BRPI0919556B1 - Método, sistema para perfurar um poço, e, meio legível por computador - Google Patents
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Abstract
método, sistema para perfurar um poço, e, meio legível por computador. um sistema para perfurar um poço inclui uma coluna de perfuração em um furo de poço tendo uma broca a uma extremidade distai disso. pelo menos um sensor mede um parâmetro de perfuração. um controlador de computador tem um conjunto de instruções armazenadas nele para processar o parâmetro de perfuração medido através de um intervalo perfurado para calcular, substancialmente em tempo real, um declive de fricção atualizado e um declive de broca gasta atualizado e calcular um parâmetro de perfuração atualizado para pelo menos uma porção do furo de poço com base no declive de fricção atualizado e no declive de broca gasta atualizado.
Description
“MÉTODO, SISTEMA PARA PERFURAR UM POÇO, E, MEIO LEGÍVEL POR COMPUTADOR”
Fundamento [0001] É útil predizer as características da formação ou formações à frente de uma broca ao perfurar um poço de petróleo. Tais predições permitem ao operador do equipamento de perfuração selecionar a broca que penetrará melhor na formação ou formações.
[0002] Alguns sistemas de perfuração incluem múltiplas estruturas cortantes, incluindo a broca na extremidade da coluna de perfuração e estruturas cortantes intermediárias, por exemplo mandris, acima da broca na coluna de perfuração. Nesses casos, é possível para as estruturas cortantes intermediárias estarem perfurando por rocha com propriedades que são dissimilares às propriedades da rocha pela qual a broca na extremidade da coluna de perfuração está cortando.
Descrição Breve dos Desenhos [0003] Figura 1 ilustra uma concretização de um sistema de perfuração incluindo um aparelho para predizer o desempenho do sistema de perfuração tendo múltiplas estruturas cortantes.
[0004] Figura 2 ilustra um fluxograma de uma concretização do processo para predizer o desempenho do sistema de perfuração tendo múltiplas estruturas cortantes.
[0005] Figura 3 ilustra um fluxograma de uma concretização da fase de planejamento do processo para predizer o desempenho do sistema de perfuração tendo múltiplas estruturas cortantes.
[0006] Figura 4 ilustra um fluxograma de uma concretização da fase de operações do processo para predizer o desempenho do sistema de perfuração tendo múltiplas estruturas cortantes.
[0007] Figuras 5A-5I ilustram um fluxograma de uma concretização do processo de selecionar fontes de dados para a fase de operações.
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 6/514 / 193 [0008] Figura 6 ilustra um fluxograma de uma concretização do processo de introduzir dados de estruturas cortantes.
[0009] Figura 7 ilustra um fluxograma de uma concretização do processo de correlatar registros.
[00010] Figura 8 ilustra um fluxograma de uma concretização do processo de atualizar propriedades de rocha.
[00011] Figura 9 ilustra um fluxograma de uma concretização do processo de identificar os parâmetros de perfuração ótimos para uma montagem de perfuração com múltiplas estruturas cortantes onde as estruturas cortantes podem estar perfurando por rochas com propriedades dissimilares. O processo é projetado para assegurar que a carga em qualquer uma estrutura cortante não exceda os constrangimentos predeterminados associados com essa estrutura cortante.
[00012] Figura 10 ilustra um fluxograma de uma concretização do processo de administrar mecânica de perfuração.
[00013] Figura 11 ilustra geologia e modelos de mecânica de perfuração para uso nas concretizações do método e aparelho de predição de desempenho de perfuração da presente exposição.
[00014] Figura 12 é um esquemático representando geralmente uma concretização de um modelo de resistência de rocha.
[00015] Figura 13 é um gráfico ilustrando o comportamento de rocha quando sujeita à tensão.
[00016] Figuras 14 e 15 são gráficos representando a relação de porosidade e resistência compressiva.
[00017] Figuras 16 e 17 são gráficos representando a relação de ângulo de mergulho relativo e resistência compressiva.
[00018] Figuras 18 e 19 são gráficos representando a relação de temperatura e resistência compressiva.
[00019] Figura 20 é uma ilustração gráfica da relação de trabalho
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 7/514 / 193 nominal.
[00020] Figura 21 é uma ilustração gráfica de perda de trabalho devido ao caráter abrasivo de formação.
[00021] Figura 22 é uma ilustração gráfica de uma relação entre resistência compressiva de rocha e eficiência de broca.
[00022] Figura 23 é uma ilustração gráfica de uma relação entre trabalho cumulativo feito por uma broca e redução na eficiência dessa broca devido a desgaste.
[00023] Figura 24 é um diagrama ilustrando geralmente um processo de seleção de broca.
[00024] Figura 25 é uma ilustração gráfica de limites de potência.
[00025] Figura 26 é uma ilustração gráfica de uma relação entre trabalho cumulativo feito por uma broca e torque, ademais para ilustrar o efeito de desgaste de broca sobre torque.
[00026] Figura 27 ilustra uma relação entre peso sobre broca (WOB) e torque de acordo com um modelo de eficiência mecânica torque-broca.
[00027] Figuras 28A e 28B cada uma ilustra geometrias mecânicas de broca, incluindo área de contato projetada axial, para uso em determinar um peso sobre broca de limiar (WOB) para uma dada área de contato projetada axial e resistência compressiva de rocha.
[00028] Figuras 29A e 29B cada uma ilustra geometrias mecânicas de broca, incluindo área de contato projetada axial, para uso em determinar um peso sobre broca de limiar (WOB) para uma dada área de contato projetada axial e resistência compressiva de rocha.
[00029] Figura 30 ilustra uma broca exemplar tendo cortadores em contato com uma superfície cortante de um furo de poço, ademais ilustrando áreas de contato axiais dos cortadores e cortadores críticos.
[00030] Figura 31 mostra uma relação ilustrativa entre desgaste de broca e área de contato axial projetada dos cortadores de uma broca de um
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 8/514 / 193 dado tamanho e projeto.
[00031] Figura 32 é uma ilustração gráfica de limites de potência.
[00032] Figura 33 é uma ilustração gráfica de série de sinal de segundo tipo para rocha relativamente macia.
[00033] Figura 34 é uma ilustração gráfica semelhante àquela da Figura 33, mas para rocha relativamente dura.
[00034] Figura 35 é uma representação diagramática da determinação de tensão efetiva vertical.
[00035] Figura 36 é uma representação diagramática da determinação de tensão efetiva horizontal.
[00036] Figura 37 é uma representação gráfica da determinação de pressão de poro e pressão de fratura.
[00037] Figura 38 mostra um fluxograma de um método de deconvolução iterativa não linear de exemplo.
[00038] Figura 39 mostra uma relação entre peso sobre broca (WOB) e torque para calibrar um modelo de broca.
[00039] Figura 40 mostra um fluxograma de um exemplo de método de calibração de broca.
Descrição Detalhada [00040] Se referindo agora à Figura 1, uma concretização de um sistema de perfuração 10 inclui um equipamento de perfuração 12 disposto sobre um furo de poço 14. Em uma concretização, uma ferramenta de perfilagem 16 é levada por um sub 18, por exemplo um colar de broca, incorporado em uma coluna de perfuração 20 e disposto dentro do furo de poço 14. Em uma concretização, uma broca 22 está localizada na extremidade inferior da coluna de perfuração 20 e esculpe um furo de poço 14 pelas formações de terra 24. A broca 22 pode ser uma ou mais brocas. Em uma concretização, uma ou mais estruturas cortantes secundárias 74, 76 aumentam o tamanho do furo de poço 14 em intervalos selecionados. Em uma
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 9/514 / 193 concretização, as estruturas cortantes secundárias 74, 76 incluem mandris, por exemplo, o Mandril de Broca Perto ou o Sub-Mandril disponível de Halliburton. No exemplo mostrado na Figura 1, a rocha 82 pela qual a estrutura cortante secundária 74 está cortando pode ter propriedades diferentes daquelas da rocha pela qual a broca 22 está cortando. As propriedades da rocha 82 podem ser conhecidas com antecedência das estruturas cortantes secundárias 74, 76 chegando na rocha 82 porque a broca 22 já cortava por rocha 82. As propriedades da rocha à frente da broca 22 são conhecidas só à extensão que a rocha foi encontrada em outros poços e o local do limite de rocha foi predito corretamente. O desgaste nas estruturas cortantes 22, 74, 76, pode ser predito usando as técnicas discutidas abaixo.
[00041] Em uma concretização, fluido de perfuração (lama) 26 é bombeado de um fosso de reservatório de armazenamento 28 perto da cabeça de poço 30, abaixo a uma passagem axial (não ilustrada) pela coluna de perfuração 20, fora de aberturas na broca 22 e de volta à superfície pela região anular 32. As estruturas cortantes secundárias 74, 76 também podem ter aberturas semelhantes àquelas na broca 22. Em uma concretização, invólucro de metal 34 está posicionado no furo de poço 14 acima da broca 22 para manter a integridade de uma porção superior do furo de poço 14.
[00042] Na concretização mostrada na Figura 1, a região anular 32 entre a coluna de perfuração 20, sub 18, e as paredes laterais 36 do furo de poço 14 forma o caminho de fluxo de retorno para a lama de perfuração. Lama é bombeada do fosso de armazenamento perto da cabeça de poço 30 por sistema de bombeamento 38. A lama viaja por uma linha de provisão de lama 40 que está acoplada a uma passagem central se estendendo ao longo do comprimento da coluna de perfuração 20. Lama de perfuração é, desta maneira, forçada abaixo da coluna de perfuração 20 e sai no furo de poço por aberturas na broca 22 e pelas estruturas cortantes secundárias 74, 76 para esfriar e lubrificar a broca e as estruturas cortantes secundárias e levar os
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 10/514 / 193 cortes de formação produzidos durante a operação de perfuração de volta à superfície. Um canal de descarga de fluido 42 está conectado da região anular 32 na cabeça de poço para conduzir o fluxo de lama de retorno do furo de poço 14 para o fosso de lama 28. A lama de perfuração pode ser operada e tratada por vários aparelhos (não mostrados), incluindo unidades de desgasificação e tanques de circulação para manter uma viscosidade de lama e consistência pré-selecionadas.
[00043] A ferramenta de perfilagem 16 pode ser um ou mais de qualquer instrumento de registro convencional por exemplo acústico (às vezes chamado sônico), nêutron, raios gama, densidade, fotoelétrica, ressonância magnética nuclear, ou qualquer outro instrumento de registro convencional, ou combinações disso, que podem ser usados para determinar a litologia e/ou a porosidade de formações cercando um furo de poço de terra.
[00044] Porque a ferramenta de perfilagem 16 é concretizada na coluna de perfuração 20 na Figura 1, o sistema é considerado ser um sistema de medição enquanto perfurando (MWD) ou registro enquanto perfurando (LWD), isto é, registra enquanto o processo de perfuração está subterrâneo. Em uma concretização, um sub de mecânica de perfuração instrumentada 23 mede pelo menos um de peso sobre broca e torque sobre broca perto da broca usando sensores conhecidos na arte. Em uma concretização, os dados de registro podem ser armazenados em um gravador de furo abaixo convencional (não ilustrado), que pode ser acessado na superfície da terra quando a coluna de perfuração 20 é recobrada. Em uma concretização, os dados de registro podem ser transmitidos à superfície da terra usando telemetria incluindo quaisquer de várias técnicas de telemetria incluindo um sistema de telemetria de pulso de lama convencional e um sistema de telemetria eletromagnética. Em uma concretização, a coluna de perfuração 20 pode incluir seções ligadas por fios de tubo de broca provendo um condutor elétrico para conexão à superfície. É contemplado que qualquer sistema de telemetria adequado pode
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 11/514 / 193 ser usado nas concretizações da presente exposição. Em uma concretização, os dados de registro da ferramenta de perfilagem 16 alcançam um processador de dispositivo de medição de superfície 44 para permitir aos dados serem processados para uso conforme as concretizações da presente exposição como descrito aqui. Quer dizer, o processador 44 processa os dados de registro como apropriado para uso com as concretizações da presente exposição.
[00045] Além de instrumentação de LWD, instrumentação de registro de linha por fios também pode ser usada. Por exemplo, em uma concretização, instrumentação de registro de linha por fios também pode ser usada para registrar as formações cercando o furo de poço como uma função de profundidade. Com instrumentação de linha por fios, um caminhão de linha por fios (não mostrado) pode estar situado na superfície de um furo de poço. Um instrumento de registro de linha por fios é suspenso no furo de poço por um cabo de registro que passa através de uma roldana e uma manga de medição de profundidade. Quando o instrumento de registro atravessa o furo de poço, ele registra as formações cercando o furo de poço como uma função de profundidade. Os dados de registro são transmitidos por um cabo de registro a um processador localizado a ou próximo ao caminhão de registro para processar os dados de registro como apropriado para uso com as concretizações da presente exposição. Como com a concretização de MWD da Figura 1, a instrumentação de linha por fios pode incluir qualquer instrumentação de registro convencional que pode ser usada para determinar a litologia e/ou porosidade de formações cercando um furo de poço de terra, por exemplo, acústico, nêutron, raio gama, densidade, fotoelétrica, ressonância magnética nuclear, ou qualquer outro instrumento de registro convencional, ou combinações disso, que podem ser usados para determinar litologia. Também é contemplado, em uma concretização que um sistema de tubulação enrolada (não mostrado) pode estar com um motor de furo abaixo para acionar a broca.
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 12/514 / 193 [00046] Se referindo novamente à Figura 1, uma concretização de um aparelho 50 para predizer o desempenho do sistema de perfuração 10 é mostrada. O aparelho de predição 50 inclui um conjunto prescrito de modelos de mecânica de geologia e perfuração e ademais inclui planejamento, operações, e fases de análise (a serem discutidas ademais aqui abaixo). Uma concretização do aparelho de predição 50 inclui um computador/controlador 52 que inclui qualquer computador comercialmente disponível adequado, controlador, ou aparelho de processamento de dados, ademais sendo programado para executar o método e aparelho como ademais descrito aqui. Em uma concretização, o computador/controlador 52 inclui pelo menos uma entrada para receber informação e/ou comandos de entrada, por exemplo, de qualquer dispositivo de entrada adequado (ou dispositivos) 58. Dispositivo de entrada (dispositivos) 58 pode incluir um teclado, mesa de teclas, dispositivo apontador, ou similar, ademais incluindo uma interface de rede ou outra interface de comunicações para receber informação de entrada de um computador ou banco de dados remoto. Ainda ademais, em uma concretização o computador/controlador 52 inclui pelo menos saída para produzir sinais de informação e/ou comandos de controle de equipamento. Como usado aqui, o termo sinal inclui representações analógicas e digitais de medições físicas, dados de entrada e dados de saída. Sinais de saída podem ser produzidos para um dispositivo de exibição 60 por linhas de sinal 54 para uso em gerar uma exibição de informação contida nos sinais de saída. Sinais de saída também podem ser produzidos para um dispositivo de impressora 62 para uso em gerar uma cópia impressa 64 de informação contida nos sinais de saída. Informação e/ou sinais de controle também podem ser produzidos por linhas de sinal 66 como necessário, por exemplo, para um dispositivo remoto para uso em controlar um ou mais vários parâmetros operacionais de perfuração de equipamento de perfuração 12. Em outras palavras, um dispositivo adequado é provido no sistema de perfuração que é responsivo a
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 13/514 / 193 um sinal de saída de modelo de mecânica de perfuração predito para controlar um parâmetro em uma perfuração atual de um furo de poço (ou intervalo) com o sistema de perfuração. Por exemplo, sistema de perfuração 10 pode incluir equipamento incluindo um dos tipos seguintes de motores controláveis selecionados de um motor de furo abaixo 70, um motor de acionamento de topo 72, ou um motor de mesa rotativa 74, ademais em que uma dada rpm de um motor respectivo pode ser controlada remotamente. O parâmetro também pode incluir um ou mais do seguinte selecionado do grupo de peso sobre broca (WOB), revoluções por minuto (RPM), taxa de fluxo de bomba de lama, hidráulica, ou qualquer outro parâmetro de controle de sistema de perfuração adequado. Em uma concretização, o sensor de torque 13, sensor de WOB 17, e sensor de RPM 15 cada um pode ser disposto em locais de medição adequados no equipamento para prover as medições respectivas. Em um exemplo, o sensor de WOB 17 pode incluir um sensor de medição de 'hookload', conhecido na arte, de qual WOB pode ser calculado, como descrito aqui abaixo. Além disso, em um exemplo, profundidade da coluna de perfuração pode ser determinada por sensor de profundidade 19 medindo o movimento vertical do motor de acionamento de topo 72, ou o bloco ambulante (não mostrado) em sistemas sem um acionamento de topo. Estas medições estão dentro da capacidade de alguém qualificado na arte.
[00047] Em uma concretização, o computador/controlador 52 pode prover uma característica de geologia da formação por profundidade unitária conforme um modelo de geologia prescrito. Em uma concretização, o computador/controlador 52 ademais provê produzir sinais em linhas de sinal 54, 56 representativos da característica de geologia. Em uma concretização, o dispositivo de entrada 58 pode ser usado para introduzir especificações de equipamento de perfuração proposto para uso na perfuração do furo de poço (ou intervalo do furo de poço). Em uma concretização, as especificações incluem pelo menos uma especificação de broca de uma broca recomendada e
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 14/514 / 193 a especificação de uma ou mais estruturas cortantes secundárias recomendadas. Computador/controlador 52 pode ademais prover uma mecânica de perfuração predita em resposta às especificações do equipamento de perfuração proposto como uma função da característica de geologia por profundidade unitária, ademais conforme um modelo de mecânica de perfuração prescrito. Em uma concretização, o computador/controlador 52 provê produzir em linhas de sinal 54, 56 sinais representativos dos parâmetros de mecânica de perfuração preditos.
[00048] Em uma concretização, o computador/controlador 52 pode ser programado para executar funções como descrito aqui, usando técnicas de programação conhecidas na arte. Em uma concretização, a presente exposição pode ser concretizada como um conjunto de instruções em um meio legível por computador incluindo a ROM, RAM, CD, DVD, disco rígido, dispositivo de memória flash, ou qualquer outro meio legível por computador, conhecido ou desconhecido agora, que quando executado faz um computador/controlador, por exemplo o computador/controlador 52, implementar um método da presente exposição. O programa de computação para execução por computador/controlador 52 pode ser pretendido para predizer o desempenho de um sistema de perfuração na perfuração de um furo de poço de uma dada formação. Em uma concretização, o programa de computação inclui instruções para gerar uma característica de geologia da formação por profundidade unitária de acordo com um modelo de geologia prescrito e produzir sinais representativos de da característica de geologia, a característica de geologia incluindo pelo menos resistência de rocha. Em uma concretização, o programa de computação também inclui instruções para obter especificações de equipamento de perfuração proposto para uso na perfuração do furo de poço, as especificações incluindo pelo menos uma especificação de broca de uma broca recomendada. O programa de computação também pode obter a especificação de uma ou mais estruturas
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 15/514 / 193 cortantes secundárias. Finalmente, em uma concretização, o programa de computação inclui instruções para determinar parâmetros de mecânica de perfuração preditos em resposta às especificações do equipamento de perfuração proposto como uma função da característica de geologia por profundidade unitária de acordo com um modelo de mecânica perfuração prescrito, e produzir sinais representativos da mecânica de perfuração predita, a mecânica de perfuração predita incluindo pelo menos um do seguinte selecionado do grupo consistindo em desgaste de broca, eficiência mecânica, potência, e parâmetros operacionais. A programação do programa de computação para execução pelo computador/controlador 52 pode ser realizada ademais usando técnicas de programação conhecidas para implementar as concretizações como descritas e discutidas aqui. Assim, uma geologia da dada formação por profundidade unitária pode ser gerada, e além disso um parâmetro de desempenho de mecânica de perfuração predito de um sistema de perfuração pode ser determinado. Ainda ademais, a operação de perfuração pode ser vantajosamente otimizada junto com um conhecimento de um desempenho predito disso, como discutido ademais aqui abaixo.
[00049] Em uma concretização, a característica de geologia inclui pelo menos resistência de rocha. Em uma concretização, a característica de geologia ademais pode incluir qualquer um ou mais do seguinte, que inclui dados de registro, litologia, porosidade e plasticidade de xisto.
[00050] Como mencionado acima, em uma concretização, o dispositivo de entrada 58 pode ser usado para introduzir especificações de equipamento de perfuração proposto para uso na perfuração do furo de poço (ou intervalo do furo de poço). Em uma concretização, as especificações incluem pelo menos especificação de broca de uma broca recomendada e as especificações de uma ou mais estruturas cortantes secundárias. Em uma concretização, as especificações também podem incluir uma ou mais especificações do equipamento seguinte que podem incluir motor de furo abaixo, motor de
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 16/514 / 193 acionamento de topo, motor de mesa rotativa, sistema de lama e bomba de lama. Especificações correspondentes podem incluir uma saída de torque máximo, um tipo de lama, ou avaliação de saída de bomba de lama, por exemplo, como seria apropriado com respeito a um equipamento de perfuração particular.
[00051] Em uma concretização, a saída de modelo de mecânica de perfuração predito inclui pelo menos um dos seguintes parâmetros de mecânica de perfuração selecionados do grupo consistindo em desgaste de broca, eficiência mecânica, potência e parâmetros operacionais. Em uma concretização, os parâmetros operacionais podem incluir peso sobre broca, rpm rotativa (revoluções por minuto), custo, taxa de penetração e torque, a ser discutido ademais aqui abaixo. A taxa de penetração demais inclui uma taxa instantânea de penetração (ROP) e uma taxa de penetração média (ROP-AVG).
[00052] Em uma concretização, o computador/controlador 52 se comunica com um ou mais centros operacionais remotos em tempo real 78 por linhas de sinal 80. Em uma concretização, um ou mais dos centros operacionais remotos em tempo real 78 podem controlar e/ou monitorar a operação do sistema de perfuração 10 e receber dados e informação relativa à operação do sistema de perfuração 10 para facilitar esse controle e/ou monitoração. Em uma concretização, algumas ou todas das funções de controle e monitoração designadas aqui ao computador/controlador são executadas pelo centro operacional remoto em tempo real 78.
[00053] Em uma concretização, o computador/controlador 52 inclui uma série de ferramentas de software que usam dados da ferramenta de perfilagem 16 para atualizar as características de rocha preditas para a seção do furo de poço 14 abaixo dos sensores na ferramenta de perfilagem 16. O registro predito atualizado é usado para recalcular as resistências de rocha e plasticidade de xisto pela seção não perfurada de um poço. Os parâmetros de perfuração ótimos para um dado conjunto de broca e estrutura cortante
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 17/514 / 193 secundária ou estruturas são então calculados e os resultados são providos à pessoa na função das operações de perfuração em tempo real.
[00054] Em uma concretização, o processo começa com uma fase de planejamento, como mostrado na Figura 2. Em uma concretização, dados de um ou mais poços deslocados são usados para predizer a litologia para o poço atual e perfil de poço predito para construir um pseudo-registro para o poço visado (bloco 205). Em uma concretização, um pacote de mecânica de rocha é então usado para calcular as resistências de rocha confinadas e não confinadas e a plasticidade de xisto para o pseudo-registro (bloco 210). Em uma concretização, um módulo de mecânica de perfuração é então usado para calcular os parâmetros de perfuração ótimos para a broca específica e as estruturas cortantes secundárias específicas a serem usadas na operação de perfuração. Os valores ótimos são calculados dentro dos constrangimentos do equipamento de perfuração, da broca e dos elementos cortantes secundários (bloco 215). Os constrangimentos do equipamento de perfuração incluem ROP máximo, RPM máxima, RPM mínima, torque disponível, WOB disponível, taxa de fluxo de lama disponível. Os constrangimentos da broca incluem WOB máximo permissível, RPM máxima permissível e torque máximo permissível. Os constrangimentos dos elementos cortantes secundários incluem WOB máximo permissível, RPM máxima permissível e torque máximo permissível.
[00055] Em uma concretização, o processo continua com operações durante as quais o poço é perfurado (bloco 225). Em uma concretização, durante operações de perfuração, os dados em tempo real da ferramenta de perfilagem 16 são usados correlatar a litologia atual contra a litologia predita e atualizar o pseudo-registro. A cada atualização do pseudo-registro, as resistências de rocha e plasticidade de xisto são recalculadas. Quando os dados da ferramenta de perfilagem 16 são recebidos, o trabalho acumulado feito pela broca e pelas estruturas cortantes secundárias é calculado e o
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 18/514 / 193 desgaste na broca e nas estruturas cortantes secundárias é predito.
[00056] Em uma concretização, o desgaste predito e os valores atualizados para a resistência de rocha são usados para recalcular os parâmetros de perfuração ótimos para a porção do furo de poço que permanece para ser perfurado.
[00057] Em uma concretização, para montagens de perfuração com uma única estrutura cortante, isto é, uma broca 22, perfura um furo de poço de um diâmetro uniforme em que o processo:
(a) prediz o peso ótimo na broca e rpm de broca para alcançar a melhor taxa de penetração pela rocha a ser perfurada ao longo do comprimento do furo de poço e apresenta estes dados ao pessoal de perfuração em tempo real;
(b) prediz o peso ótimo na broca e rpm de broca para alcançar a vida de broca máxima pela rocha a ser perfurada ao longo do comprimento do furo de poço e apresenta estes dados ao pessoal de perfuração em tempo real;
(c) prediz e exibe em tempo real os limites em termos de peso sobre broca, velocidade de rotação de broca e torque aplicado para um projeto particular de broca na rocha a ser perfurada ao longo do comprimento do furo de poço;
(d) usa os dados medidos para as propriedades de rocha para calcular e exibir em tempo real o desgaste na broca que ocorreu enquanto perfurando a este ponto e usa as propriedades de rocha preditas para calcular a taxa de desgaste predita para a porção restante do furo de poço e calcula o ponto onde a broca não mais poderá perfurar dentro do limite dos constrangimentos; e (e) usa pelo menos um dos dados anteriores para fazer cálculos de break-even.
[00058] Em uma concretização, para montagens de perfuração com
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 19/514 / 193 múltiplas estruturas cortantes, isto é, uma broca 22 e um ou mais estruturas cortantes secundárias 74, 76, perfurando um furo de poço de múltiplos diâmetros, além de itens (a) por (e) listados acima o processo usa os dados da ferramenta de perfilagem 16 abaixo de uma ou mais estruturas cortantes secundárias 74, 76 para:
(f) calcular o peso ótimo e velocidade rotacional para as estruturas cortantes, incluindo a broca 22 e as estruturas cortantes secundárias 74, 76, para alcançar a melhor taxa de penetração pela rocha a ser perfurada em um furo de poço particular e apresenta estes dados ao pessoal de perfuração em tempo real;
g) calcular o peso ótimo e velocidade rotacional para as estruturas cortantes alcançarem a vida máxima da estrutura cortante pela rocha a ser perfurada em um furo de poço particular e apresentar estes dados ao pessoal de perfuração em tempo real;
h) predizer e exibir em tempo real os limites em termos de carga, velocidade de rotação de broca e torque aplicado para um projeto particular das estruturas cortantes na rocha a ser perfurada em um furo de poço particular;
i) usando os dados medidos para as propriedades de rocha calcular e exibir em tempo real o desgaste nas estruturas cortantes que ocorreu enquanto perfurando a este ponto, o desgaste que ocorrerá para alcançar a profundidade dos sensores de furo abaixo e usar as propriedades de rocha preditas para calcular a taxa de desgaste predita pela porção não perfurada do furo de poço; e
j) prover dados em tempo real indicando claramente a carga em cada estrutura cortante, identificar qual das estruturas cortantes é o fator limitante quando as ferramentas atravessam formações de resistências e/ou facilidade de perfuração diferentes.
[00059] Em uma concretização, o processo termina com uma fase de
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 20/514 / 193 análise, durante a qual dados para análise são providos com uma visão para refinar os critérios para a seleção de brocas 22 e elementos cortantes secundários 74, 76.
[00060] Uma concretização da fase de planejamento é mostrada em mais detalhe na Figura 3. Em uma concretização, construir pseudo-registro para o poço visado (bloco 205) inclui importar dados de registro de ofsete de companhia possuída e dados de registro de terceiros 305, compilar um pseudo-registro desses dados, e escrever o pseudo-registro a um banco de dados 310 (bloco 315). O processo para compilar o pseudo-registro de dados de registro de ofsete é conhecido na arte.
[00061] Em uma concretização, o banco de dados 310 é o repositório para todos os dados usados no processo descrito aqui. Será entendido que o banco de dados 310 pode ser um único banco de dados ou múltiplos bancos de dados e pode ser centralizado ou distribuído.
[00062] O processo de calcular resistências de rocha e plasticidades de xisto para o pseudo-registro (bloco 210) inclui calcular e armazenar no banco de dados 310 a plasticidade de xisto e resistências de rocha confinada e não confinada (bloco 320). O processo pode incluir importar dados de plasticidade de xisto e resistência de rocha possuídos por companhia ou de terceiros 325.
[00063] Com referência agora à Figura 11, um modelo de um sistema de perfuração total é provido pelos modelos de predição 1140. Os modelos de predição incluem modelos de geologia 1142 e modelos de mecânica de perfuração 1144, ademais conforme o presente método e aparelho. Figura 11 ilustra um panorama dos vários modelos de predição 1140 e como eles estão ligados juntos. Os modelos de predição 1140 estão armazenados dentro e executados por computador/controlador 52 da Figura 1, ademais como discutido aqui.
[00064] Em uma concretização, os modelos de geologia 1142 incluem um modelo de litologia 1146, um modelo de resistência de rocha 1148 e um
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 21/514 / 193 modelo de plasticidade de xisto 1150, por exemplo os modelos descritos nas Patentes US Nos. 7.032.689, 6.109.368 e 6.408.953 e Publicação de Patente US No. 2005/0284661. Em uma concretização, o modelo de litologia 1146 inclui um modelo de litologia por exemplo o modelo descrito na Patente US No. 6.044.327, emitida em 28 de março de 2000, intitulada METHOD FOR QUANTIFYING THE LITHOLOGIC COMPOSITION OF FORMATIONS SURROUNDING EARTH BOREHOLES. Em uma concretização, o modelo de litologia 1146 provê um método para quantificar frações de componente litológico de uma dada formação, incluindo litologia e porosidade. O modelo de litologia 1146 utiliza qualquer conjunto de registro sensível à litologia ou porosidade, por exemplo, incluindo ressonância magnética nuclear, fotoelétrico, densidade de nêutrons, sônico, raio gama, e raio gama espectral. Em uma concretização, o modelo de litologia 1146 ademais provê uma análise de multi-componente melhorada. Componentes podem ser ponderados a um registro particular ou grupo de registros. Em uma concretização, o modelo de litologia 1146 reconhece que certos registros são melhores do que outros em solucionar um dado componente litológico. Por exemplo, é bem conhecido que o registro de raio gama é geralmente o melhor indicador de xisto. Um veio de carvão poderia ser solucionado claramente por um registro de nêutrons, mas poderia ser perdido completamente por um registro sônico. Em uma concretização, fatores de ponderação são aplicados de forma que uma dada litologia seja resolvida pelo registro ou grupo de registros que podem solucioná-la mais precisamente. Além disso, em uma concretização, o modelo de litologia 1146 permite a concentração máxima de qualquer componente litológico variar de zero a cem por cento (0-100%), por esse meio permitindo calibração do modelo a uma análise de núcleo. Em uma concretização, o modelo de litologia 1146 também permite gamas limitadas de existência para cada componente litológico, ademais que pode ser baseado em uma análise de núcleo. Em uma concretização, o modelo de litologia 1146 também pode incluir
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 22/514 / 193 qualquer outro modelo adequado para predizer litologia e porosidade.
[00065] Em uma concretização, o modelo de resistência de rocha 1148 inclui um modelo de resistência de rocha, por exemplo o modelo descrito na Patente US No. 5.767.399, emitida em 16 de junho de 1998, intitulada METHOD OF ASSAYING COMPRESSIVE STRENGTH OF ROCK (veja seção abaixo de intitulada Teoria Atrás de Modelo de Resistência de Rocha). Em uma concretização, o modelo de resistência de rocha 1148 provê um método para determinar uma tensão de confinamento e resistência de rocha em uma dada formação. O modelo de resistência de rocha 1148 também pode incluir qualquer outro modelo adequado para predizer tensão de confinamento e resistência de rocha.
[00066] Em uma concretização, o modelo de plasticidade de xisto 1150 inclui um modelo de plasticidade de xisto, por exemplo o modelo descrito na Patente US No. 6.052.649, emitida em 18 de abril de 2000, intitulada METHOD AND APPARATUS FOR QUANTIFYING SHALE PLASTICITY FROM WELL LOGS (veja seção abaixo intitulada Teoria Atrás de Modelo de Plasticidade). Em uma concretização, o modelo de plasticidade de xisto 1150 provê um método para quantificar plasticidade de xisto de uma dada formação. O modelo de plasticidade de xisto 1150 também pode incluir qualquer outro modelo adequado para predizer plasticidade de xisto. Os modelos de geologia assim provêem gerar um modelo do aplicativo geológico particular de uma dada formação.
[00067] Em uma concretização, o processo de calcular parâmetros de perfuração ótimos para broca e outras estruturas cortantes (bloco 215) inclui calcular os parâmetros de perfuração ótimos para brocas selecionadas e estruturas cortantes secundárias e escrever os resultados ao banco de dados 310 (bloco 330). Em uma concretização, o processo usa como entradas características de broca e estrutura cortante secundária 335, constrangimentos 340, incluindo limites de equipamento e operacionais, e fatores de correção
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345, que podem ser entrados manualmente. Estes processos são descritos em detalhes nas patentes citadas abaixo em descrever o modelo de eficiência mecânica, o modelo de desgaste de broca, o modelo de taxa de penetração e o modelo de eficiência de limpeza de furo opcional.
[00068] Em uma concretização, modelos de mecânica de perfuração 1144 incluem um modelo de eficiência mecânica 1152, modelo de desgaste de broca 1156, um modelo de taxa de penetração 1158, e, opcionalmente, um modelo de eficiência de limpeza de furo 1154, como descrito na Patente US No. 7.032.689, citada acima, para calcular os parâmetros de perfuração ótimos para brocas e estruturas cortantes secundárias selecionadas.
[00069] Em uma concretização, o modelo de eficiência mecânica 1152 inclui um modelo de eficiência mecânica por exemplo o modelo descrito na Patente US No. 7.035.778, emitida em 25 de abril de 2006, intitulada METHOD OF ASSAYING DOWNHOLE OCCURRENCES AND CONDITIONS (veja seção abaixo intitulada Teoria Atrás de Modelo de Eficiência Mecânica e Modelo de Desgaste de Broca). Em uma concretização, o modelo de eficiência mecânica 1152 provê um método para determinar a eficiência mecânica de broca. No modelo de eficiência mecânica, a eficiência mecânica é definida como a porcentagem do torque que corta. O torque restante é dissipado como fricção. Em uma concretização, o modelo de eficiência mecânica a) reflete a geometria de broca 3-D, b) está ligado a torque cortante, c) leva em conta o efeito de constrangimentos operacionais, e
d) faz uso de uma análise de torque e arrasto.
[00070] Com respeito ao modelo de eficiência de limpeza de furo (HCE) 1154, em uma concretização, o modelo leva em conta tipo de fluido de perfuração, hidráulica, litologia e plasticidade de xisto. O modelo de eficiência de limpeza de furo 1154 é uma medida de uma efetividade do fluido e hidráulica de perfuração. Se a eficiência de limpeza de furo for baixa, então cortes não removidos ou removidos lentamente podem ter um impacto
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 24/514 / 193 adverso na mecânica de perfuração.
[00071] Em uma concretização, o modelo de desgaste de broca 1156 inclui modelo de desgaste de broca por exemplo o modelo descrito na Patente US No. 7.035.778, emitida em 25 de abril de 2006, intitulada METHOD OF ASSAYING DOWNHOLE OCCURRENCES AND CONDITIONS (veja seção abaixo intitulada Teoria Atrás de Modelo de Eficiência Mecânica e Modelo de Desgaste de Broca). Em uma concretização, o modelo de desgaste de broca 1156 provê um método para determinar desgaste de broca, isto é, para predizer vida de broca. Além disso, o modelo de desgaste de broca é usado para aplicar uma taxa de trabalho a uma dada broca.
[00072] Em uma concretização, o modelo de taxa de penetração 1158 inclui um modelo de taxa de penetração por exemplo o modelo descrito na Patente US No. 5.704.436, emitida em 16 de janeiro de 1998, intitulada METHOD OF REGULATING DRILLING CONDITIONS APPLIED TO A WELL BIT, (veja seção abaixo intitulada Teoria Atrás do Modelo de Taxa de Penetração). Em uma concretização, o modelo de taxa de penetração 1158 provê um método para otimizar parâmetros operacionais e predizer taxa de penetração do sistema de broca e perfuração. Em uma concretização, o modelo de ROP provê um ou mais do seguinte incluindo: maximizar uma taxa de penetração, estabelecer um limite de potência para evitar danos de impacto à broca, respeitar todos os constrangimentos operacionais, otimizar parâmetros operacionais e minimizar vibrações induzidas por broca.
[00073] Os modelos de mecânica de perfuração 1144 como descrito aqui proveem gerar um modelo compreensivo do sistema de perfuração particular sendo usado ou proposto para uso na perfuração de um furo de poço, intervalos de um furo de poço, ou série de furos de poço em uma dada operação de perfuração. Os modelos de mecânica de perfuração 1144 ademais permitem a geração de uma predição de desempenho de mecânica de perfuração do sistema de perfuração em uma dada geologia. Uma comparação
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 25/514 / 193 de desempenho atual a desempenho predito pode ser usada para casamento de história dos modelos de mecânica de perfuração, como pode ser requerido, para otimizar os modelos de mecânica de perfuração respectivos.
[00074] Com referência ainda à Figura 11, o presente método e aparelho incluem vários modos de operação. Os modos de operação incluem um modo de otimização, um modo de predição e um modo de calibração. Para os vários modos de operação, economia predita podem ser incluída para prover uma medida do número de menos dias por poço que pode ser alcançado quando um sistema de perfuração é otimizado usando o método e aparelho da presente exposição.
Modo de Otimização [00075] No modo de otimização, o propósito é otimizar parâmetros operacionais do sistema de perfuração. Critérios de otimização incluem: 1) maximizar taxa de penetração; 2) evitar dano de impacto à broca; 3) respeitar todos os constrangimentos operacionais; e 4) minimizar vibrações induzidas por broca.
[00076] No modo de otimização, o modelo de litologia 1146 recebe dados de registros de porosidade, registros de litologia e/ou registros de lama na entrada 1160. Os registros de porosidade ou litologia podem incluir ressonância magnética nuclear (NMR), fotoelétrico, densidade de nêutrons, sônico, raio gama, e raio gama espectral, ou qualquer outro registro sensível à porosidade ou litologia. Os registros de lama são usados para identificar componentes de litologia de não xisto. Em resposta às entradas de registro, o modelo de litologia 1146 provê uma medida de litologia e porosidade da dada formação por profundidade unitária na saída 1162. Com respeito à litologia, a saída 1162 inclui uma fração de volume de cada componente litológico da formação por profundidade unitária. Com respeito à porosidade, a saída 1162 inclui uma fração de volume de espaço de poro dentro da rocha da formação por profundidade unitária. A medida de litologia e porosidade na saída 1162 é
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 26/514 / 193 entrada ao modelo de resistência de rocha 1148, modelo de plasticidade de xisto 1150, modelo de eficiência mecânica 1152, modelo de eficiência de limpeza de furo 1154, modelo de desgaste de broca 1162 e modelo de taxa de penetração 1158.
[00077] Com respeito ao modelo de resistência de rocha 1148, além de receber a medida de saída de litologia e porosidade 1162, modelo de resistência de rocha 1148 ademais recebe dados de peso de lama e pressão de poro na entrada 1164. Peso de lama é usado para calcular 'overbalance'. Pressão de poro é usada para calcular 'overbalance' e alternativamente, projetar 'overbalance' pode ser usado para estimar pressão de poro. Em resposta às entradas, o modelo de resistência de rocha 1148 produz uma medida de tensão de confinamento e resistência de rocha da dada formação por profundidade unitária na saída 1166. Mais particularmente, o modelo de resistência de rocha produz uma medida de 'overbalance', pressão de poro efetiva, tensão de confinamento, resistência de rocha não confinada, e resistência de rocha confinada. 'Overbalance' é definido como peso de lama menos pressão de poro. Pressão de poro efetiva é semelhante à pressão de poro, mas também reflete redução de permeabilidade em xistos e não xistos de baixa porosidade. Tensão de confinamento é uma estimativa de tensão de confinamento de rocha in situ. Resistência de rocha não confinada é resistência de rocha na superfície da terra. Finalmente, resistência de rocha confinada é resistência de rocha sob condições de tensão de confinamento in situ. Como mostrado, a saída de resistência de rocha 1166 é entrada ao modelo de eficiência mecânica 1152, modelo de desgaste de broca 1162 e modelo de taxa de penetração 1158.
[00078] Com respeito ao modelo de eficiência mecânica 1152, além de receber a saída de litologia e porosidade 1162 e saída de tensão de confinamento e resistência de rocha 1166, o modelo de eficiência mecânica 1152 ademais recebe dados de entrada relativos a constrangimentos
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 27/514 / 193 operacionais, modelo de broca 3-D, e torque e arrasto, todos relativos ao sistema de perfuração, na entrada 1168. Constrangimentos operacionais podem incluir um torque máximo, máximo peso sobre broca (WOB), RPM máxima e mínima, e taxa de penetração máxima. Em particular, com respeito à eficiência mecânica, constrangimentos operacionais no sistema de perfuração incluem torque máximo, máximo peso sobre broca (WOB), RPM mínima, e taxa de penetração máxima. Constrangimentos operacionais limitam uma quantidade de otimização que pode ser alcançada com um sistema de perfuração particular. Ademais com respeito a avaliar o efeito de constrangimentos operacionais sobre eficiência mecânica, enquanto nem todos os constrangimentos afetam ambas eficiência mecânica e potência, é necessário conhecer todos os constrangimentos a fim de quantificar os efeitos desses constrangimentos que tem um efeito tanto em eficiência mecânica ou potência. A entrada de modelo de broca 3-D inclui uma taxa de trabalho de broca e uma assinatura de torque WOB. Finalmente, a análise de torque e arrasto inclui uma proposta direcional, cobertura e geometria de coluna de perfuração, peso de lama e taxa de fluxo, fatores de fricção, ou medições de torque e arrasto. A análise de torque e arrasto é precisada para determinar quanto torque de superfície é transmitido de fato à broca. Alternativamente, medições de fora de fundo e torque em fundo poderiam ser usadas em vez da análise de torque e arrasto. Além disso, medições de broca próxima de um sistema de medição enquanto perfurando (MWD) também poderiam ser usadas em vez da análise de torque e arrasto. Em resposta à informação de entrada, o modelo de eficiência mecânica 1152 produz uma medida de eficiência mecânica, análise de constrangimento, torque predito, e ótimo peso sobre broca (WOB) para o sistema de perfuração na dada formação por profundidade unitária na saída 1170. Mais particularmente, o modelo de eficiência mecânica 1152 provê uma medida de torque total, torque cortante, torque de fricção, eficiência mecânica, uma análise de constrangimento e um
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WOB ótimo. O torque total representa um torque total aplicado à broca. O torque cortante representa o componente cortante do torque total. O torque de fricção é o componente de fricção do torque total. Com o modelo de eficiência mecânica 1152, a eficiência mecânica é definida como a porcentagem do torque total cortante. A análise de constrangimento quantifica a redução em eficiência mecânica de um valor máximo teórico devido a cada constrangimento operacional. Finalmente, um WOB ótimo é determinado para qual o WOB maximiza a taxa de penetração enquanto respeitando todos os constrangimentos operacionais. O WOB ótimo é usado pelo modelo de taxa de penetração 1158 para calcular uma RPM ótima. Além disso, o modelo de eficiência mecânica 1152 utiliza uma medida de desgaste de broca de uma iteração prévia como entrada também, a ser descrito ademais abaixo com respeito ao modelo de desgaste de broca.
[00079] Com respeito agora ao modelo de desgaste de broca 1156, o modelo de desgaste de broca recebe entrada do modelo de litologia por saída 1162, o modelo de resistência de rocha por saída 1166, e o modelo de eficiência mecânica por saída 1170. Além disso, o modelo de desgaste de broca 1156 ademais recebe modelo de dados de broca 3-D na entrada 1172. O modelo de entrada de broca 3-D inclui uma taxa de trabalho de broca e uma assinatura de torque de WOB. Em resposta às entradas de litologia, porosidade, eficiência mecânica, resistência de rocha, e o modelo de broca de
3-D, o modelo de desgaste de broca 1156 produz uma medida de energia específica, trabalho cumulativo, caráter abrasivo de formação, e desgaste de broca com respeito à broca na dada formação por profundidade unitária na saída 1174. A energia específica é a energia total aplicada à broca, que é equivalente à força de broca dividida pela área secional transversal de broca. O trabalho cumulativo feito pela broca reflete ambas a resistência de rocha e a eficiência mecânica. A medida de caráter abrasivo de formação modela um desgaste acelerado devido ao caráter abrasivo de formação. Finalmente, a
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 29/514 / 193 medida de desgaste de broca corresponde a uma condição de desgaste que está ligada à área de contato axial de broca e eficiência mecânica. Além de saída 1174, o modelo de desgaste de broca 1156 ademais inclui prover uma medida de desgaste de broca de uma iteração prévia para o modelo de eficiência mecânica 1152 na saída 1176, em que o modelo de eficiência mecânica 1152 ademais utiliza a medida de desgaste de broca de uma iteração prévia no cálculo de seus dados de saída de eficiência mecânica na saída 1170.
[00080] Antes de discutir o modelo de taxa de penetração 1158, nós primeiro retornamos ao modelo de plasticidade de xisto 1150. Como mostrado na Figura 11, o modelo de plasticidade de xisto 1150 recebe entrada 1162 do modelo de litologia. Em particular, volume de xisto é provido do modelo de litologia 1146. Além de receber a saída de litologia e porosidade 1162, o modelo de plasticidade de xisto 1150 ademais recebe dados de registro de registros de poço prescritos na entrada 1178, os registros de poço incluindo qualquer registro sensível a tipo de argila, conteúdo de água de argila, e volume de argila. Tais registros podem incluir ressonância magnética nuclear (NMR), densidade de nêutrons, densidade sônica, raio gama espectral, raio gama, e capacidade de troca de cátions (CEC). Em resposta às entradas, o modelo de plasticidade de xisto 1150 produz uma medida de plasticidade de xisto da formação por profundidade unitária na saída 1180. Em particular, o modelo de plasticidade de xisto 1150 provê uma medida de tipo de argila normalizado, conteúdo de água de argila normalizado, volume de argila normalizado e plasticidade de xisto. O tipo de argila normalizado identifica uma concentração máxima de esmectitas, em que esmectita é o tipo de argila mais provável causar dilatação de argila. O conteúdo de água de argila normalizado identifica o conteúdo de água onde uma plasticidade de xisto máxima ocorre. O volume de argila normalizado identifica a gama de volume de argila onde comportamento plástico pode ocorrer. Finalmente, plasticidade de xisto é uma média ponderada das propriedades de argila normalizadas e
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 30/514 / 193 reflete uma plasticidade global.
[00081] Com referência ao modelo de eficiência de limpeza de furo opcional 1154, o modelo 1154 recebe uma entrada de plasticidade de xisto do modelo de plasticidade de xisto 1150 e uma entrada de litologia do modelo de litologia 11146. Além de receber a saída de modelo de litologia 1162 e a saída de modelo de plasticidade de xisto 1180, o modelo de eficiência de limpeza de furo 1154 ademais recebe dados de hidráulica e fluido de perfuração na entrada 1182. Em particular, a entrada de hidráulica pode incluir qualquer medida padrão de eficiência hidráulica, por exemplo, cavalo-vapor hidráulico por polegada quadrada de diâmetro de broca. Além disso, o tipo de fluido de perfuração pode incluir lama de base de água, lama de base de petróleo, polímero, ou outro tipo de fluido conhecido. Em resposta às entradas, o modelo de eficiência de limpeza de furo 1154 produz uma medida de uma eficiência de limpeza de furo predita da broca e sistema de perfuração na perfuração um furo de poço (ou intervalo) na formação por profundidade unitária na saída 1184. Eficiência de limpeza de furo é definida aqui como a taxa de penetração real sobre predita. Enquanto os outros modelos de mecânica de perfuração assumem limpeza de furo perfeita, o modelo de eficiência de limpeza de furo (HCE) é uma medida de correção à predição de taxa de penetração para compensar limpeza de furo que diverge de comportamento ideal. Assim, a medida de eficiência de limpeza de furo (HCE) reflete os efeitos de litologia, plasticidade de xisto, hidráulica e tipo de fluido de perfuração sobre taxa de penetração.
[00082] Com referência agora ao modelo de taxa de penetração 1158, o modelo de taxa de penetração 1158 recebe eficiência mecânica, torque predito, e WOB ótimo por saída 1170 do modelo de eficiência mecânica 1152. Modelo de taxa de penetração 1158 ademais recebe desgaste de broca por saída 1174 do modelo de desgaste de broca 1156, resistência de rocha por saída 1166 de modelo de resistência de rocha 1148, e HCE predito por saída
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1184 de modelo de HCE 1154. Além disso, o modelo de taxa de penetração 1158 ademais recebe informação de constrangimentos operacionais na entrada 1186. Em particular, os constrangimentos operacionais incluem um torque máximo, máximo peso sobre broca (WOB), RPM máxima e mínima, e taxa de penetração máxima. Ademais com respeito a avaliar o efeito de constrangimentos operacionais sobre potência, enquanto nem todos os constrangimentos afetam ambas eficiência mecânica e potência, é necessário conhecer todos os constrangimentos a fim de quantificar os efeitos desses constrangimentos que tem um efeito sobre tanto eficiência mecânica ou potência. Em resposta às entradas, o modelo de taxa de penetração 1158 produz uma análise de nível de potência, uma análise de constrangimento, e além disso, uma medida de RPM ótima, taxa de penetração, e economia do sistema de broca e perfuração na perfuração de um furo de poço (ou intervalo) na formação por profundidade unitária na saída 1188. Mais particularmente, a análise de nível de potência inclui uma determinação de um limite de potência máxima. O limite de potência máxima maximiza a taxa de penetração sem causar dano de impacto à broca. O nível de potência operacional pode ser menos que o limite de potência máxima devido a constrangimentos operacionais. A análise de constrangimento inclui quantificar a redução em nível de potência operacional do limite de potência máxima devido a cada constrangimento operacional. A RPM ótima é aquela RPM que maximiza a taxa de penetração enquanto respeitando todos os constrangimentos operacionais. A taxa de penetração é a taxa de penetração predita no WOB ótimo e RPM ótima. Finalmente, economia pode incluir a análise custo padrão de indústria por pé.
Modo de Predição [00083] No modo de predição, o objetivo ou propósito é predizer desempenho de perfuração com parâmetros operacionais especificados por usuário que não são necessariamente ótimos. Constrangimentos operacionais
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 32/514 / 193 não se aplicam neste modo. O modo de predição é essencialmente semelhante ao modo de otimização, porém com exceções com respeito ao modelo de eficiência mecânica 1152, modelo de desgaste de broca 1156 e modelo de taxa de penetração 1158, ademais como explicado aqui abaixo. O modelo de eficiência de limpeza de furo opcional 1154 é o mesmo para ambos os modos de otimização e predição, desde que a eficiência de limpeza de furo é independente dos parâmetros operacionais mecânicos (isto é, WOB especificado por usuário e RPM especificada por usuário).
[00084] Com respeito ao modelo de eficiência mecânica 1152, no modo de predição, além de receber a saída de litologia e porosidade 1162 e saída de tensão de confinamento e resistência de rocha 1166, o modelo de eficiência mecânica 1152 ademais recebe dados de entrada relativos a parâmetros operacionais especificados por usuário e um modelo de broca 3-D, relativo ao sistema de perfuração, na entrada 1168. Os parâmetros operacionais especificados por usuário para o sistema de perfuração podem incluir um peso sobre broca especificado por usuário (WOB) e uma RPM especificada por usuário. Esta opção é usada para avaliar cenários de what if. O modelo de entrada de broca 3-D inclui uma taxa de trabalho de broca e uma assinatura de torque WOB. Em resposta à entrada, o modelo de eficiência mecânica 1152 produz uma medida de eficiência mecânica para o sistema de perfuração na dada formação por profundidade unitária na saída 1170. Mais particularmente, o modelo de eficiência mecânica 1152 provê uma medida de torque total, torque cortante, torque de fricção e eficiência mecânica. O torque total representa o torque total aplicado à broca. No modo de predição, o torque total corresponde ao peso sobre broca especificado por usuário. O torque cortante representa o componente cortante do torque total na broca. O torque de fricção é o componente de fricção do torque total na broca.
[00085] Com modelo de eficiência mecânica 1152, a eficiência mecânica é definida como a porcentagem do torque total que corta. O modo
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 33/514 / 193 de predição também pode incluir uma análise de eficiência mecânica por região, quer dizer, por região de eficiência mecânica com respeito à assinatura de torque de WOB de eficiência mecânica da broca. Uma primeira região de eficiência mecânica é definida por uma primeira gama de peso sobre broca (WOB) de WOB zero para um WOB de limiar, em que o WOB de limiar corresponde a um dado WOB necessário para apenas penetrar na rocha, ademais correspondendo a uma profundidade de corte zero (ou desprezível). A primeira região de eficiência mecânica ademais corresponde a uma eficiência de perfuração de corte eficiente. Uma segunda região de eficiência mecânica é definida por uma segunda gama peso sobre broca do WOB de limiar para um WOB ótimo, em que o WOB ótimo corresponde a um dado WOB necessário para alcançar apenas uma profundidade máxima de corte com a broca, antes do corpo de broca contatar a formação de terra. A segunda região de eficiência mecânica ademais corresponde a uma eficiência de perfuração de corte eficiente. Uma terceira região de eficiência mecânica é definida por uma terceira gama de peso sobre broca do WOB ótimo para um WOB de corte, em que o WOB de corte corresponde a um dado WOB necessário para causar torque cortante da broca ser apenas reduzido a zero essencialmente ou ficar desprezível. A terceira região de eficiência mecânica corresponde ademais a uma eficiência de perfuração de corte ineficiente. Finalmente, uma quarta região de eficiência mecânica é definida por uma quarta gama de peso sobre broca do WOB de corte e acima. A quarta região de eficiência mecânica corresponde ademais a uma eficiência de perfuração de corte ineficiente. Com respeito às regiões três e quatro, enquanto a broca está a uma profundidade máxima de corte, quando WOB é aumentado ademais, contato de fricção do corpo de broca com a formação de rocha também é aumentado.
[00086] Além disso, o modelo de eficiência mecânica 1152 utiliza uma medida de desgaste de broca de uma iteração prévia como entrada também, a
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 34/514 / 193 ser descrita ademais abaixo com respeito ao modelo de desgaste de broca. [00087] Com respeito agora a modelo de desgaste de broca 1156, no modo de predição, o modelo de desgaste de broca recebe entrada do modelo de litologia por saída 1162, o modelo de resistência de rocha por saída 1166 e o modelo de eficiência mecânica por saída 1170. Além disso, o modelo de desgaste de broca 1156 ademais recebe dados de modelo de broca 3-D na entrada 1172. O modelo de entrada de broca 3-D inclui uma taxa de trabalho de broca e uma assinatura de torque de WOB. Em resposta às entradas de litologia, porosidade, eficiência mecânica, resistência de rocha, e o modelo de broca de 3-D, o modelo de desgaste de broca 1156 produz uma medida de energia específica, trabalho cumulativo, caráter abrasivo de formação, e desgaste de broca com respeito à broca na dada formação por profundidade unitária na saída 1174. A energia específica é a energia total aplicada à broca, que é equivalente à força de broca dividida pela área secional transversal de broca. Além disso, o cálculo de energia específica está baseado nos parâmetros operacionais especificados por usuário. O trabalho cumulativo feito pela broca reflete ambas a resistência de rocha e a eficiência mecânica. O cálculo de trabalho cumulativo feito pela broca também está baseado nos parâmetros operacionais especificados por usuário. A medida de caráter abrasivo de formação modela um desgaste acelerado devido a caráter abrasivo de formação. Finalmente, a medida de desgaste de broca corresponde a uma condição de desgaste que está ligada à área de contato axial de broca e eficiência mecânica. Como com os cálculos de energia específica e trabalho cumulativo, o cálculo de desgaste de broca está baseado nos parâmetros operacionais especificados por usuário. Além de saída 1174, o modelo de desgaste de broca 1156 ademais inclui prover uma medida de desgaste de broca de uma iteração prévia para o modelo de eficiência mecânica 1152 na saída 1176, em que o modelo de eficiência mecânica 1152 ademais utiliza a medida de desgaste de broca de uma iteração prévia no cálculo de seus dados
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 35/514 / 193 de saída de eficiência mecânica na saída 1170.
[00088] Com referência agora ao modelo de taxa de penetração 1158, o modelo de taxa de penetração 1158 recebe eficiência mecânica e torque predito por saída 1170 do modelo de eficiência mecânica 1152. Modelo 1158 ademais recebe desgaste de broca por saída 1174 do modelo de desgaste de broca 1156, resistência de rocha por saída 1166 de modelo de resistência de rocha 1148, e HCE predito por saída 1184 de modelo de HCE 1154. Além disso, o modelo de taxa de penetração 1158 ademais recebe parâmetros operacionais especificados por usuário na entrada 1186. Em particular, os parâmetros operacionais especificados por usuário incluem um peso sobre broca (WOB) especificado por usuário e uma RPM especificada por usuário. Como mencionado acima, este modo de predição de operação é usado para avaliar cenários de what if. Em resposta às entradas, o modelo de taxa de penetração 1158 produz uma análise de nível de potência e, além disso, uma medida de taxa de penetração e economia da broca e sistema de perfuração na perfuração predita de um furo de poço (ou intervalo) na formação por profundidade unitária na saída 1188. Mais particularmente, a análise de nível de potência inclui uma determinação de um limite de potência máxima. O limite de potência máxima corresponde a uma potência prescrita que, quando aplicada à broca, maximiza a taxa de penetração sem causar dano de impacto à broca. O nível de potência operacional resultando dos parâmetros operacionais especificados por usuário pode ser menos que ou maior do que o limite de potência máxima. Qualquer nível de potência operacional que excede o limite de potência máxima da broca pode ser sinalizado automaticamente, por exemplo, através de programação adequada, para indicar ou identificar aqueles intervalos de um furo de poço onde é dano de impacto à broca é provável ocorrer. A análise de nível de potência aplicaria ao sistema de perfuração particular e seu uso na perfuração de um furo de poço (ou intervalo) na dada formação. Além disso, a taxa de penetração é a taxa de
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 36/514 / 193 penetração predita no WOB especificado por usuário e RPM especificada por usuário. Finalmente, economia inclui a análise de custo padrão de indústria por pé.
Modo de Calibração [00089] Finalmente, no modo de calibração, o objetivo ou propósito é calibrar os modelos de mecânica de perfuração a parâmetros operacionais medidos. Além disso, os modelos de geologia podem ser calibrados a dados de núcleo medidos. Além disso, é possível calibrar parcialmente ou completamente qualquer modelo ou grupo de modelos. Semelhantemente como com o modo de predição, constrangimentos operacionais não se aplicam no modo de calibração.
[00090] Começando primeiro com os modelos de geologia 1142, dados de núcleo medidos podem ser usados para calibrar cada modelo de geologia. Com respeito ao modelo de litologia, o modelo de litologia 1146 recebe dados de registros de porosidade, registros de litologia e/ou registros de lama, e dados de núcleo na entrada 1160. Como mencionado acima, os registros de porosidade ou litologia podem incluir ressonância magnética nuclear (NMR), fotoelétrico, densidade de nêutron, sônico, raio gama, e raio gama espectral, ou qualquer outro registro sensível à porosidade ou litologia. Os registros de lama são usados para identificar componentes de litologia de não xisto. Dados de núcleo incluem dados de núcleo medidos que podem ser usados para calibrar o modelo de litologia. Calibração do modelo de litologia com dados de núcleo medidos permite a composição litológica predita estar em melhor acordo com composição de núcleo medida. Porosidade de núcleo medida também pode ser usada para calibrar qualquer porosidade derivada de registro. Em resposta às entradas, o modelo de litologia 1146 provê uma medida de litologia e porosidade da dada formação por profundidade unitária na saída 1162. Com respeito à litologia calibrada, a saída 1162 inclui uma fração de volume de cada componente de litológico desejado da formação por
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 37/514 / 193 profundidade unitária calibrada a uma análise de núcleo e/ou um registro de lama. Com respeito à porosidade calibrada, a saída derivada de registro 1162 pode ser calibrada à porosidade de núcleo medida. Também, registros menos precisos podem ser calibrados a registros mais precisos. A calibração de litologia e porosidade na saída 1162 é entrada ao modelo de resistência de rocha 1148, modelo de plasticidade de xisto 1150, modelo de eficiência mecânica 1152, modelo de eficiência de limpeza de furo opcional 1154, modelo de desgaste de broca 1162, e modelo de taxa de penetração 1158.
[00091] Com respeito ao modelo de resistência de rocha 1148, entradas e saídas são semelhantes àquelas como discutido aqui acima com respeito ao modo de otimização. Porém no modo de calibração, a entrada 1164 ademais inclui dados de núcleo. Dados de núcleo incluem dados de núcleo medidos que podem ser usados para calibrar o modelo de resistência de rocha. Calibração permite a resistência de rocha predita estar em melhor acordo com resistência de núcleo medida. Além disso, dados de pressão de poro medidos também podem ser usados para calibrar o cálculo de tensão de confinamento.
[00092] Com respeito ao modelo de plasticidade de xisto 1150, entradas e saídas são semelhantes àquelas como discutido aqui acima com respeito ao modo de otimização. Porém no modo de calibração, a entrada 1178 ademais inclui dados de núcleo. Dados de núcleo incluem dados de núcleo medidos que podem ser usados para calibrar o modelo de plasticidade de xisto. Calibração permite a plasticidade predita estar em melhor acordo com plasticidade de núcleo medida. Em resposta às entradas, o modelo de plasticidade de xisto 1150 provê uma medida de plasticidade de xisto da dada formação por profundidade unitária na saída 1180. Com respeito à plasticidade de xisto calibrada, a saída 1180 inclui uma média ponderada das propriedades de argila normalizadas que reflete a plasticidade global calibrada a uma análise de núcleo.
Com respeito ao modelo de eficiência mecânica 1152, entradas
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 38/514 / 193 e saídas são semelhantes àquelas como discutido aqui acima com respeito ao modo de otimização, com as exceções seguintes. No modo de calibração, entrada 1168 não inclui constrangimentos operacionais ou análise de torque e arrasto, porém, no modo de calibração, a entrada 1168 inclui parâmetros operacionais medidos. Parâmetros operacionais medidos incluem peso sobre broca (WOB), RPM, taxa de penetração, e torque (opcional), que podem ser usados para calibrar o modelo de eficiência mecânica. Em resposta às entradas, o modelo de eficiência mecânica 1152 provê uma medida de torque total, torque cortante, torque de fricção, e eficiência mecânica calibrada na saída 1170. Com respeito o torque total, torque total se refere ao torque total aplicado à broca, ademais que é calibrado a torque medido se dados estiverem disponíveis. Torque cortante se refere ao componente cortante de torque total sobre broca, ademais que é calibrado a uma eficiência mecânica atual. Torque de fricção se refere ao componente de fricção do torque total sobre broca, ademais que é calibrado à eficiência mecânica atual. Com respeito à eficiência mecânica calibrada, eficiência mecânica é definida como a porcentagem do torque total que corta. A eficiência mecânica predita é calibrada à eficiência mecânica atual. A calibração é mais precisa se dados de torque medidos estiverem disponíveis. Porém, é possível calibrar parcialmente a eficiência mecânica se dados de torque estiverem indisponíveis, usando um torque predito junto com os outros parâmetros operacionais medidos.
[00093] No modo de calibração, uma análise de eficiência mecânica por região, quer dizer, por região de eficiência mecânica com respeito à assinatura torque de WOB de eficiência mecânica de uma broca, também pode ser incluído. Como indicado acima, a primeira região de eficiência mecânica é definida por uma primeira gama de peso sobre broca (WOB) de WOB zero a um WOB de limiar, em que o WOB de limiar corresponde a um dado WOB necessário para apenas penetrar a rocha, ademais correspondendo a uma profundidade de corte zero (ou desprezível). A primeira região de
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 39/514 / 193 eficiência mecânica ademais corresponde a uma eficiência de perfuração de corte eficiente. A segunda região de eficiência mecânica é definida por uma segunda gama de peso sobre broca do WOB de limiar a um WOB ótimo, em que o WOB ótimo corresponde a um dado WOB necessário para alcançar apenas uma profundidade máxima de corte com a broca, antes do corpo de broca contatar a formação de terra. A segunda região de eficiência mecânica corresponde ademais a uma eficiência de perfuração de corte eficiente. A terceira região de eficiência mecânica é definida por uma terceira gama de peso sobre broca do WOB ótimo a um WOB de corte, em que o WOB de corte corresponde a um dado WOB necessário para causar torque cortante da broca apenas ser reduzido essencialmente a zero ou se tornar desprezível. A terceira região de eficiência mecânica ademais corresponde a uma eficiência de perfuração de corte ineficiente. Finalmente, a quarta região de eficiência mecânica é definida por uma quarta gama de peso sobre broca do WOB de corte e acima. A quarta região de eficiência mecânica ademais corresponde a uma eficiência de perfuração de corte ineficiente. Com respeito às regiões três e quatro, enquanto a broca está a uma profundidade máxima de corte, quando WOB é ademais aumentado, contato de fricção do corpo de broca com a formação de rocha também é aumentado.
[00094] Com respeito ao modelo de desgaste de broca 1156, entradas e saídas são semelhantes àquelas como discutido aqui acima com respeito ao modo de otimização. Porém no modo de calibração, a entrada 1172 ademais inclui medição de desgaste de broca. Medição de desgaste de broca inclui uma medida de uma área de contato axial atual da broca. Além disso, a medição de desgaste de broca está correlatada com o trabalho cumulativo feito pela broca baseado nos parâmetros operacionais medidos. Em resposta às entradas, o modelo de desgaste de broca 1156 provê uma medida de energia específica, trabalho cumulativo, caráter abrasivo de formação calibrada, e taxa de trabalho de broca calibrada com respeito ao dado sistema
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 40/514 / 193 de perfuração e formação por profundidade unitária na saída 174. Com respeito à energia específica, energia específica corresponde à energia total aplicada à broca. Além disso, energia específica é equivalente à força de broca dividida pela área secional de broca, em que o cálculo é ademais baseado nos parâmetros operacionais medidos. Com respeito a trabalho cumulativo, o trabalho cumulativo feito pela broca reflete ambas a resistência de rocha e eficiência mecânica. Além disso, o cálculo de trabalho cumulativo está baseado nos parâmetros operacionais medidos. Com respeito a caráter abrasivo de formação calculada, o modelo de desgaste de broca acelera desgaste devido ao caráter abrasivo de formação. Além disso, a medição de desgaste de broca e trabalho cumulativo feito podem ser usados para calibrar o caráter abrasivo de formação. Finalmente, com respeito à taxa de trabalho de broca calibrada, a condição de desgaste de broca cega está ligada a trabalho cumulativo feito. Em modo de calibração, a taxa de trabalho de broca de uma dada broca pode ser calibrada à medição de desgaste de broca e trabalho cumulativo feito.
[00095] Com respeito ao modelo de eficiência de limpeza de furo 1154, entradas e saídas são semelhantes àquelas como discutido aqui acima com respeito ao modo de otimização. Porém, no modo de calibração, a eficiência de limpeza de furo é calibrada correlatando ao HCE medido no modelo de taxa de penetração, ademais como discutido aqui abaixo.
[00096] Com respeito ao modelo de taxa de penetração 1158, entradas e saídas são semelhantes àquelas como discutido aqui acima com respeito ao modo de otimização. Porém, no modo de calibração, a entrada 1186 não inclui constrangimentos operacionais, mas em lugar disso, a entrada 1168 inclui parâmetros operacionais medidos e medição de desgaste de broca. Parâmetros operacionais medidos incluem peso sobre broca (WOB), RPM, taxa de penetração, e torque (opcional). Medição de desgaste de broca é uma medida de área de contato axial atual da broca e também identifica o tipo
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 41/514 / 193 predominante de desgaste incluindo desgaste uniforme e não uniforme. Por exemplo, dano de impacto é uma forma de desgaste não uniforme. Parâmetros operacionais medidos e medições de desgaste de broca podem ser usados para calibrar o modelo de taxa de penetração. Em resposta às entradas, o modelo de taxa de penetração 1158 provê uma medida de taxa de penetração calibrada, HCE calibrado, e limite de potência calibrado. Com respeito à taxa de penetração calibrada, taxa de penetração calibrada é uma taxa de penetração predita nos parâmetros operacionais medidos. A taxa de penetração predita é calibrada à taxa de penetração medida usando HCE como o fator de correção. Com respeito a HCE calibrado, HCE é definido como a taxa de penetração atual sobre a predita. O HCE predito do modelo de HCE é calibrado ao HCE calculado no modelo de taxa de penetração. Finalmente, com respeito ao limite de potência calibrado, o limite de potência máximo maximiza a taxa de penetração sem causar dano de impacto à broca. Se o nível de potência operacional resultando dos parâmetros operacionais medidos exceder o limite de potência, então dano de impacto é provável. O software ou programa de computação para implementar a predição do desempenho de um sistema de perfuração pode ser instalado para sinalizar automaticamente qualquer nível de potência operacional que excede o limite de potência. Ainda ademais, o limite de potência pode ser ajustado para refletir o tipo de desgaste de fato visto na broca cega. Por exemplo, se o programa sinalizar intervalos onde dano de impacto é provável, mas o desgaste visto na broca cega é predominantemente uniforme, então o limite de potência é provavelmente conservador demais e deveria ser elevado.
[00097] Uma análise de desempenho também pode ser executada que inclui uma análise dos parâmetros operacionais. Parâmetros operacionais a serem medidos incluem WOB, TOB (opcional), RPM, e ROP. Medições de broca perto podem prover resultados de análise de desempenho mais precisos. Outras medições de análise de desempenho incluem medições de desgaste de
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 42/514 / 193 broca, tipo de fluido de perfuração e hidráulica, e economia.
Panorama [00098] Com referência novamente à Figura 1, o aparelho 50 para predizer o desempenho de um sistema de perfuração 10 para a perfuração de um furo de poço 14 em uma dada formação 24 será discutido agora ademais. O aparelho de predição 50 inclui um computador/controlador 52 para gerar uma característica de geologia da formação por profundidade unitária de acordo com um modelo de geologia prescrito e para produzir sinais representativos da característica de geologia. Em um exemplo, a característica de geologia inclui pelo menos resistência de rocha. Além disso, o meio gerador de característica de geologia 52 pode ademais gerar pelo menos uma das características adicionais seguintes selecionadas do grupo consistindo em dados de registro, litologia, porosidade e plasticidade de xisto.
[00099] Dispositivos de entrada 58 são providos para introduzir especificações de equipamento de perfuração proposto para uso na perfuração do furo de poço, em que as especificações incluem pelo menos uma especificação de broca de uma broca recomendada. Além disso, os dispositivos de entrada 58 podem ser usados ademais para introduzir especificações de entrada de equipamento de perfuração proposto adicionais, que também podem incluir pelo menos uma especificação adicional de equipamento de perfuração proposto selecionado do grupo consistindo em motor de furo abaixo, motor de acionamento de topo, motor de mesa rotativa, sistema de lama e bomba de lama.
[000100] Finalmente, o computador/controlador 52 é ademais para determinar um parâmetro de mecânica de perfuração predito de interesse em resposta às especificações do equipamento de perfuração proposto como uma função da característica de geologia por profundidade unitária de acordo com um modelo de mecânica de perfuração prescrito. Computador/controlador 52 também pode produzir um sinal representativo do parâmetro de mecânica de
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 43/514 / 193 perfuração predito de interesse, o parâmetro de mecânica de perfuração predito de interesse pode incluir pelo menos um do seguinte selecionado do grupo consistindo em desgaste de broca, eficiência mecânica, potência e parâmetros operacionais. Os parâmetros operacionais podem incluir pelo menos um do seguinte selecionado do grupo consistindo em peso sobre broca, rpm rotativa (revolução por minuto), valha, taxa de penetração e torque. Adicionalmente, a taxa de penetração inclui taxa instantânea de penetração (ROP) e taxa média de penetração (ROP-AVG).
[000101] Como ilustrado na Figura 1, monitor 60 e impressora 62 pode cada um ser responsivo aos sinais de saída de característica de geologia e os sinais de saída de mecânica de perfuração predita para gerar uma exibição da característica de geologia e parâmetro de mecânica de perfuração predito por profundidade unitária. Com respeito à impressora 62, a exibição da característica de geologia e parâmetro de mecânica de perfuração predito por profundidade unitária inclui uma cópia impressa 64. Além disso, o computador/controlador 52 pode prover ademais sinais de controle de operação de perfuração em linha 66, relativo a dados sinais de saída de modelo de mecânica predito de perfuração. Em um tal exemplo, o sistema de perfuração poderia ademais incluir um ou mais dispositivos que são responsivos a um sinal de controle de operação de perfuração baseado em um sinal de saída de modelo de mecânica de perfuração predito para controlar um parâmetro em uma perfuração atual do furo de poço com o sistema de perfuração. Parâmetros exemplares podem incluir pelo menos um selecionado do grupo consistindo em peso sobre broca, rpm, fluxo de bomba e hidráulica.
[000102] Uma concretização da fase de operações, ilustrada em mais detalhe na Figura 4, começa selecionando fontes de dados (bloco 405). Dados de estruturas cortantes, isto é, as especificações da broca 22 e qualquer estrutura cortante secundária, por exemplo, 74, 76, são entrados (bloco 410). A fase então entra em uma malha, que começa correlatando o pseudo-registro
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 44/514 / 193 com os dados de registro atuais sendo produzidos pela ferramenta de perfilagem 16 (bloco 415). Propriedades de rocha são então atualizadas nos vários modelos (bloco 420). Se o sistema de perfuração incluir múltiplas estruturas cortantes (bloco 425), os parâmetros de perfuração ótimos para as estruturas cortantes são identificados (bloco 430). Essa informação é usada para administrar o modelo de mecânica de perfuração (bloco 435) e a fase retorna ao começo da malha.
[000103] Uma concretização do processo de selecionar fontes de dados (bloco 405) é ilustrada em mais detalhe nas Figuras 5A-5I. Começando com a Figura 5A, se o sistema de perfuração 10 incluir um medidor de fluxo de superfície (bloco 502), o computador/controlador 52 recobra o valor de sensor de medidor de fluxo de equipamento 504 e o armazena no banco de dados 310 (bloco 506). Caso contrário, se o sistema de perfuração 10 não incluir um medidor de fluxo de superfície, o computador/controlador 52 recobra dados relativos ao volume por curso para a configuração das bombas de equipamento, que pode ser entrado pelo operador de sistema de perfuração, e a taxa de curso de bomba de equipamento 508. O computador/controlador calcula a taxa de fluxo desses dois valores e armazena a taxa de fluxo computada no banco de dados 310 (bloco 510).
[000104] A descrição de uma concretização do processo de selecionar fontes de dados (bloco 405) continua na Figura 5B. Se o sistema de perfuração 10 incluir um sensor de peso sobre broca (WOB) (bloco 512), o computador/controlador 52 recobra o valor de carga sobre broca axial 514 do sensor de WOB e o armazena no banco de dados 310 (bloco 516). Se o sistema de perfuração 10 não incluir um sensor de WOB (bloco 512), o computador/controlador 52 recobra valores para a carga de gancho quando então a broca está no fundo e a carga de gancho quando a broca não está no fundo 518. O computador/controlador 52 usa esses valores para calcular o peso na broca e/ou as estruturas cortantes combinadas (bloco 520) e armazena
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 45/514 / 193 o resultado no banco de dados 310 (bloco 520).
[000105] A descrição de uma concretização do processo de selecionar fontes de dados (bloco 405) continua na Figura 5C. O computador/controlador 52 recobra o valor de sensor de rotação de coluna de perfuração 524 e armazena o valor de RPM de superfície no banco de dados 310 (bloco 526). Se o sistema de perfuração incluir um motor de furo abaixo no BHA, o computador/controlador 52 calcula a RPM de broca e a armazena no banco de dados 310 (bloco 528). Se o sistema de perfuração 10 não incluir um motor de furo abaixo na montagem de furo de fundo (BHA) (bloco 522), a RPM de broca é igual à RPM de superfície.
[000106] Uma concretização do processo de calcular a RPM de broca (bloco 528) é descrita em mais detalhe na Figura 5D. Se o sistema de perfuração 10 incluir um motor Sperry (isto é, um motor fabricado por Sperry Drilling Services divisão de Halliburton) (bloco 530), o computador/controlador 52 calcula um valor de RPM de motor corrigido usando um algoritmo de Sperry (bloco 532):
yi = y0 - ebx + 1 (1)
Onde:
yi = valor RPM de motor corrigido;
y0 = RPM à pressão diferencial operacional 0 psi, calculada multiplicando a taxa de fluxo atual pelas revoluções/galão para o motor específico;
b = fator de correção para modelo de motor específico; e x = pressão diferencial operacional atual.
[000107] Se o sistema de perfuração 10 não incluir um motor Sperry (bloco 530), o computador/controlador 52 recobra um valor de revoluções por galão 534 entrado pelo usuário e usa esse valor para calcular a RPM de motor (bloco 536). A RPM de motor é então adicionada à RPM de superfície para calcular a RPM de broca (bloco 538).
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 46/514 / 193 [000108] A descrição de uma concretização do processo de selecionar fontes de dados (bloco 405) continua na Figura 5E. Se o sistema de perfuração 10 incluir um motor de furo abaixo no BHA (bloco 540) e o motor de furo abaixo for um motor Sperry (bloco 542), o computador/controlador 52 recobra a máxima Pressão Diferencial Operacional (OPD) e o torque na máxima ODP 544 de um conjunto de dados armazenado no banco de dados e calcula o torque de motor usando a equação seguinte (bloco 546):
torque de motor = ODP atual * (torque máximo)/(ODP máxima) (2) [000109] Este valor é então armazenado como torque sobre broca no banco de dados 310 (bloco 546). Se o sistema de perfuração 10 incluir um motor de furo abaixo no BHA (bloco 540), mas o motor de furo abaixo não é um motor Sperry (bloco 542), nos valores 547 podem ser entrados por um operador de sistema de perfuração e estes valores usados para computar torque de motor usando a equação (2) acima (bloco 548). Este valor é então armazenado no banco de dados 310 como torque sobre broca (bloco 548). Este processo também pode ser usado pelo operador de sistemas de perfuração para anular os valores prefixados no banco de dados para motores Sperry de furo abaixo.
[000110] A descrição de uma concretização do processo de selecionar fontes de dados (bloco 405) continua na Figura 5F. Se dados de TOB estiverem disponíveis no sistema de perfuração 10 (bloco 550),o computador/controlador 52 recobra os dados de LWD TOB 552 eos armazena no banco de dados 310 (bloco 554). Se dados de TOB não estiverem disponíveis no sistema de perfuração 10 (bloco 550),o computador/controlador 52 recobra valores de sensor de torque de equipamento quando a broca está fora do fundo e quando a broca está no fundo 556. O computador/controlador 52 usa esses valores para computar torque nas estruturas cortantes combinadas e armazena esse valor no banco de
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 47/514 / 193 dados 310 (bloco 558).
[000111] A descrição de uma concretização do processo de selecionar fontes de dados (bloco 405) continua na Figura 5G. Se dados de sensor de TOB de mandril estiverem disponíveis (bloco 560), o computador/controlador 52 recobra os dados de torque sobre mandril de LWD 562 e os armazena no banco de dados 310 (bloco 564).
[000112] A descrição de uma concretização do processo de selecionar fontes de dados (bloco 405) continua na Figura 5H. Se dados de sensor WOB de mandril estiverem disponíveis (bloco 566), o computador/controlador 52 recobra os dados carga axial sobre mandril de LWD 568 e os armazena no banco de dados 310 (bloco 570).
[000113] A descrição de uma concretização do processo de selecionar fontes de dados (bloco 220) continua na Figura 5I. Se dados de sensor de pressão enquanto perfurando (PWD) estiverem disponíveis (bloco 572), o computador/controlador 52 recobra dados de sensor PWD quando a broca está no fundo e quando a broca está fora do fundo 574, calcula queda de pressão diferencial de motor desses valores, e armazena o resultado no banco de dados 310 (bloco 576). Se dados de sensor de PWD não estiverem disponíveis (bloco 572), o computador/controlador 52 recobra pressão de superfície de equipamento quando a broca está no fundo e quando a broca está fora do fundo 578, usa esses valores para calcular queda de pressão diferencial de motor, e armazena o resultado no banco de dados 310 (bloco 580).
[000114] O processo de uma concretização de introduzir dados de estrutura cortante (bloco 410) é descrito em mais detalhe na Figura 6. Se o sistema de perfuração 10 não incluir múltiplas estruturas cortantes (bloco 605), este processo é saltado. Se o sistema de perfuração 10 incluir múltiplas estruturas cortantes (bloco 605), as características das estruturas cortantes acima da broca (a uma ou mais estruturas cortantes secundárias) são entradas e armazenadas no banco de dados 310 (bloco 610). Além disso, nas posições
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 48/514 / 193 das estruturas cortantes acima da broca são entradas e armazenadas no banco de dados 310 (bloco 615).
[000115] Uma concretização do processo de correlatar registros (bloco 415) é descrita em mais detalhe na Figura 7. Quando o poço está sendo perfurado, os dados de LWD são salvos ao banco de dados 310 (bloco 705). Os dados de registro preditos do pseudo-registro são comparados aos dados de registro atuais (bloco 710). Para fazer isto, as respostas de pseudo-registros são apresentadas a um operador de sistema de perfuração ao lado das respostas de registro atuais. O operador de sistema de perfuração casa pontos nos dois conjuntos de curvas e software estira e comprime o resto do pseudoregistro de forma que os dois conjuntos de curva casem. Uma determinação é então feita sobre se ajustar o pseudo-registro (bloco 715). Quando o operador de sistemas está confiante que o casamento está correto e 'salva' a atualização, o resto do pseudo-registro é recalculado. O casamento de curva pode ser feito manualmente ou automaticamente. Se um ajuste for requerido, o pseudoregistro é ajustado no banco de dados 310 (bloco 720). Depois que o pseudoregistro é ajustado, uma notificação é enviada aos modelos indicando que novos dados de pseudo-registro estão disponíveis. O processo então retorna a correlatar o pseudo-registro e os dados de registro atuais (bloco 710). O processo de correlatar registros continua ao fim da seção sendo perfurada (bloco 715).
[000116] Uma concretização do processo de atualizar propriedades de rocha (bloco 420) é descrita na Figura 8. O processo primeiro determina se os dados registrados de LWD estão entre os tipos úteis para calcular propriedades de rocha (bloco 805). Quer dizer, o processo determina se os registros são os tipos que podem ser usados para calcular resistência de rocha confinada, resistência de rocha não confinada, e plasticidade de xisto. Se eles forem, os dados de registro de LWD são usados para calcular as propriedades de rocha e os resultados são armazenados no banco de dados 310 (bloco 310).
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As propriedades de rocha recalculadas são então usadas para atualizar os cálculos de mecânica de perfuração (bloco 815) e os dados de LWD são usados para calibrar os modelos descritos acima (isto é, o modelo de litologia, o modelo de resistência de rocha, o modelo de plasticidade de xisto, o modelo de eficiência mecânica, o modelo de eficiência de limpeza de furo opcional, o modelo de desgaste de broca, e o modelo de taxa de penetração) (bloco 820). Em uma concretização, os modelos são armazenados no banco de dados 310. Se os registros de LWD não forem úteis para calcular as propriedades de rocha, os dados de pseudo-registro são usados nos cálculos de mecânica de perfuração (bloco 825). Os resultados dos cálculos de mecânica de perfuração são então recobrados do banco de dados 310 e exibidos em um monitor 830 (bloco 835). Os resultados dos cálculos de mecânica de perfuração também são exportados para outros subsistemas dentro do sistema de perfuração 10 e fora do sistema de perfuração 10 que usam tais dados para controlar o sistema de perfuração 10 (bloco 840).
[000117] Uma concretização do processo de identificar os parâmetros de perfuração ótimos para uma montagem de perfuração com múltiplas estruturas cortantes, onde as estruturas cortantes podem estar perfurando por rochas com propriedades dissimilares (bloco 430), que são projetadas para assegurar que a carga em qualquer uma estrutura cortante não exceda os constrangimentos predeterminados associados com essa estrutura de corte, é descrita em maior detalhe na Figura 9. Os dados de pseudo-registro armazenados no banco de dados 310 são usados para calcular (dentro dos constrangimentos) os parâmetros de perfuração ótimos, incluindo WOB e RPM, e taxa de penetração predita (ROP) para a broca (bloco 905), como descrito acima na descrição do modelo de eficiência mecânica, do modelo de desgaste de broca, do modelo de penetração, e do modelo de eficiência de limpeza de furo opcional. Esses valores são armazenados no banco de dados 310 (bloco 905). Os dados de LWD ou uma combinação dos dados de LWD e
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 50/514 / 193 dos dados de pseudo-registro é então usada para calcular (dentro dos constrangimentos) os parâmetros de perfuração ótimos, incluindo WOB e RPM, e ROP predito para a uma ou mais estruturas de perfuração secundárias (bloco 910), como descrito acima na descrição do modelo de eficiência mecânica, do modelo de desgaste de broca, do modelo de penetração, e do modelo de eficiência de limpeza de furo opcional. Os dados de LWD podem incluir dados sobre a rocha sendo penetrada pelas estruturas de perfuração secundárias porque tais dados podem ter sido juntados por equipamento de LWD abaixo das estruturas cortantes secundárias quando elas atravessaram a rocha já penetrada pela broca 22. Semelhantemente, os dados de LWD usados para calcular (dentro dos constrangimentos) os parâmetros de perfuração ótimos e ROP predito para estruturas cortantes, por exemplo estrutura cortante 76, que são mais altos na coluna de perfuração que outras estruturas cortantes, por exemplo estrutura cortante 74, podem incluir dados colecionados por equipamento de LWD localizado entre as estruturas cortantes secundárias. Os parâmetros de perfuração ótimos e ROPs preditos para as estruturas cortantes são armazenados no banco de dados 310 (bloco 910).
[000118] A estrutura cortante tendo o ROP mais lento é identificada, se a montagem não contiver um motor de furo abaixo, usando o valor de RPM da estrutura cortante com o ROP mais lento. O WOB requerido para cada uma das outras estruturas cortantes alcançar o mesmo ROP é calculado (bloco 920) como descrito acima na descrição do modelo de eficiência mecânica, do modelo de desgaste de broca, do modelo de penetração, e do modelo de eficiência de limpeza de furo opcional. O resultado é escrito ao banco de dados 310 (bloco 920). Se um motor de furo abaixo estiver na montagem então o valor de RPM usado nos cálculos leva em consideração a velocidade de motor (isto é, a broca 22 pode operar a uma RPM diferente que as estruturas cortantes secundárias). O WOB para todas as estruturas cortantes é então somado e o resultado é escrito ao banco de dados 310 (bloco 925).
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 51/514 / 193 [000119] Uma concretização do processo de administrar os modelos de mecânica de perfuração (bloco 435) é ilustrada na Figura 10. Os resultados dos cálculos de parâmetro de mecânica de perfuração que são armazenados no banco de dados 310 são exibidos em um monitor 830 (bloco 1005) e são exportados para outros subsistemas dentro do sistema de perfuração 10 e fora do sistema de perfuração 10 que usa tais dados para controlar o sistema de perfuração 10 (bloco 1010). Por exemplo, a figura de WOB somado e a figura de RPM computada no bloco 925 podem ser usadas pelo operador de perfuração, pelo computador/controlador 52, ou pelo centro operacional em tempo real remoto 78 para ajustar o WOB e a RPM do sistema de perfuração. Se o WOB for que mais alto do que a figura computada no bloco 925, o WOB pode ser reduzido. Se o WOB for mais baixo do que a figura computada no bloco 925, o WOB pode ser aumentado. A RPM para o sistema de perfuração é fixada à RPM mais lenta computada para todas as estruturas cortantes. Se o sistema de perfuração incluir um motor de furo abaixo, a RPM para a porção rotativa do sistema de perfuração é fixada à RPM mais lenta computada para todas as estruturas cortantes que são acionadas pela porção rotativa do sistema de perfuração, isto é, aquelas estruturas cortantes cuja RPM não é afetada pelo motor de furo abaixo. Quando o sistema de perfuração inclui um motor de furo abaixo, a broca 22 pode operar a uma RPM diferente das outras estruturas cortantes.
[000120] Desde que o WOB e RPM computados no bloco 925 foram calculados para otimizar o desempenho de todas as estruturas cortantes dentro dos constrangimentos do sistema de perfuração 10 como um todo incluindo as estruturas cortantes, ajustar o WOB e RPM a esses valores otimizará a operação do sistema de perfuração 10.
[000121] Além disso, a taxa predita de penetração, RPM predita, peso combinado predito e/ou peso individual sobre broca predito e peso sobre estruturas cortantes secundárias são exportados e exibidos de forma que os
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 52/514 / 193 parâmetros de perfuração atuais possam ser controlados para casar com valores preditos.
Teoria Atrás de Modelo de Litologia [000122] O modelo de litologia 1146 pressupõe a existência de um conjunto de registros sensíveis à litologia. Amostras de núcleo são desejáveis, mas não são estritamente necessárias. É assumido que porosidade de formação pode ser extraída do conjunto de registro usando quaisquer de vários métodos que estão atualmente em uso pela indústria. Uma porosidade independente de litologia, por exemplo a ressonância magnética nuclear ou a porosidade de densidade de nêutron, é preferida. Calibração da porosidade derivada de registro à porosidade de núcleo medida também é preferida para a maior precisão verificável. Se análises de núcleo suficientes estiverem disponíveis para calibrar o modelo, é teoricamente possível computar uma porosidade mais precisa.
[000123] Primeiro, os efeitos de porosidade são removidos dos dados de registro brutos convertendo os registros a valores de matriz. Registros de matriz são independentes de porosidade e refletem as propriedades da matriz de formação exclusivamente. Por exemplo, para o registro sônico, a seguinte equação bem conhecida foi proposta primeiro por Wyllie:
tLOG = (1 - □) tM + □tF (1) onde:
tLOG - dados de registro sônico brutos, ou tempo de trânsito de formação (qs/ft) tM - tempo de trânsito da matriz de formação (ps/ft) tF - tempo de trânsito do fluido ocupando o espaço de poro de formação (iis/ft) □ - porosidade de formação (volume de poro expresso como uma fração de volume total)
Resolvendo para o tempo de trânsito de matriz, tM, produz:
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Tm = (tLOG - Dtf)/(1 - □) (2) [000124] Expressões semelhantes para valores de matriz podem ser derivadas para qualquer registro sensível à litologia incluindo os registros de densidade, nêutron e raio gama. Note que o registro fotoelétrico deve ser convertido à seção transversal volumétrica, U, antes que possa ser convertido a um valor de matriz.
[000125] O método produzirá resultados mais precisos se os componentes litológicos no intervalo de interesse forem conhecidos tanto de análises de núcleo atuais, informação de cortes de broca ou registros de lama, ou de conhecimento de geologia local de outros poços deslocados na redondeza do poço de interesse (isto é, o poço no qual os registros de poço eram corridos). O método pode ser aplicado sem tal conhecimento, mas a precisão sofrerá como resultado porque a tecnologia de registro atualmente disponível à indústria não pode discriminar entre componentes de não xisto com certeza absoluta. O registro fotoelétrico é mais sensível a componentes de não xisto que os outros registros e geralmente produzirá resultados mais precisos. Em outras palavras, sempre é melhor saber quais componentes estão presentes de uma fonte independente de registro de forma que a análise de registro não achará componentes que não estão fisicamente presentes. Esta é uma limitação de todos os modelos de litologia.
[000126] O uso de equações simultâneas para modelar composição litológica é evitado deliberadamente por causa de vários problemas inerentes com esta abordagem como descrito acima. Um modo moderno para modelar frações de componente que evita estas ciladas é descrito agora.
Modelo de Composição Dual [000127] A concentração de um componente litológico particular dentro da matriz de formação é proporcional à diferença entre um dado valor de registro e um valor de registro de referência associado com o componente em sua forma mais pura. Por exemplo, arenito tem um valor sônico de referência
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 54/514 / 193 de cerca de 55 (p.s/ft). Concentração de arenito máxima dentro da matriz ocorre a este valor, e diminui proporcionalmente quando os dados de registro se movem longe do valor, por exemplo, como ilustrado na Figura 1 dos desenhos. Pode haver valores de registro acima e abaixo do valor de referência onde a concentração de arenito diminui a zero. Estes limites de extinção podem ser medidos ou deduzidos de testes de laboratório.
[000128] A concentração de arenito pode ser modelada agora como segue, usando o registro de densidade para propósitos de ilustração. Se um dado valor de registro de densidade for maior do que a densidade de referência de arenito, isso é se PLOG > PSS, então:
fss = ((PLOG - Pss)(P ssmax - Pss ))α (3) [000129] Por outro lado, se a densidade de registro for menos do que a densidade de referência, isso é, se Plog < Pss, então:
fss = ((Pss - PLOG)/(Pss - Pssmin)a (4) onde:
fss - fator de concentração de arenito em matriz (fração)
PLOG - valor de registro de densidade (g/cc)
Pss - valor de registro de densidade de referência para arenito,
2,65 (g/cc) Pssmax - limite máximo de extinção para densidade de arenito (g/cc)
Pssmin - limite mínimo de extinção para densidade de arenito (g/cc) α - expoente de mineralogia.
[000130] Fatores de concentração para outros componentes e outros registros podem ser derivados semelhantemente. Note que a concentração de arenito é reduzida à extinção quando seu fator de concentração fss =1. Quando o valor de registro de densidade coincide com o valor de referência de arenito, isso é quando PLOG = Pss, então fss = 0 e a concentração de arenito alcança um valor máximo. Este comportamento pode ser modelado matematicamente como segue:
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CsS = CsSmax(1 - fss) (5) onde:
Css - Concentração de arenito em matriz (fração, não normalizada\)
Cssmax - concentração máxima de arenito em matriz (fração, não normalizada) [000131] A concentração de outros componentes pode ser modelada semelhantemente. Estas concentrações não são normalizadas, quer dizer, eles não somam a um. Normalizar os componentes é realizado dividindo cada componente pela soma de todos os componentes presentes. Por exemplo, uma mistura de três componentes composta de arenito, rocha calcária e xisto seria normalizada como segue:
Css/(Css + Cls + Csh) + Cls/(Css + Cls + Csh) + Csh/(Css + Cls + Csh) (6) onde:
Cls - Concentração de rocha calcária em matriz (fração, não normalizada)
Csh - Concentração de xisto em matriz (fração, não normalizada) [000132] A concentração normalizada para arenito, Vss, pode ser expressa agora como:
Vss = Css/(Css + Cls + Csh) (7) e a equação (6) pode ser simplificada a:
Vss + Vls + Vsh = 1 (8) onde:
Vss - concentração de arenito (fração, normalizada)
Vls - concentração de rocha calcária (fração, normalizada)
Vsh - concentração de xisto (fração, normalizada) [000133] O modelo descrito por equação (8) é chamado um modelo de mistura proporcional desde que impede a existência de qualquer componente
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 56/514 / 193 em forma pura, até mesmo naquele valor de referência do componente contanto que haja múltiplos componentes com gamas sobrepostas de existência. Na realidade, o modelo assume que as concentrações de todos os componentes são proporcionais à diferença entre seus valores de referência respectivos e um dado valor de registro de interesse. Se todos os componentes estiverem presentes a suas máximas concentrações não normalizadas (isto é, se CSSmax = CLSmax = CSHmax = 1), então a equação (8) representa a concentração máxima possível de todos os componentes presentes. Em essência, representa uma concentração de equilíbrio teórico.
[000134] Na concentração de equilíbrio, o modelo de mistura proporcional provê uma valiosa referência matemática. Porém, tais concentrações de equilíbrio não ocorrem geralmente na natureza. Na realidade, é possível para a concentração máxima de qualquer componente variar de 0-100% no valor de referência desse componente (isto é, 0 < Vss < 1). O valor preciso desta concentração máxima é determinado mais precisamente de uma análise de composição de uma amostra de núcleo atual. O modelo de mistura proporcional permite a concentração máxima de um dado componente cair a zero, permitindo CSSmax cair a zero (CSSmax pode variar em valor de 0 < CSSmax < 1). Porém, o modelo não permite a um componente existir em forma pura. Um modelo de componente puro é portanto precisado para descrever esta situação posterior.
Modelo de Componente Puro [000135] Um modelo de componente puro pode ser derivado multiplicando a concentração não normalizada de cada componente pelos fatores de concentração de todos os outros componentes presentes como segue:
CSSP = CSSmax(1 - fSS)fLSfSH (9) onde:
CSSP - concentração de arenito, modelo de componente puro (fração, não normalizada)
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 57/514 / 193 [000136] Note que se Cssmax = 0 e fss = 0, então a concentração de arenito máxima é zero (isto é, o componente não está fisicamente presente) e fss é fixado arbitrariamente igual a um para evitar um erro de divisão por zero ao calcular as concentrações dos outros componentes.
[000137] Outros componentes podem ser modelados semelhantemente. Normalizar os componentes produz a expressão seguinte para o modelo de componente puro:
Cssp/Cssp + Clsp + Cshp) + Clsp/(Cssp + Clsp + Cshp) + Cshp/(Cssp + Clsp + CsHP) (10) onde:
CLsP - concentração de rocha calcária, modelo de componente puro (fração, não normalizada)
CsHP - concentração de xisto, modelo de componente puro (fração, não normalizada).
[000138] A concentração normalizada para arenito, Vssp, pode ser expressa agora como:
VssP - CssP/(CssP + CLsP + CsHP) (11) e a equação (10) pode ser simplificada a:
Vssp + Vlsp + Vshp = 1 (12) onde:
VssP - concentração de arenito, modelo de componente puro (fração, normalizada)
VLsP - concentração de rocha calcária, modelo de componente puro (fração, normalizada)
VsHP - concentração de xisto, modelo de componente puro (fração, normalizada).
[000139] O modelo de componente puro garante que um dado componente será 100% puro a seu valor de referência. Concentrações impuras, ou mais precisamente, concentrações que se acham entre os limites
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 58/514 / 193 proporcionais e puros, podem ser modeladas tomando uma média ponderada dos dois modelos consequentemente provendo um modelo de composição dual. Por exemplo, 90% do valor de modelo puro e 10% do valor de mistura proporcional produziriam uma concentração impura entre estes limites. Deste modo, o modelo pode ser calibrado a uma análise mineralógica de uma amostra de núcleo atual, por esse meio provendo a maior possível precisão verificável.
[000140] Por exemplo, para arenito:
Vssc = Vss(1 - P) + VsspP (13) onde:
VSSC - concentração de arenito calibrada, modelo de composição dual
P - fator de ponderação de modelo de componente puro (fração, empírica) [000141] Concentrações calibradas podem ser calculadas de um modo semelhante para outros componentes e outros registros.
[000142] O texto precedente descreve o modelo de composição dual como aplicado a um único registro de poço. Múltiplos registros de poço são analisados semelhantemente aplicando o modelo a cada registro individualmente.
[000143] Em uma aplicação computadorizada, é útil inspecionar visualmente a litologia derivada de cada registro individualmente (neste contexto, litologia significa a concentração de cada componente como uma função de profundidade). Se os dados de registro forem razoavelmente precisos e os componentes selecionados para análise estiverem fisicamente presentes, então a concentração de pico de cada componente deveria estar em alinhamento de profundidade razoavelmente bom entre todos os registros. Por exemplo, se um estrato de arenito estiver fisicamente presente, então todos os registros deveriam indicar individualmente concentração de arenito de pico a
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 59/514 / 193 aproximadamente a mesma profundidade (na realidade, estas concentrações de pico poderiam ser usadas como pontos de referência para propósitos de alinhamento de profundidade). Desalinhamento de concentrações de pico é uma indicação de dados de registro inexatos. Se os picos estiverem desalinhados, ou se componentes diferentes forem vistos por registros diferentes nos picos, então isto indica tanto um problema de qualidade de dados com um ou mais dos registros, ou o componente selecionado pode não estar fisicamente presente e outro componente deveria ser selecionado em seu lugar (também, concentrações de pico variarão em amplitude devido à habilidade de um registro particular para solucionar um componente particular). O uso de equações simultâneas por métodos da arte anterior em tais circunstâncias resulta em concentrações de componente negativas, erros de divisão por zero, ou falha de método. Alguém deve recorrer a ajustar arbitrariamente os valores de referência de cada componente a fim de forçar uma solução aceitável. Este processo foi descrito como uma série de manobras que são variações Bizantinas sobre um tema simples que busca determinar o conjunto mais possível de componentes cujo número é prescrito pelo conjunto de registro para dar uma solução única por J. H. Doveton e H.
W. Cable em Fast Matrix Methods for the Lithological Interpretation of Geophysical Logs, em 'Geomathematical and Petrophysical Studies in Sedimentology', Gill, D. e Merriam, D. F., eds., Pergamon, Oxford, 1979, página 106. Certamente, tais ajustes arbitrários mascaram um problema mais fundo. Métodos da arte anterior assumem que concentrações de componente são 100% puras a seus valores de registro de referência. Com o modelo de composição dual proposto, a concentração de componente máximo realmente ocorre no valor de referência como deveria, mas a concentração máxima pode variar de 0-100% como faz na natureza.
[000144] Registros múltiplos podem ser analisados simultaneamente aplicando um fator de ponderação empírico a cada componente de petróleo de
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 60/514 / 193 cada registro. Estes fatores de ponderação podem estar baseados em uma análise estatística da habilidade de um dado registro para solucionar um dado componente. Por exemplo, os fatores de ponderação poderiam estar baseados nos volumes cumulativos normalizados de cada componente de cada registro através de um intervalo de interesse. Por exemplo, considere um sistema de três (3) componentes consistindo em rocha calcária, arenito e xisto, com três (3) registros de poço disponíveis, isto é registros de raio gama, sônico e de densidade. Fatores de ponderação para o componente de rocha calcária poderiam ser calculados como segue:
(Pls)gamma=[E(Vls)gamma/(E(Vls)gamma + E(Vls)sonic + E(Vls)density)] (14) (Pls)sonic=[E(Vls)sonic/(E(Vls)gamma + E(VLS)SONIC + E(VLS)density)] (15) (Pls)density = [E(Vls)density/(E(Vls)gamma + E(Vls)sonic + E(Vls)density)] (16) onde:
E(Vls)gamma - concentração de rocha calcária cumulativa de registro de raio de gama
E(VLS)sonic - concentração de rocha calcária cumulativa de registro sônico (Vls)density - concentração de rocha calcária cumulativa de registro de densidade (Pls)gamma - fator de ponderação de rocha calcária para registro de raio gama (Pls)sonic - fator de ponderação de rocha calcária para registro sônico (Pls)density - fator de ponderação de rocha calcária para registro de densidade.
[000145] Fatores de ponderação para os outros componentes podem ser derivados semelhantemente. Alternativamente, os fatores de ponderação podem ser medidos ou deduzidos de testes de laboratório, ou estimados baseado em experiência com geologia local e as ferramentas de registro específicas usadas. Os fatores de ponderação são cruciais para obter
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 61/514 / 193 resultados precisos. Por exemplo, é bem conhecido que o registro de raio gama é geralmente o melhor indicador de xisto de registro único. Um veio de carvão poderia ser detectado pelo registro de nêutron, mas perdido completamente pelo raio gama ou solucionado só parcialmente pelo registro sônico. Se a qualidade de um registro individual for pobre então baixos fatores de ponderação podem ser aplicados aos componentes do registro para minimizar o impacto do registro na análise global.
[000146] Por exemplo, considere uma mistura de quatro (4) componentes e três (3) registros de poço como segue:
Componentes
| Registros | VdolPdol | VlsPls | VssPss | VshPsh |
| Raio Gama | (0,1)(0,333) | (0,1)(0,1) | (0,2)(0,1) | (0,6)(0,8) |
| Sônico | (0,1)(0,333) | (0,2)(0,5) | (0,5)(0,4) | (0,2)(0,1) |
| Densidade | (0,2)(0,333) | (0,1)(0,4) | (0,3)(0,5) | (0,4)(0,1) |
| Total por | 0,13 | 0,15 | 0,37 | 0,54 |
| Coluna |
onde:
Vdol - concentração de dolomita
VLS - concentração de rocha calcária
Vss - concentração de arenito
VSH - concentração de xisto PDOL - fator de ponderação de dolomita PLS - fator de ponderação de rocha calcária Pss - fator de ponderação de arenito PSH - fator de ponderação de xisto Também note que os constrangimentos seguintes se aplicam: Vdol + Vls + Vss + Vsh = 1 (17) (Pdol)gama ray log + (Pdol)sonic log + (Pdol)density = 1 (18) [000147] Como indicado por equação (18), os fatores de ponderação empíricos, Pdol, Pls, Pss e PSH são constrangidos para somar a um para cada componente litológico, não para cada registro. o exemplo numérico acima mostra que os fatores de ponderação são aplicados verticalmente por coluna.
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 62/514 / 193
A concentração de xisto ponderada, Vshw, é calculada como segue:
Vshw = (VshPsh)gamma ray log + (VshPsh)sonic log + (VshPsh)density (19) [000148] No exemplo, Vshw = 0,54. Concentrações ponderadas para os outros componentes de não xisto são calculadas semelhantemente. A concentração de xisto final, Vshf, é fixada igual à concentração de xisto ponderada, ou:
Vshf = Vshw (20) [000149] Um fator de normalização, k, é então calculado para os componentes de não xisto restantes como segue:
k = (1 - Vshw)/(Vdolw + Vlsw + Vssw) (21) [000150] As concentrações finais ou os componentes de não xisto são agora dados por:
Vdolf = VDOLwk (22)
Vlsf = VLswk (23)
Vssf = Vsswk (24)
Supressão de Erro de Registro [000151] Sob certas condições, dados de alguns registros podem ser precisos enquanto dados de outros podem ser inexatos ou errôneos. sob tais circunstâncias é desejável suprimir os dados de registro incorretos. Por exemplo, é frequentemente o caso que um estrato de carvão é bem resolvido pelo registro de densidade, mas resolvido mal ou incorretamente pelo sônico. o registro de matriz sônico vê frequentemente carvão como dolomita e/ou rocha calcária devido a porosidade de carvão extraordinariamente alta.
[000152] Em geral então, com certas litologias incomuns por exemplo carvão, sal e anidrita por exemplo, é desejável suprimir certos componentes vistos por certos registros. os componentes específicos a serem suprimidos dependem das ferramentas de registro usadas, do ambiente de registro, e da geologia. Por exemplo, um aplicativo computadorizado poderia utilizar um
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 63/514 / 193 volume de carvão de limiar para suprimir dolomita e rocha calcária errôneas, ou expresso em lógica de computador:
SE Vcoal > 5% ENTÃO Vdolomite = 0 e Vlimestone = 0 [000153] A linha de código anterior pode ser traduzida como segue: Se o volume de carvão visto pelo registro de densidade exceder um volume de limiar de 5 por cento, então fixe os volumes de dolomita e rocha calcária vistos pelo registro de matriz sônica a zero. Lógica semelhante pode ser aplicada a outros registros e componentes, como necessário.
Métodos Alternativos e Equivalentes [000154] 1) Uma abordagem alternativa seria normalizar, ou normalizar parcialmente, a concentração de xisto final, VSHF, junto com os não xisto.
[000155] 2) Como mencionado acima, uma abordagem equivalente seria aplicar o método para resolver porosidade como também litologia tratando simplesmente porosidade como outro componente litológico (e, certamente, é outro componente). Neste caso, os dados de registro brutos poderiam ser usados sem ter que converter a valores de matriz. Fatores de ponderação apropriados poderiam ser aplicados aos registros para resolver porosidade. Por exemplo, uma porosidade de densidade nêutron mais precisa poderia ser extraída aplicando um fator de ponderação de 50% a ambos registros de nêutron e densidade com todos os outros registros recebendo uma ponderação de porosidade zero; ou, uma porosidade sônica poderia ser extraída aplicando uma ponderação de 100% à porosidade sônica, e assim por diante. Se análises de núcleo suficientes estiverem disponíveis para calibrar completamente o modelo de litologia, então é teoricamente possível extrair uma porosidade mais precisa de qualquer conjunto de registro usando este método. Se tais análises de núcleo estiverem disponíveis, então este se tornaria o método preferido para determinar porosidade. Outra abordagem seria resolver iterativamente para ambas porosidade e litologia. Porosidade seria usada para resolver litologia, e então litologia seria usada subsequentemente para
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 64/514 / 193 resolver uma porosidade mais precisa. Este processo de substituições sucessivas seria repetido iterativamente até que os resultados convirjam dentro de uma gama de precisão desejada. Também seria possível introduzir lógica mais complexa que utilizaria a porosidade mais precisa de registros múltiplos baseado nos quais o valor de porosidade é mais preciso sob dadas condições. Por exemplo, a porosidade sônica poderia ser mais precisa do que a densidade de nêutron em zonas de gás.
[000156] 3) Uma abordagem alternativa seria combinar os modelos de componente puro e mistura proporcional em um único modelo equivalente (isto é, produzindo numericamente resultados iguais) reestruturando a equação (9) como segue:
Cssp = C SSmax (1 - fss)(fLS + rLs)(fsH + rsH) (25) onde:
rLs - fator de rocha calcária residual (fração, não normalizada) rsH - fator de xisto residual (fração, não normalizada) [000157] Porém, esta abordagem pode ser menos desejável porque os fatores residuais rLS e rSH devem ser determinados iterativamente por tentativa e erro até que as concentrações desejadas sejam alcançadas. Este processo é exacerbado pelo fato que uma mudança para o fator residual de qualquer um componente afeta a concentração de todos os outros componentes. Também, os fatores residuais se tornam numericamente menores quando o número de componentes aumenta tornando difícil predizer os ajustes exigidos. Também, com a equação (22), é difícil calcular a concentração de mistura proporcional. Em resumo, embora este seja um modelo matemático equivalente, é muito mais difícil e laborioso para aplicar na prática.
Teoria Atrás de Modelo de Plasticidade [000158] Uma primeira etapa em uma concretização do presente método é identificar qualquer zona de xisto ao longo de um furo de poço registrado. Se o conteúdo de argila de um estrato litológico particular exceder 40%, então
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 65/514 / 193 o estrato geralmente se comporta como um xisto. A caracterização de conteúdo de argila maior que 40% se comportando como um xisto é uma regra de dedo polegar bem conhecida na indústria de registro de furo de poço. [000159] Volume de xisto pode ser extraído tanto de um conjunto de registro de raio gama ou de densidade de nêutron. Um primeiro critério para avaliar plasticidade de xisto é se o conteúdo de xisto excede um volume de limiar. Expresso em lógica de computador:
SE Vsh > Vthresh ENTÃO Comportamento Plástico Possível (1) onde:
Vsh representa volume de Xisto; e
Vthresh representa volume de xisto de Limiar (regra de dedo polegar é 40% por volume).
[000160] Uma segunda etapa na concretização do presente método envolve uma identificação de tipo ou espécies de argila. Se um registro de raio gama espectral estiver disponível, então a relação de tório/potássio é avaliada como segue para identificar tipo de argila:
SE C1 < R < C2 ENTÃO Tipo de Argila é ILITA (2)
SE C2 < R < C3 ENTÃO Tipo de Argila é ESMECTITA (3)
SE R > C3 ENTÃO Tipo de Argila é CLORITA e CAULINITA (4) onde:
R representa a relação de tório/potássio (tório pode ser medido em unidades de ppm e potássio em por cento);
C1 representa o limite inferior da relação de tório/potássio para o tipo de argila que é ilita (valor típico 0);
C2 representa o limite superior da relação de tório/potássio para ilita, que também é o limite inferior para esmectita (valor típico 3); e
C3 representa o limite superior da relação de tório/potássio para esmectita, que também é o limite inferior para clorita e caulinita (valor
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 66/514 / 193 típico 12).
[000161] Alternativamente, capacidade de troca de cátions pode ser usada para identificar ou determinar tipo de argila. Há métodos conhecidos na arte para derivar uma medida de capacidade de troca de cátions (CEC) de um de uma variedade de registros de poço incluindo raio gama e densidade de nêutron. Se dados de CEC estiverem disponíveis, então critérios para identificar tipo de argila se tornam:
SE K1 < CEC < K2 ENTÃO Tipo de Argila é CLORITA e CAULINITA (5)
SE K2 < CEC < K3 ENTÃO Tipo de Argila é ILITA (6)
SE CEC > K3 ENTÃO Tipo de Argila é ESMECTITA (7) onde:
CEC é a capacidade de troca de cátions (expressa em unidades de miliequivalentes por grama);
K1 é o limite inferior de CEC para clorita e caulinita (valor típico 0);
K2 é o limite superior de CEC para clorita e caulinita, que também é o limite inferior para ilita (valor típico 0,1); e
K3 é o limite superior de CEC para ilita, que também é o limite inferior para esmectita (valor típico 0,8) [000162] Na indústria de perfuração de furo de poço, é bem conhecido que as esmectitas, que incluem montmorilonita, são as espécies de argila mais prováveis para causar comportamento plástico em xistos. Isto é principalmente devido à natureza altamente laminada das plaquetas de argila de esmectitas. Água aprisionada entre as plaquetas de argila pode causar inchação significante da estrutura de argila.
[000163] Um segundo critério para avaliar plasticidade de xisto é conteúdo de esmectita. Expresso em lógica de computador:
SE TIPO de ARGILA = ESMECTITA ENTÃO
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Comportamento Plástico Possível (8) [000164] Uma terceira etapa na concretização do presente método envolve medição do conteúdo de água de argila. Conteúdo de água de argila se refere à água aprisionada entre as plaquetas de argila e é frequentemente chamada água ligada à argila. O parâmetro de conteúdo de água de argila pode ser derivado de qualquer de vários registros de poço, incluindo ressonância magnética nuclear (NMR) e densidade de nêutron. O registro de z
NMR pode prover maior precisão sobre outros registros. Água ligada à argila também é equivalente à porosidade de xisto, desde que geralmente é assumido que todo o espaço de poro dentro do xisto está ocupado por água.
[000165] Com respeito à terceira etapa, se o conteúdo de água for baixo, então o xisto será seco demais para ser plástico. Igualmente, se o conteúdo de água for alto, então as plaquetas de argila geralmente podem ficar dispersas ao ponto onde o xisto se comporta essencialmente como um líquido. Na situação onde o xisto se comporta essencialmente como um líquido, comportamento plástico é feito improvável. Porém, há uma zona z intermediária onde o xisto se torna pegajoso, ou plástico. É nesta zona intermediária que o xisto é bastante provável causar problemas, por exemplo 'balling' de broca. A zona intermediária é assim um terceiro critério para avaliar plasticidade de xisto. Expresso em lógica de computador:
SE W < Ldry ENTÃO Xisto está em uma Zona Seca (9)
SE Ldry < W < Lliquid ENTÃO Xisto está em uma Zona Plástica (10) SE Lliquid < W ENTÃO Xisto está em uma Zona Líquida (11) onde:
W é uma medida de conteúdo de água de xisto ou porosidade (expressa como um percentual de volume);
Ldry é um limite superior de conteúdo de água para zona seca de xisto, que também é o limite inferior para a zona plástica de xisto (o valor
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 68/514 / 193 varia, dependendo de local geológico); e
Liiquid é um limite superior de conteúdo de água para zona plástica de xisto, que também é o limite inferior para a zona líquida de xisto (o valor varia, dependendo de local geológico).
[000166] Com respeito ao conteúdo de água de xisto, os pontos de transição de comportamento de xisto, Ldry e Lliquid, podem ser medidos ou deduzidos. Quer dizer, os pontos de transição podem ser medidos ou deduzidos de análise de laboratório de cortes de xisto tomados de poços anteriores ou de um agitador de xisto enquanto perfurando. Com respeito ao agitador de xisto, é essencialmente um dispositivo tendo uma tela vibradora para peneirar fora cortes de rocha de lama de perfuração obtida enquanto perfurando um furo de poço.
[000167] Conforme o presente método, os seguintes três critérios devem ser cumpridos simultaneamente para o xisto se comportar de uma maneira plástica:
VOLUME DE XISTO É MAIOR DO QUE UM VALOR de LIMIAR (12) TIPO de XISTO É ESMECTITA (13)
CONTEÚDO DE ÁGUA DE XISTO ESTÁ EM UMA ZONA PLÁSTICA (14) [000168] Se qualquer um dos critérios anteriores não for cumprido para um xisto particular a uma geologia e condição de perfuração particular, então o xisto não é provável ser plástico.
[000169] Uma etapa final na concretização do presente método é prover uma única medida de plasticidade de xisto global. A medida única de plasticidade de xisto global pode ser alcançada tomando uma média ponderada dos três parâmetros anteriores (isto é, volume de xisto, tipo de argila, e conteúdo de água de xisto). Fatores de ponderação são usados para influenciar a média para esses parâmetros que exercem uma maior influência sobre plasticidade de xisto em uma dada geologia.
[000170] A fim de determinar a influência relativa de cada parâmetro
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 69/514 / 193 sobre uma medição de plasticidade de xisto global, as gamas de dados pertinentes de cada parâmetro são normalizadas. Desta maneira, a influência de cada parâmetro sobre plasticidade global então se torna mais aparente. Os fatores de ponderação podem ser calibrados apropriadamente, por exemplo, comparando a plasticidade de xisto predita de registros de poço àquela medida por análise química em um laboratório.
EXEMPLO [000171] Para compreensão adicional, um exemplo numérico é provido aqui, para ademais ajudar a clarificar o método da presente concretização. Deveria ser entendido que os números específicos usados no exemplo seguinte são para propósitos de ilustração somente. Outros exemplos são possíveis.
[000172] Primeiro, volume de xisto é truncado a uma gama desejada de interesse, por exemplo, 40% a 100% inclusive. Todos os volumes de xisto menos que 40% são convertidos a zero. Este truncamento isola a gama de volume de xisto onde comportamento plástico poderia ocorrer. Os dados não zero restantes são então normalizados de 0 a 100%, ou alternativamente de 0 a 1, que é o equivalente fracionário. Por exemplo, a normalização poderia ser executada como segue:
y = x/(UL - LL) (15) onde:
x são os dados truncados, neste caso volume de xisto;
y são os dados normalizados que se acham dentro da gama plástica, neste caso volume de xisto;
UL é o limite superior da região plástica, neste caso 1,0 (equivalente a 100%); e
LL é o limite inferior da região plástica, neste caso 0,4 (equivalente a 40%).
[000173] Um processo semelhante é então executado nos dois
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 70/514 / 193 parâmetros restantes.
[000174] Porém, há uma diferença sutil. Com volume de xisto, plasticidade é a maior a volume de xisto máximo. Isto também é verdade para tipo de argila de registros de CEC. Porém, com conteúdo de água de argila e tipo de argila do registro de raio gama espectral, plasticidade de xisto máxima ocorre dentro da faixa média dos dados em lugar de ao valor máximo da gama. Portanto, estes dois últimos parâmetros devem ser normalizados com respeito ao ponto onde plasticidade de xisto máxima ocorre. O ponto máximo de plasticidade de xisto pode ser medido em um laboratório ou estimado de experiência com uma dada geologia.
[000175] Se determinar tipo de argila usando CEC derivado de registros de poço, então a gama de dados é truncada e normalizada do mesmo modo como para o volume de xisto. Especificamente, valores de CEC podem ser truncados a uma gama desejada de interesse, por exemplo, 0,8 a 1,5 inclusive. Todos os valores de CEC menos que 0,8 são convertidos a zero. Este truncamento isola a gama de valores de CEC onde comportamento plástico poderia ocorrer. Os dados não zero restantes são então normalizados de um modo semelhante como aquele para o volume de xisto.
[000176] Se determinar tipo de argila do registro de raio de gama espectral, então a gama da relação de tório/potássio pode ser truncada a uma gama desejada de interesse, por exemplo, 3,7 a 12 inclusive. Todos os valores acima e abaixo da gama desejada são convertidos a zero. Este truncamento isola a gama da relação de tório/potássio onde comportamento plástico poderia ocorrer. Os dados não zero restantes são então normalizados (Rn1). Por exemplo, Rn1 é primeiro normalizado de acordo com a normalização como ilustrada na equação 15. Porém, plasticidade de xisto máxima ocorre geralmente dentro da faixa média em lugar de ao valor máximo da gama. Assim, a normalização é executada novamente com respeito ao ponto onde plasticidade de xisto máxima ocorre (Rn2). Expresso em lógica de
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 71/514 / 193 computador, a normalização de tipo de argila (Rn2) pode ser realizada como segue:
SE Rn1 < M ENTÃO
Rn2 = 1 - (M - Rn1)/M (16)
SENÃO
Rn2 = (1 - Rn1)/(1 - M) (17)
ENDIF onde:
Rn1 é a relação de tório/potássio normalizada (sem unidade com gama de 0 a 1) com respeito ao valor máximo da gama de dados truncados;
Rn2 é Rn1 normalizado com respeito a um valor de referência M; e
M é o ponto de referência onde plasticidade de xisto máxima ocorre (sem unidade com gama típica de 0,3 a 0,7).
[000177] Alternativamente, a normalização descrita acima de tipo de argila pode ser realizada usando uma única operação de normalização matematicamente equivalente.
[000178] Finalmente, para o conteúdo de água de argila, a gama de valores de porosidade é truncada a uma gama desejada de interesse, por exemplo, 0,1 a 0,2 inclusive. Todos os valores acima e abaixo da gama truncada de interesse são convertidos a zero. Este truncamento isola a gama de valores de porosidade onde comportamento plástico poderia ocorrer. Os dados restantes são então normalizados (Wn1). Por exemplo, Wn1 é normalizado primeiro de acordo com a normalização como ilustrada na equação 15. Porém, plasticidade de xisto máxima geralmente ocorre dentro da faixa média em lugar de ao valor máximo da gama. Assim, a normalização é executada novamente com respeito ao ponto onde plasticidade de xisto máxima ocorre (Wn2). Expresso em lógica de computador, normalização para conteúdo de água de argila (Wn2) pode ser realizada de um modo semelhante
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 72/514 / 193 como para a relação de tório/potássio como segue:
SE Wn1 < M ENTÃO
Wn2 = 1 - (M - Wn1)/M (18)
SENÃO
Wn2 = (1 - Wn1)/(1 - M) (19)
ENDIF onde: Wn1 é o conteúdo de água de argila normalizado ou porosidade (sem unidade com gama de 0 a 1) normalizado com respeito ao valor máximo da gama de dados truncados;
Wn2 é Wn1 normalizado com respeito a um valor de referência M; e
M é o ponto de referência onde plasticidade de xisto máxima ocorre (sem unidade com gama típica de 0,3 a 0,7).
[000179] Alternativamente, a normalização descrita acima de conteúdo de água de argila pode ser realizada usando uma única operação de normalização matematicamente equivalente.
[000180] Agora que as gamas de dados pertinentes para cada um dos três parâmetros críticos foram isoladas e normalizadas para o dado exemplo, uma medida de plasticidade de xisto global pode ser derivada agora. Primeiro, se quaisquer dos três parâmetros tiver um valor de zero como resultado do processo de normalização anterior, então a plasticidade de xisto global é fixada a zero. Isto refletiria o fato que uma ou mais das condições fundamentais requeridas para plasticidade ocorrer não foi cumprida. Para este exemplo, suponha que tipo de argila é tomado de um registro de raio gama espectral. Expresso usando lógica de computador:
Se (Vshn = 0) OU (Rn = 0) OU (Wn = 0) ENTÃO
P = 0 (20)
ENDIF
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 73/514 / 193 onde:
Vshn é o volume de xisto normalizado (sem unidade com gama de 0 a 1); e P é a plasticidade de xisto (sem unidade com gama válida de 0 a 1).
[000181] Alternativamente, se dados de CEC tivessem sido usados em vez de um registro de raio gama espectral, então CEC seria substituído para a relação de tório/potássio normalizada, Rn, na equação 20.
[000182] Finalmente, uma plasticidade de xisto global é ademais calculada como segue:
P = (n1Vashn + n2Rbn + n3Wcn)/(n1 + n2 + n3) (21) onde:
n1 é o fator de ponderação para volume de xisto normalizado (gama válida 0 a 1);
n2 é o fator de ponderação para relação de tório/potássio normalizada (gama válida 0 a 1);
n3 é o fator de ponderação para porosidade de argila normalizada (gama válida 0 a 1);
a é um expoente para volume de xisto normalizado (gama 0,20,7 típica);
b é um expoente para relação de tório/potássio normalizada (gama típica próxima a 1); e c é um expoente para porosidade de argila normalizada (gama típica próxima a 1).
[000183] Deveria ser notado que o expoente a aplicado ao volume de xisto normalizado pode ter um valor baixo. Este valor baixo pode ser devido ao fato que quando o volume de xisto aumenta acima de 40%, a composição de rocha rapidamente se aproxima do comportamento de xisto puro.
[000184] Embora haja outras técnicas de média matemática que poderiam ser aplicadas para uso na modelagem de plasticidade de xisto, o
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 74/514 / 193 princípio subjacente permanecería o mesmo. Qualquer método de cálculo de média proveria uma indicação relativa de plasticidade de xisto. Por exemplo, na equação 21, o denominador poderia ser substituído pelo valor numérico três (3) para produzir uma média aritmética padrão. Porém, o método de cálculo de média prévio descrito acima é desejável porque a entrada individual de cada um dos três parâmetros críticos para plasticidade de xisto global pode ser modelada mais precisamente.
[000185] Métodos alternativos e equivalentes incluem o seguinte. Qualquer fonte de dados que possa prover uma medida de volume de argila, espécies ou tipo de argila, e conteúdo de água poderia ser utilizada pela concretização do presente método e aparelho. Em uma concretização, registros de poço de linha de fios ou medição enquanto perfurando (MWD) são a fonte de dados. Também, outras técnicas de cálculo de média poderiam ser usadas, por exemplo, em vez da equação 21, para prover um indicador de plasticidade de xisto de uma maneira como descrito aqui. O método também poderia ser aplicado concebivelmente considerando qualquer dois (2) dos três parâmetros de xisto anteriores. Finalmente, qualquer combinação de qualquer dois (2) dos parâmetros de xisto anteriores produziria um modelo de plasticidade mais simples. Quer dizer, o modelo de plasticidade mais simples poderia ser alcançado fixando um dos fatores de ponderação na equação 21 a zero. Porém, a abordagem de modelo de plasticidade mais simples não seria tão completa ou tão precisa ao considerar os efeitos de todos os três parâmetros juntos. Não obstante, a abordagem mais simples poderia ser necessária se um dos fluxos de dados exigidos estiver indisponível a tal momento quando uma indicação de plasticidade de xisto é precisada.
Teoria Atrás de Modelo Resistência de Rocha [000186] Uma curva de tensão-esforço de exemplo para rocha sedimentar é apresentada na Figura 13. A curva exibe quatro regiões: OA, AB, AC e CD. O valor de tensão no ponto C é definido como a resistência
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 75/514 / 193 compressiva uniaxial ou limite de ductilidade e é a tensão máxima que uma amostra de rocha particular pode sustentar sem dano (enfraquecimento). Nas regiões OA e AB, a rocha exibe comportamento essencialmente elástico. Quer dizer, carregamento e descarregamento de tensão nesta região induz deformação permanente desprezível. Ponto B, definido como o ponto de deformação ou limite elástico, é um ponto de inflexão marcando a transição da região elástica OB para a região flexível BC. Carregar em tensão uma rocha para sua região flexível sempre induz uma deformação permanente ao descarregar e pode causar falha. Recarregar a rocha fará a curva seguir um caminho diferente que reúne a curva original na região flexível antes de ponto C. Embora a rocha seja deformada permanentemente, ela ainda retém sua resistência original (se não falhou). Na região flexível BC, a rocha pode sustentar deformação permanente sem perder sua habilidade para sustentar carga máxima (embora, como mencionado, não faz sempre assim, mas ao invés pode falhar). Região CD é definida como a região frágil. Aqui, a habilidade da rocha para sustentar carga diminui com deformação crescente. Em outras palavras, rochas frágeis são enfraquecidas permanentemente, e ciclos de carga e descarga sucessivos ademais enfraquecem a rocha. A formação de micro rachaduras na região frágil contribui para enfraquecimento da matriz de rocha. Uma rocha na região frágil está em um estado de falha progressiva. No valor no ponto D, falha total ocorrerá definitivamente, se já não fez assim.
[000187] Figura 12 descreve um modelo da resistência compressiva da rocha ao longo do lugar de um furo de poço. Para conveniência, é ilustrada uma broca 1214 que começou a perfurar um furo de poço 1212 ao longo desse lugar, o resto de qual está indicado por linha 1201. Porém, como será explicado mais completamente abaixo, o método de modelagem descrito poderia ser executado com antecedência de começar a perfurar e/ou em tempo real quando o poço está sendo perfurado.
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 76/514 / 193 [000188] Em todo caso, antes da modelagem atual, pelo menos um ensaio de resistência compressiva é executado. Para executar um tal ensaio, uma pluralidade primária de amostras de rocha de uma litologia ocorrendo ao longo de lugar 1201 é testada, como indicado na caixa de etapa 1216. A litologia das amostras testadas em 1216 é relativamente pura, por exemplo um arenito verdadeiro ou um xisto verdadeiro, como alguém de habilidade em geologia classificaria rocha ocorrendo naturalmente. A litologia também é de um tipo antecipado ao longo de lugar 1201. Se desejado, e se amostras de núcleo suficientes estiverem disponíveis de um campo particular, as amostras testadas podem ser do mesmo campo no qual o poço 1214 é para ser perfurado, e os ensaios resultantes nos quais modelagem é para ser baseada poderiam estar na forma de curvas de regressão local ótima e série de sinal correspondente. Porém, as investigações até agora indicaram que isto é desnecessário, como amostras semelhantes litologicamente de vários locais tendem a produzir resultados suficientemente idênticos.
[000189] Só uma amostra exemplar 1218 é mostrada em caixa 1216, mas será entendido que o mesmo tipo de teste será executado em cada uma das amostras na pluralidade primária. Em particular, a prova em questão determinará, para cada amostra, respectivamente, resistência compressiva e porosidade. Porosidade é determinada por qualquer um de vários métodos padrão conhecidos na arte.
[000190] Resistência compressiva é determinada aplicando força compressiva à amostra, paralela ao eixo central da amostra, como indicado pelas setas em caixa 1216 até que a amostra falhe. A resistência à qual a amostra falha é indicada aqui pelo símbolo G1 e é a resistência compressiva da amostra. A amostra falhará ao longo de um plano oblíquo f, característico da litologia, e que é o plano de maior tensão. A pluralidade primária de amostras é testada por tensão compressiva não confinada, e, portanto, não é apoiada lateralmente quando a força σ1 está sendo aplicada.
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 77/514 / 193 [000191] Como mostrado, as amostras são cilíndricas, e para propósitos da prova feita na etapa 1216, são cortadas de forma que qualquer estrato ou planos de leito 1220 disso se ache perpendicular ao eixo do cilindro. As amostras de núcleo deveriam ser cortadas cuidadosamente e preparadas a dimensões de teste padrão, tomando cuidado para minimizar danos às amostras. Outros critérios para teste de resistência compressiva correto são descritos em detalhes em qualquer número de trabalhos de referência disponíveis para aqueles de habilidade na arte, e não será reiterado em detalhes aqui.
[000192] Desde que resistência compressiva é fortemente dependente de cementação intergranular, e porosidade é uma medida de cementação intergranular, porosidade é usada aqui como o critério primário ou variável para determinar resistência compressiva de linha base. Isto não só é mais preciso que outros critérios usados na arte anterior, mas é mais fácil e mais prático, desde que, como mencionado, porosidade é medida facilmente em laboratórios, e também é determinada habitualmente no curso de operações de perfuração de poço.
[000193] Depois que todas das amostras primárias foram testadas, e suas resistências compressiva não confinadas e porosidades respectivas determinadas, uma primeira série de pares de sinais de resistência compressiva elétrica e porosidade é gerada para processamento em computador 1224 como indicado por linha 1225. Os sinais de cada par correspondem, respectivamente, à resistência compressiva e porosidade para uma respectiva das amostras primárias.
[000194] Se referindo à Figura 14, a nuvem inferior de pontos de dados sólidos 1422 correspondem às porosidades e resistências compressivas casadas para amostras primárias respectivas, como relacionado a um gráfico Cartesiano de resistência compressiva contra porosidade.
[000195] (Ao longo desta especificação, sempre que há referência a
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 78/514 / 193 valores numéricos e/ou suas representações gráficas e/ou a cálculos ou outras manipulações desses valores ou representações, deveria ser entendido que essas manipulações podem ser executadas processando sinais elétricos correspondentes usando um computador adequadamente programado ou configurado, por exemplo 1224). Se referindo à Figura 14, será visto que amostras de porosidade muito similares testam fora a resistências compressivas diferentes. Isto é porque, ao obter e preparar as amostras, é inevitavelmente necessário aplicar tensão a pelo menos alguma da rocha de cada amostra, isto é, pelo menos aquela perto da periferia da amostra, a sua resistência compressiva uniaxial ou limite de ductilidade (se refira novamente a C na Figura 13); e algumas amostras assim serão estressadas mais que outras. Este dano é geralmente referido aqui como história de tensão das amostras.
[000196] Uma meta inicial nesta fase do método é para um computador 1224, adequadamente configurado ou programado de uma maneira a ser descrita mais completamente abaixo, processar os sinais casados 1422 da primeira série para extrapolar ademais tais pares de sinais e gerar uma segunda série de sinais elétricos correspondendo à resistência compressiva não confinada como uma função de porosidade.
[000197] Em alguns métodos da arte anterior, se confiando em porosidade ou qualquer outro critério básico, geralmente tem sido a prática, quando apresentado com uma tal nuvem de pontos de dados, para gerar uma função que ilustra graficamente como uma curva passando pelo centro vertical da nuvem. Porém, a fim de corrigir a história de tensão acima mencionada ocorrendo no processo de colecionar e/ou preparar as amostras, a segunda série é tal que ilustrará graficamente como uma curva um, que passa geralmente ao longo da periferia superior da nuvem de pontos de dados 1422. (Como usado aqui, correspondendo a significará funcionalmente relacionado a, se relacionar um sinal a um fenômeno físico (ou valor), um
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 79/514 / 193 sinal a outro sinal, ou um fenômeno físico (ou valor) a outro fenômeno físico (ou valor); no caso de relacionar um sinal a um fenômeno físico, correspondendo precisamente a significará que o sinal traduz ou converte precisamente ao valor do fenômeno ou dado em questão).
| [000198] | Foi achado que a curva em mu será geralmente da forma: Gu = SeGumax + (1 - Se)Gumin (1) onde: |
Se = (1 - 9/Çmax)a (2)
Gu = resistência compressiva não confinada
Gumax = resistência compressiva não confinada máxima (à porosidade zero)
Gumin = resistência compressiva não confinada mínima (à porosidade máxima) φ = porosidade
9max = porosidade máxima α = um valor de mineralogia.
z [000199] É notado que Se está definido como a solidez efetiva. Equação (2) é uma definição matemática conveniente porque, teoricamente, se a porosidade da rocha já fosse alcançar um valor máximo, não haveria nenhuma cementação intergranular, e consequentemente resistência compressiva zero; em outras palavras, a rocha se desintegraria; a fórmula dada acima para Se produz o valor mínimo requerido de zero quando porosidade está a um máximo. Também é notado que o valor de mineralogia α é empírico e específico de litologia.
[000200] Desde que a equação (1) mostra a forma geral de curva mu ser como ilustrada na Figura 14, isto é, um declínio logarítmico, α pode ser pensado como um valor que determina a quantidade de concavidade da curva com respeito a uma linha reta (não mostrada) conectando os pontos finais de curva mu. Portanto, um método é usar o computador 1224 para processar
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 80/514 / 193 iterativamente sinais elétricos correspondendo potencialmente a Çmax e o valor casado para Gnmin, Gumax, e α para gerar várias segundas séries potenciais da forma publicada na equação (1); produzir graficamente (como indicado em 1217) ou caso contrário ilustrar estas curvas em um gráfico Cartesiano de resistência compressiva contra porosidade, junto com pontos, por exemplo 1422, correspondendo aos sinais casados na primeira série; e então escolher essa segunda série potencial cuja curva de saída pode ser vista visualmente para ajustar quase próxima ou se achar perto da periferia superior da nuvem de dados, novamente como mostrado na Figura 14.
[000201] Para ademais clarificar o que é significado por ajustar a periferia superior de uma nuvem de dados, se refira agora à Figura 15. Será visto que a curva mu na Figura 15, ao tomar a forma da relação conhecida, e então ajuste de curva tão perto quanto possível à periferia superior da nuvem de dados, realmente só passa por dois dos pontos de dados, especificamente 1522' e 1522 e perto de um terceiro 1522'. Isto ilustra dois pontos importantes. Primeiro, a concentração da maioria dos pontos de dados está bem abaixo da curva mu, e em acordo com conhecimento convencional, os pontos 1522', 1522 e 1522' poderiam bem ter sido considerados aberrações, e descartados dos dados analisados; e em todo caso, a curva provavelmente teria sido colocada pelo centro da nuvem de dados global, que teria dado um resultado drasticamente diferente. Porém, experiências indicaram que mu' é na realidade representativa da série de sinal correta para a nuvem de dados descrita. Em segundo lugar, não é necessário, e realmente às vezes é impossível, para a curva da forma correta, e tendo o melhor ajuste, passar por todos os pontos de dados significantes (franja superior). Neste caso, a curva não passa precisamente por ponto 1522', e na realidade, passa abaixo disto, ainda representando o melhor ajuste para a periferia superior da nuvem em questão, dada a forma requerida de um declínio logarítmico.
[000202] O método acima descrito usa uma combinação de
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 81/514 / 193 processamento iterativo dos sinais mencionados, pelo computador 1224, acoplado com interação humana, isto é, inspecionando visualmente as várias curvas da segunda série potencial com respeito à nuvem de dados para escolher o melhor ajuste. Em outras concretizações, pode ser possível programar ou configurar o computador 1224 para executar o processo de ajuste inteiro.
[000203] Em todo caso, ajustando a curva mu ou mu' à periferia superior da nuvem de dados, é assegurado que essas amostras que foram menos estragadas em coleção e preparação sejam usadas para gerar a relação expressa na equação (1), e aquelas mais danificadas são desconsideradas. Assim é a história de tensão das amostras levadas em conta para prover um ensaio mais preciso da resistência compressiva não confinada de rocha da litologia em questão como ocorreria na natureza (resistência de rocha virgem).
[000204] Se referindo novamente à Figura 14, pode ser visto que os pontos de dados 1422 não incluem qualquer para qual a porosidade φ tem um valor de zero, e, portanto, ao qual a resistência compressiva a está a um máximo. Igualmente, não há nenhum ponto 1422 ao qual φ tem um valor máximo, e σ tem valor zero, como descrito acima. Porém, é altamente preferível para o processamento descrito acima gerar a série de curva mu de forma que se estenda a tais valores de porosidade máximo e mínimo e as resistências compressiva casadas, umax e umin que a curva mu, que serão usados em modelagem a ser descrita abaixo, cobrirão todo possíveis casos.
[000205] Além disso, é importante ligar a segunda série de sinais, e a função correspondente como representada por curva mu, pelo valor de porosidade máximo acima mencionado, como indicado por linha 1b. Isto assegura um modelo mais preciso do que se a curva mu fosse estendida de todo o modo abaixo para encontrar o eixo φ na Figura 14. Isto é porque, no ponto ao qual a curva encontraria o eixo φ, alguém assumiria uma condição
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 82/514 / 193 de resistência compressiva zero e uma porosidade máxima de cem por cento (100%). Porém, tais condições não ocorrem na natureza. Na realidade, qualquer rocha ocorrendo na natureza se desintegraria, isto é, alcançaria porosidade máxima e resistência compressiva mínima, a um valor mais alto para σ e um valor mais baixo para φ. Igualmente, a razão que solidez efetiva Se é definida como indicado acima, em lugar de uma definição mais convencional de solidez como 1 - φ, é para a conveniência de fazer Se ser zero na verdadeira porosidade máxima, novamente para refletir mais precisamente o modo que a rocha se comporta na natureza.
[000206] Embora, em concretizações menos preferidas, a segunda série de sinais, correspondendo à equação (1) e curva mu, poderia ser usado para modelar, ou pelo menos adivinhar várias condições que devem ser avaliadas em desenvolver um plano de perfuração de poço, é altamente preferido que a relação dada na equação (1), e portanto a segunda série correspondente de sinais, seja ajustada para várias condições que afetam a resistência compressiva da rocha. Em outras palavras, equação (1) e curva mu representam o comportamento da rocha a condições padrão. Assim, sinais de ajuste elétrico correspondendo a valores relacionados a estas condições são gerados e processados com a segunda série de sinais para gerar uma série cumulativa de sinais elétricos correspondendo à resistência compressiva ajustada como uma função não só de porosidade, mas também dessas outras condições.
[000207] O mais importante das condições para as quais tal ajuste é feito preferivelmente é o efeito de confinar tensão na rocha como ocorre na natureza. Para ajustar a equação (1) e a série correspondente de sinais para tensão de confinamento, o protocolo seguinte pode ser usado.
[000208] Uma pluralidade secundária de amostras de rocha, essencialmente da mesma litologia como aquela da primeira pluralidade, é colecionada e preparada como descrito acima com relação à caixa de etapa
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1216. Como indicado em caixa de etapa 1226, teste de resistência compressiva semelhante é executado nestas amostras secundárias, um exemplar da qual é ilustrado em 1228, aplicando força compressiva na direção axial até a amostra falhe no valor de resistência compressiva σ1, como indicado pelas setas referenciadas. Porém, nestes testes, as amostras são confinadas lateralmente com uma tensão de confinamento σ3, como indicado pelos vetores numerados. Para o presente, a descrição se relacionará a um conjunto de tais testes todos feitos a uma dada pressão de confinamento σ3, embora como explicado daqui por diante, o procedimento preferivelmente seria repetido para outros conjuntos das amostras secundárias usando pressões de confinamento diferentes. Certamente, como com os testes nas amostras de rocha primária, a porosidade de cada amostra terá sido determinada antes da prova compressiva.
[000209] Por conseguinte, uma vez mais, uma resistência compressiva limitada σ1 e uma porosidade φ são determinadas para cada amostra. Uma terceira série de pares de sinais de resistência compressiva confinada elétrica e porosidade é gerada para processamento em computador 1224 como indicado por linha 130. Os sinais de cada tal par correspondem, respectivamente, à resistência compressiva confinada e porosidade para uma respectiva das amostras secundárias, e estes pares de sinais são representados graficamente pelos pontos de dados ocos 1432 na Figura 14. Esta terceira série de sinais casados é processada por computador 1224 para extrapolar ademais tais pares de sinais e gerar uma quarta série de sinais elétricos correspondendo à resistência compressiva confinada como uma função de porosidade, ilustrado graficamente por curva mc. Novamente, uma tal curva pode ser uma das saídas 1217 de computador 1224.
[000210] Desde que o valor mineralógico a será constante para todas as amostras de rocha da litologia em questão, se testado confinado ou não confinado, e desde que α já terá sido determinado em desenvolver a série de
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 84/514 / 193 sinais correspondendo à curva mu, uma curva por exemplo mc pode ser ajustada à periferia superior da nuvem de pontos de dados 1432 sem a necessidade para iterar muitas variáveis. Especificamente, a curva mc e função correspondente e quarta série de sinais pode ser vista como uma forma ajustada de curva mu e sua função correspondente respectiva e série de sinal, e pode ser usada na realidade como a série cumulativa acima mencionada se tensão de confinamento for a única condição para qual a equação (1) é ajustada. Foi achado que esta quarta série de sinais, quando vista como um ajuste da segunda série de sinais, isto é, uma série cumulativa, será da forma:
Qc
Se[Q umax + Δσ max (Q3/Q3max)P] + (1
Se)[Q umin
Δσmin(σ3/σ3max)β] (3) onde:
Qc = resistência compressiva confinada σ3 = tensão de confinamento
Q3max = tensão de confinamento máxima de laboratório aplicada durante teste β = um valor de relação de tensão principal
Δσmax = aumento máximo em resistência de rocha à porosidade zero e tensão de confinamento máxima (φ =0, σ3 = Q3max)
Δσοίπ = aumento mínimo em resistência de rocha à porosidade máxima e pressão de confinamento máxima (φ = φmax, σ3 = Q3max) [000211] E notado que os termos na equação (3) que representam mudanças, isto é, Δσmax e Δσ™^ se referem a mudanças com respeito à resistência compressiva não confinada para os mesmos valores de porosidade respectivos. Também, a expressão ^^max) poderia ser ajustada a condições padrão para perfeição teórica, mas isto foi omitido aqui para simplicidade, como a diferença é desprezível.
[000212] Embora seja importante para a curva mc ser limitada por uma porosidade máxima (e resistência compressiva mínima correspondente) para propósitos semelhantes àqueles descritos com relação à curva mu, na
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 85/514 / 193 concretização exemplar recém descrita, isto já terá sido feito, desde que a porosidade máxima para uma dada litologia é constante, e não varia com pressão ou tensão de confinamento.
[000213] Neste momento, é notado que, enquanto nós ainda estamos discutindo o processo de ajuste de curva de uma curva por exemplo mc para um dado conjunto das amostras secundárias testadas a uma pressão de confinamento σ3, outros tais conjuntos de amostras secundárias terão sido testados assim, a pressões de confinamento diferentes, respectivamente, consequentemente a presença de ambos os termos 03 e σ3max na equação (3). O3max corresponde à tal pressão de confinamento mais alta usada nestes testes. (Isto assume que σ3max para o processo de teste era escolhido para ser mais alto do que qualquer tensão de confinamento antecipada para rocha in situ cuja resistência é para ser modelada, mas não excessivamente alta; em concretizações menos preferidas, o termo σ3max na equação (3) poderia ser substituído por qualquer uma dada das pressões de confinamento usadas em teste).
[000214] Retornando agora ao procedimento para ajuste de curva, a periferia superior de uma nuvem de pontos de dados por exemplo 1432, onde α já é conhecido, é mais simples para começar com essa nuvem de pontos de dados, e sinais correspondentes, que resultam do teste a σ3max e nós assumimos ponto 1432 ser desse conjunto. Por enquanto, nós fixamos β=1. Como mencionado, α (que está incorporado em Se) é conhecido, das etapas de método anteriores descritas com relação à equação (1), e a forma de curva mc é conhecida ser dada por equação (3). Portanto, para ajustar a curva mc à periferia superior da nuvem de pontos de dados 1432 resultando de testar à pressão de confinamento máxima σ3max, alguém pode simplesmente iterar os termos Δσmax e Ao™ até que um bom ajuste de curva seja observado visualmente. Assim, enquanto a forma de curva mc pode ser produzida como uma saída 1217 de processamento dos sinais correspondendo a pontos 1432
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 86/514 / 193 com os sinais correspondendo à equação (1), a curva final ajustada, e determinação dos valores finais para Δσ,,,^ e Δσ,,,ί,, (veja Figura 14), e q-min pode ser feita melhor com interação visual humana. Também é útil notar que, onde, como postulado, a curva mc ajusta a nuvem de dados da pressão de confinamento de teste máxima, Δσmax pode ser visualizado como a distância entre pontos συιικ1\ e σ^χ na Figura 14, e igualmente, o termo Δσmin pode ser visualizado como a distância entre pontos qumin e qcmin.
[000215] Como previamente mencionado, vários conjuntos das amostras secundárias 1228 terão sido testados, cada um a uma pressão de confinamento respectiva σ3. Até este ponto, nós temos discutido a geração de uma quarta séries de sinais, correspondendo a uma curva da forma mc, para apenas um destes jogos de amostras, isto é, aquele conjunto que era testado à pressão de confinamento máxima. Agora, considere que, para vários tais conjuntos de amostras testadas, que tal quarta série alternativa de sinais será gerada da maneira descrita acima, ainda deixando β, na equação (3), igual a um, e substituindo para σ3ΙΜΧ a pressão de confinamento atual usada em testar o conjunto respectivo de amostras secundárias. Este processo gerará quarta série de sinais respectiva que corresponde a curvas (não mostradas) de forma precisa ou forma para as nuvens respectivas de pontos de dados (não mostrado). Porém, a menos que o verdadeiro valor de β aconteça ser igual a um para a litologia em questão, estas curvas alternadas não se acharão ao longo das periferias superiores das suas nuvens respectivas de pontos de dados. Portanto, nós iteramos valores diferentes para β até que estas outras curvas ajustem corretamente as periferias superiores das suas nuvens de dados. Isto produz um valor real final para β, por meio de que a equação (3) pode ser feita genérica para todas as possíveis tensões de confinamento e se torna a equação correspondendo à série cumulativa de sinais se tensão de confinamento for a única condição para qual a série correspondendo à equação (1) é ajustada.
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 87/514 / 193 [000216] Na concretização exemplar há pouco definida, todas as etapas lidando com os dados juntados na caixa de etapa 1226 e os sinais correspondentes podem ser considerados parte da geração da equação genérica (3), e assim da geração da série cumulativa (até mesmo se fatores de ajuste adicionais forem adicionados, como descrito abaixo); e os sinais elétricos correspondendo a pontos de dados por exemplo 1432 (terceira série), curvas por exemplo mc (quarta série), e/ou valor β podem ser considerados sinais de ajuste de tensão.
[000217] Em outras concretizações, outros processos podem ser usados para ajustar tensão de confinamento em produzir a série cumulativa. Por exemplo, em vez de trabalhar diretamente com a equação (3) e séries correspondentes de sinais elétricos, é possível executar um processo semelhante usando a equação seguinte:
AOc = [SeA&max + (1 ~Se)A&min](&3/&3 max ) (4) onde:
Artc = a mudança em resistência de rocha devido à tensão de confinamento e então ademais processar os sinais resultantes executando o eletrônico equivalente de adicionar ágc da equação (4) a σΝ da equação (1) para produzir a série cumulativa.
[000218] Em concretizações menos preferidas, alguém poderia testar só um único conjunto de amostras 1228 a uma pressão de confinamento σ3, gerar uma curva por exemplo mc trabalhando com os pontos de dados 1432 e seus sinais correspondentes da mesma maneira como descrito acima para a geração da curva mu, e então simplesmente usar a série de sinal correspondendo àquela única curva da forma mc como a série cumulativa. Realmente, nestas concretizações menos preferidas, isto pode ser feito sem executar quaisquer dos testes de tensão não confinada 16 e etapas de processamento já relacionadas. Porém, deveria ser entendido que modelagem de uma tal série teria desvantagens semelhantes à modelagem da série representada por
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 88/514 / 193 equação (1) e curva mu visto que o modelo só seria verdadeiramente válido ou completamente preciso para uma condição de confinamento.
[000219] Preferivelmente, a equação (3) e a série correspondente de sinais elétricos são ajustadas ademais para responder por mudanças em resistência compressiva devido a um ângulo de mergulho de um plano de fundação da rocha. O efeito de orientação sobre resistência de rocha pode ser significante para rochas altamente laminadas por exemplo xisto. Por exemplo, uma redução máxima em resistência de xisto de cerca de 40% foi observada a um ângulo de mergulho relativo crítico de cerca de 55°. Este ângulo crítico ocorre quando planos de fundação coincidem com o plano interno f de maior tensão de cisalhamento (veja caixa 1216). Assim, sinais de ajuste elétricos adicionais são gerados como sinais de ajuste de orientação correspondendo a tais mudanças.
[000220] Uma pluralidade terciária de amostras 1236 de litologia semelhante àquela envolvida até agora, mas tendo estratos ou planos de fundação 1238 se achando a um ângulo oblíquo aos eixos centrais das amostras cilíndricas é usada.
[000221] Vários conjuntos de tais amostras são testados, sob condições não confinadas como mostrado na caixa de etapa 1234, com as amostras de cada conjunto tendo uma porosidade constante φ, mas diferindo sobre ângulo de plano de leito θ. Sinais correspondentes de resistência compressiva, porosidade e ângulo de plano de leito são gerados para processamento por computador 1224, como indicado por linha 1235.
[000222] Figura 16 descreve graficamente a maneira na qual resistência compressiva varia com ângulo de mergulho relativo θ para uma dada porosidade φ. (Para propósitos deste pedido, ângulo de mergulho relativo significará ângulo de mergulho com respeito ao eixo de furo de poço em lugar de com respeito à terra. Se o ângulo de mergulho relativo for 0°, os planos de fundação são perpendiculares ao eixo de furo de poço; se o ângulo de
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 89/514 / 193 mergulho relativo for 90°, os planos de fundação são paralelos ao eixo de furo de poço). Foi descoberto que a relação θ/σ é representada por uma curva da forma de mo e essa curva geralmente corresponderá a uma equação da forma:
Oco = Se[Oumax + dOmax(O3/O3max)](1 — Comax) + (1 Se)[Oumin + dOmin(O3/<J3max)] (1 Comin) (5) onde:
para 0 < θ < θε:
γ = (θ/θο)π/2 (6) f1 = (σθ=0 - σθ=0ε)/σθ=0, a porosidade zero (7) f2 = f1, a porosidade máxima (8)
Comax = f1senn(Y) (9)
Comin = f:scn(y) (10) e para θε < θ < 90°:
γ = π/2 + (θ - θο)/(1 - θc2/π) (11) f3 = (σθ=90° - σθ=θε)/σθ=0, a porosidade zero (12) f4 = f3, a porosidade máxima (13) Comax = (f1 + f3)senn(Y) - f3 (14) Comin = (f2 + f4)senn(Y) - f4 (15) e:
σοο = resistência compressiva ajustada para tensão de confinamento e orientação
Comax = correção de orientação máxima a porosidade zero
Comin = correção de orientação mínima a porosidade máxima f1 = redução percentual máxima em resistência compressiva a ângulo de mergulho relativo crítico (θ=θc quando comparado a θ=0°), a porosidade zero f2 = redução percentual máxima em resistência compressiva a ângulo de mergulho relativo crítico (θ=θc quando comparado a θ=0°), a porosidade máxima f3 = aumento percentual máximo em resistência compressiva
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 90/514 / 193 paralela a ângulo de mergulho (θ=90° quando comparado a θ=0°), a porosidade zero f4= aumento percentual máximo em resistência compressiva paralela a ângulo de mergulho (θ=90° quando comparado a θ=0°), a porosidade máxima θ = ângulo de mergulho relativo de planos de fundação com respeito ao eixo de furo de poço θc = ângulo de mergulho relativo crítico onde resistência compressiva alcança um valor mínimo γ = parâmetro de função de seno derivado de ângulo de mergulho relativo que alcança um valor máximo de π/2 quando θ=θc σθ= resistência compressiva a um ângulo de mergulho relativo específico θ n = um expoente de orientação [000223] Para um dos conjuntos de amostras terciárias, uma série de pares de sinais elétricos, os sinais de cada par correspondendo, respectivamente, ao ângulo de mergulho relativo θ e resistência compressiva a para uma dada amostra, são gerados, e estes podem ser saídos em 1217, e em todo caso visualizados, como pontos de dados por exemplo 1640 na Figura 16. Sabendo a forma geral da equação (5) como também a forma geral de sua representação como uma curva por exemplo mo (uma conjunção de porções de duas ondas de seno diferentes), alguém pode então ajustar uma curva mo e uma série correspondente de sinais (gerados processando os sinais correspondendo a pontos 1640) para a periferia superior da nuvem de pontos de dados 40 iterando valores estimados para θ^ f1, f2, f3, f4, e n, tanto por processamento adicional dos sinais e/ou por pelo menos alguma intervenção visual humana se referindo por exemplo a uma representação gráfica mostrada na Figura 16. Como em outros contextos acima, ajustar a periferia superior da nuvem leva em conta história de tensão.
[000224] Em um exemplo, se só dois conjuntos de amostras foram
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 91/514 / 193 testados, as porosidades dos dois conjuntos, respectivamente, são próximas a zero (que é o caso ilustrado na Figura 16), e porosidade máxima próxima (que é ilustrada o caso na Figura 17). Na Figura 17, os pontos de dados correspondendo aos ângulos de mergulho relativos θ e resistências compressiva σ, e os sinais correspondentes, para o segundo conjunto são indicados em 1742, e a curva ajustada à periferia superior desta nuvem de pontos de dados na Figura 17 é rotulada mo'.
[000225] Uma vez que pelo menos duas tais curvas foram ajustadas, e valores finais determinados para as variáveis iteradas a fim de ajustar essas curvas, é então possível determinar valores para comax e comin, e gerar sinais correspondentes, que são finalmente as incógnitas precisadas para resolver a equação (5). Assim, os sinais correspondendo a comax e comin são os sinais de ajuste de orientação finais, e a equação (5) agora corresponde à série cumulativa de sinais, se tensão de confinamento e orientação forem os únicos fatores para os quais ajuste é feito. Conceitualmente, comax e comin podem ser vistos como fatores que ajustam a curva mc (Figura 14) movendo seus pontos finais verticalmente, com o termo Se resultando em tradução correta de todos os pontos intermediários, para resultar em uma curva correspondendo à série cumulativa da equação (5).
[000226] Como mencionado, na concretização exemplar, os únicos testes feitos na caixa de etapa 1234 são feitos em condição não confinada. Porém, em concretizações mais detalhadas, seria possível desenvolver dados adicionais repetindo o processo descrito acima para outros conjuntos de amostras terciárias testadas a uma ou mais pressões de confinamento (compare caixa de etapa 1226).
[000227] Como antes, há outros modos equivalentes de processamento. Por exemplo, a equação seguinte corresponde a um sinal de correção de combinação para tensão compressiva e orientação, que simplesmente poderia ser adicionado à equação (1) para produzir a equação cumulativa, e
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 92/514 / 193 certamente, o computador 1224 poderia executar o equivalente eletrônico processando os sinais correspondendo às equações (7) e (1) para produzir a série cumulativa (se tensão compressiva e orientação forem os únicos fatores para quais correção ou ajuste é feito):
AOco = Se[@umax + A(Jmax(&3/&3max)]( — Comax) + (1 Se)[@umin + AOmin(&3/&3max)] ( — Comin) (16) [000228] Nas concretizações mais altamente preferidas, também é preferível ademais ajustar para mudanças em resistência compressiva devido à temperatura, e foi achado que tais efeitos de temperatura estão relacionados funcionalmente à pressão de confinamento. O efeito de temperatura sobre resistência compressiva é normalmente relativamente baixo, por exemplo na ordem de 2-7%, para a maioria, mas não todas, as litologias, na gama de temperatura de interesse. Portanto, para algumas litologias, o efeito poderia ser mais significante. Além disso, a pressões de confinamento altas, o efeito de temperatura se torna mais pronunciado, e, portanto, mais significante.
[000229] Por causa da relação descoberta de tensão de confinamento em temperatura, um maior número de subconjuntos de amostras quaternárias é testado preferivelmente na operação indicada por caixa de etapa 1244.
[000230] Foi achado que a série cumulativa completamente ajustada, isto é, ajustada para efeitos de tensão de confinamento, efeitos de orientação, e efeitos de temperatura, será da forma:
&cot = Se[@umax + AOmax(O3/O3max)](1 — Ctmax) + (1 Se)[@umin + AOmin(&3/&3max)] (1 — Ctmin) (16) onde:
ctmin = [(T - Ts)/(T max — Ts )]b[(C3/C3max)a(f5 — f6) + f6] (17) ctmax = [(T — Ts)/(T max — Ts )]b[(C3/C3max)a(f7 — f8) + f8] (18) fs = redução percentual em resistência compressiva a temperatura de teste máxima e tensão de confinamento de teste máxima (T=Tmax, σ3 = Q3max) a porosidade máxima (φ = çmax) f6 = redução percentual em resistência compressiva a temperatura de teste máxima e pressão padrão (T = Tmax, σ = 0), a porosidade máxima (φ = φmaχ)
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 93/514 / 193 f7 = redução percentual em resistência compressiva a temperatura de teste máxima e tensão de teste confinamento máxima (T = Tmax, σ3 = G3max), a porosidade zero (φ = 0) f8 = redução percentual em resistência compressiva a temperatura de teste máxima e pressão padrão (T = Tmax, σ = 0), a porosidade zero (φ = 0)
Ocot = resistência compressiva ajustada para tensão de confinamento, orientação e temperatura
Tmax = temperatura de teste máxima
Ts = temperatura padrão
T = temperatura a = um valor de relação de pressão-resistência b = um valor de relação de temperatura-resistência [000231] O processo indicado na caixa de etapa 1244 preferivelmente envolveria a prova de pelo menos dezoito (18) conjuntos de amostras quaternárias. Uma primeira família desses conjuntos terá tudo uma porosidade comum nas amostras, e essa porosidade é preferivelmente tão baixa quanto possível φ1. Esta família preferivelmente inclui três conjuntos de amostras quaternárias, um dos quais é testado não confinado, um segundo dos quais é testado a uma primeira tensão de confinamento, e o terceiro dos quais é testado a outra tensão de confinamento, maior que a primeira tensão de confinamento e igual a O3max (caixa de etapa 1226). Cada um destes conjuntos, em troca, preferivelmente inclui pelo menos três subconjuntos, cada um dos quais é testado a uma temperatura diferente (embora em concretizações menos preferidas, possa ser possível trabalhar com só dois tais subconjuntos por conjunto). A segunda família inclui amostras quaternárias, todas tendo uma porosidade comum, relativamente alta, Dh, e tendo conjuntos e subconjuntos caso contrário correspondendo àqueles da primeira família.
[000232] Figura 18 descreve graficamente uma curva de periferia
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 94/514 / 193 superior ajustada para os resultados de uma tal primeira família. Assim, a porosidade ψι. para todos os pontos nas curvas mt1, mt2 e mt3 é a mesma e é relativamente baixa. Curva mt1 reflete o modo que resistência compressiva σ varia com temperatura T sem qualquer tensão de confinamento; curva mt2 mostra tal variação com uma primeira (mais baixa) tensão de confinamento; e curva mt3 representa tal variação onde as amostras são confinadas à tensão de confinamento mais alta usada na série de testes. Assim, cada uma das curvas na Figura 18 descreve um dos subconjuntos acima mencionados de testes, de forma que só temperatura e resistência compressiva variam, como porosidade e tensão de confinamento são constantes para cada subconjunto.
[000233] Por conseguinte, os testes dos quais estas três curvas seriam desenvolvidas produziriam, para cada tal subconjunto, uma temperatura T e resistência compressiva σ para cada amostra. Baseado nestes, um conjunto respectivo de sinais elétricos casados, os sinais de cada par correspondendo, respectivamente, à temperatura T e resistência compressiva σ para uma dada amostra no subconjunto respectivo, teriam sido gerados, e pontos de dados correspondentes poderiam ter sido descritos graficamente na Figura 18 (não mostrado). Estes sinais, para cada subconjunto de amostras quaternárias respectivamente, seriam processados por computador 1224 para extrapolar tais pares adicionais e gerar uma série de sinais correspondendo à curva respectiva, e como descrito em outros contextos acima, cada curva seria ajustada à periferia superior da nuvem de pontos respectiva de dados iterando valores estimados para f5, fó, f7, fs, a e b.
[000234] Como com orientação, a razão é preferida que a porosidade para todos os testes representados pela Figura 17 seja relativamente baixa é de forma que as extrapolações executadas por computador 24 em gerar série de sinais correspondendo às equações (17), (18) e/ou (19) serão tão precisas quanto possível para porosidade zero (desde que é virtualmente impossível obter amostras com porosidade zero). O mesmo se aplica para a porosidade
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 95/514 / 193 relativamente alta para a segunda família de amostras quaternárias vis a vis a impossibilidade de obter amostras com porosidade máxima.
[000235] Como há pouco sugerido, Figura 19 descreve graficamente o mesmo tipo de informação como a Figura 18, mas para a segunda família de amostras quaternárias, tendo porosidade relativamente alta.
[000236] Uma vez que as duas famílias de curvas descritas nas Figuras 18 e 19 foram ajustadas (pelo menos duas curvas por valor φ), e valores finais determinados para fs, fó, f), fs, a, e b, é então possível determinar valores para ctmin e ctmax, usando as equações (18) e (19), e gerar sinais correspondentes, que são as incógnitas finalmente precisadas para resolver a equação (17). Assim, os sinais correspondendo a ctmin e ctmax nesta concretização, são os sinais de ajuste de temperatura finais, e a equação (17), como mencionado, corresponde à série cumulativa final de sinais. Como comax e comin, ctmax e ctmin podem ser vistos como fatores que ajustam a curva m (Figura 14) indicando o ajuste vertical nos pontos de fim, com o termo Se então resultando em tradução correta de todos os pontos intermediários.
[000237] Os sinais correspondendo aos valores T e σ exemplificados nas Figuras 18 e 19 podem, para esta concretização, ser vistos como sinais variáveis em temperatura; fs, fó, f), fs, a, e b podem ser vistos como sinais de temperatura intermediários; e ctmin e ctmax podem ser vistos como os sinais de ajuste de temperatura finais que correspondem, respectivamente, a um valor de ajuste de temperatura mínimo (à porosidade máxima) e um valor de ajuste de temperatura máxima (à porosidade mínima).
[000238] Note que as equações (17), (18) e (19) são boas se testes em 1244 foram executados a uma tensão de confinamento igual a σ3max (equação (3)) e pelo menos uma tensão de confinamento inferior. Caso contrário, as equações (17), (18) e (19) teriam que ser modificadas para incluir termos diferentes para as respectivas tensões de confinamento máximas usadas nas etapas 1226 e 1244.
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 96/514 / 193 [000239] Em outra concretização, uma série de sinais que podem ser adicionados à série correspondendo à equação 1 para resultar em uma série cumulativa ajustada para tensão compressiva, orientação, e temperatura, corresponde à equação:
d&cot = Se[@umax + d@max(@3/@3 max)](1 — Comax)( — Ctmax) + (1 — Se)[@umin +
Δ σmin(@3 max )/ (1 - Comin) (- Ctmin) (20) [000240] Em ainda outras concretizações, é possível desenvolver sinais de ajuste individual para cada uma das condições para quais ajuste é feito, independentemente entre si, e adicionar todos esses à equação (1). Neste caso, em concretizações preferidas, um ou mais dos sinais de ajuste individuais podem ser desenvolvidos como uma função de uma ou mais das outras condições; por exemplo, um sinal de ajuste de temperatura, que também não ajusta tensão de confinamento, pode não obstante ser desenvolvido como uma função de tensão de confinamento. Além disso, em concretizações menos preferidas, só alguns destes sinais de ajuste individuais podem ser adicionados à primeira série de sinais se não for desejado ajustar para todas as condições acima mencionadas.
[000241] Em todo caso, tendo chegado a alguma série cumulativa, dependendo das condições para quais ajuste é desejado, e assim a um ensaio geral de resistência compressiva como uma função (pelo menos) de porosidade para uma litologia relativamente pura, por exemplo arenito, o processo inteiro pode ser repetido para prover um ensaio para xisto relativamente puro, uma litologia significativamente diferente, ou quaisquer outras litologias antecipadas ao longo de lugar 1201. Um ou ambos destes ensaios é então usado em modelar pelo menos a resistência compressiva pelo menos em vários locais ao longo do lugar 1201 de cavidade de poço 1214, para prover um modelo contínuo para todos os tais locais.
[000242] Mais especificamente, características de local da rocha para o lugar 1201 são determinadas a uma pluralidade de locais ao longo do comprimento do lugar, e como a rocha seria tratada por uma broca. Estas
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 97/514 / 193 características de local incluem porosidade e outras propriedades físicas semelhantes àquelas usadas para gerar qualquer sinal de ajuste incorporado na série cumulativa. Além disso, as características de local para cada local deveriam incluir valores correspondendo às porcentagens relativas das litologias (neste caso arenito e xisto) para cada local. Isto pode ser feito com antecedência de perfurar furo de poço 1212 usando registros e outros dados pertinentes, indicados diagramaticamente em 1250, de um furo de poço perto 1252 que foi perfurado por rocha que é presumidamente a mesma ou semelhante àquela ao longo de lugar 1201.
[000243] Sinais de local, correspondendo às características de local respectivas, são gerados e processados por computador 1224 com a série cumulativa para gerar em resistências compressiva in situ correspondendo às resistências compressiva in situ da rocha em cada local. Mais especificamente, o computador executa o equivalente eletrônico de substituir os valores para características de local para as variáveis correspondentes na equação para a série cumulativa, e então resolver.
[000244] Se as características de local indicarem que pelo menos uma porção de lugar 1201 passa por rocha de litologia misturada, as características de local (diferente de porcentagens de arenito e xisto) são usadas para gerar dois sinais de resistência compressiva para esse local, um da série cumulativa baseado em arenito, e o outro da série cumulativa baseado em xisto. Então, o computador 1224 processa esses sinais para tirar uma média ponderada baseada nas porcentagens acima mencionadas. Outros aspectos pertencem à maneira na qual os vários sinais de local são gerados. Algumas características de local e sinais correspondentes podem se relacionar a condições locais (por exemplo sobrecarga, 'overbalance', tensão geológica) diferentes daquelas correspondendo às variáveis na série cumulativa e podem ser usadas ademais para refinar o modelo.
[000245] Dados de ângulo de mergulho relativos podem estar
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 98/514 / 193 diretamente disponíveis de registros de MWD ou de poço. Mergulho relativo também pode ser calculado se dados de pesquisa direcionais e mergulho de formação e dados de azimute estiverem disponíveis. Um método preferido para calcular eletronicamente isto, isto é, gerar um sinal correspondendo ao ângulo de mergulho relativo em um dado local ao longo de lugar 1201, será descrito agora. Para cada local, um sinal de ângulo de furo de poço elétrico correspondendo ao ângulo de inclinação de furo de poço, um sinal de azimute de furo de poço elétrico correspondendo ao azimute de furo de poço, um sinal de ângulo de plano de leito elétrico correspondendo ao ângulo de mergulho do plano de leito com respeito à terra, e um sinal de azimute de mergulho plano de leito elétrico correspondendo a azimute de mergulho (isto é, a bússola ou direção azimutal na qual o plano de leito mergulha) são gerados. Estes sinais são processados para gerar um sinal de ângulo de mergulho relativo elétrico correspondendo ao ângulo de mergulho relativo θ do plano de leito com respeito ao furo de poço no local respectivo executando o equivalente eletrônico de usar um produto de ponto de vetor, como segue:
<υυθ = idiw + jdjw + kdkw (21) onde (id,jd,kd) e (iw,jw,kw) são vetores unitários ud e uw descrevendo a direção de linhas normais ao plano de mergulho de formação, e paralelo ao eixo de furo de poço, respectivamente. O ângulo de mergulho relativo deveria ser constrangido para ser menos que 90°, ou usando lógica de computador:
SE θ > π/2 então θ = π - 0 (22) [000246] Os componentes de i,j,k do vetor unitário ud descrevendo uma linha normal ao plano de formação de mergulho pode ser expresso como:
id = senXd sen(Ad - π) (23) jd = senXd cos(Adn) (24) kd = cosÀd (25) [000247] Os componentes i,j,k vetor unitário uw descrevendo uma linha
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 99/514 / 193 paralela ao eixo de furo de poço podem ser expressos como:
id = senXw senAw (26) jd = senXw cosAw (27) kd = cosÀw (28) onde:
Àd = ângulo de mergulho de formação Ad = azimute de mergulho de formação Àw = ângulo de inclinação de furo de poço Aw = azimute de furo de poço [000248] Para quaisquer dos sinais de local correspondendo à tensão de confinamento, ao gerar o sinal de local correspondente, maior precisão é alcançada se uma ou mais de várias condições físicas locais forem levadas em conta. Estas são: a pressão diferencial entre fluido no furo de poço e fluido na formação circunvizinha (overbalance), a tensão efetiva devido à sobrecarga, e a tensão efetiva devido ao campo de tensão geológica local.
[000249] Em termos gerais, a tensão de confinamento σ3 pode ser expressa como uma função da tensão efetiva devido a 'overbalance', a tensão efetiva devido à sobrecarga, e a tensão efetiva devido ao campo de tensão geológica local expresso como um vetor resultante.
[000250] A tensão de confinamento efetiva devido a 'overbalance' a uma determinada profundidade pode ser expressa como:
onde:
σb = tensão efetiva devido a 'overbalance' σmd = pressão exercida no fundo devido ao peso de lama dinâmico (isto é, inclui o aumento incremental em peso de lama estática devido a perdas de fricção anular) σΐί = pressão exercida no fundo devido à força de impacto de jato σpof = tensão de bomba inativa devido à área anular constringida entre a broca e o furo de poço
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 100/514 / 193 rtpore = pressão de poro de formação. Note que se a permeabilidade de formação for essencialmente zero (ou desprezível), então a pressão de poro efetiva é zero.
[000251] A tensão efetiva devido à sobrecarga Gx tem componentes horizontais e verticais diferentes. Em uma concretização preferida, nós consideramos forças atuando a um ponto em um anel de rocha perpendicular ao furo de poço em um dado local de interesse.
[000252] A tensão de confinamento horizontal devido à sobrecarga atua radialmente a um tal ponto a qualquer profundidade vertical e é uniforme em todas as direções horizontais. Pode ser representada como o vetor Ghuh, onde Gh é a magnitude de tensões horizontais devido à sobrecarga, e Uh é um vetor unitário descrevendo a direção de Gh no ponto de interesse. Note que a direção de uh é definida por qualquer azimute. A magnitude de Gh pode ser calculada como:
Gh = Gfp - Gpore (30) onde:
Gfp = pressão de propagação de fratura
Gpore = pressão de poro de formação [000253] Outros métodos para determinar a magnitude Gh são expostos na arte anterior, por exemplo Patente US No. 4.981.037 (veja seção abaixo intitulada Teoria Atrás de Estimar a Magnitude de Tensões). uh tem os componentes de vetor seguintes:
ih = sen A = i de interesse (31) jh = cos A = j de interesse (32) kh = 0 (33) onde:
A = azimute de interesse [000254] A tensão de confinamento vertical devido à sobrecarga atua verticalmente para baixo a qualquer profundidade vertical, e pode ser
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 101/514 / 193 expressa como GyUv, onde Uv é um vetor unitário descrevendo a direção de Gv. [000255] Métodos para estimar a magnitude Gv são expostos na arte anterior por exemplo na Patente US No. 4.981.037. Uv tem os componentes de vetor seguintes:
iv = 0 (34) jv = 0 (35) kv = 1 (36) [000256] A tensão de confinamento devido a campo de tensão geológica local pode ser expressa como Ggug, onde ug é um vetor unitário descrevendo a direção de g. A magnitude de Gg pode ser medida ou deduzida parcialmente de características estruturais. ug tem os componentes de vetor seguintes:
ig = senÀg senAg (37) jg = senÀg cosAg de (38) kg = cosÀg (39) onde:
Ag = azimute de campo de tensão geológica local
Àg = inclinação de campo de tensão geológica local [000257] A fim de aplicar os vetores Ghuh, Ggug, e Gvuv, nós devemos definir o ponto de interesse acima mencionado no anel acima mencionado de rocha no local em questão. Isto requer em troca que nós determinemos vetores unitários nas direções de forças circunferenciais, axiais e laterais aplicadas pela broca no ponto de interesse com respeito ao eixo de furo de poço (e broca).
[000258] Para este propósito, nós definimos um ângulo η. η é definido como qualquer ângulo arbitrário referenciado do lado alto do furo (positivo no sentido horário) e se acha no plano do anel de rocha acima mencionado. η d é definido como o ângulo agudo de lado alto para o ponto ao longo da circunferência do furo de poço onde a força torsional de broca é paralela ao mergulho. É necessário definir φ a fim de definir precisamente o ângulo de
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 102/514 / 193 mergulho relativo para o ponto de interesse.
[000259] Recorde as definições de θ, ud, e Uw nas equações 21, 23 por 25, e 26 por 28, respectivamente.
[000260] A seguir nós definimos v1 que é a projeção de ud na direção de uw:
V1 = uw cosθ (40) = iw cosθ (41) j1 = jw ^θ (42) k1 = kw cosθ (43) [000261] A seguir nós definimos V2 que é o vetor da ponta de ud para a ponta de V1. Vetor V2 é ortogonal a uw e aponta para a formação de mergulho. Este vetor e o vetor lateral alto descritos abaixo subtendem o ângulo η,ι.
V2 = v1 - ud (44) = i1 - id (45) j2 = j1 - jd (46) k2 = k1 - kd (47) [000262] Convertendo V2 para um vetor unitário u2 na mesma direção como v2, nós temos:
u2 = V2/IV2I (48) [000263] A seguir nós definimos um vetor lateral alto uhs, um vetor unitário apontando para o lado alto do furo de poço no plano do anel de rocha como segue:
ihs = sen (Àw + n/2)senAw (49) jhs = sen (Àw + n/2)cosAw (50) khs = cos(Àw + π/2) (51) [000264] Finalmente, o ângulo η,ι pode ser determinado do produto de ponto de vetor seguinte:
Cos nd = u2-uhs = i2-ihs + j2jhs + k2khs (52) [000265] Desde que qd tem uma gama válida de -π/2 < qd < π/2, qd
Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 103/514 / 193 deveria ser constrangido dentro desta gama, ou usando lógica de computador:
Pd > π/2 então pd = Pd - π (53) [000266] Agora, tendo definido matematicamente (e assim também em sinais elétricos correspondentes) o ponto de interesse acima mencionado no anel de rocha, nós podemos proceder para calcular (processar sinais) para determinar o sinal de resistência compressiva nesse ponto. Na concretização preferida, isto é feito rompendo a resistência compressiva total nesses componentes que opõem força de broca circunferencial (torsional), axial e lateral, respectivamente. Em termos matemáticos:
[000267] A resistência de rocha total in situ se opondo à força de perfuração total pode ser expressa como:
Gi = fiGif + faGia + ftGit (54) e, = ft + fa + fl onde:
Gi = resistência de rocha in situ se opondo à força de broca total fi = fração torsional da força de broca total (força aplicada)
Git = resistência de rocha in situ se opondo à força de broca circunferencial fa = fração axial da força de broca total (força aplicada)
Gia = resistência de rocha in situ se opondo à força axial de broca fl = fração lateral da força de broca total (força reativa, valor médio zero, desprezível com estabilização de BHA)
Gii = resistência de rocha in situ se opondo à resistência lateral de broca [000268] Para definir a resistência compressiva se opondo à força torsional de broca (circunferencial) a qualquer ponto na rocha, nós primeiro obtemos vetores unitários descrevendo as direções de Git, G2t e G3t no ponto de
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100 / 193 interesse. (G2t é tensão de confinamento perpendicular a G1t e G3t). Qualquer ponto de interesse pode ser definido por um valor arbitrário respectivo de ângulo η.
[000269] Para um dado valor de ângulo η, nós definimos um vetor unitário perpendicular ao eixo de furo de poço apontando na direção definida por ângulo η. Para definir precisamente o vetor unitário, nós obtemos seus ângulos de inclinação e azimute como segue:
tgA3 = tgn/cosÀw (56) onde:
A3 = diferença de azimute entre u3 e uw
Note que se Àw = π/2, então A3 = π/2
At = Aw + A3 + π (57) e
cosÀt = cosn sen Àw (58) onde:
At = azimute de vetor unitário u3
Àt = ângulo de inclinação de vetor unitário u3 [000270] A seguir nós definimos um vetor unitário u3 ortogonal ao eixo de furo de poço e a G1t como segue:
i3 = senÀt senAt (59) j3 = senÀt cosAt (60) k3 = cosÀt (61) [000271] Finalmente, um vetor unitário uGat descrevendo a direção de G1t, a resistência de rocha se opondo à força circunferencial de broca, no ponto de interesse do vetor podes ser determinado do produto cruzado de vetor seguinte (o produto cruzado segue a regra da mão esquerda desde que o eixo vertical é positivo para baixo):
uG1t = u3 X uw, (62) iG1t = j3kw — k3jw (63)
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101/ 193 jG1t — kgiw — ígkw (64) kG1t — i3jw — j3iw (65) [000272] Vetores unitários un2t e un3t descrevendo as direções de a2t e G3t, as tensões de confinamento de ortogonais acompanhando a força circunferencial de broca, no ponto de interesse já foram determinadas acima e definidas como segue:
un2t — u3 (66) ua3t — -uw (67) [000273] A tensão de confinamento no ponto de interesse pode ser obtida projetando todas as tensões de confinamento nas direções definidas por ua2t e ua3t, e então somando todos os componentes escalares em cada direção. A tensão de confinamento é então a menor destas duas adições de tensão vetorial, desde que a tensão de confinamento é sempre definida pela tensão principal mínima. Uma destas tensões de confinamento G2t pode ser determinada como segue:
G2t — I (Ghuh + Gvuv + Ggug) uo2tl (68) [000274] Na equação (68) note que uh atua na direção de un2t (isto é, uh tem os mesmos componentes i e j como uo2t)· O valor absoluto de cada componente é somado como a adição é bidirecional.
A outra tensão de confinamento ortogonal G3t é:
G3t — Gb - (Ghuh + Gvuv + Ggug)uG3t (69) [000275] Na equação (69) note que uh atua na direção de un3t (isto é, uh tem os mesmos componentes i e j como uo3t)· As tensões de matriz são subtraídas do 'overbalance'. Note que só os componentes positivos das projeções de vetor são somados na direção de ιχ porque os componentes negativos são substituídos pelo termo de pressão fluido Gb (isto é, todos os componentes negativos são descartados). Se G2t for menos que G3t então circulação perdida é provável ocorrer.
[000276] A resistência compressiva de rocha in situ é então computada
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102 / 193 usando a tensão de confinamento mínima recém determinada acima e o ângulo de mergulho relativo definido por ângulo η. O ângulo de mergulho relativo encontrado pela força de broca torsional, 0t, a ângulo η é definido como:
0t = π/2 - θ(η - ηά)2/π (70) [000277] Desde que η,ι tem uma gama válida de -π/2 < ηά < π/2, η deveria ser constrangido dentro da gama seguinte: (η,ι - π/2) < η < (η,ι + π/2), ou usando lógica de computador:
Se η > (η + π/2) então: η = η - π (71) [000278] A resistência compressiva de rocha intermediária assim computada acima, G1u, deve então ser reduzida por uma quantidade definida pela tensão de confinamento atuando na direção de uait· O resultado, Gn, é a resistência de rocha in situ se opondo à força circunferencial de broca no ponto de interesse e pode ser expressa como:
G1t = G1n - (ahuk + Gvuv + Ggug)-uG1t (72) [000279] G1n é um caso especial da equação para uma série cumulativa dos ensaios anteriores de forma que G1t seja uma forma modificada de tal série cumulativa, ajustada para forças locais afetando a resistência compressiva básica. Também pode ser visto como uma resistência compressiva incremental na direção circunferencial.
[000280] Na equação (72) note que uh atua na direção de ua1t (isto é, uh tem os mesmos componentes i e j como ua1t)· O valor absoluto de cada componente é somado como a adição é bidirecional.
[000281] A resistência de rocha se opondo à força axial de broca é obtida de uma maneira semelhante. Vetores unitários descrevendo as direções G1a, G2a e G3a são obtidos no ponto de interesse.
[000282] Um vetor unitário ua1a descrevendo a direção de G1a, a resistência de rocha se opondo à força axial de broca, no ponto de interesse pode ser determinado como segue:
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103 / 193
Unia = Un3t (73) [000283] Vetores unitários ιΐσν e Un3a descrevendo as direções de a2a e G3a, as tensões de confinamento ortogonais acompanhando a força axial de broca, no ponto de interesse são definidos como segue:
^2a = ^2t (74) ^3a = ^1t (75) [000284] A tensão de confinamento no ponto de interesse pode ser obtida projetando todas as tensões de confinamento apropriadas nas direções definidas por ιΐσν e u^a, e então somando todos os componentes escalares em cada direção. A tensão de confinamento é então a menor destas duas adições de tensão vetorial, desde que a tensão de confinamento sempre é definida pela tensão principal mínima. Uma destas tensões de confinamento σ2a pode ser determinada como segue:
σ2a = fahuk + σνΙΙν + σgUg)·Uσ2al (76) [000285] Na equação (76) note que uh atua na direção de uσ2a (isto é, uh tem os mesmos componentes i e j como uσ2a). O valor absoluto de cada componente é somado como a adição é bidirecional.
A outra tensão de confinamento ortogonal σ3a é:
σ3a = (σ^ + σνίΐγ + σgUg)·Uσ3al (77) [000286] Na equação (77) note que uh atua na direção de uoja (isto é, uh tem os mesmos componentes i e j como uoja). O valor absoluto de cada componente é somado como a adição é bidirecional. A resistência compressiva de rocha in situ é então computada apenas usando a tensão de confinamento mínima determinada acima e o ângulo de mergulho relativo definido por ângulo η. O ângulo de mergulho relativo encontrado pela força axial de broca, 0a, a ângulo η é definido como:
0a = θ (78) [000287] A resistência compressiva de rocha intermediária assim computada acima, σ13ΐ, deve então ser reduzida por uma quantidade definida
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104 / 193 pela tensão de confinamento atuando na direção de uaia. O resultado, aia, é a resistência de rocha in situ se opondo à força axial de broca no ponto de interesse e pode ser expressa como:
aia = aiat - ab - (ahUh + avUv + agug)-uaia (79) [000288] aiai é um caso especial da equação para uma série cumulativa dos ensaios anteriores de forma que aia seja uma forma modificada de tal série cumulativa, ajustada para forças locais afetando a resistência compressiva básica. Também pode ser vista como uma resistência compressiva incremental na direção axial· [000289] Na equação (79) note que uh atua na direção de uaia (isto é, uh tem os mesmos componentes i e j como uaia). As tensões de matriz e o 'overbalance' são subtraídos de aiai. Note que só os componentes positivos das projeções de vetor são somados na direção de uaia porque os componentes negativos são substituídos pelo termo de pressão de fluido ab (isto é, todos os componentes negativos são descartados).
[000290] A resistência de rocha se opondo à força lateral de broca é obtida de uma maneira semelhante. Vetores unitários descrevendo as direções aiL, a2L e a3L são obtidos no ponto de interesse. Este ponto de interesse é definido por ângulo η.
[00029i] Um vetor unitário uaiL descrevendo a direção de aiL, a resistência de rocha se opondo à resistência lateral de broca, no ponto de interesse pode ser expresso como segue:
uaiL = ua2t (80) [000292] Vetores unitários ua2L e ua3L descrevendo as direções de a2L e a3L, as tensões de confinamento ortogonais acompanhando a força lateral de broca, no ponto de interesse são definidos como segue:
ua2L = ua3t (8i) ua3L = uait (82) [000293] A tensão de confinamento no ponto de interesse pode ser
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105 / 193 obtida projetando todas as tensões de confinamento apropriadas nas direções definidas por ιΐσ/ι. e Un3L, e então somando todos os componentes escalares em cada direção. A tensão de confinamento é então a menor destas duas adições de tensão vetorial, desde que a tensão de confinamento sempre é definida pela tensão principal mínima. Uma destas tensões de confinamento σ^ι. pode ser determinada como segue:
σ2ι = I fahUk + σνυν + σgUg)·Uσ2L I (83) [000294] Na equação (83) note que Uh atua na direção υσ2ΐ (isto é, Uh tem os mesmos componentes i e j como ^2l). O valor absoluto de cada componente é somado como a adição é bidirecional.
A outra tensão de confinamento ortogonal é:
σ3ΐ = I fahUk + σ^ν + σgUg)·Uσ3L I (8u) [000295] Na equação (84) note que uh atua na direção de Uo3L (isto é, uh tem os mesmos componentes i e j como uojl)· O valor absoluto de cada componente é somado como a adição é bidirecional. A resistência compressiva de rocha in situ é então computada apenas usando a tensão de confinamento mínima determinada acima e o ângulo de mergulho relativo definido por ângulo η.
[000296] O ângulo de mergulho relativo encontrado pela força lateral de broca 0l, a ângulo η é definido como:
0l = π/2 - θ(1 - |η - ndl2/n) (85) η deveria ser constrangido como descrito acima na equação (71).
[000297] A resistência compressiva rocha intermediária assim computada acima, σ^ι, deve então ser reduzida por uma quantidade definida pela tensão de confinamento atuando na direção de Uarn· O resultado, σ^, é a resistência de rocha in situ se opondo à força lateral de broca no ponto de interesse e pode ser expressa como:
σ^ = σ^ - σb - (σ^ + σ^ + σgUg)·uσ1L (86)
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106 / 193 [000298] Gilí é um caso especial da equação para uma série cumulativa dos ensaios anteriores de forma que G1l seja uma forma modificada de tal série cumulativa, ajustada para forças locais afetando a resistência compressiva básica. Também pode ser vista como uma resistência compressiva incremental na direção lateral.
[000299] Na equação (86) note que uh atua na direção de ug1l (isto é, uh tem os mesmos componentes i e j como uo1L). As tensões de matriz e o 'overbalance' são subtraídos de G1lí. Note que só os componentes positivos das projeções de vetor são somados na direção de ug1l porque os componentes negativos são substituídos pelo termo de pressão de fluido Gb (isto é, todos os componentes negativos são descartados).
[000300] Substituindo G11, G1a e G1t na equação (54), nós podemos obter a resistência compressiva no ponto de interesse.
[000301] Valores médios para G1t, e G1l, podem ser obtidos repetindo o processo anterior para múltiplos pontos no anel de rocha usando qs respectivos, e então calculando em média os resultados. Há muitos modos para realizar esta tarefa. O número de pontos pode ser minimizado por seleção cuidadosa. Além disso, é desejável determinar os pontos onde valores máximo e mínimo ocorrem para análise de estabilidade de furo de poço. Se os valores mínimos se aproximarem de zero, instabilidade de furo de poço (isto é, cave-ins) é provável. Para G1a, nós repetimos novamente para outros pontos, mas usando o g mínimo para estes, em lugar de uma média.
[000302] Finalmente, nós usamos estas médias e mínimo com a equação (54) para obter a resistência compressiva in situ para o local.
[000303] Em outras concretizações exemplares, em lugar de basear a análise em consideração de pontos individuais sobre a circunferência do local, alguém poderia usar médias das tensões de confinamento (circunferencial, axial e lateral) e o ângulo de mergulho relativo médio para produzir um sinal de resistência compressiva para o local anular inteiro, qual sinal de resistência
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107 / 193 compressiva é, ele mesmo, uma média.
[000304] Como mencionado acima, a modelagem pode ser feita com antecedência de perfuração usando dados de furo de poço adjacente 1252. Além disso, porque os dados físicos precisados para fazer esta modelagem são alcançáveis durante um processo de perfuração, a modelagem também pode ser feita em tempo real, ou em vez de, ou além da modelagem antecipada. Em uma concretização, um método seria usar a modelagem antecipada para orientação inicial, mas modificar o plano de perfuração desenvolvido disto, como indicado, se modelagem em tempo real indicar diferenças suficientes, que poderiam ocorrer se o lugar 1201 passar por rocha de características diferentes daquela do furo de poço adjacente 1252.
Teoria Atrás de Modelo de Eficiência Mecânica e Modelo de Desgaste de Broca [000305] O princípio básico é analisar o trabalho usando a relação bem conhecida:
Ω5 = FbD (1) onde:
Ωb = trabalho de broca
Fb = força total na broca
D = distância perfurada [000306] O comprimento de um intervalo do furo de poço entre pontos I e T pode ser determinado e registrado como um de vários dados de poço que podem ser gerados ao perfurar o poço. Para converter isto em uma forma apropriada para introduzir e processar pelo computador 52, este comprimento, isto é, distância entre pontos I e T, é subdividido preferivelmente em vários incrementos pequenos de distância, por exemplo de cerca de 15 cm cada. Para cada um destes valores de distância incremental, um sinal de distância incrementa elétrico correspondente é gerado e introduzido no computador 52. Como usado aqui, em referência a valores numéricos e sinais elétricos, o
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108/ 193 termo correspondente significará funcionalmente relacionado, e será entendido que a função em questão poderia, mas não precisa ser, uma relação de equivalência simples. Correspondente significará precisamente que o sinal traduz diretamente ao valor do mesmo parâmetro em questão.
[000307] A fim de determinar o trabalho, uma pluralidade de sinais de força atuais incrementais elétricos, cada um correspondendo à força da broca através de um incremento respectivo da distância entre pontos I e T, também é gerada. Porém, por causa das dificuldades inerentes em determinar diretamente a força de broca total, sinais correspondendo a outros parâmetros dos dados de poço, para cada incremento da distância, são introduzidos. Estes podem, teoricamente, ser capazes de determinar a verdadeira força de broca total, que inclui a força axial aplicada, a força torsional, e qualquer força lateral aplicada. Porém, a menos que a força lateral seja aplicada propositalmente (em qual caso é conhecida), isto é, a menos que estabilizadores estejam ausentes da montagem de furo de fundo, a força lateral é tão desprezível que pode ser ignorada. Em uma concretização, os dados de poço usados para gerar os sinais de força atuais incrementais são: peso sobre broca (w), por exemplo em lb;
força de impacto hidráulica de fluido de perfuração (Fi), por exemplo em lb;
velocidade rotativa, em rpm (N); torque (T), por exemplo em pés.lb; taxa de penetração (R), por exemplo em pés/hr; e resistência lateral, se aplicável (F1), por exemplo em lb.
[000308] Com estes dados para cada incremento, respectivamente, convertidos a sinais correspondentes introduzidos ao computador 52, o computador 52 é programado ou configurado para processar esses sinais para gerar os sinais resistência de força atuais incrementais para executar o equivalente eletrônico de resolver a equação seguinte:
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109 / 193
Ω = [(w + Fi) + 120nNT/R + Fi]D (2) onde a força lateral, Fi, é desprezível, esse termo, e o sinal elétrico correspondente, caem.
[000309] Surpreendentemente, foi achado que o componente torsional da força é o mais dominante e importante, e em concretizações menos preferidas, o ensaio de trabalho pode ser executado usando este componente de resistência sozinho, em qual caso a equação correspondente se torna:
Ωb = [120nNT/R]D (3) [000310] Em uma concretização alternada, ao gerar os sinais de força atuais incrementais, o computador 52 pode usar o equivalente eletrônico da equação:
Ωb = 2nT/dcD (4) onde d representa profundidade de corte por revolução, e é, em troca, definido pela relação:
dc = R/60N (5) [000311] O computador 52 é programado ou configurado para então processar os sinais de força atuais incrementais e os sinais de distância incrementais respectivos para produzir um sinal elétrico correspondendo ao trabalho total feito pela broca 22 em perfurar entre os pontos I e T. Este sinal pode ser convertido prontamente a um valor numérico humanamente perceptível saído pelo computador 52, da maneira bem conhecida.
[000312] O processamento dos sinais de força atuais incrementais e sinais de distância incrementais para produzir trabalho total pode ser feito de vários modos diferentes, como discutido ademais aqui abaixo.
[000313] Em uma versão, o computador 52 processa os sinais de força atuais incrementais e os sinais de distância incrementais para produzir um sinal de força médio ponderado elétrico correspondendo a uma média ponderada da força exercida pela broca entre os pontos inicial e terminal. Por média ponderada é significado que cada valor de força correspondendo a
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110 / 193 um ou mais dos sinais de força atuais incrementais é ponderado pelo número de incrementos de distância aos quais essa força aplicou. Então, o computador executa simplesmente o equivalente eletrônico de multiplicar a força média ponderada pela distância total entre pontos I e T para produzir um sinal correspondendo ao valor de trabalho total.
[000314] Em outra versão, o sinal de força atual incremental respectivo e sinal de distância incremental para cada incremento são processados para produzir um sinal de trabalho atual incremental elétrico respectivo, onde depois disso estes sinais de trabalho atuais incrementais são acumulados para produzir um sinal de trabalho total elétrico correspondendo ao valor de trabalho total.
[000315] Em ainda outra versão, o computador pode desenvolver uma função de força/distância dos sinais de força atuais incrementais e sinais de distância incrementais, e então executar o equivalente eletrônico de integrar essa função.
[000316] Não só são os três modos de processar os sinais para produzir um equivalente de sinal de trabalho total, eles também são exemplares dos tipos de processos alternativos que serão considerados equivalentes com relação a outros processos, e descritos abaixo.
[000317] Tecnologia está agora disponível para determinar quando uma broca está vibrando excessivamente enquanto perfurando. Se for determinado que isto ocorreu através de pelo menos uma porção do intervalo entre pontos I e T, então pode ser preferível programar apropriadamente e introduzir computador 52 para produzir sinais de força atuais incrementais respectivos para os incrementos em questão, cada um dos quais corresponde à força de broca média para o incremento respectivo. Isto pode ser feito usando o valor médio (média) para cada uma das variáveis que entram na determinação do sinal de força atual incremental.
[000318] Desgaste de uma broca está relacionado funcionalmente ao
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111 / 193 trabalho cumulativo feito pela broca. Além de determinar o trabalho feito por broca em perfurar entre pontos I e T, o desgaste da broca em perfurar esse intervalo é medido. Um sinal de desgaste elétrico correspondente é gerado e introduzido no computador como parte dos dados históricos. (Assim, para este propósito, ponto I deveria ser o ponto que a broca é posta primeiro para trabalhar no furo, e ponto T deveria ser o ponto ao qual a broca é removida). O mesmo pode ser feito para poços adicionais e suas brocas respectivas.
[000319] Figura 20 é uma representação gráfica do que o computador 52 pode fazer, eletronicamente, com os sinais correspondendo a tais dados. Figura 20 representa um gráfico de desgaste de broca contra trabalho. Usando os dados acima mencionados, o computador 52 pode processar os sinais correspondentes para correlatar trabalho respectivo e sinais de desgaste e executar o equivalente eletrônico de localizar um ponto neste gráfico para cada dos furos e sua broca respectiva. Por exemplo, ponto 2010' pode representar o trabalho correlatado e desgaste para uma broca, ponto 2028' pode representar o trabalho correlatado e desgaste para uma segunda broca, e ponto 2030' pode representar o trabalho correlatado e desgaste para uma terceira broca. Outros pontos p1, p2 e p3 representam o trabalho e desgaste para outras brocas imóveis do mesmo projeto e tamanho.
[000320] Processando os sinais correspondendo a estes pontos, o computador 52 pode gerar uma função, definida por sinais elétricos adequados, que funcionam, quando representados graficamente, leva a forma de uma curva lisa geralmente da forma de curva c, será apreciado, que no interesse de gerar uma curva lisa e contínua, tal curva pode não atravessar precisamente todos os pontos individuais correspondendo a dados empíricos específicos. Esta relação de trabalho nominal contínua pode ser uma saída por si mesma, e também pode ser usada em vários outros aspectos da técnica a ser descrita abaixo.
z [000321] É útil determinar um ponto de fim pmax que representa o
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112 / 193 desgaste de broca máximo que pode ser suportado antes que a broca não seja mais realisticamente útil e, da relação de trabalho nominal, determinar a quantidade correspondente de trabalho. Assim, o ponto pmax representa um desgaste máximo - ponto de trabalho máximo, às vezes referido aqui como a taxa de trabalho do tipo de broca em questão. Também pode ser útil desenvolver uma relação representada pela imagem invertida de curva c1, isto é, curva c2 que representa graficamente vida de broca útil restante contra trabalho feito dos sinais acima mencionados.
[000322] Os sinais elétricos no computador que correspondem às funções representadas pelas curvas c1 e c2 são transformados preferivelmente em uma forma visualmente perceptível, por exemplo as curvas como mostradas na Figura 20.
[000323] Como mencionado acima em outro contexto, vibrações de broca podem fazer a resistência de broca variar significativamente através de incrementos individuais. Ao desenvolver a relação de trabalho nominal, é preferível em tais casos para gerar um sinal de força de pico respectivo correspondendo à força máxima da broca através de cada tal incremento. Um limite correspondendo à força máxima permissível para a resistência de rocha desse incremento também pode ser determinado como explicado abaixo. Para qualquer tal broca que é considerada potencialmente para uso em desenvolver a curva c1, um valor correspondendo ao sinal de resistência de pico deveria ser comparado ao limite, e se esse valor for maior do que ou igual ao limite, a broca respectiva deveria ser excluída desses dos quais os sinais de relação de trabalho nominais são gerados. Esta comparação pode, certamente, ser feita eletronicamente pelo computador 52, utilizando um sinal de limite elétrico correspondendo ao limite acima mencionado.
[000324] O princípio para determinar o limite acima mencionado está baseado em uma análise da potência de broca. Desde que trabalho está funcionalmente relacionado a desgaste, e potência é a taxa de fazer trabalho,
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113 / 193 potência está relacionada funcionalmente a (e assim uma indicação de) taxa de desgaste.
Desde que potência,
P = FbD/t (6) = FbR (6a), onde t = tempo
R = taxa de penetração, [000325] uma relação fundamental também existe entre taxa de penetração e potência.
[000326] Para desgaste adesivo e abrasivo de partes girantes de máquina, estudos publicados indicam que a taxa de desgaste é proporcional a energizar a um limite de potência crítico acima do qual a taxa de desgaste aumenta rapidamente e se torna severa ou catastrófica. O desgaste de partes girantes de máquina também é inversamente proporcional à resistência do material mais fraco. O processo de perfuração é fundamentalmente diferente de maquinaria giratória lubrificada visto que a força aplicada é sempre proporcional à resistência do material mais fraco.
[000327] Na Figura 25, taxa de desgaste para o projeto de broca em questão é representado graficamente como uma função de potência para altas e baixas resistências compressivas de rocha em curvas c5 e c6, respectivamente. Pode ser visto que em qualquer caso a taxa de desgaste aumenta linearmente com potência a um ponto crítico respectivo pH ou pL além do qual a taxa de desgaste aumenta exponencialmente. Este desgaste severo é devido a forças de fricção crescentes, temperatura elevada, e intensidade de vibração crescente (carregamento de impulso). Desgaste catastrófico ocorre aos fins eH e eL das curvas sob condições de estado estável, ou pode ocorrer entre pH e eH (ou entre pL e eL) sob alto carregamento de impacto devido a vibrações excessivas. Operar a níveis de potência além dos
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114 / 193 pontos críticos pH, Pl expõe a broca a taxas de desgaste acelerado que não são mais proporcionais à potência e aumenta significativamente o risco de desgaste catastrófico. Uma curva de potência limitante c7 pode ser derivada empiricamente conectando os pontos críticos a várias resistências de rocha. Note que esta curva de potência também é uma função de metalurgia de cortador (ou dente) e qualidade de diamante, mas estes fatores são desprezíveis, como um assunto prático. A curva c7 define a potência limitante que evita exposição da broca a taxas de desgaste severas.
[000328] Uma vez que a potência limitante para a resistência de rocha apropriada seja assim determinada, o limite de força máxima correspondente pode ser extrapolado dividindo simplesmente esta potência pela taxa de penetração.
[000329] Alternativamente, a potência de broca atual poderia ser comparada diretamente ao limite de potência.
[000330] Certamente, tudo do anterior, incluindo a geração de sinais correspondendo às curvas c5, C6 e 07, extrapolação de um sinal correspondendo ao limite de força máxima, e comparar o sinal de limite, pode ser feito eletronicamente por computador 52 depois que foi introduzido com sinais correspondendo a dados históricos apropriados.
[000331] Outros fatores também podem afetar a intensidade das vibrações, e estes também podem ser levados em conta em concretizações preferidas. Tais outros fatores incluem a relação de peso sobre broca para velocidade rotativa, geometria e rigidez de coluna de perfuração, geometria de furo, e a massa da montagem de furo de fundo debaixo do ponto neutro na coluna de perfuração.
[000332] A maneira de gerar o sinal de força de pico pode ser igual àquela descrita acima em gerar sinais de força atuais incrementais para incrementos em que não há nenhum problema de vibração, isto é, usando os equivalentes eletrônicos das equações (2), (3), ou (4)+(5), exceto que para
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115 / 193 cada uma das variáveis, por exemplo w, o valor máximo ou de pico dessa variável para o intervalo em questão será usado (mas para R, para qual o valor mínimo deveria ser usado).
[000333] Um uso da relação de trabalho nominal é em ademais desenvolver informação sobre caráter abrasivo. Caráter abrasivo, em troca, pode ser usado para melhorar vários outros aspectos da técnica, como descrito abaixo.
[000334] Como para o caráter abrasivo per se, é necessário ter dados históricos adicionais, mais especificamente dados de caráter abrasivo de um poço ou furo adicional que foi perfurado por um estrato abrasivo por exemplo uma longarina dura, e a broca que perfurou o intervalo incluindo longarina dura.
[000335] Deveria ser notado que, como usado aqui, uma declaração que uma porção da formação é abrasiva significa que a rocha em questão é relativamente abrasiva, por exemplo quartzo ou arenito, por meio de comparação a xisto. Caráter abrasivo de rocha é essencialmente uma função da configuração de superfície de rocha e da resistência de rocha. O fator de configuração não está necessariamente relacionado a tamanho granular, mas ao invés a angularidade granular ou agudez.
[000336] Os dados de caráter abrasivo incluem os dados de poço necessários para determinar trabalho, como também uma medição de desgaste para a broca. Além disso, os dados de caráter abrasivo incluem o volume de meio abrasivo perfurado pela broca. O último pode ser determinado de uma maneira conhecida por análise de registros de poço.
[000337] Como com outros aspectos, os dados são convertidos em sinais elétricos respectivos introduzidos no computador 52. O computador 52 quantifica caráter abrasivo processando os sinais para executar o equivalente eletrônico de resolver a equação:
λ = (^rated - &b)/Vabr (7)
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116 / 193 onde:
λ = caráter abrasivo
Ω = trabalho de broca atual (para quantidade de desgaste de broca) ^rated = trabalho nominal (para a mesma quantidade de desgaste)
Vabr = volume de meio abrasivo perfurado [000338] Por exemplo, suponha que uma broca fez 1600 toneladas-km de trabalho e é puxada com 50% de desgaste depois de perfurar 5,6 m3 de meio abrasivo. Também suponha que a relação de trabalho nominal histórico para aquela broca particular indica que o desgaste deveria ser só 40% a 1.600 tonelada-km e 50% a 1.920 tonelada-km de trabalho como indicado na Figura 21. Em outras palavras, os 10% extra de desgaste abrasivo corresponde a 320 toneladas-km adicionais de trabalho. Caráter abrasivo é quantificado como uma redução em vida de broca de 320 toneladas-km por 5,6 m3 de meio abrasivo perfurado ou 57 (ton.km/m3). Esta unidade de medida é dimensionalmente equivalente para testes de caráter abrasivo de laboratório. O percentual de volume de meio abrasivo pode ser determinado de registros de poço que quantificam frações de componente litológico. O volume de meio abrasivo perfurado pode ser determinado multiplicando o volume total de rocha perfurada pela fração de volume do componente abrasivo. Alternativamente, os dados litológicos podem ser tirados de registros através de técnicas de medição enquanto perfurando.
[000339] A relação de trabalho nominal e, se apropriado, o caráter abrasivo, pode ser ademais usado para modelar remotamente o desgaste de uma broca do mesmo tamanho e projeto, mas em uso atual em perfurar outro poço.
[000340] Usando técnicas de medição enquanto perfurando, e outra tecnologia disponível, o tipo de dados gerados pode ser gerado em uma base
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117 / 193 atual para o poço 70. Porque estes dados são gerados em uma base atual, é referido aqui como dados em tempo real. Os dados em tempo real são convertidos em sinais elétricos respectivos introduzidos em computador 52. Usando o mesmo processo como para os dados históricos, o computador pode gerar sinais de força atuais incrementais e sinais de distância incrementais correspondentes para todo incremento perfurado. Ademais, o computador pode processar os sinais de força atuais incrementais e os sinais de distância incrementais para produzir um sinal de trabalho atual incremental elétrico respectivo para cada incremento perfurado pela broca, e acumular periodicamente estes sinais de trabalho atuais incrementais.
[000341] Isto por sua vez produz um sinal de trabalho atual elétrico correspondendo ao trabalho que foi feito atualmente pela broca. Então, usando os sinais correspondendo à relação de trabalho nominal, o computador pode transformar periodicamente o sinal de trabalho atual a um sinal de desgaste atual elétrico produzido indicativo do desgaste na broca em uso.
[000342] Estas etapas básicas seriam executadas até mesmo se a broca não fosse acreditada estar perfurando longarina dura ou outro estrato abrasivo. Preferivelmente, quando o sinal de desgaste atual alcança um limite predeterminado, correspondendo a um valor a ou abaixo da taxa de trabalho para o tamanho e projeto de broca em questão, a broca é recobrada.
[000343] Porque o poço sendo perfurado é poço histórico próximo, e é, portanto, lógico concluir que a broca está perfurando por longarina dura, o sinal de caráter abrasivo é processado para ajustar o sinal de desgaste atual como explicado no exemplo de caráter abrasivo acima.
[000344] Uma vez mais, também pode ser útil monitorar vibrações excessivas da broca em uso. Se tais vibrações forem detectadas, um sinal de força de pico respectivo deveria ser gerado, como descrito acima, para cada incremento respectivo no qual tais vibrações excessivas são experimentadas. Novamente, um limite correspondendo à força máxima permissível para a
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118 / 193 resistência de rocha de cada um destes incrementos também é determinado e um sinal correspondente gerado. Computador 52 compara eletronicamente cada tal sinal de força de pico ao sinal de limite respectivo para analisar possível desgaste mais que aquele correspondendo ao sinal de desgaste atual. Ação corretiva pode ser tomada. Por exemplo, alguém pode reduzir o nível de potência operacional, isto é, o peso sobre broca e/ou velocidade rotativa.
[000345] Em todo caso, o sinal de desgaste atual pode ser produzido, por exemplo, em algum tipo de forma visualmente perceptível.
[000346] Como indicado, concretizações que incluem modelagem de desgaste em tempo real de uma broca atualmente em uso, baseado pelo menos parcialmente em dados gerados nessa mesma operação de perfuração, podem prover estimativas atualizadas. Porém, será apreciado que, em concretizações alternativas, o trabalho, relação de trabalho nominal, e/ou caráter abrasivo gerado ainda será útil em pelo menos estimar o tempo ao qual a broca deveria ser recobrada; se ou não condições de perfuração, por exemplo, peso sobre broca, velocidade rotativa, etc., deveriam ser alteradas de vez em quando; e similar. O mesmo é verdade de eficiência, a ser descrito mais completamente abaixo, que pode ser usada igualmente em gerar o modelo de desgaste.
[000347] Além da relação de trabalho nominal, os sinais de trabalho produzidos também podem ser usados para avaliar a eficiência mecânica de tamanho e tipo de broca.
[000348] Especificamente, um sinal de força mínimo incremental elétrico respectivo é gerado para cada incremento de um intervalo de poço, por exemplo I a T, que foi perfurado pela broca. O computador 52 pode fazer isto processando os sinais apropriados para executar o equivalente eletrônico de resolver a equação:
Fmin = CiAb (8) onde:
Fmin = força mínima exigida para perfurar incremento
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119 / 193
Gi = resistência compressiva de rocha in situ
Ab = área secional total de broca [000349] A resistência de rocha total in situ se opondo à força de perfuração total pode ser expressa como:
Gi = ftGit + faGia + flGil (9) e
l = ft + fa + fl (10) onde:
Gi = resistência de rocha in situ se opondo à força de broca total ft = fração torsional da força de broca total (força aplicada)
Git = resistência de rocha in situ se opondo à força torsional de broca fa = fração axial da força de broca total (força aplicada)
Gia = resistência de rocha in situ se opondo à força de broca axial fl = fração lateral da força de broca total (força reativa, frequentemente valor médio zero, desprezível com estabilização de BHA)
Gil = resistência de rocha in situ se opondo à força lateral de broca.
[000350] Desde que a fração torsional domina a força de perfuração total (isto é, ft é aproximadamente igual a 1), a resistência de rocha in situ é essencialmente igual à resistência de rocha torsional, Gj = Git.
[000351] Um método de exemplo de modelar Gj é explicado na seção acima descrevendo a teoria atrás do modelo de resistência de rocha.
[000352] Os sinais de força mínima correspondem à força mínima teoricamente exigida para falhar a rocha em cada incremento respectivo, isto é, assumir uma broca com eficiência ideal.
[000353] A seguir, estes sinais de força mínima incrementai e os sinais
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120 / 193 de distância incrementais respectivos são processados para produzir um sinal de trabalho mínimo incremental respectivo para cada incremento.
[000354] Finalmente, os sinais de trabalho atuais incrementais e os sinais de trabalho mínimo incrementais são processados para produzir um sinal de eficiência atual incremental elétrico respectivo para cada incremento do intervalo I-T (ou qualquer outro incremento de poço subsequentemente assim avaliado). Esta última etapa pode ser feita processando simplesmente ditos sinais para executar o equivalente eletrônico de tomar a relação do sinal de trabalho mínimo para o sinal de trabalho atual para cada incremento respectivo.
[000355] Será apreciado, que neste processo, e muitas das outras porções de processo descritas nesta especificação, certas etapas poderiam ser combinadas pelo computador 52. Por exemplo, neste último exemplo, o computador poderia processar diretamente desses sinais de dados que foram descritos como sendo usados para gerar sinais de força, e então sinais de trabalho, para produzir os sinais de eficiência, e qualquer tal processo de atalho será considerado o equivalente das múltiplas etapas publicadas aqui para clareza de exposição e colocadas em paralelo nas reivindicações, o último mencionado sendo só um exemplo.
[000356] Como um assunto prático, o computador 52 pode gerar cada sinal de eficiência atual incremental processando outros sinais já definidos aqui para executar o equivalente eletrônico de resolver a equação seguinte:
Eb = (Oitft + Oiafa + Oilf.Sl)Ab/(2nT/dc + w + Fi +fl) (11) [000357] Porém, embora a equação 11 seja totalmente completa e precisa, ela representa uma certa quantidade de habilidade extra, visto que algumas das variáveis nela podem, como um assunto prático, ser desprezíveis. Portanto, o processo pode ser simplificado retirando a eficiência lateral, resultando na equação:
Eb=(cift + Oiafa)Ab/(2nT/dc + w + Fi) (12) ou até mesmo ademais simplificado também retirando a
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121/ 193 eficiência axial e outros termos desprezíveis, resultando na equação:
Eb = σύ(ά</Γ)(Άι/2π) (13)
Outros equivalentes para a equação (11) incluem:
Eb = Ab(mft 2/Ft + ^íafE/Fa + σα/ΐ/Έι) (14) [000358] Os sinais de eficiência podem ser produzidos em forma visualmente perceptível.
[000359] O modelo de eficiência também pode ser usado para embelezar a modelagem de desgaste em tempo real, descrita acima. Mais particularmente, os sinais de trabalho atuais ou em tempo real para os incrementos perfurados pela broca podem ser processados com sinais de trabalho mínimo incrementais respectivos de um furo de referência para produzir um sinal de eficiência incremental elétrico em tempo real respectivo para cada tal incremento do furo sendo perfurado, o processamento sendo como descrito acima. Como aqueles de habilidade na arte apreciarão (e como é o caso com vários os conjuntos de sinais referidos aqui), os sinais de trabalho mínimos poderiam ser produzidos baseado em dados em tempo real de furo sendo perfurado em vez de, ou além de, dados de um furo de referência.
[000360] Estes sinais de eficiência incrementais em tempo real são comparados, por exemplo, eletronicamente por computador 52, aos sinais de eficiência atuais incrementais respectivos baseado em dados anteriores de broca e poço. Se os dois conjuntos de sinais de eficiência divergirem através de uma série de incrementos, a taxa de divergência pode ser usada para determinar se a divergência indica um problema de perfuração, por exemplo falha de broca catastrófica ou balling up, por um lado, ou um aumento em caráter abrasivo de rocha, por outro lado. Isto poderia ser particularmente útil em determinar, por exemplo, se a broca na realidade atravessa a longarina dura como antecipado e/ou se ou não a broca atravessa qualquer longarina dura adicional. Especificamente, se a taxa de divergência for alta, isto é, se houver uma mudança relativamente abrupta, um problema de perfuração é
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122 / 193 indicado. Por outro lado, se a taxa de divergência for gradual, um aumento em caráter abrasivo de rocha é indicado.
[000361] Uma diminuição na taxa de penetração (sem qualquer mudança em potência ou resistência de rocha) indica que uma tal divergência de eficiência começou. Portanto, é útil monitorar a taxa de penetração enquanto a broca está perfurando, e usar qualquer diminuição na taxa de penetração como um gatilho para assim comparar os sinais de eficiência em tempo real e atuais.
[000362] Eficiência também pode ser usada por outros propósitos, como indicado graficamente nas Figuras 22 e 23. Se referindo primeiro à Figura 22, uma pluralidade sinais elétricos de resistência compressiva, correspondendo a resistências compressivas de rocha de diferença experimentadas de fato pela broca, pode ser gerada. Cada um destes sinais de resistência compressiva é então correlatado com o dos sinais de eficiência atual incremental correspondendo à eficiência atual da broca em um incremento tendo a resistência compressiva de rocha respectiva. Estes sinais correlatados são representados graficamente através de pontos s1 por s5 na Figura 22. Processando estes, o computador 52 pode extrapolar uma série de sinais elétricos correspondendo a uma relação de eficiência-resistência contínua, representada graficamente pela curva c3, para o tamanho e projeto de broca em questão. No interesse de extrapolar uma função suave e contínua c3, pode ser que a curva c3 não atravesse precisamente cada um dos pontos dos quais foi extrapolado, isto é, que a uma série de sinais elétricos não inclui os correspondentes precisos a cada par de sinais correlatados s1 por s5.
[000363] Através de técnicas de engenharia conhecidas, é possível determinar um valor de resistência de rocha compressiva, representado graficamente por L1, além do qual o projeto de broca em questão não pode perfurar, isto é, é incapaz de ação de perfuração significante e/ou à qual falha de broca ocorrerá. A função c3 extrapolada dos sinais correlatados pode ser
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123 / 193 terminada ao valor representado por L1. Além disso, pode ser útil, usando novamente técnicas de engenharia bem conhecidas, determinar um segundo limite ou sinal de corte, representado graficamente por L2, que representa um corte econômico isto é, uma resistência compressiva além da qual é economicamente inviável perfurar, por exemplo porque a quantidade de progresso que a broca pode fazer não justificará a quantidade de desgaste. Se referindo também à Figura 23, é possível ao computador 52 extrapolar, dos sinais de eficiência atuais incrementais e a uma série de sinais representados por curva c3, outra série de sinais elétricos, representados graficamente por curva c4 na Figura 23, correspondendo a uma relação contínua entre trabalho cumulativo feito e redução de eficiência devido a desgaste para uma dada resistência de rocha. Isto também pode ser desenvolvido de dados históricos. O ponto de fim pmax, representando a quantidade máxima de trabalho que pode ser feito antes de falha de broca, é igual ao ponto como rotulado na Figura 20. Outras curvas semelhantes a c4 poderiam ser desenvolvidas para outras resistências de rocha na gama coberta pela Figura 22.
[000364] Também é possível ao computador 52 processar sinais já descritos para produzir um sinal correspondendo à taxa de penetração, abreviada ROP. Como mencionado acima, há uma relação fundamental entre taxa de penetração e potência. Esta relação é, mais especificamente, definida pela equação:
R = PiimEb/oiAb (15) [000365] Será apreciado que todas as variáveis nesta equação de qual a taxa de penetração, R, são determinadas, já foram definidas, e além disso, terão sido convertidas em sinais elétricos correspondentes introduzidos em computador 52. Portanto, o computador 52 pode determinar a taxa de penetração processando estes sinais para executar o equivalente eletrônico de resolver a equação 15.
[000366] A aplicação da vida real mais básica disto é em predizer a taxa
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124 / 193 de penetração, desde que meios já são conhecidos para medir de fato taxa de penetração enquanto perfurando. Um uso de uma tal predição seria comparála com a taxa de penetração atual medida enquanto perfurando, e se a comparação indicar uma diferença significante, investigar problemas de perfuração.
[000367] Um uso particularmente interessante da relação de trabalho nominal, eficiência e seus corolários, e ROP é em determinar se uma broca do projeto em questão pode perfurar uma distância significante em um dado intervalo de formação, e nesse caso, quão distante e/ou quão rápido. Isto pode ser ampliado para avaliar vários projetos diferentes de broca neste respeito, e para esses projetos de broca para quais uma ou mais das brocas em questão pode perfurar o intervalo, uma seleção de broca instruída pode ser feita em uma base custo por comprimento unitário de formação perfurada.
[000368] Figura 24 esquematiza uma árvore de decisão, conectada com os processos que podem ser executados por computador 52. Um intervalo H de interesse passa por longarina dura 84 como mostrado na Figura 1.
[000369] Primeiro, como indicado no bloco 2490, a resistência compressiva máxima de rocha para o intervalo de interesse H é comparada a um limite adequado, preferivelmente o valor a L2 na Figura 22, para o primeiro projeto de broca a ser avaliado. O computador 52 pode fazer isto comparando sinais correspondentes. Se a resistência de rocha no intervalo H exceder este limite, então o projeto de broca em questão é eliminado de consideração. Caso contrário, a broca tem estado OK, e nós procedemos para bloco 2492. O intervalo H em questão terá sido subdividido em vários incrementos muito pequenos, e sinais elétricos correspondentes terão sido introduzidos no computador 52. Para propósitos da presente discussão, nós começaremos com os primeiros dois tais incrementos. Pelos processos previamente descritos, um sinal de eficiência para uma broca nova do primeiro tipo pode ser escolhido para a resistência de rocha do incremento
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125 / 193 mais novo em intervalo H, que nesta passagem cedo será o segundo dos dois incrementos acima mencionados.
[000370] Em uma concretização de exemplo, o computador 52 terá sido programado de forma que esses incrementos de intervalo H que atravessam presumidamente longarina dura serão identificáveis. Em um processo indicado diagramaticamente por bloco 2494, o computador determina se ou não o incremento mais novo, aqui o segundo incremento, é abrasivo. Desde que o segundo incremento estará muito perto da superfície ou extremidade superior de intervalo H, a resposta nesta passagem será não.
[000371] O processo assim procede diretamente para bloco 2498. Se esta passagem cedo pela malha for a primeira passagem, não haverá nenhum valor para trabalho cumulativo feito em incrementos precedentes. Se, por outro lado, uma primeira passagem foi feita com só um incremento, pode haver um valor para o trabalho feito nesse primeiro incremento, e um ajuste do sinal de eficiência devido à redução de eficiência devido a esse trabalho anterior pode ser feito no bloco 2498 usando os sinais indicados diagramaticamente na Figura 23. Porém, até mesmo neste último exemplo, porque os incrementos são tão pequenos, o trabalho e redução de eficiência do primeiro incremento serão desprezíveis, e qualquer ajuste feito é insignificante.
[000372] Como indicado no bloco 2499, o computador então processará o limite de potência, eficiência, resistência de rocha in situ, e sinais de área secional de broca, para modelar a taxa de penetração para os primeiros dois incrementos (se isto for a mesma primeira passagem pela malha) ou para o segundo incremento (se uma primeira passagem foi feita usando só o primeiro incremento). Em todo caso, cada sinal de ROP incremental pode ser armazenado. Alternativamente, cada sinal de ROP incremental pode ser transformado para produzir um sinal de tempo correspondente, para o tempo para perfurar o incremento em questão, e os sinais de tempo podem ser
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126 / 193 armazenados. Deveria ser entendido que esta etapa não precisa ser executada logo depois da caixa de etapa 2498, mas poderia, por exemplo, ser executada entre caixas de etapa 24102 e 24104, descritas abaixo.
[000373] A seguir, como indicado no bloco 24100, o computador processará os sinais de eficiência para os primeiros dois incrementos (ou para o segundo incremento se o primeiro fosse assim processado em uma passagem mais cedo) para produzir sinais de trabalho preditos incrementais elétricos respectivos correspondendo ao trabalho que seria feito pela broca em perfurar os incrementos respectivos.
[000374] Como indicado no bloco 24102, o computador então acumula os sinais de trabalho preditos incrementais para estes primeiros dois incrementos para produzir um sinal de trabalho predito cumulativo.
[000375] Como indicado no bloco 24104, sinais correspondendo aos comprimentos dos primeiros dois incrementos também são cumulados e comparados eletronicamente ao comprimento do intervalo H. Paraos primeiros dois incrementos, a soma não será maior que ou igualao comprimento de H, assim o processo procede para bloco 24106.O computador comparará eletronicamente o sinal de trabalho cumulativo determinado no bloco 24102 com um sinal correspondendo à taxa de trabalho, isto é, o valor de trabalho para pmax (Figura 20) determinado previamente. Para os primeiros dois incrementos, o trabalho cumulativo será desprezível, e certamente não maior do que a avaliação de trabalho. Portanto, como indicado por linha 24107, nós ficamos na malha principal e retornamos para bloco 2492, onde outro sinal de eficiência é gerado baseado na resistência de rocha do próximo, isto é, terceiro, incremento. O terceiro incremento ainda não estará no longarina dura, assim o processo procederá novamente diretamente de bloco 2494 para bloco 2498. Aqui, o computador ajustará o sinal de eficiência para o terceiro incremento baseado no sinal de trabalho cumulativo anterior gerado no bloco 24102 na passagem precedente pela malha, isto é,
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127 / 193 ajustando para trabalho que seria feito se a broca tivesse perfurado pelos primeiros dois incrementos. O processo então procede como antes.
[000376] Para esses incrementos posteriores, porém, que se acham dentro da longarina dura, a programação de computador 52, no ponto indicado diagramaticamente por bloco 2494, ativará um ajuste para caráter abrasivo, baseado em sinais correspondendo a dados desenvolvidos como descrito anteriormente, antes de proceder à etapa de ajuste 2498.
[000377] Se, a algum ponto, a porção do processo indicado por bloco 24106 mostrar um sinal de trabalho cumulativo maior do que ou igual ao sinal de taxa de trabalho, nós sabemos que mais que uma broca do primeiro projeto será precisada para perfurar o intervalo H. Neste momento, em algumas concretizações, como indicado por bloco de etapa 24107, os sinais de ROP armazenados são calculados em média e então processados para produzir um sinal correspondendo ao tempo que teria levado para a primeira broca perfurar ao ponto em questão. (Se os sinais de ROP incrementais já foram convertidos em sinais de tempo incrementais, então, certamente, os sinais de tempo incrementais simplesmente serão somados). Em todo caso, nós assumiremos que nós estamos começando agora outra broca deste primeiro projeto, de forma que, como indicado por bloco 24108, o sinal de trabalho cumulativo será fixado de volta a zero antes de proceder a bloco 2492 da malha.
[000378] Por outro lado, eventualmente tanto a primeira broca do primeiro projeto ou alguma outra broca desse primeiro projeto resultará em uma indicação no bloco 24104 que a soma dos incrementos é maior do que ou igual ao comprimento do intervalo H, isto é, que a broca ou conjunto de brocas perfurou hipoteticamente o intervalo de interesse. Neste caso, a programação de computador 52 causará uma indicação apropriada, e também fará o processo proceder ao bloco 24110, que representa diagramaticamente a geração de um sinal indicando a vida restante da última broca desse projeto. Isto pode ser determinado da série de sinais representados diagramaticamente
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128/ 193 por curva C2 na Figura 20.
[000379] A seguir, como indicado por bloco de etapa 24111, o computador executa a mesma função descrita com relação a bloco de etapa 24107, isto é, produz um sinal indicando o tempo de perfuração para a última broca nesta série (deste projeto).
[000380] A seguir, como indicado por bloco 24112, o operador determinará se ou não a gama desejada de projetos foi avaliada. Como descrito até agora, só um primeiro projeto terá sido avaliado. Portanto, o operador selecionará um segundo projeto, como indicado no bloco 24114. Assim, não só é o trabalho cumulativo fixado de volta a zero, como no bloco 24108, mas sinais correspondendo a dados de eficiência diferentes, relação de trabalho nominal, dados de caráter abrasivo, etc., para o segundo projeto serão introduzidos, substituindo aqueles para o primeiro projeto, e usados em reiniciar o processo. Novamente, como indicado por 24115, o processo de avaliar o segundo projeto só procederá à malha principal se o corte de resistência compressiva para o segundo projeto não for excedido pela resistência de rocha dentro do intervalo H.
[000381] A algum ponto, no bloco 24112, o operador decidirá que uma gama adequada de projetos de broca foi avaliada. Nós então procedemos para bloco 24116, isto é, para selecionar a broca que resultará no custo mínimo por metro para perfurar o intervalo H. Deveria ser notado que isto não significa necessariamente uma seleção da broca que pode perfurar mais distante antes de ser substituída. Por exemplo, pode haver uma broca que pode perfurar o intervalo inteiro H, mas que é muito cara, e uma segundo projeto de broca, para o qual duas brocas seriam exigidas para perfurar o intervalo, mas com o custo total destas duas brocas sendo menos que o custo da uma broca do primeiro projeto. Neste caso, o segundo projeto seria escolhido.
[000382] Permutações mais sofisticadas podem ser possíveis em exemplos onde é bastante certo que a caráter abrasivo relativo em seções
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129 / 193 diferentes do intervalo variará. Por exemplo, se levará pelo menos três brocas de qualquer projeto para perfurar o intervalo H, poderia ser possível fazer uma seleção de um primeiro projeto para perfurar aproximadamente até a longarina dura, um segundo e mais caro projeto para perfurar por longarina dura, e um terceiro projeto para perfurar abaixo de longarina dura.
[000383] Um método alternado para determinar eficiência mecânica de broca é provido. Este método alternado de determinar eficiência mecânica de broca é além do método de determinar eficiência mecânica de broca previamente apresentado aqui acima. Junto com analisar o trabalho de uma broca de dado tamanho e projeto na perfuração de um intervalo de uma formação de rocha, eficiência mecânica de broca também pode ser definida como uma porcentagem do torque total aplicado pela broca que de fato perfura a formação de rocha. Esta definição de eficiência mecânica de broca forma a base para um modelo de eficiência mecânica de torque de broca para avaliar trabalho de uma broca de dado tamanho e projeto.
[000384] Para entender melhor esta concretização alternada, nos deixe primeiro revisar para um momento como eficiência mecânica de broca foi descrita tradicionalmente na arte. Eficiência mecânica foi descrita na arte como a relação da resistência inerente de uma rocha através da força aplicada por uma broca para perfurar pela rocha. Esta definição de eficiência mecânica pode ser expressa matematicamente como segue:
E1 = gA/F (16) onde:
E1 = eficiência mecânica de broca da arte anterior (fracionário);
g = resistência compressiva de rocha (lbf/pol2, ou psi);
A = área secional da broca (pol2); e
F = força de perfuração aplicada pela broca (lbf).
[000385] Além disso, força de broca pode ser expressa
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130 / 193 matematicamente como segue:
F=120nNT/R (17) onde:
F = força de perfuração aplicada pela broca (lbf);
N = velocidade rotativa de broca (rpm);
Tt = torque total aplicado pela broca (ft.lbf); e
R= taxa de penetração de broca (ft/h).
[000386] Como mencionado acima, o método de determinar eficiência mecânica de broca de acordo com a concretização alternada inclui definir eficiência mecânica de broca como uma porcentagem do torque total aplicado pela broca que de fato perfura a rocha. Esta definição de eficiência mecânica de broca é expressa como segue:
E2 = Tc/Tt (18) onde:
E2 = eficiência mecânica de broca equivalente (fracionário); Tc = torque cortante aplicado pela broca (ft.lbf); e Tt = torque total aplicado pela broca (ft.lbf).
[000387] O modelo de eficiência mecânica de broca de acordo com a concretização alternada reconhece o fato que uma porção do torque total é dissipada como fricção, ou:
Tt = Tc + Tf (19) onde:
Tf = torque de fricção dissipado pela broca (ft.lbf).
[000388] As duas definições precedentes de eficiência mecânica de broca podem ser mostradas serem definições matematicamente equivalentes, quer dizer, E2 = E1. Para provar que os dois são matematicamente equivalentes, nos deixe considerar a discussão seguinte.
[000389] Quando eficiência mecânica de broca é cem por cento (100%), então segue logicamente que o torque de fricção de broca deve ser zero. Quer
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131 / 193 dizer, quando E = 1, então Tf = 0, e, portanto, o torque total iguala o torque cortante (Tt = Tc).
[000390] Substituindo estes valores nas equações (16) e (17) para a eficiência mecânica de broca produz:
E1 = 1 = aAR/120nNTt = σΑΚ/120π\Τ„. (20)
Resolvendo para Tc produz:
Tc = (σΑΚ/120π\) (21)
Substituindo esta expressão para Tc na equação (20) produz:
E1 = (σΑΚ/120π\) (1/Tt) = Tc/Tt = E2 (22) [000391] Portanto, E2 = E1, e as duas definições de eficiência de broca são matematicamente equivalentes.
[000392] Retornando agora à Figura 26, o efeito de desgaste de broca sobre torque será discutido. Para uma broca de dado tamanho e projeto, a ilustração mostra a relação entre torque e trabalho cumulativo feito pela broca. A escala de trabalho cumulativo se estende de trabalho cumulativo zero até o trabalho cumulativo Ωmax da broca. Lembre que o desgaste de uma broca está relacionado funcionalmente ao trabalho cumulativo feito pela broca. O trabalho cumulativo Ωmax assim corresponde ao ponto ao qual a broca suportou um desmate broca máximo. Além de Ωmax a broca não é mais útil realisticamente.
[000393] Da Figura 26, torque é mostrado como incluindo um torque cortante (isto é, a porcentagem de torque total que é torque cortante) e um torque de fricção (isto é, a porcentagem de torque total que é torque de fricção). Torque cortante (Tc) é torque que corta a rocha de uma dada formação. Torque de fricção (Tf) é torque que é dissipado como fricção. Torque é ademais uma função de um torque operacional (Toper) do equipamento de perfuração particular ou aparelho de perfuração que está aplicando torque à broca. O torque operacional está ademais limitado por um torque operacional seguro máximo do equipamento de perfuração particular
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132 / 193 ou aparelho de perfuração. Como se tornará ademais aparente da discussão abaixo, o modelo de eficiência mecânica de torque de broca de acordo com a concretização alternada reconhece efeitos previamente desconhecidos de equipamento de perfuração operando torque na eficiência mecânica de broca. Na Figura 26, para qualquer dado ponto ao longo do eixo de trabalho cumulativo até Ωmax, o torque operacional é igual à soma do torque cortante mais o torque de fricção. Quando o trabalho cumulativo da broca aumenta de zero para Ωmax, a porcentagem de torque cortante diminui quando a porcentagem de torque de fricção aumenta. A porcentagem de torque cortante para torque de fricção varia ademais conforme as geometrias da dada broca, peso sobre broca, resistência compressiva de rocha, e outros fatores, como será explicado ademais aqui abaixo. Além da taxa de trabalho máxima, Ωmax, para uma broca de dado tamanho e projeto, torque cortante é um mínimo e torque de fricção é um máximo.
[000394] Como discutido aqui, o computador 52 provê várias saídas de sinal incluindo saídas visualmente perceptíveis, por exemplo na forma de uma saída de exibição, saída de cópia em tela, ou saída de cópia física. Tais saídas visualmente perceptíveis podem incluir informação como mostrada nas várias figuras do presente pedido. Por exemplo, o efeito de desgaste de broca sobre torque pode ser exibido em um terminal de exibição de computador ou impressão de computador como uma representação gráfica de torque contra trabalho cumulativo feito por uma broca, por exemplo mostrado na Figura 26. Outra saída pode incluir uma exibição ou impressão de uma representação gráfica de eficiência mecânica de uma broca como uma função de trabalho cumulativo feito. Ainda ademais, a exibição ou cópia impressa pode incluir uma representação gráfica de eficiência mecânica como uma função de profundidade de um furo abaixo sendo perfurado. Outras características de trabalho-desgaste de broca e parâmetros também podem ser representados graficamente como uma função de profundidade do furo abaixo sendo
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133 / 193 perfurado.
[000395] Se referindo agora à Figura 27, um gráfico de torque contra peso sobre broca (WOB) para uma broca de dado tamanho e projeto para perfurar uma formação de rocha de uma dada resistência compressiva de rocha é ilustrado e será ademais explicado aqui abaixo. O gráfico de torque contra WOB também pode ser chamado o modelo característico de torque contra WOB da broca de dado tamanho e projeto. Ainda ademais, o modelo característico de torque contra WOB também pode ser chamado um modelo de eficiência mecânica de torque da broca de dado tamanho e projeto para uma dada resistência compressiva de rocha.
[000396] Torque operacional Toper é ilustrado na Figura 27 como indicado pelo numeral de referência 27150. Torque operacional é o torque provido à broca de um equipamento de perfuração particular (não mostrado) ou aparelho de perfuração sendo usado, ou sob consideração para uso, em uma operação de perfuração. O torque operacional de um equipamento de perfuração ou aparelho de perfuração está limitado por limitações mecânicas do equipamento ou aparelho específico, ademais por um torque operacional máximo seguro do equipamento ou aparelho particular. Como mencionado acima, torque operacional do equipamento de perfuração particular tem um efeito sobre eficiência mecânica de broca, como pode ser ademais entendido da discussão aqui abaixo.
[000397] Limitar valores de torque para o modelo característico de torque contra WOB pode ser determinado de dados empíricos históricos (isto é, registros de poço mostrando medições de torque), de testes de laboratório, ou calculados. Por exemplo, um valor de torque limitante Tdc-MAX pode ser determinado pelo torque ao qual uma profundidade máxima de corte é alcançada por cortadores críticos da dada broca. A profundidade máxima de corte corresponde à condição, da estrutura cortante sendo completamente embutida na rocha sendo cortada. Dados para determinar Tdc-MAX podem ser
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134 / 193 obtidos por testes de laboratório. Alternativamente, o torque Tdc-MAX pode ser calculado da relação entre força descendente aplicada à broca (WOB), área de contato projetada axial, e resistência compressiva de rocha como expressa na equação (25) abaixo e uma simulação em computador resolvendo para torque na equação (23) abaixo, como será discutido ademais aqui. Além disso, em uma operação de perfuração atual no campo, Tdc pode ser determinado também começando a perfurar a uma velocidade rotativa fixa e peso sobre broca mínimo, então aumentando gradualmente o peso sobre broca enquanto monitorando um torque total e taxa de penetração. Taxa de penetração aumentará com peso sobre broca a um ponto ao qual nivelará, ou até mesmo cairá, em que o torque nesse ponto é Tdc. Para qualquer dado valor de torque total representado por um sinal elétrico, é possível processar um sinal elétrico correspondente para produzir um sinal correspondendo a um valor de peso sobre broca. Quer dizer, uma vez que a característica de torque contra WOB seja conhecida, então para qualquer dado torque, é possível determinar um peso sobre broca correspondente. Assim, um valor de peso sobre broca, W, correspondendo a um torque, T, em questão pode ser determinado do modelo característico de torque contra WOB e um sinal correspondente gerado e introduzido em computador 52, ou vice-versa.
[000398] Alternativamente, onde série de sinal ou famílias de séries estão sendo desenvolvidas para prover diretrizes avançadas completas para uma broca particular, pode ser útil definir, de dados de campo, um valor, μ, que varia com desgaste como segue:
μ = (T-Tq/(W-Wq) (23) onde
Tq = torque para peso sobre broca de limiar; e
Wq = peso sobre broca de limiar.
[000399] O computador 52 pode processar sinais correspondendo a T, To, W0 e μ para executar o equivalente elétrico de resolver a equação dada
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135 / 193 por:
W = ((Τ-Το)/μ) + Wo (24) [000400] Assim, um sinal pode ser produzido que é representativo do peso sobre broca correspondendo ao torque em questão.
[000401] Divagando por um momento, a presente técnica é dirigida ademais a um sistema de análise para prover informação a um cliente para uso em selecionar uma broca apropriada (ou brocas) para uma operação de perfuração de uma dada formação. Brevemente, dados brutos de registros de dados podem ser colecionados eletronicamente e processados por computador 52. Dos registros de dados, litologia da composição da formação é determinada. Além disso, porosidade da formação também pode ser calculada ou medida dos dados de registro. Com um conhecimento de litologia e porosidade, resistência de rocha pode ser calculada, como descrito mais completamente na seção relativa ao modelo de resistência de rocha. Uma vez que a resistência de rocha seja conhecida, então o trabalho que uma broca particular de um dado tamanho e projeto deve fazer para construir um furo de poço de um dado intervalo em uma dada formação pode ser determinado. Com um conhecimento do trabalho que a broca deve fazer para construir um dado furo de poço, então uma decisão inteligente pode ser tomada sobre selecionar a melhor broca para uso em perfurar o furo de poço particular. Determinação de litologia, porosidade, e resistência de rocha assim envolve análise de registro baseada em geologia. Com a concretização alternada, uma análise de torque contra peso sobre broca e eficiência mecânica de broca é baseada na mecânica de broca de perfuração, resistência de rocha, e torque operacional de um equipamento de perfuração ou aparelho de perfuração sendo usado ou considerado para uso em uma operação de perfuração particular.
[000402] Um sistema de análise tendo a habilidade para prover informação que até agora foi previamente indisponível é provido. Quer dizer,
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136 / 193 com conhecimento de quanto trabalho uma broca deve fazer em perfurar um furo de poço de um dado intervalo, a vida da broca pode ser avaliada precisamente. Além de trabalho de broca, desgaste de broca pode ser avaliado precisamente. Trabalho incremental e desgaste incremental podem ser ademais representados graficamente como uma função de profundidade de furo de poço para prover uma indicação visualmente reconhecível do mesmo. Ainda ademais, eficiência mecânica de broca também pode ser avaliada mais precisamente.
[000403] Retornando agora à discussão de eficiência mecânica de broca, eficiência mecânica pode ser definida como a relação de torque que corta sobre o torque total aplicado pela broca. O torque total inclui torque cortante e torque de fricção. Ambos torque cortante e torque de fricção criam desgaste de broca, porém, só torque cortante corta a rocha. Quando uma broca está nova, a maioria do torque vai para cortar a rocha. Porém, quando a broca se desgasta progressivamente, cada vez mais torque vai para torque de fricção. Declarado diferentemente, quando a broca se desgasta progressivamente, cada vez menos torque corta a rocha. Eventualmente, nenhum dos torques corta a rocha e o torque é dissipado completamente como fricção. No exemplo posterior, quando há só torque de fricção, a broca está girando essencialmente no furo de poço sem qualquer ocorrência adicional de qualquer ação cortante. Quando a broca atua como uma superfície polida e não corta, ela gerará torque e eventualmente se desgastará.
[000404] Como discutido anteriormente, eficiência mecânica pode ser estimada de parâmetros operacionais medidos. Parâmetros operacionais medidos incluem WOB, rpm rotativa, taxa de penetração (correspondendo a quão rápido a broca está progredindo em uma direção axial na formação), e torque sobre broca (TOB, correspondendo a quanto torque está sendo aplicado pela broca). Além disso, TOB pode ser estimado do modelo de torque contra peso sobre broca como discutido ademais aqui. Além disso,
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137 / 193 uma eficiência mecânica atual também pode ser determinada do modelo de torque contra peso sobre broca.
[000405] Nos deixe agora considerar a relação entre a geometria de uma broca e eficiência mecânica. Uma broca de dado tamanho e projeto pode ser projetada em um computador usando software de projeto auxiliado por computador conhecido satisfatório. A geometria de uma broca inclui a forma de cortadores (isto é, dentes), a forma de corpo de broca ou matriz de broca, e colocação dos cortadores sobre corpo de broca ou matriz de broca. Geometrias de broca também podem incluir medições correspondendo a uma área de contato axial projetada mínima para um cortador (Aaxial_MIN), a uma área de contato axial projetada máxima para um cortador (Aaxial_MAX), a uma profundidade máxima de corte (dc_MAX), e área de seção transversal da broca (Ax). Veja por exemplo Figura 29A.
[000406] Equipado com a geometria de uma broca, por exemplo tendo a informação de geometria de broca e dados de projeto armazenados no computador, eficiência mecânica de broca pode ser então estimada a uma dada condição de desgaste uma dada resistência de rocha. Em outras palavras, eficiência mecânica em qualquer resistência de rocha a qualquer condição de desgaste para uma dada broca pode ser calculada (isto é, predita). Com respeito à frase a qualquer condição de desgaste, existe uma condição de desgaste teórica depois da qual os dentes cortantes da broca estão gastos a uma tal extensão que eficiência mecânica se torna imprevisível depois disso. Esta condição é chamada uma condição cega, aqui. A condição de desgaste teórica pode corresponder a um ponto ao qual os cortadores críticos (isto é, dentes de broca críticos) da broca estão gastos até o corpo de broca ou matriz de broca. Assumindo desgaste uniforme, eficiência mecânica é teoricamente determinável até uma condição de desgaste teórica de cem por cento (100%). Assim, durante a fase de planejamento de uma operação de perfuração, a eficiência mecânica para uma broca particular pode ser estimada. Eficiência
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138 / 193 mecânica é estimada da relação de torque cortante para torque somar, ademais como derivada da relação de torque para WOB. Das geometrias de uma broca de dado tamanho e projeto e da relação trabalho-desgaste cumulativo da broca, o gráfico característico de torque contra WOB correspondente para uma dada resistência de rocha pode ser construído, como mostrado na Figura 27.
[000407] Construção do gráfico de torque contra WOB da Figura 27 será explicada agora ademais, começando com uma breve revisão de perfuração básica. Para a formação de um furo de poço, uma broca é fixada ao término de uma coluna de perfuração. A coluna de perfuração é suspensa de um equipamento de perfuração ou aparelho de perfuração. Tal coluna de perfuração pode pesar centenas de milhares de libras. Durante uma operação de perfuração atual, um guincho de perfuração pode suspender realmente uma 1600 m ou 3200 m de tubo (coluna de perfuração) no furo de poço com a broca presa à extremidade da coluna de perfuração. Peso sobre broca pode ser ajustado a uma quantidade desejada usando várias técnicas padrão conhecidas na arte. Por exemplo, se a coluna de perfuração pesasse 135900 kg, e um peso sobre broca de 9060 kg for desejado, então o guincho é ajustado para suspender só 126840 kg. Dispositivos adequados também são conhecidos para medir peso sobre broca.
[000408] Durante perfuração atual, há pelo menos dois parâmetros de perfuração que podem ser controlados. Um parâmetro é WOB, como discutido acima. O outro parâmetro é a taxa à qual a broca é girada, também chamada rpm rotativa (RPM).
[000409] O modelo característico de torque contra WOB para uma broca de dado tamanho e projeto pode ser gerado como segue. Teoricamente, começando com uma broca perfeitamente lisa, cem por cento (100%) cega, também chamada gasta, do dado tamanho e projeto, a broca 100% cega é girada sobre uma rocha ou formação (tendo uma dada resistência de rocha) a
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139 / 193 uma dada rpm (por exemplo, sessenta (60) rpm). Uma aplicação gradual de WOB crescente (começando a WOB zero) é aplicada, em que nenhum efeito de perfuração ou corte na rocha ou formação ocorre. Isto é porque a broca está essencialmente cega e a broca não penetra na rocha. Giro ou volta da broca 100% cega com WOB assim resulta em uma taxa de penetração igual a zero (ROP=0). Torque é gerado, porém, embora a taxa de penetração seja zero. Torque pode ser representado graficamente como uma função de WOB para produzir uma característica de torque contra WOB para a broca 100% cega. Tal característica de torque contra WOB para a broca 100% cega é representativa de uma linha de fricção, por exemplo como identificada por numeral de referência 27160, na Figura 27. A ROP zero, a rocha não está sendo cortada e o torque é completamente torque de fricção.
[000410] Uma vez que a linha de fricção 27160 seja determinada, a característica de torque contra WOB de uma broca afiada pode ser obtida. A broca afiada é uma broca do dado tamanho e projeto em condição nova. A broca afiada tem geometrias de acordo com o projeto de broca particular, para qual o modelo característico de torque contra WOB está sendo gerado. Um método de obter informação para gerar a característica de torque contra WOB para a broca afiada é girar a coluna de perfuração e broca afiada (por exemplo, a 60 rpm) logo antes da broca tocar o fundo do furo de poço. WOB é aplicado gradualmente. Um certo WOB de limiar (WOB1) deve ser aplicado à broca afiada para obter apenas uma mordida na rocha ou formação. Nesse ponto, o WOB de limiar é obtido e registrado, como apropriado. Uma vez que a broca afiada comece cortando na rocha, e com WOB crescente gradual adicional, o torque para a broca afiada segue uma característica de torque de broca afiada contra WOB. A característica de torque contra WOB para a broca afiada é mostrada e representada pela linha cortante de broca afiada, identificada por numeral de referência 27170, na Figura 27. Enquanto a broca afiada está cortando a uma dada rpm rotativa e WOB crescente gradualmente,
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140 / 193 haverá um ROP correspondente, até um ROP máximo. Além disso, quando a rocha está sendo cortada pela broca afiada, o torque aplicado pela broca inclui ambos torque cortante (Tc) e torque de fricção (Tf).
[000411] Como mostrado na Figura 27, a linha cortante de broca afiada 27170 se estende de um ponto inicial 27172 na linha de fricção 27160 no WOB de limiar (WOB1) para um ponto de extremidade 27174 correspondendo a uma profundidade máxima de corte dc para a broca afiada, alternativamente chamada a profundidade máxima de ponto cortado. A profundidade máxima de corte dc para a broca afiada corresponde àquele ponto 27174 na linha de corte de broca afiada 27170 à qual os cortadores críticos da broca afiada estão cortando na rocha por uma quantidade máxima. Além disso, há um torque sobre broca correspondente (Tdc-MAX) e peso sobre broca (WOB3) para a profundidade máxima de ponto cortado 27174 da broca afiada, como será discutido ademais aqui abaixo.
[000412] Para o modelo característico de torque contra WOB, o torque operacional (Toper) de um equipamento de perfuração é representado por linha horizontal 27150 no gráfico de torque contra WOB da Figura 27. Todo equipamento de perfuração ou aparelho de perfuração tem uma saída de torque máximo. Quer dizer, o equipamento ou aparelho de perfuração só pode aplicar tanto torque rotativo a uma cadeia de perfuração e broca quanto é fisicamente possível para esse equipamento de perfuração particular. Assim, efeitos sobre eficiência mecânica como consequência do torque produzido do equipamento de perfuração particular, e mais particularmente, torque máximo produzido, pode ser observado do modelo característico de torque contra WOB para uma broca particular. O valor máximo do torque operacional sobre broca Toper para o modelo característico de torque contra WOB será assim limitado pelo torque máximo produzido para o equipamento de perfuração particular sendo usado ou sob consideração para uso em uma operação de perfuração.
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141 / 193 [000413] Para operações de perfuração, um fator de segurança pode ser implementado no qual o equipamento de perfuração não é operado a seu torque sobre broca máximo operacional, mas ao invés a algum torque sobre broca operacional ótimo diferente do torque sobre broca operacional máximo. Um torque sobre broca operacional ótimo pode ser selecionado dentro de uma gama por exemplo menos que ou igual ao torque operacional máximo para preocupações de segurança operacional. Seleção de uma gama de torque ótima do gráfico de torque contra WOB provê a determinação de uma gama de WOB operacional ótima. Se referindo novamente à Figura 27, e com respeito à linha cortante de broca afiada 27170, há um WOB operacional máximo correspondente (WOB2) para o torque sobre broca operacional de acordo com o equipamento de perfuração particular sendo usado ou considerado para desgaste em uma operação de perfuração.
[000414] Para propósitos de ilustração, um torque operacional Toper é selecionado que ocorre dentro de uma gama de torque operacional. Se referindo novamente à Figura 27, para o torque operacional Toper, há um peso sobre broca W0B2 correspondente. Quando a broca afiada está cortando a rocha, o torque total (Tt igual a Toper) inclui torque cortante (Tc) e torque de fricção (Tf). Do modelo característico de torque contra WOB, o torque cortante (Tc) é aquela porção do torque total que corta a rocha. O torque de fricção (Tf) é aquela porção do torque total que é dissipada como fricção. Com conhecimento do torque total (Toper) e do torque de fricção (Tf) do modelo característico de torque contra WOB, o torque cortante (Tc) pode ser determinado prontamente (isto é, Tc = Toper - Tf).
[000415] Quando a broca particular se desgasta, a operação de perfuração requererá um ajuste para cada vez mais (isto é, aumentado) WOB a fim de que a broca obtenha uma mordida na rocha. Lembre que desgaste de broca pode ser medido usando o modelo de trabalho-desgaste cumulativo para a broca particular. O WOB de limiar precisará ser aumentado por conseguinte
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142 / 193 quando a broca se desgasta. Assim para uma broca gasta, a operação de perfuração requererá um WOB mais alto do que para a broca afiada. Como usado aqui, o termo broca gasta corresponde a uma broca em uma condição entre uma broca afiada e broca cega. O peso sobre broca de limiar mais alto exigido WOB3 e uma linha cortante de broca gasta correspondente 27180 são ilustrados na Figura 27. Para a broca gasta, a porcentagem de torque de fricção aumenta (em maior proporção do que para a broca afiada) e a porcentagem de torque cortante diminui (em maior proporção do que para a broca afiada) com respeito a um dado torque total quando WOB aumenta, como mostrado nas Figuras 26 e 27.
[000416] Construção de um modelo característico de torque contra WOB para uma broca de dado tamanho e projeto, como mostrado na Figura 27, pode ser realizada das geometrias conhecidas da broca de dado tamanho e projeto. Isto é, para uma dada resistência de rocha σ, usando ademais geometrias conhecidas da broca de dado tamanho e projeto (como pode ser derivado prontamente de um modelo tridimensional da broca), os vários declives do modelo característico de torque contra WOB podem ser obtidos. O declive da linha de fricção 27160, o declive, μ, da linha cortante de broca afiada 27170, e o declive da linha cortante de broca gasta 27180 podem ser calculados. Por exemplo, a linha de fricção 27160 pode ser estabelecida usando o procedimento como indicado aqui acima. Além disso, as geometrias de broca proveem informação sobre área de contato axial projetada Aaxial a uma dada profundidade cortada dc da broca afiada e da broca gasta. Por exemplo, com informação sobre a área de contato projetada axial máxima, o valor de torque de limite superior de linha cortante de broca afiada para profundidade máxima, Tdc-MAX, ponto de extremidade cortada 27174 pode ser determinado. Ainda ademais, WOB de limiar (WOB1) para a broca afiada e o WOB de limiar (WOB3) para a broca gasta também podem ser determinados baseado em área de contato projetada axial da broca afiada e da broca gasta,
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143 / 193 respectivamente, como será explicado ademais aqui abaixo. Note que o valor de WOB de limiar (WOB3) da broca gasta é o mesmo valor como o valor de WOB da broca afiada no ponto de extremidade 27174 da linha cortante de broca afiada, baseado no fato que a área de contato projetada axial da broca gasta à profundidade de corte zero é igual à área de contato projetada axial da broca afiada à profundidade de corte máxima.
[000417] Se referindo agora às Figuras 28A e 28B, exemplos ilustrativos de WOB de perfuração são mostrados. Figura 28A ilustra o efeito de um WOB de perfuração para um cortador de PDC (diamante policristalino compacto) 28200. Figura 28B ilustra o efeito de um WOB de perfuração para um cortador de dente 28210. Os cortadores mostrados nas Figuras 28A e 28B cada um representa uma broca simplificada tendo um dente de cortador fresado. Uma broca pode ter um corpo de broca 28220 (ou matriz de broca) com muitos cortadores sobre uma superfície exterior do corpo de broca. Igualmente, uma broca pode ter só um cortador. Uma broca pode incluir dentes de carboneto de tungstênio inseridos em uma matriz de corpo de broca ou uma broca pode incluir dentes de cortador fresados. Outros tipos de brocas são conhecidos na arte e assim não descritos ademais aqui.
[000418] Nas Figuras 28A e 28B, profundidade de corte (dc) é mostrada para cada tipo de cortador de broca, ademais onde a profundidade de corte é maior que zero (dc > 0). Profundidade de corte (dc) é uma medida da profundidade do embutimento de um cortador respectivo na rocha 28225 a um WOB particular. Profundidade de corte pode ser definida assim como a distância de uma superfície superior 28230 da rocha sendo cortada por um cortador individual à superfície de contato inferior 28240 do cortador individual embutido na rocha 28225 sendo cortada. Também ilustrada nas Figuras 28A e 28B é uma área de contato projetada axial Aaxial para cada tipo z de cortador de broca. Área de contato projetada axial para cada cortador é definida como uma área de contato de cortador que é projetada axialmente na
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144 / 193 rocha para uma dada profundidade de corte, onde a área de contato de cortador pode mudar de acordo com a profundidade respectiva de corte para um dado WOB.
[000419] Com respeito ao modelo característico de torque contra WOB, para qualquer dada broca, há pelo menos um cortador. Além disso, para qualquer dada geometria da broca, haverá uma área de contato projetada axial total dessa broca, a área de contato projetada axial total sendo uma função de uma profundidade respectiva de corte para um dado WOB. Além disso, a área de contato projetada axial total é a soma de áreas de contato projetadas axiais de cada cortador ou dente na broca. Área de contato projetada axial total pode mudar com uma mudança em profundidade de corte.
[000420] A linha cortante de broca afiada 27170 pode ser estabelecida usando geometrias de broca começando com uma determinação do WOB de limiar. O WOB de limiar (WOB1) é dependente da relação seguinte:
F/Aaxial = σ, para uma dada dc (na Figura 29, dc=0) (25) onde força (F) = força descendente aplicada à broca; Aaxial = área de contato projetada axial cumulativa; σ = resistência compressiva de rocha; e dc = profundidade de corte.
[000421] Para ademais ilustrar WOB de limiar, junto com as Figuras 27, 29A e 29B, suponha que a resistência de rocha de uma dada formação é 68,96 MPa, onde resistência é determinada usando um método adequado, por exemplo, como discutido previamente aqui. Ademais, para simplicidade, suponha que uma broca afiada 29250 inclui a área de contato projetada axial total é 6,45 cm2 e que a broca está repousando na superfície de uma rocha 29225, mas ainda não penetrando na rocha (Figura 29A). A fim de apenas começar ou iniciar uma penetração na rocha, deve haver primeiro um equilíbrio de força. Para o equilíbrio de força, deve existir uma aplicação de
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145 / 193 bastante força aplicada que a resistência aplicada seja igual à força de resistência.
[000422] Então, uma força maior que o equilíbrio de força é precisada para obter a ação de cortar na rocha. Em nosso exemplo, a força de resistência é 4530 kg, correspondendo à resistência de rocha. Assim, um WOB de pelo menos 4530 kg deve ser aplicado para iniciar enferrujar uma penetração na rocha.
[000423] Considere agora o exemplo de quando a broca se desgasta, por exemplo, tal que a broca gasta 29260 inclui uma área de contato projetada axial total de 25,8 cm2 como na Figura 29B. Para a broca gasta 29260 apenas iniciar penetração na rocha 29225, requer 9060 kg ou dobro o WOB da broca afiada tendo uma área de contato projetada axial de 6,45 cm2. Quer dizer, 9060 kg é requerido com uma área de contato projetada axial de 25,8 cm2 para obter o equilíbrio de força requerido antes que corte possa começar de fato. Assim, todo o peso sobre broca que é requerido para apenas iniciar penetração é dissipado como fricção. Este WOB de limiar para a broca é o mecanismo que distingue o componente de fricção de torque do componente cortante de torque.
[000424] Quando a broca se desgasta, de afiada para gasta, a eficiência mecânica da broca muda. Por exemplo, a broca pode partir com uma área de contato projetada axial de uma 6,45 cm2. Depois de cortar um certo incremento, a broca pode ter gastada a uma área de contato projetada axial de 25,8 cm2, por exemplo. A broca gasta dissipará mais do torque total como torque de fricção do que aquele da broca afiada. O WOB de limiar (WOB3) para a broca gasta é mais alto do que aquele da broca afiada (WOB1). Torque total permanece inalterado, porém. Quando a broca se desgasta, cada vez mais do torque total é dissipado como fricção e cada vez menos disso está cortando (veja Figuras 26 e 27). Este efeito em torque também influencia ROP. Quer dizer, quando o torque de fricção aumenta, o ROP diminui desde que uma
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146 / 193 porção aumentada do torque total está sendo dissipada como fricção e não como torque cortante.
[000425] Os efeitos indesejáveis de torque de fricção aumentada em ROP podem ser compensados acelerando ou aumentando a rpm rotativa da coluna de perfuração, a alguma extensão. Quando o dente de broca ou o cortador se desgasta, há uma diminuição correspondente em penetração por revolução. Quando a broca gira uma vez, para desgaste aumentado, há cada vez menos cortador ou dente disponível para escavar fora a rocha, assim cada vez menos da rocha é cavada fora por revolução. Porém, se a broca for girada mais rapidamente, então o ROP diminuído devido a desgaste de broca pode ser compensado dentro de uma certa gama. Também, rpm está limitada por um limite de potência máxima a um dado nível de torque. Uma vez que a broca cegue além de uma certa quantidade de limiar, então compensar ROP diminuído através de rpm aumentada fica ineficaz (sob certos constrangimentos e condições) e a broca é precisada ser substituída.
[000426] A descrição anterior assim realça o mecanismo subjacente para o modelo de eficiência mecânica baseado na relação ou torque cortante para torque total. Lembre que de acordo com um método anterior de determinar eficiência mecânica, eficiência mecânica é uma medida de resistência de rocha dividida por força de broca aplicada. Para ademais ilustrar a diferença entre a definição anterior e a definição como exposta aqui, considere o seguinte. Suponha, por exemplo, que é desejado perfurar um furo de poço em arenito tendo uma resistência de rocha de 68,96 MPa. Se o furo de poço for perfurado usando uma força de broca aplicada por área unitária de 137,92 MPa, então duas vezes tanta força está sendo aplicada do que é precisado de fato. A eficiência mecânica operacional é então cinquenta por cento (50%). Semelhantemente, se força de broca por área unitária de 68,96 MPa for aplicada, então a eficiência mecânica seria cem por cento 100%. Para uma eficiência mecânica de 100%, toda grama de força estaria perfurando a rocha.
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Isto é matematicamente equivalente a dizer que há torque de fricção zero. Torque de fricção zero significa que tudo está sendo aplicado à broca que está cortando a rocha. Na realidade, eficiência mecânica de 100% não é possível. Sempre haverá algo que é dissipado como fricção.
[000427] Uma medida de eficiência mecânica é a relação de torque cortante para torque total. Em vez de resistência de rocha e força de broca, a técnica descrita aqui usa a porcentagem de torque que corta (isto é, a porcentagem de torque cortante para torque total). Torque total aplicado à broca é igual à soma de torque cortante e torque de fricção.
[000428] Nos deixe voltar agora nossa discussão à determinação de torque cortante de um modelo 3-D de uma broca de dado tamanho e projeto. Como previamente discutido, um modelo 3-D da broca de dado tamanho e projeto pode ser armazenado em um computador. Uso da broca de modelo 3D pode ser simulado por computador, usando técnicas de simulação mecânicas conhecidas na arte. Quer dizer, o modelo 3-D da broca pode ser manipulado para simular perfuração em rocha de várias resistências de rocha, de condição de broca nova para condição de broca gasta usando as relações funcionais discutidas aqui. As simulações podem ser executadas para várias resistências de rocha e várias condições de desgaste, como será ademais discutido aqui abaixo. Brevemente, o modelo 3-D provê um conjunto de parâmetros que incluem i) o declive de linha de fricção, ii) o declive de linha cortante de broca afiada, iii) o declive linha cortante de broca gasta, iv) a área de contato projetada axial para a broca afiada correspondendo a seu WOB de limiar, v) a área de contato projetada axial para a broca gasta correspondendo a seu WOB de limiar, vi) uma taxa de trabalho teórica para a broca, e vii) uma característica de desgaste que é uma função de área de contato projetada axial instantânea, a característica de desgaste descrevendo a taxa de mudança de desgaste de broca da linha cortante de broca afiada para a linha cortante de broca gasta como uma função de trabalho cumulativo feito para a broca
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148 / 193 particular.
[000429] De uma análise do perfurações simuladas, parâmetros de torque contra WOB podem ser determinados. Estes parâmetros incluem declive da linha de fricção 27160, declive da linha de broca afiada 27170, e declive da linha de broca gasta 27180. Além disso, a área de contato projetada axial para a broca afiada e a área de contato projetada axial da broca gasta são determinadas do modelo 3-D (ou geometrias de broca). Uma vez que os parâmetros anteriores para a broca de dado tamanho e projeto foram determinados, então o modelo característico ou gráfico de torque contra WOB pode ser construído para qualquer resistência de rocha e qualquer condição de desgaste.
[000430] A área de contato projetada axial de uma broca nova (isto é, afiada) é determinada por um cálculo geométrico. A área de contato projetada axial é uma medição geométrica baseada em uma colocação dos cortadores ou dentes na broca. O mesmo é verdade para a área de contato projetada axial da broca gasta. A simulação de computador determina a taxa à qual o declive μ muda da linha cortante de broca afiada 27170 para a linha cortante de broca gasta 27180 com aumento em desgaste baseado em uma relação de trabalhodesgaste cumulativo da broca particular de dado tamanho e projeto. A simulação além disso determina a taxa à qual a broca fica gasta da relação de trabalho-desgaste cumulativo particular.
[000431] O tamanho de uma broca e o número de cortadores (isto é, número de lâminas ou dentes cortantes) contribuem para a determinação da área de contato projetada axial para uma broca afiada, como também para uma broca gasta. Mais especificamente, a projeção axial total da área de contato de cortador de cortadores para uma dada broca é a soma de projeções axiais de cada cortador da broca que contata de fato a formação que é usada. Lembre a discussão de área de contato projetada axial com respeito às Figuras 28A e 28B. Área de contato projetada axial é ademais uma medida de área de
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149 / 193 contato de cortador de cortadores que contatam de fato a formação a ser z
perfurada. Area de contato axial projetada total para uma broca afiada é menos que a área secional total (nr2) da broca, onde r é o raio da broca em questão.
z [000432] Área de contato projetada axial pode ser até mesmo ademais melhor entendido da discussão seguinte. Para determinação de WOB de limiar, uma broca nova (isto é, broca afiada) pode ter uma área de contato projetada axial Aaxial como mostrado na Figura 29A, onde a profundidade de corte é zero. Note que só um cortador ou dente é mostrado para simplicidade. Com um aumento em WOB além do WOB de limiar, ademais durante corte da rocha pela broca, a profundidade de cortador será então maior que zero, mas menos que ou igual a uma profundidade máxima de corte para o cortador particular. Durante perfuração, o cortador será embutido na rocha por uma certa quantidade e uma mudança correspondente na área de contato projetada axial do cortador ocorrerá. Com um conhecimento da área de contato projetada axial máxima (por exemplo, à profundidade máxima de corte (dc_max) como mostrado na Figura 29A) para um cortador, o valor de torque de limite superior, Tdc_max, ponto 27174 da linha cortante de broca afiada 27170 do gráfico de torque contra WOB, pode ser determinado. Quer dizer, com conhecimento da área de contato projetada axial máxima (Aaxial_max) da broca e a resistência de rocha, a força ou WOB na área de contato projetada axial máxima pode ser determinada da equação (25). O valor de WOB na área de contato projetada axial máxima da broca também corresponde ao valor de WOB para a profundidade máxima de corte da broca. Além disso, com conhecimento do declive μ, valor de WOB de limiar, valor de torque de limiar, e o valor de WOB para a área de contato projetada axial máxima, então o torque de limite superior correspondente, Tdc-max, pode ser determinado usando a equação (23) e resolvendo para Tdc_max.
z [000433] Área de contato projetada axial é a projeção axial da forma 3
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D total da broca sobre o plano da formação, que é uma função adicional da z
profundidade de corte (dc). Área de contato projetada axial de uma broca é a projeção da estrutura cortante sobre o plano axial. Qualquer engate que os cortadores têm na formação, a área de contato axial total é a soma cumulativa das projeções axiais de cortador individual de acordo com o engate de cada z cortador na rocha sendo perfurada. Área de contato axial é então expressa como a soma de todas as áreas de contato projetadas axiais incrementais dos cortadores individuais na broca (isto é, elementos cortantes ou dentes individuais).
[000434] Como mencionado, o modelo de broca 3-D é usado para simular perfuração, gerar o declive de fricção, gerar o declive de linha cortante afiada, e gerar o declive de linha cortante gasta. A área de contato projetada axial para uma dada profundidade de corte de uma broca pode ser determinada, das geometrias da broca, por exemplo como poderia ser obtido de um modelo 3-D da broca que foi armazenado em um computador. Uma resistência compressiva de rocha particular pode ser provida, por exemplo uma resistência compressiva de rocha como medida de uma formação particular ou como selecionada para uso com respeito a propósitos de modelagem de torque contra WOB.
[000435] Desgaste máximo, correspondendo a uma área de contato projetada axial máxima teórica para cortadores críticos da broca de dado tamanho e projeto, pode ser determinado das geometrias da broca. Quer dizer, uma tal determinação de uma área de contato projetada axial máxima teórica pode ser obtida das geometrias do modelo 3-D da broca. Por exemplo, das ilustrações mostradas nas Figuras 29A e 29B, quando o cortador se desgasta, a área de contato projetada axial de um cortador individual pode aumentar a uma quantidade máxima teórica, por exemplo como indicado por Aaxial_max. Tal quantidade máxima pode corresponder à área de contato projetada axial do cortador individual quando o cortador 29210 só está em uma condição de
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151 / 193 desgaste logo antes do cortador 29210 ser gasto até o corpo de broca 29220. Se um cortador for gasto até 100% de desgaste, então o corpo de broca contatará a formação. Nesse ponto, a área de contato projetada axial do cortador se torna a área de contato projetada axial do corpo de broca. Em outras palavras, quando a broca se desgasta, mais particularmente, os cortadores críticos 29210c da broca, a área de contato projetada axial dos cortadores críticos 29210c aumenta para uma quantidade teórica máxima depois da qual a área de contato projetada axial aumenta rapidamente de uma maneira exponencial. Veja Figuras 30 e 31.
[000436] No exemplo que a área de contato projetada axial dos cortadores críticos se torna um máximo teórico, qualquer torque aplicado adicional sobre broca é torque de fricção. A tal ponto, não existe nenhum torque de corte adicional desde que qualquer torque aplicado adicional é predominantemente de fricção. Isto resulta da área de contato projetada axial aumentada rapidamente contribuída pelo corpo de broca. Quando a broca está afiada, um tal aumento rápido em área de contato projetada axial ocorre quando os cortadores críticos da broca estão a uma profundidade máxima de corte como indicado por numeral de referência 27174 na Figura 27. A informação assim ganha da broca afiada é usada para determinar um WOB de limiar (WOB3) para a broca gasta, em que os cortadores críticos da broca gasta estão a uma condição de desgaste teórico de 100%. Em outras palavras, a condição de desgaste de 100% é uma condição na qual o elemento cortante está gasto ao ponto tal que o corpo da broca esteja contatando a formação. Note que o corpo de broca pode ser definido como qualquer coisa que apoia a estrutura cortante. Alguns cortadores da estrutura cortante são mais críticos do que outros, também chamados cortadores críticos 29210c. Assim, durante desgaste de broca, ocorrerá um grande aumento súbito em área de contato projetada axial a uma tal extensão que torque aplicado todo adicional seja de fricção. Isto é devido a uma descontinuidade súbita na área de contato
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152 / 193 projetada axial quando os cortadores ficam cada vez mais gastos. Um exemplo de área de contato projetada axial contra desgaste de broca é mostrado na Figura 31.
[000437] Determinação do torque correspondendo à profundidade máxima de ponto extremidade cortado 27174 na linha cortante de broca afiada 27170 também provê a determinação da profundidade máxima de ponto cortado para a linha cortante de broca gasta (isto é, WOB de limiar, z
WOB3). É notado que a área de contato projetada axial da broca afiada à profundidade máxima de corte por revolução é igual à área de contato projetada axial para cortadores críticos da broca gasta. Com a broca gasta, corte ocorre por cortadores não críticos da broca gasta até tal momento quando nenhum corte ocorre ademais e todo torque aplicado adicional é de fricção.
[000438] O modelo de torque contra WOB ademais emula a taxa à qual o declive μ da linha cortante de broca afiada 27170 se torna o declive da linha cortante de broca gasta 27180. Há uma diferença no declive da linha cortante de broca afiada e na linha cortante de broca gasta. Esta diferença é devido à habilidade da broca afiada cortar mais efetivamente que aquela da broca gasta. Além disso, com respeito ao modelo de torque contra WOB, uma profundidade máxima de corte por revolução é equivalente a uma penetração máxima por revolução.
[000439] Como discutido, para a ocorrência de um aumento acentuado em área de contato projetada axial da broca ocorrer, pelo menos um cortador (ou dente) da estrutura cortante é precisado desgastar até uma condição 100% gasto. Isto é indiferente se ou não o resto de cortadores está engatando na formação de rocha a alguma extensão. O aumento súbito em área de contato projetada axial resulta ademais em torque adicional sendo consumido como torque de fricção. Quando todo do torque aplicado é de fricção, então a broca está essencialmente gasta e alcançou o fim de sua vida útil.
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153 / 193 [000440] Na discussão adicional do anterior, a diferença em declive também é devido ao fato que, para a broca gasta, há um aumento significativo em área de contato projetada axial sobre aquela da broca afiada. Além do ponto de aumento significativo em área de contato projetada axial, a broca está essencialmente gasta.
[000441] Com referência à Figura 30, uma broca inclui cortadores todos ao longo de um limite da ponta da broca, com alguns cortadores 29210 da broca sendo chamados cortadores críticos 29210c. Cortadores críticos 29210c podem não estar necessariamente na crista da ponta da broca. Os cortadores críticos fazem a maioria do trabalho por revolução e, portanto, estão expostos ao nível de potência mais alto por revolução. Cortadores críticos assim se desgastam primeiro, antes de outros cortadores na broca. Quando os cortadores críticos 29210c se desgastam até o corpo de broca 29220, tal que o corpo de broca 29220 entre em contato com a formação em vez do cortador crítico, então a broca 29250 é caracterizada como estando 100% gasta. Enquanto a broca é caracterizada como 100% gasta, outros cortadores na broca podem estar na condição relativamente nova, isto é, não muito gastos. Assim, a técnica descrita aqui provê uma medida muito mais precisa de desgaste de broca em termos de eficiência mecânica de broca.
[000442] Atualmente na indústria, a medida de desgaste de broca é baseada no desgaste de uma broca inteira. Tal medida de desgaste baseada na broca inteira pode ser equivocada. Considere por exemplo, uma broca inteira pode ter só 20% de desgaste, porém, se os cortadores críticos estiverem desgastados ao ponto onde a formação está contatando o corpo de broca (ou matriz de broca), então a broca está efetivamente inútil. A técnica descrita aqui provê uma medida melhorada de desgaste de broca em termos de eficiência mecânica de broca sobre métodos de medição de desgaste anteriores. Quando os cortadores críticos se desgastam, a broca essencialmente terminou a maioria de sua vida útil.
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154 / 193 [000443] Junto com a relação de trabalho-desgaste cumulativo discutida acima, um computador pode ser programado apropriadamente, usando técnicas de programação conhecidas, para medir a quantidade de trabalho que leva para desgastar os cortadores críticos de uma broca de dado tamanho e projeto até o corpo de broca. O computador também pode ser usado para gerar a taxa de trabalho teórica de broca de dado tamanho e projeto, como previamente discutido aqui. A taxa de trabalho teórica pode ser comparada com um trabalho medido atual feito durante perfuração atual, e ademais comparado à condição de desgaste atual. A condição de desgaste atual e trabalho podem ser entrados no computador para casar história do modelo de taxa de trabalho gerado por computador ao que de fato ocorre. Assim, de uma modelagem do desgaste de broca, é possível determinar uma quantidade de trabalho feito durante perfuração de um intervalo e uma condição de desgaste atual da broca.
[000444] Modelagem da quantidade de trabalho que uma broca faz (ou a quantidade de trabalho que uma broca pode resistir) antes que a broca deva ser substituída é vantajoso. Quer dizer, sabendo uma dada resistência de rocha de uma formação a ser perfurada, a quantidade de trabalho que uma broca deve fazer para formar um intervalo desejado de furo de poço pode ser calculada. Baseado na discussão prévia, é possível simular perfuração com uma broca de dado tamanho e projeto, e determinar o trabalho feito pela broca e uma eficiência mecânica correspondente. Lembre o exemplo apresentado acima com respeito às Figuras 29A e 29B para determinar um WOB de limiar para uma broca afiada e uma broca gasta, em que a área de contato projetada axial para a broca gasta era dobro da área de contato projetada axial para a broca afiada. Considere agora dobrar a resistência de rocha σ. Como resultado de dobrar resistência de rocha, a curva cortante de broca afiada 27170 moverá a linha de fricção 27160 para um novo WOB de limiar enquanto mantendo seu mesmo declive. Além disso, a resistência de rocha muda para outra
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155 / 193 condição. Quer dizer, para uma dada distância ou intervalo de furo de poço, resistência de rocha também tem um efeito sobre desgaste de broca. Desgaste de broca causa o declive da linha cortante de broca afiada 27170 se transformar no declive da linha cortante de broca gasta 27180. Estes dois fenômenos ocorrem simultaneamente, isto é, mudanças para o WOB de limiar e declive da linha cortante, que não é aparente da definição de arte anterior de eficiência mecânica. A técnica descrita aqui trata vantajosamente o efeito de resistência de rocha e desgaste de broca, além do efeito de torque operacional do equipamento ou aparelho de perfuração, sobre eficiência mecânica de broca.
[000445] Resistência de rocha tem um efeito sobre eficiência mecânica de broca. O torque operacional do equipamento de perfuração (ou aparelho de perfuração) é ilustrado no gráfico característico de torque contra WOB da Figura 27. O equipamento de perfuração pode incluir um motor de furo abaixo, um acionamento de topo, ou uma mesa rotativa, ou outro aparelho de perfuração conhecido para aplicar torque sobre broca. Há uma certa limitação mecânica do mecanismo que aplica torque sobre broca e essa limitação mecânica tem um efeito de controle sobre eficiência mecânica de broca.
[000446] Em uma concretização, medições (isto é, taxa de penetração, torque, etc.) são feitas idealmente na broca. Alternativamente, medições podem ser feitas na superfície. Medições feitas na superfície, porém, podem introduzir incertezas nas medições, dependendo do parâmetro sendo medido. [000447] Como mencionado, um computador pode ser programado apropriadamente, usando técnicas de programação conhecidas, para simular perfuração com uma broca de dado tamanho e projeto, de afiada (nova) para gasta. A perfuração pode ser simulada em uma ou mais rochas de resistências compressiva diferentes, por exemplo rocha macia, rocha intermediária e rocha dura. Tal perfuração simulada é baseada nas geometrias da broca particular de dado tamanho e projeto e também baseada na resistência de rocha da
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156 / 193 formação de interesse. Com as geometrias da broca de interesse e resistência de rocha, a perfuração simulada pode determinar condição de desgaste e ademais determinar eficiências mecânicas baseada na relação de torque cortante para torque total. Geometrias da broca particular de dado tamanho e projeto incluem sua forma, área secional de broca, número de cortadores, incluindo cortadores críticos, área de contato projetada axial de cortadores individuais para uma dada profundidade de corte ou WOB, área de contato projetada axial total para uma dada profundidade de corte ou WOB, e profundidade máxima de corte para cortadores críticos. Tal perfuração simulada pode ser usada para determinar pontos no gráfico característico de torque contra peso sobre broca do modelo de eficiência mecânica-torque.
[000448] Como discutido acima, o computador pode ser usado por correr simulações discretas de gastar uma broca afiada (nova) para gasta como uma função de trabalho feito, ademais a resistências de rocha diferentes, para determinar os declives e taxas de mudança dos declives. Por exemplo, o computador pode simular perfuração com uma broca de dado tamanho e projeto para três resistências de rocha diferentes, ou tantas quanto julgado necessário para o planejamento antecipado de uma operação de perfuração particular. Tais simulações usando o modelo característico de eficiência mecânica- torque proveem a determinação de eficiência mecânica com uma broca particular de dado tamanho e projeto antecipadamente de uma operação de perfuração atual. Assim, não só uma broca apropriada pode ser selecionada, mas os efeitos do equipamento de perfuração particular sobre eficiência mecânica podem ser analisados com antecedência da operação de perfuração atual.
[000449] A técnica descrita aqui provê um método para produzir um modelo característico de torque contra WOB adequado ou assinatura para uma broca particular de dado tamanho e projeto, ademais a várias resistências de rocha. Com várias brocas, uma multidão de assinaturas de torque contra
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WOB pode ser produzida. As assinaturas de torque contra WOB proveem informação útil na seleção de uma broca particular para uso com antecedência de perfuração atual para uma operação de perfuração particular. Além disso, o efeito de limitações mecânicas de um equipamento ou aparelho de perfuração particular, sobre eficiência mecânica de broca pode ser levado também em conta durante o processo de selecionar uma broca apropriada para a operação de perfuração particular.
[000450] Um exemplo de uma simulação de perfuração com uma broca de afiada para gasta pode ser como segue. Suponha que a simulação é perfurar em rocha tendo uma resistência de 34,48 MPa. Sabendo as geometrias de broca, a linha de fricção da assinatura de torque contra WOB pode ser construída, por exemplo como previamente discutido. A seguir, o declive da linha cortante de broca afiada pode ser determinado, junto com um WOB de limiar para a dada resistência de rocha. Com o WOB de limiar para a broca afiada e o declive de linha cortante de broca afiada, a linha cortante de broca afiada pode então ser construída. O ponto de extremidade da linha cortante de broca afiada é então determinado usando a área de contato projetada axial máxima. Quando a broca se desgasta, a curva cortante de broca afiada é transformada na curva cortante de broca gasta. Quer dizer, a curva cortante de broca gasta pode ser determinada de um conhecimento da curva cortante de broca afiada e do desgaste de broca. Como discutido aqui, desgaste de broca está relacionado funcionalmente a trabalho cumulativo feito pela broca, assim a quantidade de trabalho feito pela broca pode ser usada para simular desgaste de broca. Além disso, a broca está gasta quando os cortadores críticos estão gastos ao corpo de broca ou matriz de broca. Assim, quando os cortadores críticos estão gastos ao corpo de broca, a simulação está completada. A simulação pode então ser usada para produzir um expoente de desgaste que identifica, dependendo da quantidade cumulativa de trabalho feito que pode ser obtido com conhecimento da resistência de rocha, onde o declive de linha
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158 / 193 cortante de broca afiada ocorre na linha de fricção e quão rápido o declive de linha cortante de broca afiada é transformado no declive de linha cortante de broca gasta como uma função de trabalho cumulativo feito (isto é, a taxa de mudança do declive da linha cortante de broca afiada para o declive da linha cortante de broca gasta). Quando a broca trabalha cada vez mais, cada vez mais da estrutura cortante da broca está sendo desgastada. A área de contato projetada axial muda de Axial (afiada) para Axial (gasta). Neste exemplo, a simulação simula como a broca executa em rocha de 34,48 MPa.
[000451] Em continuação do exemplo anterior, suponha agora que a resistência de rocha é 68,96 MPa. Assim, em vez de começar no limiar de WOB para 34,48 MPa, a linha cortante afiada começa a um pouco mais alto ao longo da linha de fricção a um WOB mais alto. Além disso, a linha cortante afiada transita na linha cortante gasta um pouco mais alto ao longo da linha de fricção. A assinatura de torque contra WOB para várias resistências de rocha pode ser construída semelhantemente. Resistências de rocha também podem incluir 10,34 MPa, 13,79 MPa,..., até 34,48 MPa, por exemplo. Outras resistências de rocha ou combinações de resistências de rocha também são possíveis. Com uma série de assinaturas de torque contra WOB para várias resistências de rocha para uma broca particular de dado tamanho e projeto, seria uma questão simples cobrir a mesma e conectar pontos chaves correspondentes de cada assinatura. Deste modo, não importa o que a resistência de rocha é e não importa qual a condição de desgaste é, eficiência mecânica de uma broca de dado tamanho e projeto pode ser determinada do modelo característico de torque contra WOB.
[000452] A técnica descrita aqui provê um sistema de análise útil, método e aparelho, para predizer eficiência mecânica de uma broca de dado tamanho e projeto com antecedência de uma operação de perfuração atual. Os efeitos de limitações mecânicas de um equipamento de perfuração (para uso na operação de perfuração atual) sobre eficiência mecânica são levados em
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159 / 193 conta para uma avaliação mais precisa de eficiência mecânica. A técnica descrita aqui também pode ser concretizada como um conjunto de instruções na forma de software de computador.
[000453] Enquanto a discussão acima enfatiza modelagem preditiva da eficiência mecânica, parâmetros também podem ser medidos enquanto perfurando de fato em uma operação de perfuração. Os resultados dos parâmetros medidos podem ser comparados a parâmetros preditos do modelo característico de torque contra WOB. Se precisado, coeficientes do modelo preditivo podem ser modificados por conseguinte até que um casamento de história seja obtido.
[000454] Com a habilidade para predizer eficiência mecânica para uma operação de perfuração particular do modelo característico de torque contra WOB, um WOB ótimo pode ser determinado para essa operação de perfuração particular e eficiência mecânica. Eficiência mecânica definida como a porcentagem de torque que corta ademais provê uma relação de trabalho-desgaste mais precisa para uma broca particular de dado tamanho e projeto.
Teoria Atrás do Modelo de Taxa de Penetração [000455] Antes que a broca seja até mesmo começada em seu furo respectivo, a resistência compressiva do intervalo de formação desejado a ser perfurado pela broca terá sido avaliada. Isto pode ser feito convenientemente, de uma maneira conhecida na arte, analisando dados de perfuração, por exemplo registros de poço, análises de cortes descarregados, e análises de núcleo dos intervalos de furo perto. Para esta parte da descrição, nós assumiremos um caso muito simples no qual o ensaio indica uma resistência compressiva constante através do intervalo inteiro.
[000456] A seguir, um limite de potência é gerado. Se referindo à Figura 32, pesquisa mostrou que, quando potência operacional é aumentada, a taxa de desgaste de qualquer dada broca tende a seguir um padrão bastante
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160 / 193 previsível. Curva ci ilustra este padrão para uma rocha relativamente macia, isto é, uma rocha de resistência compressiva relativamente baixa. Pode ser visto que a taxa de desgaste aumenta aproximadamente linearmente com aumentos em potência a um ponto pL. Com aumentos adicionais em potência, a taxa de desgaste começa a aumentar mais rapidamente, mais especificamente, exponencialmente. Estas taxas de desgaste severas são devido a resistências de fricção crescentes, temperatura elevada, e intensidade de vibração crescente (carregamento de impulso). Finalmente, a taxa de desgaste alcança um ponto de fim e1, que representa falha de broca catastrófica. Este desgaste catastrófico ocorreria à potência a este ponto de fim sob condições de estado estável em perfuração de campo atual, mas poderia ocorrer a uma potência mais baixa, isto é, em algum lugar entre pL e eL, sob carregamento de impacto alto devido a vibrações excessivas. A curva c2 é uma curva semelhante para uma rocha de resistência compressiva relativamente alta. Novamente, a taxa de desgaste aumenta aproximadamente linearmente com aumento em potência (embora a uma taxa maior como indicado pelo declive da curva c2, até um ponto pH, depois do qual a taxa de desgaste começa a aumentar mais rapidamente até que falha catastrófica seja alcançada a ponto eH.
[000457] A fim de gerar um limite de potência apropriado, estrutura crítica do mesmo tipo como na broca 18 é analisada. Em outras concretizações da invenção, tal análise poderia, por exemplo, consistir em correr um único diamante policristalino, montado sobre um apoio adequado, contra material de aproximadamente a mesma resistência compressiva como aquele avaliado para o intervalo de formação em um laboratório, aumentando gradualmente a potência operacional, até que falha seja observada. Porém, esta falha poderia ser anômala, por exemplo uma função de alguma peculiaridade do cortador particular assim analisado, e em todo caso, daria um z valor de potência para falha catastrófica, por exemplo a ponto eH ou eL. É
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161 / 193 preferível evitar não só tal falha catastrófica, mas também evitar operar a níveis de potência que produzem as taxas de desgaste exponencialmente crescentes exemplificadas pelas porções das curvas entre pontos pH e eH, e entre pontos pL e eL.
[000458] Portanto, uma pluralidade de estruturas críticas do mesmo tamanho e projeto como a broca, e quais estruturas perfuraram material de aproximadamente a mesma resistência compressiva como aquele assim avaliado, junto com dados de perfuração respectivos são analisados. Algumas destas estruturas podem ser partes ou submontagens de broca separadas, especialmente se a broca for do tipo de arrasto de PDC em que as estruturas críticas são os cortadores, gastos e analisados sob condições de laboratório. Porém, é útil se pelo menos algumas das estruturas assim analisadas for incorporada em brocas completas que estão gastas em perfuração de campo.
[000459] Em todo caso, dos dados das estruturas críticas assim analisados, sinais elétricos correspondentes são gerados e processados em um computador 52 para gerar uma primeira série de tipo de pares correlatados de sinais elétricos.
[000460] Antes de elaborar nesta primeira série de tipo de pares correlatados de sinais elétricos, é notado que, por causa de simplicidade, só duas brocas gastas e seus furos respectivos e dados de perfuração são ilustrados. Porém, em outros exemplos, a primeira série de tipo de sinais seria gerada de um maior número de brocas gastas e seus dados de perfuração respectivos. Estes poderiam vir da mesma formação ou de outros campos tendo formações de resistências compressivas comparáveis e/ou múltiplos testes de laboratório.
[000461] Na primeira série de tipo de pares correlatados de sinais elétricos, os dois sinais de cada tal par correspondem, respectivamente, à taxa de desgaste e potência operacional para a broca gasta respectiva.
[000462] Figura 32 é uma ilustração matemática, especificamente
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162 / 193 gráfica, das relações entre estes sinais. A curva ci representa a série acima mencionada do primeiro tipo para rocha de uma resistência compressiva relativamente baixa. Processando a série de sinais correspondendo à curva c1, é possível para o computador 52 gerar um sinal de limite de potência elétrica correspondendo a um limite de potência, por exemplo o valor de potência a ponto pL, para a baixa resistência compressiva em questão, acima de qual limite de potência desgaste excessivo é provável ocorrer.
[000463] Uma segunda série de pares correlatados de sinais do primeiro tipo é gerada igualmente para uma resistência compressiva relativamente alta, e uma ilustração gráfica da relação entre estes sinais é ilustrada por curva c2. Novamente, destes sinais, pode ser gerado um sinal de limite de potência elétrica, qual sinal corresponde a um limite de potência a ponto crítico pH onde taxa de desgaste para de aumentar linearmente com aumento em potência, e começa a aumentar exponencialmente.
[000464] Em acordo com concretizações preferidas da presente invenção, série adicional do primeiro tipo, incluindo pares correlatados de sinais, seria gerada para resistências compressivas intermediárias. Dos sinais de cada tal série, um sinal de limite de potência para a resistência compressiva respectiva seria gerado. Estas outras séries não são ilustradas graficamente na Figura 32, para simplicidade e clareza da ilustração. Seria visto que, se elas fossem ilustradas, pontos por exemplo pL e pH escolhidos como os limites de potência, e os pontos de limita de potência de todas as curvas conectadas, as conexões resultariam na curva c3, que daria limites de potência para virtualmente todas as resistências compressivas em uma gama desejada. Será apreciado que o computador 52 pode ser feito para processar os sinais nestas várias séries para resultar em outro tipo de série de sinais correspondendo à curva c3. Assumindo que a curva c1 é para a resistência compressiva mais baixa na gama desejada, e a curva c2 para a mais alta, então os valores pLim-min e pLim-max representam os limites de potência de uma gama de possíveis
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163 / 193 potências para o projeto de broca em questão. É notado que a curva C3 poderia teoricamente ser visto como também uma função de metalurgia de cortador (ou dente) e qualidade de diamante, mas estes fatores são desprezíveis, como um assunto prático.
[000465] Um aspecto mais básico da presente invenção inclui regular condições de perfuração às quais a dada broca é operada para manter um nível de potência operacional desejado menos que ou igual ao limite de potência para a resistência compressiva analisada para a rocha sendo perfurada atualmente por essa broca. Preferivelmente, o limite de potência escolhido é um ponto por exemplo pL, onde taxa de desgaste começa a aumentar exponencialmente. Porém, em outros exemplos, poderia ser mais alto. Assim, ao perfurar pela rocha mais macia na gama, as condições são reguladas para manter a potência a ou abaixo da potência pLim-max. A potência pode ser mantida menos que o limite de potência, para prover um fator de segurança. Porém, é desejável que a potência seja mantida aproximadamente tão perto quanto razoavelmente possível ao limite de potência. Tão perto quanto razoavelmente possível é significado permitir não só o fator de segurança acima mencionado, mas também limitações práticas, por exemplo limitações do equipamento de perfuração sendo usado por exemplo limite de torque, limite de taxa de fluxo, etc. Esta expressão é modificada por aproximadamente porque o espírito deste aspecto de algumas formas da invenção é significado incluir variações executáveis, os valores máximos de quais pode variar, por exemplo com custo de tempo operacional ou a avaliação de um dado operador de um fator de segurança apropriado.
[000466] Operar tão perto quanto razoavelmente possível ao limite de potência maximiza a taxa de penetração, que é diretamente proporcional à potência. Em geral, é desejável maximizar a taxa de penetração, exceto em casos extremos em que alguém poderia começar a perfurar tão perto que a quantidade de cortes gerados aumentaria o peso de lama efetivo ao ponto
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164 / 193 onde poderia exceder o gradiente de fratura para a formação.
[000467] As condições de perfuração assim reguladas incluem condições aplicadas à broca, especificamente velocidade rotativa e peso sobre broca. Vibrações de broca, que podem ser detectadas enquanto perfurando por meios conhecidos, pode causar as forças transmitidas à formação pela broca variar através de incrementos pequenos do intervalo sendo perfurado ou a ser perfurado. Em tais exemplos, é preferível que as condições aplicadas sejam reguladas com referência às forças transmitidas de pico entre estas flutuações, em lugar de, digamos, as forças transmitidas médias.
[000468] Em acordo com outro aspecto de algumas formas da invenção, há várias combinações de velocidade rotativa e peso sobre broca, qualquer uma das quais resultará em uma potência correspondendo ao limite de potência. A invenção inclui um método de aumentar a combinação particular escolhida.
[000469] Figura 33 inclui uma curva c4 representando valores correspondendo a sinais casados em uma série de um segundo tipo para uma broca nova do projeto em questão. A série de sinais correspondendo à curva c4 é gerada, de uma maneira descrita mais completamente abaixo, de dados históricos de várias brocas do mesmo tamanho e projeto como a broca sendo usada em perfurar, e que perfuraram uma formação de aproximadamente a mesma resistência compressiva como aquela analisada para o intervalo. Uma curva por exemplo c4 pode resultar de representar graficamente os valores de velocidade rotativa contra os valores de peso sobre broca dos dados históricos individuais e então extrapolar uma curva contínua. Será apreciado que aqueles de habilidade na arte poderiam programar o computador 52 para executar operações equivalentes em pares correlatados de sinais elétricos correspondendo, respectivamente, aos valores de velocidade rotativa e peso sobre broca dos dados históricos, e que o computador 52 poderia até mesmo produzir uma representação gráfica por exemplo curva c4. Os dados históricos
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165 / 193 seriam usados para gerar sinais elétricos correspondentes introduzidos no computador 52, que então ademais gera tais pares de sinais suficientes adicionais, consistente com o padrão das entradas originais, para prover uma segunda série de tipo de pares correlatados de sinais de peso sobre broca e velocidade rotativa. Desta segunda série, a representação gráfica c4 pode ser extrapolada, realmente gerada por computador 52.
[000470] Correlatando a curva c4 (e/ou a série de sinais correspondente) com os dados de perfuração históricos (ou sinais correspondentes), é possível determinar um ponto pN-mar ao qual o valor de velocidade rotativa, N, está a um valor desejável marginal, isto é, um valor acima do qual características de movimento de broca indesejável são prováveis ocorrer, especificamente as vibrações laterais e/ou axiais inevitáveis começam a aumentar, tanto porque a velocidade rotativa é alta demais e/ou o peso sobre broca correspondente é baixo demais. A outro ponto pN-Lim ao qual a velocidade rotativa é até mais alta, estas características de movimento de broca indesejáveis, especificamente vibrações axiais e/ou laterais, pico, por exemplo resultando em rodopio de broca; assim, é até mesmo menos desejável operar próximo ou acima da velocidade rotativa pN-Lim. O peso sobre broca a pN-Lim é o peso sobre broca mínimo precisado para amortecer tais vibrações e às vezes é referido aqui como o peso sobre broca de limiar.
[000471] Igualmente, é possível localizar um ponto pw-mar ao qual o peso sobre broca, w, está a um valor desejável marginal visto que, acima deste valor, outros tipos de características de movimento broca indesejáveis, especificamente vibrações torsionais crescentes, ocorrem. A pw-Lim estes movimentos indesejáveis pico e stick-slip (aos arrancos em lugar de rotação contínua de broca) pode ocorrer, assim é até mesmo menos desejável operar com pesos próximos ou acima do valor de peso sobre broca a pN-Lim.
[000472] Em geral, embora qualquer ponto na curva c4 inclua uma velocidade rotativa e valor de peso sobre broca correspondendo ao limite de
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166 / 193 potência para a resistência compressiva em questão e para uma broca nova, será claramente desejável operar dentro da gama entre pontos pN-mar e pw-mar. Como ilustrado, a curva c4 corresponde precisamente ao limite de potência. Portanto, para incluir a característica de segurança acima mencionada, seria até mesmo mais preferível operar em uma gama com falta de qualquer um dos pontos pN-mar ou pw-mar. Até mesmo mais preferivelmente, alguém deveria operar a valores correspondendo a um ponto na curva c4 ao qual o valor de peso sobre broca, w, é menos que, mas sobre tão perto quanto razoavelmente possível ao valor de peso sobre broca a pw-mar. Isto é porque, quanto mais alta a velocidade rotativa, mais energia está disponível para vibração potencial da coluna de perfuração (ao invés de só a broca per se).
[000473] Tendo em mente que Figura 3 pertence à rocha relativamente macia, será visto que, aproximadamente tão perto quanto razoavelmente possível a pw-mar, neste caso, de fato será bastante longe de pw-mar. Isto é porque, em rocha muito macia, a broca alcançará uma profundidade máxima de corte, em que as estruturas cortantes da broca estão completamente embutidas na rocha, a um valor de peso sobre broca a ponto pdc, que está bem abaixo do valor de peso sobre broca pw-mar. Para brocas de PDC e cone de rolo, é irracional, e inútil, aplicar peso adicional na broca além daquele que completamente embute os cortadores. Para brocas impregnadas com diamante, pode ser desejável operar a um peso sobre broca um pouco maior que a pdc. Isto embute parcialmente o corpo de broca de matriz, no qual os diamantes estão impregnados. Assim, a matriz se desgasta junto com os diamantes de forma que os diamantes sempre se salientem um pouco da matriz (uma condição às vezes chamada auto-afiação). Portanto, os valores de velocidade rotativa e peso sobre broca ótimo serão aqueles a ou próximo de ponto pdc.
[000474] De dados de perfuração históricos adicionais, outra série de sinais correlatados do segundo tipo pode ser gerada para uma broca mal gasta
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167 / 193 do tipo em questão, e estes correspondem à curva C5. Série intermediária deste segundo tipo, para menores graus de desgaste, também poderia ser gerada, mas não são ilustradas por curvas na Figura 33 para simplicidade e clareza de ilustração. Em qualquer evento, o computador 52 pode ser feito processar os sinais destas várias séries, de um modo bem conhecido na arte, assim para gerar séries de sinais de um terceiro tipo correspondendo às curvas c6, c7, cs, c9 e cio. Curva c6 corresponde a valores de tipo pN-Lim, como eles variam com desgaste. Curva c7 corresponde a valores de tipo pN-mar como eles variam com desgaste de broca. Curva c8 corresponde a valores de tipo pdc como eles variam com desgaste de broca. Curva c9 corresponde a valores de tipo pw-mar como eles variam com desgaste de broca. E curva c1o corresponde a valores de tipo pw-Lim como eles variam com desgaste. Assim, quando perfuração procede, é desejável medir e/ou modelar o desgaste de broca 18, e aumentar periodicamente o peso sobre broca, e alterar correspondentemente a velocidade rotativa, ficando preferivelmente dentro da gama entre as curvas c6 e c1o, mais preferivelmente entre a curva c7 e curva c9, e até mesmo mais preferivelmente a ou próximo à curva cs.
[000475] Figura 34 é semelhante à Figura 33, mas representa séries de sinais para uma rocha relativamente dura (alta resistência compressiva). Aqui, novamente, são mostradas duas curvas c11 e c12 correspondendo, respectivamente, à série de sinais do segundo tipo para uma broca nova e mal gasta. Nesta rocha dura, o ponto pw-mar onde depois disso ademais aumenta em peso sobre broca resultará em vibrações torsionais indesejáveis, tem um valor de peso sobre broca menos que aquele de ponto pdc e assim, portanto faz pwLim. Assim, em rocha dura, até mesmo permitindo um fator de segurança, será possível operar a um ótimo par de valores, ocorrendo muito a popt mais perto a pw-mar, que é o caso para rocha macia. Outros pares de valores, análogo a popt, podem ser achados para graus variados de desgaste de broca. Dos sinais correspondendo a estes, uma série de sinais elétricos casados pode ser gerada
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168 / 193 e curva C13 correspondente extrapolada por computador 52.
[000476] Como antes, tão perto quanto razoavelmente possível é significado permitir não só um fator de segurança, mas também para limitações práticas. Por exemplo, um par teoricamente ótimo de valores de velocidade rotativa, peso sobre broca, no contexto de uma geometria de coluna de perfuração particular ou geometria de furo, produzem ressonância de coluna de perfuração, que deveria ser evitada.
[000477] Em outros exemplos altamente incomuns, a rocha pode ser tão dura, e a capacidade de torque do motor tão baixa, que o equipamento é incapaz de aplicar suficiente peso sobre broca para alcançar até mesmo o valor de peso sobre broca de limiar a pN-Lim. Então é impossível até ficar dentro da gama entre pN-Lim e pw-Lim. Então alguém operaria aproximadamente tão perto quanto razoavelmente possível a esta gama, por exemplo a um peso sobre broca menos que a pN-Lim e uma velocidade rotativa correspondentemente alta.
[000478] Também deveria ser tido em mente que, enquanto valores por exemplo esses mostrados nas várias curvas nas Figuras 33 e 34 são geralmente válidos, condições aberrantes em uma operação de perfuração particular podem causar movimentos indesejáveis de coluna de perfuração e/ou broca à valores de velocidade rotativa e peso sobre broca aos quais eles não deveriam, teoricamente, ocorrer. Assim, é desejável prover meio, conhecido na arte, para detectar tais movimentos em tempo real (enquanto perfurando) e entrar em ação corretiva apropriada sempre que tais movimentos forem detectados, ficando tão perto quanto possível dos valores ótimos enquanto ainda corrigindo a condição.
[000479] Com os conceitos anteriores gerais em mente, será descrito agora um método exemplar de processar sinais para obter séries de sinais do tipo correspondendo às curvas nas Figuras 33 e 34.
[000480] Para a resistência de rocha σ em questão, dados de desgaste
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169 / 193 empíricos históricos e de potência são usados para gerar sinais elétricos correspondentes, e esses sinais são processados por computador 52 para gerar uma série de sinais casados do primeiro tipo, correspondendo a uma curva de potência limitante por exemplo c1 ou c2.
[000481] A seguir, de dados empíricos históricos, por exemplo registros de furos deslocados mostrando medições de torque e vibração, valores de torque limitantes podem ser determinados. Especificamente, um valor de torque TN-Lim ao qual vibrações laterais e axiais atingem pico, isto é, um valor correspondendo a pN-Lim para o σ condição de desgaste em questão, e um valor de torque Tw-Lim ao qual vibrações torsionais atingem pico (produzem stickslip), isto é, um valor correspondendo a pLim para o σ e a condição de desgaste em questão, são determinados. Preferivelmente, valores de torque TN-mar e Tw-mar correspondendo, respectivamente, a pN-mar e pw-mar para o σ e condição de desgaste em questão são igualmente determinados.
[000482] Preferivelmente, há dados abundantes de torque e vibração para o σ e condição de desgaste em questão. Estes são convertidos a sinais elétricos correspondentes introduzidos em computador 52. Estes sinais são processados por computador 52 para produzir sinais correspondendo aos valores de torque TM-Lim TN-mar, Tw-mar e Tw-Lim.
[000483] Pelo menos se σ for baixo, isto é, a rocha é macia, e preferivelmente em todo caso, um valor de torque Tdc, correspondendo ao torque ao qual a profundidade máxima de corte é alcançada (isto é, a estrutura cortante é embutida completamente) também é determinado. Será visto que este valor e seu sinal elétrico correspondente também correspondem a pdc.
[000484] Os dados por determinar Tdc podem ser providos através de testes de laboratório. Alternativamente, em uma operação de perfuração atual no campo, Tdc pode ser determinado começando a perfurar a uma velocidade rotativa fixa e peso sobre broca mínimo, então aumentando gradualmente o peso sobre broca enquanto monitorando torque e taxa de penetração. Taxa de
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170 / 193 penetração aumentará com peso sobre broca a um ponto ao qual se nivelará, ou até mesmo cairá. O torque nesse ponto é Tdc.
[000485] Para cada um dos valores de torque acima mencionados, é possível processar o sinal elétrico correspondente para produzir sinais correspondendo à valores correspondentes de velocidade rotativa e peso sobre broca, e assim localizar um ponto correspondente em uma curva por exemplo aquelas mostradas nas Figuras 33 e 4.
[000486] Um valor w, o peso sobre broca correspondendo ao torque, T, em questão pode ser determinado e um sinal correspondente gerado e introduzido em computador 52.
[000487] Alternativamente, onde série de sinais ou famílias de série estão sendo desenvolvidas para prover diretrizes antecipadas completas para uma broca particular, pode ser útil definir, de dados de campo, um valor, μ, que varia com desgaste:
μ = (T - Io)/(w - W0) (1) onde
T0 = torque para peso sobre broca de limiar w0 = peso sobre broca de limiar [000488] Então, o computador 52 processa os sinais T, T0, w0 e μ para executar o equivalente eletrônico de resolver a equação:
w = (T - Ίο)/μ + W0 (2) [000489] para produzir um sinal correspondendo ao peso sobre broca correspondendo ao torque em questão. A seguir, o computador 52 executa o equivalente eletrônico de resolver a equação:
N = Ρμίο(2πμ + dc)w60 (3) onde
N = velocidade rotativa
PLim = o limite de potência determinado previamente como descrito acima
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171 / 193 dc = penetração por revolução (ou profundidade de corte) onde é desejado usar ambos os componentes axial e torsional (o componente lateral sendo desprezível). Alternativamente, se for desejado usar só o componente torsional, estas equações se tornam:
N = PLim/120npw (4) ou
N = PLim/120nT (4a) [000490] O computador faz isto processando sinais correspondendo às variáveis e constantes nas equações (3), (3a), (4) ou (4a).
[000491] Nós temos agora sinais correspondendo, respectivamente, a um peso sobre broca, w, e uma velocidade rotativa, N, correspondendo ao torque, T, em questão, isto é, um primeiro par de sinais para uma série do segundo tipo representada por curvas c4, c5, cn e cn. Por exemplo, se a torque usado fosse TLim, nós podemos localizar ponto pN-Lim.
[000492] Processando semelhantemente sinais de torque adicionais para a mesma condição de desgaste de broca e resistência de rocha, σ, nós podemos desenvolver a segunda série inteira de tipo de pares, correspondendo a uma curva por exemplo c4, incluindo todos os pontos de referência pN-Lim, PN-mar, pdc pw-mar e pw-Lim.
[000493] Então, ao perfurar com uma broca do tamanho, projeto e condição de desgaste em questão, em rocha da resistência σ em questão, alguém opera a uma combinação de velocidade rotativa, peso sobre broca correspondendo a um par de sinais nesta série, na gama entre pN-Lim e pw-Lim, a menos que w a pw-Lim > w a pdc, em qual caso alguém opera a valores entre PnLim e pdc.
[000494] Mais preferivelmente, alguém opera entre pN-mar e pw-mar, ou pNmar e pdc, qualquer que dê a gama menor. Até mesmo mais preferivelmente, alguém opera aproximadamente tão perto quanto razoavelmente possível a pdc ou pw-mar, qualquer tendo o peso sobre broca mais baixo. Se pdc tiver o peso
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172 / 193 sobre broca mais baixo, e a broca for do tipo de PDC ou cone de rolo, alguém opera a ou ligeiramente abaixo dos valores a pdc, dependendo do fator de segurança desejado. Porém, se a broca for do tipo de diamante impregnado, alguém poderia preferir operar a ou ligeiramente acima de pdc.
[000495] Por processamento semelhante de sinais para a mesma resistência de rocha, σ, mas condições de desgaste diferentes, alguém pode desenvolver uma família de séries de sinais casados do segundo tipo, que pode ser descrita como uma família de curvas ou uma região, por exemplo a região entre as curvas c11 e c2.
z [000496] É então possível desenvolver séries do terceiro tipo, correspondendo, por exemplo, às curvas c8 e 013. Então, monitorando ou modelando o desgaste da broca, alguém pode otimizar aumentando o peso sobre broca, w, aplicado quando a broca se desgasta e ajustando correspondentemente a velocidade rotativa, N.
[000497] Em concretizações menos preferidas, alguém pode selecionar simplesmente um torque Topt, por exemplo tão perto quanto razoavelmente possível a Tdc ou Tw-mar, qualquer que seja menos, então processar como explicado acima para obter o w e N correspondentes. Repetindo isto para condições de desgaste diferentes, alguém pode gerar simplesmente uma série do terceiro tipo, por exemplo correspondendo à curva c13.
[000498] Porém, é preferível desenvolver gamas, como mostrado nas Figuras 33 e 34 para prover diretrizes para modificação das condições operacionais ótimas hipotéticas. Por exemplo, se operando a popt com uma cadeia particular e geometria de furo deveria produzir ressonância na cadeia, o operador pode então selecionar outro conjunto de condições entre pN-mar e pw-mar. [000499] Será entendido por aqueles de habilidade na arte que muitos modos alternativos de gerar e processar dados para gerar a série de sinais são possíveis, o anterior sendo exemplar.
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173 / 193 [000500] Como mencionado acima, até este ponto, nós assumimos que σ é constante através do intervalo. Porém, em operações de perfuração atuais, σ pode variar através do intervalo perfurado por uma broca. Assim, indiferente do método usado para desenvolver séries de sinal do segundo e terceiro tipo para uma dada resistência de rocha, é desejável repetir o processo anterior para outras resistências de rocha que a broca em questão é projetada para perfurar. Por exemplo, para uma dada broca, alguém poderia desenvolver séries de sinal correspondendo às curvas por exemplo mostradas na Figura 33 para a rocha mais macia que é antecipado a broca perfurará, outra série de sinal correspondendo às curvas por exemplo mostradas na Figura 4 para a rocha mais dura, e ainda outra tal série para resistências de rocha intermediárias. Isto pode prover um operador no campo com informação mais completa sobre otimizar uso da broca em questão.
[000501] Então, por exemplo, se o ensaio do intervalo a ser perfurado pela broca incluir estratos de resistências de rocha diferentes, a operação em cada um destes estratos pode ser otimizada. Por meio de exemplo adicional, se o ensaio estiver baseado em furos adjacentes, mas medições de MWD indicarem que rocha de uma resistência diferente está, por alguma razão, sendo encontrada no furo em questão, as condições operacionais podem ser mudadas por conseguinte.
Teoria Atrás de Estimar a Magnitude de Tensões [000502] Pressão de fluido de poro é uma preocupação principal em qualquer operação de perfuração. Pressão de fluido de poro pode ser definida como a força isotrópica por área unitária exercida pelo fluido em um meio poroso. Muitas propriedades físicas de rochas (compressibilidade, resistência à ruptura, etc.) são afetadas pela pressão do fluido no espaço de poro. Vários processos naturais (compactação, diagênese de rocha e expansão térmica) atuando por influência de era geológica a pressão de fluido de poro e em tensões in situ que são observadas em rochas hoje.
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174 / 193 [000503] Uma relação conhecida entre tensões é a relação de tensão efetiva de Terzaghi, na qual a tensão total iguala tensão efetiva mais pressão de poro (S = v + P). A técnica descrita aqui aplica esta relação a dados de registro de poço para determinar pressão de poro. Estimativas de tensão de sobrecarga total e tensão vertical efetiva são feitas usando equações baseadas petrofisicamente relacionando tensões a resistividade de registro de poço, medições de raio gama e/ou porosidade. Esta técnica pode ser aplicada usando registros de medição enquanto perfurando, registros gravados ou registros de linha de fios de furo aberto. A determinação de pressão derivada e tensão pode ser usada em tempo real para operações de perfuração ou posteriormente para planejamento e avaliação de poço.
[000504] Tensão de sobrecarga total é a carga vertical aplicada pelas formações de cobertura e coluna de fluido a qualquer dada profundidade. A sobrecarga acima da formação em questão é estimada da integral de todo o material (sedimento de terra e fluido de poro, isto é, a sobrecarga) acima da formação em questão. Peso de volume é determinado de dados de registro de poço aplicando técnicas de modelagem petrofísica aos dados. Quando dados de registro de poço estão indisponíveis para alguns intervalos, peso de volume é estimado de funções de compactação areia e xisto médias, mais a coluna de água dentro do intervalo.
[000505] A tensão vertical efetiva e litologia são fatores principais controlando mudanças de porosidade em compactar bacias sedimentares. Arenitos, xistos, rochas calcárias, etc., compactam diferentemente sob a mesma tensão efetiva av. Um registro de tensão vertical efetiva é calculado de porosidade com respeito à litologia. Porosidade pode ser medida diretamente por uma ferramenta de perfilagem de poço ou pode ser calculada indiretamente de dados de registro de poço por exemplo resistividade, raio de gama, densidade, etc.
[000506] Tensão horizontal efetiva e litologia são os fatores principais
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175 / 193 controlando tendências de fratura de formações de terra. Várias litologias suportam valores diferentes de tensão efetiva horizontal dado o mesmo valor de tensão efetiva vertical. Um registro de tensão horizontal efetiva e pressão de fratura e registro de gradiente é calculado de tensão efetiva vertical com respeito à litologia. Um método não elástico é usado para executar esta conversão de tensão.
[000507] Pressões de poro calculadas de resistividade, raio de gama e/ou taxa de perfuração normalizada são normalmente melhores que aquelas estimadas usando métodos de cobertura de resistividade de xisto. Quando qualidade de registro é boa, o desvio-padrão de tensão vertical efetiva não média é menos de 0,25 ppg. Cálculos de pressão de poro resultantes são igualmente precisos, enquanto ainda sendo sensíveis a mudanças reais em pressão de fluido de poro. Métodos da arte anterior para calcular pressão de poro e gradiente de fratura provêem valores dentro de 2 ppg da pressão verdadeira.
[000508] A presente invenção utiliza só duas variáveis de entrada (calculadas ou medidas diretamente), litologia e porosidade, que são exigidas para estimar pressão de fluido de poro e em tensões in situ de registros de poço.
[000509] A tensão de sobrecarga total (Sv) é a força resultando do peso de material de cobertura, por exemplo:
V = FraCedepth [pmatrix(1 - φ) + Pfluid(<p)]gdz (1) onde g = constante gravitacional e φ = porosidade ceia de fluido;
Pmatrix = densidade da porção sólida da rocha que é uma função de litologia; pauia = densidade do fluido enchendo o espaço de poro.
[000510] Densidades de matriz de exemplo são 2,65 para areia de quartzo; 2,71 para rocha calcária; 2,63 a 2,96 para xisto; e 2,85 para dolomita, tudo dependendo de litologia.
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176 / 193 [000511] Tensão vertical efetiva é aquela porção da tensão de sobrecarga que é suportada pela matriz de rocha. O equilíbrio da sobrecarga é suportado pelo fluido no espaço de poro. Este princípio foi elucidado primeiro para solos em 1923 e é aplicado a tensões de terra como medidas de registros de poço por esta invenção. A relação funcional entre tensão efetiva e porosidade foi elucidada primeiro em 1957. A técnica descrita aqui combina estes conceitos determinando porosidade de registros de poço e então usando esta porosidade para obter tensão efetiva vertical usando a equação:
Gv = GmaxS onde
Gmax = tensão efetiva vertical teórica máxima à qual uma rocha seria completamente sólida. Isto é uma constante dependente de litologia que deve ser determinada empiricamente, mas em um exemplo está entre 55,168 MPa a 82,752 MPa para xistos, e 82,752 MPa a 110,336 MPa para areias.
α = expoente de compactação relacionando tensão a esforço. Isto também deve ser determinado empiricamente, mas em um exemplo é 6,35.
S = solidez = 1 - porosidade
Gv=vertical tensão efetiva.
[000512] O efeito de tensão vertical é mostrado diagramaticamente na Figura 35. Ambos os lados representam a mesma massa de mesmas formações de rocha. O lado à esquerda representa uma condição de baixa tensão, por exemplo menos de 13,792 MPa, e uma porosidade de 20% dando à rocha um primeiro volume. O lado à direita representa uma condição de alta tensão, por exemplo maior que 31,032 MPa, produzindo uma porosidade mais baixa de 10% e um segundo volume reduzido. Claramente, a diferença nas duas amostras é a porosidade que está relacionada diretamente à tensão vertical da sobrecarga.
[000513] Tensão efetiva horizontal está relacionada à tensão efetiva
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1ΊΊ / 193 vertical como se desenvolveu por era geológica. A relação entre tensões vertical e horizontal é expressa normalmente usando teoria elástica ou poroelástica, que não leva em conta o modo que tensões se formam com tempo. A presente invenção usa teoria visco-plástica para descrever esta relação dependente de tempo. A equação relacionando tensão efetiva vertical à tensão efetiva horizontal é:
oh = {(-1/2σν + 2α?σ2 + 12ακσν + 18κ?)/(1 - 8α2) + [-1/2(23ακ + 8α2σν)/(1 - 8α2)]2}12 + '/123 ακ + 8α2 σν)/ (1 - 8α2) (3) onde σι ι = tensão horizontal efetiva av = tensão vertical efetiva α = fator de dilatância κ = coeficiente de endurecimento de esforço [000514] As constantes α e κ são dependentes de litologia e devem ser determinadas empiricamente. Valores de κ podem variar de 0,0 a 20, dependendo de litologia, enquanto α pode variar de 0,26 a 0,32, dependendo de litologia. A tensão horizontal é mostrada diagramaticamente na Figura 36.
[000515] A técnica descrita aqui calcula tensão efetiva vertical de porosidade, e tensão de sobrecarga total de peso de volume integrado de sedimentos de cobertura e fluido. Dadas estas duas tensões, pressão de poro é calculada determinando a diferença entre as duas tensões. Isto é ilustrado graficamente na Figura 3Ί, com a tensão efetiva vertical sendo a diferença entre tensão de sobrecarga total e pressão de poro. Tensão horizontal efetiva é calculada de tensão efetiva vertical. Pressão de fratura de uma formação é quase igual à tensão efetiva horizontal.
Teoria Atrás de Compilar um Pseudo-Registro de Dados de Registro de Ofsete [000516] Figura 38 mostra um fluxograma de um método preferido para deconvolver os dados de registro medidos. O método preferido pode ser implementado como software executado por computador 52. No bloco 38302,
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178 / 193 os dados de registro medidos são obtidos. Os dados podem estar na forma de medições de resistividade (ou equivalentemente, condutividade) feitas a várias posições distribuídas axialmente ao longo do furo de poço. Medições de mergulho relativas a posições axialmente distribuídas são preferivelmente incluídas também.
[000517] No bloco 38304, o computador 52 preferivelmente ajusta as medições de resistividade para corrigir o efeito de furo de poço. Como alguém de habilidade ordinária na arte estaria ciente, as medições feitas pela maioria das ferramentas de resistividade são afetadas de um modo determinável pelo fluido em furo de poço ao redor da ferramenta. As propriedades do fluido e da ferramenta são conhecidas e podem ser combinadas para determinar o ajuste para cada medição para compensar o efeito de furo de poço. A saída deste bloco é daqui por diante denotada Mj, onde j é um índice que varia através das posições de medição de interesse no furo de poço. As posições medição de interesse podem ser todas posições de medição atuais, posições igualmente espaçadas (possivelmente interpoladas), ou apenas posições selecionadas. As posições de medição de interesse podem depender de qualquer número de fatores, e podem variar entre iterações. Na concretização preferida, as posições de medição são espaçadas igualmente com um espaçamento um pouco menor do que a resolução espacial mínima da ferramenta. Se medições de resistividade estiverem indisponíveis para as posições de medição selecionadas, elas são preferivelmente determinadas através de interpolação entre medições disponíveis.
[000518] No bloco 38306, o computador 52 calcula registro Mj. A transformada logarítmica pode empregar o logaritmo natural ou alguma outra base, como desejado. No bloco 38307, índice de malha i é iniciado a zero. No bloco 38308, o computador 52 determina um modelo de formação inicial Fji, onde i=0 é o número de iteração, e j é novamente o índice de posição. Em uma concretização, o modelo de formação inicial é determinado conforme o
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179 / 193 método de ponto de inflexão conhecido na arte. Porém, em uma concretização preferida, o modelo de formação inicial é simplesmente:
O
F j = Mj (1) [000519] Se medições a profundidades múltiplas de investigação estiverem disponíveis, o modelo de formação inicial é preferivelmente escolhido serem as medições na profundidade mais rasa ou próxima a mais rasa de investigação.
[000520] No bloco 38310, o computador 52 calcula as medições de resistividade esperadas para o modelo de formação atual. Equações de modelo podem estar disponíveis para calcular a resposta da ferramenta a qualquer dada formação. Frequentemente estas equações são equações 1D (unidimensionais) que aceitam resistividade de formação como uma função de posição axial, aceitam mergulho relativo como uma função de posição axial, e provêem as medições de ferramenta esperadas como uma função de posição axial ao longo do furo de poço. Porém, equações de modelo mais sofisticadas estão às vezes disponíveis e podem ser empregadas alternativamente. A saída deste bloco é daqui por diante denotada como Lji, onde i e j têm seus significados previamente definidos.
[000521] No bloco 38312, o computador 52 calcula registro Lij. No bloco 38314, uma medição de erro é calculada:
ei = Σlog(Mj) - log(Lj))2 (2) [000522] Esta medição de erro é indicativa de quão perto medidas estimadas proximamente casam com as medições atuais. No bloco 38316, o computador 52 executa um teste para determinar se iterações de malha adicionais são desejadas. O teste pode incluir determinar se a medição de erro é menos que um limiar predeterminado e/ou determinar se um número máximo de iterações já foi executado.
[000523] Se iterações adicionais forem desejadas, então no bloco 38317, o índice de malha i é incrementado. No bloco 38318, o computador 52
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180 / 193 atualiza o modelo de formação como provido abaixo:
log(Fj) = dlog(Fji-1) + e(log(Mj) - log(Lj)) para i = 1, dlogíFp) + e(log(Mj) - log(L/))( log(Fp) - log(Fp))/(log(Lp) - log(Lp)) para i > 1. (3) onde ai e β1 são fatores de ponderação que podem variar lentamente com respeito a número de iteração i. Note que a fração na equação (3) provê um fator de linearização aproximado que aparece para compensar apropriadamente as não linearidades que podem estar presentes em registros de resistividade LWD. Em uma concretização, o fator de ponderação ai é fixo, enquanto o fator de ponderação β1 está diminuindo monotonicamente:
ai = 1 (4) ei = n/2(2)-i/2 [000524] Em uma concretização alternativa, ambos os fatores de ponderação são fixos:
ai = 1 (5) ei = 1,1 [000525] Foi observado que outros valores de fator de ponderação fixos perto de um são igualmente adequados, e podem ser preferidos. Em uma concretização, ai é fixado em 0,9, e, β1 é fixado em 1,3. Os fatores de ponderação podem ser ajustados conforme experiência adicional para assegurar um bom compromisso entre convergência rápida e estabilidade. [000526] Depois da atualização no bloco 38318, o método repete, partindo de bloco 38310. Uma vez que o computador 52 determine no bloco 38316 que iterações suficientes foram executadas, o sistema alisa o modelo de formação no bloco 38320. Este alisamento pode levar a forma de um filtro Gaussiano, embora outros filtros de alisamento possam ser usados, se desejado. Este alisamento serve para remover artefatos de alta frequência e
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181 / 193 ruído que podem aparecer no modelo de formação atualizado.
Calibração de Parâmetro de Broca em Tempo Real [000527] Como previamente discutido, sistemas de Otimização de Perfuração podem calcular um programa de perfuração incluindo Peso sobre Broca (WOB) sugerido, RPM de broca, e outros parâmetros utilizando dados de registro de poço de ofsete, dados de projeto e desempenho de broca, e dados de desempenho relacionados ao equipamento de perfuração. Tais programas podem calcular pseudo-registros dos dados de registro de poço ofsete e usar o pseudo-registro como entrada para calcular os parâmetros de otimização de perfuração. Além disso, tais programas podem incorporar dados de MWD/LWD em tempo real para atualizar os dados de pseudoregistro para aumentar a precisão dos parâmetros de perfuração calculados durante perfuração.
[000528] Em um exemplo, um módulo de mecânica de perfuração pode utilizar resistência de rocha e litologia de rocha de um pseudo-registro, um caminho de perfuração direcional proposto, parâmetros de equipamento de perfuração (Max WOB e Max RPM), e caracterizações de broca contra resistência de rocha e tipo de rocha para calcular WOB e RPM sugeridos contra profundidade. Porém, análise existente usando parâmetros de broca fixos providos por fabricantes de broca podem não produzir um casamento de dados aceitável através de uma gama ampla de resistências de rocha, tipos de rocha, RPM e WOB.
[000529] Em uma concretização, em Tempo Real, a eficiência da broca em remover a rocha, o Desgaste de Broca estimado (até 100% de vida de broca), será recalculado baseado em Resistência de Rocha e tipo de rocha de um Pseudo-registro e WOB/TOB/RPM baseado em medições em tempo real. Um intervalo de cálculo será baseado em intervalo de profundidade medido, por exemplo, 15,2 cm. Valores de WOB e RPM atualizados podem então ser recalculados para perfuração continuada. Além disso, outras variáveis, por
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182 / 193 exemplo, revoluções cumulativas em fundo, o trabalho cumulativo feito pela broca, desgaste de broca estimado, e Profundidade para 100% de Desgaste de broca pode ser calculado e exibido. Dados calculados podem ser produzidos para um banco de dados central.
[000530] Como discutido anteriormente, eficiência mecânica pode ser definida como a relação de torque que corta sobre o torque total aplicado pela broca. O torque total inclui torque cortante e torque de fricção. Ambos torque cortante e torque de fricção criam desgaste de broca, porém, só torque cortante energiza a broca para desintegrar, também chamado cortar a formação. Quando uma broca está nova, a maioria do torque vai para cortar a rocha. Porém, quando a broca se desgasta progressivamente, cada vez mais torque vai para torque de fricção. Declarado diferentemente, quando a broca se desgasta progressivamente, cada vez menos do torque aplicado à broca corta a rocha. Eventualmente, nenhum dos torques corta a rocha, e o torque é inteiramente dissipado como fricção. No exemplo anterior, quando há só torque de fricção, a broca está essencialmente girando no furo de poço sem qualquer ocorrência adicional de qualquer ação cortante. Quando a broca atua como uma superfície polida e não corta, ela gerará torque e eventualmente se desgastará.
[000531] Como discutido anteriormente, eficiência mecânica pode ser estimada de parâmetros operacionais medidos. Parâmetros operacionais medidos incluem WOB, rpm rotativa, taxa de penetração (correspondendo a quão rápido a broca está progredindo em uma direção axial na formação), e torque sobre broca (TOB, correspondendo a quanto torque está sendo aplicado pela broca). Além disso, TOB pode ser estimado do modelo de torque contra peso sobre broca como discutido ademais aqui. Além disso, uma eficiência mecânica atual também pode ser determinada do modelo de torque contra peso sobre broca.
[000532] Se referindo às Figuras 1 e 27, uma broca 22 de dado tamanho
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183 / 193 e projeto pode ser projetada em um computador usando software de projeto auxiliado por computador conhecido satisfatório. A geometria de uma broca inclui a forma de cortadores (isto é, dentes), a forma de corpo de broca ou matriz de broca, e colocação dos cortadores sobre um corpo de broca ou matriz de broca. Geometrias de broca também podem incluir medições correspondendo a uma área de contato axial projetada mínima para um cortador (Aaxial-MIN), uma área de contato axial projetada máxima para um cortador (Aaxial-MAX), uma profundidade máxima de corte (dc-MAX), e área de seção transversal da broca (Ax).
[000533] Equipado com a geometria da broca, tal como ter a informação de geometria de broca e dados de projeto armazenados no computador, eficiência mecânica de broca pode então ser estimada a uma dada condição de desgaste e uma dada resistência de rocha e tipo de rocha. Em outras palavras, eficiência mecânica em qualquer resistência de rocha e tipo de rocha a qualquer condição de desgaste para uma dada broca pode ser calculada (isto é, predita). Com respeito à frase a qualquer condição de desgaste, existe uma condição de desgaste teórica depois da qual os dentes cortantes da broca estão gastos a uma tal extensão que eficiência mecânica se torna imprevisível depois disso. Isto é considerado uma broca cega. Se lembre que, o termo broca gasta, como usado aqui, corresponde a uma broca em uma condição entre uma broca afiada e uma broca cega. A condição de desgaste teórica pode corresponder a um ponto ao qual os cortadores críticos (isto é, dentes de broca críticos) da broca estão gastos até o corpo de broca ou matriz de broca. Assumindo desgaste uniforme, a eficiência mecânica é teoricamente determinável até uma condição de desgaste teórica de cem por cento (100%). Assim, durante a fase de planejamento de uma operação de perfuração, a eficiência mecânica para uma broca particular pode ser estimada. Eficiência mecânica é estimada da relação de torque cortante para torque total, ademais como derivada da relação de torque para WOB. Das geometrias de uma broca
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184 / 193 de dado tamanho e projeto e da relação de trabalho-desgaste cumulativo da broca, o gráfico característico de torque contra WOB correspondente para uma dada resistência de rocha e tipo de rocha pode ser construído, como mostrado na Figura 27.
[000534] Durante perfuração atual, há pelo menos dois parâmetros de perfuração que podem ser controlados. Um parâmetro é WOB, como discutido acima. O outro parâmetro é a taxa à qual a broca é girada, também chamado rpm rotativa (RPM).
[000535] Se referindo à Figura 39, o modelo característico de torque contra WOB para uma broca de dado tamanho e projeto pode ser gerado, semelhante à técnica descrita com respeito à Figura 27. Teoricamente, começando com uma broca cega perfeitamente lisa, cem por cento (100%) do dado tamanho e projeto, a broca 100% cega é girada em uma rocha ou formação (tendo uma dada resistência de rocha) a uma dada rpm (por exemplo, sessenta (60) rpm). Uma aplicação gradual de WOB crescente (começando a WOB zero) é aplicada, em que nenhum efeito de perfuração ou corte na rocha ou formação ocorre. Isto é porque a broca está essencialmente cega e a broca não penetra na rocha. Giro ou rotação da broca 100% cega com WOB assim resulta em uma taxa de penetração igual a zero (ROP=0). Torque é gerado, porém, embora a taxa de penetração seja zero. Torque pode ser representado graficamente como uma função de WOB para produzir uma característica de torque contra WOB para a broca 100% cega. Tal característica de torque contra WOB para broca 100% cega é representativa de uma linha de fricção, tal como identificada por numeral de referência 39160, na Figura 39. A ROP zero, a rocha não está sendo removida e o torque é completamente torque de fricção.
[000536] Uma vez que a linha de fricção 39160 seja determinada, a característica de torque contra WOB de uma broca afiada pode ser obtida. A broca afiada é uma broca do dado tamanho e projeto em condição nova. A
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185 / 193 broca afiada tem geometrias de acordo com o projeto de broca particular, para qual o modelo característico de torque contra WOB está sendo gerado. Um método de obter informação para gerar a característica de torque contra WOB para a broca afiada é girar a coluna de perfuração e broca afiada (por exemplo, a 60 rpm) logo antes da broca tocar o fundo do furo de poço. WOB é aplicado gradualmente. Um certo WOB de limiar (WOBsb) deve ser aplicado para a broca afiada para exatamente obter uma mordida na rocha ou formação. Nesse ponto, o WOB de limiar é obtido e registrado, como apropriado. Uma vez que a broca afiada comece a cortar na rocha, e com aumento gradual adicional em WOB, o torque para a broca afiada segue uma característica de torque contra WOB de broca afiada. A característica de torque contra WOB para a broca afiada é mostrada e representada pela linha cortante de broca afiada, 39160. Enquanto a broca afiada está cortando a uma dada rpm rotativa e WOB gradualmente crescente, haverá um ROP correspondente, até um ROP máximo. Além disso, quando a rocha está estando cortada pela broca afiada, o torque aplicado pela broca inclui ambos torque cortante (Tc) e torque de fricção (Tf).
[000537] A linha cortante de broca afiada 39170 se estende de um ponto inicial 39172 na linha de fricção 39160 no WOB de limiar (WOBsb) para um ponto de extremidade 39174 correspondendo a uma profundidade máxima de corte dc para a broca afiada, alternativamente chamada a profundidade máxima de ponto de corte. A profundidade máxima de corte dc para a broca afiada corresponde àquele ponto 39174 na linha cortante de broca afiada 39170 à qual os cortadores críticos da broca afiada estão cortando na rocha por uma quantidade máxima. Além disso, há um torque sobre broca correspondente (Tdc-MAX) e peso sobre broca (WOBmax,SB) para a profundidade máxima de ponto de corte 39174 da broca afiada.
[000538] Para o modelo característico de torque contra WOB, o torque operacional (Toper) de um equipamento de perfuração é representado por linha
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186 / 193 horizontal 39150 no gráfico de torque contra WOB da Figura 39. Todo equipamento de perfuração ou aparelho de perfuração tem uma saída de torque máximo. Quer dizer, o equipamento de perfuração ou aparelho só pode aplicar tanto torque rotativo a uma cadeia de perfuração e broca quanto é fisicamente possível para esse equipamento de perfuração particular. Além disso, vários componentes da coluna de perfuração podem acomodar níveis de torque diferentes. Assim, efeitos sobre eficiência mecânica como consequência do torque produzido do equipamento de perfuração particular, e mais particularmente, torque máximo produzido, podem ser observados do modelo característico de torque contra WOB para uma broca particular. O valor máximo do torque operacional sobre broca Toper para o modelo característico de torque contra WOB será assim limitado pelo torque máximo produzido para o equipamento de perfuração particular, coluna de perfuração, e/ou outros componentes portadores de torque associados sendo usados, ou sob consideração para uso em uma operação de perfuração, ou a limitação física do projeto de broca como determinado pelos fabricantes e/ou projetistas da broca.
[000539] Para operações de perfuração, fatores de segurança tipicamente são implementados em que o equipamento de perfuração e outro equipamento associado não são operados a seu torque sobre broca operacional máximo, mas em lugar disso a algum torque sobre broca operacional ótimo diferente do torque sobre broca operacional máximo. Um torque sobre broca operacional ótimo é preferivelmente selecionado dentro de uma gama tipicamente menos que ou igual ao torque operacional máximo para preocupações de segurança operacional. Seleção de uma gama de torque ótima do gráfico de torque contra WOB provê a determinação de uma gama de WOB operacional ótima. Se referindo novamente à Figura 39, e com respeito à linha cortante de broca afiada 39170, há um WOB máximo operacional correspondente 39176 para o torque sobre broca operacional de acordo com o equipamento de perfuração particular, ou broca, sendo usada ou
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187 / 193 considerada para uso em uma operação de perfuração.
[000540] Para propósitos de ilustração, um torque operacional Toper é selecionado que ocorre dentro de uma gama de torque operacional. Se referindo novamente à Figura 39, para o torque operacional Toper, há um peso sobre broca 39176 correspondente. Quando a broca afiada está cortando a rocha, o torque total (Tt igual a Toper) inclui torque cortante (Tc) e torque de fricção (Tf). Do modelo característico de torque contra WOB, o torque cortante (Tc) é aquela porção do torque total que corta a rocha. O torque de fricção (Tf) é aquela porção do torque total que é dissipada como fricção. Com conhecimento do torque total (Toper) e do torque de fricção (Tf) do modelo característico de torque contra WOB, o torque cortante (Tc) pode ser determinado prontamente (isto é, Tc = Toper - Tf).
[000541] Quando a broca particular se desgasta, a operação de perfuração requererá um ajuste cada vez mais para (isto é, aumentado) WOB a fim de que a broca adquira uma mordida na rocha. Lembre que desgaste de broca pode ser medido usando o modelo de trabalho-desgaste cumulativo para a broca particular. O WOB de limiar precisará ser aumentado por conseguinte quando a broca se desgasta. Assim, para uma broca gasta, a operação de perfuração requererá um WOB mais alto do que para a broca afiada. O peso sobre broca de limiar mais alto WOB1 exigido e uma primeira linha cortante de broca gasta correspondente 39180 são ilustrados na Figura 39. Para a primeira condição de broca gasta, a porcentagem de torque de fricção aumenta (em maior proporção do que para a broca afiada) e a porcentagem de torque cortante diminui com respeito a um dado torque total quando WOB aumenta. Semelhantemente, quando a broca continua gastando, qualquer número de linhas cortantes de broca associadas com um estado de desgaste particular pode ser construído. Por exemplo, linhas cortantes de broca 39181 e 39182 também são mostradas na Figura 39 com condições de desgaste correspondentemente maiores, e WOB2 e WOB3 de limiar correspondentes.
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188 / 193 [000542] Construção de um modelo característico de torque contra WOB para uma broca dado tamanho e projeto, como mostrado na Figura 39, pode ser realizada das geometrias conhecidas da broca de dado tamanho e projeto. Isto é, para uma dada resistência de rocha σ, ademais usando geometrias conhecidas da broca de dado tamanho e projeto (como pode ser derivado prontamente de um modelo tridimensional da broca), os vários declives, μ, do modelo característico de torque contra WOB podem ser obtidos. O declive μι, da linha de fricção 39160, o declive μsB, da linha cortante de broca afiada 39170, e os declives μη, μ2, μ3, das linhas cortantes de broca gasta 39180, 39181, 39182 podem ser calculados. Por exemplo, linha de fricção 39160 pode ser estabelecida usando o procedimento como indicado aqui acima. Além disso, as geometrias de broca provêem informação sobre área de contato axial projetada Aaxial a uma dada profundidade de corte dc de ambas broca afiada e broca gasta. Por exemplo, com informação sobre a área de contato projetada axial máxima, o valor de torque de limite superior de broca de linha cortante afiada para profundidade máxima de corte, Tdc-MAX, ponto de extremidade 39174 pode ser determinado. Ainda ademais, WOB de limiar (WOBSB) para a broca afiada e o WOB de limiar para cada uma das condições de broca gasta também podem ser determinados baseado em área de contato projetada axial da broca afiada e da broca gasta, respectivamente.
[000543] O procedimento esboçado acima provê uma curva de torqueWOB para uma rocha particular. Como indicado, quando a broca se desgasta o WOB de limiar de curva operacional de broca desliza até a linha de fricção e o declive da linha cortante muda. Além disso, quando a rocha como muda, a caracterização de broca muda. Exposto abaixo é um método para atualizar continuamente, enquanto perfurado, o WOB de limiar e o declive da linha cortante usando medidas em tempo real.
Calibração de Parâmetro de Broca em Tempo Real [000544] Em uma concretização, a calibração de parâmetro de broca em
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189 / 193 tempo real está baseada em medições de perfuração em tempo real através de um intervalo de perfuração, D, por exemplo 15,2 cm, e entradas de parâmetro de caracterização de broca fixadas. Qualquer intervalo de perfuração adequado pode ser usado.
Entradas de Parâmetro de Perfuração em Tempo Real [000545] As entradas de parâmetro de perfuração em tempo real podem ser adquiridas, por exemplo, do sensor de torque 13, do sensor de RPM 15 e do sensor de WOB 17, e/ou de sub instrumentado 23 perto da broca (veja Figura 1). Como descrito acima, sensor de WOB 17 pode incluir um sensor de 'hookload'. O intervalo de perfuração pode ser determinado de sensor de profundidade 19 (veja Figura 1). Estas entradas incluem:
R - ROP,
N - RPM de broca
T - Torque sobre Broca Total
D - Distância (Profundidade) Perfurada, e
WOB - Peso sobre Broca.
Entradas de Parâmetro de Broca Fixadas [000546] Além das entradas em tempo real medidas, os dados conhecidos seguintes são entrados.
| Wmax - Taxa de trabalho máxima para a broca z Ab - Área de seção transversal da broca z Amin - Área de Contato de Inicial, e z Amax - Área de Contato Final | ||
| [000547] | Então, para cada intervalo de perfuração Di, | o conjunto |
| seguinte de equações é aplicado aos dados medidos e fixados. Calcule Força Helicoidal Total (Fh) na broca | ||
| Fb = 120nTN/R Calcule Eficiência Mecânica (E) | (1) | |
| E = aAb/Fb | (2) |
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| Calcule Torque Cortante (Tc) | |
| Tc = E * T | (3) |
| Calcule Trabalho Cumulativo (Wc) | |
| Wc = Fb*D | (4) |
| Calcule Desgaste de Broca (b) | |
| b = (Wc/Wmax)WeareXponent | (5) |
| Calcule Área Projetada (Ax) | |
| Ax = Amin * (1,0 - b) + Amax * b | (6) |
Calcule WQB de Limiar da broca gasta (WOBi)
| WOBth,í = gAx | (7) |
| Calcule Declive de Fricção (gfric) | |
| Lfric = (T-Tc)/WOBTh,í | (8) |
| Calcule Declive Gasto | |
| Torque de Limiar Ti = qfncWOBTHj | (9) |
| onde | |
| μ = (T - Ti) / (WOBtotal - WOBTh,í) | (10) |
| Desde que | |
| μ = μworn,i (1,0 - b) + μ&κΒ | (11) |
| então | |
| q^wornj = (μ - qfricb)/(1,0 - b) | (12) |
[000548] Em um exemplo, um expoente de desgaste para a equação 5 pode ser obtido para um poço novo obtendo dados de desgaste de broca de desgaste de broca atual, trabalho cumulativo, e taxa de trabalho de poços deslocados. Os dados de desgaste de broca podem ser entrados na equação 5, que é então resolvida para o expoente de desgaste. O expoente de desgaste calculado pode ser usado no novo poço para predizer desgaste de broca usando a equação 5. Alternativamente, um expoente de desgaste pode ser calculado usando dados de teste de laboratório sobre desgaste de broca.
[000549] As equações anteriores podem ser armazenadas em
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191 / 193 controlador de computador 52 para execução como requerido pelo programa de perfuração. Para cada intervalo de dados, medições em tempo real são adquiridas, e dados são calculados para gerar um novo declive gasto e valores z de declive de fricção para a broca gasta. É notado que gwom,i, o primeiro declive recalculado gasto, pode ser usado como uma indicação da precisão da estimativa inicial do declive de broca afiada. Os valores calculados podem ser usados para atualizar os valores desejados de WOB e RPM associados com o tipo de rocha e litologia sendo perfurada, pelo menos para o próximo intervalo de perfuração pelo tipo de rocha presente. Além disso, o declive de fricção e o declive de broca, junto com os valores de WOB e RPM atualizados, podem ser armazenados em um banco de dados associado com o tipo de rocha, resistência de rocha, e litologia sendo perfurada para uso futuro caso a broca presente encontre outro tipo de rocha substancialmente com as mesmas características como aquelas nas quais os valores são gerados.
[000550] Em um exemplo, uma média rolante de N intervalos dos valores de declive pode ser usada para executar um cálculo de predição antecipado para os próximos pontos de dados nos estratos de tipo de rocha presentes. Tal média pode ser implementada usando técnicas conhecidas na arte. Em um exemplo, N pode ser cerca de 10. Os valores de declive de desgaste atualizado e declive de fricção usados para média rolante também podem ser categorizados pelos parâmetros seguintes: gama de Resistência de Rocha, gama de RPM, gama de WOB e Tipo Litologia para uso em casos futuros onde os dados podem se aplicar. Em uma concretização, um filtro de meio pode ser usado primeiro para remover dados periféricos (em picos) antes de cálculo da média rolante. Tal filtro pode ser implementado usando técnicas conhecidas na arte. Em um exemplo, número J de valores maiores e número M de valores menores podem ser descartados dentro de cada N intervalos de cálculo para a média rolante. Os valores filtrados podem ser usados no modelo de perfuração para prover valores projetados atualizados para WOB e
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RPM para uso em perfurar pelo menos um próximo intervalo do furo de poço. [000551] Uma concretização deste método é mostrada na Figura 40. O método inclui medir, em tempo real, ROP, RPM, Torque sobre Broca, Peso sobre broca, RPM, e Distância perfurada em caixa lógica 40010. Na caixa lógica 40020, parâmetros de broca conhecidos são entrados incluindo Taxa de Trabalho Máxima da broca, Área de Seção Transversal da broca, área de Contato Inicial, e área de Contato Final. Um novo Declive de Broca Gasta e um novo Declive de Fricção são calculados do intervalo de perfuração de interesse na caixa lógica 40030. Uma decisão é tomada se, ou não, filtrar os dados na caixa lógica 40040. Se os dados forem para serem filtrados, são filtrados em caixa lógica 40050. Em um exemplo, um filtro de média rolante é implementado. Os dados filtrados, ou não filtrados, procedem à caixa lógica 40060 para gerar um parâmetro de perfuração atualizado para perfurar a próxima seção de furo no tipo de rocha presente. Em um exemplo, o parâmetro de perfuração inclui RPM e WOB atualizados. Os declives atualizados e parâmetro de perfuração atualizado são armazenados em um banco de dados em caixa lógica 40065. Em um exemplo, o banco de dados pode ser banco de dados 310, veja Figura 3.
[000552] Em uma concretização, para sistemas usando estruturas cortantes secundárias furo acima, por exemplo mandris, a litologia atualizada e dados de resistência de rocha podem prover eficiência até maior. Neste caso, as estruturas cortantes secundárias estão perfurando por formações que já foram caracterizadas. Os parâmetros de perfuração atualizados calculados podem estar perto de ótimo.
[000553] Em uma concretização, as equações descritas acima podem ser armazenadas como um conjunto de instruções em um meio legível por computador tal que quando executadas por um computador, por exemplo, controlador de computador 52, executam as etapas de pelo menos um método desta exposição. O meio legível por computador pode incluir qualquer ROM,
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RAM, CD, DVD, unidade de disco rígido, dispositivo de memória flash, ou qualquer outro meio legível por computador, conhecido agora ou desconhecido.
[000554] O texto acima descreve uma ou mais concretizações específicas de uma invenção mais ampla. A invenção também é executada em uma variedade de concretizações alternadas e assim não está limitada àquelas descritas aqui. A descrição precedente da concretização preferida da invenção foi apresentada para o propósito de ilustração e descrição. Não é pretendida ser exaustiva ou limitar a invenção à forma precisa exposta. Muitas modificações e variações são possíveis levando em conta o ensinamento z anterior. É planejado que a extensão da invenção não seja limitada por esta descrição detalhada, mas em lugar disso pelas reivindicações anexas a isso.
Claims (14)
- REIVINDICAÇÕES1. Método caracterizado pelo fato de que compreende:medir (40010) em tempo real um peso sobre broca, um torque sobre broca e revoluções de broca por minuto através de um intervalo de perfuração em um furo de poço;introduzir (40020) um parâmetro de broca;calcular (40030), em tempo real, usando um modelo de torque contra peso sobre broca, um declive de fricção atualizado e um declive de broca gasta atualizado para o intervalo de perfuração usando o peso sobre broca, o torque sobre broca e as revoluções de broca por minuto medidos e o parâmetro de broca; e calcular (40060) pelo menos um de um peso sobre broca operacional de perfuração atualizado e revoluções de broca por minuto operacionais atualizadas usando o declive de fricção atualizado e o declive de broca gasta atualizado para perfurar um próximo intervalo de perfuração do furo de poço;em que o declive de fricção atualizado e o declive de broca gasta atualizado são, cada um, declives determinados por uma relação de uma mudança no torque sobre broca para uma mudança no peso sobre broca.
- 2. Método de acordo com reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um dos parâmetros medidos é medido por um sensor de furo abaixo (13, 15, 17, 19).
- 3. Método de acordo com reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda compreende filtrar (40040) o declive de fricção atualizado e o declive de broca gasta atualizado.
- 4. Método de acordo com reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a filtragem (40040) compreende calcular uma média rolante através de vários intervalos.
- 5. Método de acordo com reivindicação 1, caracterizado peloPetição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 199/5142 / 4 fato de que ainda compreende armazenar (40065) pelo menos o parâmetro de perfuração atualizado, o declive de fricção atualizado e o declive de broca gasta atualizado em um banco de dados.
- 6. Sistema para perfurar um poço (10) caracterizado pelo fato de que compreende:uma coluna de perfuração (20) em um furo de poço (14) tendo uma broca (22) em uma extremidade distal dela;pelo menos um sensor (13, 15, 17, 19) para medir pelo menos um de peso sobre broca, um torque sobre broca e revoluções de broca por minuto através de um intervalo de perfuração em um furo de poço (14); e um controlador de computador (52) tendo um conjunto de instruções armazenadas nele para processar as medições de sensor medidas através de um intervalo perfurado para calcular, em tempo real, um declive de fricção atualizado e um declive de broca gasta atualizado e calcular pelo menos um de peso sobre broca atualizado e revoluções de broca por minuto atualizadas para perfurar um próximo intervalo de perfuração do furo de poço baseado no declive de fricção atualizado e no declive de broca gasta atualizado, em que o declive de fricção atualizado e o declive de broca gasta atualizado são, cada um, declives determinados por uma relação de uma mudança no torque sobre broca para uma mudança no peso sobre broca.
- 7. Sistema (10) de acordo com reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um sensor compreende um sensor escolhido do grupo de: um sensor de peso sobre broca (17), um sensor de profundidade (19), um sensor de torque (13), e um sensor de revoluções de broca por minuto (15).
- 8. Sistema (10) de acordo com reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que pelo menos um do pelo menos um sensor é um sensor de furo abaixo (13, 15, 17, 19) disposto na coluna de perfuração (20).Petição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 200/5143 / 4
- 9. Sistema (10) de acordo com reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o controlador de computador (52) ainda compreende instrução para filtrar o declive de fricção atualizado e um declive de broca gasta atualizado antes de calcular o parâmetro de perfuração atualizado.
- 10. Sistema (10) de acordo com reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que ainda compreende uma ferramenta de perfilagem (16) disposta na coluna de perfuração (20).
- 11. Sistema (10) de acordo com reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a ferramenta de perfilagem (16) é escolhida do grupo consistindo em uma ferramenta de medição enquanto perfurando e uma ferramenta de perfilagem enquanto perfurando.
- 12. Meio legível por computador caracterizado pelo fato de que tem um conjunto de instruções armazenadas nele tal que, quando executadas por um computador (52), executam um conjunto de operações compreendendo:calcular (40030), em tempo real, usando um modelo de torque contra peso sobre broca, um declive de fricção atualizado e um declive de broca gasta atualizado para o intervalo de perfuração usando um peso sobre broca, um torque sobre broca e revoluções de broca por minuto através de um intervalo de perfuração em um furo de poço; e calcular (40060) um peso sobre broca atualizado e revoluções de broca por minuto atualizadas para perfurar o próximo intervalo de perfuração do furo de poço baseado no declive de fricção atualizado e no declive de broca gasta atualizado;em que o declive de fricção atualizado e o declive de broca gasta atualizado são, cada um, declives determinados por uma relação de uma mudança no torque sobre broca para uma mudança no peso sobre broca.
- 13. Meio legível por computador de acordo com reivindicação12, caracterizado pelo fato de que as operações ainda compreendem filtrarPetição 870190032634, de 04/04/2019, pág. 201/5144 / 4 (40040) o declive de fricção atualizado e o declive de broca gasta atualizado.
- 14. Meio legível por computador de acordo com reivindicação12, caracterizado pelo fato de que as operações ainda compreendem calcular uma média rolante através de vários intervalos.
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Families Citing this family (103)
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| US8381838B2 (en) * | 2009-12-31 | 2013-02-26 | Pason Systems Corp. | System and apparatus for directing the drilling of a well |
| EP2521830A1 (en) * | 2010-01-05 | 2012-11-14 | Halliburton Energy Services, Inc. | Reamer and bit interaction model system and method |
| US8453764B2 (en) * | 2010-02-01 | 2013-06-04 | Aps Technology, Inc. | System and method for monitoring and controlling underground drilling |
| US20110218735A1 (en) * | 2010-03-05 | 2011-09-08 | Baker Hughes Incorporated | Real-Time Lithology and Mineralogy Interpretation |
| CN102943623B (zh) * | 2010-04-12 | 2015-07-22 | 国际壳牌研究有限公司 | 使用于在地下地层中形成开孔的钻头转向的方法 |
| CA2826854C (en) * | 2011-02-08 | 2016-02-02 | Schlumberger Canada Limited | Three-dimensional modeling of parameters for oilfield drilling |
| US8775145B2 (en) * | 2011-02-11 | 2014-07-08 | Schlumberger Technology Corporation | System and apparatus for modeling the behavior of a drilling assembly |
| US8893821B2 (en) | 2011-04-21 | 2014-11-25 | Baker Hughes Incorporated | Apparatus and method for tool face control using pressure data |
| US9659252B2 (en) * | 2012-01-23 | 2017-05-23 | Schlumberger Technology Corporation | Method to characterize heterogeneous anisotropic media |
| US9191266B2 (en) | 2012-03-23 | 2015-11-17 | Petrolink International | System and method for storing and retrieving channel data |
| RU2577256C1 (ru) * | 2012-04-30 | 2016-03-10 | Лэндмарк Графикс Корпорейшн | Система и способ для моделирования пласта-коллектора с помощью запрашиваемых данных |
| US9518459B1 (en) | 2012-06-15 | 2016-12-13 | Petrolink International | Logging and correlation prediction plot in real-time |
| US9512707B1 (en) | 2012-06-15 | 2016-12-06 | Petrolink International | Cross-plot engineering system and method |
| US9027670B2 (en) | 2012-06-21 | 2015-05-12 | Schlumberger Technology Corporation | Drilling speed and depth computation for downhole tools |
| AU2012384910B2 (en) * | 2012-07-12 | 2016-02-11 | Halliburton Energy Services, Inc. | Systems and methods of drilling control |
| EP2898171B1 (en) * | 2012-09-21 | 2021-11-17 | Halliburton Energy Services Inc. | System and method for determining drilling parameters based on hydraulic pressure associated with a directional drilling system |
| WO2014062174A1 (en) * | 2012-10-17 | 2014-04-24 | Halliburton Energy Services, Inc. | System and method for using mobile computing devices to select drill bits for wellbores |
| CA2794094C (en) * | 2012-10-31 | 2020-02-18 | Resource Energy Solutions Inc. | Methods and systems for improved drilling operations using real-time and historical drilling data |
| US9022140B2 (en) | 2012-10-31 | 2015-05-05 | Resource Energy Solutions Inc. | Methods and systems for improved drilling operations using real-time and historical drilling data |
| WO2014100318A1 (en) * | 2012-12-21 | 2014-06-26 | Shell Oil Company | Method for calibration of indirectly measured quantities |
| USD843381S1 (en) | 2013-07-15 | 2019-03-19 | Aps Technology, Inc. | Display screen or portion thereof with a graphical user interface for analyzing and presenting drilling data |
| US10590761B1 (en) | 2013-09-04 | 2020-03-17 | Petrolink International Ltd. | Systems and methods for real-time well surveillance |
| US10428647B1 (en) | 2013-09-04 | 2019-10-01 | Petrolink International Ltd. | Systems and methods for real-time well surveillance |
| US9085958B2 (en) * | 2013-09-19 | 2015-07-21 | Sas Institute Inc. | Control variable determination to maximize a drilling rate of penetration |
| US10472944B2 (en) | 2013-09-25 | 2019-11-12 | Aps Technology, Inc. | Drilling system and associated system and method for monitoring, controlling, and predicting vibration in an underground drilling operation |
| US10094210B2 (en) | 2013-10-01 | 2018-10-09 | Rocsol Technologies Inc. | Drilling system |
| WO2015051027A1 (en) * | 2013-10-01 | 2015-04-09 | Geir Hareland | Drilling system |
| US10344533B2 (en) | 2013-10-18 | 2019-07-09 | Baker Hughes, A Ge Company, Llc | Predicting drillability based on electromagnetic emissions during drilling |
| US9995129B2 (en) | 2013-10-21 | 2018-06-12 | Halliburton Energy Services, Inc. | Drilling automation using stochastic optimal control |
| BR112016011038B1 (pt) | 2013-12-17 | 2022-01-11 | Halliburton Energy Services, Inc | Método para perfurar um furo de poço, e, sistema de perfuração |
| US9784099B2 (en) | 2013-12-18 | 2017-10-10 | Baker Hughes Incorporated | Probabilistic determination of health prognostics for selection and management of tools in a downhole environment |
| WO2015094320A1 (en) * | 2013-12-20 | 2015-06-25 | Halliburton Energy Services, Inc. | Closed-loop drilling parameter control |
| US10400572B2 (en) | 2013-12-30 | 2019-09-03 | Halliburton Energy Services, Inc. | Apparatus and methods using drillability exponents |
| US9957781B2 (en) | 2014-03-31 | 2018-05-01 | Hitachi, Ltd. | Oil and gas rig data aggregation and modeling system |
| CA2948321C (en) | 2014-06-09 | 2020-08-25 | Landmark Graphics Corporation | Employing a target risk attribute predictor while drilling |
| US9663992B2 (en) * | 2014-08-26 | 2017-05-30 | Baker Hughes Incorporated | Downhole motor for extended reach applications |
| US10273756B2 (en) | 2014-09-15 | 2019-04-30 | Halliburton Energy Services | Managing rotational information on a drill string |
| CA2961145C (en) * | 2014-10-17 | 2021-05-18 | Landmark Graphics Corporation | Casing wear prediction using integrated physics-driven and data-driven models |
| WO2016080982A1 (en) | 2014-11-19 | 2016-05-26 | Halliburton Energy Services, Inc. | Assessment of pumpoff risk |
| CN106795753A (zh) | 2014-11-20 | 2017-05-31 | 哈利伯顿能源服务公司 | 地球地层破碎模型 |
| US10302812B2 (en) * | 2014-11-25 | 2019-05-28 | Exxonmobil Upstream Research Company | Systems and methods for characterizing a spatial frequency of interface regions within a subterranean formation |
| US10280731B2 (en) * | 2014-12-03 | 2019-05-07 | Baker Hughes, A Ge Company, Llc | Energy industry operation characterization and/or optimization |
| MX2017007841A (es) * | 2014-12-19 | 2018-02-26 | Schlumberger Technology Bv | Métodos y sistemas de medición para perforación. |
| US10190406B2 (en) * | 2014-12-23 | 2019-01-29 | Baker Hughes, A Ge Company, Llc | Formation fracturing potential using surrounding pore pressures |
| EP3059385A1 (en) * | 2015-02-23 | 2016-08-24 | Geoservices Equipements | Systems and methods for determining and/or using estimate of drilling efficiency |
| CA2971706C (en) * | 2015-03-05 | 2022-05-31 | Halliburton Energy Services, Inc. | Method to optimize oilfield operations based on large and complex data sets |
| WO2016172038A1 (en) * | 2015-04-19 | 2016-10-27 | Schlumberger Technology Corporation | Wellsite report system |
| US10280729B2 (en) | 2015-04-24 | 2019-05-07 | Baker Hughes, A Ge Company, Llc | Energy industry operation prediction and analysis based on downhole conditions |
| US10851636B1 (en) * | 2015-06-08 | 2020-12-01 | DataInfoCom USA, Inc. | Systems and methods for analyzing resource production |
| US10884159B2 (en) | 2015-07-31 | 2021-01-05 | Halliburton Energy Services, Inc. | Logging with joint ultrasound and X-ray technologies |
| US20170122092A1 (en) | 2015-11-04 | 2017-05-04 | Schlumberger Technology Corporation | Characterizing responses in a drilling system |
| US10156656B2 (en) | 2015-11-06 | 2018-12-18 | Baker Hughes, A Ge Company, Llc | Apparatus and methods for determining real-time hole cleaning and drilled cuttings density quantification using nucleonic densitometers |
| US10781649B2 (en) | 2015-11-12 | 2020-09-22 | Baker Hughes, A Ge Company, Llc | Apparatus and methods for determining in real-time efficiency extracting gas from drilling fluid at surface |
| US11686168B2 (en) | 2015-11-12 | 2023-06-27 | Baker Hughes, A Ge Company, Llc | Apparatus and methods for determining in real-time efficiency of extracting gas from drilling fluid at surface |
| EP3390769B1 (en) | 2015-12-16 | 2020-06-03 | Landmark Graphics Corporation | Optimized coiled tubing string design and analysis for extended reach drilling |
| NO341053B1 (en) * | 2016-01-26 | 2017-08-14 | Exebenus AS | A method for planning and executing real time automated decision support in oil and gas wells |
| US10135779B2 (en) * | 2016-03-18 | 2018-11-20 | Adobe Systems Incorporated | Levels of competency in an online community |
| US10100580B2 (en) * | 2016-04-06 | 2018-10-16 | Baker Hughes, A Ge Company, Llc | Lateral motion control of drill strings |
| US11293242B2 (en) | 2016-07-07 | 2022-04-05 | National Oilwell Varco Norway As | Systems and methods for managing fluid pressure in a borehole during drilling operations |
| US10209392B2 (en) * | 2016-08-02 | 2019-02-19 | Halliburton Energy Services, Inc. | Method and system for monitoring for scale |
| GB2568612A (en) * | 2016-08-15 | 2019-05-22 | Sanvean Tech Llc | Drilling dynamics data recorder |
| CN106598091B (zh) * | 2016-12-19 | 2019-11-05 | 四川宏华电气有限责任公司 | 一种消除钻柱粘滑振动的控制系统及方法 |
| CN108804722B (zh) * | 2017-04-26 | 2021-07-27 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种用于钻井仿真的参数计算方法及装置 |
| CN110720080A (zh) * | 2017-07-07 | 2020-01-21 | 哈利伯顿能源服务公司 | 钻头-岩石相互作用建模 |
| US11422999B2 (en) | 2017-07-17 | 2022-08-23 | Schlumberger Technology Corporation | System and method for using data with operation context |
| WO2019040039A1 (en) * | 2017-08-21 | 2019-02-28 | Landmark Graphics Corporation | REAL-TIME ITERATIVE ORIENTATION OF A THÉPAN |
| US10954772B2 (en) | 2017-09-14 | 2021-03-23 | Baker Hughes, A Ge Company, Llc | Automated optimization of downhole tools during underreaming while drilling operations |
| US10866962B2 (en) | 2017-09-28 | 2020-12-15 | DatalnfoCom USA, Inc. | Database management system for merging data into a database |
| EP3673301A4 (en) | 2017-11-07 | 2021-05-26 | Halliburton Energy Services, Inc. | AUTOMATIC CHANNEL QUALITY RATING PIPE THICKNESS ESTIMATE |
| US11125022B2 (en) * | 2017-11-13 | 2021-09-21 | Pioneer Natural Resources Usa, Inc. | Method for predicting drill bit wear |
| US10215010B1 (en) * | 2017-11-21 | 2019-02-26 | Nabors Drilling Technologies Usa, Inc. | Anti-whirl systems and methods |
| US11549930B2 (en) * | 2017-12-11 | 2023-01-10 | Halliburton Energy Services, Inc. | Measuring mechanical properties of rock cuttings |
| WO2019116330A1 (en) * | 2017-12-15 | 2019-06-20 | Van Der Walt Jan Daniel | Data capturing |
| CA3086044C (en) | 2017-12-23 | 2023-08-29 | Noetic Technologies Inc. | System and method for optimizing tubular running operations using real-time measurements and modelling |
| US11346215B2 (en) | 2018-01-23 | 2022-05-31 | Baker Hughes Holdings Llc | Methods of evaluating drilling performance, methods of improving drilling performance, and related systems for drilling using such methods |
| WO2019222300A1 (en) * | 2018-05-15 | 2019-11-21 | Schlumberger Technology Corporation | Adaptive downhole acquisition system |
| US11215033B2 (en) * | 2018-05-16 | 2022-01-04 | Saudi Arabian Oil Company | Drilling trouble prediction using stand-pipe-pressure real-time estimation |
| US11078786B2 (en) * | 2018-05-31 | 2021-08-03 | Saudi Arabian Oil Company | Salt mobility assessment and review technique (smart) for exploratory wells |
| US11261730B2 (en) * | 2018-07-16 | 2022-03-01 | Saudi Arabian Oil Company | Wellbore failure analysis and assessment |
| CN109281649A (zh) * | 2018-08-13 | 2019-01-29 | 中国石油天然气集团有限公司 | 钻井优化方法及装置 |
| CN109162691A (zh) * | 2018-09-05 | 2019-01-08 | 北京航天地基工程有限责任公司 | 岩土工程勘察智能化钻探采集设备及方法 |
| WO2020069378A1 (en) | 2018-09-28 | 2020-04-02 | Schlumberger Technology Corporation | Elastic adaptive downhole acquisition system |
| US10907466B2 (en) | 2018-12-07 | 2021-02-02 | Schlumberger Technology Corporation | Zone management system and equipment interlocks |
| US10890060B2 (en) | 2018-12-07 | 2021-01-12 | Schlumberger Technology Corporation | Zone management system and equipment interlocks |
| US10808517B2 (en) | 2018-12-17 | 2020-10-20 | Baker Hughes Holdings Llc | Earth-boring systems and methods for controlling earth-boring systems |
| CN109919184A (zh) * | 2019-01-28 | 2019-06-21 | 中国石油大学(北京) | 一种基于测井数据的多井复杂岩性智能识别方法及系统 |
| US11808097B2 (en) | 2019-05-20 | 2023-11-07 | Schlumberger Technology Corporation | Flow rate pressure control during mill-out operations |
| EP3973142A4 (en) | 2019-05-20 | 2023-06-14 | Services Pétroliers Schlumberger | SYSTEM AND METHODOLOGY FOR DETERMINING APPROPRIATE PENETRATION RATE IN DOWNHOLE APPLICATIONS |
| NO20211205A1 (pt) * | 2019-05-30 | 2021-10-07 | ||
| US11321506B2 (en) * | 2019-09-17 | 2022-05-03 | Regents Of The University Of Minnesota | Fast algorithm to simulate the response of PDC bits |
| US11237292B2 (en) * | 2019-10-25 | 2022-02-01 | Saudi Arabian Oil Company | Clay detection and quantification using downhole low frequency electromagnetic measurements |
| US11619124B2 (en) | 2019-12-20 | 2023-04-04 | Schlumberger Technology Corporation | System and methodology to identify milling events and performance using torque-thrust curves |
| US11078785B1 (en) | 2020-06-17 | 2021-08-03 | Saudi Arabian Oil Company | Real-time well drilling evaluation systems and methods |
| US11512568B2 (en) * | 2020-08-27 | 2022-11-29 | Halliburton Energy Services, Inc. | Real-time fracture monitoring, evaluation and control |
| CN114427430B (zh) * | 2020-09-21 | 2024-05-07 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种多井实时协同的钻井参数优化方法与系统 |
| US11952880B2 (en) | 2021-03-26 | 2024-04-09 | Saudi Arabian Oil Company | Method and system for rate of penetration optimization using artificial intelligence techniques |
| WO2022216302A1 (en) * | 2021-04-05 | 2022-10-13 | Landmark Graphics Corporation | Real time dull bit grading modeling and process technique |
| CN113047829B (zh) * | 2021-04-07 | 2022-07-15 | 中煤科工集团重庆研究院有限公司 | 基于掘进机运行参数的煤体结构坚固性的确定方法 |
| WO2022214424A1 (en) * | 2021-04-08 | 2022-10-13 | International Business Machines Corporation | Automated pressure level detection and correction |
| US20220341317A1 (en) * | 2021-04-26 | 2022-10-27 | Saudi Arabian Oil Company | System and method for identifying productive health of wells while ensuring safe operating conditions |
| CN116663203B (zh) * | 2023-07-28 | 2023-10-27 | 昆仑数智科技有限责任公司 | 钻进参数优化方法及装置 |
Family Cites Families (143)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1209299A (en) | 1914-12-30 | 1916-12-19 | Sharp Hughes Tool Company | Rotary boring-drill. |
| US1263802A (en) | 1917-08-13 | 1918-04-23 | Clarence Edw Reed | Boring-drill. |
| US1394769A (en) | 1920-05-18 | 1921-10-25 | C E Reed | Drill-head for oil-wells |
| SU479866A1 (ru) | 1969-08-25 | 1975-08-05 | Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по добыче полезных ископаемых открытым способом | Способ управлени процессом бурени |
| US3593807A (en) | 1969-12-11 | 1971-07-20 | Frank J Klima | Drilling apparatus |
| SU470593A1 (ru) | 1970-07-22 | 1975-05-15 | Всесоюзный Заочный Политехнический Институт | Устройство управлени процессом бурени |
| US3660649A (en) | 1970-09-28 | 1972-05-02 | Tenneco Oil Co | Apparatus and method for computing drilling costs |
| US3752966A (en) | 1971-05-28 | 1973-08-14 | Santa Fe Int Corp | Drill bit utilization optimizer |
| US3761701A (en) | 1971-07-14 | 1973-09-25 | Amoco Prod Co | Drilling cost indicator |
| US4354233A (en) | 1972-05-03 | 1982-10-12 | Zhukovsky Alexei A | Rotary drill automatic control system |
| DE2447935A1 (de) | 1973-10-09 | 1975-04-17 | Tampella Oy Ab | Verfahren und vorrichtung zur steuerung eines gesteinsbohrers |
| US4056153A (en) | 1975-05-29 | 1977-11-01 | Dresser Industries, Inc. | Rotary rock bit with multiple row coverage for very hard formations |
| GB1515092A (en) | 1976-02-25 | 1978-06-21 | Schlumberger Ltd | Shaly sand evaluation by gamma ray spectrometry |
| US4064749A (en) | 1976-11-11 | 1977-12-27 | Texaco Inc. | Method and system for determining formation porosity |
| SU726295A1 (ru) | 1977-06-07 | 1980-04-05 | Грозненское Научно-Производственное Объединение "Промавтоматика" Министерства Приборостроения,Средств Автоматизации И Средств Управления Ссср | Система дл автоматического регулировани подачи бурового инструмента |
| US4195699A (en) | 1978-06-29 | 1980-04-01 | United States Steel Corporation | Drilling optimization searching and control method |
| SU1055863A1 (ru) | 1978-09-06 | 1983-11-23 | Предприятие П/Я М-5973 | Способ управлени буровым агрегатом и устройство дл его осуществлени |
| AU554337B2 (en) | 1981-03-11 | 1986-08-14 | Metalogic Control Ltd. | Adaptive control of a dynamic system |
| SU983258A1 (ru) | 1981-05-11 | 1982-12-23 | Северо-Кавказский Филиал Всесоюзного Научно-Исследовательского И Конструкторского Института "Цветометавтоматика" | Устройство дл определени рациональных режимов бурени и каротажа скважин по буримости горных пород |
| FR2520882A1 (fr) | 1982-02-02 | 1983-08-05 | Schlumberger Prospection | Procede pour la production d'un enregistrement caracteristique notamment du facies des formations geologiques traversees par un sondage |
| DE3207012C2 (de) | 1982-02-26 | 1984-08-30 | Valentin V. Malachovka Moskovskaja oblast' Žilikov | Verfahren zum Steuern des Bohrvorgangs beim Bohren in Gestein und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
| US4718011A (en) | 1982-11-01 | 1988-01-05 | Western Atlas International, Inc. | Well logging data acquisition, telemetry and control method and system |
| US4903527A (en) | 1984-01-26 | 1990-02-27 | Schlumberger Technology Corp. | Quantitative clay typing and lithological evaluation of subsurface formations |
| GB8411361D0 (en) | 1984-05-03 | 1984-06-06 | Schlumberger Cambridge Researc | Assessment of drilling conditions |
| US4694686A (en) | 1984-06-18 | 1987-09-22 | Borg-Warner Corporation | Cutting tool wear monitor |
| US4627276A (en) * | 1984-12-27 | 1986-12-09 | Schlumberger Technology Corporation | Method for measuring bit wear during drilling |
| US4794534A (en) | 1985-08-08 | 1988-12-27 | Amoco Corporation | Method of drilling a well utilizing predictive simulation with real time data |
| US4617825A (en) | 1985-09-12 | 1986-10-21 | Halliburton Company | Well logging analysis methods for use in complex lithology reservoirs |
| US4733733A (en) | 1986-02-11 | 1988-03-29 | Nl Industries, Inc. | Method of controlling the direction of a drill bit in a borehole |
| GB2188354B (en) | 1986-03-27 | 1989-11-22 | Shell Int Research | Rotary drill bit |
| US4793421A (en) | 1986-04-08 | 1988-12-27 | Becor Western Inc. | Programmed automatic drill control |
| US4981037A (en) | 1986-05-28 | 1991-01-01 | Baroid Technology, Inc. | Method for determining pore pressure and horizontal effective stress from overburden and effective vertical stresses |
| US4845628A (en) | 1986-08-18 | 1989-07-04 | Automated Decisions, Inc. | Method for optimization of drilling costs |
| US4794535A (en) | 1986-08-18 | 1988-12-27 | Automated Decisions, Inc. | Method for determining economic drill bit utilization |
| US4916616A (en) | 1986-12-08 | 1990-04-10 | Bp Exploration, Inc. | Self-consistent log interpretation method |
| SU1479630A1 (ru) | 1986-12-15 | 1989-05-15 | Институт горного дела им.А.А.Скочинского | Способ управлени процессом двухстадийного бурени |
| FR2611804B1 (fr) | 1987-02-27 | 1989-06-16 | Forex Neptune Sa | Procede de controle des operations de forage d'un puits |
| FR2620819B1 (fr) | 1987-09-17 | 1993-06-18 | Inst Francais Du Petrole | Methode de determination de l'usure d'un trepan en cours de forage |
| US4875530A (en) | 1987-09-24 | 1989-10-24 | Parker Technology, Inc. | Automatic drilling system |
| US4914591A (en) | 1988-03-25 | 1990-04-03 | Amoco Corporation | Method of determining rock compressive strength |
| SU1654515A1 (ru) | 1988-03-29 | 1991-06-07 | Специальное конструкторское бюро по долотам Производственного объединения "Куйбышевбурмаш" | Буровое шарошечное долото |
| US4876886A (en) | 1988-04-04 | 1989-10-31 | Anadrill, Inc. | Method for detecting drilling events from measurement while drilling sensors |
| GB2217012B (en) | 1988-04-05 | 1992-03-25 | Forex Neptune Sa | Method of determining drill bit wear |
| SU1691497A1 (ru) | 1988-05-30 | 1991-11-15 | Производственное Объединение "Грознефть" | Буровое трехшарошечное долото |
| US4852399A (en) | 1988-07-13 | 1989-08-01 | Anadrill, Inc. | Method for determining drilling conditions while drilling |
| US5012674A (en) | 1988-10-31 | 1991-05-07 | Amoco Corporation | Method of exploration for hydrocarbons |
| US5010789A (en) | 1989-02-21 | 1991-04-30 | Amoco Corporation | Method of making imbalanced compensated drill bit |
| US5042596A (en) | 1989-02-21 | 1991-08-27 | Amoco Corporation | Imbalance compensated drill bit |
| CA1333282C (en) | 1989-02-21 | 1994-11-29 | J. Ford Brett | Imbalance compensated drill bit |
| SU1716112A1 (ru) | 1989-05-31 | 1992-02-28 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Методики И Техники Разведки | Устройство дл управлени процессом бурени |
| US5660239A (en) | 1989-08-31 | 1997-08-26 | Union Oil Company Of California | Drag analysis method |
| RU1796769C (ru) | 1989-12-05 | 1993-02-23 | Свердловский горный институт им.В.В.Вахрушева | Способ регулировани процесса бурени горных пород |
| GB2241266A (en) | 1990-02-27 | 1991-08-28 | Dresser Ind | Intersection solution method for drill bit design |
| GB9004952D0 (en) | 1990-03-06 | 1990-05-02 | Univ Nottingham | Drilling process and apparatus |
| RU1795220C (ru) | 1990-04-03 | 1993-02-15 | Свердловский горный институт им.В.В.Вахрушева | Способ оптимизации процесса бурени |
| US5239467A (en) | 1990-05-21 | 1993-08-24 | Amoco Corporation | Method for enhancing geophysical data by nonlinear compression of the dynamic range |
| GB9015433D0 (en) | 1990-07-13 | 1990-08-29 | Anadrill Int Sa | Method of determining the drilling conditions associated with the drilling of a formation with a drag bit |
| US5216612A (en) | 1990-07-16 | 1993-06-01 | R. J. Reynolds Tobacco Company | Intelligent computer integrated maintenance system and method |
| US5205164A (en) | 1990-08-31 | 1993-04-27 | Exxon Production Research Company | Methods for determining in situ shale strengths, elastic properties, pore pressures, formation stresses, and drilling fluid parameters |
| FI88744C (fi) | 1991-04-25 | 1993-06-28 | Tamrock Oy | Foerfarande och anordning foer reglering av bergborrning |
| US5334833A (en) | 1991-06-14 | 1994-08-02 | Schlumberger Technology Corporation | Sensitivity function technique for modeling nuclear tools |
| DE69217816D1 (de) | 1991-10-21 | 1997-04-10 | Schlumberger Technology Bv | Verfahren und Gerät zum Feststellen und Quantifizieren von kohlwasserstoffenthaltende geschichtete Behälter in einer Verarbeitungsstation |
| US5369570A (en) | 1991-11-14 | 1994-11-29 | Parad; Harvey A. | Method and system for continuous integrated resource management |
| NO930044L (no) | 1992-01-09 | 1993-07-12 | Baker Hughes Inc | Fremgangsmaate til vurdering av formasjoner og borkronetilstander |
| US5251286A (en) | 1992-03-16 | 1993-10-05 | Texaco, Inc. | Method for estimating formation permeability from wireline logs using neural networks |
| US5305836A (en) | 1992-04-08 | 1994-04-26 | Baroid Technology, Inc. | System and method for controlling drill bit usage and well plan |
| US5416697A (en) | 1992-07-31 | 1995-05-16 | Chevron Research And Technology Company | Method for determining rock mechanical properties using electrical log data |
| US5282384A (en) | 1992-10-05 | 1994-02-01 | Baroid Technology, Inc. | Method for calculating sedimentary rock pore pressure |
| US5474142A (en) | 1993-04-19 | 1995-12-12 | Bowden; Bobbie J. | Automatic drilling system |
| US5330016A (en) | 1993-05-07 | 1994-07-19 | Barold Technology, Inc. | Drill bit and other downhole tools having electro-negative surfaces and sacrificial anodes to reduce mud balling |
| US5442950A (en) | 1993-10-18 | 1995-08-22 | Saudi Arabian Oil Company | Method and apparatus for determining properties of reservoir rock |
| US5456141A (en) | 1993-11-12 | 1995-10-10 | Ho; Hwa-Shan | Method and system of trajectory prediction and control using PDC bits |
| US5605198A (en) | 1993-12-09 | 1997-02-25 | Baker Hughes Incorporated | Stress related placement of engineered superabrasive cutting elements on rotary drag bits |
| SE9401623D0 (sv) * | 1994-05-09 | 1994-05-09 | Hoeganaes Ab | Sintered products having improved density |
| AU3144995A (en) | 1994-07-28 | 1996-02-22 | Jerome Kemick | Sacrificial wear bearing |
| US5449047A (en) | 1994-09-07 | 1995-09-12 | Ingersoll-Rand Company | Automatic control of drilling system |
| EP0707132B1 (en) | 1994-10-15 | 2003-08-06 | Camco Drilling Group Limited | Rotary drill bit |
| US5845258A (en) | 1995-06-16 | 1998-12-01 | I2 Technologies, Inc. | Strategy driven planning system and method of operation |
| US5539704A (en) | 1995-06-23 | 1996-07-23 | Western Atlas International, Inc. | Bayesian sequential Gaussian simulation of lithology with non-linear data |
| US5904213A (en) | 1995-10-10 | 1999-05-18 | Camco International (Uk) Limited | Rotary drill bits |
| US5867806A (en) | 1996-03-13 | 1999-02-02 | Halliburton Energy Services, Inc. | System and method for performing inversion on LWD resistivity logs with enhanced resolution |
| US5704436A (en) | 1996-03-25 | 1998-01-06 | Dresser Industries, Inc. | Method of regulating drilling conditions applied to a well bit |
| US6612382B2 (en) | 1996-03-25 | 2003-09-02 | Halliburton Energy Services, Inc. | Iterative drilling simulation process for enhanced economic decision making |
| US5767399A (en) | 1996-03-25 | 1998-06-16 | Dresser Industries, Inc. | Method of assaying compressive strength of rock |
| US6109368A (en) | 1996-03-25 | 2000-08-29 | Dresser Industries, Inc. | Method and system for predicting performance of a drilling system for a given formation |
| US5794720A (en) | 1996-03-25 | 1998-08-18 | Dresser Industries, Inc. | Method of assaying downhole occurrences and conditions |
| US7032689B2 (en) | 1996-03-25 | 2006-04-25 | Halliburton Energy Services, Inc. | Method and system for predicting performance of a drilling system of a given formation |
| US6408953B1 (en) | 1996-03-25 | 2002-06-25 | Halliburton Energy Services, Inc. | Method and system for predicting performance of a drilling system for a given formation |
| US5963910A (en) | 1996-09-20 | 1999-10-05 | Ulwick; Anthony W. | Computer based process for strategy evaluation and optimization based on customer desired outcomes and predictive metrics |
| US5862513A (en) | 1996-11-01 | 1999-01-19 | Western Atlas International, Inc. | Systems and methods for forward modeling of well logging tool responses |
| CA2246511A1 (en) | 1997-09-04 | 1999-03-04 | Smith International, Inc. | Cutter element with non-rectilinear crest |
| US6026912A (en) | 1998-04-02 | 2000-02-22 | Noble Drilling Services, Inc. | Method of and system for optimizing rate of penetration in drilling operations |
| US6155357A (en) | 1997-09-23 | 2000-12-05 | Noble Drilling Services, Inc. | Method of and system for optimizing rate of penetration in drilling operations |
| US6044327A (en) | 1997-11-13 | 2000-03-28 | Dresser Industries, Inc. | Method for quantifying the lithologic composition of formations surrounding earth boreholes |
| US6233498B1 (en) | 1998-03-05 | 2001-05-15 | Noble Drilling Services, Inc. | Method of and system for increasing drilling efficiency |
| US5965810A (en) | 1998-05-01 | 1999-10-12 | Baroid Technology, Inc. | Method for determining sedimentary rock pore pressure caused by effective stress unloading |
| US6052649A (en) | 1998-05-18 | 2000-04-18 | Dresser Industries, Inc. | Method and apparatus for quantifying shale plasticity from well logs |
| EP1117894B2 (en) | 1998-08-31 | 2010-03-03 | Halliburton Energy Services, Inc. | Roller-cone bits, systems, drilling methods, and design methods with optimization of tooth orientation |
| WO2000012859A2 (en) | 1998-08-31 | 2000-03-09 | Halliburton Energy Services, Inc. | Force-balanced roller-cone bits, systems, drilling methods, and design methods |
| US6169967B1 (en) | 1998-09-04 | 2001-01-02 | Dresser Industries, Inc. | Cascade method and apparatus for providing engineered solutions for a well programming process |
| US6449047B1 (en) * | 1998-11-13 | 2002-09-10 | Micron Optics, Inc. | Calibrated swept-wavelength laser and interrogator system for testing wavelength-division multiplexing system |
| US6345673B1 (en) | 1998-11-20 | 2002-02-12 | Smith International, Inc. | High offset bits with super-abrasive cutters |
| US6389360B1 (en) | 1999-01-13 | 2002-05-14 | Vermeer Manufacturing Company | Automated bore planning method and apparatus for horizontal directional drilling |
| US6439304B2 (en) | 1999-02-05 | 2002-08-27 | Davis-Lynch, Inc. | Stand-off device |
| US6352107B1 (en) | 1999-02-11 | 2002-03-05 | Allen & Bennett, Inc. | Wear resistant well pump rod and method for making same |
| US6276465B1 (en) | 1999-02-24 | 2001-08-21 | Baker Hughes Incorporated | Method and apparatus for determining potential for drill bit performance |
| GB2332227B (en) | 1999-03-03 | 1999-11-10 | Peter Richard Paul Cunningham | Optimising well numbers in oil and gas fields |
| GB2354852B (en) | 1999-10-01 | 2001-11-28 | Schlumberger Holdings | Method for updating an earth model using measurements gathered during borehole construction |
| GB9923200D0 (en) | 1999-10-01 | 1999-12-01 | Andertech Limited | Fluid extraction |
| US6349595B1 (en) | 1999-10-04 | 2002-02-26 | Smith International, Inc. | Method for optimizing drill bit design parameters |
| IT1313324B1 (it) | 1999-10-04 | 2002-07-17 | Eni Spa | Metodo per ottimizzare la selezione del fioretto di perforazione e deiparametri di perfoazione usando misure di resistenza della roccia |
| US6879947B1 (en) | 1999-11-03 | 2005-04-12 | Halliburton Energy Services, Inc. | Method for optimizing the bit design for a well bore |
| CA2340547C (en) | 2000-03-13 | 2005-12-13 | Smith International, Inc. | Method for simulating drilling of roller cone bits and its application to roller cone bit design and performance |
| US9482055B2 (en) * | 2000-10-11 | 2016-11-01 | Smith International, Inc. | Methods for modeling, designing, and optimizing the performance of drilling tool assemblies |
| GB2370060B (en) | 2000-03-13 | 2002-12-11 | Smith International | Method for simulating drilling of roller cone bits and its application to roller cone bit design and performance |
| US6785641B1 (en) | 2000-10-11 | 2004-08-31 | Smith International, Inc. | Simulating the dynamic response of a drilling tool assembly and its application to drilling tool assembly design optimization and drilling performance optimization |
| US6516293B1 (en) | 2000-03-13 | 2003-02-04 | Smith International, Inc. | Method for simulating drilling of roller cone bits and its application to roller cone bit design and performance |
| US6637527B1 (en) | 2000-06-08 | 2003-10-28 | Smith International, Inc. | Cutting structure for roller cone drill bits |
| US6612384B1 (en) | 2000-06-08 | 2003-09-02 | Smith International, Inc. | Cutting structure for roller cone drill bits |
| GB2371321B (en) | 2000-06-08 | 2002-12-11 | Smith International | Cutting structure for roller cone drill bits |
| US6601660B1 (en) | 2000-06-08 | 2003-08-05 | Smith International, Inc. | Cutting structure for roller cone drill bits |
| US6424919B1 (en) | 2000-06-26 | 2002-07-23 | Smith International, Inc. | Method for determining preferred drill bit design parameters and drilling parameters using a trained artificial neural network, and methods for training the artificial neural network |
| US6530441B1 (en) | 2000-06-27 | 2003-03-11 | Smith International, Inc. | Cutting element geometry for roller cone drill bit |
| US6527068B1 (en) | 2000-08-16 | 2003-03-04 | Smith International, Inc. | Roller cone drill bit having non-axisymmetric cutting elements oriented to optimize drilling performance |
| GB2371366B (en) | 2000-08-28 | 2004-05-26 | Halliburton Energy Serv Inc | Method and system for predicting performance of a drilling system for a given formation |
| CA2357921C (en) | 2000-09-29 | 2007-02-06 | Baker Hughes Incorporated | Method and apparatus for prediction control in drilling dynamics using neural networks |
| US6681633B2 (en) * | 2000-11-07 | 2004-01-27 | Halliburton Energy Services, Inc. | Spectral power ratio method and system for detecting drill bit failure and signaling surface operator |
| AU4165702A (en) | 2000-12-19 | 2002-07-01 | Halliburton Energy Serv Inc | Processing well logging data with neural network |
| US7003439B2 (en) | 2001-01-30 | 2006-02-21 | Schlumberger Technology Corporation | Interactive method for real-time displaying, querying and forecasting drilling event and hazard information |
| US6885943B2 (en) | 2002-09-20 | 2005-04-26 | Halliburton Energy Services, Inc. | Simultaneous resolution enhancement and dip correction of resistivity logs through nonlinear iterative deconvolution |
| US7172037B2 (en) | 2003-03-31 | 2007-02-06 | Baker Hughes Incorporated | Real-time drilling optimization based on MWD dynamic measurements |
| CA2471796A1 (en) * | 2003-06-20 | 2004-12-20 | Smith International, Inc. | Drill bit performance analysis tool |
| GB2403743B (en) | 2003-07-11 | 2006-08-09 | Pilot Drilling Control Ltd | Drill string tool with bearing sleeve |
| GB2413403B (en) | 2004-04-19 | 2008-01-09 | Halliburton Energy Serv Inc | Field synthesis system and method for optimizing drilling operations |
| GB0419588D0 (en) | 2004-09-03 | 2004-10-06 | Virtual Well Engineer Ltd | "Design and control of oil well formation" |
| US7555414B2 (en) | 2004-12-16 | 2009-06-30 | Chevron U.S.A. Inc. | Method for estimating confined compressive strength for rock formations utilizing skempton theory |
| US7412331B2 (en) | 2004-12-16 | 2008-08-12 | Chevron U.S.A. Inc. | Method for predicting rate of penetration using bit-specific coefficient of sliding friction and mechanical efficiency as a function of confined compressive strength |
| US7308957B2 (en) | 2005-01-18 | 2007-12-18 | Smith International, Inc. | Fixed-head bit with stabilizing features |
| US20060162968A1 (en) * | 2005-01-24 | 2006-07-27 | Smith International, Inc. | PDC drill bit using optimized side rake distribution that minimized vibration and deviation |
| US7142986B2 (en) * | 2005-02-01 | 2006-11-28 | Smith International, Inc. | System for optimizing drilling in real time |
| US20070185696A1 (en) * | 2006-02-06 | 2007-08-09 | Smith International, Inc. | Method of real-time drilling simulation |
| US7857047B2 (en) * | 2006-11-02 | 2010-12-28 | Exxonmobil Upstream Research Company | Method of drilling and producing hydrocarbons from subsurface formations |
| GB2468251B (en) | 2007-11-30 | 2012-08-15 | Halliburton Energy Serv Inc | Method and system for predicting performance of a drilling system having multiple cutting structures |
-
2009
- 2009-08-17 EP EP09818168.8A patent/EP2331904B1/en active Active
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