用于自动执行的井规划的制作方法

井规划是规划井的路径所依照的程序，以便到达储层和实现从储层经济地开采流体的最终目的。通常，约束被施加在井眼的设计中。这种约束可通过地下领域的已知地质情况或该区域中的其他井的存在(例如，碰撞避免)而施加。其他约束可通过所使用的工具的能力而施加。还有其他约束可与钻井时间和风险容限相关。

通常，井规划基于约束和已知信息来创建。井规划然后被提供给井所有者，被批准，且然后由钻井服务提供者来实施(例如，定向钻井工或“DD”)。井设计软件可能不直接地或总体地考虑预想的钻井系统的能力。因此可要求钻井工程师在创建各种设计和规定时将这些能力考虑在内。在某些情况下，软件允许用户输入限制，且系统在那些限制被超过的情况下将警告用户。

附图说明

被包括在该说明书中并构成说明书的一部分的附图与说明书一起说明了本教导的实施例且用于解释本教导的原理。在附图中：

图1示出了根据一个实施例的分布式协作井规划平台的工作流程的示意图。

图2示出了根据一个实施例的用于规划和钻井的方法的流程图。

图3示出了根据一个实施例的用于井规划的工作流程的流程图。

图4示出了根据一个实施例的可采用自动钻机的用于井规划的工作流程的流程图。

图5示出了根据一个实施例的计算系统的示意图。

具体实施方式

下面，将详细地参照实施例，所述实施例的例子在附图中被示出。在 下面详细的描述中，阐述了众多具体的细节，以便提供对本发明的彻底理解。然而，对于本领域技术人员来说显见的是，本发明可以在没有这些具体细节的情况下实施。在其他情况下，没有详细地对众所周知的方法、工序、构件、电路和网络进行描述，以防止对实施例的多个方面造成不必要的混淆。

还可以理解，尽管术语“第一”、“第二”等等可在此用于描述各种对象，但这些对象不应受这些术语限制。这些术语仅用于将一个对象与另一个对象区别开。例如，第一物体或步骤可被命名为第二物体或步骤，类似地，第二物体或步骤可被命名为第一物体或步骤，而这不会脱落本发明的范围。第一物体或步骤和第二物体或步骤均是物体或步骤，但它们不应被认为是相同的物体或步骤。

本发明的说明书中所使用的术语仅是为了用于描述特殊的实施例，而不应认为是限制本发明。如本发明的说明书和权利要求中所使用的，单数形式的“一个”和“该”意欲也包括复数形式，除非另外明确指出并非如此。还可以理解，在此所使用的术语“和/或”是指和包含所列的相关项目中的一个或多个的任何和所有可能的组合。还应理解，该说明书中所使用的术语“包括”“包含”是指存在所述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或构件，并不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、构件和/或它们的组合。此外，在此所使用的术语“如果……”根据具体情况可以被认为是指“当……时”，“一旦……”或“响应于确定”或“响应于检测”。

下面，将注意力放到根据一些实施例的处理工序、方法、技术和工作流程。在此所公开的处理工序、方法、技术和工作流程中的一些操作可以被组合，和/或一些操作的顺序可以被改变。

图1示出了根据一个实施例的用于分布式协作井规划平台的工作流程100的示意图。工作流程100可作为或通过计算机软件、硬件或它们的组合实施。例如，服务器可维护一个或多个数据库、数据文件等，它们可通过例如使用网络浏览器、远程终端等由一个或多个客户端计算机访问和修改。而且，客户端计算机可在线修改数据库或数据文件，和/或可包括“沙盒”，所述“沙盒”可允许客户端计算机离线修改数据库或数据文件的至少一部 分，而不会影响其他客户端计算机所看的数据库或数据文件。执行“沙盒”的客户端计算机然后可在完成沙盒中的操作之后修改数据库或数据文件。

在一些例子中，客户和/或服务器计算系统彼可相对彼此处于远程位置，和/或可单独地包括两个或更多个远程处理单元。当在此使用该术语时，如果两个系统不是物理上彼此邻近，则这两个系统相对于彼此处于“远程”位置，例如，根据情况，两个装置位于一个房间的不同侧、位于不同的房间、位于不同的建筑物中、位于不同的城市、不同的国家等，则可以认为是远程的。在一些实施例中，客户端计算系统中的两个或更多个可彼此邻近，和/或客户端计算系统和服务器中的一个或多个可彼此邻近。

可以理解，以下工作流程100的各个方面可以自动地完成，可部分上自动实施，或可人工完成，例如由与软件应用交互的用户完成。而且，工作流程100可以是循环的，且作为一个例子可包括四个阶段：评估101-1，规划101-2，工程设计101-3和执行101-4。尽管这些阶段被顺序编号，但工作流程100可以在所示的示意图中的任一位置处开始。作为一种便利的例子，工作流程100在此描述为以评估101-1开始，所述评估101-1可包括例如在附图标记104处评估地层的地质服务提供者102。地质服务提供者102可以在附图标记104处使用执行适于该操作的软件包的计算系统执行地层评估。然而，也可采用任何其他合适的地质平台。相应地，地质服务提供者102可以例如使用地质模型、地球物理模型、盆地模型、岩石构成模型、它们的组合和/或类似模型评估地层。这种模型可考虑多种不同的输入，包括探边井数据、地震数据、导井数据、其他地质数据等。该模型和/或输入可以存储在由服务器维护且被地质服务提供者102访问的数据库中。

工作流程100然后可前进到地质和地球物理(“G&G”)服务提供者106，其可在例如附图标记108处产生井轨迹。在附图标记108处的产生井轨迹的操作可通过执行一个或多个G&G软件包实现。这种软件包的例子包括其可在市场上从斯伦贝谢公司获得。G&G服务提供者106可例如基于由附图标记102处的地层评估提供的模型和/或其他数据(例如从由服务器维护的数据库获得)确定井轨迹或一部分井轨迹。井轨迹可考虑各种“基本设计”(BOD)约束，例如，总体地面位置、目标(例如储层)位置等。轨迹也可引入有关可在钻井中使用的工具、井底组件、套管尺寸等 的信息。井轨迹确定也可考虑多种其他参数，包括：风险容忍度、流体重量和/或规划、井底压力、钻井时间等。

工作流程100可前进到第一工程服务提供者110(例如，与其相关的一个或多个处理机器)，其可在例如附图标记112处验证井轨迹和救援井设计。在附图标记112处的这种验证可包括评估物理性能、计算结果、风险容忍度、与工作流程100的其他方面的集成等。针对这种确定的参数可由服务器和/或第一工程服务提供者110维护；类似地，模型、井轨迹等可由服务器维护，且可被第一工程服务提供者110访问。例如，第一工程服务提供者110可包括执行一个或多个软件包的一个或多个计算系统。如果第一工程服务提供者110拒绝井轨迹或以其他方式建议对井轨迹进行调整，则服务器上的井轨迹可被调整或将讯息或其他通知发送到G&G服务提供者108请求这种修改。

第一工程服务提供者110或一个或多个第二工程服务提供者114可例如在附图标记116处提供套管设计、井底组件设计、流体设计(规划)和/或类似设计，以实施井轨迹。在一些实施例中，第二工程服务提供者114可使用一个或多个软件应用执行这种设计。这种设计可存储在由服务器维护的数据库中，所述服务器可采用可在市场上从斯伦贝谢公司获得的且可被工作流程100中的其他服务提供者中的一个或多个访问。

第二工程服务提供者114可从第三工程服务提供者118寻求对连同井轨迹建立的设计的确认。第三工程服务提供者118可考虑各种因素来判断井工程规划是否可接受，例如经济变量(例如，油生产预测、每桶油的成本、风险、钻井时间等)，且可例如在附图标记120处例如从操作公司的代表、井所有者的代表等请求费用的授权。这种确定所基于的数据中的至少一些可存储在由服务器维护的数据库中。可以理解，第一、第二和/或第三工程服务提供者110、114、118可由单个工程队或甚至单个工程师提供，从而可能是或不是单独的实体。

如果经济上不可接受或授权由于其他原因被拒绝，第三工程服务提供者118可建议对套管、井底和/或流体设计进行改变，或以其他方式通知和/或返回控制给第二工程服务提供者114，使得第二工程服务提供者114可调整套管、井底和/或流体设计。如果在井约束、轨迹等内修改这些设计中的 一个或多个是不可行的，则第二工程服务提供者114可建议调整井轨迹和/或工作流程100可返回到或以其他方式通知第一工程服务提供者110和/或G&G服务提供者106，从而，任一个或两者可在附图标记106处修改井轨迹。

工作流程100还可包括在第二地质服务提供者122处考虑井轨迹，包括接受的井工程规划和地层评估，所述第二地质服务提供者122可以是与第一地质服务提供者108相同或不同的实体。而且，工作流程100然后可传递控制给钻井服务提供者126，所述钻井服务提供者126可例如在附图标记128处实施井工程规划，确立安全和高效的钻井、维护井完整性和报告进度以及操作参数。而且，操作参数、遇到的地层、钻井时收集的数据(例如，使用随钻测井或随钻测量技术)可返回给地质服务提供者122进行评估。地质服务提供者122然后可重新评估井轨迹或井工程规划的其他任何方面，且可在一些情况下以及潜在地在预定约束内根据现实的钻井参数调整井工程规划。

根据特定的实施例，不管井完全被钻完还是完成其一部分，工作流程100可前进到例如附图标记130处的后审查。如附图标记132处所示，后审查130可包括审查钻井性能、例如，如附图标记128处所报告的钻井性能。此外，如附图标记132所示，后审查130还可包括报告钻井性能、例如相关的工程设计、地质或G&G服务提供者。

然而，在一些实施例中，上述的作为工作流程100的一部分的操作可以不相继地执行，而可以不按顺序执行，例如，部分基于来自样板、附近的井等的信息，以在要由另一服务提供者提供的信息中填入任何间隙。而且，执行一种操作可影响结果或另一操作的基础，从而可人工地或自动地在工作流程100的操作结果中的一个或多个中要求变化。在服务器将这种信息存储在各种服务提供者可访问的中央数据库上的情况下，这种变化可通过与合适的服务提供者通信来寻求，可自动地进行或可以其他方式作为建议呈现给相关的服务提供者。与顺序分段的工作方法不同，这可呈现一种井工程工作流程的整体方法。

而且，在一些实施例中，该循环的工作流程100可在钻井眼的过程中重复多次。例如，在自动系统中，来自钻井服务提供者126的反馈可实时 地或接近实时地提供，且在附图标记128处的钻井过程中获取的数据可给送到其他任何服务提供者，该服务提供者可相应地调整工作流程100的片段。由于在工作流程100的其他区域中可能存在依赖性，因此，这种调整可遍布整个工作流程，例如，以自动的方式进行。在一些实施例中，循环过程可附加地或替代地在达到某一钻井目标之后、例如在完成一段井眼之后和/或在钻完整个井眼之后或基于每天、每周、每月等标准进行。

通常，本公开的实施例可例如在一个协作的工作区中在对井规划进行一个或多个修改之后提供用于评估设计的设计评估器。这种修改可使得其他设计的参数变化，这可能导致其他设计处于设计参数外。设计评估器可管控或消除不同的设计者发送给协作工作区的设计之间的这种“矛盾”或“冲突”。在一个实施例中，可例如基于角色、专业、资历、资格、雇员经验等针对各个设计要素建立层级。例如，设计评估器然后可考虑冲突且可为设计操作优选或选择在层级中具有较高的地位的设计者提交的设计。

图2示出了根据一个实施例的用于规划和钻井的方法200。方法200可包括可由不同用户或相同用户操作的两个(或更多个)计算系统的交互。此外，所述两个计算系统可以是单独的总计算系统(不论局域式、远程式或分布式等)的一部分，或者例如可由通过不同实体操作的两个或更多个单独的计算机来构成。

在一个实施例中，这两个实体可以是井规划系统202和钻井系统204。井规划系统202可包括执行被构造用于生成井规划的软件的一个或多个计算系统。钻井系统204也可包括执行被构造用于生成井规划的软件的一个或多个计算系统。在一个实施例中，用于产生井规划的“引擎”在两个系统202、204中可以是相同的，以使得在相同的输入下产生相同的井规划。因此，在某些实施例中，系统202、204可设有约束，而不是完全井规划。

现在来看方法200，井规划系统202可接收“基本设计”(BOD)约束，如在附图标记206处。基本设计约束可包括关于经济性、风险容忍度、近旁井的存在和/或类似方面的信息。另外，BOD约束还可包括井要开始的地表位置和井要到达的目标地下位置、比如烃储层。

方法200还可包括接收基于近旁探边井收集的数据，如在附图标记208处。该数据可提供对地质以及与钻井有关的其他条件的了解，从而可提供 例如关于竖直井眼轨迹可转变成水平轨迹的造斜井深的信息。

该信息可用于产生可使井眼延伸通过的点。该点、约束等然后可被送至井规划引擎，所述井规划引擎可使用它们来构造一个或多个井规划，如在附图标记210处。井规划引擎可建立满足该约束的一个或多个这种规划。另外，井规划引擎可部分地基于所述一个或多个井规划来进行一个或多个模拟，如在附图标记212处，例如以便选择井规划中的一个或多个来执行。所选择的井规划然后可被发送至井所有者以供批准。一旦被批准，该井规划就可被发送至钻井系统204，以用于执行。

然而，如上所述，在某些示例中，井约束(例如，BOD约束，如附图标记在214处)可被通过，以代替完全井规划。由于钻井系统204可与井规划系统202使用相同的规划引擎来操作，因此钻井系统204可基于约束来构造相同的井规划。在其他实施例中，井规划可被转换。

方法200然后可继续进行，从而钻井系统204使用与井规划系统202相比相同的规划引擎来构造一个或多个井规划，如在附图标记216处。钻井系统204于是可将井规划转变为执行指令，如在附图标记218处。这种执行指令可规定要采用的操作参数，比如钻压、转向参数、时间、深度、管尺寸等，且可规定它们被采用的顺序。

方法200然后可包括基于所述执行指令来执行井规划，如在附图标记220处。在某些实施例中，钻井系统204可包括与钻井系统204的计算系统邻近或远离的钻井设备。钻井系统204例如可受计算机控制，以便遵循执行指令以及井规划。

在执行过程中，方法200可包括接收来自钻井系统的反馈，如在附图标记222处。这种反馈可以以测井记录、钻井记录、岩心样本、气象色谱等的形式来提供。所述反馈然后可用于决定是否要调整井规划，如在附图标记224处。例如，钻井系统204可将所述反馈与从探边井、地震数据等获知的信息进行比较，以便确定钻井是否会按期望进行，例如使用相同的力水平、钻井时间等，如在井规划中所预测的那样。如果否，方法200就可包括在附图标记224处基于所述反馈来调整井规划(例如，“是”的决定)。否则的话，在附图标记224处的决定就可能是“否”，在该情况下，方法200可包括继续执行井规划(例如，进行钻井操作)。

如果在附图标记224处的决定是“是”，方法200就可继续进行以确定所述调整是否在预定阈值之外，如在附图标记226处。该阈值根据被调整的参数类型而可以是不同的。例如，可为井可能错过点的距离、最大狗腿度、套管上的不同力、井底组件等设定的特定的阈值。因此，当考虑调整时，可与适当的阈值进行权衡。在某些情况下，阈值调整可以是零，即如果需要任何调整的话就超出范围了。

如果在附图标记226的决定是“是”，即所述调整超出范围，新井就可被规划和/或呈递给井所有者以供批准。因此，方法200可返回进行以在井规划系统202中构造一个或多个井规划，如在附图标记210处。这种新井规划可考虑调整后的约束，如通过在附图标记222处的反馈来提供。否则，方法200可返回以使用在钻井系统204上执行的井规划引擎来构造一个或多个井规划，如在附图标记216处。在钻井系统204处构造的新井规划也可考虑现实工作反馈以进行在附图标记222处确定的调整。

图3示出了根据一个实施例的井设计系统的流程图。如图所示，某些井工程设计软件可帮助用户来设计井，且例如可指定可用来构造井的设备。可对该设计和指定进行审查，以确信可安全地且成功地钻井。

类似地，建筑师设计房屋并指定应当用来建造房屋的材料。正如建筑师并不明确指定建造工人的具体操作一样，钻井工程师可不明确指定钻井工应当遵循的具体操作或钻井参数。

钻井工程师创建设计，且在某些情况下可不创建用于实现该设计的成组的指令。钻井工程师可假定钻井工能够遵循该设计并钻出与该设计匹配的井。

在设计井时，钻井工程师可对钻井工的和可用设备的能力和/或行为进行假设。这些假设可影响设计。例如，钻井工程师可假设与设计所规定的相比钻井工可能高出200′造斜。因此，钻井工程师可指定造斜点比应当的情况低200′，从而当钻井工偏离设计时，造斜点将是钻井工程师所实际期望的。

图4示出了根据一个实施例用于通过自动化系统进行钻井的井设计的工作流程的流程图。自动化钻井系统与人力钻井工相比可具有不同的特性。这些不同的特性可包括：

1.该系统将试图在不改变设计的情况下来钻出该设计。

2.该系统将接受指令，而人力钻井工则想要对应该如何钻井作出决策。

3.该系统具有人力钻井工所不及的处理很精细水平的设计、控制和信息的能力。

对这些不同之处的理解将使钻井工程师能够创建包括适合于自动化钻井的井设计的详细钻井规划。

更特别地，如图所示，该工作流程可包括接收来自客户或其他来源的条件。这可包括各种各样的信息，比如井头位置、地质目标层、地质环境、岩土力学岩石特性、可用的钻井设备、钻机的规格等。

然后可建立可用于钻井的钻井系统的部分说明。总钻井系统的功能可能少于控制系统的功能。例如，控制系统可能够每分钟向井底组件(BHA)发送命令，但是所使用的特定BHA可能能够每五分钟改变其配置。这可能将该系统改变BHA设置的总体功能限制为频繁程度不高于每五分钟。

另外，人力钻井工可被看做和模型化为“控制系统”。输入说明可部分地描述总钻井系统，因为设计和规划程序可指定作为该系统的一部分的各种要素。例如，输入说明可包括关于钻机(而不是关于钻头)的详细情形。

工作流程还可包括创建被创建用于所述多种要素的一个或多个设计。另外，可分析总系统且可模拟钻井操作。这从而得到了钻井所必须的操作的说明。这些操作可包括操作的顺序和描述操作的参数，比如规划好的钻压、转速(每分钟的转数(RPM))和/或泥浆比重。

该工作流程还可包括针对多种标准来评估所提出的设计、分析和模拟结果，所述多种标准可包括初始要求、最佳实践、经济目标或风险。如果该设计没有通过评估，就可对该设计或说明书进行修正。

该工作流程还可包括创建井规划。创建井规划可包括提供用于井的设计，包括轨道。创建井规划还可包括提供针对构造井的各种构件的说明，比如下套管深度和套管类型。创建井规划还可包括制定或考虑将用于钻井的设备，比如BHA、钻头和和钻井液。创建井规划可附加地包括指定可被实施以用于创建井的操作。

评估标准和设计、说明和操作在将使用自动化系统进行钻井的情况下与在通过人力操作者进行钻井的情况下相比可以是不同的。不同之处的特 定示例包括：自动化操作可要求钻井参数的频繁变化，轨道可需要钻井参数的频繁变化，以及规划可处于可能的技术限制处，根据自动化钻井系统来快速识别问题或偏差，以及采取改正动作(与人力钻井工可以作为的相比更快或更好)。

另外，钻井系统可不具有控制系统。人力钻井工可控制钻井。在该情况下，钻井系统的说明可描述人力钻井工的能力和意愿以执行特定的操作。(例如，人力钻井工可能仅愿意每小时改变一次BHA配置)

在某些实施例中，本公开的方法可通过计算系统来执行。图5示出了根据某些实施例的这种计算系统500的一个示例。计算系统500可包括计算机或计算机系统501A，所述计算机或计算机系统501A可以是单独的计算机系统501A或分布式计算机系统的布置。计算机系统501A包括被构造成能根据某些实施例(比如本文所公开的一个或多个方法)来实施各种任务的一个或多个分析模块502。为了实施这些各种任务，分析模块502单独地执行或与连接至一个或多个存储介质506的一个或多个处理器504协同执行。处理器504还连接至网络接口507，以使计算机系统501A能够在数据网络509上与一个或多个附加的计算机系统和/或计算系统进行通信，比如501B、501C和/或501D(应当注意，计算机系统501B、501C和/或501D可与计算机系统501A共享或不共享相同的架构，且可位于不同的物理位置，例如，计算机系统501A、501B可位于一处理设施中，同时与位于一个或多个数据中心的和/或位于不同大陆上的各个国家中的一个或多个计算机系统(比如501C和/或501D)进行通信)。

处理器可包括微处理器、微控制器、处理器模块或子系统、可编程的集成电路、可编程的门阵列、或另外的控制或计算装置。

存储介质506可实施为一个或多个计算机可读的或可机读的存储介质。需要的注意的是，尽管在图5的实施例的示例中存储介质506被示出为位于计算机系统501A中，但是在某些实施例中，存储介质506可布置在计算机系统501A和/或附加的计算机系统的多个内部和/或外部附件之内和/或之上。存储介质506可包括一个或多个不同形式的包括半导体记忆器件的记忆设备，该半导体记忆器件诸如动态或静态随机存取存储器(DRAM或SRAM)、可擦除和可编程的只读存储器(EEPROM)、可电子擦除和可编 程的只读存储器(EEPROM)和快闪存储器、如固定盘、软盘和可移动盘的磁盘、包括磁带、诸如光盘(CD)或数字视频光盘(DVD)的光学介质、磁盘、或其他类型的光学存储器的其它磁介质、或其它类型的存储设备。需要注意的是，上述论述的指令可提供在一个计算机可读或可机读的存储介质，或可替代地，可提供在布置于可以具有多个节点的大型系统的多个计算机可读或可机读的存储介质。这样的计算机可读或可机读的存储介质或媒介被认为是物品(或制品)的一部分。物品或制品可指的是制造的任何单个部件或多个部件。存储介质或媒介位于运行可机读的指令的机器上、或位于可通过网络从其下载可机读的指令用于执行的远程站点上。

在某些实施例中，计算系统500含有一个或多个井规划模块508。在计算系统500的示例中，计算机系统501A包括井规划模块508。在某些实施例中，单一井规划模块可用来执行本文所披露的一个或多个实施例的一些或全部方面。在替代实施例中，多个井规划模块可用来执行本文的方法的一些或全部方面。

应当理解的是，计算系统500仅仅是计算系统的一个示例，并且计算系统500可具有比示出的更多或更少的部件、可并入图5的示范示例中未示出的额外的部件、和/或计算系统500可具有与图5示出的不同的构造或结构。图5示出的各部件包括一个或多个信号处理和/或应用特定集成电路，可实施为硬件、软件、或硬件和软件的组合。

另外，本文说描述的处理方法的步骤通过在诸如通用处理器或专用芯片、如ASIC、FPGA、PLD、或其它合适器件的信息处理设备上运行一个或多个功能模块来实施。这些模块、这些模块的组合、和/或它们与通用硬件的组合均涵盖在本发明的保护范围内。

重要的是，需要意识到地质解释、模型、和/或其它解释辅助可以以迭代的方式被细化；这一思路可应用至上述论述的方法。这可包括在算法的基础上如在计算机设备(例如计算系统100，图3)上、和/或通过用户的手动控制所执行的反馈环的使用，该用户可通过考虑对于给出的步骤、动作、模板、模型、或曲线的设置是否已经变得足够准确以能够用于评估三维地理结构来做出决定。

已经出于解释目的而参照特定实施例对上述说明进行了描述。然而，上述讨论不意图是详尽的或将本发明限于所公开的精确形式。鉴于上述教导，许多改进和变型都是可能的。此外，本文所述方法的要素被示出和描述所依的顺序可重新排列，和/或一个或多个要素可同时发生。所述实施例被选择和描述，以便最佳地解释本发明的原理及其实际应用，以此使本领域技术人员能够将本发明和带各种改进的各种实施例最佳地利用以适于所想到的特定用途。支持本公开的其他信息包含在所附附件中。