[发明专利]用于生成钻井窗口的系统、装置和方法

说明书

本公开提供了用于可视化和操纵钻井装置的系统、装置和方法，包括具有井底钻具组合(BHA)的钻柱、传感器系统和可操作以生成可视化的控制器，该可视化包括表现钻井作业钻井计划的钻井公差的一个或多个钻井窗口，以及基于钻出井眼的一个或多个可测量参数的BHA位置的描绘。BHA位置与一个或多个钻井窗口之间的差异也可以可视化。操作人员可以利用该可视化对钻出的井眼进行掌控。

技术领域

本公开涉及用于为钻井作业生成钻井窗口的系统、装置和方法。该钻井窗口可用于可视化、引导钻井作业并跟踪钻井作业效果，其可用于改进作业。

背景技术

钻井作业开始时，钻探人员通常会制定钻井计划，其包括目标位置和到目标位置的钻探路径。钻探开始后，井底钻具组合(BHA)可以沿任何数量的方向由垂直钻探路径进行引导或“操纵”，以遵从所拟定的钻井计划。例如，为了开采一处地下碳氢化合物矿床，钻井计划可以包括到包含矿床的储层侧面的垂直孔，和穿过矿床的定向孔或水平孔。然后，操作员可以通过按照平面图在垂直和水平方面操纵BHA来遵从钻井计划。在绘制钻井计划时考虑的一些因素可能包括尽量减少钻井眼和/或开采尽可能多的石油或天然气所需的时间。

水平或近水平井眼的钻井作业给钻探人员带来了额外的挑战。例如为了接近矿床，钻探人员可能需要在附近钻多个水平井眼。在这种情况下，钻每个井眼的公差可能非常小，并且可能需要高水平的专业知识以及规范的引导，以避免犯下代价高昂的错误。测量或操纵即使存在些微的不准确，也可能导致当前钻井作业以及后续作业出现问题。

此外，现有的性能测量系统仅包括对钻机遵从钻井计划的精确程度的粗略估计。一些性能测量系统基于围绕钻井计划的圆柱形模型，其给出了BHA和钻井计划之间的距离和极角。该数据很难符合钻井计划的接近公差，其可以设定到钻井计划的简单横向和纵向距离。此外，现有的性能测量通常基于整个钻井计划的单个公差水平，并且无法随着钻井计划中的条件改变而改变。

因此，需要一种更加有效、可靠和直观的方法来操纵BHA，并对钻进公差和钻进效果进行可视化。

附图简略说明

结合附图阅读以下详细描述可以最好地理解本公开。需要强调的是，根据行业的标准实践，各种特征并不是按比例绘制的。事实上，为了论述清楚，各种特征的尺寸可以任意增加或减小。

图1是根据本公开的一个或多个方面的示例性钻井装置的示意图。

图2是根据本公开的一个或多个方面的示例性传感器和控制系统的示意图。

图3是根据本公开的一个或多个方面的示出三维可视化的示例性显示装置的表现。

图4是根据本公开的一个或多个方面的示出带有钻井窗口的三维可视化的示例性显示装置的表现。

图5是根据本公开的一个或多个方面的示出另一带有钻井窗口的三维可视化的示例性显示装置的表现。

图6是根据本公开的一个或多个方面的一系列钻井窗口的图示。

图7是根据本公开的一个或多个方面的用于生成和更改钻井窗口的示例性控制面板的表现。

图8是根据本公开的一个或多个方面的用于修改、生成和可视化钻井窗口的示例性控制面板的表现。

图9是根据本公开的一个或多个方面的可视化和操纵钻机的方法的流程图。

具体实施方式

应该理解，以下公开内容提供了用于实现各种实施方案的不同特征的许多不同实施方案或实施例。以下描述组件和布置的具体实例以简化本公开。当然，这些都仅充当实例，并非意在限制本发明。另外，本公开可以在各种实例中重复附图标记和/或字母。这种重复的目的简单和清楚，并且本身不表示所讨论的各种实施方案和/或配置之间的关系。