前或者最近傾斜度的另外的圖形 或者其它類型的指示器1045a。因此，例如，HMI 1000可以利用文本指示器(例如，指示器 1045)和圖形指示器(例如，指示器1045a)這兩者描繪當(dāng)前或者最近傾斜度。在圖10A所 示實(shí)施例中，圖形方位角指示器1045a作為弓形條表示當(dāng)前或者最近方位角測量，其中條 的長度指示方位角定向從真北或者某個(gè)其它預(yù)定位置改變的程度，并且其中條延伸的方向 (例如，順時(shí)針vs.逆時(shí)針)可以指示方位角方向(例如，東北vs.西北)。在一些實(shí)施例中，HMI 1000包括相應(yīng)于參考圖4C和5A討論的計(jì)劃鉆探路徑和實(shí) 際鉆探路徑的數(shù)據(jù)。這個(gè)數(shù)據(jù)可以向鉆探者提供BHA鉆頭相對(duì)于計(jì)劃鉆探路徑和/或目標(biāo) 位置的位置的視覺指示器。另外，當(dāng)計(jì)算BHA的位置，它是否從計(jì)劃鉆探路徑偏離，和它位 于圖5B中的哪一個(gè)帶中時(shí)，可以考慮在圖10A中的HMI 1000中顯示的隨著時(shí)間獲取的數(shù) 據(jù)。參考圖10B，示意出圖10A所示HMI 1000的一部分的放大視圖。在其中HMI 1000 被描繪成撥盤或者靶形的實(shí)施例中，最近的刀面和鉆軸位置測量可以是最靠近撥盤邊緣 的，從而較早的讀數(shù)可以朝向撥盤中部步進(jìn)。例如，在圖2所示示例性實(shí)施例中，對(duì)于總共 21分鐘的記錄活動(dòng)，最后的讀數(shù)在當(dāng)前描繪的系統(tǒng)時(shí)間之前8分鐘，下一讀數(shù)在其之前7分 鐘，并且最早的讀數(shù)比其它讀數(shù)早6分鐘。時(shí)期為小時(shí)或者秒的讀數(shù)可以利用“h”或者“s” 指示時(shí)間長度/單位。還如在圖10B中所示，將用戶的鼠標(biāo)指針或者其它圖形用戶輸入裝置定位在刀面 或者鉆軸位置符號(hào)1010、1015、1020之一之上可以在彈出窗口 1050中示出該符號(hào)的時(shí)間 戳，以及二級(jí)指示器(如果存在的話)。時(shí)間戳可能依賴于在記錄測量的實(shí)際時(shí)間時(shí)的設(shè)備 設(shè)置。刀面符號(hào)1010、1015可以示出從當(dāng)感測設(shè)備記錄測量時(shí)起逝去的時(shí)間(例如，相對(duì) 于當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)間)。被設(shè)為顯示時(shí)間戳的二級(jí)信道可以根據(jù)記錄測量的設(shè)備示出時(shí)間戳。在圖10A和10B所示實(shí)施例中，HMI 1000示出參考真北、孔高側(cè)或者某個(gè)其它預(yù) 定指向性的頂驅(qū)鉆軸的絕對(duì)位置。HMI 1000還示出從井底工具(例如，MWD)接收的當(dāng)前和 歷史刀面數(shù)據(jù)。通過精確地監(jiān)視并且同時(shí)地向用戶顯示刀面和鉆軸位置這兩個(gè)測量，HMI 1000、在本公開范圍內(nèi)的其它人機(jī)接口和/或在本公開范圍內(nèi)的其它工具可以具有使得能 夠和/或呈現(xiàn)在刀面測量上的反扭矩影響的簡化理解。鑒于以上、圖和并入這里的參考，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該易于理解本公開介紹 了一種以可視方式展示在刀面定向和鉆軸指向之間的關(guān)系的方法，這種方法包括(1)在 正在進(jìn)行的基礎(chǔ)上接收電子數(shù)據(jù)，其中該電子數(shù)據(jù)包括鉆軸定向數(shù)據(jù)以及基于重力的刀面 定向數(shù)據(jù)和基于磁性的刀面定向數(shù)據(jù)中的至少一個(gè)；和(2)以描述從最近測量和多個(gè)即刻 地先前的測量產(chǎn)生的數(shù)據(jù)的歷史格式在用戶可視顯示上顯示電子數(shù)據(jù)。該電子數(shù)據(jù)可以進(jìn) 一步包括與靠近鉆頭的鉆柱的方位角定向相關(guān)的刀面方位角數(shù)據(jù)。該電子數(shù)據(jù)可以進(jìn)一步 包括與靠近鉆頭的鉆柱的傾斜度相關(guān)的刀面傾斜數(shù)據(jù)。鉆軸位置數(shù)據(jù)可以涉及鉆軸、頂驅(qū)、 Kelly和/或鉆頭和/或刀面的其它旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置的定向?？梢詮腗WD和/或其它井底傳 感器/測量裝置接收該電子數(shù)據(jù)。
該方法可以進(jìn)一步包括基于執(zhí)行產(chǎn)生電子數(shù)據(jù)的測量的特定時(shí)間而將電子數(shù)據(jù) 與時(shí)間標(biāo)記相關(guān)聯(lián)。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，可以以文本方式顯示最當(dāng)前的數(shù)據(jù)并且可以 以圖形方式顯示較早的數(shù)據(jù)，諸如撥盤或者靶形表示。圖形顯示可以包括依賴于時(shí)間的或 者特定于時(shí)間的符號(hào)或者其它圖標(biāo)，所述符號(hào)或者其它圖標(biāo)可以每一個(gè)都是用戶能夠訪問 的，以暫時(shí)地顯示與該時(shí)間相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)(例如，彈出數(shù)據(jù))。圖標(biāo)可以具有相對(duì)于其它圖 標(biāo)的編號(hào)、文本、顏色或者其它時(shí)期指示。圖標(biāo)可以根據(jù)時(shí)間指向，最新的在撥盤邊緣處，最 早的在撥盤中心處。圖標(biāo)可以描繪從(1)由相應(yīng)的傳感器設(shè)備記錄測量到(2)當(dāng)前計(jì)算機(jī) 系統(tǒng)時(shí)間的時(shí)間變化。所述顯示還可以描繪當(dāng)前系統(tǒng)時(shí)間。本公開還介紹了一種設(shè)備，所述設(shè)備包括(1)用于在正在進(jìn)行的基礎(chǔ)上接收電 子數(shù)據(jù)的裝置，其中該電子數(shù)據(jù)包括鉆軸定向數(shù)據(jù)以及基于重力的刀面定向數(shù)據(jù)和基于磁 性的刀面定向數(shù)據(jù)中的至少一個(gè)；和(2)用于以描述從最近測量和多個(gè)即刻地先前測量產(chǎn) 生的數(shù)據(jù)的歷史格式在用戶可視顯示上顯示電子數(shù)據(jù)的裝置。在本公開范圍內(nèi)的實(shí)施例可以相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)提供某些優(yōu)點(diǎn)。例如，當(dāng)將刀面和 鉆軸位置數(shù)據(jù)組合在單一視覺顯示上時(shí)，它可以幫助操作者或者其它人員理解在刀面和鉆 軸位置之間的關(guān)系。將刀面和鉆軸位置數(shù)據(jù)組合在單一顯示上還可以或者替選地有助于理 解反扭矩具有的與刀面和/或鉆軸位置的關(guān)系。參考圖11，示意出用于實(shí)現(xiàn)在這里描述的設(shè)備和/或方法的至少一些部分的一個(gè) 或者多個(gè)實(shí)施例的示例性系統(tǒng)1100。系統(tǒng)1100包括通過一個(gè)或者多個(gè)總線1112而被全 部相互連接的處理器1102、輸入設(shè)備1104、存儲(chǔ)設(shè)備1106、視頻控制器1108、系統(tǒng)存儲(chǔ)器 1110、顯示器1114和通信設(shè)備1116。存儲(chǔ)設(shè)備1106可以是軟驅(qū)、硬驅(qū)、⑶、DVD、光驅(qū)或者 任何其它形式的存儲(chǔ)設(shè)備。另外，存儲(chǔ)設(shè)備1106可以能夠接收軟盤、CD、DVD或者可以包含 計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的任何其它形式的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。通信設(shè)備1116可以是調(diào)制解調(diào)器、 網(wǎng)卡或者使得系統(tǒng)1100能夠與其它系統(tǒng)通信的任何其它設(shè)備。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通常至少包括能夠執(zhí)行機(jī)器可讀指令的硬件，以及用于執(zhí)行生產(chǎn)所期 望的結(jié)果的動(dòng)作的軟件(通常機(jī)器可讀指令)。另外，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以包括硬件和軟件組 合，以及計(jì)算機(jī)子系統(tǒng)。硬件通常至少包括能夠運(yùn)行處理器的平臺(tái)，諸如客戶端機(jī)器(也被稱作個(gè)人計(jì)算 機(jī)或者服務(wù)器)和手持式處理設(shè)備(諸如，例如智能電話、PDA和個(gè)人計(jì)算設(shè)備(PCD))。此 外，硬件通常包括能夠存儲(chǔ)機(jī)器可讀指令的任何物理設(shè)備，諸如存儲(chǔ)器或者其它數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 設(shè)備。其它形式的硬件包括硬件子系統(tǒng)，例如包括傳輸設(shè)備諸如調(diào)制解調(diào)器、調(diào)制解調(diào)器 卡、端口和端口卡。至少在本公開的范圍內(nèi)，硬件還可以包括多模態(tài)技術(shù)，諸如被配置為允 許用戶在同一交互、應(yīng)用或者接口中可互換地利用多種形式的輸入和輸出-包括語音、鍵 區(qū)和觸針的那些設(shè)備和/或系統(tǒng)。軟件可以包括在任何存儲(chǔ)器介質(zhì)諸如RAM或者ROM中存儲(chǔ)的任何機(jī)器代碼、在其 它設(shè)備(諸如，例如軟盤、⑶或者DVD)上存儲(chǔ)的機(jī)器代碼，并且可以包括例如可執(zhí)行代碼、 操作系統(tǒng)以及源代碼或者目標(biāo)代碼。另外，軟件可以涵蓋能夠在客戶端機(jī)器或者服務(wù)器中 執(zhí)行的任何指令集，并且以此形式經(jīng)常被稱為程序或者可執(zhí)行代碼。作為用于向計(jì)算機(jī)系統(tǒng)提供增強(qiáng)的功能性和性能的設(shè)備，混合體(軟件和硬件組 合)變得更加普遍。當(dāng)傳統(tǒng)上的軟件功能被直接地制造于硅芯片中時(shí)可以產(chǎn)生混合體，這是可能的，因?yàn)檐浖梢员粎R編并且編譯成一和零，并且，類似地，能夠在硅中直接地表示 一和零。通常，混合體(已被制造的硬件)功能被設(shè)計(jì)成與軟件無縫地操作。因此，應(yīng)該理 解，在這里的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)定義中也包括混合體以及其它硬件和軟件組合，并且因此本公開 將其設(shè)想為盡可能等價(jià)結(jié)構(gòu)和等價(jià)方法。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以包括無源數(shù)據(jù)存儲(chǔ)諸如隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)，以及半永久 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)諸如光盤或者DVD。另外，本公開的實(shí)施例可以被實(shí)現(xiàn)于計(jì)算機(jī)的RAM中并且有效 地將標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算機(jī)轉(zhuǎn)變成新的專門計(jì)算機(jī)器。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)被定義成可以使得本公開實(shí)施例能夠?qū)崿F(xiàn)的數(shù)據(jù)的組織。例如，數(shù)據(jù)結(jié) 構(gòu)可以提供一種數(shù)據(jù)的組織或者可執(zhí)行代碼(可執(zhí)行軟件)的組織。此外，數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)由傳 輸介質(zhì)攜帶并且存儲(chǔ)和輸送各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并且，因此，可以被用于輸送本發(fā)明的實(shí)施例。 在這里的討論中應(yīng)該指出，除非被聲明為相反的情形，可以以類似的方式執(zhí)行具有類似名 稱的動(dòng)作。本公開的控制器和/或系統(tǒng)可以被設(shè)計(jì)成在任何特定體系結(jié)構(gòu)上工作。例如，可 以在一個(gè)或者多個(gè)計(jì)算機(jī)、以太網(wǎng)、局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)、企業(yè)內(nèi)聯(lián)網(wǎng)、手持式和其它便 攜式和無線設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)上執(zhí)行該控制器和/或系統(tǒng)。鑒于全部的上述內(nèi)容和圖1-11，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該易于認(rèn)識(shí)到，本公開介 紹了一種從鉆機(jī)到地下目標(biāo)位置在鉆探操作期間指向性地轉(zhuǎn)向井底鉆具組件的方法。該方 法包括產(chǎn)生具有鉆探路徑的鉆探計(jì)劃和作為公差帶的可接受的誤差容限；接收指示定向趨 勢和到鉆頭深度的投影的數(shù)據(jù)；基于方向趨勢和到鉆頭深度的投影確定井底鉆具組件的實(shí) 際位置；確定鉆頭是否是在公差帶內(nèi)；比較井底鉆具組件的實(shí)際位置與計(jì)劃鉆探路徑以識(shí) 別井底鉆具組件離開實(shí)際鉆探路徑的偏差量；基于識(shí)別出的離開計(jì)劃路徑的偏差量產(chǎn)生修 改鉆探路徑，包括如果離開計(jì)劃路徑的偏差量小于閥值偏差量則創(chuàng)建與計(jì)劃鉆探路徑相 交叉的修改鉆探路徑，而如果離開計(jì)劃路徑的偏差量大于閥值偏差量則創(chuàng)建與計(jì)劃鉆探路 徑不交叉的、到目標(biāo)位置的修改鉆探路徑；確定用于使井底鉆具組件轉(zhuǎn)向?yàn)檠刂薷你@探 路徑的所期望的刀面定向；在指向性的轉(zhuǎn)向控制器處自動(dòng)地和以電子方式產(chǎn)生鉆機(jī)控制信 號(hào)；和將鉆機(jī)控制信號(hào)輸出到絞車和頂驅(qū)以使井底鉆具組件轉(zhuǎn)向?yàn)檠刂薷你@探路徑。本公開還介紹了一種當(dāng)沿著具有水平分量的方向延長井眼時(shí)使用鉆軸轉(zhuǎn)向液壓 馬達(dá)的方法，其中該鉆軸和液壓馬達(dá)被耦接到鉆柱的相對(duì)端部，該方法包括通過監(jiān)視指示 在實(shí)際刀面定向和所期望的刀面定向之間的差異的鉆探操作參數(shù)而監(jiān)視被液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng) 的工具的實(shí)際刀面定向；和以依賴于所監(jiān)視的鉆探操作參數(shù)的量調(diào)節(jié)鉆軸的位置。鉆軸位 置調(diào)節(jié)量可以足以補(bǔ)償在實(shí)際和所期望的刀面定向之間的差異。調(diào)節(jié)鉆軸位置可以包括調(diào) 節(jié)鉆軸相對(duì)于井眼的旋轉(zhuǎn)位置，鉆軸相對(duì)于井眼的豎直位置或這兩者。監(jiān)視指示在實(shí)際和 所期望的刀面定向之間的差異的鉆探操作參數(shù)可以包括監(jiān)視多個(gè)鉆探操作參數(shù)，每一個(gè)鉆 探操作參數(shù)均指示在實(shí)際和所期望的刀面定向之間的差異，并且鉆軸位置調(diào)節(jié)量可以進(jìn)一 步依賴于所述多個(gè)鉆探操作參數(shù)中的每一個(gè)。監(jiān)視鉆探操作參數(shù)可以包括監(jiān)視從刀面定向傳感器接收的數(shù)據(jù)，并且鉆軸位置調(diào) 節(jié)量可以依賴于刀面定向傳感器數(shù)據(jù)。刀面?zhèn)鞲衅骺梢园ㄖ亓Φ睹鎮(zhèn)鞲衅骱?或磁性刀 面?zhèn)鞲衅鳌ｃ@探操作參數(shù)可以包括被施加到工具的重量(W0B)、工具在井眼內(nèi)的深度和/或工具到井眼中的機(jī)械鉆速(R0P)。鉆探操作參數(shù)可以包括沿著液壓馬達(dá)的液壓差(AP)，并 且AP可以是基于在于井眼和鉆柱之間限定的環(huán)面中存在的流體的監(jiān)視壓力的經(jīng)校正的 AP。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，監(jiān)視指示在實(shí)際和所期望的刀面定向之間的差異的鉆探 操作參數(shù)包括監(jiān)視從刀面定向傳感器接收的數(shù)據(jù)、監(jiān)視被施加到工具的重量(W0B)、監(jiān)視 工具在井眼內(nèi)的深度、監(jiān)視工具到井眼中的機(jī)械鉆速(R0P)和監(jiān)視沿著液壓馬達(dá)的液壓差 (AP)。調(diào)節(jié)鉆軸位置可以包括以依賴于所監(jiān)視的刀面定向傳感器數(shù)據(jù)、所監(jiān)視的W0B、所監(jiān) 視的工具在井眼內(nèi)的深度、所監(jiān)視的R0P和所監(jiān)視的AP的量調(diào)節(jié)鉆軸位置。監(jiān)視鉆探操作參數(shù)和調(diào)節(jié)鉆軸位置可以被與操作液壓馬達(dá)同時(shí)地執(zhí)行。調(diào)節(jié)鉆 軸位置可以包括使得絞車以依賴于所監(jiān)視的鉆探操作參數(shù)的量調(diào)節(jié)被施加到工具的重量 (W0B)。調(diào)節(jié)鉆軸位置可以包括調(diào)節(jié)鉆軸的中性旋轉(zhuǎn)位置，并且該方法可以進(jìn)一步包括通過 沿著順時(shí)針和逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)鉆軸越過中性位置預(yù)定角度來振蕩鉆軸。本公開還介紹了一種用于當(dāng)沿著具有水平分量的方向延長井眼時(shí)使用鉆軸轉(zhuǎn)向 液壓馬達(dá)的系統(tǒng)，其中該鉆軸和液壓馬達(dá)被耦接到鉆柱的相對(duì)端部。在一個(gè)示例性實(shí)施例 中，該系統(tǒng)包括用于監(jiān)視被液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的工具的實(shí)際刀面定向的裝置，包括用于監(jiān)視指 示在實(shí)際刀面定向和所期望的刀面定向之間的差異的鉆探操作參數(shù)的裝置；和用于以依賴 于所監(jiān)視的鉆探操作參數(shù)的量調(diào)節(jié)鉆軸位置的裝置。本公開還提供一種用于當(dāng)沿著具有水平分量的方向延長井眼時(shí)使用鉆軸轉(zhuǎn)向液 壓馬達(dá)的設(shè)備，其中該鉆軸和液壓馬達(dá)被耦接到鉆柱的相對(duì)端部。在一個(gè)示例性實(shí)施例中， 該設(shè)備包括被配置為探測指示在被液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的工具的實(shí)際刀面定向和工具的所期望 的刀面定向之間的差異的鉆探操作參數(shù)的傳感器；和被配置為通過產(chǎn)生指引鉆軸驅(qū)動(dòng)器基 于所監(jiān)視的鉆探操作參數(shù)調(diào)節(jié)鉆軸的旋轉(zhuǎn)位置的鉆軸驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)來調(diào)節(jié)實(shí)際刀面定向 的刀面控制器。本公開還介紹了一種當(dāng)沿著具有水平分量的方向延長井眼時(shí)使用鉆軸轉(zhuǎn)向液壓 馬達(dá)的方法，其中該鉆軸和液壓馬達(dá)被耦接到鉆柱的相對(duì)端部。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，該 方法包括在同時(shí)地操作液壓馬達(dá)時(shí)監(jiān)視沿著液壓馬達(dá)的液壓差(AP)，和通過基于所監(jiān)視 的AP調(diào)節(jié)鉆軸的旋轉(zhuǎn)位置來調(diào)節(jié)液壓馬達(dá)的刀面定向。所監(jiān)視的AP可以是利用在于井 眼和鉆柱之間限定的環(huán)面中存在的流體的監(jiān)視壓力計(jì)算的經(jīng)校正的AP。該方法可以進(jìn)一 步包括在同時(shí)地操作液壓馬達(dá)時(shí)監(jiān)視馬達(dá)的現(xiàn)有刀面定向，并且基于所監(jiān)視的刀面定向調(diào) 節(jié)鉆軸的旋轉(zhuǎn)位置。該方法可以進(jìn)一步包括在同時(shí)地操作液壓馬達(dá)時(shí)監(jiān)視被施加到液壓馬 達(dá)的鉆頭的重量(W0B)，并且基于所監(jiān)視的W0B調(diào)節(jié)鉆軸的旋轉(zhuǎn)位置。該方法可以進(jìn)一步包 括在同時(shí)地操作液壓馬達(dá)時(shí)監(jiān)視液壓馬達(dá)的鉆頭在井眼內(nèi)的深度，并且基于所監(jiān)視的鉆頭 深度調(diào)節(jié)鉆軸的旋轉(zhuǎn)位置。該方法可以進(jìn)一步包括在同時(shí)地操作液壓馬達(dá)時(shí)監(jiān)視液壓馬達(dá) 進(jìn)入井眼中的機(jī)械鉆速(R0P)，并且基于所監(jiān)視的R0P調(diào)節(jié)鉆軸的旋轉(zhuǎn)位置。調(diào)節(jié)刀面定向 可以包括基于所監(jiān)視的W0B和所監(jiān)視的R0P調(diào)節(jié)鉆軸的旋轉(zhuǎn)位置。替選地，調(diào)節(jié)刀面定向 可以包括基于所監(jiān)視的W0B、所監(jiān)視的R0P和現(xiàn)有刀面定向調(diào)節(jié)鉆軸的旋轉(zhuǎn)位置。調(diào)節(jié)液壓 馬達(dá)的刀面定向可以進(jìn)一步包括使得絞車基于所監(jiān)視的AP調(diào)節(jié)被施加到液壓馬達(dá)的鉆 頭的重量(W0B)。鉆軸的旋轉(zhuǎn)位置可以是中性位置，并且該方法可以進(jìn)一步包括通過沿著順 時(shí)針和逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)鉆軸越過中性位置預(yù)定角度來振蕩鉆軸。
本公開還介紹了一種用于當(dāng)沿著具有水平分量的方向延長井眼時(shí)使用鉆軸轉(zhuǎn)向 液壓馬達(dá)的系統(tǒng)，其中該鉆軸和液壓馬達(dá)被耦接到鉆柱的相對(duì)端部。在一個(gè)示例性實(shí)施例 中，該系統(tǒng)包括用于在同時(shí)地操作液壓馬達(dá)時(shí)探測沿著液壓馬達(dá)的液壓差(AP)的裝置， 和用于調(diào)節(jié)液壓馬達(dá)的刀面定向的裝置，其中該刀面定向調(diào)節(jié)裝置包括用于基于所探測的 AP調(diào)節(jié)鉆軸的旋轉(zhuǎn)位置的裝置。該系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括用于在同時(shí)地操作液壓馬達(dá)時(shí)探 測馬達(dá)的現(xiàn)有刀面定向的裝置，其中該鉆軸旋轉(zhuǎn)位置調(diào)節(jié)裝置可以進(jìn)一步被配置為基于所 監(jiān)視的刀面定向調(diào)節(jié)鉆軸的旋轉(zhuǎn)位置。該系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括用于在同時(shí)地操作液壓馬達(dá) 時(shí)探測被施加到液壓馬達(dá)的鉆頭的重量(W0B)的裝置，其中該鉆軸旋轉(zhuǎn)位置調(diào)節(jié)裝置可以 進(jìn)一步被配置為基于所監(jiān)視的W0B調(diào)節(jié)鉆軸的旋轉(zhuǎn)位置。該系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括用于在同 時(shí)地操作液壓馬達(dá)時(shí)探測液壓馬達(dá)的鉆頭在井眼內(nèi)的深度的裝置，其中該鉆軸旋轉(zhuǎn)位置調(diào) 節(jié)裝置可以進(jìn)一步被配置為基于所監(jiān)視的鉆頭深度調(diào)節(jié)鉆軸的旋轉(zhuǎn)位置。該系統(tǒng)可以進(jìn)一 步包括用于在同時(shí)地操作液壓馬達(dá)時(shí)探測液壓馬達(dá)進(jìn)入井眼中的機(jī)械鉆速(R0P)的裝置， 其中該鉆軸旋轉(zhuǎn)位置調(diào)節(jié)裝置可以進(jìn)一步被配置為基于所監(jiān)視的R0P調(diào)節(jié)鉆軸的旋轉(zhuǎn)位 置。該刀面定向調(diào)節(jié)裝置可以進(jìn)一步包括用于使得絞車基于所探測的AP調(diào)節(jié)被施加到液 壓馬達(dá)的鉆頭的重量(W0B)的裝置。本公開還介紹了一種用于當(dāng)沿著具有水平分量的方向延長井眼時(shí)使用鉆軸轉(zhuǎn)向 液壓馬達(dá)的設(shè)備，其中該鉆軸和液壓馬達(dá)被耦接到鉆柱的相對(duì)端部。在一個(gè)示例性實(shí)施例 中，該設(shè)備包括被配置為在液壓馬達(dá)操作期間探測沿著液壓馬達(dá)的液壓差(AP)的壓力傳 感器，和被配置為通過產(chǎn)生指引鉆軸驅(qū)動(dòng)器基于所探測的AP調(diào)節(jié)鉆軸的旋轉(zhuǎn)位置的鉆軸 驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)來調(diào)節(jié)液壓馬達(dá)的刀面定向的刀面控制器。該設(shè)備可以進(jìn)一步包括被配置為 探測當(dāng)前刀面定向的刀面定向傳感器，其中該刀面控制器可以被配置為進(jìn)一步基于所探測 的當(dāng)前刀面定向產(chǎn)生鉆軸驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)。該設(shè)備可以進(jìn)一步包括被配置為探測指示被施加 到液壓馬達(dá)的鉆頭的重量數(shù)量的數(shù)據(jù)的鉆壓(W0B)傳感器，和被配置為通過產(chǎn)生指引絞車 以操作絞車的絞車控制信號(hào)而在調(diào)節(jié)刀面定向中與刀面控制器配合的絞車控制器，其中該 絞車控制信號(hào)可以是基于所探測的W0B。該設(shè)備可以進(jìn)一步包括被配置為探測用以延長井 眼的速率的機(jī)械鉆速(R0P)傳感器，其中該絞車控制信號(hào)可以是進(jìn)一步基于所探測R0P。在本公開的范圍內(nèi)的方法和設(shè)備包括涉及通過監(jiān)視鉆探操作參數(shù)而自動(dòng)地獲得 和/或維持所期望的刀面定向的那些，以前尚未利用所述鉆探操作參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)刀面定 向，包括實(shí)際泥漿馬達(dá)AP、實(shí)際刀面定向、實(shí)際W0B、實(shí)際鉆頭深度、實(shí)際R0P、實(shí)際鉆軸振 蕩中的一個(gè)或者多個(gè)?？梢愿鶕?jù)本公開的一個(gè)或者多個(gè)方面利用以獲得和/或保持所期望 的刀面定向的這些鉆探操作參數(shù)的示例性組合包括 A P 禾口 TF ；
AP、TF 禾口 W0B ；
AP、TF、W0B 禾口 DEPTH
A P 禾口 W0B ；
AP、TF 禾口 DEPTH ；
AP、TF、W0B 禾口 R0P ；
A P 禾口 R0P ；
AP、TF 禾口 R0P ；
· AP、TF、W0B 禾口 OSC ；· Δ P 禾口 DEPTH ； · Δ P、TF 禾口 OSC ；· Δ P、TF、DEPTH 禾口 ROP ；· Δ P 禾口 OSC ；· Δ P、WOB 禾口 DEPTH ；· Δ P、TF、DEPTH 禾口 OSC ；.TF 禾口 R0P;· ΔΡ、Μ)Β 禾口 ROP ；· Δ P、WOB、DEPTH 禾口 ROP ；· TF 禾口 DEPTH ；· ΔΡ、Μ)Β 禾口 OSC ；· Δ P、WOB、DEPTH 禾口 OSC ；· TF 禾口 OSC ；· Δ P、DEPTH 禾口 ROP ；· Δ P、DEPTH、ROP 禾口 OSC ；· WOB 禾口 DEPTH ；.APiDEPTHfPOSC;· Δ P、TF、WOB、DEPTH 禾口 ROP ；· WOB 禾口 OSC ；· AP、R0P 禾口 OSC ；· Δ P、TF、WOB、DEPTH 禾口 OSC ；· ROP 禾口 OSC ；· Δ P、TF、WOB、ROP 禾口 OSC ；· ROP 禾口 DEPTH ；禾口· Δ P、TF、WOB、DEPTH、ROP,禾口 OSC ；其中ΔΡ是實(shí)際泥漿馬達(dá)AP、TF是實(shí)際刀面定向、WOB是實(shí)際WOB、DEPTH是實(shí)際 鉆頭深度、ROP是實(shí)際ROP，并且OSC是實(shí)際鉆軸振蕩頻率、速度、幅度、中性點(diǎn)和/或扭矩。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，(例如，由用戶、計(jì)算機(jī)或者計(jì)算機(jī)程序)提供所期望的 刀面定向，并且如上所述根據(jù)本公開的一個(gè)或者多個(gè)方面的設(shè)備將隨后跟蹤并且控制實(shí)際 刀面定向。然而，在跟蹤和控制實(shí)際刀面定向時(shí)，可以監(jiān)視鉆探操作參數(shù)數(shù)據(jù)以建立并且然 后實(shí)時(shí)地更新在⑴泥漿馬達(dá)Δ P和鉆頭扭矩；(2) WOB和鉆頭扭矩的變化；和(3)鉆軸位 置和實(shí)際刀面定向的變化之間的關(guān)系；以及在本公開范圍內(nèi)的其他可能的關(guān)系。然后可以 通過影響所監(jiān)視鉆探操作參數(shù)中的一個(gè)或者多個(gè)的變化而利用獲知的信息控制實(shí)際刀面 定向。因此，例如可以由用戶輸入所期望的刀面定向，并且根據(jù)本公開方面的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng) 系統(tǒng)可以旋轉(zhuǎn)鉆柱直至所監(jiān)視的刀面定向和/或其它鉆探操作參數(shù)數(shù)據(jù)指示井底工具的 運(yùn)動(dòng)。本公開的自動(dòng)化設(shè)備然后繼續(xù)控制旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器直至獲得所期望的刀面定向。然后進(jìn) 行指向性的鉆探。如果實(shí)際刀面定向偏離所期望的刀面定向，如可能地由所監(jiān)視的鉆探操作參數(shù)數(shù)據(jù)指示地，則旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器可以通過根據(jù)在所監(jiān)視的鉆探參數(shù)數(shù)據(jù)和刀面定向之間 的關(guān)系沿著或者順時(shí)針或者逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)鉆軸和/或鉆柱而作出反應(yīng)。如果正在利用振 蕩模式，則該設(shè)備可以改變振蕩幅度(例如，增加或者降低順時(shí)針振蕩部分)以使得實(shí)際刀 面定向恢復(fù)受到跟蹤的狀態(tài)。替選地，或者另外地，絞車系統(tǒng)可以通過進(jìn)出地饋送鉆探管線 而對(duì)于偏離刀面定向作出反應(yīng)，和/或泥漿泵系統(tǒng)可以通過增加或者降低泥漿馬達(dá)ΔΡ而 作出反應(yīng)。如果實(shí)際刀面定向進(jìn)一步地比預(yù)設(shè)(用戶可調(diào)節(jié))極限偏離所期望的定向比預(yù) 設(shè)(用戶可調(diào)節(jié))持續(xù)時(shí)間更長的時(shí)段，則該設(shè)備可以發(fā)出音頻和/或視覺報(bào)警信號(hào)。然 后可以給予操作者允許繼續(xù)自動(dòng)控制或者接管人工操作的機(jī)會(huì)。在獲知在連接之前和之后的鉆軸定向時(shí)，還可以利用該方案來控制刀面定向，以 減少實(shí)現(xiàn)連接所需的時(shí)間量。例如，可以以已知的刀面定向、WOB和/或泥漿馬達(dá)ΔΡ在井 底監(jiān)視鉆軸定向。然后可以設(shè)定滑接，并且鉆軸定向可以得以記錄并且然后參考上述關(guān)系 (一個(gè)或者多個(gè))。然后可以進(jìn)行連接，并且可以剛好在從滑接拉拽之前記錄鉆軸定向。此 時(shí)，鉆軸定向可以被重設(shè)為它在連接之前的定向。鉆探操作者或者自動(dòng)化控制器然后可以 啟動(dòng)“自動(dòng)指向”過程，并且該設(shè)備可以將鉆軸旋轉(zhuǎn)到一定位置并且然后返回底部。因此，鉆 探操作者可以無需等待刀面定向測量，并且可以不需要盲目返回井底。因此，在連接期間， 本公開的方面可以提供顯著的時(shí)間節(jié)約。而且，在本公開范圍內(nèi)的方法本質(zhì)上可以是本地的或者遠(yuǎn)程的?？梢岳靡粋€(gè)或 者多個(gè)智能自適應(yīng)控制器、可編程邏輯控制器、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和/或其它自適應(yīng)和/或“學(xué) 習(xí)”控制器或者處理設(shè)備實(shí)現(xiàn)這些方法，和這里討論的任何控制器。例如，可以經(jīng)由PLC、 PAC、PC、一個(gè)或者多個(gè)服務(wù)器、桌上型電腦、手持設(shè)備和/或具有適當(dāng)能力的任何其它形式 或者類型的計(jì)算設(shè)備部署或者執(zhí)行這樣的方法。如在這里所使用地，術(shù)語“基本上”意味著數(shù)值數(shù)量是在所述數(shù)值的大約百分之 二十內(nèi)的、優(yōu)選地是在大約百分之十內(nèi)的，并且更加優(yōu)選地是在大約百分之五內(nèi)的。在一個(gè) 優(yōu)選實(shí)施例中，這些術(shù)語指的是在所述數(shù)值的大約百分之一內(nèi)的、在大約百分之0.5內(nèi)的 或者甚至在大約百分之0. 1內(nèi)的數(shù)量。如在這里所使用地，術(shù)語“大約”應(yīng)該通常被理解為指的是在數(shù)字范圍中的兩個(gè)數(shù) 字。例如，“大約1到2”應(yīng)該被理解為“大約1到大約2”。而且，所有的數(shù)值范圍在這里均 應(yīng)該被理解成包括在該范圍內(nèi)的每一個(gè)整體整數(shù)或者整數(shù)的1/10。本公開還在這里通過引用而以其整體合并以下參考中的每一個(gè)· Richarson 等人的美國專利 No. 6, 050, 348· Bowden 的美國專利 No. 5，474，142 ；· Dhindsa 的美國專利 No. 5，713，422 ；· Pinckard 的美國專利 No. 6，192，998 ；· King 等人的美國專利 No. 6，026，912 ；· Power 等人的美國專利 No. 7，059, 427 ；· Guggari 的美國專利 No. 6，029，951 ；'"MSE 的實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)(A Real-time Implementation of MSE) ”，AADE-05-NTCE-66 ； “利用單位機(jī)械能的實(shí)時(shí)監(jiān)視而最大化鉆探速率(MaximizingDrill Rates with Real-time Surveillance of Mechanical specific energy)，，，SPE 92194 ；
“用于最大化機(jī)械鉆速的全面鉆速管理過程(ComprehensiveDrill-Rate Management Process To Maximize Rate of Penetration)，，，SPE102210 ；禾P “利用數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和MSE的實(shí)時(shí)分析最大化R0P(MaximizingR0P With Real-time Analysis of Digital Data and MSE)”， IPTC 10607。前面概述了幾個(gè)實(shí)施例的特征從而本領(lǐng)域技術(shù)人員可以更好地理解本公開的方 面。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該意識(shí)到他們可以容易地使用本公開作為基礎(chǔ)以設(shè)計(jì)或者修改用于 實(shí)現(xiàn)相同目的和/或?qū)崿F(xiàn)在這里介紹的實(shí)施例的相同優(yōu)點(diǎn)的其它過程和結(jié)構(gòu)。本領(lǐng)域技術(shù) 人員還應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，這樣的等價(jià)構(gòu)造并不偏離本公開的精神和范圍，并且他們可以在這里 作出各種改變、替代和更改而不偏離本公開的精神和范圍。該申請(qǐng)涉及(1)2007年11月6日提交的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)No. 60/985，869 (代 理人案號(hào)No. 38496. 45) ； (2)2007年12月21日提交的美國臨時(shí)專利申請(qǐng) No. 61/016，093 (代理人案號(hào)No. 38496. 43)；和(3) 2008年2月5日提交的美國臨時(shí)專利 申請(qǐng)No. 61/026，323 (代理人案號(hào)No. 38496. 46) ； (4) 2007年9月21日提交的美國專利申 請(qǐng)No. 11/859，378 (代理人案號(hào)No. 38296. 12) ；(5)2007年12月12日提交的美國專利申 請(qǐng)No. 11/952，511 (代理人案號(hào)No. 38296. 19) ； (6) 2007年8月29日提交的美國專利申 請(qǐng)No. 11/847，048 (代理人案號(hào)No. 38296. 14) ； (7) 2007年1月29日提交的美國專利申請(qǐng) No. 11/668，388 (代理人案號(hào)No. 38496. 21)；和(8) 2007年5月10日提交的美國專利申請(qǐng) No. 11/747，110 (代理人案號(hào)No. 38496. 16)。前面專利申 請(qǐng)中的每一件的公開由此通過引 用而被以其整體合并入這里。
權(quán)利要求
一種鉆探至目標(biāo)位置的方法，所述方法包括接收包括到目標(biāo)位置的計(jì)劃鉆探路徑的輸入；確定鉆探系統(tǒng)的井底鉆具組件的投影位置；將所述井底鉆具組件的所述投影位置與所述計(jì)劃鉆探路徑進(jìn)行比較以確定偏差量；創(chuàng)建基于離開所述計(jì)劃鉆探路徑的所述偏差量選擇的、到所述目標(biāo)位置的經(jīng)修改的鉆探路徑；和在鉆井的表面處自動(dòng)地并且以電子方式產(chǎn)生一個(gè)或者多個(gè)鉆機(jī)控制信號(hào)，所述鉆機(jī)控制信號(hào)使所述鉆探系統(tǒng)的所述井底鉆具組件轉(zhuǎn)向?yàn)檠刂鼋?jīng)修改的鉆探路徑指向所述目標(biāo)位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述創(chuàng)建到所述目標(biāo)位置的經(jīng)修改的鉆探路徑包括以 電子方式計(jì)算與所述計(jì)劃鉆探路徑交叉的從所述井底鉆具組件的所述投影位置開始的至 少一個(gè)曲線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述創(chuàng)建到所述目標(biāo)位置的經(jīng)修改的鉆探路徑包括以 電子方式計(jì)算新的計(jì)劃鉆探路徑，所述新的計(jì)劃鉆探路徑不與所述計(jì)劃鉆探路徑交叉并且 從所述井底鉆具組件的所述投影位置指向所述目標(biāo)位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，所述方法進(jìn)一步包括 再次確定所述鉆探系統(tǒng)的井底鉆具組件的投影位置；將所述井底鉆具組件的所述投影位置與所述新的經(jīng)修改的鉆探路徑進(jìn)行比較； 以電子方式創(chuàng)建到所述目標(biāo)位置的第二經(jīng)修改的鉆探路徑；和 自動(dòng)地并且以電子方式產(chǎn)生一個(gè)或者多個(gè)鉆機(jī)控制信號(hào)，所述鉆機(jī)控制信號(hào)使所述鉆 探系統(tǒng)的所述井底鉆具組件轉(zhuǎn)向?yàn)檠刂龅诙?jīng)修改的鉆探路徑指向所述目標(biāo)位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中確定所述井底鉆具組件的投影位置包括確定所述井底 鉆具組件的鉆頭的投影位置，并且其中確定所述鉆頭的投影位置包括考慮來自一個(gè)或者多 個(gè)測繪結(jié)果的數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中創(chuàng)建經(jīng)修改的鉆探路徑包括基于離開所述計(jì)劃路徑的 所述偏差量是否超過閥值而創(chuàng)建經(jīng)修改的鉆探路徑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中基于所述偏差量是否超過閥值創(chuàng)建經(jīng)修改的鉆探路徑 包括如果離開所述計(jì)劃路徑的所述偏差量超過第一閥值偏差量，則創(chuàng)建與所述計(jì)劃鉆探路 徑相交叉的經(jīng)修改的鉆探路徑；和如果所述偏差量超過第二閥值偏差量，則創(chuàng)建不與所述計(jì)劃鉆探路徑相交叉的經(jīng)修改 的鉆探路徑。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述計(jì)劃鉆探路徑包括公差帶，并且當(dāng)所述井底鉆具 組件的所述投影位置與所述公差帶邊界相交叉時(shí)，創(chuàng)建所述經(jīng)修改的鉆探路徑發(fā)生，并且 當(dāng)所述井底鉆具組件的所述投影位置在所述公差帶內(nèi)時(shí)，創(chuàng)建所述經(jīng)修改的鉆探路徑不發(fā)生。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，所述方法進(jìn)一步包括接收用戶發(fā)起的輸入，所述輸入指示 當(dāng)所述井底鉆具組件離開所述計(jì)劃路徑超過所述第二閥值偏差量時(shí)是否創(chuàng)建不與所述計(jì) 劃鉆探路徑相交叉的、到所述目標(biāo)的新的計(jì)劃路徑。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，所述方法進(jìn)一步包括以電子方式計(jì)算將所述井底鉆具組 件轉(zhuǎn)向到所述目標(biāo)位置需要的刀面定向數(shù)值和測得深度。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中創(chuàng)建到所述目標(biāo)位置的經(jīng)修改的鉆探路徑包括 以電子方式計(jì)算第一 3D曲線；以電子方式計(jì)算保持段；和可選地以電子方式計(jì)算第二 3D曲線，所述第一和可選的第二 3D曲線是所述經(jīng)修改的 鉆探路徑的一部分，所述可選的第二 3D曲線在所述目標(biāo)位置之前的位置處融合所述經(jīng)修 改的路徑與所述初始計(jì)劃鉆探路徑。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，所述方法包括 關(guān)于所述計(jì)劃鉆探路徑限定公差帶、干預(yù)帶和校正帶，其中將所述井底鉆具組件的所述投影位置與所述計(jì)劃鉆探路徑進(jìn)行比較包括確定哪 個(gè)帶包含所述井底鉆具組件的所述經(jīng)確定的投影，并且其中在創(chuàng)建到所述目標(biāo)位置的經(jīng)修改的鉆探路徑之后，關(guān)于所述經(jīng)修改的鉆探路徑限 定新的公差帶、新的干預(yù)帶和新的校正帶。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中確定井底鉆具組件的投影位置包括使用實(shí)時(shí)測繪投 影作為定向趨勢。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中所述實(shí)時(shí)投影是使用包括最小曲率圓弧、方向趨勢 或者直線中的至少一個(gè)的方法執(zhí)行的。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中所述實(shí)時(shí)投影包括刀面定向輸入。
16.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中創(chuàng)建到所述目標(biāo)位置的經(jīng)修改的鉆探路徑包括 以電子方式計(jì)算第一 3D曲線、保持段和沿著所述計(jì)劃鉆探路徑指引所述井底鉆具組件的可選的第二 3D曲線，其中通過以下計(jì)算所述第一和可選的第二 3D曲線中的每一個(gè) 以電子方式計(jì)算需要在所述目標(biāo)位置處與所述計(jì)劃鉆探路徑相交叉的任何曲線； 以電子方式計(jì)算需要在所述目標(biāo)位置之前的第一位置處與所述計(jì)劃鉆探路徑相交叉 的任何曲線，每一個(gè)曲線具有對(duì)于所述BHA可接受的曲率；以電子方式計(jì)算需要在所述第一位置之前的第二位置處與所述計(jì)劃鉆探路徑相交叉 的任何曲線，所述曲線具有不可接受的曲率，所述第一和第二位置分離選定的測量距離；并 且選擇在到達(dá)所述目標(biāo)位置之前在所述第一位置處與所述計(jì)劃路徑相交叉的所計(jì)算的 曲線。
17.一種用于鉆探到目標(biāo)位置的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括適于接收包括到目標(biāo)位置的計(jì)劃鉆探路徑的輸入的接收設(shè)備； 適于確定鉆探系統(tǒng)的井底鉆具組件的投影位置的傳感設(shè)備；適于將所述井底鉆具組件的所述投影位置與所述計(jì)劃鉆探路徑進(jìn)行比較以確定偏差 量的邏輯設(shè)備；適于創(chuàng)建基于離開所述計(jì)劃鉆探路徑的所述偏差量選擇的、到所述目標(biāo)位置的經(jīng)修改 的鉆探路徑的第二邏輯設(shè)備；和適于自動(dòng)地并且以電子方式產(chǎn)生一個(gè)或者多個(gè)鉆機(jī)控制信號(hào)的鉆機(jī)控制信號(hào)發(fā)生器， 所述鉆機(jī)控制信號(hào)使所述鉆探系統(tǒng)的所述井底鉆具組件轉(zhuǎn)向?yàn)檠刂鼋?jīng)修改的鉆探路徑指向所述目標(biāo)位置。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的系統(tǒng)，包括絞車驅(qū)動(dòng)、頂驅(qū)和泥漿泵，其中所述控制信號(hào)發(fā)生器 傳輸所述一個(gè)或者多個(gè)信號(hào)以控制所述絞車、所述頂驅(qū)和所述泥漿泵，以當(dāng)鉆探進(jìn)行時(shí)改 變所述井底鉆具組件的方向。
19.根據(jù)權(quán)利要求17的系統(tǒng)，其中所述第二邏輯設(shè)備包括基于離開所述計(jì)劃路徑的所 述偏差量是否超過閥值而創(chuàng)建經(jīng)修改的鉆探路徑，包括用于如果所述偏差量超過第一閥值偏差量則創(chuàng)建與所述計(jì)劃鉆探路徑相交叉的經(jīng)修 改的鉆探路徑的裝置；和用于如果所述偏差量超過第二閥值偏差量則創(chuàng)建不與所述計(jì)劃鉆探路徑相交叉的經(jīng) 修改的鉆探路徑的裝置。
20.一種在鉆探操作期間從鉆機(jī)向地下目標(biāo)位置指向性地轉(zhuǎn)向井底鉆具組件的方法， 包括產(chǎn)生具有鉆探路徑和作為公差帶的可接受的誤差容限的鉆探計(jì)劃； 接收指示一個(gè)或者多個(gè)定向趨勢和到鉆頭深度的投影的數(shù)據(jù)； 基于所述一個(gè)或者多個(gè)定向趨勢和到鉆頭深度的所述投影確定所述井底鉆具組件的 所述實(shí)際位置；確定所述鉆頭是否在所述公差帶內(nèi)；將所述井底鉆具組件的所述實(shí)際位置與所述計(jì)劃鉆探路徑進(jìn)行比較以識(shí)別所述井底 鉆具組件離開所述實(shí)際鉆探路徑的偏差量；基于所述偏差量創(chuàng)建經(jīng)修改的鉆探路徑，包括如果所述偏差量超過第一閥值偏差量，則創(chuàng)建與所述計(jì)劃鉆探路徑相交叉的經(jīng)修改的 鉆探路徑，和如果所述偏差量超過第二閥值偏差量，則創(chuàng)建不與所述計(jì)劃鉆探路徑相交叉的、到所 述目標(biāo)位置的經(jīng)修改的鉆探路徑；確定所期望的刀面定向以使所述井底鉆具組件轉(zhuǎn)向?yàn)檠刂鼋?jīng)修改的鉆探路徑； 在指向性的轉(zhuǎn)向控制器處自動(dòng)地并且以電子方式產(chǎn)生一個(gè)或者多個(gè)鉆機(jī)控制信號(hào)；和 將所述一個(gè)或者多個(gè)控制信號(hào)輸出到絞車和頂驅(qū)以使所述井底鉆具組件轉(zhuǎn)向?yàn)檠刂?所述經(jīng)修改的鉆探路徑。
全文摘要
用于鉆探到目標(biāo)位置的方法和系統(tǒng)包括接收包括到目標(biāo)位置的計(jì)劃鉆探路徑的輸入并且確定鉆探系統(tǒng)的井底鉆具組件的投影位置的控制系統(tǒng)。比較井底鉆具組件的投影位置與計(jì)劃鉆探路徑以確定偏差量。創(chuàng)建如基于離開計(jì)劃鉆探路徑的偏差量選擇的、到目標(biāo)位置的經(jīng)修改的鉆探路徑，并且產(chǎn)生使鉆探系統(tǒng)的井底鉆具組件轉(zhuǎn)向?yàn)檠刂?jīng)修改的鉆探路徑指向目標(biāo)位置的鉆機(jī)控制信號(hào)。
文檔編號(hào)E21B7/10GK101868595SQ200880117099
公開日2010年10月20日 申請(qǐng)日期2008年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月21日
發(fā)明者布賴恩·埃利斯, 斯科特·布恩, 比特·屈特爾, 科林·吉蘭 申請(qǐng)人:那伯斯環(huán)球控股有限公司