用于地層探測與評估的系統(tǒng)及方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)申請交叉引用
[0002] 本申請是2014年2月21日提交的標(biāo)題為"用于地層探測與評估的系統(tǒng)及方法(代理 人案號HADT-31796)的美國專利申請14/186,470的專利合作條約申請，其要求2013年6月24 日提交的標(biāo)題為"用于地層探測與評估的系統(tǒng)及方法(代理人案號HADT-31792)的美國臨時 申請61/838,689的優(yōu)先權(quán)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] W下公開設(shè)及定向和常規(guī)鉆井。
【背景技術(shù)】
[0004] 由于許多鉆孔的深度和復(fù)雜性增加，包括定向鉆井所增加的復(fù)雜性，為提取礦物 質(zhì)而進行的鉆井變?yōu)樵絹碓綇?fù)雜的操作。鉆井是一種昂貴的操作，鉆井失誤使成本增加，且 在一些情況下，鉆井失誤可能永久性地降低鉆井在未來數(shù)年間的產(chǎn)出?，F(xiàn)有的技術(shù)和方法 不能適當(dāng)?shù)貞?yīng)對鉆井的復(fù)雜性本質(zhì)。相應(yīng)地，需要用于改進鉆井操作的系統(tǒng)和方法。
【附圖說明】
[0005] 為更全面地進行理解，現(xiàn)在將參考結(jié)合附圖所進行的W下描述，所述附圖中：
[0006] 圖1A所示為其中可實施本公開的多個方面的環(huán)境的一個實施例；
[0007] 圖1B所示為可W用于圖1A所示環(huán)境中的鉆井系統(tǒng)的一個實施例；
[0008] 圖1C所示為可W用于圖1A所示環(huán)境中和/或使用圖1B所示鉆井系統(tǒng)的計算機系統(tǒng) 的一個實施例.
[0009] 圖2所示為可W用于創(chuàng)建基線標(biāo)記，使所創(chuàng)建的基線標(biāo)記與規(guī)劃標(biāo)記相關(guān)聯(lián)，并在 鉆井期間掃描查找規(guī)劃標(biāo)記的方法的一個實施例的流程圖；
[0010] 圖3所示為可W用于創(chuàng)建基線標(biāo)記的方法的一個實施例的流程圖；
[0011] 圖4所示為圖3所示方法可W使用的日志文件(log file)的一個實施例；
[0012] 圖5所示為可從圖4所示的日志文件創(chuàng)建的基線標(biāo)記的一個實施例；
[0013] 圖6所示為圖5中的基線標(biāo)記的表示形式的一個實施例；
[0014] 圖7所示為可W用于創(chuàng)建圖6中的表示形式的方法的一個實施例的流程圖；
[0015] 圖8所示為可W用于與圖4所示方法交互的圖形用戶界面的一個實施例；
[0016] 圖9所示為可W用于創(chuàng)建規(guī)劃標(biāo)記并將其與基線標(biāo)記相關(guān)聯(lián)的方法的一個實施例 的流程圖；
[0017] 圖10所示為可W用于與圖9所示方法交互的圖形用戶界面的一個實施例；
[0018] 圖11所示為可W用于解析記錄數(shù)據(jù)和識別規(guī)劃標(biāo)記的方法的一個實施例的流程 圖；
[0019] 圖12A所示為圖11所示流程圖的更詳細示例的一個實施例的流程圖；
[0020] 圖12B所示為圖12A所示流程圖的步驟之一的更詳細示例的一個實施例的流程圖；
[0021] 圖12C所示為圖12A所示流程圖的步驟之一的更詳細示例的一個實施例的流程圖；
[0022] 圖13A-13D所示為參考指紋和可W從不確定性區(qū)域獲得并與所述參考指紋相比較 的候選指紋的實施例的示圖；
[0023] 圖14所示為可W由圖11的方法和/或圖12的方法報告信息并允許進行修改的圖形 用戶界面的實施例之一。
【具體實施方式】
[0024] 現(xiàn)在參照附圖，其中，附圖中通篇使用相同標(biāo)號來表示相同元素，顯示并描述了用 于探測地層中的標(biāo)記的系統(tǒng)和方法的各種視圖和實施例，并描述了其他可能的實施例。附 圖不一定按比例繪制，在一些情況下，僅出于說明目的，在部分位置對附圖進行了放大和/ 或簡化。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠理解，基于可能實施例的下列示例，可W得到眾多可能的 應(yīng)用和變化。
[0025] 參見附圖1A，示出了環(huán)境100的一個實施例，其中地層102具有地表104。將要或正 在用鉆機108在地層102內(nèi)鉆設(shè)井孔106。已制定鉆井計劃，W鉆設(shè)達到真垂直深度(TVD)llO 的井孔106。井孔106將延伸穿過地層112和114,止于地層116,且不會到達下邸層 (underlying layer) 118和120。地層邊界113將地層112和114分離，地層邊界115將地層114 和116分罔，地層邊界117將地層116和118分罔，及地層邊界119將地層118和120分罔。斷層 122使每個地層部分向下移位。相應(yīng)地，井孔106位于未移位的地層部分112A-120A，而地層 部分112B-120B表示移位的地層部分。雖然圖中未顯示，但可W理解，井孔106可W延伸穿過 斷層122。
[0026] 井孔106可W被指向位于地層116中的目標(biāo)區(qū)域124。目標(biāo)區(qū)域124可W是由指示井 孔106終止處的坐標(biāo)或其他標(biāo)記所限定的一個或多個地下點，或可W僅限定井孔106被保留 在其內(nèi)的深度范圍（例如，地層116自身）。應(yīng)當(dāng)理解，目標(biāo)區(qū)域124可W是任何形狀和大小， 且可W用任何方式限定。相應(yīng)地，目標(biāo)區(qū)域124可W代表井孔106的端點，或可W延伸至實際 可能達到的鉆井深度。例如，若鉆井包括水平分量，且目標(biāo)在于沿地層116盡可能遠地延伸， 則所述目標(biāo)可W就是地層116本身，且鉆井可W持續(xù)直至達到限值，例如產(chǎn)權(quán)邊界或鉆柱長 度的物理限制。
[0027] 環(huán)境100中可W存在一個或多個現(xiàn)有井126?，F(xiàn)有井126可W是探邊井（off set well)或可W是位置相對靠近規(guī)劃井孔106的另一個井。來自井126的地層信息(例如，伽馬 測錄)可W用于規(guī)劃井孔106, W及用于在鉆井期間評估井孔106的鉆井計劃。應(yīng)當(dāng)理解，井 126的相對于井孔106的位置可能影響與獲取自井孔106的地層信息的相關(guān)性。例如，各地層 邊界113、115、117和119的深度隨著井126的位置而變化。通常，井126離井孔106越近，兩口 井的地層特征的相關(guān)性越大。但是，可能存在某些例外，例如兩口井位于斷層線122的相對 側(cè)。
[0028] 本實施例中，所述地層信息包括從伽馬測錄獲取的伽馬福射讀數(shù)，其提供了地質(zhì) 材料的相對于深度的放射性。相應(yīng)地，伽馬測錄可W用于提供關(guān)于井孔106相對于各地層邊 界113、115、117和119和地層112、114和116的當(dāng)前位置(例如，圖1B中的BHA149)的某些指 示，且還可W根據(jù)地層自身內(nèi)的放射性的變化，提供關(guān)于BHA在特定地層內(nèi)的近似位置的信 息。
[0029] 應(yīng)當(dāng)理解，雖然使用了包含伽馬福射讀數(shù)的伽馬測錄作為舉例，本公開并不限于 伽馬測錄，在本申請所述的各實施例中，除了伽馬測錄W外，或作為其替代形式，還可W使 用其他信息形式，包括地層信息和/或可指示變化的鉆井操作參數(shù)。例如，可W使用關(guān)于電 阻率、孔隙度、壓強、中子密度，穿透速率(R0P)和/或機械比能(MSE)的信息。通常，所用信息 需要提供足夠的細節(jié)，才能用于為鉆井計劃提供實時或近乎實時的調(diào)整。相應(yīng)地，該信息的 解析度可能影響本申請所述方法的準(zhǔn)確度。
[0030] 參見圖1B，W如圖所示的環(huán)境130,更詳細地說明了圖1A中的環(huán)境100的一部分的 一個實施例。本實施例中，環(huán)境100包括位于地表104上的井架132。井架132可W是圖1A的鉆 機108的一部分。井架132包括定滑輪134。動滑輪136通過鉆繩138與定滑輪134禪合。在頂部 驅(qū)動系統(tǒng)(如圖所示）中，頂驅(qū)140被禪合到動滑輪136,并提供鉆井所需的旋轉(zhuǎn)力。保護接頭 142可W位于頂驅(qū)140和作為鉆柱146的一部分的鉆管144之間。頂驅(qū)140通過保護接頭142轉(zhuǎn) 動鉆柱146,由此轉(zhuǎn)動地層102中的井孔106內(nèi)的井底鉆具組合(ΒΗΑΗ49的鉆頭148。泥漿累 152可W將流體混合物(例如泥漿）153從泥漿池或其他容器154導(dǎo)入井孔106中。泥漿153可 W從泥漿累152流入排出管線156中，所述排出管線156經(jīng)立管160被禪合到水龍帶158。水龍 帶158被禪合到頂驅(qū)140,頂驅(qū)140包含供泥漿153流入鉆柱146和井孔106的通道。轉(zhuǎn)盤162可 W與轉(zhuǎn)盤方瓦164配合，W在鉆柱146未轉(zhuǎn)動時固定鉆柱146。
[0031] 感應(yīng)、探測和/或評估功能可W包含在井下工具166(其可位于鉆柱沿線的一個或 多個位置中）即BHA 149中，或可W位于鉆柱146沿線的其他位置。例如，伽馬福射傳感器可 W被包含在井下工具166中和/或位于鉆柱146沿線的其他位置。
[0032] 在一些實施例中，可W通過地表104上的控制系統(tǒng)168提供地層探測和評估功能。 控制系統(tǒng)168可W位于井架132處或可W遠離實際鉆井位置。例如，控制系統(tǒng)168可W是如 2011年12月22日提交并于2012年7月3日授權(quán)的標(biāo)題為"用于表面可控鉆井的系統(tǒng)和方法" 且專利號為8,210,283的美國專利中所公開的系統(tǒng)，該專利W參考形式全文并入本申請。可 替代地，控制系統(tǒng)168可W是獨立系統(tǒng)，或可W并入井架132處的其他系統(tǒng)中?？刂葡到y(tǒng)168 可W通過有線和/或無線連接(未顯示)接收地層信息。在一些實施例中，控制系統(tǒng)168可W 使用評估功能來提供如2012年6月22日提交的標(biāo)題為"用于在鉆井期間確定測點之間的遞 增級數(shù)的系統(tǒng)和方法"且序號為13/530,298的美國專利申請中所公開的收斂計劃和/或其 他矯正措施，該申請W參考形式全文并入本申請?？刂葡到y(tǒng)168可W部分或全部位于井下工 具166內(nèi)，或可W與井下工具166的獨立控制器進行通信。
[0033] 參見圖1C，如圖所示為計算機系統(tǒng)180的一個實施例。計算機系統(tǒng)180是用于執(zhí)行 此述各個過程的系統(tǒng)部件或裝置(例如圖1B所示的控制系統(tǒng)168)或獨立系統(tǒng)的一種可能實 施例。在計算機系統(tǒng)180位于現(xiàn)場，例如在如圖1A所示的環(huán)境100和/或如圖1B所示的環(huán)境 130的情境中時，該計算機系統(tǒng)可W被包含在經(jīng)過硬化W用于工業(yè)應(yīng)用和惡劣環(huán)境的相對 粗糖的抗震箱中。應(yīng)當(dāng)理解，井下電子設(shè)備可W被安裝在適應(yīng)性懸掛系統(tǒng)或其他種類的阻 尼系統(tǒng)中。
[0034] 計算機系統(tǒng)180可W包括中央處理器rCPU" ) 182、存儲器184、輸入/輸出ΓΙ/爐） 裝置186和網(wǎng)絡(luò)接口 188。元件182、184、186和188由傳輸系統(tǒng)(例如總線）190互聯(lián)。電源(PS) 192可W通過電力傳輸系統(tǒng)194(圖中所示還兼有數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)190,但電力和數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng) 可W分開)向計算機系統(tǒng)180的部件供電。
[0035] 應(yīng)當(dāng)理解，計算機系統(tǒng)180可W采用不同配置，且每個所列舉的元件可W實際上代 表若干不同元件。例如，CPU182可W實際上代表多處理器或分布式處理系統(tǒng)；存儲器184可 W包括不同級別的高速緩沖存儲器、主存儲器、硬盤和遠程存儲位置;所述I/O裝置186可W 包括顯示器、鍵盤燈等;且網(wǎng)絡(luò)接口 188可W包括一個或多個網(wǎng)卡，所述網(wǎng)卡提供到網(wǎng)絡(luò)196 的一個或多個有線和/或無線連接。因此，可W預(yù)見該計算機系統(tǒng)180的配置具有廣泛靈活 性。
[0036] 該計算機系統(tǒng)180可W使用任何操作系統(tǒng)(或多操作系統(tǒng)），