旋转可转向系统的定向钻井建议技术方案

一种用于控制井下工具的钻井轨迹的方法包括接收井下工具朝向地下地层中的目标钻井眼的钻井计划。该方法还包括在井下工具使用计划的钻井轨迹钻井眼的第一部分之后，接收井下工具的测量的钻井轨迹。该方法还包括至少部分地基于计划的钻井轨迹和测量的钻井轨迹来确定井下工具的状态。该状态包括计划的钻井轨迹和测量的钻井轨迹之间的差异、井下工具的转向能力的控制水平以及井眼的末端的位置。该方法还包括至少部分地基于井下工具的状态和钻井计划来生成工作计划轨迹。计划来生成工作计划轨迹。计划来生成工作计划轨迹。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】旋转可转向系统的定向钻井建议
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2020年10月1日提交的美国临时专利申请号63/198,175的优先权，其全部内容通过引用结合于此。

技术介绍

[0003]定向钻井是指井眼有意偏离其自然路径。这是通过使用造斜器、井底钻具组合(BHA)配置，测量三维空间中井眼路径的仪器，将井下进行的测量结果传送到地面的数据链路，泥浆马达、旋转可转向系统和钻头。定向司钻还利用钻井参数，例如钻压和旋转速度，以使钻头偏离现有井眼的轴线。
[0004]在某些情况下，例如在传统钻井作业中钻陡峭倾斜的地层或不可预测的偏差，可以采用定向钻井技术来确保垂直钻井。虽然许多技术可以做到这一点，但总的概念很简单：将钻头指向想要钻孔的方向。最常见的方法是在井下可转向泥浆马达的钻头附近使用弯曲。当整个钻柱不旋转时，弯曲使钻头指向不同于井眼轴线的方向。通过泥浆马达泵送泥浆，钻头在钻柱不旋转的情况下转动，允许钻头朝其指向的方向钻井。
[0005]当达到特定的井眼方向时，可以通过旋转整个钻柱(包括弯曲部分)来保持该方向，使得钻头不会偏离井眼轴线在单一方向上钻进，而是扫掠周围，并且其净方向与现有井眼一致。旋转可转向工具允许在旋转的同时进行转向，通常具有更高的钻进速率和最终更平滑的钻孔。定向钻井在页岩储层中很常见，因为它允许司钻将钻孔与最具生产力的储集岩接触。

技术实现思路

[0006]公开了一种用于控制井下工具的钻井轨迹的方法。该方法包括接收井下工具朝向地下地层中的目标钻井眼的钻井计划。钻井计划包括井下工具的计划的钻井轨迹、井下工具的转向能力模型、井下工具的狗腿严重度和地下地层的特性。该方法还包括在井下工具使用计划的钻井轨迹钻井眼的第一部分之后接收井下工具的测量的钻井轨迹。该方法还包括至少部分地基于计划的钻井轨迹、模型、狗腿严重度、地下地层的特性和测量的钻井轨迹来确定井下工具的状态。该状态包括计划的钻井轨迹和测量的钻井轨迹之间的差异、井下工具的转向能力的控制水平以及井眼的末端的位置。该方法还包括至少部分地基于井下工具的状态和钻井计划生成工作计划轨迹。井下工具被配置为从计划的钻井轨迹切换到工作计划轨迹，以朝向地下地层中的目标钻井眼的第二部分。
[0007]还公开了一种计算系统。该计算系统包括一个或多个处理器和存储器系统。该存储器系统包括存储指令的一个或多个非暂时性计算机可读介质，当由一个或多个处理器中的至少一个执行时，这些指令使得计算系统执行操作。这些操作包括接收井下工具朝向地下地层中的目标钻井眼的钻井计划。钻井计划包括井下工具的计划的钻井轨迹、井下工具的预测的转向模型、井下工具的狗腿严重度和地下地层的特性。所述操作还包括在井下工具使用计划的钻井轨迹钻井眼的第一部分之后接收井下工具的测量的钻井轨迹。这些操作
还包括至少部分地基于计划的钻井轨迹、预测的转向模型、狗腿严重度、地下地层的特性和测量的钻井轨迹来确定井下工具的状态。该状态包括计划的钻井轨迹和测量的钻井轨迹之间的差异、井下工具的转向能力的控制水平以及井眼的末端的位置。井眼的末端的位置至少部分地基于井下工具上的传感器的位置、传感器和井下工具的钻头之间的距离、井下工具的形状和井下工具正在钻井的方向。该操作还包括至少部分地基于井下工具的状态生成工作计划轨迹。井下工具被配置为从计划的钻井轨迹切换到工作计划轨迹，以朝向地下地层中的目标钻井眼的第二部分。
[0008]还公开了一种用于控制井下工具的钻井轨迹的系统。该系统包括位于地面处的计划平台。计划平台被配置为生成井下工具朝向地下地层中的目标钻井眼的钻井计划。钻井计划包括井下工具的计划的钻井轨迹、井下工具的预测的转向模型、井下工具的狗腿严重度、地下地层的特性和防冲突数据。该系统还包括也位于地面处并与计划平台通信的执行平台。执行平台被配置成在井下工具使用计划的钻井轨迹钻井眼的第一部分之后接收井下工具的测量的钻井轨迹。执行平台还被配置成至少部分地基于计划的钻井轨迹、预测的转向模型、狗腿严重度、地下地层的特性和测量的钻井轨迹来确定井下工具的状态。该状态包括计划的钻井轨迹和测量的钻井轨迹之间的差异、井下工具的转向能力的控制水平以及井眼的末端的位置。执行平台还被配置成至少部分地基于井下工具的状态和防冲突数据来生成工作计划轨迹。生成工作计划包括生成从井下工具的当前位置到地下地层中的目标的多个工作计划轨迹，对多个工作计划轨迹进行排序，以及基于排序选择多个工作计划轨迹中的一个。该系统还包括位于井下工具中的钻井平台。钻井平台与执行平台通信。钻井平台被配置成接收工作计划轨迹。井下工具被配置为从计划的钻井轨迹切换到工作计划轨迹，以朝向地下地层中的目标钻井眼的第二部分。钻井平台还被配置成在井下工具已经切换到工作计划轨迹之后测量一个或多个井下参数。一个或多个井下参数包括井下工具的井下钻井状态和井下工具的钻进速率。钻井计划还被配置成将一个或多个井下参数传输到执行平台。
[0009]应当理解，本概述仅旨在介绍本方法、系统和介质的一些方面，这些方面将在下面更全面地描述和/或要求保护。因此，该概述不旨在是限制性的。
附图说明
[0010]并入本说明书并构成其一部分的附图示出了本教导的实施例，并与说明书一起用于解释本教导的原理。在附图中：
[0011]图1示出了根据一实施例的系统的示例，该系统包括管理地质环境的各个方面的各种管理组件。
[0012]图2示出了根据一实施例的井下工具的计划的钻井轨迹、测量的钻井轨迹和工作钻井轨迹的示意图。
[0013]图3示出了根据一实施例的用于监控和控制井下工具的钻井轨迹的系统。
[0014]图4示出了根据一实施例的用于控制井下工具的钻井轨迹的方法的流程图。
[0015]图5示出了根据一实施例的用于执行该方法的至少一部分的计算系统的示意图。
具体实施方式
[0016]现在将详细参考实施例，其示例在附图中示出。在下面的详细描述中，阐述了许多具体细节，以便提供对本专利技术的透彻理解。然而，对于本领域普通技术人员来说，显然可以在没有这些具体细节的情况下实施本专利技术。在其他情况下，没有详细描述公知的方法、过程、组件、电路和网络，以免不必要地模糊实施例的各个方面。
[0017]还将理解，尽管术语第一、第二等可以在这里用来描述各种元件，但是这些元件不应该被这些术语所限制。这些术语仅用于区分一个元素和另一个元素。例如，在不脱离本公开的范围的情况下，第一对象或步骤可以被称为第二对象或步骤，并且类似地，第二对象或步骤可以被称为第一对象或步骤。第一对象或步骤和第二对象或步骤分别都是对象或步骤，但是它们不被认为是相同的对象或步骤。
[0018]这里的描述中使用的术语是为了描述特定的实施例，而不是为了限制。如在本说明书和所附权利要求中所使用的，单数形式“一个”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式，除非环境清楚地表明不是这样。还应该理解，这里使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关列出项目的任何可能组合。还将理解，术语“包括(includes)”、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】1.一种用于控制井下工具的钻井轨迹的方法，该方法包括：接收井下工具朝向地下地层中的目标钻井眼的钻井计划，其中钻井计划包括井下工具的计划的钻井轨迹、井下工具的转向能力的模型、井下工具的狗腿严重度和地下地层的特性；在井下工具使用计划的钻井轨迹钻井眼的第一部分之后，接收井下工具的测量的钻井轨迹；至少部分地基于计划的钻井轨迹、模型、狗腿严重度、地下地层的特性和测量的钻井轨迹来确定井下工具的状态，其中该状态包括计划的钻井轨迹和测量的钻井轨迹之间的差异、井下工具的转向能力的控制水平和井眼的末端的位置；和至少部分地基于钻井计划和井下工具的状态生成工作计划轨迹，其中井下工具被配置为从计划的钻井轨迹切换到工作计划轨迹，以朝向地下地层中的目标钻井眼的第二部分。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述状态还至少部分地基于所述井下工具的工具面和所述井下工具的转向比来确定，并且其中所述状态还包括转向效率因子和一个或多个钻井参数。3.根据权利要求2所述的方法，其中井下工具自动重置一个或多个钻井参数，以实现工作计划轨迹。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述井眼的末端的位置至少部分地基于井下工具上传感器的位置、传感器和井下工具钻头之间的距离、井下工具的形状和井下工具在钻井的方向。5.根据权利要求1所述的方法，其中钻井计划还包括防冲突数据，并且其中工作计划轨迹至少部分地基于防冲突数据而生成。6.根据权利要求1所述的方法，其中生成工作计划轨迹包括：生成多个工作计划轨迹；对多个工作计划轨迹进行排序；和基于该排序来选择工作计划轨迹之一。7.根据权利要求1所述的方法，还包括将所述工作计划轨迹传输至所述井下工具，以使所述井下工具转向以朝向所述地下地层中的目标钻所述井眼的第二部分。8.根据权利要求1所述的方法，还包括从井下工具接收一个或多个井下参数，其中一个或多个井下参数是在井下工具切换到工作计划轨迹之后测量的。9.根据权利要求8所述的方法，其中一个或多个井下参数包括井下工具的井下钻井状态和井下工具的钻进速率。10.根据权利要求9所述的方法，进一步包括：至少部分地基于计划的钻井轨迹、测量的钻井轨迹和一个或多个井下参数来确定井下工具的新状态；和至少部分地基于井下工具的新状态来生成新的工作计划轨迹。11.一种计算系统，包括：一个或多个处理器；和存储器系统，该存储器系统包括存储指令的一个或多个非暂时性计算机可读介质，当所述指令被一个或多个处理器中的至少一个执行时，使得所述计算系统执行操作，该操作
包括：接收井下工具朝向地下地层中的目标钻井眼的钻井计划，其中钻井计划包括井下工具的计划的钻井轨迹、井下工具的预测的转向模型、井下工具的狗腿严重度和地下地层的特性；在井下工具使用计划的钻井轨迹钻井眼的第一部分之后，接收井下工具的测量的钻井轨迹；至少部分地基于计划的钻井轨迹、预测的转向模型、狗腿严重度、地下地层的特性和测量的钻井轨迹来确定井下工具的状态，其中该状态包括计划的钻井轨迹和测量的钻井轨迹之间的差异、井下工具的转向能力的控制水平和井眼的末端的位置，并且其中井眼的末端的位置至少部分地基于井下工具上的传感器的位置、传感器和井下工具的钻头之间的距离、井下工具的形状和井下工具正在钻进的方向；和至少部分地基于井下工具的状态来生成工作计划轨迹，其中井下工具被配置为从计划的钻井轨迹切换到工作计划轨迹，以朝向地下地层中的目标钻井眼的...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：地质探索系统公司，
类型：发明
国别省市：