本發(fā)明專利技術(shù)提供了用于在鉆井操作期間監(jiān)測(cè)井的套管磨損的系統(tǒng)和方法。在所述鉆井操作的規(guī)劃階段期間，確定用于規(guī)劃的井的套管設(shè)計(jì)參數(shù)。基于所述套管設(shè)計(jì)參數(shù)來計(jì)算沿所述規(guī)劃的井的長度的磨損因數(shù)。基于所計(jì)算的沿所述規(guī)劃的井的所述長度的磨損因數(shù)相對(duì)于所述套管設(shè)計(jì)參數(shù)中的一個(gè)或多個(gè)來產(chǎn)生套管磨損圖。通過計(jì)算裝置的顯示器來使所述產(chǎn)生的套管磨損圖可視化。所述可視化套管磨損圖使所述計(jì)算裝置的用戶能夠估計(jì)所述規(guī)劃的井的套管磨損，并且基于所分析的套管磨損來確定所述規(guī)劃的井的合適套管設(shè)計(jì)。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本申請(qǐng)要求于2014年2月28日提交的標(biāo)題為“Casing Wear Maps:Visualization and Interpretation Method to Estimate and Monitor Casing Wear”的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)?zhí)?1/946,534的權(quán)益，該申請(qǐng)全文以引用方式并入本文。公開領(lǐng)域本公開大體涉及用于烴回收的鉆井應(yīng)用領(lǐng)域，并且更具體地，涉及用于在鉆井操作期間對(duì)井的套管磨損進(jìn)行估計(jì)和監(jiān)測(cè)的應(yīng)用。技術(shù)背景在地下烴沉積物的探測(cè)和回收中，通常使用在鉆柱端部處附接到井底組件的鉆頭將井孔或井筒鉆探到儲(chǔ)層巖層中。一旦將井筒鉆探到期望深度，一個(gè)或多個(gè)大直徑金屬管或管子(稱為套管)設(shè)置在鉆探出的井內(nèi)，以便輔助鉆井過程。套管形成井筒的主要結(jié)構(gòu)部件并且起到若干重要功能，包括但不限于防止地層壁坍陷到井筒中、將不同的地層區(qū)分離以防止底層流體的流動(dòng)或交叉流動(dòng)，以及提供用于在鉆井時(shí)維持地層流體控制和壓力的裝置。因此，用于規(guī)劃的井的合適套管設(shè)計(jì)必須考慮所預(yù)期的套管磨損，以便減輕在鉆井和/或生產(chǎn)期間在套管中發(fā)生高成本的故障的可能性。然而，一般難以預(yù)測(cè)會(huì)在鉆井操作期間預(yù)期的套管磨損的實(shí)際量。因此，具有用于在鉆井操作的規(guī)劃階段和實(shí)時(shí)操作階段兩者期間分析套管磨損的原因和影響的可靠技術(shù)是重要的。常規(guī)套管磨損分析
技術(shù)可供用于預(yù)測(cè)套管嚴(yán)重磨損位置，例如基于指示鉆柱的已知導(dǎo)致高側(cè)力的部分的數(shù)據(jù)。然而，此類常規(guī)技術(shù)通常無法提供用于快速分析在鉆井操作過程中影響套管磨損的所有不同參數(shù)的效果的有效方式。附圖簡述以下參考附圖詳細(xì)描述本公開的說明性實(shí)施方案。圖1為用于在鉆井操作的規(guī)劃階段和操作階段中使用套管磨損圖來消除和監(jiān)測(cè)套管磨損的示例性過程的流程圖。圖2為示出在一段時(shí)期內(nèi)針對(duì)不同的井深度來估計(jì)的套管磨損變化的示例性三維(3D)套管磨損圖。圖3為示出隨時(shí)間的針對(duì)兩個(gè)所選的井深度來估計(jì)的側(cè)向負(fù)載和套管磨損的變化的二維(2D)套管磨損圖。圖4為示出針對(duì)不同套管類型和泥漿類型的磨損因數(shù)變化的示例性3D套管磨損圖。圖5為示出基于鉆柱的變化的旋轉(zhuǎn)速和側(cè)向負(fù)載度的磨損因數(shù)變化的另一示例性3D套管磨損圖。圖6示出用于規(guī)劃的井剖面的中間套管柱設(shè)計(jì)的示例性馮米塞斯(von Mises)等效應(yīng)力包絡(luò)。圖7為可實(shí)現(xiàn)本公開的實(shí)施方案的示例性計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的方框圖。所示附圖僅是示例性的，而不旨在主張或暗示對(duì)其中可實(shí)現(xiàn)不同實(shí)施方案的環(huán)境、架構(gòu)、設(shè)計(jì)或方法的任何限制。說明性實(shí)施方案的描述本公開的實(shí)施方案涉及提供套管磨損圖的圖形可視化以用于在
鉆井操作的不同階段期間估計(jì)和監(jiān)測(cè)套管磨損。盡管在本文中參考特定應(yīng)用的示意性實(shí)施方案來描述本公開，但應(yīng)理解，實(shí)施方案不限于此。其他實(shí)施方案是可能的，并且在本文教導(dǎo)內(nèi)容的精神和范圍以及其中實(shí)施方案將具有顯著的實(shí)用性的另外領(lǐng)域內(nèi)，可對(duì)實(shí)施方案進(jìn)行修改。此外，當(dāng)結(jié)合一個(gè)實(shí)施方案描述特定特征、結(jié)構(gòu)或特性時(shí)，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為，無論是否明確描述，使此類特征、結(jié)構(gòu)或者特性結(jié)合其它實(shí)施方案起作用在相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員的知識(shí)范圍內(nèi)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員還將顯而易見的是，如本文中所述，實(shí)施方案可以附圖中示出的軟件、硬件、固件和/或?qū)嶓w的許多不同實(shí)施方案實(shí)現(xiàn)。專門控制硬件來實(shí)現(xiàn)實(shí)施方案的任何實(shí)際軟件代碼并非對(duì)詳細(xì)描述的限制。因此，鑒于本文所呈現(xiàn)的詳細(xì)程度，實(shí)施方案操作行為將在理解實(shí)施方案的修改和變型是可能的情況下進(jìn)行描述。在本文中的詳細(xì)描述中，提及“一個(gè)實(shí)施方案”、“實(shí)施方案”、“示例實(shí)施方案”等等表明所描述的實(shí)施方案可包括特定特征、結(jié)構(gòu)或特性，但是每個(gè)實(shí)施方案可不一定包括所述特定特征、結(jié)構(gòu)或特性。此外，此類措詞不一定指同一實(shí)施方案。此外，當(dāng)結(jié)合一個(gè)實(shí)施方案描述特定特征、結(jié)構(gòu)或特性時(shí)，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為，無論是否明確描述，使此類特征、結(jié)構(gòu)或者特性結(jié)合其它實(shí)施方案起作用在本領(lǐng)域的技術(shù)人員知識(shí)范圍內(nèi)。如上所述，常規(guī)套管磨損估計(jì)技術(shù)通常無法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)井下套管中觀察到的實(shí)際磨損量。因此，所公開的實(shí)施方案提供用于在鉆井操作的不同階段期間對(duì)套管磨損進(jìn)行繪圖和可視化的技術(shù)。例如，本文所公開的套管磨損繪圖和可視化技術(shù)可使用戶(例如，鉆井工程師)能夠更好地理解套管磨損原因，并開發(fā)出可能策略以在鉆井操作的規(guī)劃階段和實(shí)時(shí)操作階段期間減輕套管磨損所造成的影響。在一個(gè)實(shí)施方案中，可以通過用戶的計(jì)算裝置的顯示器呈現(xiàn)的套管磨損圖的形式來向用戶提供估計(jì)或?qū)嶋H的井下套管磨損。可視化套管磨損圖可為例如估計(jì)或?qū)嶋H的套管磨損相對(duì)于可能在鉆井操作過程中影響套管磨損的
一個(gè)或多個(gè)鉆井參數(shù)或其他因數(shù)的二維(2D)或三維(3D)圖形表示。在一個(gè)實(shí)施方案中，可將套管磨損可視化為2D或3D圖，其中一個(gè)或多個(gè)相關(guān)鉆井參數(shù)和/或套管磨損因數(shù)被選作為圖的軸線。套管磨損因數(shù)可為基于例如套管材料特性、與壁接觸的鉆柱工具接頭以及操作中使用的鉆井泥漿來管控套管壁的磨損體積的實(shí)驗(yàn)確定參數(shù)。例如，鉆柱部分與套管內(nèi)壁之間的接觸可導(dǎo)致在鉆井操作過程中在套管壁中形成槽。在一個(gè)實(shí)施方案中，此類槽的深度可基于與內(nèi)部套管壁的其中形成槽的部分相關(guān)聯(lián)的磨損體積來確定。套管磨損因數(shù)也可基于像旋轉(zhuǎn)速度和正常負(fù)載的其他鉆井參數(shù)而變化。在這個(gè)實(shí)例中，可以不同方式來分析和解釋可視化的套管磨損，以在整個(gè)鉆井操作期間進(jìn)行規(guī)劃并且監(jiān)測(cè)套管磨損。在另一實(shí)例中，此套管磨損圖可用于同時(shí)監(jiān)測(cè)套管磨損相對(duì)于多個(gè)所規(guī)劃的鉆井操作的一個(gè)或多個(gè)磨損因數(shù)、側(cè)向力和磨損體積的變化，以有助于提供對(duì)磨損原因以及減輕磨損方式的甚至更多了解。以下參考圖1-7描述本公開的說明性實(shí)施方案和相關(guān)方法，如它們可例如用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中以基于針對(duì)鉆井操作的不同階段估計(jì)的套管磨損來確定套管設(shè)計(jì)。如本文所用，術(shù)語“鉆井操作”可指在石油領(lǐng)域中在井場處進(jìn)行的鉆井操作、完井操作和/或生產(chǎn)操作中的任何一者。基于以下附圖以及詳細(xì)描述，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，所公開的實(shí)施方案的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)更加明顯。這意味著所有此類另外特征和優(yōu)點(diǎn)均包括在本公開的實(shí)施方案的范圍內(nèi)。另外，所示出的附圖僅是示例性的，而非旨在斷言或暗示對(duì)其中可實(shí)現(xiàn)不同實(shí)施方案的環(huán)境、架構(gòu)、設(shè)計(jì)或過程的任何限制。圖1為用于在鉆井操作的不同階段期間使用可視化套管磨損圖來監(jiān)測(cè)套管磨損的示例性方法100的過程流程圖。如圖1所示，方法100包括用于在鉆井操作的規(guī)劃階段110(即，在鉆井前規(guī)劃井)期間估計(jì)套管磨損的步驟，以及用于在鉆井操作(即，在正鉆探規(guī)劃井時(shí))的操作階段120(或“實(shí)時(shí)操作”)期間實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)套管磨損的步驟。因此，
方法100的步驟提供向總體鉆井操作應(yīng)用套管磨損圖的實(shí)例，以便在規(guī)劃階段中產(chǎn)生對(duì)套管磨損的更準(zhǔn)確的估計(jì)，并且在實(shí)時(shí)操作期間具有更可靠的套管設(shè)計(jì)。盡管未在圖1中示出，應(yīng)當(dāng)理解，方法100可在規(guī)劃階段110中包括與井規(guī)劃和套管設(shè)計(jì)相關(guān)的附加步驟，以及在操作階段120中包括套管磨損監(jiān)測(cè)。在圖1所示實(shí)例中，方法100在規(guī)劃階段110中開始并行進(jìn)到步驟112，在所述步驟112中確定規(guī)劃的井的套管設(shè)計(jì)參數(shù)。應(yīng)當(dāng)注意，術(shù)語“套管設(shè)計(jì)參數(shù)”在本文中用于指套管設(shè)計(jì)的可變特性或特征，而非物理套管自身的材料特性或特征。如圖1所示，此類套管設(shè)計(jì)參數(shù)可包括例如但不限于規(guī)劃的井的井剖面、本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用于在鉆井操作期間監(jiān)測(cè)井的套管磨損的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法，所述方法包括：在所述鉆井操作的規(guī)劃階段期間，確定規(guī)劃的井的套管設(shè)計(jì)參數(shù)；基于所述于套管設(shè)計(jì)參數(shù)來計(jì)算指示沿所述規(guī)劃的井長度的估計(jì)套管磨損量的磨損值；基于所計(jì)算的沿所述規(guī)劃的井的所述長度的磨損值相對(duì)于所述套管設(shè)計(jì)參數(shù)中的一個(gè)或多個(gè)來產(chǎn)生套管磨損圖；以及通過計(jì)算裝置的顯示器將所產(chǎn)生的套管磨損圖可視化，所述可視化套管磨損圖使所述計(jì)算裝置的用戶能夠分析針對(duì)所述規(guī)劃的井所估計(jì)的套管磨損，并且基于所述分析來確定所述規(guī)劃的井的合適套管設(shè)計(jì)。
【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】2014.02.28 US 61/946,5341.一種用于在鉆井操作期間監(jiān)測(cè)井的套管磨損的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的方法，所述方法包括：在所述鉆井操作的規(guī)劃階段期間，確定規(guī)劃的井的套管設(shè)計(jì)參數(shù)；基于所述于套管設(shè)計(jì)參數(shù)來計(jì)算指示沿所述規(guī)劃的井長度的估計(jì)套管磨損量的磨損值；基于所計(jì)算的沿所述規(guī)劃的井的所述長度的磨損值相對(duì)于所述套管設(shè)計(jì)參數(shù)中的一個(gè)或多個(gè)來產(chǎn)生套管磨損圖；以及通過計(jì)算裝置的顯示器將所產(chǎn)生的套管磨損圖可視化，所述可視化套管磨損圖使所述計(jì)算裝置的用戶能夠分析針對(duì)所述規(guī)劃的井所估計(jì)的套管磨損，并且基于所述分析來確定所述規(guī)劃的井的合適套管設(shè)計(jì)。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其還包括：獲得與針對(duì)在所述鉆井操作的操作階段期間鉆探的所述規(guī)劃的井的一部分確定的實(shí)際套管磨損相關(guān)的數(shù)據(jù)；將所計(jì)算的磨損值與針對(duì)所述規(guī)劃的井的所述部分所獲得的數(shù)據(jù)比較，以便確定在所述估計(jì)套管磨損與所述實(shí)際套管磨損之間的偏差；以及基于所述比較來更新所述套管磨損圖，以最小化所確定的在所述估計(jì)套管磨損與所述實(shí)際套管磨損之間的所述偏差。3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中所述套管設(shè)計(jì)參數(shù)包括井剖面、孔段和在所述鉆井操作的所述規(guī)劃階段或所述操作階段的至少一個(gè)期間針對(duì)所述規(guī)劃的井確定的操作參數(shù)。4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述操作參數(shù)包括操作時(shí)間、套管類型、泥漿類型、鉆柱旋轉(zhuǎn)速度和一個(gè)或多個(gè)類型的負(fù)載。5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所產(chǎn)生的套管磨損圖包括所計(jì)算的沿所述規(guī)劃的井的所述長度的磨損值相對(duì)于所述操作參數(shù)中的一個(gè)或多個(gè)的映射，并且所計(jì)算的磨損值是磨損體積、磨損百分比或槽深中的至少一個(gè)。6.如權(quán)利要求2所述的方法，其中在所述鉆井操作的所述相應(yīng)的規(guī)劃階段和操作階段期間，所述可視化套管磨損圖被顯示成與所述規(guī)劃的井的不同部分相關(guān)聯(lián)的所述估計(jì)套管磨損和所述實(shí)際套管磨損的圖形表示。7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述圖形表示為所述套管磨損圖的二維圖形表示。8.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述圖形表示為所述套管磨損圖的三維圖形表示。9.一種用于在鉆井操作期間監(jiān)測(cè)井的套管磨損的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：至少一個(gè)處理器；顯示接口，其聯(lián)接到所述處理器，用以在顯示裝置上顯示信息；以及存儲(chǔ)器，其聯(lián)接到所述處理器，具有存儲(chǔ)在其中的指令，所述指令在由所述處理器執(zhí)行時(shí)，致使所述處理器來執(zhí)行多個(gè)功能，包括以下功能：在所述鉆井操作的規(guī)劃階段期間，確定規(guī)劃的井的套管設(shè)計(jì)參數(shù)；基于所述套管設(shè)計(jì)參數(shù)來計(jì)算指示沿所述規(guī)劃的井的長度的估計(jì)套管磨損量的磨損值；基于所計(jì)算的沿所述規(guī)劃的井的所述長度的磨損值相對(duì)于所述套管設(shè)計(jì)參數(shù)中的一個(gè)或多個(gè)來產(chǎn)生套管磨損圖；以及通過所述顯示接口在所述顯示裝置上將所產(chǎn)生的套管磨損圖可視化，所述可視化套管磨損圖使所述計(jì)算裝置的用戶能夠分析針對(duì)所述規(guī)劃的井所估計(jì)的套管磨損，并且基于所述分析來確定所述規(guī)劃的井的合適套管設(shè)計(jì)。10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中由所述處理器執(zhí)行的所述功能還包括以下功能：獲得與針對(duì)在所述鉆井操作的操作階段期間鉆探的所述規(guī)劃的井的一部分確定的實(shí)際套管磨損相關(guān)的數(shù)據(jù)；將所計(jì)算...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：R·塞繆爾，A·阿尼科特，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：蘭德馬克繪圖國際公司，
類型：發(fā)明
國別省市：美國;US
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