(57) Реферат / Формула:
Изобретено устройство и способы мониторинга и обработки скважинных данных. Интегрированная цифровая экосистема содержит специалиста прикладной оптимизации растворов и один или несколько датчиков, поддерживающих связь со специалистом прикладной оптимизации растворов. Специалист прикладной оптимизации растворов принимает данные, относящиеся к выполнению подземных работ, с одного или нескольких датчиков и интерпретирует принятые данные. Специалист прикладной оптимизации растворов затем регулирует выполнение подземных работ на основе интерпретации принятых данных.
2420-519282ЕА/061 СПОСОБЫ И СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА И ОБРАБОТКИ СКВАЖИННЫХ ДАННЫХ В
РЕЖИМЕ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ
ССЫЛКА НА СВЯЗАННЫЕ ЗАЯВКИ
Данная заявка имеет приоритет по заявке U.S. Patent Application 13/4 65,809, выложена 7 мая 2012 г., включена в данном документе в виде ссылки.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к подземным работам и, конкретнее, к устройству и способам мониторинга и обработки скважинных данных.
Выполнение подземных работ включает в себя различные этапы, в каждом из которых применяют некоторое число устройств. Например, одним из этапов в выполнении подземных работ является выполнение буровых работ.
Буровые работы играют важную роль в строительстве нефтяных, газовых или водяных скважин или в разработке минерального сырья и т.п. Во время буровых работ буровое долото проходит через различные слои в толще земли, спускаясь на проектную глубину. Буровые растворы, которые обычно используют во время буровых работ, выполняют несколько важных функций, включающих в себя, без ограничения этим, удаление выбуренной породы из скважины на поверхность, управление пластовыми давлениями, уплотнение проницаемых пластов, минимизацию повреждений пласта, а также охлаждение и смазку бурового долота. Аналогично, растворы заканчивания можно использовать при выполнении подземных работ.
Мониторинг выполнения подземных работам является важным для обеспечения их соответствия требованиям и стандартам безопасности. Например, инженер по буровым растворам на буровой площадке может выполнять несколько испытаний каждый день. Данные испытания известны специалисту в данной области техники и поэтому не рассматриваются подробно в данном документе. Инженер по буровым растворам может докладывать результаты испытаний, которые проводятся несколько раз в день, в одном отчете по буровым растворам, отражающим состояние работ. Кроме
того, различные датчики могут передавать свои части данных, касающиеся различных аспектов выполняемых работ. Вместе с тем информация, полученная из различных компонентов, в настоящее время не интегрируется в центральной интеллектуальной системе, способной обрабатывать принятую информацию и оптимизировать показатели работы системы. Поэтому существующие способы и системы не способны в режиме реального времени оптимизировать работу системы в целом.
Например, инженер по буровым растворам обычно отсылает отчет по буровым растворам техническому эксперту в офисе, который может находится на значительном удалении. Технический эксперт и инженер по буровым растворам должны затем анализировать отчет для решения проблем, отраженных в нем. Обычно отчет по буровым растворам предоставляет информацию, касающуюся свойств бурового раствора на поверхности. Данную информацию можно затем использовать для моделирования хода подземных работ. Вместе с тем, ко времени идентификации проблемы отчет по буровым растворам может уже устареть на несколько часов. В результате отчет по буровым растворам и соответствующие полученные данные, касающиеся подземных работ, при использованием данного отчета могут не являться индикативными для работ в данный момент времени. Кроме того, задержка с идентификацией и принятием решения по устранению любых потенциальных проблем отрицательно влияет на выполнение подземных работ.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Данные чертежи показывают некоторые аспекты нескольких вариантов осуществления настоящего изобретения, и не должны использоваться для ограничения или определения изобретения.
На Фиг. 1 показаны общие этапы способа согласно являющемуся примером варианту осуществления настоящего изобретения.
На Фиг. 2 показана интегрированная цифровая экосистема ("IDE") согласно являющемуся примером варианту осуществления настоящего изобретения для выполнения этапов способа Фиг. 1.
На Фиг. 3 показана являющаяся примером последовательность
операций по предотвращению аварийной ситуации на основе прикладной оптимизации растворов ("AFO") согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
На Фиг. 4 показан комплекс работ прикладной оптимизации растворов для мониторинга последовательности операций бурения согласно являющемуся примером варианту осуществления настоящего изобретения.
На Фиг. 5 показан комплекс работ прикладной оптимизации растворов для мониторинга последовательности работ промывки скважины согласно являющемуся примером варианту осуществления настоящего изобретения.
На Фиг. б показан комплекс работ прикладной оптимизации растворов для мониторинга избыточных давлений, создаваемых поршневанием/свабированием согласно являющемуся примером варианту осуществления настоящего изобретения.
На Фиг. 7 показан комплекс работ прикладной оптимизации растворов для мониторинга притока согласно являющемуся примером варианту осуществления настоящего изобретения.
На Фиг. 8 показан комплекс работ прикладной оптимизации растворов для мониторинга закупоривания согласно являющемуся примером варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 9 показан комплекс работ прикладной оптимизации растворов для мониторинга выпуска газа ствола скважины согласно являющемуся примером варианту осуществления настоящего изобретения.
На Фиг. 10 показан комплекс работ прикладной оптимизации растворов для мониторинга расширения ствола скважины согласно являющемуся примером варианту осуществления настоящего изобретения.
На Фиг. 11 показан комплекс работ прикладной оптимизации растворов для мониторинга поглощения бурового раствора согласно являющемуся примером варианту осуществления настоящего изобретения.
Хотя варианты осуществления данного изобретения показаны и описаны, а также определены со ссылкой на примеры вариантов осуществления изобретения, такие ссылки не ограничивают
изобретение, и никаких ограничений не предполагают. Предмет изобретения может иметь значительные модификации, изменения и эквиваленты в форме и функциях, что понятно специалисту в данной области, пользующемуся данным изобретением. Показанные и описанные варианты осуществления данного изобретения являются только примерами, и не исчерпывают объем изобретения. ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В данном документе подробно описаны иллюстративные варианты осуществления настоящего изобретения. В интересах ясности описаны не все признаки фактической реализации. Понятно, что в разработке любого такого конкретного варианта осуществления можно применять ряд решений, касающихся реализации, для достижения конкретных целей, которые могут меняться в различных вариантах реализации. Кроме того, понятно, что такая разработка может являться сложным и затратным по времени, но тем не менее рутинным мероприятием для специалиста в данной области техники, применяющего изобретение.
Для данного изобретения система обработки информации может
включать в себя любой инструментарий или агрегат, выполненный с
функциональной возможностью вычисления, классификации,
обработки, передачи, приема, выборки, образования,
переключения, хранения, отображения, предъявления, обнаружения, записи, репродуцирования, управления или использования информации в любых формах, сведений или данных для бизнеса, научных, управленческих или других целей. Например, система обработки информации может представлять собой персональный компьютер, сетевое запоминающее устройство, или любое другое подходящее устройство и может варьироваться по габаритам, форме, показателям работы, функциональности и цене. Система обработки информации может включать в себя оперативное запоминающее устройство ("ОЗУ"), один или несколько ресурсов обработки данных, например, центральный процессор ("ЦП") или контроль агрегатными или программными средствами, ПЗУ, и/или энергонезависимые ЗУ других типов. Дополнительные компоненты системы обработки информации могут включать в себя один или несколько дисковых ЗУ, один или несколько сетевых портов для
связи с внешними устройствами, а также различные устройства ввода и вывода ("I/O"), такие как клавиатура, компьютерная мышь и видеодисплей. Система обработки информации может также включать в себя одну или несколько шин, выполненных с функциональной возможностью поддержания связи между различными компонентами агрегатного обеспечения.
Для данного изобретения машиночитаемые носители могут включать в себя любой инструментарий или агрегатные компоненты, которые могут сохранять данные и/или инструкции в течение некоторого времени. Машиночитаемые носители могут включать в себя, например, без ограничения этим, носители в виде ЗУ прямого доступа (например, накопитель на жестком магнитном диске или накопитель на гибких магнитных дисках), ЗУ с последовательной выборкой (например, ЗУ на ленте), компакт диск, CD-ПЗУ, DVD, ОЗУ, ПЗУ, электрически стираемое программируемое ПЗУ ("ЭСППЗУ") и/или флэш-ПЗУ; а также носители связи, например провода, оптические волокна, сверхвысокие частоты, радиочастоты и другие электромагнитные и/или оптические носители; и/или любую комбинацию приведенного выше.
Термины "соединение" или "соединения" при использовании в данном документе означают непрямое или прямое соединение. Таким образом, если первое устройство соединяется со вторым устройством, соединение может являться прямым соединением, или непрямым электрическим соединением через другие устройства и соединения. Термин "выше по потоку" при использовании в данном документе означает вдоль пути потока к источнику потока, и термин "ниже по потоку" при использовании в данном документе означает вдоль пути потока от источника потока. Термин "к устью скважины" при использовании в данном документе означает вдоль бурильной колонны или скважины от дальнего конца к поверхности, и "к забою скважины" при использовании в данном документе означает вдоль бурильной колонны или скважины от поверхности к дальнему концу.
Должно быть понятно, что термин "оборудование бурения нефтяных скважин" или "система бурения нефтяных скважин" не ограничивает использование описанного оборудования и способов
бурением нефтяных скважин. Термины также относятся бурению газовых скважин или в общем углеводородных скважин. Дополнительно, такие скважины можно использовать для добычи, мониторинга или нагнетания, связанного с извлечением из подземных коллекторов углеводородов или других материалов. Скважины могут также включать в себя геотермальные скважины, создающие источник тепловой энергии вместо источника углеводородов.
Настоящее изобретение относится к подземным работам и, более конкретно, к устройствам и способам мониторинга и обработки скважинных данных.
На Фиг. 1 показаны общие этапы способа согласно являющемуся примером варианту осуществления настоящего изобретения, обозначенные позицией 100. Вначале на этапе 102 принимают данные, представленные в режиме реального времени, различными компонентами, задействованными в выполнении подземных работ. Данные можно получить вручную или автоматически, применяя один или несколько датчиков. Затем на этапе 104 полученные данные интерпретируют. В некоторых вариантах осуществления в одной или нескольких математических моделей можно использовать полученные данные и создавать набор имитированных данных, которые можно сравнивать с фактическими данными. После интерпретации данных на этапе 106 один или несколько аспектов подземных работ можно модифицировать с учетом интерпретации для оптимизации общих показателей работы системы, удовлетворения правил безопасности или иного согласования с заданными преференциями оператора. В некоторых вариантах осуществления, сравнение имитированных данных и фактических данных можно использовать для оптимизации эксплуатационных характеристик системы.
На Фиг. 2 показана интегрированная цифровая экосистема ("IDE") согласно являющемуся примером варианту осуществления настоящего изобретения для выполнения этапов способа Фиг. 1, обозначенная в общем позицией 200. В некоторых вариантах осуществления, интегрированная цифровая экосистема 200 может выполнять этапы, идентифицированные на Фиг. 1, рассмотренные
более подробно ниже.
Конкретно, интегрированная цифровая экосистема 200 может включать в себя специалиста 2 02 прикладной оптимизации растворов ("AFO") который может действовать, как центральная фигура для приема данных, относящихся к подземным работам, интерпретирования таких данных и в порядке реагирования на модифицировать выполнение подземных работ. Специалист 2 02 прикладной оптимизации растворов может выделять область полезных данных, относящихся к показателям подземных работ, в режиме реального времени на буровой площадке 210. "Полезные данные" могут включать в себя, без ограничения этим, одно или несколько из следующего: глубину скважины, глубину долота, положение блока, нагрузку на крюк, фактическую вертикальную глубину скважины ("TVD"), время/дату показателя, температуру, плотность и/или расход раствора (растворов), направленного в один или несколько компонентов, выполняющих подземные работы, плотность и/или расход раствора (растворов) выходящих из одного или нескольких компонентов, выполняющих подземные работы, расход в подъемной колонне, давление в стояке, число оборотов ротора в минуту ("об/мин"), крутящий момент, давление на штуцере, температуру на забое ("ВНТ"), скорость проходки ("ROP"), скорость спуска, измерения давления во время бурения ("PWD"), эквивалентный вес бурового раствора ("EMW"), объемы емкостей бурового раствора и изменение объемов емкостей бурового раствора. Специалисту в данной области техники, пользующемуся данным изобретением, понятно, что полезные данные обеспечивают специалисту 2 02 прикладной оптимизации растворов отображение мгновенного состояния ведущихся подземных работ в режиме реального времени.
В некоторых вариантах осуществления, инженер 204 по буровым растворам, технический эксперт 206 и/или группа 2 08 представителей заказчика может иметь доступ к информации от специалиста 2 02 прикладной оптимизации растворов через проводную или беспроводную сеть связи. Кроме того, специалист 2 02 прикладной оптимизации растворов может создавать интерфейс для передачи данных и инструкций между инженером 2 04 по буровым
растворам, техническим экспертом 206 и группой 208 заказчика,
обеспечивая их сотрудничество при выполнении подземных работ.
Дополнительно, в некоторых вариантах осуществления
интегрированная цифровая экосистема 200 может создавать линию прямой связи между инженером 2 04 по буровым растворам и техническим экспертом 206 для обеспечения передачи данных и инструкций между ними в обход специалиста 2 02 прикладной оптимизации растворов.
В некоторых вариантах осуществления специалист 2 02 прикладной оптимизации растворов может также поддерживать связь с блоком 212 моделирования и планирования в прикладной оптимизации растворов ("МаР"). Блок 212 моделирования и планирования в прикладной оптимизации растворов является подсистемой прикладной оптимизации растворов, разрабатывающей подробный план до выполнения подземных работ. Соответственно, блок 212 моделирования и планирования в прикладной оптимизации растворов может осуществлять планирование строительства скважины до фактического исполнения буровых работ. Конкретно, специалист прикладной оптимизации растворов может выполнять моделирование по глубине гидравлической системы растворов, вместе с геомеханическим анализом и планированием мероприятий по борьбе с поглощением. В некоторых вариантах осуществления блок 212 моделирования и планирования в прикладной оптимизации растворов может взаимодействовать с исполнительным специалистом 202 прикладной оптимизации растворов, передавая подготовленные планы специалисту 2 02 прикладной оптимизации растворов и/или используя информацию, собранную специалистом 202 прикладной оптимизации растворов, на стадии планирования.
Кроме того, специалист 2 02 прикладной оптимизации растворов может поддерживать связь несколькими компонентами, применяемыми в выполнении подземных работ для передачи в режиме реального времени данных, относящихся к подземным работам. В некоторых вариантах осуществления, специалист 202 прикладной оптимизации растворов может осуществлять мониторинг системы 214 управления запасами. Мониторинг системы 214 управления запасами может основываться на отслеживании в режиме реального времени
запасов одного или нескольких требуемых материалов, например, химреагентов. Отслеживание запасов химреагентов может включать в себя применение датчиков нагрузки для мониторинга количества использованных химреагентов, интенсивности расходования химреагентов, и т.д. В одном варианте осуществления система управления запасами может информировать специалиста 2 02 прикладной оптимизации растворов о снижении запаса одного или нескольких химреагентов ниже порогового значения и требовании его пополнения.
В некоторых вариантах осуществления во время буровых работ буровой раствор может подавать выбуренную породу из подземного пласта на поверхность. Можно проводить анализ данной выбуренной породы и снятие характеристик выбуренной породы можно использовать для изучения характеристик пласта, в котором проводят бурение. В одном варианте осуществления информацию, относящуюся к характеристикам выбуренной породы, можно передавать с буровой площадки 210 специалисту 2 02 прикладной оптимизации растворов. Конкретно, применяя технику с датчиками на буровой площадке 210, на основе гранулометрического состава ("PSD") выбуренной породы, плотности выбуренной породы, визуальных характеристик выбуренной породы, снятых видеокамерой и/или других параметров, выбуренной пород, в процессе бурения можно оценивать и вводить данные в матричную программу принятия решения, или последовательность работ специалиста 202 прикладной оптимизации растворов для определения, требуется ли дополнительная обработка растворов. Аналогично, при повторном нагнетании в скважину выбуренной породы можно снимать параметры выбуренной породы и оценивать суспензии, применяя автоматизированные измерения плотности и вязкости.
Аналогично, другую информацию, относящуюся к выполнению бурения и показателям растворов, можно передавать специалисту 2 02 прикладной оптимизации растворов. Кроме того, информацию, относящуюся к отслеживание отходов и работе дозирующей системы, можно передавать специалисту 2 02 прикладной оптимизации растворов с буровой площадки 210. Соответственно, специалист 2 02 прикладной оптимизации растворов может контролировать и/или
осуществлять мониторинг отходов растворов для оптимизации объема емкости под отходы и/или производительности автоматизированной дозирующей системы для добавления химреагентов в буровой раствор или раствор заканчивания. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления плотность и/или вязкость выбуренной породы из скважин обратной закачки можно измерять и передавать специалисту 2 02 прикладной оптимизации растворов с буровой площадки 210. В некоторых вариантах осуществления специалист 2 02 прикладной оптимизации растворов может контролировать дозирующую систему для добавления химреагентов в буровой раствор или раствор заканчивания, когда данные, принятые специалистом 2 02 прикладной оптимизации растворов показывают, что концентрация конкретного химреагента упала ниже оптимального порогового значения.
В дополнение к данным, выработанным по общим буровым
работам, специалист 2 02 прикладной оптимизации растворов должен
также принимать данные с автоматизированного оборудования,
измеряющего свойства бурового раствора. Такие измерения
автоматизированного оборудования могут включать в себя, без
ограничения этим, измерения, относящиеся к плотности, вязкости,
гранулометрическому составу ("PSD"), водонефтяному фактору,
электрической стабильности, проценту твердой фазы, концентрации
хлоридов, катионной концентрации и покахателю рН. В одном
варианте осуществления специалист 2 02 прикладной оптимизации
растворов может представлять собой систему обработки информации
или может поддерживать связь с системой обработки информации
для осуществления обработки и/или сохранения принятых данных, а
также выдачи команд на регулирование выполнения подземных
работ. Система обработки информации может включать в себя
машиночитаемые инструкции (именуются в данном документе, как
"программное приложение"), обеспечивающие сохранение
выработанных полезных данных, интерпретацию полезных данных и действия на основе полезных данных, как показано на Фиг. 1. Система обработки информации может также включать в себя машиночитаемые носители.
Конкретно, полезные данные, принятые специалистом 2 02
прикладной оптимизации растворов, можно направить в систему обработки информации, которая должна использовать заданные параметры для определения, возможно ли появление проблем в работе. Например, в некоторых вариантах осуществления заданные параметры могут относиться к некоторым показаниям датчиков. Конкретно, должностные инструкции специалиста 2 02 прикладной оптимизации растворов могут предусматривать идентификацию будущей проблемы в продолжение работы, если показания некоторых датчиков падают ниже или поднимаются выше заданного порогового значения.
На Фиг. 3 показана в общем являющаяся примером последовательность операций способа предотвращения аварийной ситуации на основе прикладной оптимизации растворов согласно являющемуся примером варианту осуществления настоящего изобретения, обозначенная позицией 300. Специалист 202 прикладной оптимизации растворов может использовать данную последовательность операций способа для оптимизации работы системы в целом при выполнении различных операций, связанных с подземными работами. В общем, способом, состоящим из последовательности операций по предотвращению аварийной ситуации на основе прикладной оптимизации растворов можно вырабатывать различные уровни работ по предотвращению аварийной ситуации в зависимости от вида отказа системы, идентифицированного компонентами системы. В одном варианте осуществления специалист 2 02 прикладной оптимизации растворов может создавать три различных вида работы по предотвращению аварийной ситуации, которые можно назвать зеленой работой по предотвращению аварийной ситуации, желтой работой по предотвращению аварийной ситуации и красной работой по предотвращению аварийной ситуации, соответственно, зависящими от уровня важности и требуемого реагирования. Зеленой работой по предотвращению аварийной ситуации можно называть работу низкого уровня по предотвращению аварийной ситуации, которая может представлять собой поддержание связи в нормальных условиях для проверки параметров на датчиках, операций или разъяснения входных данных отчета и зондирование системы для
продолжения мониторинга условия, приведшего к работе по предотвращению аварийной ситуации. Желтой работой по предотвращению аварийной ситуации можно называть работу среднего уровня по предотвращению аварийной ситуации, которая может указывать условия, которые могут привести к значительному событию. Например, условие, приводящее к желтой работе по предотвращению аварийной ситуации может являться условием потенциально опасным для системы управления или эксплуатации. Когда инициируется желтая работа по предотвращению аварийной ситуации, система может дополнительно составлять перечень предложений по ослаблению условий для разрешения вопросов по предотвращению аварийной ситуации. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления система может уведомлять оператора об условии, приведшем к желтой работе по предотвращению аварийной ситуации и может также контактировать с буровой для обсуждения предложений по ослабления возникших условий. После инициирования желтой работы по предотвращению аварийной ситуации, система может продолжать мониторинг конкретных условий, приведших к работе по предотвращению аварийной ситуации для обнаружения возможной эскалации до красной работы по предотвращению аварийной ситуации. Примеры условий, приводящих к желтой работе по предотвращению аварийной ситуации, могут включать в себя без ограничения этим приближение к заданным пределам при поршневании/свабировании или повышенную расчетную нагрузку от выбуренной породы или повышенная расчетной эквивалентной циркуляционной плотности ("ECD").
Наконец, красной работой по предотвращению аварийной ситуации можно называть работу высокого уровня по предотвращению аварийной ситуации, которая может являться индикатором значительных побочных эффектов. В результате, когда инициируется красная работа по предотвращению аварийной ситуации, с буровой можно устанавливать контакт немедленно для обсуждения предложений по ослаблению проблем, которые могут приводить к аварийной ситуации, и оператора можно также информировать. Система должна затем продолжить мониторинг
условий, приводящих к красной работе по предотвращению аварийной ситуации, при этом проблема которая может приводить к аварийной ситуации решается или ослабляется. Примеры условий, приводящих к красной работе по предотвращению аварийной ситуации могут включать в себя без ограничения этим, приток газа, закупоривание, поглощение бурового раствора, или случаи, когда давление поршневания/свабирования превышает заданные пределы.
Как показано на Фиг. 3, последовательность операций способа предотвращения аварийной ситуации на основе прикладной оптимизации растворов начинается на этапе 302, и мониторинг подземной операции, представляющей интерес (т.е. "работа") осуществляется на этапе 304. Как рассмотрено более подробно ниже, после определения с помощью прикладной оптимизации растворов, что конкретная подземная операция выполняется не на оптимальном уровне, можно идентифицировать одну или несколько проблем, препятствующих оптимальной работе. С помощью прикладной оптимизации растворов можно затем инициировать работу по предотвращению аварийной ситуации для устранения или ослабления проблем, отрицательно влияющих на выполнение подземных работ. Вариации данных наблюдают на этапе 30 6, и на этапе 308 проверяют, правильно ли работает программное приложение, используемое для вырабатывания информации на основе данных буровой установки. Затем на этапе 310 данные, полученные из программного приложения, сверяют с данными буровой установки. Затем на этапе 312 определяют, являются ли полученные данные корректными, на основе сравнения с данными буровой установки. Если полученные данные являются некорректными, зеленая работа по предотвращению аварийной ситуации документируется на этапе 314 и способ возвращается на этап 304. В отличие от этого, если на этапе 312 определяют, что данные правильные, способ продолжается на этапе 316, где данные сравнивают с данными последовательностей операций. Затем на этапе 318 определяют, указывают ли данные существенное событие. Если существенное событие не обнаружено, зеленая работа по предотвращению аварийной ситуации документируется на этапе 314
и способ возвращается на этап 304. Если существенное событие обнаружено на этапе 318, способ продолжается этапом 320 для определения, может ли существенное событие обуславливать непосредственную угрозу. Если событие не считается обуславливающим непосредственную угрозу, желтая работа по предотвращению аварийной ситуации документируется на этапе 322 и способ возвращается на этап 304 и повторяется. Как рассмотрено выше, в соединении с документированием желтой работы по предотвращению аварийной ситуации, система может передавать информацию по угрозе с назначенному координатору ("РоС"), и система может продолжать мониторинг условий, приводящих к работе по предотвращению аварийной ситуации для определения, требуется ли красная работа по предотвращению аварийной ситуации. Координатор РоС может являться любой категорией, назначенной системой. Если на этапе 320 определено, что существенное событие может обуславливать непосредственную угрозу, способ может продолжаться этапом 324, и красную работу по предотвращению аварийной ситуации можно документировать. Как рассмотрено выше, после документирования красной работы по предотвращению аварийной ситуации система может передавать информацию по угрозе и рекомендации по ее ослаблению назначенному координатру РоС и продолжать мониторинг условия, при этом проблема разрешается или ослабляется.
Соответственно, специалист 202 прикладной оптимизации растворов может идентифицировать ряд условий, которые могут представлять интерес для оператора. Например, специалист 2 02 прикладной оптимизации растворов может идентифицировать неудовлетворительную промывку ствола скважины, ситуацию закупоривания, гидроразрыв ствола скважины или поглощение бурового раствора в пласт. Когда проблема идентифицирована специалистом 2 02 прикладной оптимизации растворов, специалист 2 02 прикладной оптимизации растворов может передавать данные идентифицированной проблемы инженеру 2 04 по буровым растворам, техническому эксперту 2 0 6, и/или группе представителей 2 08 заказчика. В некоторых вариантах осуществления специалист 2 02 прикладной оптимизации растворов может отслеживать в
машиночитаемых носителях различные проблемы, которые возникают
во время выполнения подземных работ. Информацию, сохраняемую в
машиночитаемых носителях, можно использовать для отслеживания в
режиме реального времени различных проблем, возникающих во
время выполнения подземных работ. Специалисту в данной области
техники, применяющему данное изобретение, понятно, что каждая
из проблем, идентифицированных специалистом 2 02 прикладной
оптимизации растворов, требует конкретного реагирования от
оператора в ответ на документацию уровня работ по
предотвращению аварийной ситуации. Несколько являющихся
примером проблем, которые могут возникать при выполнении
подземных работ и которые может решить специалист 2 02
прикладной оптимизации растворов рассмотрены ниже и показаны на
Фиг. 4-11. Конкретно, на Фиг. 4-11 показаны операции являющихся
примером подсистем, которые могут пользоваться
последовательностью операций по предотвращению аварийной ситуации на основе прикладной оптимизации растворов Фиг. 3. Вместе с тем, как понятно специалисту в данной области техники, применение способов и систем, раскрытых в данном документе, не ограничено данными конкретными примерами. Конкретно, как понятно специалисту в данной области техники, пользующемуся данным изобретением, аналогичные способы и системы можно применять в других аспектах выполнения подземных работ без отхода от объема настоящего изобретения.
На Фиг. 4, комплекс работ прикладной оптимизации растворов для мониторинга последовательности операций бурения согласно являющемуся примером варианту осуществления настоящего изобретения обозначен в общем позицией 400. Мониторинг комплекса работ прикладной оптимизации растворов инициирует специалист прикладной оптимизации растворов на этапе 4 02. Затем на этапе 4 04, осуществляют мониторинг свойств бурового раствора. Специалист прикладной оптимизации растворов отвечает за мониторинг свойств бурового раствора и консультируется с центром управления работами в режиме реального времени ("RTOC") и техническим экспертом. Свойства бурового раствора специалист прикладной оптимизации растворов может использовать для
прогнозирования характеристик подземного пласта. В одном варианте осуществления специалист прикладной оптимизации растворов может использовать программное приложение и систему обработки информации для прогнозирования таких характеристик. Применение систем обработки информации и варианты применения программного обеспечения для прогнозирования характеристик подземного пласта на основе свойств бурового раствора хорошо известны специалистам в данной области техники и поэтому подробно не рассматриваются в данном документе. Прогнозные характеристики могут включать в себя, без ограничения этим, скважинные давления, удельный вес бурового раствора, и гидравлические характеристики DrillAhead(tm) ("DAH"). На этапе 4 0 6, специалист прикладной оптимизации растворов определяет, обуславливают ли величины, полученные на этапе 4 04, появление проблем или вопросов по ведущимся подземным работам. В некоторых вариантах осуществления определение можно выполнить, сравнивая полученную величину с заданным пороговым значением. Затем специалист прикладной оптимизации растворов привязывается к картам процесса системы управления для вопросов прикладной оптимизации растворов на этапе 4 08 и докладывает проблему. Система управления должна затем выполнить нужные действия и произвести нужную работу по предотвращению аварийной ситуации с использованием последовательности операций по предотвращению аварийной ситуации на основе прикладной оптимизации растворов для решения идентифицированной проблемы, и способ возвращается на этап 4 02 и повторяется. Если проблемы не идентифицированы на этапе 406, способ продолжается на этапе 410, где специалист прикладной оптимизации растворов отвечает за мониторинг фактических данных с буровой площадки и консультируется с центром управления работами в режиме реального времени и техническим экспертом по способу. Фактические данные могут включать в себя, без ограничения этим, приток, давление в стояке, единицу количества газа, скорость проходки ("ROP"), и/или крутящий момент. Способ затем продолжается на этапе 412, где определяют обуславливают ли полученные величины появление проблем для выполнения подземных работ. В некоторых вариантах
осуществления определение можно выполнить на основе сравнения полученной величины с заданным пороговым значением. Если вопросы идентифицированы, специалист прикладной оптимизации растворов может доложить проблему в систему управления на этапе 408 и способ продолжается на этапе 402. Если проблемы не обнаружены, способ может продолжаться на этапе 414.
На этапе 414 специалист прикладной оптимизации растворов
отвечает за мониторинг измерения давления во время бурения
("RWD") и может консультироваться с центром управления работами
в режиме реального времени и техническим экспертом по способу.
Данные мониторинга, выполняемого специалистом прикладной
оптимизации растворов, могут включать в себя, без ограничения
этим, величины давления, величины эквивалентного веса бурового
раствора ("EMW") и/или величины давления
поршневания/свабировании.
На этапе 416, специалист прикладной оптимизации растворов определяет, обуславливают ли величины, полученные на этапе 414, появление проблем или вопросов по проводимым подземным работам. В некоторых вариантах осуществления определение может основываться на сравнении полученной величины с заданным пороговым значением. Проведя сравнение, специалист прикладной оптимизации растворов связывается с системой управления на этапе 4 08 и докладывает проблему. Система управления должна затем предпринимать нужные действия и инициировать нужную работу по предотвращению аварийной ситуации, используя последовательность операций по предотвращению аварийной ситуации на основе прикладной оптимизации растворов для решения идентифицированной проблемы, и способ повторяется на этапе 4 02.
На Фиг. 5 комплекс работ прикладной оптимизации растворов для мониторинга операций промывки ствола скважины по другому являющемуся примером варианту осуществления настоящего изобретения в общем указан позицией 500. Данная карта процесса определяет комплекс работ прикладной оптимизации растворов для решения проблем промывки ствола скважины. Процесс промывки ствола скважины начинается на этапе 502. Затем на этапе 504 специалист прикладной оптимизации растворов осуществляет
мониторинг в режиме реального времени данных с буровой установки, касающихся нагрузки от выбуренной породы, и консультируется с центром управления работами в режиме реального времени и техническим экспертом. Конкретно, на этапе 504, специалист прикладной оптимизации растворов может подтвердить, что данные переданы и приняты корректно. Например, специалист прикладной оптимизации растворов может проводить мгновенный сбор и обработку данных, изменяя параметры, влияющие на промывку ствола скважины, например, скорость подачи насоса, скорость проходки, частоту вращения об/мин, и время циркуляции. Специалист прикладной оптимизации растворов может затем передавать информацию, основанную на анализе данных. Затем на этапе 50 6 специалист прикладной оптимизации растворов может осуществлять мониторинг эквивалентной циркуляционной плотности ("ECD"). Конкретно, эквивалентная циркуляционная плотность обычно резко падает после соединений и подъемов постоянно во время бурения. Специалист прикладной оптимизации растворов может проверить обеспечивают ли данные в режиме реального времени отслеживание остаточной выбуренной породы, когда долото поднято над дном забоя ствола скважины. Специалист прикладной оптимизации растворов может также наблюдать колонку остаточной выбуренной породы. Затем на этапе 50 8 специалист прикладной оптимизации растворов может проверить данные в режиме реального времени по бурению и верифицировать корректность таких данных. Конкретно, нагрузка от выбуренной породы может быть ниже расчетной, когда буровая установка работает турбобуром. В таких случаях данные в режиме реального времени, относящиеся к бурению, могут быть некорректными и могут давать информацию, указывающую на роторное бурение, когда буровая установка фактически работает турбобуром. Если такое случается, специалист прикладной оптимизации растворов может задействовать вычислитель частоты вращения для корректировки проблемы. Наконец, на этапе 510 постоянно высокую величину эквивалентной плотности циркуляции бурового раствора сравнивают с давлением во время бурения для верификации, что входные данные системы обработки информации, генерирующие данные в режиме реального
времени, являются корректными. Кроме того, на этапе 510 специалист прикладной оптимизации растворов должен верифицировать правильность данных, вырабатываемых прикладным программным обеспечением на буровой площадке. Наконец, специалист прикладной оптимизации растворов может наблюдать единицы количества скважинного газа и может анализировать пласт, в котором проводят бурение и корректировать относительную плотность ("SG") выбуренной породы если необходимо. Если в любой момент времени по ходу процесса Фиг. 5 специалист прикладной оптимизации растворов идентифицирует проблему, которая может обуславливать потенциальные или непосредственные угрозы, процесс можно направить в последовательность операций по предотвращению аварийной ситуации на основе прикладной оптимизации растворов Фиг. 3 и адекватный сигнал работы по предотвращению аварийной ситуации можно задокументировать.
На Фиг. б комплекс работ прикладной оптимизации растворов для мониторинга избыточных давлений поршневания/свабирования обозначен в общем позицией 600. Конкретно, в процессе бурения, при перемещении бурильной колонны вниз по стволу скважины может создаваться давление которое обычно называют "давлением поршневания". В отличие от этого, когда бурильную колонну поднимают из ствола скважины, может создаваться вакуум, который обычно называют "давлением свабирования". Соответственно, при выполнении подземных работ требуется исключить превышение давлением поршневания и давлением свабирования, создаваемыми вследствие перемещении бурильной колонны, пределов, обусловленных свойствами пласта. Согласно являющемуся примером варианту осуществления настоящего изобретения процесс начинается на этапе 602. Затем на этапе 604 оператор определяет переход пределов давлением поршневания и/или давлением свабирования. Оператор может консультироваться с техническим экспертом, центром управления работами в режиме реального времени и/или специалистом прикладной оптимизации растворов при определении данных пределов. На этапе 60 6 специалист прикладной оптимизации растворов задействует график операций спускоподъема
и определяет максимальную скорость, обусловленную давлением поршневания (спуска в скважину) и давлением свабирования (подъема из скважины). Специалист прикладной оптимизации растворов затем наблюдает эквивалентные веса бурового раствора для обеспечения их попадания в окно безопасности, определяемое давлением утечки и поровым давлением. Затем на этапе 608, если эквивалентные веса бурового раствора превышают пределы, установленные оператором, специалист прикладной оптимизации растворов может рекомендовать скорость спуска бурильной колонны для решения проблемы. Специалист прикладной оптимизации растворов может консультироваться с центром управления работами в режиме реального времени и/или техническим экспертом на этапах 606 и/или 608. Процесс затем заканчивается на этапе 610. Если в любой момент времени по ходу процесса, показанного на Фиг. 6, специалист прикладной оптимизации растворов идентифицирует проблему, которая может обуславливать потенциальную или непосредственную угрозы, процесс можно направить в последовательность операций по предотвращению аварийной ситуации Фиг. 3, и соответствующий сигнал работы по предотвращению аварийной ситуации можно задокументировать.
На Фиг. 7 комплекс работ прикладной оптимизации растворов для мониторинга притока обозначен в общем позицией 7 00. Конкретно, приток относится к притоку текучих сред и/или газов из пласта в ствол скважины. Согласно варианту осуществления настоящего изобретения, последовательность операций по притоку инициирует на этапе 7 02 специалист прикладной оптимизации растворов. Затем на этапе 704 специалист прикладной оптимизации растворов определяет, имеется ли приток жидкости из пласта. Конкретно, приток жидкости из пласта можно обнаружить если при измерении давления во время бурения эквивалентный вес бурового раствора уменьшается, при этом вычисленное давление с использованием данных в режиме реального времени с буровой установки остается практически постоянным. Конкретно, оборудование измерения давления во время бурения измеряет фактические давления в стволе скважины. Низкая интенсивность притока может обуславливать постепенное уменьшение
эквивалентного веса бурового раствора, а высокая интенсивность притока может обуславливать быстрое уменьшение эквивалентного веса бурового раствора. Одновременно, систему обработки информации можно использовать для вычисления давления с использованием данных буровой установки. Два давления можно сравнивать для обнаружения притока. В случаях, где пластовая жидкость содержит много твердой фазы, падение эквивалентного веса бурового раствора при измерении давления во время бурения сложно обнаружить. В некоторых вариантах осуществления специалист прикладной оптимизации растворов может характеризовать приток жидкости из пласта, когда продолжающийся установившийся приток обнаруживается после выключения насосов. Затем на этапе 706 определяют, имеется ли приток жидкости из пласта. Если отсутствует приток жидкости из пласта, процесс продолжается на этапе 708 для определения имеется ли приток пластового газа и на этапе 710 принимается решение. Если не обнаружено притока пластового газа, способ возвращается на этап 704 .
Если обнаружен приток пластовой жидкости из или приток пластового газа, процесс продолжается на этапе 712 для управления притоком растворов. В некоторых вариантах осуществления после обнаружения притока специалист прикладной оптимизации растворов может консультироваться с центром управления работами в режиме реального времени и техническим экспертом на этапе 712. О соответствующих контактах можно затем уведомить и скважинные данные можно анализировать для идентификации возможных причин притока. Затем на этапе 714, можно осуществлять скважинный мониторинг для продолжающегося воздействия притока, и способ возвращается на этап 704. В некоторых вариантах осуществления, когда на этапе 712 специалист прикладной оптимизации растворов идентифицирует приток, процесс можно направить в последовательность операций по предотвращению аварийной ситуации Фиг. 3 и соответствующий сигнал работы по предотвращению аварийной ситуации можно задокументировать.
На Фиг. 8 комплекс работ прикладной оптимизации растворов
для мониторинга закупоривания обозначен в общем позицией 8 00. Конкретно, закупоривание относится к закрытию кольцевого пространства ствола скважины вследствие обрушения пласта или сужению кольцевого пространства ствола скважины выбуренной породой, которую удаляют на поверхность при выполнении буровых работ. Процесс инициируют на этапе 8 02, и специалист прикладной оптимизации растворов может обнаружить закупоривание на этапе 804. Специалист прикладной оптимизации растворов может консультироваться с центром управления работами в режиме реального времени и техническим экспертом на данном этапе. В общем, событие закупоривания можно обнаружить на этапе 8 04 при неожиданной потере циркуляции текучих сред через кольцевое пространство ствола скважины. Закупоривания может также приводить к высоким давлениям на насосах и/или увеличению при измерении давления во время бурения эквивалентных циркуляционных плотностей. Если обнаружено закупоривание, специалист прикладной оптимизации растворов может управлять данным условием на этапе 806. В некоторых вариантах осуществления после идентификации на этапе 8 04 условия закупоривания специалистом прикладной оптимизации растворов процесс можно направить в последовательность операций по предотвращению аварийной ситуации Фиг. 3, и соответствующий сигнал работы по предотвращению аварийной ситуации можно задокументировать. Процесс затем возвращается на этап 804, где специалист прикладной оптимизации растворов продолжает мониторинг подземных работ для обнаружения другого потенциального условия закупоривания.
На Фиг. 9 комплекс работ прикладной оптимизации растворов для мониторинга выпуска газа из ствола скважины обозначен в общем позицией 900. При выполнении подземных работ дополнительные динамические давления в стволе скважины могут инициировать трещины в пласте, которые могут поглощать буровой раствор. Например, циркуляция бурового раствора через ствол скважины может создавать такие дополнительные трещины. Как следствие, текучая среда может просачиваться в данные дополнительные трещины. Выпуск газа из ствола скважины
относится к условию, где после выключения насосов, используемых в выполнении подземных работ, текучие среды, просочившиеся в данные дополнительные трещины, поступают обратно в ствол скважины. Конкретно, когда насосы выключают, давление в стволе скважины уменьшается и данные дополнительные трещины закрываются, буровой раствор вытесняется и вызывает поверхностный приток. Комплекс работ процесс на основе прикладной оптимизации растворов инициируют на этапе 902, и на этапе 904 специалист прикладной оптимизации растворов, консультирующийся с центром управления работами в режиме реального времени и/или техническим экспертом, может обнаруживать условие выпуска газа из ствола скважины. Условие выпуска газа из ствола скважины можно обнаружить, если имеется обратная подача, когда насосы выключены и/или имеется поглощение в стволе превышающее нормальные уровни, когда насосы выключены. Кроме того, когда возникает выпуск газа из ствола скважины, регистрируемые данные измерения давления во время бурения могут показывать "сглаженные" изменения характеристик при выключении насосов вместо "резких" изменений. После обнаружения ситуации выпуска газа из ствола скважины на этапе 904 процесс продолжается на этапе 90 6 где специалист прикладной оптимизации растворов управляет данным условием. В некоторых вариантах осуществления процесс можно направить в последовательность операций по предотвращению аварийной ситуации Фиг. 3, и соответствующий сигнал работы по предотвращению аварийной ситуации можно задокументировать после идентификации условия выпуска газа ствола скважины на этапе 904. По завершении управления условием выпуска газа из ствола скважины на этапе 906 процесс возвращается на этап 904, где специалист прикладной оптимизации растворов продолжает мониторинг подземных работ для обнаружения другого потенциального условия выпуска газа из ствола скважины.
На Фиг. 10 комплекс работ прикладной оптимизации растворов для мониторинга расширения ствола скважины обозначен в общем позицией 1000. В общем, расширение ствола скважины или "вымывание" относится к увеличенной зоне ствола скважины.
Вымывание представляет собой необсаженную секцию ствола скважины, которая может иметь диаметр больше начального диаметра ствола или диаметра бурового долота. Вымывание может обуславливать ряд факторов, в том числе, без ограничения этим, избыточная скорость струи промывочного сопла долота, мягкий или неконсолидированный пласт, напряжения в пласте, механические повреждения от компонентов КНБК, разрушительное действие химреагентов и набухание или ослабление минеральной глины при контактах с пресной водой. Согласно варианту осуществления настоящего изобретения специалист прикладной оптимизации растворов начинает комплекс работ на основе прикладной оптимизации растворов для мониторинга расширения ствола скважины на этапе 10 02 и продолжает мониторинг до обнаружения условия расширения ствола скважины на этапе 1004. Возникновение условия расширения ствола скважины можно характеризовать по (1) значениям эквивалентной циркуляционной плотности на основе измерений давления во время бурения, которые вследствие потерь на трение ниже вычисленных в режиме реального времени с использованием данных с буровой установки; (2) давлению в стояке ("SPP"), которое ниже общего давления системы, вычисленного в режиме реального времени по данным с буровой установки; и/или (3) обусловленной осыпающейся сланцевой глиной, более высокой, чем расчетная нагрузки от выбуренной породы. После обнаружения условия расширения ствола скважины на этапе 1004 процесс может продолжаться на этапе 1006, чтобы характеризовать условие. Конкретно, специалист прикладной оптимизации растворов может консультироваться с центром управления работами в режиме реального времени и/или техническим экспертом и может получить имитацию подземных работ с использованием ствола увеличенного диаметра и сравнить результаты с фактическими измерениями давления во время бурения для получения характеристики расширения ствола скважины. В некоторых вариантах осуществления для специалиста прикладной оптимизации растворов специалист по каротажу или инженер по буровым растворам могут провести каротаж ствола с помощью перекачки индикатора в скважине и определения времени, которое
требуется для возврата индикатора на поверхность. Время, которое требуется для возврата индикатора на поверхность, вместе с информацией, касающейся эффективности насоса, можно использовать для вычисления объема ствола и идентификации увеличенного участка ствола. В некоторых вариантах осуществления после идентификации на этапе 1008 специалистом прикладной оптимизации растворов расширения ствола скважины или после получения характеристики расширения ствола скважины на этапе 1006 процесс можно направить в последовательность операций по предотвращению аварийной ситуации Фиг. 3, и соответствующий сигнал работы по предотвращению аварийной ситуации можно задокументировать. Процесс затем возвращается на этап 1004, где специалист прикладной оптимизации растворов продолжает мониторинг подземных работ для обнаружения другого потенциального условия расширения ствола скважины.
На Фиг. 11 комплекс работ прикладной оптимизации растворов для мониторинга поглощения бурового раствора обозначен в общем позицией 1100. В общем, поглощение бурового раствора относится к условию, где пласт не выдерживает скважинного давления и добываемые из подземного пласта углеводороды вдавливаются в пласт вместо подъема на поверхность. Согласно варианту осуществления настоящего изобретения, комплекс работ на основе прикладной оптимизации растворов инициирует специалист прикладной оптимизации растворов на этапе 1102 и осуществляет мониторинг операций до обнаружения условия поглощения бурового раствора на этапе 1104. Например, падение объема раствора в емкости может служить индикатором условия поглощения бурового раствора. Специалист прикладной оптимизации растворов может также верифицировать существование условия поглощения бурового раствора с буровой установкой. Затем на этапе 1106 специалист прикладной оптимизации растворов может получать характеристику условия поглощения бурового раствора. Конкретно, специалист прикладной оптимизации растворов может анализировать отсчеты давления в стволе скважины и искать пики давления и/или эквивалентной циркуляционной плотности. Затем на этапе 1108 специалист прикладной оптимизации растворов может передавать
отчет по результатам анализа, анализ и заключения соответствующему персоналу. В некоторых вариантах осуществления после идентификации на этапе 1108 специалистом прикладной оптимизации растворов условия поглощения бурового раствора или после получения характеристики условия поглощения бурового раствора на этапе 1106 процесс можно направить в последовательность операций по предотвращению аварийной ситуации Фиг. 3, и соответствующий сигнал работы по предотвращению аварийной ситуации можно задокументировать. Процесс затем возвращается на этап 1104, где специалист прикладной оптимизации растворов продолжается мониторинг подземных работ для обнаружения другого потенциального условия поглощения бурового раствора.
Аналогично, комплекс работ прикладной оптимизации растворов можно использовать для мониторинга других важных условий работы, например, засорения сопел долота, сальникообразования на долоте/компоновке низа бурильной колонны ("КНБК"), и/или оседания барита. Сопла бурового долота могут засоряться материалами, проходящими через бурильную колонну. Данное засорение может обуславливать резкое увеличение давления в стояке с минимальным (если вообще возникает) увеличением измеренного давления во время бурения. В общем, когда сопло долота засоряется, бурильную колонну приходится поднимать из скважины для замены сопла. Условие сальникообразования на долоте / КНБК относится к случаям, где материалы из пласта налипают на буровое долото или другие компоненты КНБК и отрицательно влияют на способность долота бурить ствол скважины. Указанная проблема часто встречается при работе в высокоактивных глинистых сланцах. Данное условие обычно отличается уменьшением скорости проходки. Наконец, оседание барита относится к случаям, когда суспендирующие свойства бурового раствора являются недостаточными для удержания барита в буровом растворе, и барит выпадает в осадок. Данная проблема имеет особую важность в стволах скважин со значительным отклонением от вертикали. Данное условие можно обнаружить, например, когда полученный по измерению давления во время
бурения эквивалентный вес бурового раствора ниже предыдущего эквивалентного веса бурового раствора (при выключенных насосах) или когда при измерении давления во время бурения эквивалентная циркуляционная плотность показывают более высокую, чем нормальная, разницу с эквивалентным весом бурового раствора при включенных насосах, сужающуюся до эквивалентной плотности циркуляции бурового раствора после установления циркуляции. Специалист прикладной оптимизации растворов может управлять условием оседания барита, увеличивая прочность геля бурового раствора.
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения, специалист прикладной оптимизации растворов может использовать последовательность операций способа предотвращения аварийной ситуации Фиг. 3 и соответствующий сигнал работы по предотвращению аварийной ситуации можно задокументировать в ответ на засорение сопел долота, сальникообразование долота/КНБК и/или оседание барита.
Соответственно, как понятно специалисту в данной области техники, пользующемуся данным изобретением, данные, полученные из интегрированной цифровой экосистемы 2 00 могут улучшить бурение и показатели растворов. В результате, решения по ведению работ можно принимать быстро на основе текущих данных в режиме реального времени. Кроме того, применение интегрированной цифровой экосистемы 2 00 должно помогать исключению или сокращению персонала, требуемого на опасных работах и помогать оператору определять приоритетные места, требующие больше внимания и персонала, чем другие. Кроме того, в варианте работ на сухопутных объектах использование интегрированной цифровой экосистемы 200 может обеспечить круглосуточный доступ к параметрам бурения и свойствам бурового раствора что может обеспечивать инженеру по буровым растворам принятие лучших решений по строительству ствола скважины с незначительными работами по предотвращению аварийной ситуации.
Как понятно специалистам в данной области техники, пользующимся данным изобретением, одну или несколько систем обработки информации можно использовать для реализации
способов, раскрытых в данном документе. В некоторых вариантах осуществления различные системы обработки информации могут поддерживать связь через проводную или беспроводную систему для передачи данных между различными подсистемами. Кроме того, каждая система обработки информации может включать в себя машиночитаемый носитель для сохранения данных, вырабатываемых подсистемой, а также заданных требований к выполняемым работам и стандартов.
При этом настоящее изобретение является хорошо адаптированным для выполнения задач и достижения целей и преимуществ, упомянутых и не упомянутых в данном документе. Изобретение показано и описано для являющихся примером вариантов осуществления, не ограничивающих изобретение. Изобретение может претерпевать значительные модификации, замены и иметь эквиваленты по форме и функциям, понятные специалисту в данной области техники, применяющему данное изобретение. Показанные и описанные варианты осуществления изобретения являются только примерами и не исчерпывают объема изобретения. Таким образом, изобретение ограничено только сущностью и объемом прилагаемой формулы изобретения, с полным пониманием эквивалентов во всех отношениях. Термины в формуле изобретения имеют свое простое, обычное значение, если иное специально не указано патентообладателем.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Интегрированная цифровая экосистема, содержащая:
специалиста прикладной оптимизации растворов;
один или несколько датчиков, поддерживающих связь со специалистом прикладной оптимизации растворов;
при этом специалист прикладной оптимизации растворов принимает данные, относящиеся к выполнению подземных работ, с одного или нескольких датчиков;
при этом специалист прикладной оптимизации растворов интерпретирует данные, принятые с одного или нескольких датчиков;
и при этом специалист прикладной оптимизации растворов регулирует выполнение подземных работ на основе интерпретации принятых данных.
2. Система по п. 1, в котором данные, относящиеся к выполнению подземных работ выбраны из группы, состоящей из глубины скважины, глубины долота, положения блока, нагрузки на крюк, фактической вертикальной глубины скважины, показателя времени/даты, температуры, скорости притока раствора в компоненты системы, скорости выхода раствора из компонентов системы, плотности раствора, притока в лифтовую колонну, давления в стояке, скорости вращения ротора об/мин, крутящего момента, давления на штуцере, температуры на забое, скорости проходки, скорости спуска, давления во время бурения, эквивалентной плотности бурового раствора, объемов емкостей бурового раствора, изменения объема емкостей бурового раствора, и их комбинаций.
3. Система по п. 1, дополнительно содержащая блок моделирования и планирования прикладной оптимизации растворов, поддерживающий связь со специалистом прикладной оптимизации растворов, при этом блок моделирования и планирования прикладной оптимизации растворов разрабатывает детальный план до выполнения подземных работ.
4. Система по п. 1, в котором данные, относящиеся к выполнению подземных работ, являются данными, относящимися к системе управления запасами, и при этом специалист прикладной
2.
оптимизации растворов управляет запасами, используя данные, относящиеся к системе управления запасами.
5. Система по п. 1, в которой данные, относящиеся к выполнению подземных работ являются данными, относящимися к характеристикам выбуренной породы, и при этом специалист прикладной оптимизации растворов регулирует буровые работы, используя данные, относящиеся к характеристикам выбуренной породы.
6. Система по п. 1, в которой данные, относящиеся к выполнению подземных работ являются данными, относящимися к буровым работам и выбраны из группы, состоящей из плотности, вязкости, гранулометрического состава ("PSD"), водонефтяного фактора, электрической стабильности, процента твердой фазы, концентрации хлоридов, концентрации катионов, и показателя рН.
7. Способ оптимизации выполнения подземных работ, содержащий:
мониторинг выполнения подземных работ;
определение выполняется ли подземная работа на оптимальном уровне;
идентификацию одной или нескольких причин, по которым подземная работа не выполняется на оптимальном уровне; и
инициирование работы по предотвращению аварийной ситуации, если подземная работа не выполняется на оптимальном уровне,
при этом уровень работ по предотвращению аварийной ситуации зависит от одной или нескольких причин, по которым подземная работа не выполняется на оптимальном уровне.
8. Способ по п. 7, в котором уровень работ по предотвращению аварийной ситуации выбирают из группы, состоящей из работы низкого уровня по предотвращению аварийной ситуации, работы среднего уровня по предотвращению аварийной ситуации и работы высокого уровня по предотвращению аварийной ситуации.
9. Способ по п. 7, в котором определение, выполняется ли подземная работа на оптимальном уровне, содержит сравнение имитированных данных буровой установки с фактическими данными буровой установки.
10. Способ по п. 7, дополнительно содержащий поддержание
связи работы по предотвращению аварийной ситуации с координатором, при этом координатор управляет работой по предотвращению аварийной ситуации.
11. Способ по п. 7, в котором подземная работа выбрана из группы, состоящей из буровой работы и промывки ствола скважины.
12. Способ по п. 11, в котором подземная работа является буровой работой, при этом определение, выполняется ли подземная работа на оптимальном уровне, содержит сравнение одного или нескольких имитированных параметров бурения с фактическими параметрами бурения; и при этом параметры бурения выбраны из группы, состоящей из давления в скважине, удельного веса бурового раствора, гидравлических характеристик возобновления бурения, скоростей потоков, давления в стояке, единицы количества газа, скорости проходки, крутящего момента и их комбинаций.
13. Способ по п. 11, в котором подземная работа является промывкой ствола скважины; при этом промывку ствола скважины выполняют буровой установкой; и при этом определение, выполняется ли подземная работа на оптимальном уровне, содержит определение, работает ли буровая установка турбобуром.
14. Способ по п. 7, в котором определение выполняется ли подземная работа на оптимальном уровне содержит определение, имеется ли по меньшей мере одно из следующего: избыточное давление поршневания, избыточное давление свабирования, приток, закупоривание, выпуск газа из ствола скважины, расширение ствола скважины, поглощения бурового раствора и их комбинации.
15. Способ оптимизации выполнения подземных работ,
содержащий:
оборудование одного или нескольких датчиков;
при этом один или несколько датчиков собирают данные, относящиеся к выполнению подземных работ;
мониторинг данных, собранных одним или несколькими датчиками для идентификации одного или нескольких условий работы;
идентификацию необходимости работы по предотвращению аварийной ситуации на основе одного или нескольких
идентифицированных условий работы,
определение уровня работы по предотвращению аварийной ситуации на основе собранных данных;
создание работы по предотвращению аварийной ситуации, соответствующей определенному уровню работы по предотвращению аварийной ситуации; и реагирование на работу по предотвращению аварийной ситуации на основе уровня работы по предотвращению аварийной ситуации.
16. Способ по п. 15, в котором одно или несколько рабочих условий выбраны из группы, состоящей из избыточного давления поршневания, избыточного давления свабирования, притока, закупоривания, выпуска газа ствола скважины, расширения ствола скважины, и поглощения бурового раствора.
17. Способ по п. 15, в котором подземная работа является буровой работой.
18. Способ по п. 15, в котором мониторинг данных, собранных одним или несколькими датчиками для идентификации одного или нескольких условий работы содержит сравнение фактические данные с имитированными данными для идентификации одного или нескольких условий работы.
19. Способ по п. 15, в котором уровень работы по предотвращению аварийной ситуации выбран из группы, состоящей из работы низкого уровня по предотвращению аварийной ситуации, работы среднего уровня по предотвращению аварийной ситуации, и работы высокого уровня по предотвращению аварийной ситуации.
20. Способ по п. 19, в котором реагирование на работу по предотвращению аварийной ситуации на основе уровня работы по предотвращению аварийной ситуации содержит:
зондирование системы для продолжения мониторинга идентифицированного условия работы, если инициирована работа низкого уровня по предотвращению аварийной ситуации;
по меньшей мере одно из составления перечня предложений по ликвидации аварийной ситуации для решения проблемы условия и уведомления оператора об условии, если инициирована работа среднего уровня по предотвращению аварийной ситуации; и
по меньшей мере одно из выпуска уведомления о значительном
отрицательном эффекте, составления перечня предложений по ликвидации аварийной ситуации для решения проблемы условия и уведомления оператора об условии если инициирована работа высокого уровня по предотвращению аварийной ситуации.
По доверенности
1/7
519282
Старт
302
Наблюдение вариаций данных
-306
-314
Проверка
правильности работы программного приложения
-308
Документируется зеленая работа по предотвращению аварий ной ситу
-322
Сверка данных с данными буровой установки
-310
Нет-
Документируется желтая работа по предотвращению аварии-нюйситаации^
Документируется красная раЪота по предотвращению аварийной ситуации .
-324
Данные сравнивают с данными последовательностей операци!
-316
318
Нет
Нет. Да
400
Специалист прикладной оптимизации растворов
Центр уп-
Технический эксперт
Мониторинг комплекса работ прикладной оптимизации растворов
Мониторинг свойств бурового раствора
408
Отмечены проблемы?
Мониторинг фактических данных
Нет
Привязка к картам процесса системы
управления для вопросов
прикладной
оптимизации растворов
Отмечены проблемы?
Нет
Мониторинг измерений давления во время бурения
Отмечены проблемы?
ФИГ.4
Специалидт прикладной оптимизации растворов
Центр управления работами
Технический эксперт
Комплекс работ прикладной оптимизации растворов для промывки ствола скважины:
Мониторинг в режиме
реального времени
данных с буровой уста-
новки, касающихся
нагрузки от выбуренной
породы
времени
Мониторинг падения эквивалентной циркуляционной плотности
Нагрузка от выбуренной породы ниже расчетной при работе турбобуром
Постоянно высокую
величину эквивалентно!^
плотности циркуляции
бурового раствора
в сравнении с изме-
рением давления во
время бурения
Закончить процесс
Конец
ФИГ.5
Специалист прикладной оп тимизации растворов
Технический эксперт
Оператор
Комплекс работ прикладной оптимизации растворов - избыточное давление поршневания/свабиро-вания
времени
Закончить процесс
Конец
700
Специалист прикладной оптимизации
растворов
центр уп равления работами в режиме реального
Технический эксперт
времени
Комплекс работ прикладной оптимизации растворов -приток
Определение, имеется ли приток пластовой жидкости
Имеется ли приток пластовой жидкости?
v Да
Переход в 3.0
Определение, имеется ли приток пластового газа
Нет,
Имеется ли приток пластового газа?
'Нет
Управление обнаружением притока раствора
'Да
Мониторинг для
продолжающегося воздействия
ФИГ.7
Специалист прикладной
оптимизации растворов
Центр управления раоотами в режиме реального
Технический эксперт
Комплекс работ прикладной оптимизации растворов -закупоривание
времени
Обнаружение условия закупоривания
Управление при условии закупори-
вания
ФИГ.8
900
Специалист прикладной оптимизации эастворов
Центр управления ¦работами в режиме реального
Технический эксперт
Комплекс работ прикладной оптимизации растворов -выпуск газа из ствола скважины
времени
Обнаружение условия выпуска газа из ствола скважины
Управление при условии выпуска газа из ствола скважины
Специалист прикладной оптимизации растворов
Центр управления
тшш
реального
Технический эксперт
Комплекс работ прикладной оптимизации растворов -расширение ствола скважины
времени
Обнаружение условия расширения ствола скважины
Получение характеристики условия расширения ствола скважины
Управление при условии расширения ствола скважины
ФИГ. 10
1100
Специалист прикладной оптимизации растворов
Завл'ен'ия
Технический эксперт
Комплекс работ прикладной оптими зации растворов -поглощение бурового раствора
времени
Обнаружение условия поглощения бурового раствора
Получение характеристики условия поглощения бурового раствора
Управление при условии поглощения бурового раствора
100
100
ФИГ.2
ФИГ.2
100
100
ФИГ.2
ФИГ.2
2/7
2/7
ФИГ.З
ФИГ.З
2/7
2/7
ФИГ.З
ФИГ.З
2/7
2/7
ФИГ.З
ФИГ.З
2/7
2/7
ФИГ.З
ФИГ.З
2/7
2/7
ФИГ.З
ФИГ.З
2/7
2/7
ФИГ.З
ФИГ.З
3/7
4/7
ФИГ.6
3/7
4/7
ФИГ.6
3/7
4/7
ФИГ.6
3/7
4/7
ФИГ.6
3/7
4/7
ФИГ.6
3/7
4/7
ФИГ.6
3/7
4/7
ФИГ.6
3/7
4/7
ФИГ.6
3/7
4/7
ФИГ.6
3/7
4/7
ФИГ.6
3/7
4/7
ФИГ.6
3/7
4/7
ФИГ.6
3/7
4/7
ФИГ.6
3/7
4/7
ФИГ.6
3/7
4/7
ФИГ.6
5/7
4/7
ФИГ.6
5/7
4/7
ФИГ.6
5/7
4/7
ФИГ.6
5/7
4/7
ФИГ.6
5/7
4/7
ФИГ.6
5/7
4/7
ФИГ.6
5/7
4/7
ФИГ.6
800
6/7
800
6/7
ФИГ.9
ФИГ.9
800
6/7
800
6/7
ФИГ.9
ФИГ.9
800
6/7
800
6/7
ФИГ.9
ФИГ.9
800
6/7
800
6/7
ФИГ.9
ФИГ.9
800
6/7
800
6/7
ФИГ.9
ФИГ.9
800
6/7
800
6/7
ФИГ.9
ФИГ.9
1000
7/7
1000
7/7
ФИГ.11
ФИГ.11
1000
7/7
1000
7/7
ФИГ.11
ФИГ.11
1000
7/7
1000
7/7
ФИГ.11
ФИГ.11
1000
7/7
1000
7/7
ФИГ.11
ФИГ.11
1000
7/7
1000
7/7
ФИГ.11
ФИГ.11
1000
7/7
1000
7/7
ФИГ.11
ФИГ.11
1000
7/7
1000
7/7
ФИГ.11
ФИГ.11
1000
7/7
1000
7/7
ФИГ.11
ФИГ.11
