通过预测钻头游动和井筒螺旋来控制钻头轨迹的方法技术

一种控制地下地层中的钻头轨迹的方法，包括：接收用于操作特定井底钻具组件(BHA)的钻井参数；利用计算机处理器构造包括所述BHA和所述地下地层的计算机模型的定向钻进模拟器；使用地层参数和钻井参数来计算连接到所述BHA的底端的钻头的轴向运动和侧向运动；通过使用所述BHA的所述计算机模型考虑并计算所述BHA与所述地下地层中的钻孔的壁之间的接触力和摩擦力来预测所述钻头的钻头游动；以及确定要考虑所预测钻头游动的经调整钻头轨迹。所述方法包括：确定用于操作所述BHA以基本上遵循所述经调整钻头轨迹的经调整钻井参数，以及根据所述经调整钻井参数来操作所述BHA。

A Method of Controlling Bit Trajectory by Predicting Bit Swimming and Wellbore Helix

A method for controlling bit trajectory in underground formation includes: receiving drilling parameters for operating a specific bottom hole drilling tool assembly (BHA); constructing a directional drilling simulator including the BHA and the computer model of the underground formation using a computer processor; and calculating the axial and lateral movements of the bit connected to the bottom of the BHA using formation parameters and drilling parameters. By using the computer model described in the BHA, the contact force and friction force between the BHA and the borehole wall in the underground formation are considered and calculated to predict the bit movement of the bit, and the adjusted bit trajectory to be considered for the predicted bit movement is determined. The method includes: determining the adjusted drilling parameters for operating the BHA to basically follow the adjusted bit trajectory, and operating the BHA according to the adjusted drilling parameters.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过预测钻头游动和井筒螺旋来控制钻头轨迹的方法优先权要求本申请要求2016年7月20日提交的美国临时专利申请序列号62/364,833的题为“METHODSOFCONTROLLINGDRILLBITTRAJECTORYBYPREDICTINGBITWALKANDWELLBORESPIRALING”的申请日的权益。本申请还要求2016年11月10日提交的美国专利申请序列号15/348,003的申请日的权益，所述申请是2014年10月17日提交的标题为“DIRECTIONALDRILLAHEADSIMULATOR:DIRECTIONALWELLBOREPREDICTIONUSINGBHAANDBITMODELS”的美国专利申请序列号14/517,433的部分继续申请，所述申请要求2013年10月18日提交的美国临时专利申请序列号61/892,959的权益，并且本申请还要求2016年7月20日提交的美国临时专利申请序列号62/364,833的权益，其中每一者的公开内容以引用的方式整体并入本文。本申请的主题还涉及2014年10月17日提交的标题为“AXIALMOTIONDRILLBITMODE本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种控制地下地层中的钻头轨迹的方法，所述方法包括：接收用于操作特定井底钻具组件(BHA)的钻井参数；利用计算机处理器构造包括所述BHA和所述地下地层的计算机模型的定向钻进模拟器；利用所述计算机处理器，使用至少一个地层参数和至少一个钻井参数来计算连接到所述BHA的底端的钻头的轴向运动和侧向运动；利用所述计算机处理器，通过使用所述BHA的所述计算机模型考虑并计算所述BHA与所述地下地层中的钻孔的壁之间的接触力和摩擦力来预测所述钻头的钻头游动；利用所述计算机处理器确定要考虑所预测钻头游动的经调整钻头轨迹；确定用于操作所述BHA以基本上遵循所述经调整钻头轨迹的经调整钻井参数；以及根据所述经调整钻井...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.20 US 62/364833;2016.11.10 US 15/3480031.一种控制地下地层中的钻头轨迹的方法，所述方法包括：接收用于操作特定井底钻具组件(BHA)的钻井参数；利用计算机处理器构造包括所述BHA和所述地下地层的计算机模型的定向钻进模拟器；利用所述计算机处理器，使用至少一个地层参数和至少一个钻井参数来计算连接到所述BHA的底端的钻头的轴向运动和侧向运动；利用所述计算机处理器，通过使用所述BHA的所述计算机模型考虑并计算所述BHA与所述地下地层中的钻孔的壁之间的接触力和摩擦力来预测所述钻头的钻头游动；利用所述计算机处理器确定要考虑所预测钻头游动的经调整钻头轨迹；确定用于操作所述BHA以基本上遵循所述经调整钻头轨迹的经调整钻井参数；以及根据所述经调整钻井参数来操作所述BHA。2.根据权利要求1所述的方法，其还包括：通过使用所述BHA的所述计算机模型考虑并计算所述接触力和所述摩擦力来预测井筒螺旋。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中接收钻井参数还包括接收用于在指定的地下地层中操作所述特定BHA的岩性数据。4.根据权利要求3所述的方法，其中根据所述经调整钻井参数来操作所述BHA包括至少部分地基于所述经调整钻头轨迹在所述指定的地下地层中钻取井筒。5.根据权利要求1或2所述的方法，其中构造包括所述BHA计算机模型的所述定向钻进模拟器包括：构造所述BHA和所述地下地层的三维模型；将所述BHA计算机模型配置成深度域中的动态模型；将所述BHA计算机模型配置为在有限元分析的每个步骤中使用误差减小迭代至少部分地基于所述钻头的所预测钻头游动来预测造斜率；以及将所述BHA计算机模型配置为在钻井操作期间实时地操作。6.根据权利要求1或2所述的方法，其中：计算所述钻头的所述轴向运动和所述侧向运动包括至少部分地基于使用与所述侧向运动钻头模型和所述BHA的所述计算机模型分开的轴向运动钻头模型计算的所述钻头的所述轴向运动，使用侧向运动钻头模型；并且确定所述经调整钻头轨迹包括使用与所述侧向运动钻头模型和所述轴向运动钻头模型分开的转向计算机模型，其中所述转向计算机模型被配置来应用通过所述BHA的所述计算机模型的预测结果调整的来自所述侧向运动钻头模型的结果。7.根据权利要求6所述的方法，其中计算所述钻头的所述轴向运动和所述侧向运动包括使用所述侧向运动钻头计算机模型和所述轴向运动钻头计算机模型来计算所述侧向运动与所述轴向运动的比。8.根据权利要求1或2所述的方法，其中通过考虑并计算所述BHA与所述钻孔的所述壁之间的所述接触力和所述摩擦力来预测所述钻头的所述钻头游动还包括考虑所述钻头的角位移。9.根据权利要求1或2所述的方法，其中预测所述钻头的所述钻头游动包括计算所述BHA的至少一个部件与钻孔壁之间的所述摩擦力以及将所述摩擦力与所述接触力相加。10.根据权利要求1或2所述的方法，其中通过考虑并计算所述BHA与所述钻孔的所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·W·斯宾塞，T·P·乌诺，J·M·汉森，
申请(专利权)人：通用电气GE贝克休斯有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US