用于根據成本選擇鉆井路徑的系統和方法
【專利說明】用于根據成本選擇鉆井路徑的系統和方法
[0001]相關申請交叉引用
[0002]本申請是基于2013年10月30提交的標題為“根據成本限定鉆井路徑的方法和系統”的申請號為14/067，390(代理人案號HADT-31671)的美國專利申請的專利合作條約申請，其要求2013年6月26日提交的標題為“根據成本選擇鉆井路徑的系統和方法”的序列號為61/839，731 (代理人案號HADT-31806)的美國臨時申請的優先權。
技術領域
[0003]以下公開涉及定向常規鉆井。
【背景技術】
[0004]由于許多鉆孔的深度和復雜性增加，包括定向鉆井所增加的復雜性，為提煉礦物質而進行的鉆井操作變得越來越復雜。鉆井是一種昂貴的操作，鉆井失誤使成本增加，且在一些情況下，鉆井失誤可能永久性地降低鉆井在未來數年間的產出。現有的技術和方法未能適當地處理鉆井的復雜性本質。因此，需要一種用以改進鉆井操作的系統和方法。
【附圖說明】
[0005]為了更完整地進行理解，現在參考以下結合附圖的描述，所述附圖中:
[0006]圖1所示為其中可能實施本發明的多個方面的環境的一個實施例。
[0007]圖2A所示為可以用于圖1所示環境中的鉆井系統的一個實施例。
[0008]圖2B所示為可以用于圖2A所示環境中的計算機系統的一個實施例。
[0009]圖3所示為可以用以根據成本選擇多個收斂路徑之一的方法的一個實施例的流程圖。
[0010]圖4所示為可以與圖3所示方法結合使用的用以確定收斂路徑成本的方法的一個實施例的流程圖。
[0011]圖5A所示為可以與圖4所示方法結合使用的用以確定收斂路徑的偏移成本的方法的一個實施例的流程圖。
[0012]圖5B_f5D所示為成本曲線的二維圖形的多個實施例。
[0013]圖6所示為可以與圖4所示方法結合使用的用以確定收斂路徑的成本曲線的方法的一個實施例的流程圖。
[0014]圖7和圖8所示為可以與圖4所示方法結合使用的用以確定收斂路徑的時間成本的方法的不同的實施例的流程圖。
【具體實施方式】
[0015]現在參照附圖，其中，附圖中通篇使用相同標號來表示相同元件，顯示并描述了基于成本選擇鉆井路徑的系統及方法的各個視圖及實施例，并描述了其他可能的實施例。附圖不一定按比例繪制，在一些情況下，僅出于說明目的，在部分位置對附圖進行了夸大和/或簡化。本領域技術人員能夠理解，基于下列可能的實施例的示例，可以得到眾多可能的應用和變化。
[0016]參見圖1，環境100的一個實施例如圖所示為地層102。將要或正在地層102內鉆設井孔，且存在鉆孔的目標路徑104。計算地層中的鉆孔路徑是一項復雜且時常難以理解的過程，其頻繁地用到已知因素和估計的組合。不論是在鉆井開始前計算路徑，還是在鉆井偏離軌道之后再嘗試回到期望路徑，都存在著無數路徑選擇。這些路徑中每個路徑都涉及到由于牽涉因素繁多而難以確定的財政成本。但是，路徑的財政成本對鉆井業務而言是重要的，需要考慮。因此，通過如本公開所述地將鉆井變量規范化為貨幣單位(例如美元)，可以從財政成本角度評估多個路徑選項，并選擇最能滿足一個或多個所限定的成本參數的路徑。
[0017]在本示例中，目標路徑104代表具有零成本和最大價值的最優路徑。換言之，遵循目標路徑104則沒有懲罰，因為沒有比沿著目標路徑104鉆井穿過地層102“更好”的方式。應當理解，“更好”是一個相對性的術語，其可以基于各種選定因素，缺損數據和/或結論，和/或可用設備，因此可能并非是在選擇其他因素、知曉額外信息和/或有其他可用設備時的實際最佳路徑。就成本而言，目標路徑104具有零成本，因為正中目標就不存在懲罰。換言之，雖然鉆設目標路徑104存在相關鉆井成本，因為鉆設目標路徑104不可能免費，但在本示例中目標路徑104被配給零成本，因為目標路徑104的成本被作為基準成本，僅僅是那些偏離目標路徑104的路徑會被配給成本懲罰。目標路徑104可以由鉆井計劃、地震數據和/或任何其他適合用于劃定穿過地層102的路徑的信息來限定。
[0018]基于示例的目的，以路徑108，110，112，114，116和118表示從代表當前或未來底部鉆具組合(BHA)位置的點106到目標路徑104的可能收斂路徑。雖然在此并未詳細敘述，但對收斂路徑本身的計算可以使用多種方法中的任何一種。2012年6月22日提交的標題為“用于確定鉆井時勘測點之間增量遞進的系統和方法”的序號為13/530,298的美國申請公開了一種用于計算這類收斂路徑的可能方法，該申請以引用方式全文并入本公開。
[0019]如下文所述，計算了路徑108，110，112，114，116和118之后，可以給每個路徑配給一個成本，然后根據該成本相對于其他路徑的成本進行評估。例如，從距離角度而言，路徑108的長度大于路徑116，且該長度中很大部分比路徑110更為遠離目標路徑104。相反，路徑110更快地縮短了與目標路徑104之間的距離。但是，路徑110要求更多的滑動，這要求更多的時間并引入轉向復雜性。上述和/或其他因素需要權衡，以確定是否長度較短的路徑110的確能降低成本。路徑108和116對目標路徑104急劇收斂，可能會產生過調量，除非能施加一個不現實的造斜率。路徑114可能急劇收斂，但其延伸不夠長，無法確定將會發生何種情況。路徑110、112和118提供了更合理的收斂角度，但仍可能需要進行某些修正。路徑108，110，112，114，116和118提供了各種可選方式，每一種都具有不同的曲度、長度、自目標路徑104的偏移量和時間的考慮，這些都會影響該特定路徑的成本。為了考慮到超出收斂點的成本，每個路徑還可能存在延伸成本，下面將會更詳細地討論到。
[0020]通過計算特定路徑片段(例如一個測量單位，如一英尺)的貨幣價值(例如，美元價值)并將所有片段相加以獲得該路徑的貨幣價值，可以確定特定路徑的成本。例如，基于PV10價值(例如，所估計的未來油和天然氣收入的當前價值、所估計的直接費用的凈值，以每年10%貼現率貼現)假設目標路徑的價值為每英尺$1000。目標路徑104的成本將為每英尺$0。然后，可以基于目標路徑價值，在收斂路徑的每個片段(例如，英尺)計算收斂路徑成本，且所有片段的總成本為該收斂路徑的成本。
[0021]計算路徑成本的過程，可能涉及確定多種不同類型成本中的任何一種，例如距離成本、滑動成本、曲度成本、時間成本、轉向成本、偏移成本和/或啟動懲罰成本。所述成本中部分可以用于計算其他成本。例如，啟動懲罰成本可以用于計算曲度成本。
[0022]相應地，本公開可以用于從成本角度，對應當從多條不同可能路徑中選擇哪一條路徑，提供相對容易理解的藍圖。例如，若正在鉆設井孔，且BHA偏離了目標路徑，當有無數可選路徑時，則可以使用成本比較，從成本角度確定使BHA返回目標路徑的最佳收斂路徑。由于最佳收斂路徑可能并不是最短或最直接的路徑，使用基于成本的選擇分析允許根據最大價值和最小成本進行鉆井決策。
[0023]雖然圖1是二維圖像，但應當理解，圖1中所示的各種路徑的實際上可以為三維圖像。此外，應當理解，雖然為清楚起見，各種線條表示為直線(例如目標路徑104)，這些線條可以不是直線。此外，雖然顯示為線條，但應當理解，所述路徑可以是區域。例如，目標路徑104可以是三維區域，且在所述區域內鉆井可以被配給零成本。
[0024]參見圖2A，如圖所示為可以用于圖1環境中的鉆井環境200的一個實施例。雖然環境200被描述為具有頂部驅動鉆井系統的鉆井環境，應當理解，其他實施例可以包括其他鉆井系統，例如轉盤系統。
[0025]本實施例中，環境200包括位于地表203上的井架202。井架202包括定滑輪204。動滑輪206通過鉆繩208與定滑輪204耦合。在頂部驅動系統(如圖所示)中，頂驅210與動滑輪206耦合，并提供鉆井所需的旋轉力。保護接頭212可以位于頂驅210和作為鉆柱216的一部分的鉆管214之間。頂驅210通過保護接頭212轉動鉆柱216，由此轉動地層102中的井孔222內的底部鉆具組合(BHA)220的鉆頭218。泥漿栗224可以將流體混合物(例如泥漿)226從泥漿池或其他容器228導入井孔222中。泥漿226可以從泥漿栗224流入經立管234與水龍帶232耦合的排出管線230中。水龍帶232與頂驅210耦合，其包含供泥漿226流入鉆柱216和井孔222的通道。轉盤236可以與轉盤方瓦238配合，以在鉆柱216未轉