使用目标函数的钻井咨询系统和方法技术方案

用于控制钻井作业的方法和系统，包括使用统计模型确定与并入两个或更多个钻井特性测量值的目标函数显著相关的至少一种可控钻井参数。该方法和系统至少部分基于统计模型为至少一种可控钻井参数进一步产生作业建议。选择作业建议以优化目标函数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开一般地涉及用于改进钻井作业的系统和方法。更具体地，本公开涉及可结合烃相关钻井作业实施以改进钻井特性的系统和方法。
技术介绍
本章节旨在向读者介绍现有技术的各个方面，其可能与本专利技术的实施方式相关。 相信该讨论有助于向读者提供促进对本专利技术具体技术更好理解的信息。因此，应当理解，应据此阅读该陈述，而不必作为对现有技术的承认。油气工业在烃资源的勘探和开发中花费大量的作业成本进行钻井。因为装置和人力开支基于时间，可认为钻井成本是时间的函数。至少以两种方式可使钻井时间最小化 1)使钻进速率(ROP)(即，钻头穿透土地的速率)最大化；和2~)使非钻井的钻井时间(rig time)(例如，装卸装置以替换或修复装置、在钻井期间搭建井如安装套管和/或对井进行其他处理所花的时间)最小化。以往的努力试图致力于这些方法的每一个。例如，持续发展钻井装置以在促进更高的ROP时改进装置的寿命和装置的效率二者。而且，已经做出各种努力以模拟和/或控制钻井作业，以避免损坏装置和/或限制ROP的条件，如振动、钻头泥包等。许多降低钻井作业成本的尝试已经集中在增加R0P。例如，美国专利号 6,026,912 ；6，293，356 ；和6，382，331，每篇提出了用于增加ROP的模型和方程。在这些专利公开的方法中，操作员收集关于钻井作业的数据和确定可被改变以增加钻进速率的单个控制变量。在大多数例子中，控制变量是钻压(WOB)；模拟WOB和ROP之间的关系；并改变 WOB以增加R0P。尽管这些方法可在给定时间点产生增加的R0P，但是该具体的参数变化不可能是在所有环境下整体钻井特性的最大益处。例如，钻头故障和/或其他机械问题可能源于WOB和/或ROP的增加。在活跃钻井期间，尽管ROP增加可进一步加快钻井，但是由损坏装置和需要替换和/或修理装置的装置装卸引入的耽搁可导致明显更慢的整体钻井特性。此外，其他参数的变化，如钻柱旋转速率(RPM)的变化，比沿着单个变量的简单优化，可更有优势并产生更好的钻井特性。因为钻井特性不仅仅通过瞬时钻进速率测量，所以如在上面提到的专利中讨论的那些方法固有地受到限制。其他研究已经显示，通过考虑钻井作业的机械比能(Mechanical Specific Energy)和设计可使机械比能(MSE)最小化的钻井作业来提高钻进速率。例如， 美国专利公开号US2008-010MM和国际公开号W02007/073430——为了所有目的其每一篇通过引用以其整体并入本文——公开了在增加钻进速率的努力中使用的计算和/或监测 MSE的方法。具体地，钻井作业随着时间的MSE用于确定限制钻进速率的钻井条件，通常称作塌积限制因素(founder limiter)。一旦塌积限制因素已经被确定，可改变一种或多种钻井变量以克服塌积限制因素并增加R0P。作为一个例子，MSE模式可指示，钻头泥包限制 R0P。可在正在进行的钻井作业期间或通过装卸和改变装置，采用各种措施从钻头清除切屑并提高ROP。近来，在使用人工神经网络优化钻井作业方面已经产生了额外的兴趣，例如 US6, 732，052B2、US7, 142，986B2,和US7, 172，037B2。但是，基于神经网络的方法的局限性抑制了它们的进一步应用。例如，结果精确性对于训练数据集和网络结构的质量是敏感的。 其他问题是优化基于局部检索并且可能难于处理新的或高度可变的模式。在另一种实例中，美国专利5，842，149公开了旨在自动调整钻井参数的闭环钻井系统。但是，该系统需要查表以提供ROP和钻井参数之间的关系。因此，优化结果取决于该表的有效性和用于产生该数据的方法，所以该系统可能缺乏对于不包括在该表中的钻井条件的适宜性。另一种限制是需要井下的数据以进行优化。尽管这些过去的方法已经对钻井作业提供了一些改进，但是随着开发更难到达油藏中的烃资源并随着钻井成本的持续升高，仍然需要更加先进和更适宜的方法。进一步期望的改进可包括将优化努力从增加ROP扩展到优化通过如R0P、效率、停工时间等因素的组合测量的钻井特性。另外的改进可包括将优化努力从单个控制变量的迭代控制扩展到多个控制变量的控制。而且，改进可包括开发在正在进行的钻井作业期间能够建议作业变化的系统和方法。尽管当以该角度考虑时，可容易地理解这种研究目标，但是在实现这些目的的任何一个时存在许多挑战。例如，改进的系统和方法应当能够正确模拟钻井变量变化和ROP 和/或MSE(或钻井特性的其他可测量参数)结果之间的动态。改进的系统和方法可另外地或替代地适合根据可影响钻井特性的多个变量——只有其中一些是可控的和/或可测量的——确定作业的有效且安全的区域。另外或可选地，改进的系统和方法可适应实时对钻进条件的变化产生反应，如对岩性变化或钻井条件的其他不可控变化作出响应。当异常钻井事件发生时，改进的系统和方法可能够在它出现时检测到它并产生减轻问题的建议。因此，存在对提高钻井特性的系统或方法的需要，该钻井特性通过比仅仅钻进速率更稳健和预示性的因素测量。另外或可选地，存在对通过控制至少一种可控钻井变量改进钻井特性的系统或方法的需要。在一些实施中，在正在进行的钻井作业期间，可至少基本上实时产生和/或执行控制这种可控钻井变量的建议。本专利技术提供了这样的系统和方法，其提供一种或多种这些改进和/或满足一种或多种这些需要。
技术实现思路
本方法涉及用于钻井筒的方法和系统，所述井筒如在烃生产相关作业中使用的井筒。示例性方法包括1)接收关于表征正在进行的井筒钻井作业的钻井参数的数据，其中所述钻井参数的至少一种是可控的；幻使用统计模型确定与并入两个或更多个钻井特性测量值的目标函数显著相关的至少一种可控钻井参数；3)为至少一种可控钻井参数产生作业建议，其中所述作业建议被选择以优化目标函数；4)至少部分基于所产生的作业建议，对至少一种可控钻井参数决定作业更新；和5)在正在进行的钻井作业中执行所决定的作业更新的至少一种。本公开进一步涉及与钻井作业结合使用的基于计算机的系统。示例性的基于计算机的系统可包括1)适合执行指令的处理器；幻与处理器通信的存储介质；和幻至少一个可被处理器获取并保存在存储介质中的指令组。所述至少一个指令组适合执行本文所描述的方法。例如，指令组可适合1)接收关于表征正在进行的井筒钻井作业的钻井参数的数据，其中所述钻井参数的至少一种是可控的；幻使用统计模型确定与并入两个或更多个钻井特性测量值的目标函数显著相关的至少一种可控钻井参数；幻为至少一种可控钻井参数产生作业建议，其中所述建议被选择以优化目标函数；和4)输出所产生的作业建议用于在控制正在进行的钻井作业中考虑。本公开还涉及钻机和适合执行本文所描述方法的其他钻井装置。例如，本公开涉及钻机系统，其包括1)通信系统，其适合接收关于与正在进行的井筒钻井作业相关的至少两种钻井参数的数据；幻根据本文描述的基于计算机的系统，如适合执行本文描述方法的基于计算机的系统；和3)输出系统，其适合传送所产生的作业建议用于在控制钻井作业中考虑。钻井装置可进一步包括控制系统，其适合至少部分基于所产生的作业建议决定作业更新并在钻井作业期间执行所决定作业更新的至少一种。控制系统可适合至少基本上自动执行所决定的作业更新的至少一种。附图简述当阅读下列详细描本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·王，K·古玛兰，P·徐，S·F·索沃茨，L·王，J·R·贝利，E·A·O·彼蒂格尔，V·古普塔，NR·V·班格鲁，
申请(专利权)人：埃克森美孚上游研究公司，
类型：发明
国别省市：