在钻井操作期间使用套管磨损图来进行的套管磨损的估计和监测的制作方法

在钻井操作期间使用套管磨损图来进行的套管磨损的估计和监测的制作方法
【专利摘要】本发明提供了用于在钻井操作期间监测井的套管磨损的系统和方法。在所述钻井操作的规划阶段期间，确定用于规划的井的套管设计参数。基于所述套管设计参数来计算沿所述规划的井的长度的磨损因数。基于所计算的沿所述规划的井的所述长度的磨损因数相对于所述套管设计参数中的一个或多个来产生套管磨损图。通过计算装置的显示器来使所述产生的套管磨损图可视化。所述可视化套管磨损图使所述计算装置的用户能够估计所述规划的井的套管磨损，并且基于所分析的套管磨损来确定所述规划的井的合适套管设计。
【专利说明】在钻井操作期间使用套管磨损图来进行的套管磨损的估计和 监测
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求于2014年2月28日提交的标题为"Casing Wear Maps:Visualization and Interpretation Method to Estimate and Monitor Casing Wear" 的美国临时专利 申请号61/946,534的权益，该申请全文以引用方式并入本文。
[0003] 公开领域
[0004] 本公开大体涉及用于烃回收的钻井应用领域，并且更具体地，涉及用于在钻井操 作期间对井的套管磨损进行估计和监测的应用。 技术背景
[0005] 在地下烃沉积物的探测和回收中，通常使用在钻柱端部处附接到井底组件的钻头 将井孔或井筒钻探到储层岩层中。一旦将井筒钻探到期望深度，一个或多个大直径金属管 或管子(称为套管)设置在钻探出的井内，以便辅助钻井过程。套管形成井筒的主要结构部 件并且起到若干重要功能，包括但不限于防止地层壁坍陷到井筒中、将不同的地层区分离 以防止底层流体的流动或交叉流动，以及提供用于在钻井时维持地层流体控制和压力的装 置。因此，用于规划的井的合适套管设计必须考虑所预期的套管磨损，以便减轻在钻井和/ 或生产期间在套管中发生高成本的故障的可能性。
[0006] 然而，一般难以预测会在钻井操作期间预期的套管磨损的实际量。因此，具有用于 在钻井操作的规划阶段和实时操作阶段两者期间分析套管磨损的原因和影响的可靠技术 是重要的。常规套管磨损分析技术可供用于预测套管严重磨损位置，例如基于指示钻柱的 已知导致高侧力的部分的数据。然而，此类常规技术通常无法提供用于快速分析在钻井操 作过程中影响套管磨损的所有不同参数的效果的有效方式。
[0007] 附图简述
[0008] 以下参考附图详细描述本公开的说明性实施方案。
[0009] 图1为用于在钻井操作的规划阶段和操作阶段中使用套管磨损图来消除和监测套 管磨损的示例性过程的流程图。
[0010] 图2为示出在一段时期内针对不同的井深度来估计的套管磨损变化的示例性三维 (3D)套管磨损图。
[0011] 图3为示出随时间的针对两个所选的井深度来估计的侧向负载和套管磨损的变化 的二维(2D)套管磨损图。
[0012] 图4为示出针对不同套管类型和泥浆类型的磨损因数变化的示例性3D套管磨损 图。
[0013] 图5为示出基于钻柱的变化的旋转速和侧向负载度的磨损因数变化的另一示例性 3D套管磨损图。
[0014] 图6示出用于规划的井剖面的中间套管柱设计的示例性冯米塞斯(von Mises)等 效应力包络。
[0015] 图7为可实现本公开的实施方案的示例性计算机系统的方框图。
[0016] 所示附图仅是示例性的，而不旨在主张或暗示对其中可实现不同实施方案的环 境、架构、设计或方法的任何限制。
[0017]说明性实施方案的描述
[0018] 本公开的实施方案涉及提供套管磨损图的图形可视化以用于在钻井操作的不同 阶段期间估计和监测套管磨损。尽管在本文中参考特定应用的示意性实施方案来描述本公 开，但应理解，实施方案不限于此。其他实施方案是可能的，并且在本文教导内容的精神和 范围以及其中实施方案将具有显著的实用性的另外领域内，可对实施方案进行修改。此外， 当结合一个实施方案描述特定特征、结构或特性时，应当认为，无论是否明确描述，使此类 特征、结构或者特性结合其它实施方案起作用在相关领域的技术人员的知识范围内。
[0019] 本领域的技术人员还将显而易见的是，如本文中所述，实施方案可以附图中示出 的软件、硬件、固件和/或实体的许多不同实施方案实现。专门控制硬件来实现实施方案的 任何实际软件代码并非对详细描述的限制。因此，鉴于本文所呈现的详细程度，实施方案操 作行为将在理解实施方案的修改和变型是可能的情况下进行描述。
[0020] 在本文中的详细描述中，提及"一个实施方案"、"实施方案"、"示例实施方案"等等 表明所描述的实施方案可包括特定特征、结构或特性，但是每个实施方案可不一定包括所 述特定特征、结构或特性。此外，此类措词不一定指同一实施方案。此外，当结合一个实施方 案描述特定特征、结构或特性时，应当认为，无论是否明确描述，使此类特征、结构或者特性 结合其它实施方案起作用在本领域的技术人员知识范围内。
[0021] 如上所述，常规套管磨损估计技术通常无法准确预测井下套管中观察到的实际磨 损量。因此，所公开的实施方案提供用于在钻井操作的不同阶段期间对套管磨损进行绘图 和可视化的技术。例如，本文所公开的套管磨损绘图和可视化技术可使用户（例如，钻井工 程师)能够更好地理解套管磨损原因，并开发出可能策略以在钻井操作的规划阶段和实时 操作阶段期间减轻套管磨损所造成的影响。在一个实施方案中，可以通过用户的计算装置 的显示器呈现的套管磨损图的形式来向用户提供估计或实际的井下套管磨损。可视化套管 磨损图可为例如估计或实际的套管磨损相对于可能在钻井操作过程中影响套管磨损的一 个或多个钻井参数或其他因数的二维(2D)或三维(3D)图形表示。
[0022]在一个实施方案中，可将套管磨损可视化为2D或3D图，其中一个或多个相关钻井 参数和/或套管磨损因数被选作为图的轴线。套管磨损因数可为基于例如套管材料特性、与 壁接触的钻柱工具接头以及操作中使用的钻井泥浆来管控套管壁的磨损体积的实验确定 参数。例如，钻柱部分与套管内壁之间的接触可导致在钻井操作过程中在套管壁中形成槽。 在一个实施方案中，此类槽的深度可基于与内部套管壁的其中形成槽的部分相关联的磨损 体积来确定。套管磨损因数也可基于像旋转速度和正常负载的其他钻井参数而变化。在这 个实例中，可以不同方式来分析和解释可视化的套管磨损，以在整个钻井操作期间进行规 划并且监测套管磨损。在另一实例中，此套管磨损图可用于同时监测套管磨损相对于多个 所规划的钻井操作的一个或多个磨损因数、侧向力和磨损体积的变化，以有助于提供对磨 损原因以及减轻磨损方式的甚至更多了解。
[0023]以下参考图1-7描述本公开的说明性实施方案和相关方法，如它们可例如用于计 算机系统中以基于针对钻井操作的不同阶段估计的套管磨损来确定套管设计。如本文所 用，术语"钻井操作"可指在石油领域中在井场处进行的钻井操作、完井操作和/或生产操作 中的任何一者。基于以下附图以及详细描述，对于本领域的普通技术人员来说，所公开的实 施方案的其他特征和优点将会更加明显。这意味着所有此类另外特征和优点均包括在本公 开的实施方案的范围内。另外，所示出的附图仅是示例性的，而非旨在断言或暗示对其中可 实现不同实施方案的环境、架构、设计或过程的任何限制。
[0024] 图1为用于在钻井操作的不同阶段期间使用可视化套管磨损图来监测套管磨损的 示例性方法100的过程流程图。如图1所示，方法100包括用于在钻井操作的规划阶段110 (SP，在钻井前规划井)期间估计套管磨损的步骤，以及用于在钻井操作（即，在正钻探规划 井时）的操作阶段120(或"实时操作"）期间实时监测套管磨损的步骤。因此，方法100的步骤 提供向总体钻井操作应用套管磨损图的实例，以便在规划阶段中产生对套管磨损的更准确 的估计，并且在实时操作期间具有更可靠的套管设计。尽管未在图1中示出，应当理解，方法 100可在规划阶段110中包括与井规划和套管设计相关的附加步骤，以及在操作阶段120中 包括套管磨损监测。
[0025] 在图1所示实例中，方法100在规划阶段110中开始并行进到步骤112,在所述步骤 112中确定规划的井的套管设计参数。应当注意，术语"套管设计参数"在本文中用于指套管 设计的可变特性或特征，而非物理套管自身的材料特性或特征。如图1所示，此类套管设计 参数可包括例如但不限于规划的井的井剖面、孔段和操作参数。在一个实施方案中，操作参 数可包括但不限于套管类型、泥浆类型、钻柱旋转速度、以及规划的井所期望的一个或多个 类型的负载(例如，侧向负载）。这些套管设计参数可例如用于规划钻井操作的不同阶段。
[0026] 在步骤114中，来自步骤112的套管设计参数可用于确定各种套管磨损参数，包括 但不限于，一个或多个磨损因数、磨损位置和磨损体积。在一个实施方案中，磨损体积可为 指示基于套管设计参数而针对规划的井的一部分计算的估计套管磨损量的值。如以下参考 图2将更详细地描述，这样的磨损值可表达为表示套管期望的磨损量相对于其沿规划的井 的长度的厚度的百分比。可基于例如槽深来确定磨损的百分比，所述槽可由于与钻柱部分 的接触形成在套管内壁中。在一个实施方案中，可基于针对井筒壁与规划的井的相关部分 相关联的部分计算的磨损体积来确定槽深。在步骤116中，套管磨损参数可用于产生套管磨 损图。在一个实施方案中，所产生的套管磨损图可为步骤114中确定的不同套管磨损参数的 组合。因此，在步骤116中产生的套管磨损图可包括例如磨损因数相对于磨损沿规划的井的 长度的预期位置和体积的映射。
[0027] 在步骤118中，可在计算装置的显示器上呈现所产生的套管磨损图的可视化。可视 化套管磨损图可指示例如根据沿规划的井的不同位置处的磨损体积估计的套管磨损的严 重性的变化。可视化例如可用于在钻井操作的相应的规划阶段和操作阶段期间，向计算装 置的用户提供所估计的套管磨损和实时监测到的套管磨损的图形表示。例如，用户可在规 划阶段期间使用此信息来选择合适套管设计，所述合适套管设计产生由可视化图指示的套 管磨损，并且因此减小由于磨损而造成的套管故障的可能性。应当理解，各种技术中的任何 技术可用于基于套管磨损图中提供的估计磨损和相关信息来确定适当套管设计。如以下使 用图2-6所示实例更详细地描述，可为此目的向用户提供不同类型的套管磨损图。
[0028] 图2为示出在一段时期内针对不同的井深度估计的套管磨损变化的套管磨损图 200的示例性三维（3D)图形表示。套管磨损图200示出例如在规划用于井的一段操作时间 230内套管磨损210相对于测量深度220的变化。套管磨损210可表示例如示出为套管壁厚度 的百分比的套管内壁上的预期的磨损量。测量深度220的值可表示例如针对规划的井确定 (例如，在图1的步骤112中）的井剖面的一部分。如图2所示，套管磨损图200可被可视化为3D 图，其中测量深度220、套管磨损210和操作时间230对应于3D图的三个轴。套管磨损图200的 可视化可例如用于识别出沿规划的井的过度套管磨损的位置以及可具有最有害的影响的 规划操作。因此，可随后规划用于减轻磨损的步骤。
[0029] 如将使用图3所示实例所描述的，下一水平可视化和规划可针对过度磨损的深度 而言。图3为示出随时间的针对两个所选的井深度估计的侧向负载和套管磨损的变化的二 维（2D)套管磨损图300。这个实例中选择的深度包括8，000ft的第一深度和8,100ft的第二 深度。因此，如图3所示，套管磨损图300描绘在8,000ft处的负载310以及对应磨损315,还有 在8,100ft处的负载320以及磨损325。这两个深度可能已基于例如图2的套管磨损图200提 供的套管磨损信息来选择。例如，所选择的深度可由计算装置用户基于通过计算装置的显 示器向用户呈现的套管磨损图200的可视化指定。这个实例中的套管磨损图300可用于向用 户呈现与规划的井的侧向负载和磨损的变化相关的信息。
[0030] 如图3所示，套管磨损图300可被可视化为2D图，所述2D图在一个轴上示出侧向力 或负载，而在另一个轴上示出规划操作时间。第三轴可用于示出规划的井的在各种深度处 的期望套管磨损。由套管磨损图300呈现的信息可例如用于确定是否应改变侧向力或负载 的量，例如通过改变规划操作或钻柱特性来改变，以便将期望套管磨损保持在可容许的范 围内。
[0031] 如上所述，基于影响套管设计的各种基本参数的一个或多个磨损因数可用于对套 管磨损的不同计算中。在一个实施方案中，磨损因数可以基于时间以及与规划的井相关联 的其他操作参数(例如，套管类型、泥浆类型、钻柱旋转速度和侧向负载)在任何给定套管深 度处变化。在一个实施方案中，所期望的套管磨损因数可与这些参数中的一个或多个相互 映射，如图4和图5所示。图4示出3D套管磨损图400的实例，其中磨损因数变化与不同套管类 型和不同泥浆类型相互映射。在图5中，3D套管磨损图500示出基于钻柱的变化的旋转速度 以及侧向负载的磨损因数的变化。应当注意，仅为演示和讨论目的而示出套管磨损图400和 500每者中的数据，并且可不代表任何实际套管磨损数据。可通过实验或通过使用各种磨损 因数估计技术中的任何技术确定实际的数据点。本文所公开的磨损绘图技术随后可用于基 于针对该特定操作获取的套管磨损数据来描绘任何钻井操作的磨损严重性。
[0032]图6示出套管磨损图620以及规划的井平面600的中间套管柱610的冯米塞斯等效 应力包络630。如前所述，仅为演示和讨论目的而示出图6所示的数据点。在图6的实例中描 绘的可视化可有助于同时监测套管磨损和其所有基本方面。与套管磨损图和套管应力分析 结合的井剖面和操作可例如在规划操作和实时操作期间用作综合套管磨损检测工具。
[0033]在一些实施方案中，可使用现场数据来应用其他绘图方法。可针对特定井相对于 侧向负载和操作时间来绘制实际现场测量的套管磨损值。使用来自用于相同操作参数的图 的读数，可将此图直接应用到其他井。这可用作为一种避开磨损因数的方式。对于任一个 图，在每个轴上的变量可按期望进行变化，以便用于分析。可如图所示那样来选择变量，或 所述变量也可为其中任何组合。例如，侧向力乘以工具接头直径和钻井旋转速度(RPM)可与 总操作时间相互映射。
[0034] 返回参考图1，在方法100的步骤118中可视化的套管图可类似于以上参考图2-6所 描述的套管磨损图中的任何一者。在一个实施方案中，可视化套管磨损图可用于识别出沿 规划的井定位的潜在薄弱区域或故障点，在所述潜在薄弱区域或故障点中，所估计的套管 磨损可能过度(例如，高于预先确定的磨损阈值或容差）。一旦已经使用可视化套管磨损图 识别此类过度磨损位置，可采用补救措施来减小套管故障风险，例如通过更新针对规划的 井所选择的套管设计来将所估计的套管磨损保持在整个钻井操作可接收的公差限制内。应 当理解，各种技术中的任何技术可用于将以下内容考虑在内：基本参数中的任何不确定性 或用于在规划阶段110中估计套管磨损的磨损因数，以及在钻井操作的非生产性阶段期间 可发生的任何附加套管磨损。
[0035] 如图1所示，在钻探规划的井时，方法100随后可行进到钻井操作的操作阶段120。 在一个实施方案中，可以在多个阶段中钻探规划的井。尽管井正在被钻探，但是在步骤122 中，可获得与钻井过程的每个阶段处发生的实际套管磨损相关的数据。在步骤124中，可按 周期或响应于改变在钻井操作过程中检测到的现场条件来对先前在规划阶段110的步骤 112中确定的套管设计参数(例如，规划的井剖面、孔段和操作参数)进行更新。在126中，所 更新的套管设计参数随后可用于对套管磨损参数进行更新。在一个实施方案中，步骤126可 包括将规划阶段110的步骤114中计算的上述磨损体积或其他磨损值(例如，磨损百分比或 槽深)与步骤122中获得的套管磨损数据进行比较，以便确定在期望套管磨损与实际套管磨 损之间是否存在任何偏差。可基于所述比较来更新套管磨损参数中的一个或多个(诸如磨 损因数），以最小化所确定的在估计套管磨损与实际套管磨损之间的任何偏差，并且由此提 高待可视化套管磨损图的准确度。在步骤128中，所更新的套管设计和磨损参数随后可供应 为用于更新套管磨损图的输入。在步骤130中，随后可将所更新的套管磨损图可视化。可在 实时操作期间连续地更新和监测可视化套管磨损图。以此方式，套管磨损图可用作套管磨 损监测工具，所述套管磨损监测工具可有助于改善针对待钻探的规划的井的稍后阶段确定 的套管磨损估计以及将用于规划的井的套管设计。这可包括例如规划先前可能未考虑在内 的任何附加磨损，例如由于与原始规划的钻井程序的不期望的偏差而造成的附加磨损。 [0036] 应当理解，方法100的步骤可由具有至少一个处理器和用于存储指令的存储器的 任何类型计算装置执行，所述程序可读取和执行所述指令，以便执行用于实现方法100的步 骤的多个功能，如上所述。此类计算装置实例包括但不限于:服务器、台式计算机、膝上型计 算机、平板计算机或其他手持计算机、个人数字助理(PDA)、蜂窝电话、网络设备、智能电话、 媒体播放器、导航装置、游戏平台，或任何这些计算装置或其他计算装置的组合。在一些实 现方案中，方法100可由分布式计算环境或服务器组执行，其中方法100的步骤可由具有通 过通信网络链接的共享或独立的存储器组件的多个处理装置执行。在此类分布式计算环境 中，程序模块可位于包括存储器存储设备的本地和远程计算机存储介质中。因此，本公开可 使用各种硬件装置、软件或它们的组合实现。在图7中示出用于实现所公开的实施方案的计 算机系统的实例。
[0037]现在参考图7,呈现示出用于实现所公开的实施方案的特征和功能的系统700的一 个实施方案的框图。系统700可为任何类型计算设备，包括但不限于，台式计算机、膝上型计 算机、服务器、平板电脑和移动设备。除其他组件外，系统700包括处理器710、主存储器702、 辅助存储单元704、输入/输出接口 706和通信接口 708。
[0038]处理器710可为能够执行用于执行所公开的实施方案的特征和功能的指令的任何 类型或任何数量的单核或多核处理器。输入/输出接口 706使得系统700能够接收用户输入 (例如，从键盘和鼠标)并向一个或多个设备(诸如但不限于打印机、外部数据存储设备和音 频扬声器)输出信息。系统700可任选地包括单独显示接口 711，其能够在集成显示设备或外 部显示设备上显示信息。例如，显示接口 711可包括用于提供增强图形的指令或硬件(例如， 图形卡或芯片）、触摸屏和/或与一个或多个显示装置相关联的多触摸功能性。
[0039]主存储器702是存储当前已执行的指令/数据或预先提取要执行的指令/数据的易 失性存储器。辅助存储单元704是用于存储持久数据的非易失性存储器。辅助存储单元704 可为或可包括任何类型数据存储组件，诸如硬盘驱动器、闪存驱动器或存储卡。在一个实施 方案中，辅助存储单元704存储计算机可执行代码/指令以及用于使用户能够执行所公开的 实施方案的特征和功能的其他相关数据。
[0040]例如，根据所公开的实施方案，辅助存储单元704可永久地存储用于执行用于最小 化套管磨损的上述程序的可执行代码/指令720。随后，可执行代码/指令720在执行期间由 处理器710从辅助存储单元704加载到主存储器702,以便执行本公开的实施方案。另外，辅 助存储单元704可以存储其他可执行代码/指令和数据722,诸如但不限于，用于与所公开的 实施方案一起使用的储层模拟应用(例如，Nexus?储层模拟软件)或地球建模软件(例如， Dec i s i on S pace?地球建模软件）。
[00411 通信接口 708使系统700能够与通信网络730通信。例如，网络接口 708可包括网络 接口卡和/或无线收发器用以使系统700能够通过通信网络730和/或直接利用其他装置来 发送和接收数据。
[0042]通信网络730可为包括以下网络中的一个或多个的组合的任何类型网络:广域网、 局域网、一个或多个专用网络、因特网、电话网络(诸如公共交换电话网(PSTN)的）、一个或 多个蜂窝网络和/或无线数据网络。通信网络730可包括多个网络节点（未描绘），诸如路由 器、网络访问点/网关、开关、DNS服务器、代理服务器和用于辅助设备之间的数据/通信路由 的其他网络节点。
[0043]例如，在一个实施方案中，系统700可与一个或多个服务器734或数据库732交互以 用于执行所公开的实施方案的特征。例如，根据所公开的实施方案，系统700可以在产生磨 损因数图过程中，针对所有磨损因数查询数据库732。此外，在某些实施方案中，系统700可 用作用于一个或多个客户端设备的服务器系统，或者用于对等通信或与一个或多个设备/ 计算系统(例如，集群、栅格)进行并行处理的对等系统。
[0044] 尽管已描述关于上述实施方案的具体细节，但是上述硬件和软件描述仅意图为示 例性实施方案，而不意图限制所公开的实施方案的结构或实现。例如，虽然未示出控制系统 100的许多其他内部组件，但是本领域的普通技术人员将了解，此类组件及其互连是众所周 知的。
[0045] 此外，所公开的实施方案的某些方面(如上所述)可实施在使用一个或多个处理单 元/组件执行的软件中。该技术的程序方面可被视为通常呈承载或体现在一种类型机器可 读介质上的可执行代码和/或相关联的数据的形式的"产品"或"制品"。有形非暂态"存储" 类型介质包括用于计算机、处理器等的存储器或其他存储装置中的任一者或所有，或其相 关联的模块，诸如各种半导体存储器、磁带驱动器、磁盘驱动器、光盘或磁盘等，这些模块可 随时提供对软件编程的存储。
[0046] 此外，附图中的流程图和方框图示出根据本发明的各种实施方案的系统、方法和 计算机程序产品的可能实现方案的架构、功能性和操作。也应注意，在一些替代实现方案 中，方框中提到的功能可不按附图中提到和如本文所述的顺序出现。例如，连续地示出的两 个方框实际上可大致上同时执行，或者这些方框有时可按相反顺序执行，这取决于所涉及 的功能性。也应指出，方框图和/或流程图的每个方框以及方框图和/或流程图中的方框组 合可由执行指定功能或动作的基于专用硬件的系统、或者专用硬件和计算机指令的组合来 实现。
[0047] 如在本说明书和本说明书的任何权利要求中使用的，术语"计算机"、"服务器"、 "处理器"和"存储器"都是指电子装置或其他技术装置。这些术语排除人或人群。如本文所 用，术语"计算机可读介质"和"计算机可读媒体"通常是指以计算机可读形式存储信息的有 形、物理和非暂态电子存储介质。
[0048] 本说明书中描述的主题的实施方案可在计算系统中实现，所述计算系统包括后端 组件(例如，作为数据服务器），或包括中间件组件(例如，应用程序服务器），或包括前端组 件(例如，具有用户可用来与本说明书描述的主题的实现进行交互的图形用户界面或网络 浏览器的客户端计算机），或一个或多个这种后端、中间件或前端组件的任何组合。系统组 件可通过任何数字数据通信形式或介质（例如，通信网络)而互连。通信网络实例包括局域 网（"LAN"）和广域网（"WAN"）、跨网（例如，互联网）、以及对等网络(例如，自组织(ad hoc)对 等网络）。
[0049] 计算系统可包括客户端和服务器。客户端和服务器通常彼此远离，并且通常通过 通信网络交互。客户端与服务器的关系由于在相应的计算机上运行且彼此具有客户端-月艮 务器关系的计算机程序而产生。在一些实施方案中，服务器将数据(例如，网页)传输到客户 端设备（例如，为了向与客户端设备交互的用户显示数据并从所述用户接收用户输入）。在 客户端设备处生成的数据(例如，用户交互结果)可从客户端设备接收在服务器处。
[0050] 应当理解，所公开的在过程中的步骤的任何具体顺序或层级是示例性方法的说 明。基于设计偏好，应当理解，可对过程中的步骤的具体顺序或层级重新排序，或将执行所 有所示步骤。所述步骤中的一些可同时执行。例如，在某些环境中，多任务和平行处理可为 有利的。此外，上述实施方案中的各种系统组件的分离不应理解为在所有实施方案中要求 这种分离，而应理解，所描述的程序组件和系统通常可一起整合在单个软件产品中或封装 到多个软件产品中。
[0051 ]此外，本文所描述的示例性方法可通过包括处理电路的系统或包括指令的计算机 程序产品实现，所述指令在由至少一个处理器执行时，致使处理器执行本文所描述的任何 方法。
[0052]所公开的实施方案相较于常规技术的优点和区别包括但不限于:通过映射到一个 或多个钻井参数的变化的磨损值(例如，磨损体积、磨损百分比或槽深)的可视化，将套管磨 损图应用到钻井操作的规划阶段和操作阶段。如上所述，可利用2D和/或3D套管磨损图以估 计用于通过监测钻井操作的不同阶段的实际套管磨损来规划新的套管设计或更新现有设 计的套管磨损。本文所公开的2D和3D套管磨损绘图和可视化技术可使钻井工程师能够更好 地理解套管磨损原因，并开发出可能策略以减轻套管磨损的影响，例如，通过考虑基于多个 钻井参数(包括但不限于操作时间、套管类型、泥浆类型、钻柱旋转速度和侧向负载)的磨损 值的变化。此外，所公开的技术可用于提供用户友好的套管磨损可视化工具，以用于在钻井 操作的规划阶段和实时操作阶段监测套管磨损。
[0053] 如上所述，本公开的实施方案对在钻井操作期间监测井的套管磨损尤其有用。在 本公开的一个实施方案中，用于在钻井操作期间监测井的套管磨损的计算机实现的方法包 括:在钻井操作的规划阶段期间，确定规划的井的套管设计参数;基于套管设计参数来计算 指示沿规划的井的长度的套管磨损量的值;基于所计算的沿规划的井长度的磨损值相对于 套管设计参数中的一个或多个来产生套管磨损图；以及通过计算装置的显示器将所产生的 套管磨损图可视化，可视化套管磨损图使计算装置的用户能够分析针对规划的井所估计的 套管磨损，并且基于分析来确定规划的井的合适套管设计。
[0054] 在另一实施方案中，所述方法还包括获得与针对在钻井操作的操作阶段期间钻探 的规划的井的一部分确定的实际套管磨损相关的数据;将所计算的磨损值与针对规划的井 的部分所获得的数据比较，以便确定在估计套管磨损与实际套管磨损之间的偏差；以及基 于所述比较来更新套管磨损图，以最小化所确定的在估计套管磨损与实际套管磨损之间的 偏差。在又一实施方案中，套管设计参数包括井剖面、孔段和与规划的井相关联的操作参 数。在又一实施方案中，操作参数包括操作时间、套管类型、泥浆类型、钻柱旋转速度和一个 或多个类型的负载。在另一实施方案中，所产生的套管磨损图包括所计算的沿规划的井的 长度的磨损值相对于操作参数中的一个或多个的映射，并且所计算的磨损值是磨损体积、 磨损百分比或槽深中的至少一个。在另一实施方案中，在钻井操作的相应的规划阶段和操 作阶段期间，可视化套管磨损图被显示成与规划的井的不同部分相关联的估计套管磨损和 实际套管磨损的图形表示。在一个实施方案中，图形表示为套管磨损图的二维图形表示。在 另一实施方案中，图形表示为套管磨损图的三维图形表示。
[0055] 在本公开的另一实施方案中，用于在钻井操作期间监测井的套管磨损的系统包 括:至少一个处理器;显示接口，其联接到处理器，用以在显示装置上显示信息；以及联接到 处理器的存储器，其中存储有指令，所述指令在由处理器执行时，致使处理器执行功能，所 述功能包括:在钻井操作的规划阶段期间，确定规划的井的套管设计参数;基于套管设计参 数来计算指示沿规划的井的长度的估计套管磨损量的磨损值;基于所计算的沿规划的井的 长度的磨损值相对于套管设计参数中的一个或多个来产生套管磨损图；以及通过显示接口 在显示装置上将所产生的套管磨损图可视化，可视化套管磨损图使计算装置的用户能够分 析针对规划的井所估计的套管磨损，并且基于分析来确定规划的井的合适套管设计。
[0056] 在本公开的又一实施方案中，计算机可读存储介质具有存储在其中的指令，所述 指令在由计算机执行时，致使计算机执行多个功能，所述功能包括:在钻井操作的规划阶段 期间，确定规划的井的套管设计参数;基于套管设计参数来计算指示沿规划的井的长度的 估计套管磨损量的磨损值;基于所计算的沿规划的井长度的磨损值相对于套管设计参数中 的一个或多个来产生套管磨损图；以及通过显示接口在显示装置上将所产生的套管磨损图 可视化，可视化套管磨损图使计算装置的用户能够分析针对规划的井所估计的套管磨损， 并且基于分析确定规划的井的合适套管设计。
[0057] 尽管已描述关于上述实施方案的具体细节，但是上述硬件和软件描述仅意图为示 例性实施方案，而不意图限制所公开的实施方案的结构或实现。例如，尽管未示出系统700 的许多其他内部组件，但是本领域的技术人员将理解，此类组件及其互连是众所周知的。
[0058] 此外，所公开的实施方案的某些方面(如上所述)可实施在使用一个或多个处理单 元/组件执行的软件中。该技术的程序方面可被视为通常呈承载或体现在一种类型机器可 读介质上的可执行代码和/或相关联的数据的形式的"产品"或"制品"。有形非暂态"存储" 类型介质包括用于计算机、处理器等的存储器或其他存储装置中的任一者或所有，或其相 关联的模块，诸如各种半导体存储器、磁带驱动器、磁盘驱动器、光盘或磁盘等，这些模块可 随时提供对软件编程的存储。
[0059] 此外，附图中的流程图和方框图示出根据本公开的各种实施方案的系统、方法和 计算机程序产品的可能实现方案的架构、功能性和操作。也应注意，在一些替代实现方案 中，方框中提到的功能可不按附图中提到的顺序出现。例如，连续地示出的两个方框实际上 可大致上同时执行，或这些方框有时可按相反顺序执行，这取决于所涉及的功能性。也应指 出，方框图和/或流程图中的每个方框以及方框图和/或流程图中的方框组合可由执行指定 功能或动作的基于专用硬件的系统、或者专用硬件和计算机指令的组合来实现。
[0060] 以上特定的示例性实施方案并不旨在限制权利要求书的范围。示例性实施方案可 通过包括、执行或组合本公开中描述的一个或多个特征或功能来修改。
[0061] 如本文所用，除非上下文另外明确说明，否则单数形式"一(a/an)"和"所述(the)" 还意图包括复数形式。将进一步理解，术语"包括(comprise)"和/或"包括(comprising)"在 用于本说明书和/或权利要求书中时，规定存在所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或 部件，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其群 组。随附权利要求书中的所有装置或步骤以及功能要素的相应结构、材料、动作和同等物意 图包括用于结合如具体要求保护的其他所要求保护的要素来执行所述功能的任何结构、材 料或动作。本公开的描述已出于说明和描述的目的来提供，但不意图为详尽的，或者使本发 明限于所公开的形式。在不背离本公开的范围和精神的情况下，许多修改和变化对于本领 域的普通技术人员来说将显而易见。本文所述说明性实施方案被提供来解释本公开的原理 和其实际应用，并使本领域的技术人员能够理解，所公开的实施方案可按需要修改用于特 定实现方案或用途。权利要求书的范围意图广泛包括所公开的实施方案以及任何此类修 改。
【主权项】
1. 一种用于在钻井操作期间监测井的套管磨损的计算机实现的方法，所述方法包括： 在所述钻井操作的规划阶段期间，确定规划的井的套管设计参数； 基于所述于套管设计参数来计算指示沿所述规划的井长度的估计套管磨损量的磨损 值； 基于所计算的沿所述规划的井的所述长度的磨损值相对于所述套管设计参数中的一 个或多个来产生套管磨损图；以及 通过计算装置的显示器将所产生的套管磨损图可视化，所述可视化套管磨损图使所述 计算装置的用户能够分析针对所述规划的井所估计的套管磨损，并且基于所述分析来确定 所述规划的井的合适套管设计。2. 如权利要求1所述的方法，其还包括： 获得与针对在所述钻井操作的操作阶段期间钻探的所述规划的井的一部分确定的实 际套管磨损相关的数据； 将所计算的磨损值与针对所述规划的井的所述部分所获得的数据比较，以便确定在所 述估计套管磨损与所述实际套管磨损之间的偏差；以及 基于所述比较来更新所述套管磨损图，以最小化所确定的在所述估计套管磨损与所述 实际套管磨损之间的所述偏差。3. 如权利要求1所述的方法，其中所述套管设计参数包括井剖面、孔段和与所述规划的 井相关联的操作参数。4. 如权利要求3所述的方法，其中所述操作参数包括操作时间、套管类型、泥浆类型、钻 柱旋转速度和一个或多个类型的负载。5. 如权利要求4所述的方法，其中所产生的套管磨损图包括所计算的沿所述规划的井 的所述长度的磨损值相对于所述操作参数中的一个或多个的映射，并且所计算的磨损值是 磨损体积、磨损百分比或槽深中的至少一个。6. 如权利要求1所述的方法，其中在所述钻井操作的所述相应的规划阶段和操作阶段 期间，所述可视化套管磨损图被显示成与所述规划的井的不同部分相关联的所述估计套管 磨损和所述实际套管磨损的图形表示。7. 如权利要求6所述的方法，其中所述图形表示为所述套管磨损图的二维图形表示。8. 如权利要求6所述的方法，其中所述图形表示为所述套管磨损图的三维图形表示。9. 一种用于在钻井操作期间监测井的套管磨损的系统，所述系统包括： 至少一个处理器； 显示接口，其联接到所述处理器，用以在显示装置上显示信息；以及 存储器，其联接到所述处理器，具有存储在其中的指令，所述指令在由所述处理器执行 时，致使所述处理器来执行多个功能，包括以下功能： 在所述钻井操作的规划阶段期间，确定规划的井的套管设计参数； 基于所述套管设计参数来计算指示沿所述规划的井的长度的估计套管磨损量的磨损 值； 基于所计算的沿所述规划的井的所述长度的磨损值相对于所述套管设计参数中的一 个或多个来产生套管磨损图；以及 通过所述显示接口在所述显示装置上将所产生的套管磨损图可视化，所述可视化套管 磨损图使所述计算装置的用户能够分析针对所述规划的井所估计的套管磨损，并且基于所 述分析来确定所述规划的井的合适套管设计。10. 如权利要求9所述的系统，其中由所述处理器执行的所述功能还包括以下功能： 获得与针对在所述钻井操作的操作阶段期间钻探的所述规划的井的一部分确定的实 际套管磨损相关的数据； 将所计算的磨损值与针对所述规划的井的所述部分所获得的数据比较，以便确定在所 述估计套管磨损与所述实际套管磨损之间的偏差；以及 基于所述比较来更新所述套管磨损图，以最小化所确定的在所述估计套管磨损与所述 实际套管磨损之间的所述偏差。11. 如权利要求9所述的系统，其中所述套管设计参数包括井剖面、孔段和与所述规划 的井相关联的操作参数。12. 如权利要求11所述的系统，其中所述操作参数包括操作时间、套管类型、泥浆类型、 钻柱旋转速度和一个或多个类型的负载。13. 如权利要求12所述的系统，其中所产生的套管磨损图包括所计算的沿所述规划的 井的所述长度的磨损值相对于所述操作参数中的一个或多个的映射，并且所计算的磨损值 是磨损体积、磨损百分比或槽深中的至少一个。14. 如权利要求9所述的系统，其中在所述钻井操作的所述相应的规划阶段和操作阶段 期间，所述可视化套管磨损图被显示成与所述规划的井的不同部分相关联的所述估计套管 磨损和所述实际套管磨损的图形表示。15. 如权利要求14所述的系统，其中所述图形表示为所述套管磨损图的二维图形表示。16. 如权利要求14所述的系统，其中所述图形表示为所述套管磨损图的三维图形表示。17. -种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，所述指令在由 计算机执行时，致使所述计算机来执行多个功能，包括以下功能： 在所述钻井操作的规划阶段期间，确定规划的井的套管设计参数； 基于所述套管设计参数来计算指示沿所述规划的井长度的估计套管磨损量的磨损值； 基于所计算的沿所述规划的井的所述长度的磨损值相对于所述套管设计参数中的一 个或多个来产生套管磨损图；以及 通过显示装置将所产生的套管磨损图可视化，所述可视化套管磨损图使所述计算装置 的用户能够分析针对所述规划的井所估计的套管磨损，并且基于所述分析来确定所述规划 的井的合适套管设计。18. 如权利要求17所述的计算机可读存储介质，其中由所述计算机执行的所述功能还 包括以下功能： 获得与针对在所述钻井操作的操作阶段期间钻探的所述规划的井的一部分确定的实 际套管磨损相关的数据； 将所计算的磨损值与针对所述规划的井的所述部分所获得的数据比较，以便确定在所 述估计套管磨损与所述实际套管磨损之间的偏差；以及 基于所述比较来更新所述套管磨损图，以最小化所确定的在所述估计套管磨损与所述 实际套管磨损之间的所述偏差。19. 如权利要求18所述的计算机可读存储介质，其中所述套管设计参数包括井剖面、孔 段和与所述规划的井相关联的操作参数，所述操作参数包括操作时间、套管类型、泥浆类 型、钻柱旋转速度和一个或多个类型的负载，所产生的套管磨损图包括所计算的沿所述规 划的井的所述长度的磨损值相对于所述操作参数中的一个或多个的映射，并且所计算的磨 损值是磨损体积、磨损百分比或槽深中的至少一个。20.如权利要求19所述的计算机可读存储介质，其中在所述钻井操作的所述相应的规 划阶段和操作阶段期间，所述可视化套管磨损图被显示成与所述规划的井的不同部分相关 联的所述估计套管磨损和所述实际套管磨损的图形表示。
【文档编号】E21B44/00GK105940182SQ201480074336
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2014年12月31日
【发明人】R·塞缪尔, A·阿尼科特
【申请人】兰德马克绘图国际公司