一种用于生成钻孔的流体流动模型的钻地系统可包括钻柱和模型生成系统。该模型生成系统可包括存储器设备和处理器。该存储器设备可存储钻孔的多个数学模拟。该处理器可接收实时操作数据，经由一个或多个数学模拟分析实时操作数据，识别最接近匹配实时操作数据的数学模拟，以及利用数学模拟和实时操作数据两者生成简化的数学流体流动模型。简化的数学流体流动模型。简化的数学流体流动模型。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】对井下流体流动建模的方法以及相关装置和系统
[0001]优先权声明
[0002]本申请要求2019年7月19日提交的美国专利申请序列号16/517,206的提交日期的权益。
[0003]本公开的实施方案总体上涉及钻地操作。特别地，本公开的实施方案涉及对井下流体流动建模的方法以及相关装置和系统。
技术介绍
[0004]在井孔的钻井期间，各种流体通常用于各种功能的井中。流体可通过钻管柱和钻头循环到井孔中，并且随后可通过围绕钻柱的井孔环向上流动到地表。在这个循环期间，钻井流体可用于移除从井孔底部钻出到地表的地层材料的切屑。当循环中断时，钻井流体还可悬浮地层切屑和加重材料(即，钻井流体中的固体)。钻井流体可用于控制地表下的压力和/或维持井孔的完整性，直到井孔被套且粘结。钻井流体还可通过提供足够的静液压力以将流体与地层隔离，以防止地层流体进入到井孔中。钻井流体还可冷却和润滑钻柱、钻头和钻头上的切屑结构，并且可定制以最大化钻头的穿透速率。
[0005]可控制钻柱的操作性质，诸如钻井流体的流速或压力、钻柱的旋转速度、穿透速率、钻头重量等，以更好地执行上述动作。随着井下条件改变，操作性质可能需要改变。如果钻井流体的操作性质不适用于完成流体意图执行的动作，则问题可能在整个井孔中发展。例如，如果流速不足以维持悬浮在流体内的钻屑，则切屑可能沉降或积聚在钻孔内，从而形成可阻碍流体流动和/或限制钻柱移动的屑床，从而可能引起钻柱粘在钻孔中。另一个方面，如果流速和/或压力太高，则当流体向上流动通过井孔时，地层的额外非期望的侵蚀可能会发生。非期望的侵蚀可能导致不稳定的钻孔，该不稳定的钻孔可能导致凹陷和/或卡塞的钻柱或钻管。卡塞的钻柱或钻管可能导致显著量的时间和金钱损失，即使补救了这种情况。
技术实现思路
[0006]一些实施方案可包括一种用于生成钻孔的流体流动模型的钻地系统。钻地系统可包括钻柱和模型生成系统。钻柱可包括至少一个钻井工具。模型生成系统可包括至少一个处理器和存储器设备。存储器设备可存储表示钻孔的多个数学模拟的数据。处理器可包括存储指令的至少一个非暂态计算机可读存储介质。该指令可使模型生成系统从钻柱接收表示钻柱的实时操作参数的实时操作数据，该操作参数包括设定点、可接受范围、操作限制和实时数据。该指令还可使模型生成系统经由多个数学模拟中的一个或多个数学模拟分析操作参数，该多个数学模拟由一组通用操作参数确定，并且每个数学模拟相对于多个数学模拟中的其它数学模拟至少部分地由唯一参数确定。该指令可进一步使模型生成系统从多个数学模拟识别最接近匹配实时数据并且满足设定点、可接受范围和操作限制的数学模拟。
该指令还可使模型生成系统利用数学模拟和实时操作数据两者生成简化的数学流体流动模型。
[0007]附加实施方案可包括一种对钻井操作中的流体流动建模的方法。该方法可包括从钻井组件接收实时钻井操作数据。该方法还可包括访问代表性数据集集合，该代表性数据集包括多个模拟数据集，该模拟数据集用通用操作数据表示钻孔中流体流动的模拟，其中多个模拟数据集中的每个模拟数据集基于唯一的操作数据，其中至少一个钻井参数在每个模拟数据集之间不同。该方法可进一步包括比较实时钻井操作数据与代表性数据集集合的每个数据集。该方法还可包括识别代表性数据集集合中最接近匹配实时钻井操作数据的代表性数据集。该方法可进一步包括利用在代表性数据集集合中的识别的代表性模拟数据集中识别的钻井参数和实时钻井操作数据生成一维流体流动模型。
[0008]本公开的进一步实施方案可包括一种非暂态计算机可读介质，该非暂态计算机可读介质在其上存储指令，当由至少一个处理器执行时，该指令使至少一个处理器执行步骤。该步骤可包括从钻井组件接收实时钻井操作数据。该步骤还可包括比较实时钻井操作数据与多个代表性数据集，该代表性数据集基于模拟钻井参数表示在模拟钻井操作期间钻孔中的流体流动。该步骤可进一步包括识别多个代表性数据集中最接近匹配实时钻井操作数据的代表性数据集。该步骤还可包括利用在多个代表性数据集的识别的代表性数据集中识别的钻井参数生成一维流体流动模型。
附图说明
[0009]虽然说明书最后附有特别指出并清楚地要求保护本公开的实施方案的权利要求书，但是在结合附图阅读时，从本公开的某些实施方案的下列描述中可以容易地确定本公开的实施方案的各种优点，其中：
[0010]图1示出了根据本公开的实施方案的钻地系统的图解视图；
[0011]图2示出了根据本公开的实施方案的表示对钻孔建模的方法的流程图；并且
[0012]图3示出了根据本公开的实施方案的计算系统的框图。
具体实施方式
[0013]本文呈现的图示并不意味着是任何特定钻地工具或其部件的实际视图，而仅是用于描述例示性实施方案的理想化表示。附图不一定按比例绘制。
[0014]如本文所用，参考给定参数装置的术语“基本上”意指且包括在本领域技术人员将理解的程度上满足给定的参数、性质或条件，同时偏差程度小，诸如在可接受的制造公差内。例如，基本上满足的参数可以是至少约90％满足，至少约95％满足，至少约99％满足或甚至至少约100％满足。
[0015]如本文所用，诸如“第一”、“第二”、“顶部”、“底部”等的关系术语，一般是为了清楚和方便地理解本公开和附图而使用，并且不暗示或依赖于任何特定的偏好、取向或顺序，除非上下文另有明确指示。
[0016]如本文所用，术语“和/或”意指且包括一个或多个相关联的列出项目的任何和所有组合。
[0017]如本文所用，术语“竖直”和“横向”是指如图所示的定向。
[0018]如本文所用，当参考钻柱或底部孔组件(BHA)的部件而使用时，术语“后面”和“前面”是指相对于钻柱的部件的运动方向。例如，如果部件移动到钻孔中，则钻孔的底部在部件前面，并且地表和钻机在部件后面。
[0019]如本文所用，术语“流体流动”意指且包括在地表处注入的循环流体的流动、井下生成的颗粒的流动(例如，切屑、刻痕、腔穴、切割运输等)、潜在的地层流体流入和/或额外注入的流体，诸如通过寄生衬管或立管增压泵的增压流动。
[0020]维持清洁的钻孔可对钻井操作的效率具有重大意义。减少切屑积聚可减少操作压力并且减少可能昂贵且耗时的卡塞管事件。钻井流体的流速和压力可对钻孔内的钻屑积聚具有显著影响。由于可能需要由相关联的处理器完成多次迭代以提供准确的模型，所以准确对钻孔中的流动建模可能需要强大的处理功率，并且可能需要大量的时间。因此，生成准确的实时模型通常不切实际，因为在模型完成时条件可能改变从而使模型不准确。因此，通常依赖于若干假设和闭合关系简化实时模型，以提供可更快执行的模型。
[0021]例如，一维建模通常用于确定钻孔内的流速，其中几个常数由两层或三层模型提供。这些模型需要假设和一般不考虑一些更复杂的关系(诸如钻柱旋转的效应和钻井流体中湍流的效应)的闭合关系。这些和其它假设可限制这些类型的模型的适用性。
[0022]用更复杂的算法(诸如计算流体本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于生成钻孔的流体流动模型的钻地工具系统，所述钻地工具系统包括：钻柱，所述钻柱包括至少一个钻井工具；模型生成系统，所述模型生成系统包括：至少一个处理器；存储器设备，所述存储器设备存储表示钻孔的多个数学模拟的数据；和至少一个非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质在其上存储指令，当由所述至少一个处理器执行时，所述指令使所述模型生成系统：从所述钻柱接收表示所述钻柱的操作参数的操作数据，所述操作参数包括设定点、可接受范围、操作限制和测量数据；经由所述多个数学模拟中的一个或多个数学模拟分析所述操作参数，在从所述钻柱接收所述操作数据之前，所述多个数学模拟从一组通用操作参数确定，并且每个数学模拟相对于所述多个数学模拟中的其它数学模拟至少部分地由唯一参数确定；从所述多个数学模拟识别最接近匹配所述测量数据并且满足所述设定点、所述可接受范围和所述操作限制的一个或多个数学模拟；以及利用来自所述一个或多个数学模拟的信息和所述操作数据生成简化的数学流体流动模型。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述钻柱包括至少一个传感器，所述传感器检测与实时数据相关联的所述钻柱的至少一个操作参数，并且其中所述模型生成系统的所述指令在由所述至少一个处理器执行时，使所述模型生成系统接收表示所检测的至少一个操作参数的所述实时数据。3.根据权利要求1所述的系统，其中所述操作参数包括以下至少一者：切屑浓度、钻井流体密度、钻井流体粘度、钻井流体流速、钻井流体压力、地层密度、油井几何形状、地层几何形状、工具几何形状、偏心率、工具旋转、旋转速度、穿透速率、钻头重量或地层组合物。4.根据权利要求1所述的系统，其中所述模型生成系统的所述指令在由所述至少一个处理器执行时，使所述模型生成系统利用机器学习模型识别所述多个数学模拟中不同性质之间的相关性，并且识别最接近匹配所述实时数据并且满足所述设定点、所述可接受范围和所述操作限制的一个或多个相关性。5.根据权利要求1所述的系统，其中生成所述简化的数学流体流动模型包括生成一维数学流模型。6.根据权利要求5所述的系统，其中所述数学模拟包括对应于闭合关系的模拟数据点。7.根据权利要求1所述的系统，其中所述模型生成系统的所述指令在由所述至少一个处理器执行时，使所述模型生成系统：比较所述钻柱的所述实时操作参数与所述数学模拟，所述数学模拟最接近匹配所述钻柱的所述实时数据并且满足所...
【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：贝克休斯油田作业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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