用于地层探测与评估的系统及方法
【专利说明】
[0001] 相关申请交叉引用
[0002] 本申请是2014年2月21日提交的标题为"用于地层探测与评估的系统及方法(代理 人案号HADT-31796)的美国专利申请14/186,470的专利合作条约申请，其要求2013年6月24 日提交的标题为"用于地层探测与评估的系统及方法(代理人案号HADT-31792)的美国临时 申请61/838,689的优先权。
技术领域
[0003] W下公开设及定向和常规钻井。
【背景技术】
[0004] 由于许多钻孔的深度和复杂性增加，包括定向钻井所增加的复杂性，为提取矿物 质而进行的钻井变为越来越复杂的操作。钻井是一种昂贵的操作，钻井失误使成本增加，且 在一些情况下，钻井失误可能永久性地降低钻井在未来数年间的产出。现有的技术和方法 不能适当地应对钻井的复杂性本质。相应地，需要用于改进钻井操作的系统和方法。
【附图说明】
[0005] 为更全面地进行理解，现在将参考结合附图所进行的W下描述，所述附图中：
[0006] 图1A所示为其中可实施本公开的多个方面的环境的一个实施例；
[0007] 图1B所示为可W用于图1A所示环境中的钻井系统的一个实施例；
[0008] 图1C所示为可W用于图1A所示环境中和/或使用图1B所示钻井系统的计算机系统 的一个实施例.
[0009] 图2所示为可W用于创建基线标记，使所创建的基线标记与规划标记相关联，并在 钻井期间扫描查找规划标记的方法的一个实施例的流程图；
[0010] 图3所示为可W用于创建基线标记的方法的一个实施例的流程图；
[0011] 图4所示为图3所示方法可W使用的日志文件(log file)的一个实施例；
[0012] 图5所示为可从图4所示的日志文件创建的基线标记的一个实施例；
[0013] 图6所示为图5中的基线标记的表示形式的一个实施例；
[0014] 图7所示为可W用于创建图6中的表示形式的方法的一个实施例的流程图；
[0015] 图8所示为可W用于与图4所示方法交互的图形用户界面的一个实施例；
[0016] 图9所示为可W用于创建规划标记并将其与基线标记相关联的方法的一个实施例 的流程图；
[0017] 图10所示为可W用于与图9所示方法交互的图形用户界面的一个实施例；
[0018] 图11所示为可W用于解析记录数据和识别规划标记的方法的一个实施例的流程 图；
[0019] 图12A所示为图11所示流程图的更详细示例的一个实施例的流程图；
[0020] 图12B所示为图12A所示流程图的步骤之一的更详细示例的一个实施例的流程图；
[0021] 图12C所示为图12A所示流程图的步骤之一的更详细示例的一个实施例的流程图；
[0022] 图13A-13D所示为参考指纹和可W从不确定性区域获得并与所述参考指纹相比较 的候选指纹的实施例的示图；
[0023] 图14所示为可W由图11的方法和/或图12的方法报告信息并允许进行修改的图形 用户界面的实施例之一。
【具体实施方式】
[0024] 现在参照附图，其中，附图中通篇使用相同标号来表示相同元素，显示并描述了用 于探测地层中的标记的系统和方法的各种视图和实施例，并描述了其他可能的实施例。附 图不一定按比例绘制，在一些情况下，仅出于说明目的，在部分位置对附图进行了放大和/ 或简化。本领域普通技术人员能够理解，基于可能实施例的下列示例，可W得到众多可能的 应用和变化。
[0025] 参见附图1A，示出了环境100的一个实施例，其中地层102具有地表104。将要或正 在用钻机108在地层102内钻设井孔106。已制定钻井计划，W钻设达到真垂直深度(TVD)llO 的井孔106。井孔106将延伸穿过地层112和114,止于地层116,且不会到达下邸层 (underlying layer) 118和120。地层边界113将地层112和114分离，地层边界115将地层114 和116分罔，地层边界117将地层116和118分罔，及地层边界119将地层118和120分罔。断层 122使每个地层部分向下移位。相应地，井孔106位于未移位的地层部分112A-120A，而地层 部分112B-120B表示移位的地层部分。虽然图中未显示，但可W理解，井孔106可W延伸穿过 断层122。
[0026] 井孔106可W被指向位于地层116中的目标区域124。目标区域124可W是由指示井 孔106终止处的坐标或其他标记所限定的一个或多个地下点，或可W仅限定井孔106被保留 在其内的深度范围（例如，地层116自身）。应当理解，目标区域124可W是任何形状和大小， 且可W用任何方式限定。相应地，目标区域124可W代表井孔106的端点，或可W延伸至实际 可能达到的钻井深度。例如，若钻井包括水平分量，且目标在于沿地层116尽可能远地延伸， 则所述目标可W就是地层116本身，且钻井可W持续直至达到限值，例如产权边界或钻柱长 度的物理限制。
[0027] 环境100中可W存在一个或多个现有井126。现有井126可W是探边井（off set well)或可W是位置相对靠近规划井孔106的另一个井。来自井126的地层信息(例如，伽马 测录)可W用于规划井孔106, W及用于在钻井期间评估井孔106的钻井计划。应当理解，井 126的相对于井孔106的位置可能影响与获取自井孔106的地层信息的相关性。例如，各地层 边界113、115、117和119的深度随着井126的位置而变化。通常，井126离井孔106越近，两口 井的地层特征的相关性越大。但是，可能存在某些例外，例如两口井位于断层线122的相对 侧。
[0028] 本实施例中，所述地层信息包括从伽马测录获取的伽马福射读数，其提供了地质 材料的相对于深度的放射性。相应地，伽马测录可W用于提供关于井孔106相对于各地层边 界113、115、117和119和地层112、114和116的当前位置(例如，图1B中的BHA149)的某些指 示，且还可W根据地层自身内的放射性的变化，提供关于BHA在特定地层内的近似位置的信 息。
[0029] 应当理解，虽然使用了包含伽马福射读数的伽马测录作为举例，本公开并不限于 伽马测录，在本申请所述的各实施例中，除了伽马测录W外，或作为其替代形式，还可W使 用其他信息形式，包括地层信息和/或可指示变化的钻井操作参数。例如，可W使用关于电 阻率、孔隙度、压强、中子密度，穿透速率(R0P)和/或机械比能(MSE)的信息。通常，所用信息 需要提供足够的细节，才能用于为钻井计划提供实时或近乎实时的调整。相应地，该信息的 解析度可能影响本申请所述方法的准确度。
[0030] 参见图1B，W如图所示的环境130,更详细地说明了图1A中的环境100的一部分的 一个实施例。本实施例中，环境100包括位于地表104上的井架132。井架132可W是图1A的钻 机108的一部分。井架132包括定滑轮134。动滑轮136通过钻绳138与定滑轮134禪合。在顶部 驱动系统(如图所示）中，顶驱140被禪合到动滑轮136,并提供钻井所需的旋转力。保护接头 142可W位于顶驱140和作为钻柱146的一部分的钻管144之间。顶驱140通过保护接头142转 动钻柱146,由此转动地层102中的井孔106内的井底钻具组合(ΒΗΑΗ49的钻头148。泥浆累 152可W将流体混合物(例如泥浆）153从泥浆池或其他容器154导入井孔106中。泥浆153可 W从泥浆累152流入排出管线156中，所述排出管线156经立管160被禪合到水龙带158。水龙 带158被禪合到顶驱140,顶驱140包含供泥浆153流入钻柱146和井孔106的通道。转盘162可 W与转盘方瓦164配合，W在钻柱146未转动时固定钻柱146。
[0031] 感应、探测和/或评估功能可W包含在井下工具166(其可位于钻柱沿线的一个或 多个位置中）即BHA 149中，或可W位于钻柱146沿线的其他位置。例如，伽马福射传感器可 W被包含在井下工具166中和/或位于钻柱146沿线的其他位置。
[0032] 在一些实施例中，可W通过地表104上的控制系统168提供地层探测和评估功能。 控制系统168可W位于井架132处或可W远离实际钻井位置。例如，控制系统168可W是如 2011年12月22日提交并于2012年7月3日授权的标题为"用于表面可控钻井的系统和方法" 且专利号为8,210,283的美国专利中所公开的系统，该专利W参考形式全文并入本申请。可 替代地，控制系统168可W是独立系统，或可W并入井架132处的其他系统中。控制系统168 可W通过有线和/或无线连接(未显示)接收地层信息。在一些实施例中，控制系统168可W 使用评估功能来提供如2012年6月22日提交的标题为"用于在钻井期间确定测点之间的递 增级数的系统和方法"且序号为13/530,298的美国专利申请中所公开的收敛计划和/或其 他矫正措施，该申请W参考形式全文并入本申请。控制系统168可W部分或全部位于井下工 具166内，或可W与井下工具166的独立控制器进行通信。
[0033] 参见图1C，如图所示为计算机系统180的一个实施例。计算机系统180是用于执行 此述各个过程的系统部件或装置(例如图1B所示的控制系统168)或独立系统的一种可能实 施例。在计算机系统180位于现场，例如在如图1A所示的环境100和/或如图1B所示的环境 130的情境中时，该计算机系统可W被包含在经过硬化W用于工业应用和恶劣环境的相对 粗糖的抗震箱中。应当理解，井下电子设备可W被安装在适应性悬挂系统或其他种类的阻 尼系统中。
[0034] 计算机系统180可W包括中央处理器rCPU" ) 182、存储器184、输入/输出ΓΙ/炉） 装置186和网络接口 188。元件182、184、186和188由传输系统(例如总线）190互联。电源(PS) 192可W通过电力传输系统194(图中所示还兼有数据传输系统190,但电力和数据传输系统 可W分开)向计算机系统180的部件供电。
[0035] 应当理解，计算机系统180可W采用不同配置，且每个所列举的元件可W实际上代 表若干不同元件。例如，CPU182可W实际上代表多处理器或分布式处理系统；存储器184可 W包括不同级别的高速缓冲存储器、主存储器、硬盘和远程存储位置;所述I/O装置186可W 包括显示器、键盘灯等;且网络接口 188可W包括一个或多个网卡，所述网卡提供到网络196 的一个或多个有线和/或无线连接。因此，可W预见该计算机系统180的配置具有广泛灵活 性。
[0036] 该计算机系统180可W使用任何操作系统(或多操作系统），