用于预测钻井事故的方法和系统的制作方法_2

文档序号:9422152阅读:来源:国知局
置EpEjPE3。测量位置可以在逻辑上放 置在沿圆柱体300或位于计划的井身104内的任何位置处。
[0030] 在图3B中,圆柱体300被示出为理论上插入计划的井身104内。特定来说,使用 能量的某个理论量,圆柱体300已形成到井身104的曲率。圆柱体300和井身104两者具 有相同长度314"L",其中通过测量位置308、310和312所画的圆柱体300的每个区段对应 于具有某个曲率的井身的区段。
[0031] 使圆柱体300理论上弯曲和扭曲以匹配井身104所要的能量越多,井眼能量值越 高。对于平滑井身(例如,跟随图2的平滑线200的井眼),理论上使圆柱体300理论上弯 曲和扭曲以匹配井身所要的能量较少;相比之下,对于具有较大迂曲度的井身(例如,图2 的井身210),理论上使圆柱体300弯曲和扭曲以匹配井身所要的能量较多。井眼能量值越 高,在钻井期间可能发生钻井事故的概率越高。例如,在一个实施方案中,较高井眼能量值 可以指示卡钻事故的可能性增大。在某种程度上,计算计划的井身104的预期井眼能量可 以基于计划的井身的迂曲度。因此,预期井眼能量产生可以指示在计划的井身内发生钻井 事故的概率的值。
[0032] 图4示出根据一些实施方案的使圆柱体300在计划的井身104内弯曲并保持圆柱 体300在计划的井身104内的剖面立视图。此外,圆柱体300在实际井眼中的放置是理论 执行,且图4不应被视为要求圆柱体300的实际放置作为根据示例性系统计算井眼能量的 部分。此外,图4中的井身的迂曲度相对于井眼的直径高度扩大以便传达关于计算迂曲度 的概念。图4示出地表100和地表下方的含烃地层102的一部分。实际井身490在含烃地 层102内,其中圆柱体300插入在实际井身490内、在其内弯曲并保持在其内。
[0033] 在一些实施方案中,连同与井身相关联的迂曲度计算计算井眼能量。可以通过下 述方程式(1)计算井身的迂曲度:
[0034] T- H趣(1)
[0035] 其中T为计算的井身迂曲度;a为界定为沿计划的或实际的井身的切线与垂线之 间的角的在两个测量位置之间的井身的倾斜角;AD为关于全角变化率计算的在两个测量 位置之间的距离;Si为测量位置i处的全角变化率值;且Di为测量位置i处的深度。在图 4中所示的示例性实施方案中,测量位置Dl与D2之间的倾斜角可以为零度,因为在所述测 量位置之间井眼是垂直的,且界定在测量位置Dl与D2之间的井眼的部分的全角变化率可 以为零。相比之下,测量位置D3与D4之间的切线与垂线之间的角a402可以为约45度,且 相对于弯曲区段204的曲率R1的半径,界定在测量位置D3与D4之间的井眼的部分的全角 变化率可以为非零。举另一例来说,测量位置D5与D6之间的倾斜角可以为90度,因为在 所述测量位置之间井眼是水平的,且界定在测量位置D5与D6之间的井身的部分的全角变 化率可以为零。举最后一例来说,测量位置D7与D8之间的角a404可以为约120度(向 上钻井),且界定在测量位置D7与D8之间的井眼的部分的全角变化率可以为非零且涉及曲 率私的半径。
[0036] 在继续之前,应了解,图4的测量位置仅是说明性的。在一些情况下,一部分或所 有井眼逻辑上划分成具有预定和周期性间隔(例如,沿计划的或实际的井身间隔为100英 尺,沿计划的或实际的井身间隔为500英尺)的测量位置。此外,每个测量位置可以与井口 测量位置和井底测量位置相关联。例如,虽然测量位置D2为与D1/D2对相关联的井底位置, 但测量位置D2可为与下一测量位置相关联的井口位置(其在图4中未具体示出),且迂曲 度计算同样可以包括基于与界定在D2与下一周期性隔开的测量位置之间的井眼相关联的 参数的分量。
[0037] 可以通过下述方程式(2)计算使圆柱体300在井身104内弯曲、在井身104内扭 曲和保持圆柱体300在井身104内所要的井眼能量:
[0039] 其中Emp为预期井眼能量;n为沿井身的测量位置的总数量;Ki为测量位置i处 的井眼曲率(或全角变化率测量);Ti为测量位置i处的扭矩;ADi为测量位置i处的深 度的变化;队为勘测点i处的深度;且ADn为跨多个测量位置的深度的变化。
[0040] 在一个实施方案中,可以通过考虑单独计算的井眼能量值与单独计算的迂曲度实 现预测钻井事故的发生。以下方程式示出组合井眼能量和迂曲度以达到指示钻井事故发生 的值的一种示例性方法:
[0042] 其中C为指示钻井事故发生的概率的组合值;A为指示指派给预期井眼能量的加 权值的正、非零常数;Eexp为预期井眼能量;X为非零常数;B为指示指派给迂曲度的加权值 的正、非零常数;T为井身迂曲度;y为非零常数;且Avg为平均运算。
[0043] 如果计算的井眼能量产生超过预定阈值的值,那么所述值可以指示在钻井开始时 可能发生至少一个钻井事故的高于期望的概率。如果井眼能量值高于预定阈值,那么可以 调整与计划的井身相关联的参数以使所述值达到期望水平。计划的井身参数的调整可以 包括但不限于:调整计划的井身的至少一部分的轨迹;改变计划的井身的至少一部分的直 径;或改变壳体可以安装的深度。
[0044] 在已调整涉及计划的井身104的一个或多个参数之后,可以重复迂曲度和井眼能 量的计算,分析结果,且必要时可以再次调整参数。一旦计算产生可接受结果,那么可以对 计划的井身开始钻井,如图5中所示。
[0045] 图5示出根据至少一些实施方案的含烃地层的一部分的剖面透视图。特定来说, 图5示出位于现部分钻井的井眼500的端处的先前计划的井身104的一部分。在这个实例 中,计划的井身104的其余未钻井区段可以与预期迂曲度502相关联(再次为了清楚起见 扩大)。在钻井已开始之后,工程师可以决定使用与先前关于计划的井身104所述的方法相 同的方法重新计算现部分钻井的井身的井眼能量。部分钻井的井眼能量可以为对关于井眼 500的实际迂曲度和实际井眼能量与井身104的未钻井区段中的预期迂曲度和预期井眼能 量进行的计算的组合。
[0046] 至于计划的井身104,如果部分钻井中探知的井眼能量值指示存在钻井事故发生 的高于期望的可能性,那么可以进行调整。除与先前论述的计划的井身104的未钻井部分 相关联的相似参数调整外,还可对井眼500进行额外调整。对井身的钻井区段和未钻井区 段两者的调整可以包括但不限于:调整计划的井身的一部分的轨迹;改变计划的井身的至 少一部分的直径;包围井眼的一部分;改变井眼的一部分的直径;或对井眼的一部分重新 钻井。
[0047] 还可以通过下述方程式(4)计算可以用于测量坏事故的增大的风险的井眼有效 能量索引或后续指示符:
[0049] 其中EI为井眼有效能量索引;Eexp为井身的未钻井区段的预期井眼能量;且Eact为 井身的钻井区段的实际计算的井眼能量。
[0050] 特定来说,在单一井或多个井的情况下,比较迂曲度和井眼能量任一者或两者的 计算的预期值与实际测量的值,确立值趋势,且指派加权值。随着计算额外值,可以鉴于趋 势值分析所述额外值,其中与趋势值的偏差可以提供涉及钻井事故发生的可能性的额外信 息。
[0051] 除预测一个井身的钻井事故外,还可能使用以迂曲度索引的形式的方法的组合估 计迂曲度,且因此预测钻井事故。特定来说,从已经历钻井事故的附近井探知的迂曲度值可 以被搜集并分布到正态分布曲线中。
[0052] 头端迂曲度索引或指示标准化曲线之上端的值可以界定为头端对总体迂曲度数 据的熵的比率,且可以通过下述方程式(5)来计算:
[0054] 其中Eh为曲线的头端部分的熵;E力整个曲线的熵;i为沿曲线的索引点,n为沿 曲线的索引点的总数量;ph为沿曲线的头端部分发生X的概率;且p力沿整个曲线发生X 的概率。
[0055] 同样地,尾端迂曲度索引或指示标准化曲线之下端的值可以界定为尾端对总体迂 曲度数据的熵的比率,且可以通过下述方程式(6)来计算:
[0057] 其中Eh为曲线的尾端部分的熵;E
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