用于测井操作的工作流调整方法和系统的制作方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]理解地质地层的结构和特性可提高油田操作(诸如钻井、完井和井生产)的效率。在过去，在钻入地层之前对此类地层的特性进行估算、建模或预测。然而，地层的特定部分的实际特性通常不可知直到在钻头钻入地层的那部分之后。因此，钻井操作员在那些环境下不能在钻头切入地层中之前基于地层的实际特性的预先了解而有效地做出主动的或抢先的决策。管理正在进行的随钻测井(LWD)或电缆测井操作并不是一项毫无价值的任务，并且受包括在井下工具与地面控制系统之间的通信带宽限制、测量精度限制、数据处理限制和数据解释限制的因素的影响。
【附图说明】
[0002]因此，本文公开了用于提供正在进行的测井操作的各种工作流调整方法和系统。
[0003]图1示出示例性测井系统的框图。
[0004]图2A示出测井工具的示例性部件的框图。
[0005]图2B示出示例性测井工具控制器。
[0006]图3示出随钻测井(LWD)工具实施方案的部件。
[0007]图4示出电缆工具实施方案的部件。
[0008]图5示出与测井工作流管理有关的示例性测井系统元件的框图。
[0009]图6示出示例性LWD环境。
[0010]图7示出示例性计算机系统的框图。
[0011]图8示出示例性电缆测井环境。
[0012]图9示出用于在地下环境中的测井工具的感兴趣的各种参数。
[0013]图10-12是用于正在进行的测井操作的示例性工作流调整方法的流程图。
【具体实施方式】
[0014]本文公开了用于使用在井下和/或在地面处采用的自适应学习引擎的测井工作流管理的方法和系统。自适应学习引擎的操作可基于收集的测量、操作员输入和/或自动化规贝1J。本文所述的测井工作流管理技术被应用到正在进行的测井操作。如本文所使用，“正在进行的测井操作”指在钻孔中的测井操作的序列。对于测井操作序列中的每一个步骤来说，可调整测井工作流。此类调整可接近实时调整，但又不限于此。
[0015]图1示出示例性测井系统100的框图。测井系统100包括测井工具140，所述测井工具140具有向前查找/周围查找(look-ahead/around)系统142以便收集钻头前方和/或钻头周围的测量。如本文所使用，“钻头前方的测量”指对应于在钻头或与钻头相关联的参考点的前面的区域的测量。同时，“钻头周围的测量”指对应于到钻头或与钻头相关联的参考点的侧面的区域的测量。
[0016]测井工具140还包括控制器144以便引导测井工具140的各种操作。所述操作包括设置或调整用于收集原始数据的参数、处理所述原始数据、存储所述原始数据和/或所处理的数据、和向地面传输所述原始数据和/或所处理的数据。测井工具140的通信接口 146使钻头前方和/或钻头周围的测量数据能够传送到地面通信接口 130。地面通信接口 130使用已知的遥测技术(例如，泥浆脉冲、电磁信令或有线管配置)向地面计算机102提供钻头前方和/或钻头周围的测量数据。应理解，从测井工具140向地面计算机102提供的钻头前方和/或钻头周围的测量数据可包括原始测量数据、处理的测量数据、反演测量数据和/或可视化参数。
[0017]如图1所示，地面计算机102包括处理器104，所述处理器104耦合到显示器105、输入装置106和存储介质108。显示器105和输入装置106起用户接口的作用，所述用户接口使操作员(即，钻井操作员和/或测井操作员)能够查看信息，输入转向命令和/或输入测井工作流命令或值。
[0018]在至少一些实施方案中，存储介质108存储测井工作流管理软件110，所述测井工作流管理软件110具有测井控制模块112、处理控制模块114、反演控制模块116、可视化控制模块118、自动化管理模块120、数据质量分析模块122和编码/解码控制模块124。在至少一些实施方案中，测井工作流管理软件110的操作至少部分地基于根据获取的测量数据生成地层的可视化表示，和接收来自操作员的反馈。例如，操作员反馈可对应于选自可用的工作流控制选项，提供数据质量分析和/或建立规则，以便使工作流能够自动用于正在进行的测井操作的操作员。
[0019]在一些实施方案中，输入装置106包括触摸屏、鼠标和/或键盘，以便使操作员能够与测井工作流管理软件110交互。此外，输入装置106可使操作员能够与转向接口交互，所述转向接口协助操作员使用如本文所述的地层的可视化表示做出转向决定。应理解，测井工作流管理软件110的操作应用到电缆测井系统以及LWD系统。
[0020]在至少一些实施方案中，测井工作流管理软件110的测井控制模块112能够选择或调整用于进行中的测井操作的测井控制参数。示例性测井控制参数包括移动速率参数(例如，固定的或多个可变速率)、源信号功率电平参数、源信号频率参数、平均窗口长度参数、天线取向参数和/或合成天线取向参数。
[0021]更具体地，源信号功率电平参数可与各种工具(诸如电磁电阻率测井工具、声波地层评估工具、磁共振工具、声学测径器、测距工具、向前查找/周围查找电阻率工具、向前查找/周围查找声波工具、脉冲中子源或衍生自电子束的X射线源)相关联。频率参数可与包括测距工具和向前查找/周围查找工具的所有形式的电磁的(包括磁共振)和声学工具相关联。尽管这些平均窗口参数也可用于检测(例如，在向前查找/周围查找工具或测距工具中的)弱的电磁信号或声学信号，但是平均窗口参数通常与核传感器有关。
[0022]示例性天线参数使得能够在天线或声学换能器阵列中选择特定的天线或声学换能器(或天线或声学换能器组)。此外，天线参数可使得能够调整在天线或声学换能器之间的相延迟。天线参数还可使得能够调整天线或声学换能器的灵敏度或增益。同时，天线取向参数使得能够调整天线或声学换能器的主要响应轴线相对于钻柱的局部轴线和/或相对于彼此的取向。天线取向参数还可使得能够调整天线或声学换能器相对于彼此的相对方位角定位。在一些实施方案中，此类天线取向参数与LWD系统相关联，而其他参数与LWD和电缆系统相关联。
[0023]处理控制模块114使得能够选择或调整用于正在进行的测井操作的数据处理控制参数。示例性数据处理控制参数包括多部件合成参数、不同的倾斜角合成参数、延迟的虚拟天线元件参数、噪声过滤参数、三角过滤参数、温度校正参数、软件聚焦参数、极化尖角效应移除参数、钻孔校正参数和校准参数。
[0024]反演控制模块116使得能够选择或调整用于正在进行的测井操作的数据反演控制参数。示例性数据反演控制参数包括反演类型参数、反演频率参数和反演平均参数。示例性反演控制参数包括:到边界的距离的初始估算、反演搜索范围限度、边界上方和下方的地层电阻率的初始估算、边界上方和下方的密度的初始估算、侵入区直径和电阻率的初始估算、地床下沉或各向异性的初始估算、(和在这些变量的范围上的界限)、具体算法的选择(例如，用于给定地层类型的混合定律的选择)。混合定律描述了复合材料的堆积物理特性如何根据其组成物材料的特性和分布而变化。此类混合定律通常实质上是半经验的，并且具有取决于地层的有效性。
[0025]反演类型参数主要与地层几何形状和未知物的参数化相关联。示例性反演类型参数值是零维的，其中均质地层模型是假定的。另一个反演类型参数值是一维的，其中地层特性变量被假定成仅在一个空间维度中。另一个反演类型参数值是二维的，其中仅考虑两个空间维度中的地层特性变量。另一个反演类型参数值是三维的，其中地层特性变量存在于所有的三个空间维度中。在此，维度可认为是矩形、圆柱形、椭圆形或球面坐标系。反演类型参数还可使得能够提供在迭代算法相对基于反演表查找的算法之间的选择。对于反演表查找来说，考虑将输出映射给正演问题(例如，偶然的线性时不变系统，诸如某个地层特性分布和工具设计给定的信号值的解决方案)的输入参数的预先计算的表。反演类型参数还可使得能够选择使用的数值优化算法(例如，最速下降法、共轭梯度、Levenberg-Marquardt和Gauss Newton)。
[0026]反演频率参数可包括指示哪个频率将在反演中使用的指数集。反演频率参数还可以是频率本身。反演平均参数可限定多少深度输入数据点将被包括于反演和/或比重的分布中。另外地或可替代地，反演平均参数可限定多少点或层将被包括在反演问题的输出参数化中。
[0027]可视化控制模块118使得能够选择或调整用于正在进行的测井操作的可视化控制参数。示例性可视化控制参数包括地图视图类型参数和地图视图选项参数。非限制地，由可视化控制模块118显示或表示的参数可包括物理参数，诸如工具取向、地层电阻率值、垂直电阻率、水平电阻率、相对下沉角、相对方位角、地床下沉、地床方位角、钻井路径、到地床边界的距离、含水饱和度和地层孔隙度。另外，信任参数(诸如不确定性估算、反演类型信息和/或比较信息)可由可视化控制模块118显示或表示。通过显示或表示物理参数和信任参数，可视化控制模块118使LWD操作员能够提供用于测井工作流管理和/或自适应学习引擎规则(如上文所述)的输入。
[0028]示例性地图视图选项包括各种二维(2D)或三维(3D)数据曲线图选项，其中工具位置/取向和地层特性(例如，电阻率或电磁磁导率)由颜色、图案和/或形状表示。特定的地层材料还可由颜色、图案和/或形状识别。在一些实施方案中，用来表示地层特性的图案或形状具有默认的外观以表示各向同性的地层特性，并且具有(相对于默认外观)缩放的外观以表示各向异性的地层特性。2D/3D数据曲线图选项可包括使用箭头、线和/或条以表示方向和距离(例如，在钻头和地床边界之间的方向和距离K2D/3D数据曲线图选项还可包括针对被显示或表示的数据的不确定性估算。在一些实施方案中，不确定性通过使正在被显示的数据的透明性变化(更高的透明性表示更高的不确定性)，使正在被显示的数据的灰度变化，或通过显示用于被显示的数据的不确定性区域来加以表示。2D/3D数据曲线图选项还可包括显示对应于不同反演以及反演标识符的数据。2D/3D数据曲线图选项还可包括包绕延伸超过地图视图边界的绘制的数据。2D/3D数据曲线图选项还可包括雷达样式曲线图以示出地床边界与钻头之间的距离和方向。
[0029]在一些实施方案中，显示地图视图包括显示2D地图视图，其示出在相对于工具参