井眼钻进系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种从一个井场外位置钻进至少一个井眼的方法和装置。每一个井眼位于一个具有一个钻机的井场，所述钻机具有一个悬挂在该钻机上的井下钻具。有选择地推进井下钻具进入地层内，以形成一个井眼。井下钻具根据井场设置进行操作。从位于所述的井场周围的多个传感器采集井场参数。把至少一部分井场参数发送到一个井场外控制中心。井场外控制中心对井场参数进行分析，并根据该分析，从井场外控制中心对井场设置进行自动调节。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术通常涉及烃井眼钻进系统领域，特别是涉及根据井下参数对钻井操作进行分析和/或控制。
技术介绍
从一个地下地层获取烃需要把一个钻具布设到地层中。该钻具从一个钻机被推入到地层内，以形成一个井眼，通过该井眼可以生产烃。在钻进过程中，需要采集与钻进操作和地下地层有关的信息。一些传感器设置在地面和/或井下系统的各个不同位置，以产生关于井眼、地层和操作状态以及其它方面的数据。对这些数据进行采集和分析，从而做出有关钻进操作和地层的决策。通常，一个钻井操作者在钻机上采集和考虑关于井场的数据。钻井操作者监测这些数据以确定是否有问题存在并对钻机的机械和电子系统进行必要的调节。例如，钻井操作者可以调节钻进速度、钻进方向、井眼压力和其它条件。通过这些调节，钻井操作者可以控制钻进操作以产生所需要的结果。钻井操作者依靠其一般性的理解或经验来操作钻进设备，从而以最有效并且优选成本最低的方式钻进井眼，以实现所需要的井眼轨迹。钻井操作者通常从一个地面控制站对井眼操作直接施加控制。通过处理数据，井眼操作者通常可以防止对钻具或者井眼的损害，这些损害可能会破坏或者妨碍井眼操作。另外，这些信息可以用于确定所需的钻进轨迹、优化钻进条件或者其它有利于钻进过程的条件。人们研制出了多种技术来协助对井场的钻进操作进行控制。其中的一种技术涉及使用地面控制系统控制井下钻具。美国专利US6662110中描述了这种地面钻进控制系统的例子，该专利转让给本专利技术的受让人。在这种情况下，井场的钻进操作的控制在井场进行。通常，一个或者几个有经验的钻井操作者在井场监测和控制钻进操作。在许多情况下，钻具能够在钻进操作中采集井下数据。例如这种情况包括使用随钻测井或者随钻测试工具。另外，钻具可以从井眼内取出以放入地层评价工具到井下进行进一步的观测。这些地层评价工具用于对井眼和/或周围地层内的流体进行测试和/或取样。例如，这些地层评价工具的例子可以包括电缆测试和取样工具，例如象美国专利US4860581和US4936439中描述的那些工具，这些专利已经转让给本专利技术的受让人。地层评估工具采集的信息通常(通过电缆或者取出工具)被送到地面。例如，地层评估信息经常用于确定可开采资源的位置。一旦地层评估工具完成调查工作，就从井眼内取出，而钻具重新插入到井眼内以继续钻进过程。尽管在钻进操作方面有了这些进步，还需要从井场外位置对一个或者几个井场的钻进操作进行控制。还需要一个能够整合来自一个或者多个井场的各种数据并最好实时根据这些数据发送指令的系统。还需要一个能够从井场外位置自动和/或启动指令从而减少或者避免在井场需要钻井操作者和/或增加井场可得到的专有技术的水平。
技术实现思路
根据本专利技术的至少一个方面，本专利技术涉及一种从一个井场外位置钻进至少一个井眼的方法，所述至少一个井眼位于具有一个钻机的井场，所述的钻机具有一个悬挂在该钻机上的下井钻具，该方法包括下列步骤有选择地推进井下钻具进入地层内，以形成至少一个井眼；从位于所述的井场周围的多个传感器采集井场参数；把至少一部分井场参数发送到一个井场外控制中心；对井场参数进行分析；以及根据井场参数分析的结果，从井场外控制中心对井场设置进行自动调节。井下钻具根据井场设置进行操作。根据本专利技术的另外一个方面，本专利技术涉及一种用于从一个井场外位置钻进井眼的系统。该系统包括一个或者多个井场、一个井场外控制中心和一个井场外通信链路。每一个井场具有一个钻井钻具组合、多个传感器和一个井场收发器。所述钻井钻具组合包括一个钻具，所述的钻具借助于一个钻柱悬挂在一个钻机上；所述的钻具的井下端部有一个钻头，该钻头适合于进入地层以形成井眼。多个传感器位于至少一个井场周围。所述的传感器适合于采集井场参数。井场收发器用于在井场发送和接收信号。井场外控制中心设置有一个井场外处理器、一个井场外收发器和一个井场外控制器。井场外处理器适合于对井场参数进行分析并根据该分析做出决策。井场外收发器用于从井场外位置发射信号和接收信号。井场外控制器适合于根据井场参数的分析结果自动调节井场设置。井场外通信链路位于所述的井场和井场外收发器之间，用于在两者之间进行信号通信。根据本专利技术的另外一个方面，本专利技术涉及一种从一个井场外位置钻进至少一个井眼的方法，该方法包括下列步骤根据一个井场设置有选择地操作一个下井钻具，以在井场处形成至少一个井眼；从位于所述的至少一个井场周围的多个传感器采集井场参数；借助于一个井场控制单元有选择地在井场调节井场设置；把至少一部分井场参数从井场发送到一个井场外控制中心；根据对井场参数的分析，在井场外控制中心做出决策，并从井场外控制中心发送指令到井场控制单元来调节井场设置。参照附图和下面的描述，本专利技术的其它方面将更加清楚。附图说明参照下面的附图来考虑优选实施方式的详细描述，可以更好地理解本专利技术。这些附图包括图1是一个井场的示意性正视图，部分为剖面图，井场具有一个用于钻进井眼的地面和井下系统。图2是一个用于控制一个或多个井眼的钻进的井场外系统的示意图。图3是一个井场外钻进控制系统的通信系统的示意图。图4是从一个井场外位置控制至少一个井眼的钻进的方法的流程图。具体实施例方式图1描述一个井场系统1，利用该系统可以实现本专利技术的优点。井场系统包括一个地面系统2、井下系统3和一个地面控制单元4。在所描述的实施例中，一个井眼11由所公知的方式旋转钻进形成。然而，根据本专利技术公开的内容，本领域普通技术人员能够理解，本专利技术还可以应用于除常规旋转钻进以外的其它钻进方式(如基于泥浆马达的定向钻进)，并且不限于应用于陆地钻机。井下系统3包括一个悬挂于井眼11内的钻柱12，钻柱12下端具有一个钻头15。地面系统2包括位于穿过地下地层F的井眼11上方的陆地平台和井架组合10。井架组合10包括一个转盘16、方钻杆17、钩18和一个旋转水龙头19。钻柱12由转盘16旋转，由图中未示出的一个装置驱动，转盘16与钻柱12上端的方钻杆17配合。钻柱12通过方钻杆17和一个旋转水龙头19悬挂在一个钩18上，钩18连接在一个游动滑车(图中也未示出)上，该旋转水龙头19允许钻柱相对于钩旋转。地面系统还包括存储在井场内形成的泥浆池27内的钻井液或者泥浆26。一个泵29借助于水龙头19内的一个出口把钻井液26输送到钻柱12的内部，引导钻井液如箭头9所示向下穿过钻柱12流动。钻井液借助于钻头15上的开口从钻柱12中流出，然后如箭头32所示，钻井液穿过钻柱外侧和井壁之间的区域(称为环空)向上循环。通过这种方式，钻井液润滑钻头15并在返回泥浆池27时把地层钻屑携带到地面上，以便于再循环。钻柱12还包括一个位于钻头15附近(换句话说距离钻头几个钻铤长度)的底部钻具组合(BHA)，用附图标记100表示。该底部钻具组合具有测量、处理和存储信息的能力以及与地面进行通信的能力。该BHA 100因此除了其它装置外还包括一个用于确定和传递井眼11周围的地层F的一个或者多个特性(例如地层电阻率(或者电导率)、天然辐射、密度(伽马射线或者中子)和孔隙压力)的装置110。BHA 100还包括钻铤130和150，用于完成其它测量功能。钻铤150装载有一个随钻测量工具(MWD)。该随钻测量工具MWD还包括一个用于给井下系统产生电能的设备160。尽管这里所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从一井场外位置钻进至少一个井眼的方法，所述至少一个井眼位于具有钻机的井场，所述钻机具有一个悬挂在该钻机上的井下钻具，该方法包括下列步骤：　　　　有选择地推进井下钻具进入地层内，以形成至少一个井眼，该井下钻具根据井场设置进行操作；　　　　从位于所述井场周围的多个传感器采集井场参数；　　　　把至少一部分井场参数发送到一个井场外控制中心；　　　　对井场参数进行分析；以及　　　　根据对井场参数的分析，从井场外控制中心对井场设置进行自动调节。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：E加西亚，D皮罗沃洛，WD阿尔德雷德，R齐勒内克，JR塔巴诺，
申请(专利权)人：施卢默格海外有限公司，
类型：发明
国别省市：PA[巴拿马]