用于自动钻压传感器校准和调节钻柱的屈曲的系统和方法技术方案

公开了一种用于自动钻压传感器校准和调节钻柱的屈曲的系统和方法。一个方法包括在井眼中的第一深度处进行第一勘测记录，第一勘测记录提供在第一深度处的钻柱的倾角和方位角、采用设置在井底组件上的传感器短节来测量在第一深度处的钻压，井底组件形成钻柱的一部分并且钻头部署于钻柱的端部、计算在井眼中的第二深度处的预测的井眼曲率，预测的曲率包括在第二深度处的钻柱的预测的倾角和预测的方位角、基于预测的井眼曲率来计算钻压校正值、以及采用该钻压校正值来校准传感器短节。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于自动钻压传感器校准和调节钻柱的屈曲的系统和方法
本公开涉及随钻测量技术，以及更特定地，涉及一种用于自动钻压(weightonbit)传感器校准和调节钻柱的屈曲的系统和方法。
技术介绍
为了获得诸如石油和天然气之类的碳氢化合物，通过旋转附接至钻柱末端的钻头来钻井眼。目前的钻探活动的一大部分涉及定向钻井，即，钻斜和/或水平井眼，以增加从地下地层的油气开采。现代的定向钻井系统一般使用具有井底组件(BHA)的钻柱和位于钻柱的末端的钻头，可通过利用设置在井下靠近钻头处的泥浆电机(即，井下电机)从地表旋转，或利用泥浆电机和从地表的钻柱的旋转的组合旋转钻头。通常被称为“泥浆”或“钻井泥浆”的加压钻井液被泵入到钻管中以冷却钻头并且将钻屑和微粒冲洗回地表以供处理。泥浆还可被用于旋转泥浆电机并且藉此旋转钻头。BHA一般包括非常接近于钻头放置并且配置成测量与钻柱和钻头相关联的特定井下操作参数的多个井下设备。这些设备通常包括用于测量井下温度和压力的传感器、方位角和倾角测量装置、和电阻率测量装置以确定碳氢化合物和水的存在。被称为随钻测井(“LWD”)和随钻勘测(“MWD”)的附加井下仪器经常附接至钻柱以在钻井操作期间确定地层地质和地层流体条件。通常沿着预定的路径来钻井眼，并且通常井眼的钻探行进通过多个地层。为了最优化钻井操作，在地表处的钻井操作者控制地表控制的钻井参数，诸如，钻压、流经钻管的钻井流体、钻柱旋转速度、和钻井流体的密度和粘度。井下操作条件不断地变化，并且钻井操作者必须能够对这些变化作出反应并且调节地表控制的参数以最优化钻井操作。在钻井操作期间，重力和井眼曲率直接影响与精确确定施加至钻头上的真实钻压相关的钻井性能。在不知道通过重力和井眼曲率产生的掩蔽效应的情况下，确定钻压是否被正确地施加至井眼的底部可能会变得极度困难。遇到的至少一个问题是不知道实际井眼曲率、倾斜、和方位角直到在附接至BHA的勘测探头在新的深度处测量井眼倾角和方位角之后。直到勘测探头到达该深度为止，在仅精确地知道从勘测测量点到井眼的底部的井眼曲率是多少的情况下，存在数据中的深度滞后。目前，认为没有方法知道在勘测探头或仪器之下的实际井眼曲率、方位角、和倾角是多少。
技术实现思路
本公开涉及随钻测量的技术，且更特定地，涉及一种用于自动钻压传感器校准和调节钻柱的屈曲的系统和方法。在一些实施例中，公开了一种用于在钻井操作中最优化钻压测量值的方法。该方法可包括在井眼中的第一深度处进行第一勘测记录，第一勘测记录提供在第一深度处的钻柱的倾角和方位角、采用设置在井底组件上的传感器短节(sensorsub)来测量在第一深度处的钻压，井底组件形成钻柱的一部分并且钻头部署于钻柱端部、计算在井眼中的第二深度处的预测的井眼曲率，预测的曲率包括在第二深度处的钻柱的预测的倾角和预测的方位角、基于预测的井眼曲率来计算钻压校正值、以及采用钻压校正值来校准传感器短节。在其他实施例中，公开了一种用于在钻井操作中最优化钻压测量值的系统。该系统可包括井底组件，井底组件耦合至延伸到井眼中的钻柱、一个或多个勘测探头，其设置在井底组件上并且配置成在井眼中的第一深度处进行第一勘测记录，第一勘测记录提供在第一深度处的钻柱的倾角和方位角、传感器短节，传感器短节设置在井底组件上并且配置成勘测在第一深度处的钻压、数据采集系统，数据采集系统通信地耦合至一个或多个勘测探头和传感器短节并且能够接收和处理第一勘测记录和钻压、以及钻压和扭矩校正模块，钻压和扭矩校正模块通信地耦合至数据采集系统并且具有一个或多个处理器，该处理器配置成计算在井眼中的第二深度处的预测的井眼曲率，且基于预测的井眼曲率来计算钻压校正值，钻压校正值被用于校准传感器短节。通过阅读以下优选实施方式的描述，本公开的特征将对于本领域技术人员是显而易见的。附图说明包括以下附图以说明本公开的某些方面，并且不应当被示为排他实施例。所公开的主题能够在形式和功能上进行相当多的修改、变更、组合和等价方案，如本领域普通技术人员在获知本公开的益处后所能想到。图1示出了根据本公开的实施例的钻井系统。图2示出了根据本公开的一个或多个实施例的示例性井底组件。图3A-3D示出了显示根据一个或多个实施例的用于利用实际和预测的计算来校正钻压的过程的井眼的演变的视图(progressive)。图4示出了根据一个或多个实施例的用于基于井眼曲率来外推沿着钻柱的钻压的方法的示意流程图。图5示出了根据一个或多个实施例的可配置成执行本文所描述的方法的系统的简化示意图。图6示出了根据一个或多个实施例的配置成执行用于执行操作的软件的示意性数据采集系统。具体实施方式本公开涉及随钻测量技术，且更特定地，涉及一种用于自动钻压传感器校准和调节钻柱的屈曲的系统和方法。本文所公开的实施例提供基于估算的到钻头的投影计算来用于校正钻压测量值的方法，以估算对所施加的钻压的校正，直到知道实际的井眼曲率为止。一旦已知实际的井眼曲率，先前估算的值可被修改成实际值，因此修正或者以其他方式再评价仅基于预测模型的先前接受的数据。如将理解的，这可减少知道实际的钻头面接触力的误差。此外，通过按照本文所描述的示例性方法，人们可以根据穿行(flythrough)预测技术来自动地校正传感器钻压测量值，藉此减少停止并重新校准钻压测量值装置所需的次数。如将理解的，这可证明由于不需要重新校准在节省钻井时间和每英尺的成本方面是有利，而且还可通过更有效地管理实际施加到钻头面的钻压来改进钻井效率和运行寿命。通过校准和重新校准钻压传感器(多个)来提供更精确的钻压(WOB)读取，可更精确地评估钻头的机械效率，以查看钻头运行得如何。例如，高于实际WOB的WOB测量值可促使操作员推断钻头变钝或岩石比实际看上去更硬。这样的结论可导致提早更换钻头。相反地，低于实际WOB的WOB测量值可导致操作员错误地推断岩石比实际看上去软。在其中操作员未知晓WOB的情况下，这样的结论可导致包括钻头在内的损坏或受损的井底组件、损坏或受损的轴承、和/或失速或损坏的泥浆电机。因此，更精确的WOB确定可改进可靠性并且允许操作员保持在操作极限内并且做出更明智的决定，特别是在钻定向井时。此外，更精确的WOB可用于增加导向性能和最优化钻井速度。而且，更精确的WOB读数也可用于以多种其他方式最优化钻井。例如，操作者可得出关于井下条件的更精确的结论，以保持最佳钻井参数。而且，更精确的WOB读数可用于在有或者没有操作者的干预的情况下，推荐自动化牵引和钻井系统中的钻井参数或对自动化牵引和钻井系统中的钻井参数进行改变。使用本文所描述的示例性方法的系统可在钻井应用成为钓鱼或固井作业之前积极前瞻感测或预测钻井问题。此外，采用本文所描述的示例性方法可更容易地检测钻头偏斜，藉此最小化或者以其他方式完全消除全部昂贵的或者更糟糕的侧钻(sidetracks)。所公开的方法还可演化成自动化钻井平台的基础。通过承担将钻井参数保持在钻机和定向钻机的适当范围内的负担，剩下更多的时间给人分析数据并且基于更好的数据的更好的判断。参照图1，所示的为示例性钻井系统100，示例性钻井系统100可与本公开的一个或多个实施例配合使用。可通过使用钻井系统100钻入地面102中来创建井眼。钻井系统100可被配置成驱动井底组件本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在钻井操作中最优化钻压测量值的方法，包括：在井眼中的第一深度处进行第一勘测记录，所述第一勘测记录提供在第一深度处的钻柱的倾角和方位角；采用设置在井底组件上的传感器短节来测量第一深度处的钻压，所述井底组件形成钻柱的一部分并且所述钻头部署于所述钻柱的端部；计算在井眼中的第二深度处的预测的井眼曲率，所述预测的井眼曲率包括在第二深度处的钻柱的预测的倾角和预测的方位角；基于预测的井眼曲率来计算钻压校正值；以及采用所述钻压校正值来校准所述传感器短节。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.28 US 61/580,9331.一种用于在钻井操作中最优化钻压测量值的方法，包括：在井眼中的第一深度处进行第一勘测记录，所述第一勘测记录提供在第一深度处的钻柱的倾角和方位角；采用设置在井底组件上的传感器短节来测量第一深度处的钻头上的钻压，所述井底组件形成钻柱的一部分并且所述钻头部署于所述钻柱的端部；基于所述第一勘测记录计算在井眼中的第二深度处的预测的井眼曲率，所述预测的井眼曲率包括在第二深度处的钻柱的预测的倾角和预测的方位角；基于预测的井眼曲率来计算钻压校正值；以及采用所述钻压校正值来校准所述传感器短节。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：钻掘从第一深度到第二深度的间隔；在所述钻柱沿着间隔移动时实时地测量所述钻头上的钻压；在所述钻柱沿着间隔移动时基于预测的井眼曲率来重新处理钻压校正值；以及在所述钻柱沿着间隔移动时采用经重新处理的钻压校正值来实时地重新校准所述传感器短节。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，进一步包括：在第二深度处进行第二勘测记录，所述第二勘测记录提供在第二深度处的钻柱的倾角和方位角；利用第一深度和第二深度之间的倾角和方位角的变化来计算真实的井眼曲率；以及基于真实井眼曲率来重新处理所述钻压校正值。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，进一步包括：采用所述传感器短节来测量所述井底组件的弯曲；以及当钻柱的弯曲违背真实井眼曲率时，检测所述钻柱的屈曲。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：采用所述传感器短节来测量所述井底组件的弯矩；以及当所述弯矩超出预定的极限时，检测所述钻柱的屈曲。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：采用所述传感器短节来测量在第一深度处的钻头上的扭矩；基于预测的井眼曲率来计算扭矩校正值；以及采用所述扭矩校正值来校准所述传感器短节。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，进一步包括：钻掘从第一深度到第二深度的间隔；在所述钻柱沿着间隔移动时实时地测量钻头上的扭矩；在所述钻柱沿着间隔移动时基于预测的井眼曲率来重新处理扭矩校正值；以及在所述钻柱沿着间隔移动时采用经重新处理的扭矩校正值来实时地重新校准所述传感器短节。8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，进一步包括：在第二深度处进行第二勘测记录，所述第二勘测记录提供在第二深度处的钻柱的倾角和方位角；利用第一深度和第二深度之间的倾角和方位角的变化来计算真实的井眼曲率；以及基于真实井眼曲率来重新处理所述扭矩校正值。9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，利用作用在钻柱上的重力和曳力...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·T·海，R·塞缪尔，
申请(专利权)人：哈里伯顿能源服务公司，
类型：发明
国别省市：美国;US