CN101600852A

CN101600852A - 基于mse的自动化钻探设备和方法

Info

Publication number: CN101600852A
Application number: CNA2007800507419A
Authority: CN
Inventors: 斯科特·布恩; 布赖恩·埃利斯; 比特·屈特尔; 克里斯·帕珀拉斯; 托米·斯卡伯勒
Original assignee: Nabors Global Holdings Ltd
Current assignee: Canrig Drilling Technology Ltd
Priority date: 2006-12-07
Filing date: 2007-12-07
Publication date: 2009-12-09
Anticipated expiration: 2027-12-07
Also published as: GB0909443D0; NO20092505L; GB2459581B; CA2671822A1; WO2008070829A2; US7938197B2; NO343031B1; WO2008070829A3; CN101600852B; MX2009006095A; GB2459581A; CA2671822C; US20080156531A1

Abstract

用于基于机械比能的钻探操作和/或优化的方法和设备，包括探测机械比能参数、利用机械比能参数确定机械比能、以及根据已确定的机械比能自动地调节钻探操作参数。钻柱包括钻杆的相互连接部分、井底钻具组件、和钻头。井底钻具组件可以包括随钻测量或者钢索输送器械。井底随钻测量或者钢索输送器械可被配置用于评价物理性能，例如钻压。在钻探时，钻压和计算出的机械比能数据被用于确定随后的机械比能。

Description

基于MSE的自动化钻探设备和方法

背景技术

该申请要求名称为“基于MSE的钻探操作”、于2006年12月7日提交的美国临时专利申请系列No.60/869,047；名称为“基于ΔT的钻探操作”、于2007年11月6日提交的美国临时专利申请No.60/985,869；和代理人案号No.38296.12、名称为“定向钻探控制”、于2007年9月21日提交的美国专利申请No.11/859,378的优先权，它们的公开内容以其整体在此通过引用而被并入。

在钻探优化方面近来的进展使用钻探系统能量消耗的实时分析来优化机械钻速(ROP)。这种优化能够提供100-400％的瞬时ROP增加和每日进尺的增加。能够在柔软和硬质地层、低和高斜度井以及利用所有的钻机类型实现类似的结果。

然而，难以客观地评定操作员的钻速性能。即，经常基于它们相对于偏移的性能评价钻头，但是钻速经常受到钻探者并不控制的因素并且以不能在钻头记录中记载的方式所约束。因此，钻速可以在运行相同钻头的两个钻井之间很大地改变。运行钻头的方式经常比运行哪一个钻头更加重要。

钻探者执行各种测试以优化性能。最通常的是“钻速”测试，该测试包括简单地利用各种钻压(WOB)和钻头旋转速度(RPM)设置试验以及观察结果。导致最高ROP的参数然后被用于随后的操作。在一定意义上，所有的优化方案均使用类似的对照过程。即，它们试图识别相对于其它设置给出最好结果的参数。

最早方案之一是“试钻”测试，其中钻探者施加高的WOB并锁定制动器以防止在继续循环和旋转钻柱时钻柱的顶部推进。当钻头向前钻进时，钻柱伸长并且WOB下降。根据当钻压下降时钻柱伸长速率的变化计算ROP。ROP线性地响应于增加的WOB而在此处停止的点被称作“泥糊”(flounder或者founder)点。这被取作最佳WOB。这个过程具有增强的性能，但是并不提供对于真正的潜在钻速的客观评定。

附图说明

当结合附图阅读时根据下面的详细说明可以最好地理解本公开。要强调的是，根据在工业中的标准实践，各种特征未按比例绘制。事实上，为了使得讨论清楚起见，各种特征的尺寸可以被任意地增大或者减小。

图1是根据本公开方面的设备的示意图。

图2A是根据本公开方面的方法的流程图。

图2B是根据本公开方面的方法的流程图。

图3是根据本公开方面的设备的示意图。

图4A是根据本公开方面的设备的示意图。

图4B是根据本公开方面的设备的示意图。

图5A是根据本公开方面的方法的流程图。

图5B是根据本公开方面的设备的示意图。

图5C是根据本公开方面的方法的流程图。

图5D是根据本公开方面的方法的流程图。

图6A是根据本公开方面的方法的流程图。

图6B是根据本公开方面的方法的流程图。

图6C是根据本公开方面的方法的流程图。

图7是根据本公开方面的设备的示意图。

图8是根据本公开方面的设备的示意图。

具体实施方式

本公开要求以下每一项的更早提交日期的利益，其整体由此通过引用而被并入：

代理人案号No.38496.13、名称为“基于MSE的钻探操作”、于2006年12月7日提交的美国临时专利申请No.60/869,047；

代理人案号No.38496.45、名称为“基于ΔT的钻探操作”、于2007年11月6日提交的美国临时专利申请No.60/985,869；和

代理人案号No.38296.12、名称为“定向钻探控制”、于2007年9月21日提交的美国专利申请No.11/859,378。

本公开还涉及并通过引用结合Richarson等人的美国专利No.6,050,348的全部内容。

应该理解本公开提供用于实现各种实施例的不同特征的很多不同的实施例或者实例。在下面描述构件和布置的特殊实例以简化本公开。这些当然仅仅是实例而非旨在是限制性的。另外，本公开可以在各种实例中重复引用附图标记。这种重复是为了简洁和清楚起见而不是在本质上规定在所讨论的各种实施例和/或配置之间的关系。而且，在随后的说明中，在第二特征之上或者在第二特征上形成第一特征可以包括其中第一和第二特征被直接接触地形成的实施例，并且还可以包括其中可以形成置于第一和第二特征之间从而第一和第二特征可以并不直接接触的另外的特征的实施例。

参考图1，示出示例本公开的一个或者多个方面的设备100的示意图。设备100是或者包括陆上钻机。然而，本公开的一个或者多个方面能够被应用于或者易于适合于任何类型的钻机，例如，在本公开范围内，除了别的以外，升降式钻井台、半潜式钻机、钻探船、盘管钻机(coil tubing rig)、适用于钻探和/或重入操作的修井机、以及套管钻机。

设备100包括在钻台110上方支撑起落机构的井架105。该起落机构包括天车115和游车120。天车115被联接在井架105的顶部处或者靠近此处，并且游车120利用钻井用钢丝绳125从天车115悬垂。钻井用钢丝绳125的一端从起落机构延伸到绞车130，绞车130被配置用于卷出和卷入钻井用钢丝绳125以使得游车120相对于钻台110被降低和升高。被称作死绳固定器的、钻井用钢丝绳125的另一端可靠近绞车130或者在钻机上的任何位置处被锚固到固定位置。

钩子135被附接到游车120的底部。从钩子135悬挂顶驱140。从顶驱140延伸的钻轴145被附接到保护接头150，保护接头150被附接到在井眼160内悬挂的钻柱155。替代地，钻轴145可以被直接地附接到钻柱155。

如在这里所使用的术语“钻轴”不限于从顶驱直接地延伸，或者另外地在传统上被称作钻轴的构件。例如，在本公开范围内，“钻轴”可以另外地或者替代地包括至少间接地从顶驱或者其它旋转驱动元件向钻柱传递扭矩、位置和/或旋转的主轴、驱动轴、输出轴和/或另一构件。尽管如此，纵使仅仅为了清楚和简洁起见，这些构件也可以在这里被一起地称作“钻轴”。

钻柱155包括与钻杆的相互连接部分165、井底钻具组件(BHA)170和钻头175。除了其它构件以外，井底钻具组件170可以包括稳定器、钻环和/或随钻测量(MWD)或者钢索输送器件。在这里还可以被称作刀具的钻头175被连接到BHA 170的底部或者被附接到钻柱155。一个或者多个泵180可以通过可被连接到顶驱140的软管或者其它导管185向钻柱155输送钻探流体。

井底MWD或者钢索输送器件可以被配置为用于评价物理性质例如压力、温度、扭矩、钻压(WOB)、振动、倾斜、方位角、在三维空间中的刀面定向和/或其它井底参数。这些测量可以在井底进行，被存储在固态存储器中一定时间，并且在表层处从(多个)器件下载和/或被传输到表层。数据传输方法可以包括例如对数据进行数字编码并且可能地作为钻探流体或者泥浆系统中的压力脉冲通过钻柱155的声学传输、通过钢索或者有线管道的电子传输和/或作为电磁脉冲传输将编码数据传输到表层。MWD工具和/或BHA170的其它部分可以具有存储用于以后经由钢索和/或当BHA 170从井眼160起钻时检索的测量值的能力。

在一个示例性实施例中，例如当井160利用欠平衡或者压力受控钻探方法时，设备100还可以包括旋转防喷器(BOP)158。在这种实施例中，环形泥浆和切屑可以在表层处被加压，并且有可能地利用节流口系统控制实际的所期流量和压力，并且流体和压力在井口处被保持并且被旋转BOP 158沿着流线向下引导至节流口。设备100还可以包括被配置用于探测在例如，井眼160(或者其中的套管)和钻柱155之间限定的环带中的压力的表层套管环形压力传感器159。

在图1描绘的示例性实施例中，利用顶驱140引起钻柱155旋转运动。然而，本公开的方面还能够被应用于或者易于适合于利用其它驱动系统例如除了别的以外的动力水龙头、旋转台、盘管单元、井底马达和/或传统的旋转钻机的实施方式。

设备100还包括被配置用于控制或者有助于控制设备100的一个或者多个构件的控制器190。例如，控制器190可以被配置为向绞车130、顶驱140、BHA170和/或泵180传输操作控制信号。控制器190可以是靠近井架105和/或设备100的其它构件安装的独立构件。在一个示例性实施例中，控制器190包括位于邻近设备100的控制室例如经常用作组合工具棚的被称作“司钻偏房”的通用掩蔽所、办公室、通信中心和全体会议场所中的一个或者多个系统。控制器190可以被配置为经由为了清楚起见在图1中未描绘的有线或者无线传输装置向绞车130、顶驱140、BHA 170和/或泵180传输操作控制信号。

控制器190还被配置用于从包括在设备100中的各种传感器经由有线或者无线传输装置(在图1中也未示出)接收电子信号，其中每一个传感器均被配置用于探测操作特征或者参数。一个这种传感器是上述表层套管环形压力传感器159。设备100可以包括被联接到或者以其它方式与BHA 170相关联的井底环形压力传感器170a。井底环形压力传感器170a可以被配置用于探测在BHA 170的外部表层和井眼160的内径之间限定的环形区域中的压力数值或者范围，该压力还可以被称作套管压力、井底套管压力、MWD套管压力或者井底环形压力。

在此指出在本公开上下文中单词“探测(detecting)”的含义可以包括探测、感测、测量、计算和/或以其它方式获得数据。类似地，在本公开上下文中单词“探测(detect)”可以包括探测、感测、测量、计算和/或以其它方式获得数据。

设备100可以另外地或者替代地包括被配置用于探测BHA 170中的冲击和/或振动的冲击/振动传感器170b。设备100可以另外地或者替代地包括被配置用于在BHA 170的一个或者多个马达172上探测压力差值或者范围的泥浆马达Δ压力(ΔP)传感器172a。该一个或者多个马达172可以每一个都是或者包括使用钻探流体的液压动力以驱动钻头175的容积式钻探马达，也被称作泥浆马达。一个或者多个扭矩传感器172b也可以被包括于BHA 170中以向控制器190发送数据，该数据指示通过一个或者多个马达172而被施加到钻头175的扭矩。

设备100可以另外地或者替代地包括被配置用于探测当前刀面定向的刀面传感器170c。刀面传感器170c可以是或者包括传统的或者未来研制出的探测刀面相对于磁北或者真正北向的定向的磁性刀面传感器。替代地或者另外地，刀面传感器170c可以是或者包括传统的或者未来研制出的探测刀面相对于地球重力场的定向的重力刀面传感器。刀面传感器170c还可以，或者替代地，是或者包括传统的或者未来研制出的陀螺传感器。设备100可以另外地或者替代地包括与BHA 170成一体并且被配置用于在BHA 170处或者靠近此处探测WOB的WOB传感器170d。

设备100可以另外地或者替代地包括被联接到或者以其它方式与顶驱140相关联的扭矩传感器140a。替代地，扭矩传感器140a可以位于BHA 170中或者与BHA 170相关联。扭矩传感器140a可以被配置用于探测钻轴145和/或钻柱155的扭转数值或者范围(例如，响应于作用于钻柱上的操作作用力)。顶驱140可以另外地或者替代地包括速度传感器140b或者与速度传感器140b相关联，速度传感器140b被配置用于探测钻轴145的旋转速度的数值或者范围。

顶驱140、绞车130、天车或者游车、钻井用钢丝绳或者死绳固定器可以另外地或者替代地包括不同于WOB传感器170d的WOB传感器140c或者与之相关联(例如，在加载路径机构中某处安装一个或者多个传感器以探测能够在钻机间改变的WOB)。WOB传感器140c可以被配置用于探测WOB数值或者范围，其中可以在顶驱140、绞车130或者设备100的其它构件处执行这种探测。

由这里描述的传感器执行的探测可以被一次地、连续地、周期性地和/或以随机的间隔执行。该探测可以由操作员或者访问人机接口(HMI)的其他人以人工方式触发，或者由例如满足预定条件(例如，时间周期期满、钻探进度达到预定深度、钻头使用达到预定量等)的触发特征或者参数自动地触发。这种传感器和/或其它探测装置可以包括可以在当地位于钻井/钻机现场或者位于用网络连接到系统的另一远程位置处的一个或者多个接口。

参考图2A，示意出的是根据本公开一个或者多个方面的方法200a的流程图。可以在设备100操作期间与图1所示设备100的一个或者多个构件相关联地执行方法200a。例如，可以在经由设备100执行钻探操作期间关于刀面定向执行方法200a。

方法200a包括步骤210，在步骤210期间测量当前刀面定向TF_M。可以使用传统的或者将来研制出的磁性刀面传感器测量TF_M，该磁性刀面传感器探测刀面相对于磁性北向或者真正北向的定向。替代地或者另外地，可以使用传统的或者将来研制出的重力刀面传感器测量TF_M，该重力刀面传感器探测刀面相对于地球重力场的定向。在一个示例性实施例中，可以当井眼端部偏离竖直方向小于大约7°时使用磁性刀面传感器测量，并且随后当井眼端部偏离竖直方向大于大约7°时使用重力刀面传感器测量TF_M。然而，用于确定TF_M的陀螺和/或其它装置也在本公开的范围内。

在随后的步骤220中，TF_M被与所期刀面定向TF_D相比较。如果TF_M充分地等于TF_D，如在判断步骤230期间确定地，则重复执行方法200a并且重复步骤210。“充分相等”可以指的是基本相等，例如变化不大于几个百分点，或者可以替代地指的是不大于预定角度，例如大约5°的变化。而且，方法200a的重复执行可以是基本上立即的，或者在重复执行方法200a并且重复步骤210之前可以存在延迟周期。

如果TF_M并不充分等于TF_D，如在判断步骤230期间确定地，则方法200a继续步骤240，在该步骤期间，钻轴被驱动系统旋转例如大约等于在TF_M和TF_D之间的差的量。然而，在步骤240期间执行的其它旋转调节量也在本公开的范围内。在步骤240被执行之后，重复执行方法200a并且重复步骤210。这种重复执行可以是基本上立即的，或者在重复执行方法200a并且重复步骤210之前可以存在延迟周期。

参考图2B，示意出的是图2A所示方法200a的另一实施例的流程图，这里利用附图标记200b标注。可以在设备100操作期间与图1所示设备100的一个或者多个构件相关联地执行方法200b。例如，可以在经由设备100执行钻探操作期间关于刀面定向执行方法200b。

方法200b包括在上面关于方法200a描述地并且在图2A中示出的步骤210、220、230和240。然而，方法200b还包括步骤233，在步骤233期间，如在判断步骤230期间确定地，如果TF_M充分等于TF_D，则测量当前操作参数。替代地或者另外地，可以以周期的或者预定的时间间隔，或者当发生其它事件时测量当前操作参数。方法200b还包括步骤236，在步骤236期间，记录在步骤233中测量的操作参数。可以在将来在步骤240期间执行的钻轴旋转量的计算中采用在步骤236期间记录的操作参数，例如可以利用一个或者多个智能自适应控制器、可编程逻辑控制器、人造神经网络和/或其它自适应和/或“学习型”控制器或者处理设备确定钻轴旋转量。

方法200a和200b中的每个步骤可以被自动地执行。例如，图1的控制器190可以被配置用于自动地执行步骤230的刀面比较，无论周期性地、以随机间隔的还是以其它方式。控制器190还可以被配置用于例如响应于在步骤220和230期间执行的刀面比较而自动地产生并且传输指引步骤240的钻轴旋转的控制信号。

参考图3，示意出根据本公开一个或者多个方面的设备300的框图。设备300包括用户接口305、BHA 310、驱动系统315、绞车320和控制器325。设备300可以在图1所示的环境和/或设备内实施。例如，BHA 310可以基本上类似于图1所示的BHA 170，驱动系统315可以基本类似于图1所示的顶驱140，绞车320可以基本类似于图1所示的绞车130，和/或控制器325可以基本类似于图1所示的控制器190。除了在这里描述的或者以其它方式在本公开范围内的其它方法，还可以在执行图2A所示的方法200a和/或图2B所示的方法200b时利用设备300。

用户接口305和控制器325可以是经由有线或者无线装置而被相互连接的离散的构件。替代地，如图3中的短划线所指示地，用户接口305和控制器325可以是单一系统或者控制器327的一体构件。

用户接口305包括用于用户输入一个或者多个刀面设定点的装置330，并且还可以包括用于用户输入其它设定点、极限和其它输入数据的装置。数据输入装置330可以包括键盘、语音识别设备、拨盘、按钮、开关、滑动选择器、触发器、操纵杆、鼠标、数据库和/或其它传统的或者将来研制出的数据输入器件。这种数据输入装置可以支持从本地和/或远程位置输入数据。替代地或者另外地，数据输入装置330可以包括用于用户例如经由一个或者多个下拉菜单选择预定刀面设定点数值或者范围的装置。刀面设定点数据还可以或者替代地经由一个或者多个数据库查询过程的执行而由控制器325选择。通常，数据输入装置330和/或在本公开范围内的其它构件支持从在钻机现场以及除了别的装置以外与系统、网络、局域网络(LAN)、广域网络(WAN)、互联网、卫星联络和/或无线电通信联络的一个或者多个远程位置上的站进行操作和/或监控。

用户接口305还可以包括用于以文本、图形或者视频形式向用户可视地呈现信息的显示器335。用户还可以与数据输入装置330相结合地利用显示器335输入刀面设定点数据。例如，刀面设定点数据输入装置330可以与显示器335成一体或者以其它方式可通信地联接到显示器335。

BHA 310可以包括MWD套管压力传感器340，该MWD套管压力传感器340被配置用于在BHA 310的MWD部分处或者靠近此处探测环形压力数值或者范围，并可以基本类似于图1所示的压力传感器170a。经由MWD套管压力传感器340探测的套管压力数据可以经由有线或者无线传输而经由电子信号发送到控制器325。

BHA 310还可以包括MWD冲击/振动传感器345，该MWD冲击/振动传感器345被配置用于探测在BHA 310的MWD部分中的冲击和/或振动，并可以基本类似于图1所示的冲击/振动传感器170b。经由MWD冲击/振动传感器345探测的冲击/振动数据可以经由有线或者无线传输而经由电子信号被发送到控制器325。

BHA 310还可以包括泥浆马达ΔP传感器350，该泥浆马达ΔP传感器350被配置用于在BHA 310的泥浆马达上探测压力差值或者范围，并可以基本类似于图1所示泥浆马达ΔP传感器172a。经由泥浆马达ΔP传感器350探测的压力差数据可以经由有线或者无线传输而经由电子信号被发送到控制器325。可以替代地或者另外地例如通过计算在刚好离开底部处的表层竖管压力和一旦钻头接触底部并且开始钻探并且受到扭矩作用时的压力之间的差而计算、探测或者以其它方式在表层确定泥浆马达ΔP。

BHA 310还可以包括以协作方式被配置用于探测当前刀面并且集合地可以基本类似于图1所示的刀面传感器170c的磁性刀面传感器355和重力刀面传感器360。磁性刀面传感器355可以是或者包括探测刀面相对于磁性北向或者真正北向的定向的、传统的或者将来研制出的磁性刀面传感器。重力刀面传感器360可以是或者包括探测刀面相对于地球重力场的定向的、传统的或者将来研制出的重力刀面传感器。在一个示例性实施例中，磁性刀面传感器355可以当井眼端部偏离竖直方向小于大约7°时探测当前刀面，并且重力刀面传感器360可以当井眼端部偏离竖直方向大于大约7°时探测当前刀面。然而，还可以在本公开范围内利用其它刀面传感器，包括非磁性刀面传感器和非重力倾斜传感器。在任何情形中，经由一个或者多个刀面传感器(例如，传感器355和/或360)探测的刀面定向可以经由有线或者无线传输而经由电子信号被发送到控制器325。

BHA 310还可以包括MWD扭矩传感器365，该MWD扭矩传感器365被配置用于关于被BHA 310的(多个)马达施加到钻头的扭矩探测数值或者数值范围，并可以基本类似于图1所示的扭矩传感器172b。经由MWD扭矩传感器365探测的扭矩数据可以经由有线或者无线传输而经由电子信号被发送到控制器325。

BHA 310还可以包括MWD WOB传感器370，该MWD WOB传感器370被配置用于探测在BHA 310处或者靠近此处关于WOB的数值或者数值范围，并可以基本类似于图1所示的WOB传感器170d。经由MWD WOB传感器370探测的WOB数据可以经由有线或者无线传输而经由电子信号被发送到控制器325。

绞车320包括用于控制钻井用钢丝绳(例如图1所示的钻井用钢丝绳125)的送出和/或送入的控制器390和/或其它装置。这种控制可以包括定向控制(进vs出)以及进给速率。然而，在本公开范围内的示例性实施例包括其中绞车钻柱进给系统可以替代地是液压油缸或者齿条和小齿轮类型提升系统钻机的那些，其中钻柱的上下运动是经由除了绞车之外的某种机构。钻柱还可以采取盘管的形式，在此情形中，钻柱进出钻孔的运动是由夹持并且推/拉管道进/出钻孔的喷射头控制的。尽管如此，这种实施例仍然可以包括控制器390的类型，并且控制器390仍然可以被配置用于控制钻柱的送出和/或送入。

驱动系统315包括被配置为与图1所示扭矩传感器140a非常相同地探测钻轴或者钻柱的反作用扭转的数值或者范围的表层扭矩传感器375。驱动系统315还包括被配置为例如相对于真正北向或者另一静止基准探测钻轴旋转位置的数值或者范围的钻轴位置传感器380。经由传感器375和380探测的表层扭转和钻轴位置数据可以分别经由有线或者无线传输而经由电子信号被发送到控制器325。驱动系统315还包括用于控制钻轴或者被联接到驱动系统315的其它钻柱构件(例如图1所示钻轴145)的旋转位置、速度和方向的控制器385和/或其它装置。

在一个示例性实施例中，驱动系统315、控制器385和/或设备300的其它构件可以包括用于解决在钻柱和井眼之间的摩擦的装置。例如，这种摩擦考虑装置可以被配置为探测摩擦的发生和/或严重性，然后可以可能地由控制器385和/或设备300的另一控制构件从实际“反作用”扭矩减去所述摩擦。

控制器325被配置为从用户接口305、BHA 310和/或驱动系统315接收一个或者多个上述参数，并且利用这种参数以连续地、周期性地或者以其它方式确定当前刀面定向。控制器325可以进一步被配置为例如经由智能自适应控制产生控制信号，并将控制信号提供给驱动系统315和/或绞车320以调节和/或保持刀面定向。例如，控制器325可以执行图2B所示方法202以向驱动系统315和/或绞车320提供一个或者多个信号从而增加或者降低WOB和/或钻轴位置，例如这可能是准确地“操纵”钻探操作所要求的。

而且，如在图3中描绘的示例性实施例中那样，驱动系统315的控制器385和/或绞车320的控制器390可以被配置为产生并向控制器325传输信号。因此，驱动系统315的控制器385可以被配置为影响对BHA 310和/或绞车320的控制从而有助于获得和/或维持所期刀面定向。类似地，绞车320的控制器390可以被配置为影响对BHA 310和/或驱动系统315的控制从而有助于获得和/或维持所期刀面定向。替代地或者另外地，例如由在图3中描绘的双向箭头392指示的，驱动系统315的控制器385和绞车320的控制器390可以被配置为直接地通信。因此，驱动系统315的控制器385和绞车320的控制器390可以被配置为在获得和/或维持所期刀面定向时相协作。这种协作可以独立于提供给或者来自控制器325和/或BHA 310的控制。

参考图4A，示意出根据本公开一个或者多个方面的设备400a的至少一部分的示意图。设备400a是图1所示的设备100和/或图3所示的设备300的一种示例性实现方式，并且是其中可以执行图2A所示的方法200a和/或图2B所示的方法200b的一种示例性环境。设备400a包括多个用户输入410和至少一个处理器420。用户输入410包括钻轴扭矩正极限410a、钻轴扭矩负极限410b、钻轴速度正极限410c、钻轴速度负极限410d、钻轴振荡正极限410e、钻轴振荡负极限410f、钻轴振荡中性点输入410g和刀面定向输入410h。然而，在本公开范围内的其它实施例可以利用另外的或者替代的用户输入410。用户输入410可以基本类似于图3所示的用户输入330或者用户接口305的其它构件。所述至少一个处理器420可以形成图3所示的控制器325和/或图3所示的驱动系统315的控制器385的至少一部分，或者由其至少一部分形成。

在图4A描绘的示例性实施例中，所述至少一个处理器420包括刀面控制器420a和绞车控制器420b，并且设备400a还包括多个传感器430或者与多个传感器430相关联。该多个传感器430包括钻头扭矩传感器430a、钻轴扭矩传感器430b、钻轴速度传感器430c、钻轴位置传感器430d、泥浆马达ΔP传感器430e和刀面定向传感器430f。然而，在本公开范围内的其它实施例可以利用另外的或者替代的传感器430。在一个示例性实施例中，该多个传感器430中的每一个可以位于井眼的表层处，而不位于邻近钻头的井底、井底钻具组件和/或任何随钻测量工具处。然而，在其它实施例中，传感器430中的一个或者多个可以不是表层传感器。例如，在一个示例性实施例中，钻轴扭矩传感器430b、钻轴速度传感器430c和钻轴位置传感器430d可以是表层传感器，而钻头扭矩传感器430a、泥浆马达ΔP传感器430e和刀面定向传感器430f可以是井底传感器(例如，MWD传感器)。而且，各个传感器430可以基本类似于图1或者图3所示的相应传感器。

设备400a还包括钻轴驱动440或者与钻轴驱动440相关联。钻轴驱动440可以形成顶驱或者另一旋转驱动系统，例如图1所示的顶驱140和/或图3所示的驱动系统315，的至少一部分。钻轴驱动440被配置为从所述至少一个处理器420接收钻轴驱动控制信号，如果不再从设备400a的其它构件接收的话。钻轴驱动控制信号指引钻轴的位置(例如，方位角)、自旋方向、自旋速率和/或振荡。刀面控制器420a被配置为利用从用户输入410和传感器430接收的数据产生钻轴驱动控制信号。

刀面控制器420a可以比较钻轴的实际扭矩与从相应的用户输入410a接收的钻轴扭矩正极限。可以利用从钻轴扭矩传感器430b接收的数据确定钻轴的实际扭矩。例如，如果钻轴的实际扭矩超过钻轴扭矩正极限，则钻轴驱动控制信号可以指引钻轴驱动440减小被施加到钻轴的扭矩。在一个示例性实施例中，刀面控制器420a可以被配置为例如通过在不超过钻轴扭矩正极限的情况下最大化钻轴的实际扭矩而优化与钻轴的实际扭矩有关的钻探操作参数。

刀面控制器420a可以替代地或者另外地将钻轴的实际扭矩与从相应的用户输入410b接收的钻轴扭矩负极限进行比较。例如，如果钻轴的实际扭矩小于钻轴扭矩负极限，则钻轴驱动控制信号可以指引钻轴驱动440增加被施加到钻轴的扭矩。在一个示例性实施例中，刀面控制器420a可以被配置为例如通过在仍然超过钻轴扭矩负极限的情况下最小化钻轴的实际扭矩而优化与钻轴的实际扭矩有关的钻探操作参数。

刀面控制器420a可以替代地或者另外地将钻轴的实际速度与从相应的用户输入410c接收的钻轴速度正极限进行比较。可以利用从钻轴速度传感器430c接收的数据来确定钻轴的实际速度。例如，如果钻轴的实际速度超过钻轴速度正极限，则钻轴驱动控制信号可以指引钻轴驱动440减小钻轴以该速度被驱动的速度。在一个示例性实施例中，刀面控制器420a可以被配置为例如通过在不超过钻轴速度正极限的情况下最大化钻轴的实际速度而优化与钻轴的实际速度有关的钻探操作参数。

刀面控制器420a可以替代地或者另外地将钻轴的实际速度与从相应的用户输入410d接收的钻轴速度负极限进行比较。例如，如果钻轴的实际速度小于钻轴速度负极限，则钻轴驱动控制信号可以指引钻轴驱动440增加钻轴以该速度被驱动的速度。在一个示例性实施例中，刀面控制器420a可以被配置为例如通过在仍然超过钻轴速度负极限的同时最小化钻轴的实际速度而优化与钻轴的实际速度有关的钻探操作参数。

刀面控制器420a可以替代地或者另外地将钻轴的实际定向(方位角)与从相应的用户输入410e接收的钻轴振荡正极限进行比较。可以利用从钻轴位置传感器430d接收的数据确定钻轴的实际定向。例如，如果钻轴的实际定向超过钻轴振荡正极限，则钻轴驱动控制信号可以指引钻轴驱动440在钻轴振荡正极限内旋转钻轴，或者修改钻轴振荡参数，使得沿着正方向(例如，顺时针)的实际钻轴振荡并不超过钻轴振荡正极限。在一个示例性实施例中，刀面控制器420a可以被配置为例如通过在不超过钻轴振荡正极限的情况下最大化钻轴沿着正方向的实际振荡量而优化与钻轴的实际振荡有关的钻探操作参数。

刀面控制器420a可以替代地或者另外地将钻轴的实际定向与从相应的用户输入410f接收的钻轴振荡负极限进行比较。例如，如果钻轴的实际定向小于钻轴振荡负极限，则钻轴驱动控制信号可以指引钻轴驱动440将钻轴旋转到钻轴振荡负极限内，或者修改钻轴振荡参数使得沿着负方向(例如，逆时针)的实际钻轴振荡并不超过钻轴振荡负极限。在一个示例性实施例中，刀面控制器420a可以被配置为例如通过在不超过钻轴振荡负极限的情况下最大化钻轴沿着负方向的实际振荡量而优化与钻轴的实际振荡有关的钻探操作参数。

刀面控制器420a可以替代地或者另外地将钻轴振荡的实际中性点与从相应的用户输入410g接收的所期钻轴振荡中性点输入进行比较。可以利用从钻轴位置传感器430d接收的数据确定钻轴振荡的实际中性点。例如，如果实际钻轴振荡中性点从所期钻轴振荡中性点改变预定量，或者落在振荡中性点的所期范围之外，则钻轴驱动控制信号可以指引钻轴驱动440修改钻轴振荡参数以作出适当的校正。

刀面控制器420a可以替代地或者另外地将刀面的实际定向与从相应的用户输入410h接收的刀面定向输入进行比较。从用户输入410h接收的刀面定向输入可以是示意所期刀面定向的单一数值。例如，如果实际刀面定向以预定的量不同于刀面定向输入数值，则钻轴驱动控制信号可以指引钻轴驱动440以相应于刀面定向的必要校正的量旋转钻轴。然而，从用户输入410h接收的刀面定向输入可以替代地是在其中期望保留刀面定向的范围。例如，如果实际刀面定向在刀面定向输入范围之外，则钻轴驱动控制信号可以指引钻轴驱动440以将实际刀面定向恢复到刀面定向输入范围内所必要的量旋转钻轴。在一个示例性实施例中，实际刀面定向被与有可能地对于钻探进展路径误差加以考虑地、可能基于预定和/或一直更新的钻井计划(例如，“钻井程序”)而被自动化的刀面定向输入相比较。

在由刀面控制器执行的上述比较和/或计算中的每一项中，还可以在产生钻轴驱动信号时利用实际泥浆马达ΔP和/或实际钻头扭矩。可以利用从泥浆马达ΔP传感器430e接收的数据和/或通过测量在钻头位于底部上之前的泵压力并且扣除这个数值而确定实际泥浆马达ΔP，并且可以利用从钻头扭矩传感器430a接收的数据确定实际钻头扭矩。替代地，可以利用从泥浆马达ΔP传感器430e接收的数据计算实际钻头扭矩，因为实际钻头扭矩和实际泥浆马达ΔP是成比例的。

其中可以利用实际泥浆马达ΔP和/或实际钻头扭矩的一个实例是当不能依赖实际刀面定向来提供准确的或者快速的足够数据时。例如，这可以是在“盲”钻期间的情形，或者其中钻探者不再从刀面定向传感器430f接收数据的其它情形。在这种情况下，能够利用实际钻头扭矩和/或实际泥浆马达ΔP确定实际刀面定向。例如，如果所有的其它钻探参数都保持相同，则实际钻头扭矩和/或实际泥浆马达ΔP的变化能够指示刀面定向沿着与钻探相同或者相反的方向成比例地旋转。例如，增加的扭矩或者ΔP可以指示刀面被沿着与钻探相反的方向改变，而降低的扭矩或者ΔP可以指示刀面被沿着与钻探相同的方向移动。因此，以此方式，在产生钻轴驱动信号时刀面控制器420能够利用从钻头扭矩传感器430a和/或泥浆马达ΔP传感器430e接收的数据，从而能够以对于由实际钻头扭矩和/或实际泥浆马达ΔP的变化指示的任何钻头旋转进行校正或者加以考虑的方式驱动钻轴。

而且，在一些操作条件下，由刀面控制器420从刀面定向传感器430f接收的数据可以落后实际刀面定向。例如，刀面定向传感器430f可以仅仅周期性地确定实际刀面，或者可能需要相当大的时间周期来将数据从刀面传输到表层。事实上，在现有技术系统中，这种延迟是30秒或者更多并不罕见。因此，在本公开范围内的一些实施方式中，除了(如果不是替代地)利用从刀面定向传感器430f接收的实际刀面数据，可能更加准确的或者有利的是刀面控制器420a利用从钻头扭矩传感器430a和泥浆马达ΔP传感器430e接收的实际扭矩和压力数据。

如在图4A中所示，设备400a的用户输入410还可以包括WOB皮重(tare)410i、泥浆马达ΔP皮重410j、ROP输入410k、WOB输入410l、泥浆马达ΔP输入410m和钩子负载限制410n，并且所述至少一个处理器420还可以包括绞车控制器420b。设备400a的多个传感器430还可以包括钩子负载传感器430g、泥浆泵压力传感器430h、钻头深度传感器430i、套管压力传感器430j和ROP传感器430k。该多个传感器430中的每一个可以位于井眼表层、井底(例如，MWD)或者其它位置处。

如上所述，刀面控制器420a被配置为利用从用户输入410和传感器430中的一些接收的数据产生钻轴驱动控制信号，并且随后向钻轴驱动440提供钻轴驱动控制信号，由此通过驱动钻轴定向和速度而控制刀面定向。因此，钻轴驱动控制信号被配置为控制(至少部分地)钻轴定向(例如，方位角)以及钻轴速度和旋转方向(如果有的话)。

绞车控制器420b被配置为也利用从用户输入410和传感器430中的一些接收的数据产生绞车滚筒(或者制动器)驱动控制信号。此后，绞车控制器420b向绞车驱动450提供绞车驱动控制信号，由此控制绞车的进给方向和速率。绞车驱动450可以形成图1所示的绞车130和/或图3所示的绞车320的至少一部分，或者可以由其至少一部分形成。本公开的范围还能够被应用于或者易于适合于用于调节钻柱的竖直定位的其它装置。例如，绞车控制器420b可以是提升控制器，并且绞车驱动450可以是或者包括不同于绞车设备的或者除绞车设备另外地用于提升钻柱的装置(例如，齿条和小齿轮设备)。

设备400a还包括将当前钩子负载数据与WOB皮重进行比较以产生当前WOB的比较器420c。从钩子负载传感器430g接收当前钩子负载数据，并且从相应的用户输入410i接收WOB皮重。

绞车控制器420b将当前WOB与WOB输入数据进行比较。从比较器420c接收当前WOB，并且从相应的用户输入410l接收WOB输入数据。从用户输入410l接收的WOB输入数据可以是示意所期WOB的单一数值。例如，如果实际WOB以预定量不同于WOB输入，则绞车驱动控制信号可以指引绞车驱动450将电缆送进或送出与WOB的必要校正相应的量。然而，从用户输入410l接收的WOB输入数据可以替代地是其中期望WOB得以保持的范围。例如，如果实际WOB在WOB输入范围之外，则绞车驱动控制信号可以指引绞车驱动450将电缆送进或送出必要的量以将实际WOB恢复到WOB输入范围以内。在一个示例性实施例中，绞车控制器420b可以被配置为例如通过在不超过WOB输入数值或者范围的情况下最大化实际WOB而优化与WOB有关的钻探操作参数。

设备400a还包括将泥浆泵压力数据与泥浆马达ΔP皮重进行比较以产生“未校正”泥浆马达ΔP的比较器420d。从泥浆泵压力传感器430h接收泥浆泵压力数据，并且从相应的用户输入410j接收泥浆马达ΔP皮重。

设备400a还包括与钻头深度数据和套管压力数据一起地利用未校正泥浆马达ΔP以产生“被校正的”或者当前泥浆马达ΔP的比较器420e。从钻头深度传感器430i接收钻头深度数据，并且从套管压力传感器430j接收套管压力数据。套管压力传感器430j可以是表层套管压力传感器，例如图1所示的传感器159，和/或井底套管压力传感器，例如图1所示的传感器170a，并且在任一情形中可以探测在套管或者井眼直径和钻柱构件之间限定的环带中的压力。

绞车控制器420b比较当前泥浆马达ΔP与泥浆马达ΔP输入数据。从比较器420e接收当前泥浆马达ΔP，并且从相应的用户输入410m接收泥浆马达ΔP输入数据。从用户输入410m接收的泥浆马达ΔP输入数据可以是示意所期泥浆马达ΔP的单一数值。例如，如果当前泥浆马达ΔP以预定量不同于泥浆马达ΔP输入，则绞车驱动控制信号可以指引绞车驱动450将电缆送进或送出与泥浆马达ΔP的必要校正相应的量。然而，从用户输入410m接收的泥浆马达ΔP输入数据可以替代地是其中期望泥浆马达ΔP得以保持的范围。例如，如果当前泥浆马达ΔP在这个范围之外，则绞车驱动控制信号可以指引绞车驱动450将电缆送进或送出将当前泥浆马达ΔP恢复到输入范围以内所必要的量。在一个示例性实施例中，绞车控制器420b可以被配置为例如通过在不超过输入数值或者范围的情况下最大化泥浆马达ΔP而优化与泥浆马达ΔP有关的钻探操作参数。

绞车控制器420b可以还或者替代地比较实际ROP数据与ROP输入数据。从ROP传感器430k接收实际ROP数据，并且从相应的用户输入410k接收ROP输入数据。从用户输入410k接收的ROP输入数据可以是示意所期ROP的单一数值。例如，如果实际ROP以预定量不同于ROP输入，则绞车驱动控制信号可以指引绞车驱动450将电缆送进或送出与ROP的必要校正相应的量。然而，从用户输入410k接收的ROP输入数据可以替代地是其中期望ROP得以保持的范围。例如，如果实际ROP在ROP输入范围之外，则绞车驱动控制信号可以指引绞车驱动450将电缆送进或送出将实际ROP恢复到ROP输入范围以内所必要的量。在一个示例性实施例中，绞车控制器420b可以被配置为例如通过在不超过ROP输入数值或者范围的情况下最大化实际ROP而优化与ROP有关的钻探操作参数。

当产生绞车驱动控制信号时，绞车控制器420b还可以利用从刀面控制器420a接收的数据。实际WOB的变化能够引起实际钻头扭矩、实际泥浆马达ΔP和实际刀面定向的变化。例如，当钻压被越来越大地施加到钻头时，实际刀面定向能够与钻探方向相反地旋转，并且实际钻头扭矩和泥浆马达压力能够成比例地增加。因此，刀面控制器420a可以向绞车控制器420b提供数据，该数据示意绞车电缆是否应该被送进或送出，并且有可能使得实际刀面定向符合由相应的用户输入410h提供的刀面定向输入数值或者范围而必要的相应的进给速率。在一个示例性实施例中，绞车控制器420b还可以向刀面控制器420a提供数据从而以足以补偿增加或者降低的WOB、钻头深度或者套管压力的量和/或速率顺时针或者逆时针地旋转钻轴。

如在图4A中所示，用户输入410还可以包括拉伸限制输入410n。当产生绞车驱动控制信号时，绞车控制器420b可以被配置为确保绞车并不超过从用户输入410n接收的拉伸限制地拉伸。拉伸限制还被称作钩子负载限制，并且除了其它参数以外可以依赖于钻机的具体配置。

在一个示例性实施例中，绞车控制器420b还可以向刀面控制器420a提供数据以使得刀面控制器420a例如以足以补偿被达到或者超过的拉伸限制的量、方向和/或速率旋转钻轴。刀面控制器420a还可以向绞车控制器420b提供数据以使得绞车控制器420b例如以足以充分地调节刀面定向的量、方向和/或速率增加或者降低WOB，或者调节钻柱进给。

参考图4B，示出这里利用附表标记400b标注的、设备400a的另一实施例的至少一部分的示意图。类似于设备400a，设备400b是图1所示设备100的和/或图3所示设备300的一种示例性实现方式，并且是其中可以执行图2A所示的方法200a和/或图2B所示的方法200b的一种示例性环境。

类似于设备400a，设备400b包括多个用户输入410和所述至少一个处理器420。所述至少一个处理器420包括上述的刀面控制器420a和绞车控制器420b，并且还包括泥浆泵控制器420c。类似于设备400a，设备400b还包括多个传感器430、钻轴驱动440和绞车驱动450或者与之相关联。设备400b还包括泥浆泵驱动460或者与之相关联，泥浆泵驱动460被配置用于控制泥浆泵例如图1所示的泥浆泵180的操作。在图4B所示设备400b的示例性实施例中，该多个传感器430中的每一个可以位于井眼表层、井底(例如，MWD)或者其它位置处。

泥浆泵控制器420c被配置为利用从用户输入410和传感器430中的一些接收的数据产生泥浆泵驱动控制信号。此后，泥浆泵控制器420c向泥浆泵驱动460提供泥浆泵驱动控制信号，由此控制泥浆泵的速度、流率和/或压力。泥浆泵控制器420c可以形成图1所示的控制器190和/或图3所示的控制器325的至少一部分，或者可以由其至少一部分形成。

如上所述，泥浆马达ΔP可以成比例地或者以其它方式与刀面定向、WOB、和/或钻头扭矩相关。因此，可以利用泥浆泵控制器420c影响实际泥浆马达ΔP从而有助于使得实际刀面定向符合由相应的用户输入提供的刀面定向输入数值或者范围。泥浆泵控制器420c的这种操作可以独立于刀面控制器420a和绞车控制器420b的操作。替代地，如由图4B所示的双向箭头462描绘地，泥浆泵控制器420c用以获得或者保持所期刀面定向的操作可以与刀面控制器420a和绞车控制器420b相结合或者相配合。

图4A和图4B所示的控制器420a、420b和420c可以每一个都是或者包括智能或者模型自由自适应控制器，例如在商业上可以从CyberSoft、General Cybernation Group公司获得的那些。控制器420a、420b和420c还可以一起地或者独立地在任何传统的或者将来研制出的计算器件，例如除了别的以外一个或者多个个人计算机或者服务器、手持器件、PLC系统和/或主机上实现。

参考图5A，示意出根据本公开一个或者多个方面的方法500a的流程图。方法500a可以在设备100操作期间与图1所示的设备100的一个或者多个构件相关联地执行。例如，方法500a可以被执行用以在经由设备100执行的钻探操作期间优化钻探效率。

方法500a包括步骤502，在步骤502期间，探测、收集、或者以其它方式获得用于计算单位机械比能(MSE)的参数。这些参数可以在这里被称作MSE参数。MSE参数包括静态和动态参数。即，一些MSE参数在基本连续的基础上改变。这些动态MSE参数包括钻压(WOB)、钻头旋转速度(RPM)、钻柱旋转扭矩(TOR)和钻头通过所钻地层的机械钻速(ROP)。其它MSE参数很少发生改变，例如除了其它事件以外在起钻到达新的地层类型以及改变钻头类型之后。这些静态MSE参数包括机械效率比(MER)和钻头直径(DIA)。

可以基本上或者完全自动地获得MSE参数，其中需要很少的或者不需要用户输入。例如，在通过方法500a的步骤首次重复执行期间，可以经由数据库自动查询检索静态MSE参数。因此，在随后的重复执行期间，例如当钻头类型或者地层数据未从方法500a的前面的重复执行改变时，可以不要求重复检索静态MSE参数。因此，步骤502的执行可以在很多重复执行中仅仅要求探测动态MSE参数。可以由各种传感器例如图1、3、4A和/或4B所示传感器或者与之相关联地执行动态MSE参数探测。

在方法500a中随后的步骤504包括计算MSE。在一个示例性实施例中，根据下面的公式计算MSE：

MSE＝MERx[(4xWOB)/(πxDIA²)+(480xRPMxTOR)/(ROPxDIA²)]

其中：MSE＝单位机械比能(磅每平方英寸)；

MER＝机械效率(比)；

WOB＝钻压(磅)；

DIA＝钻头直径(英寸)；

RPM＝钻头旋转速度(rpm)；

TOR＝钻柱旋转扭矩(尺磅)；并且

ROP＝机械钻速(英尺每小时)。

MER还可以被称作钻头效率因子。在一个示例性实施例中，MER等于0.35。然而，MER可以基于一个或者多个不同的条件，例如钻头类型、地层类型和/或其它因素而改变。

方法500a还包括判断步骤506，在这期间，将在前面的步骤504期间计算的MSE与理想的MSE相比较。在判断步骤506期间被用于比较的理想MSE可以是单一数值，例如100％。替代地，在判断步骤506期间被用于比较的理想MSE可以是目标数值范围，例如90-100％。替代地，理想MSE可以是根据对于所钻区域的高级分析而推导的数值范围，该分析考虑了在当前操作中钻进的各种地层。

如果在步骤506期间确定在步骤504期间计算的MSE等于理想MSE，或者落入理想MSE范围内，则可以通过再次前进到步骤502而重复执行方法500a。然而，如果在步骤506期间确定所计算出的MSE并不等于理想MSE，或者并不落入理想MSE范围内，则执行另外的步骤508。在步骤508期间，调节一个或者多个操作参数，其目的在于使得MSE更加接近理想MSE数值或者在理想MSE范围内。例如，一起地，参考图1和图5A，步骤508的执行可以包括通过从控制器190向顶驱140和/或绞车130传输控制信号以改变RPM、TOR和/或WOB而增加或者降低WOB、RPM和/或TOR。在步骤508被执行之后，可以通过再次前进到步骤502而重复执行方法500a。

可以自动地执行方法500a的每一个步骤。例如，在上面已经关于步骤502描述了动态MSE参数的自动化探测和静态MSE参数的数据库查找。图1的控制器190(和在这里描述的其它控制器)可以被配置为自动地执行步骤504的MSE计算，并且还可以被配置为自动地执行判断步骤506的MSE比较，其中MSE计算和比较这两者均可以被周期性地、以随机间隔地或者以其它方式执行。控制器还可以被配置为例如响应于步骤506的MSE比较自动地产生并且传输步骤508的控制信号。

参考图5B，示意出根据本公开一个或者多个方面的设备590的框图。设备590包括用户接口592、绞车594、驱动系统596和控制器598。可以在图1、3、4A和/044B所示的环境和/或设备中实现设备590。例如，绞车594可以基本类似于图1所示的绞车130，驱动系统596可以基本类似于图1所示的顶驱140，和/或控制器598可以基本类似于图1所示的控制器190。还可以在执行图2A所示的方法200a、图2B所示的方法200b和/或图5A所示的方法500a时利用设备590。

用户接口592和控制器598可以是经由有线或者无线装置而被相互连接的离散的构件。然而，如由图5B中的短划线所指示的，用户接口592和控制器598可以替代地是单一系统599的一体构件。

用户接口592包括用于用户输入一个或者多个预定效率数据(例如，MER)数值和/或范围的装置592a，和用于用户输入一个或者多个预定钻头直径(例如，DIA)数值和/或范围的装置592b。数据输入装置592a和592b中的每一个可以包括键盘、语音识别设备、拨盘、按钮、开关、滑动选择器、触发器、操纵杆、鼠标、数据库(例如，具有偏移信息)和/或其它传统的或者将来研制出的数据输入器件。这种数据输入装置可以支持从本地和/或远程位置输入的数据。替代地或者另外地，数据输入装置592a和/或592b可以包括用于用户例如经由一个或者多个下拉菜单选择预定的MER和DIA数值或者范围的装置。MER和DIA数据可以还或者替代地经由一个或者多个数据库查询过程的执行而由控制器598选择。通常，数据输入装置和/或在本公开范围内的其它构件可以支持从在钻机现场以及除了别的装置以外与系统、网络、局域网络(LAN)、广域网络(WAN)、互联网和/或无线电通信联络的一个或者多个远程位置上的站进行系统操作和/或监控。

用户接口592还可以包括用于以文本、图形或者视频形式向用户可视地呈现信息的显示器592c。用户还可以与数据输入装置592a和592b相结合地利用显示器592c输入MER和DIA数据。例如，预定效率和钻头直径数据输入装置592a和592b可以与显示器592c成一体或者可通信地联接到显示器592c。

绞车594包括ROP传感器594a，该ROP传感器594a被配置为用于探测ROP数值或者范围，并且可以基本类似于图1所示ROP传感器130a。经由ROP传感器594a探测的ROP数据可以经由有线或者无线传输而经由电子信号被发送到控制器598。绞车594还包括控制电路594b和/或用于控制钻井用钢丝绳(例如图1所示的钻井用钢丝绳125)的送出和/或送入的其它装置。

驱动系统596包括扭矩传感器596a，该扭矩传感器596a被配置为用以与图1所示的扭矩传感器140a和钻柱155非常相同地探测钻柱的反作用扭转的数值或者范围(例如，TOR)。驱动系统596还包括钻头速度传感器596b，该钻头速度传感器596b被配置为用以与图1所示的钻头速度传感器140b、钻头175和井眼160非常相同地探测钻头在井眼内的旋转速度数值或者范围(例如，RPM)。驱动系统596还包括WOB传感器596c，该WOB传感器596c被配置为用以与图1所示WOB传感器140c非常相同地探测WOB数值或者范围。替代地或者另外地，可以从驱动系统596分离地定位WOB传感器596c，无论是在图5B所示的另一构件中或者在其它位置处。分别地，经由传感器596a、596b和596c探测的钻柱扭转、钻头速度和WOB数据可以经由有线或者无线传输而经由电子信号被发送到控制器598。驱动系统596还包括控制电路596d和/或用于控制钻轴或者被联接到驱动系统596的其它钻柱构件(例如图1所示的钻轴145)的旋转位置、速度和方向的其它装置。控制电路596d和/或驱动系统596的其它构件还可以包括用于控制(多个)井底泥浆马达的装置。因此，在本公开范围内的RPM可以包括被转换成井底泥浆马达RPM的泥浆泵流量数据，井底泥浆马达RPM可以被加到钻柱RPM以确定总的钻头RPM。

控制器598被配置为从用户接口592、绞车594和驱动系统596接收上述MSE参数并且利用MSE参数连续地、周期性地或者以其它方式计算MSE。控制器598进一步被配置为基于计算出的MSE向绞车594和/或驱动系统596提供信号。例如，控制器598可以执行图2A所示的方法200a和/或图2B所示的方法200b，并且因此例如为了优化钻探效率而可能要求地(基于MSE)向绞车594和/或驱动系统596提供一个或者多个信号以增加或者降低WOB和/或钻头速度。

参考图5C，示意出根据本公开一个或者多个方面用于基于实时计算的MSE优化钻探操作的方法500b的流程图。方法500b可以经由图1所示的设备100、图3所示的设备300、图4A所示的设备400a、图4B所示的设备400b和/或图5B所示的设备590执行。还可以与执行图2A所示方法200a、图2B所示方法200b和/或图5A所示方法500a相结合地执行方法500b。图5C所示的方法500b可以包括或者形成图5A所示方法500a的至少一部分。

在方法500b的步骤512期间，确定基线MSE以通过改变WOB而基于MSE优化钻探效率。因为在步骤512中确定的基线MSE将被利用来通过改变WOB进行优化，所以将在这里使用传统的MSE_BLWOB。

在随后的步骤514中，WOB被改变。这种改变能够包括或者增加或者降低WOB。在步骤514期间增加或者降低WOB可以在特定的、预定的WOB极限内。例如，WOB变化可以不大于大约10％。然而，其它百分数也在本公开的范围内，包括当这种百分数在预定的WOB极限内或者超过预定的WOB极限时。可以经由操作员输入以人工方式改变WOB，或者可以经由控制器、控制系统和/或钻机和相关设备的其它构件传输的信号自动地改变WOB。如上，这种信号可以是从另一位置经由远程控制的。

此后，在步骤516期间，在预定钻探间隔ΔWOB期间，以变化的WOB继续钻探。ΔWOB间隔可以是预定的时间周期，例如五分钟、十分钟、三十分钟，或者某个其它持续时间。替代地，ΔWOB间隔可以是预定的钻探进展深度。例如，步骤516可以包括以变化的WOB继续钻探操作直至现有井眼被延伸五英尺、十英尺、五十英尺、或者某个其它深度。ΔWOB间隔还可以同时包括时间和深度分量。例如，ΔWOB间隔可以包括钻探至少三十分钟或者直至井眼被延伸十英尺。在另一实例中，ΔWOB间隔可以包括进行钻探直至井眼延伸二十英尺，但是不长于九十分钟。当然，用于ΔWOB间隔的上述时间和深度数值仅仅是实例，并且很多其它数值也在本公开的范围内。

在以变化的WOB继续钻探操作经过ΔWOB间隔之后，执行步骤518以确定在ΔWOB间隔期间由利用变化的WOB进行操作而产生的MSE_ΔWOB。在随后的判断步骤520中，改变的MSE_ΔWOB被与基线MSE_BLWOB相比较。如果相对于MSE_BLWOB，改变的MSE_ΔWOB是理想的，则方法500b继续至步骤522。然而，如果相对于MSE_BLWOB，改变MSE_ΔWOB不是理想的，则方法500b继续至步骤524，其中WOB被恢复成它的在步骤514被执行之前的数值，并且该方法然后继续至步骤522。

可以以人工方式或者用控制器、控制系统和/或钻机和相关设备的其它构件自动地执行在判断步骤520期间作出的确定。所述确定可以包括如果MSE_ΔWOB基本等于和/或小于MSE_BLWOB则发现MSE_ΔWOB是理想的。然而，在于步骤520期间进行确定时，另外的或者替代的因素也可能发挥作用。

在方法500b的步骤522期间，确定基线MSE以通过改变钻头旋转速度RPM而基于MSE优化钻探效率。因为在步骤522中确定的基线MSE将被利用来通过改变RPM进行优化，所以将在这里使用传统的MSE_BLRPM。

在随后的步骤526中，RPM被改变。这种改变能够包括或者增加或者降低RPM。在步骤526期间增加或者降低RPM可以是在特定的、预定RPM极限内。例如，RPM变化可以不大于大约10％。然而，其它百分数也在本公开的范围内，包括当这种百分数在预定RPM极限内或者超过预定RPM极限时。可以经由操作员输入而以人工方式改变RPM，或者可以经由利用控制器、控制系统和/或钻机和相关设备的其它构件传输的信号自动地改变RPM。

此后，在步骤528期间，在预定钻探间隔ΔRPM期间，以改变的RPM继续钻探。ΔRPM间隔可以是预定的时间周期，例如五分钟、十分钟、三十分钟、或者某个其它持续时间。替代地，ΔRPM间隔可以是预定的钻探进展深度。例如，步骤528可以包括以变化的RPM继续钻探操作直至现有井眼被延伸五英尺、十英尺、五十英尺、或者某个其它深度。ΔRPM间隔还可以同时包括时间和深度分量。例如，ΔRPM间隔可以包括钻探至少三十分钟或者直至井眼被延伸十英尺。在另一实例中，ΔRPM间隔可以包括进行钻探直至井眼延伸二十英尺，但是不长于九十分钟。当然，用于ΔRPM间隔的上述时间和深度数值仅仅是实例，并且很多其它数值也在本公开的范围内。

在以变化的RPM继续钻探操作经过ΔRPM间隔之后，执行步骤530以确定在ΔRPM间隔期间由利用变化的RPM进行操作而产生的MSE_ΔRPM。在随后的判断步骤532中，改变的MSE_ΔRPM被与基线MSE_BLRPM相比较。如果相对于MSE_BLRPM，改变的MSE_ΔRPM是理想的，则方法500b继续至步骤512。然而，如果相对于MSE_BLRPM，改变MSE_ΔRPM不是理想的，则方法500b继续至步骤534，其中RPM被恢复成它的在步骤526被执行之前的数值，并且该方法然后继续至步骤512。

可以以人工方式或者利用控制器、控制系统和/或钻机和相关设备的其它构件自动地执行在判断步骤532期间作出的确定。所述确定可以包括如果MSE_ΔRPM基本等于和/或小于MSE_BLRPM则发现MSE_ΔRPM是理想的。然而，在于步骤532期间进行确定时，另外的或者替代的因素也可能发挥作用。

而且，在步骤532和/或534被执行之后，方法500b可以不即刻地返回步骤512以进行随后的重复执行。例如，方法500b随后的重复执行可以被延迟预定时间间隔或者钻探进展深度。替代地，方法500b可以在执行步骤532和/或534之后结束。

参考图5D，示意出根据本公开的一个或者多个方面用以基于实时计算的MSE优化钻探操作的方法500c的流程图。可以经由图1所示的设备100、图3所示的设备300、图4A所示的设备400a、图4B所示的设备400b和/或图5B所示的设备590执行方法500c。还可以与图2A所示的方法200a、图2B所示的方法200b、图5A所示的方法500a和/或图5C所示的方法500b的执行相结合地执行方法500c。图5D所示的方法500c可以包括或者形成图5A所示的方法500a和/或图5C所示的方法500b的至少一部分。

在方法500c的步骤540期间，确定基线MSE以通过降低WOB而基于MSE优化钻探效率。因为在步骤540中确定的基线MSE将被利用来通过降低WOB进行优化，所以将在这里使用传统的MSE_BL-WOB。

在随后的步骤542中，WOB被降低。WOB在步骤542期间的降低可以在特定的、预定的WOB极限内。例如，WOB降低可以不大于大约10％。然而，其它百分数也在本公开的范围内，包括当这种百分数在预定的WOB极限内或者超过预定的WOB极限时。可以经由操作员输入而以人工方式降低WOB，或者可以经由利用控制器、控制系统和/或钻机和相关设备的其它构件传输的信号自动地降低WOB。

此后，在步骤544期间，在预定钻探间隔-ΔWOB期间，以降低的WOB继续钻探。-ΔWOB间隔可以是预定的时间周期，例如五分钟、十分钟、三十分钟、或者某个其它持续时间。替代地，-ΔWOB间隔可以是预定的钻探进展深度。例如，步骤544可以包括以降低的WOB继续钻探操作直至现有井眼被延伸五英尺、十英尺、五十英尺、或者某个其它深度。-ΔWOB间隔还可以同时包括时间和深度分量。例如，-ΔWOB间隔可以包括钻探至少三十分钟或者直至井眼被延伸十英尺。在另一实例中，-ΔWOB间隔可以包括进行钻探直至井眼延伸二十英尺，但是不长于九十分钟。当然，用于-ΔWOB间隔的上述时间和深度数值仅仅是实例，并且很多其它数值也在本公开的范围内。

在以降低的WOB继续钻探操作经过-ΔWOB间隔之后，执行步骤546以确定在-ΔWOB间隔期间由利用降低的WOB进行操作而产生的MSE_-ΔWOB。在随后的判断步骤548中，降低的MSE_-ΔWOB被与基线MSE_BL-WOB相比较。如果相对于MSE_BL-WOB，降低的MSE_-ΔWOB是理想的，则方法500c继续至步骤552。然而，如果相对于MSE_BL-WOB，降低的MSE_-ΔWOB不是理想的，则方法500c继续至步骤550，其中WOB被恢复成它的在步骤542被执行之前的数值，并且该方法然后继续至步骤552。

可以以人工方式或者利用控制器、控制系统和/或钻机和相关设备的其它构件自动地执行在判断步骤548期间作出的确定。所述确定可以包括如果MSE_-ΔWOB基本等于和/或小于MSE_BL-WOB则发现MSE_-ΔWOB是理想的。然而，在于步骤548期间进行确定时，另外的或者替代的因素也可能发挥作用。

在方法500c的步骤552期间，确定基线MSE以通过增加WOB而基于MSE优化钻探效率。因为在步骤552中确定的基线MSE将被利用来通过增加WOB进行优化，所以将在这里使用传统的MSE_BL+WOB。

在随后的步骤554中，WOB被增加。WOB在步骤554期间的增加可以在特定的、预定的WOB极限内。例如，WOB增加可以不大于大约10％。然而，其它百分数也在本公开的范围内，包括当这种百分数在预定的WOB极限内或者超过预定的WOB极限时。可以经由操作员输入而以人工方式增加WOB，或者可以经由利用控制器、控制系统和/或钻机和相关设备的其它构件传输的信号自动地增加WOB。

此后，在步骤556期间，在预定钻探间隔+ΔWOB期间，以增加的WOB继续钻探。+ΔWOB间隔可以是预定的时间周期，例如五分钟、十分钟、三十分钟、或者某个其它持续时间。替代地，+ΔWOB间隔可以是预定的钻探进展深度。例如，步骤556可以包括以增加的WOB继续钻探操作直至现有井眼被延伸五英尺、十英尺、五十英尺、或者某个其它深度。+ΔWOB间隔还可以同时包括时间和深度分量。例如，+ΔWOB间隔可以包括钻探至少三十分钟或者直至井眼被延伸十英尺。在另一实例中，+ΔWOB间隔可以包括进行钻探直至井眼延伸二十英尺，但是不长于九十分钟。

在以增加的WOB继续钻探操作经过+ΔWOB间隔之后，执行步骤558以确定在+ΔWOB间隔期间由利用增加的WOB进行操作而产生的MSE_+ΔWOB。在随后的判断步骤560中，改变的MSE_+ΔWOB被与基线MSE_BL+WOB相比较。如果相对于MSE_BL+WOB，改变的MSE_+ΔWOB是理想的，则方法500c继续至步骤564。然而，如果相对于MSE_BL+WOB，改变的MSE_+ΔWOB不是理想的，则方法500c继续至步骤562，其中WOB被恢复成它的在步骤554被执行之前的数值，并且该方法然后继续至步骤564。

可以以人工方式或者利用控制器、控制系统和/或钻机和相关设备的其它构件自动地执行在判断步骤560期间作出的确定。所述确定可以包括如果MSE_+ΔWOB基本等于和/或小于MSE_BL+WOB则发现MSE_+ΔWOB是理想的。然而，在于步骤560期间进行确定时，另外的或者替代的因素也可能发挥作用。

在方法500c的步骤564期间，基线MSE被确定以通过降低钻头旋转速度，RPM而基于MSE优化钻探效率。因为在步骤564中确定的基线MSE将被利用来通过降低RPM而优化，所以将在这里使用传统的传统的MSE_BL-RPM。

在随后的步骤566中，RPM被降低。RPM在步骤566期间的降低可以在特定的、预定的RPM极限内。例如，RPM降低可以不大于大约10％。然而，其它百分数也在本公开的范围内，包括当这种百分数在预定RPM极限内或者超过预定RPM极限时。可以经由操作员输入而以人工方式降低RPM，或者可以经由利用控制器、控制系统和/或钻机和相关设备的其它构件传输的信号自动地降低RPM。

此后，在步骤568期间，在预定钻探间隔-ΔRPM期间，以降低的RPM继续钻探。-ΔRPM间隔可以是预定的时间周期，例如五分钟、十分钟、三十分钟、或者某个其它持续时间。替代地，-ΔRPM间隔可以是预定的钻探进展深度。例如，步骤568可以包括以降低的RPM继续钻探操作直至现有井眼被延伸五英尺、十英尺、五十英尺、或者某个其它深度。-ΔRPM间隔还可以同时包括时间和深度分量。例如，-ΔRPM间隔可以包括钻探至少三十分钟或者直至井眼被延伸十英尺。在另一实例中，-ΔRPM间隔可以包括进行钻探直至井眼延伸二十英尺，但是不长于九十分钟。

在以降低的RPM继续钻探操作经过-ΔRPM间隔之后，执行步骤570以确定在-ΔRPM间隔期间由利用降低的RPM进行操作而产生的MSE_-ΔRPM。在随后的判断步骤572中，降低的MSE_-ΔRPM被与基线MSE_BL-RPM相比较。如果相对于MSE_BL-RPM，改变的MS E_-ΔRPM是理想的，则方法500c继续至步骤576。然而，如果相对于MSE_BL-RPM，改变的MSE_-ΔRPM不是理想的，则方法500c继续至步骤574，其中RPM被恢复成它的在步骤566被执行之前的数值，并且该方法然后继续至步骤576。

可以以人工方式或者利用控制器、控制系统和/或钻机和相关设备的其它构件自动地执行在判断步骤572期间作出的确定。所述确定可以包括如果MSE_-ΔRPM基本等于和/或小于MSE_BL-RPM则发现MSE_-ΔRPM是理想的。然而，在于步骤572期间进行确定时，另外的或者替代的因素也可能发挥作用。

在方法500c的步骤576期间，基线MSE被确定以通过增加钻头旋转速度RPM而基于MSE优化钻探效率。因为在步骤576中确定的基线MSE将被利用来通过增加RPM进行优化，所以将在这里使用传统的MSE_BL+RPM。

在随后的步骤578中，RPM被增加。RPM在步骤578期间的增加可以在特定的、预定的RPM极限内。例如，RPM增加可以不大于大约10％。然而，其它百分数也在本公开的范围内，包括当这种百分数在预定RPM极限内或者超过预定RPM极限时。可以经由操作员输入而以人工方式增加RPM，或者可以经由利用控制器、控制系统和/或钻机和相关设备的其它构件传输的信号自动地增加RPM。

此后，在步骤580期间，在预定钻探间隔+ΔRPM期间，以增加的RPM继续钻探。+ΔRPM间隔可以是预定的时间周期，例如五分钟、十分钟、三十分钟、或者某个其它持续时间。替代地，+ΔRPM间隔可以是预定的钻探进展深度。例如，步骤580可以包括以增加的RPM继续钻探操作直至现有井眼被延伸五英尺、十英尺、五十英尺、或者某个其它深度。+ΔRPM间隔还可以同时包括时间和深度分量。例如，+ΔRPM间隔可以包括钻探至少三十分钟或者直至井眼被延伸十英尺。在另一实例中，+ΔRPM间隔可以包括进行钻探直至井眼延伸二十英尺，但是不长于九十分钟。

在以增加的RPM继续钻探操作经过+ΔRPM间隔之后，执行步骤582以确定在+ΔRPM间隔期间由利用增加的RPM进行操作而产生的MSE_+ΔRPM。在随后的判断步骤584中，增加的MSE_+ΔRPM被与基线MSE_BL+RPM相比较。如果相对于MSE_BL+RPM，改变的MSE_+ΔRPM是理想的，则方法500c继续至步骤588。然而，如果相对于MSE_BL+RPM，改变的MSE_+ΔRPM不是理想的，则方法500c继续至步骤586，其中RPM被恢复成它的在步骤578被执行之前的数值，并且该方法然后继续至步骤588。

可以以人工方式或者利用控制器、控制系统和/或钻机和相关设备的其它构件自动地执行在判断步骤584期间作出的确定。所述确定可以包括如果MSE_+ΔRPM基本等于和/或小于MSE_BL+RPM则发现MSE_+ΔRPM是理想的。然而，在于步骤584期间进行确定时，另外的或者替代的因素也可能发挥作用。

步骤588包括在通过返回至步骤540而重复执行方法500c之前等待预定的时间周期或者钻探深度间隔。然而，在一个示例性实施例中，该间隔可以小至0秒或者0英尺，从而该方法基本在执行步骤584和/或586之后即刻地返回至步骤540。替代地，方法500c可以不要求重复执行，从而方法500c基本上可以在执行步骤584和/或586之后结束。

而且，在方法500c的单一重复执行内，钻探间隔-ΔWOB、+ΔWOB、-ΔRPM和+ΔROM可以每一个都是基本相同的。替代地，一个或者多个间隔可以相对于另一个间隔在持续时间或者深度中改变。类似地，在方法500c的单一重复执行内，WOB在步骤542和554中被降低和增加的量可以是基本相同的或者可以相对于彼此改变。在方法500c的单一重复执行内，在步骤566和578中RPM被降低和增加的量可以是基本相同的或者可以相对于彼此改变。相对于方法500c的随后的重复执行，WOB和RPM变化也可以改变或者保持相同。

如上所述，本公开的一个或者多个方面可以利用为基于MSE进行钻探操作或者控制。然而，本公开的一个或者多个方面可以另外地或者替代地利用为基于ΔT进行钻探操作或者控制。即，如上所述，在钻探操作期间，扭矩被从顶驱或者其它旋转驱动传递到钻柱。驱动钻头所需的扭矩可以被称作钻头扭矩(TOB)，并且可以利用传感器例如图1所示的扭矩传感器140a、图3所示的扭矩传感器355、图4A和图4B所示的一个或者多个传感器430、图5B所示的扭矩传感器596a和/或BHA的一个或者多个扭矩感测器件而被监控。

钻柱在钻探期间经历各种类型的振动，包括轴向(纵向)振动、弯曲(侧向)振动和扭转(旋转)振动。扭转振动是由在钻头、钻柱和井眼之间的非线性相互作用引起的。如上所述，这个扭转振动能够包括粘滑振动，其特征在于交替停止(在这期间BHA“粘附”到井眼)和大的BHA角速度间隔(在这期间BHA相对于井眼“滑移”)。

BHA的粘滑行为引起TOB或者ΔT的实时变化。根据本公开的一个或者多个方面，可以利用这个ΔT来支持粘滑报警(SSA)。例如，可以利用“停车灯”标识可视地显示ΔT或者SSA参数，其中绿色光线可以指示可接受的操作状态(例如，0-15的SSA参数)，琥珀色光线可以指示粘滑行为即将发生(例如，16-25的SSA参数)，并且红色光线可以指示粘滑行为很可能发生(例如，高于25的SSA参数)。然而，这些实例阀值可以是能够在操作期间被调节的，因为它们可以随着钻探条件而改变。ΔT或者SSA参数可以替代地或者另外地被以图解方式(例如，示出当前的和历史的数据)、以声音方式(例如，经由报警器)和/或经由仪表或者量规显示器而被显示。这些显示选项的组合也在本公开的范围内。例如，上述“停车灯”标识可以连续地指示SSA参数而与它的数值无关，并且当SSA参数超过预定数值(例如，25)时可以触发声响报警。

钻探操作控制器或者在本公开范围内的其它设备可能已经在其中集成了如上所述基于ΔT或者SSA参数的钻探操作或者控制的一个或者多个方面。例如，控制器例如图1所示的控制器190、图3所示的控制器325、图4A或者4B所示的控制器420和/或图5B所示的控制器598可以被配置为或者在探测到粘滑之前或者当探测到粘滑时自动地利用增加的或者降低的RPM(例如，+/-5RPM)的短脉冲调节钻柱RPM以破坏粘滑振动的谐波，并且然后返回至正常RPM。控制器可以被配置为关于预定的或者用户可调节的持续时间以预定的或者用户可调节的量或者百分比自动地逐步升高或者降低RPM，以试图使得钻探操作离开谐波状态。替代地，控制器可以被配置为自动地继续以渐增方式上下地调节RPM直至ΔT或者SSA参数指示粘滑操作已被停止。

在一个示例性实施例中，启用ΔT或者SSA的控制器可以进一步被配置为当例如可能由于过高的目标WOB而使得粘滑严重时自动地降低WOB。这种自动WOB降低可以包括单一调节或者增量调节，无论是临时的还是长期的，并且它可以被保持直至ΔT或者SSA参数指示粘滑操作已被停止。

启用ΔT或者SSA的控制器可以进一步被配置为自动地增加WOB，例如用以发现上WOB粘滑限制。例如，如果所有其它的可能钻探参数均被优化或者被调节到相应的极限内，则控制器可以以渐增方式自动地增加WOB直至ΔT或者SSA参数接近或者等于它的上限(例如，25)。

在一个示例性实施例中，根据本公开的一个或者多个方面的ΔT基钻探操作或者控制可以根据下面的伪代码中的一个或者多个方面而发挥功能：

IF(counter＜＝Process_Time)

IF(counter＝＝1)

Minimum_Torque＝Realtime_Torque

PRINT(“Minimum”，Minimum_Torque)

Maximum_Torque＝Realtime_Torque

PRINT(“Maximum”，Maximum_Torque)

END

IF(Realtime_Torque＜Minimum_Torque)

Minimum_Torque＝Realtime_Torque

END

IF(Maximum_Torque＜Realtime_Torque)

Maximum_Torque＝Realtime_Torque

END

Torque_counter＝(Torque_counter+Realtime_Torque)

Average_Torque＝(Torque_counter/counter)

Counter＝counter+1

PRINT(“Process_Time”，Process_Time)

ELSE

SSA＝((Maximum_Torque-Minimum_Torque)/Average_Torque)*100

其中Process_Time是从对ΔT或者SSA参数的监控开始起逝去的时间，Minimum_Torque是在Process_Time期间发生的最小TOB，Maximum_Torque是在Process_Time期间发生的最大TOB，Realtime_Torque是当前TOB，Average_Torque是在Process_Time期间的平均TOB，并且SSA是粘滑报警参数。

如上所述，可以在图2A所示的方法200a、图2B所示的方法200b、图5A所示的方法500a、图5C所示的方法500b和/或图5D所示的方法500c中或者根据所述方法利用ΔT或者SSA参数。例如，如在图6A中所示，ΔT或者SSA参数可以替代在上面参考图5A描述的MSE参数。替代地，除了在上面参考图5A描述的MSE参数以外，还可以监控ΔT或者SSA参数，从而钻探操作或者控制基于MSE和ΔT或者SSA这两个参数。

参考图6A，示意出根据本公开一个或者多个方面的方法600a的流程图。在其操作期间，可以与图1所示的设备100、图3所示的设备300、图4A所示的设备400a、图4B所示的设备400b和/或图5B所示的设备590的一个或者多个构件相关联地执行方法600a。

方法600a包括步骤602，在该步骤期间，测量当前ΔT参数。在随后的步骤604中，计算ΔT。如在判断步骤606期间确定地，如果ΔT基本等于所期ΔT或者是理想的，则重复执行方法600a并且重复步骤602。“理想”可以是如上所述的。方法600a的重复执行可以是基本上即刻的，或者在重复执行方法600a并且重复步骤602之前可以存在一定延迟周期。如在判断步骤606期间确定地，如果ΔT不是理想的，则方法600a继续至步骤608，在该步骤期间，调节一个或者多个钻探参数(例如，WOB、RPM等)以试图改进ΔT。在步骤608被执行之后，重复执行方法600a并且重复步骤602。这种重复执行可以是基本上即刻的，或者在重复执行方法600a并且重复步骤602之前可以存在一定延迟周期。

参考图6B，示意出根据本公开一个或者多个方面的用于监控ΔT和/或SSA的方法600b的流程图。可以经由图1所示的设备100、图3所示的设备300、图4A所示的设备400a、图4B所示的设备400b和/或图5B所示的设备590执行方法600b。还可以与图2A所示的方法200a、图2B所示的方法200b、图5A所示的方法500a、图5C所示的方法500b、图5D所示的方法500c和/或图6A所示的方法600a的执行相结合地执行方法600b。图6B所示的方法600b可以包括或者形成图6A所示的方法600a的至少一部分。

在方法600b的步骤612期间，基线ΔT被确定以通过改变WOB而基于ΔT进行优化。因为在步骤612中确定的基线ΔT将被利用来通过改变WOB而进行优化，所以将在这里使用传统的ΔT_BLWOB。

在随后的步骤614中，WOB被改变。这种改变能够包括或者增加或者降低WOB。在步骤614期间增加或者降低WOB可以是在特定的、预定的WOB极限内。例如，WOB变化可以不大于大约10％。然而，其它百分数也在本公开的范围内，包括当这种百分数在预定的WOB极限内或者超过预定的WOB极限时。可以经由操作员输入而以人工方式改变WOB，或者可以经由利用控制器、控制系统和/或钻机和相关设备的其它构件传输的信号自动地改变WOB。如上所述，这种信号可以是从另一位置经由远程控制的。

此后，在步骤616期间，在预定钻探间隔ΔWOB期间，以改变的WOB继续钻探。ΔWOB间隔可以是预定的时间周期，例如五分钟、十分钟、三十分钟、或者某个其它持续时间。替代地，ΔWOB间隔可以是预定的钻探进展深度。例如，步骤616可以包括以变化的WOB继续钻探操作直至现有井眼被延伸五英尺、十英尺、五十英尺、或者某个其它深度。ΔWOB间隔还可以同时包括时间和深度分量。例如，ΔWOB间隔可以包括钻探至少三十分钟或者直至井眼被延伸十英尺。在另一实例中，ΔWOB间隔可以包括进行钻探直至井眼延伸二十英尺，但是不长于九十分钟。当然，用于ΔWOB间隔的上述时间和深度数值仅仅是实例，并且很多其它数值也在本公开的范围内。

在以变化的WOB继续钻探操作经过ΔWOB间隔之后，执行步骤618以确定在ΔWOB间隔期间由利用变化的WOB进行操作而产生的ΔT_ΔWOB。在随后的判断步骤620中，改变的ΔT_ΔWOB被与基线ΔT_BLWOB相比较。如果相对于ΔT_BLWOB，改变的ΔT_ΔWOB是理想的，则方法600b继续至步骤622。然而，如果相对于ΔT_BLWOB，改变的ΔT_ΔWOB不是理想的，则方法600b继续至步骤624，其中WOB被恢复成它的在步骤614被执行之前的数值，并且该方法然后继续至步骤622。

可以以人工方式或者利用控制器、控制系统和/或钻机和相关设备的其它构件自动地执行在判断步骤620期间作出的确定。所述确定可以包括如果ΔT_ΔWOB基本等于和/或小于ΔT_BLWOB则发现ΔT_ΔWOB是理想的。然而，在于步骤620期间进行确定时，另外的或者替代的因素也可能发挥作用。

在方法600b的步骤622期间，基线ΔT被确定以通过改变钻头旋转速度RPM而基于ΔT进行优化。因为在步骤622中确定的基线ΔT将被利用来通过改变RPM而进行优化，所以将在这里使用传统的ΔT_BLRPM。

在随后的步骤626中，RPM被改变。这种改变能够包括或者增加或者降低RPM。在步骤626期间增加或者降低RPM可以是在特定的、预定RPM极限内。例如，RPM变化可以不大于大约10％。然而，其它百分数也在本公开的范围内，包括当这种百分数在预定RPM极限内或者超过预定RPM极限时。可以经由操作员输入而以人工方式改变RPM，或者可以经由利用控制器、控制系统和/或钻机和相关设备的其它构件传输的信号自动地改变RPM。

此后，在步骤628期间，在预定钻探间隔RPM期间，以改变的RPM继续钻探。ΔRPM间隔可以是预定的时间周期，例如五分钟、十分钟、三十分钟，或者某个其它持续时间。替代地，ΔRPM间隔可以是预定的钻探进展深度。例如，步骤628可以包括以变化的RPM继续钻探操作直至现有井眼被延伸五英尺、十英尺、五十英尺、或者某个其它深度。ΔRPM间隔还可以同时包括时间和深度分量。例如，ΔRPM间隔可以包括钻探至少三十分钟或者直至井眼被延伸十英尺。在另一实例中，ΔRPM间隔可以包括进行钻探直至井眼延伸二十英尺，但是不长于九十分钟。当然，用于ΔRPM间隔的上述时间和深度数值仅仅是实例，并且很多其它数值也在本公开的范围内。

在以变化的RPM继续钻探操作经过ΔRPM间隔之后，执行步骤630以确定在ΔRPM间隔期间由利用变化的RPM进行操作而产生的ΔT_ΔRPM。在随后的判断步骤632中，改变的ΔT_ΔRPM被与基线ΔT_BLRPM相比较。如果相对于ΔT_BLRPM，改变的ΔT_ΔRPM是理想的，则方法600b继续至步骤612。然而，如果相对于ΔT_BLRPM，改变的ΔT_ΔRPM不是理想的，则方法600b继续至步骤634，其中RPM被恢复成它的在步骤626被执行之前的数值，并且该方法然后继续至步骤612。

可以以人工方式或者利用控制器、控制系统和/或钻机和相关设备的其它构件自动地执行在判断步骤632期间作出的确定。所述确定可以包括如果ΔT_ΔRPM基本等于和/或小于ΔT_BLRPM则发现ΔT_ΔRPM是理想的。然而，在于步骤632期间进行确定时，另外的或者替代的因素也可能发挥作用。

而且，在步骤632和/或634被执行之后，方法600b可以不即刻地返回至步骤612以进行随后的重复执行。例如，方法600b随后的重复执行可以被延迟一定的预定时间间隔或者钻探进展深度。替代地，方法600b可以在执行步骤632和/或634之后结束。

参考图6C，示意出根据本公开的一个或者多个方面用以基于实时计算的ΔT而优化钻探操作的方法600c的流程图。可以经由图1所示的设备100、图3所示的设备300、图4A所示的设备400a、图4B所示的设备400b和/或图5B所示的设备590执行方法600c。还可以与图2A所示的方法200a、图2B所示的方法200b、图5A所示的方法500a、图5C所示的方法500b、图5D所示的方法500c、图6A所示的方法600a和/或图6B所示的方法600b的执行相结合地执行方法600c。图6C所示的方法600c可以包括或者形成图6A所示的方法600a和/或图6B所示的方法600b的至少一部分。

在方法600c的步骤640期间，基线ΔT被确定以通过改变WOB而基于ΔT进行优化。因为在步骤640中确定的基线ΔT将被利用来通过降低WOB而进行优化，所以将在这里使用传统的ΔT_BL-WOB。

在随后的步骤642中，WOB被降低。在步骤642期间降低WOB可以是在特定的、预定的WOB极限内。例如，WOB的降低可以不大于大约10％。然而，其它百分数也在本公开的范围内，包括当这种百分数在预定的WOB极限内或者超过预定的WOB极限时。可以经由操作员输入而以人工方式降低WOB，或者可以经由利用控制器、控制系统和/或钻机和相关设备的其它构件传输的信号自动地降低WOB。

此后，在步骤644期间，在预定钻探间隔-ΔWOB期间，以降低的WOB继续钻探。-ΔWOB间隔可以是预定的时间周期，例如五分钟、十分钟、三十分钟、或者某个其它持续时间。替代地，-ΔWOB间隔可以是预定的钻探进展深度。例如，步骤644可以包括以降低的WOB继续钻探操作直至现有井眼被延伸五英尺、十英尺、五十英尺、或者某个其它深度。-ΔWOB间隔还可以同时包括时间和深度分量。例如，-ΔWOB间隔可以包括钻探至少三十分钟或者直至井眼被延伸十英尺。在另一实例中，-ΔWOB间隔可以包括进行钻探直至井眼延伸二十英尺，但是不长于九十分钟。当然，用于-ΔWOB间隔的上述时间和深度数值仅仅是实例，并且很多其它数值也在本公开的范围内。

在以降低的WOB继续钻探操作经过-ΔWOB间隔之后，执行步骤646以确定在-ΔWOB间隔期间由利用降低的WOB进行操作而产生的ΔT_-ΔWOB。在随后的判断步骤648中，降低的ΔT_-ΔWOB被与基线ΔT_BL-WOB相比较。如果相对于ΔT_BL-WOB，降低的ΔT_-ΔWOB是理想的，则方法600c继续至步骤652。然而，如果相对于ΔT_BL-WOB，降低的ΔT_-ΔWOB不是理想的，则方法600c继续至步骤650，其中WOB被恢复成它的在步骤642被执行之前的数值，并且该方法然后继续至步骤652。

可以以人工方式或者利用控制器、控制系统和/或钻机和相关设备的其它构件自动地执行在判断步骤648期间作出的确定。所述确定可以包括如果ΔT_-ΔWOB基本等于和/或小于ΔT_BL-WOB则发现ΔT_-ΔWOB是理想的。然而，在于步骤648期间进行确定时，另外的或者替代的因素也可能发挥作用。

在方法600c的步骤652期间，基线ΔT被确定以通过增加WOB而基于ΔT进行优化。因为在步骤652中确定的基线ΔT将被利用来通过增加WOB而进行优化，所以将在这里使用传统的ΔT_BL+WOB。

在随后的步骤654中，WOB被增加。WOB在步骤654期间的增加可以在特定的、预定的WOB极限内。例如，WOB增加可以不大于大约10％。然而，其它百分数也在本公开的范围内，包括当这种百分数在预定的WOB极限内或者超过预定的WOB极限时。可以经由操作员输入而以人工方式增加WOB，或者可以经由利用控制器、控制系统和/或钻机和相关设备的其它构件传输的信号自动地增加WOB。

此后，在步骤656期间，在预定钻探间隔+ΔWOB期间以增加的WOB继续钻探。+ΔWOB间隔可以是预定的时间周期，例如五分钟、十分钟、三十分钟、或者某个其它持续时间。替代地，+ΔWOB间隔可以是预定的钻探进展深度。例如，步骤656可以包括以增加的WOB继续钻探操作直至现有井眼被延伸五英尺、十英尺、五十英尺、或者某个其它深度。+ΔWOB间隔还可以同时包括时间和深度分量。例如，+ΔWOB间隔可以包括钻探至少三十分钟或者直至井眼被延伸十英尺。在另一实例中，+ΔWOB间隔可以包括进行钻探直至井眼延伸二十英尺，但是不长于九十分钟。

在以增加的WOB继续钻探操作经过+ΔWOB间隔之后，执行步骤658以确定在+ΔWOB间隔期间由利用增加的WOB进行操作而产生的ΔT_+ΔWOB。在随后的判断步骤660中，改变的ΔT_+ΔWOB被与基线ΔT_BL+WOB相比较。如果相对于ΔT_BL+WOB，改变的ΔT_+ΔWOB是理想的，则方法600c继续至步骤664。然而，如果相对于ΔT_BL+WOB，改变的ΔT_+ΔWOB不是理想的，则方法600c继续至步骤662，其中WOB被恢复成它的在步骤654被执行之前的数值，并且该方法然后继续至步骤664。

可以以人工方式或者利用控制器、控制系统和/或钻机和相关设备的其它构件自动地执行在判断步骤660期间作出的确定。所述确定可以包括如果ΔT_+ΔWOB基本等于和/或小于ΔT_BL+WOB则发现ΔT_+ΔWOB是理想的。然而，在于步骤660期间进行确定时，另外的或者替代的因素也可能发挥作用。

在方法600c的步骤664期间，基线ΔT被确定以通过降低钻头旋转速度RPM而基于ΔT进行优化。因为在步骤664中确定的基线ΔT将被利用来通过降低RPM而优化，所以将在这里使用传统的传统的ΔT_BL-RPM。

在随后的步骤666中，RPM被降低。RPM在步骤666期间的降低可以在特定的、预定的RPM极限内。例如，RPM降低可以不大于大约10％。然而，其它百分数也在本公开的范围内，包括当这种百分数在预定RPM极限内或者超过预定RPM极限时。可以经由操作员输入而以人工方式降低RPM，或者可以经由利用控制器、控制系统和/或钻机和相关设备的其它构件传输的信号自动地降低RPM。

此后，在步骤668期间，在预定钻探间隔-ΔRPM期间，以降低的RPM继续钻探。-ΔRPM间隔可以是预定的时间周期，例如五分钟、十分钟、三十分钟、或者某个其它持续时间。替代地，-ΔRPM间隔可以是预定的钻探进展深度。例如，步骤668可以包括以降低的RPM继续钻探操作直至现有井眼被延伸五英尺、十英尺、五十英尺、或者某个其它深度。-ΔRPM间隔还可以同时包括时间和深度分量。例如，-ΔRPM间隔可以包括钻探至少三十分钟或者直至井眼被延伸十英尺。在另一实例中，-ΔRPM间隔可以包括进行钻探直至井眼延伸二十英尺，但是不长于九十分钟。

在以降低的RPM继续钻探操作经过-ΔRPM间隔之后，执行步骤670以确定在-ΔRPM间隔期间由利用降低的RPM进行操作而产生的ΔT_-ΔRPM。在随后的判断步骤672中，降低的ΔT_-ΔRPM被与基线ΔT_BL-RPM相比较。如果相对于ΔT_BL-RPM，改变的ΔT_-ΔRPM是理想的，则方法600c继续至步骤676。然而，如果相对于ΔT_BL-RPM，改变的ΔT_-ΔRPM不是理想的，则方法600c继续至步骤674，其中RPM被恢复成它的在步骤666被执行之前的数值，并且该方法然后继续至步骤676。

可以以人工方式或者利用控制器、控制系统和/或钻机和相关设备的其它构件自动地执行在判断步骤672期间作出的确定。所述确定可以包括如果ΔT_-ΔRPM基本等于和/或小于ΔT_BL-RPM则发现ΔT_-ΔRPM是理想的。然而，在于步骤672期间进行确定时，另外的或者替代的因素也可能发挥作用。

在方法600c的步骤676期间，基线ΔT被确定以通过增加钻头旋转速度RPM而基于ΔT进行优化。因为在步骤676中确定的基线ΔT将被利用来通过增加RPM进行优化，所以将在这里使用传统的ΔT_BL+RPM。

在随后的步骤678中，RPM被增加。RPM在步骤678期间的增加可以在特定的、预定的RPM极限内。例如，RPM增加可以不大于大约10％。然而，其它百分数也在本公开的范围内，包括当这种百分数在预定RPM极限内或者超过预定RPM极限时。可以经由操作员输入而以人工方式增加RPM，或者可以经由利用控制器、控制系统和/或钻机和相关设备的其它构件传输的信号自动地增加RPM。

此后，在步骤680期间，在预定钻探间隔+ΔRPM期间，以增加的RPM继续钻探。+ΔRPM间隔可以是预定的时间周期，例如五分钟、十分钟、三十分钟、或者某个其它持续时间。替代地，+ΔRPM间隔可以是预定的钻探进展深度。例如，步骤680可以包括以增加的RPM继续钻探操作直至现有井眼被延伸五英尺、十英尺、五十英尺、或者某个其它深度。+ΔRPM间隔还可以同时包括时间和深度分量。例如，+ΔRPM间隔可以包括钻探至少三十分钟或者直至井眼被延伸十英尺。在另一实例中，+ΔRPM间隔可以包括进行钻探直至井眼延伸二十英尺，但是不长于九十分钟。

在以增加的RPM继续钻探操作经过+ΔRPM间隔之后，执行步骤682以确定在+ΔRPM间隔期间由利用增加的RPM进行操作而产生的ΔT_+ΔRPM。在随后的判断步骤684中，增加的ΔT_+ΔRPM被与基线ΔT_BL+RPM相比较。如果相对于ΔT_BL+RPM，改变的ΔT_+ΔRPM是理想的，则方法600c继续至步骤688。然而，如果相对于ΔT_BL+RPM，改变的ΔT_+ΔRPM不是理想的，则方法600c继续至步骤686，其中RPM被恢复成它的在步骤678被执行之前的数值，并且该方法然后继续至步骤688。

可以以人工方式或者利用控制器、控制系统和/或钻机和相关设备的其它构件自动地执行在判断步骤684期间作出的确定。所述确定可以包括如果ΔT_+ΔRPM基本等于和/或小于ΔT_BL+RPM则发现ΔT_+ΔRPM是理想的。然而，在于步骤684期间进行确定时，另外的或者替代的因素也可能发挥作用。

步骤688包括在通过返回至步骤640而重复执行方法600c之前等待预定的时间周期或者钻探深度间隔。然而，在一个示例性实施例中，该间隔可以小至0秒或者0英尺，从而该方法基本在执行步骤684和/或686之后即刻地返回至步骤640。替代地，方法600c可以不要求重复执行，从而方法600c基本上可以在执行步骤684和/或686之后结束。

而且，在方法600c的单一重复执行内，钻探间隔-ΔWOB、+ΔWOB、-ΔRPM和+ΔROM可以每一个都是基本相同的。替代地，一个或者多个间隔可以相对于另一个间隔在持续时间或者深度中改变。类似地，在方法600c的单一重复执行内，WOB在步骤642和654中被降低和增加的量可以是基本相同的或者可以相对于彼此改变。在方法600c的单一重复执行内，在步骤666和678中RPM被降低和增加的量可以是基本相同的或者可以相对于彼此改变。相对于方法600c的随后的重复执行，WOB和RPM变化也可以改变或者保持相同。

参考图7，示意出根据本公开一个或者多个方面的设备700的示意图。设备700可以包括或者构成图1所示的设备100、图3所示的设备300、图4A所示的设备400a、图4B所示的设备400b和/或图5B所示的设备590的至少一部分。设备700代表其中可以执行或者实施在本公开范围内的一种或者多种方法的示例性实施例，包括图2A所示的方法200a、图2B所示的方法200b、图5A所示的方法500a、图5C所示的方法500b、图5D所示的方法500c、图6A所示的方法600a、图6B所示的方法600b和/或图6C所示的方法600c。

设备700包括在这里一起地被称作输入702的多个人工或者自动化数据输入。该设备还包括在这里一起地被称作处理器704的多个控制器、计算器、探测器和其它处理器。如由箭头703在图7中指示的，来自不同的输入702的数据被传输到不同的处理器704。设备700还包括在这里一起地被称作器件708的多个传感器、编码器、致动器、驱动器、马达、以及其它感测、测量和致动器件。如由箭头705在图7中指示的，在这里一起地被称作数据706的各种数据和信号在不同的处理器704和不同的器件708之间传输。

设备700还可以包括、被连接到或者与显示器710相关联，显示器710可以被来自一个或者多个处理器704的数据驱动或者以其它方式接收所述数据，如果该数据也不来自设备700的其它构件的话。显示器710在这里还可以被称作人机接口(HMI)，但是这种HMI可以进一步包括一个或者多个输入702和/或处理器704。

在图7所示的示例性实施例中，输入702包括用于提供下面的设定点、极限、范围和其它数据的装置：

井底钻具压力702a；

节流口位置基准702b；

ΔP限制702c；

ΔP基准702d；

绞车拉伸限制702e；

MSE限制702f；

MSE目标702g；

泥浆流量设定点702h；

泵压力皮重702i；

钻轴负幅度702j；

钻轴正幅度702k；

ROP设定点702l；

刀面位置702n；

顶驱RPM702o；

顶驱扭矩限制702p；

WOB基准702q；和

WOB皮重702r。

然而，在本公开的范围内，输入702可以包括用于提供另外的或者替代的设定点、极限、范围以及其它数据的装置。

井底钻具压力702a可以指示在井眼底端处气态和/或其它环境的最大所期压力的数值。替代地，井底钻具压力702a可以指示期望在其中保持在井眼底部处的压力的范围。这种压力可以被表达成绝对压力或者计示压力(例如，相对于大气压力或者某个其它预定压力)。

节流口位置基准702b可以是示意所期节流口位置的设定点或者数值。替代地，节流口位置基准702b可以指示期望在其中保持节流口位置的范围。节流口可以是具有孔口或者被配置为控制流体流率和/或压力的其它装置的器件。节流口可以位于节流口线的端部处，节流口线是从BOP堆上的出口引出的高压管道，由此在井眼中处于压力的流体能够通过节流口线流出钻井并且流至节流口，由此降低流体压力(例如，至大气压力)。节流口位置基准702b可以是将节流口位置表达成或者“打开”或者“关闭”的二进制指示器。替代地，节流口位置基准702b可以被表达成示意节流口被部分地打开或者关闭的程度的百分比。

ΔP限制702c可以是指示在泥浆马达之上最大或者最小压降的数值。替代地，ΔP限制702c可以示意期望在其中保持在泥浆马达之上的压降的范围。ΔP基准702d可以是示意在泥浆马达之上的所期压降的设定点或者数值。在一个示例性实施例中，ΔP限制702c是示意在泥浆马达上的最大所期压降的数值，并且ΔP基准702d是示意在泥浆马达之上的标称所期压降的数值。

绞车拉伸限制702e可以是示意将被钻井用钢丝绳施加到绞车(例如，当支撑提离井底的钻柱或者拉拽在井眼中粘着的设施时)的最大作用力的数值。例如，绞车拉伸限制702可以指示在操作期间绞车应该支撑的最大钩子负载。绞车拉伸限制702e可以被表达成在不破坏绞车、钻井用钢丝绳和/或其它设施的情况下绞车能够支撑的最大重量或者钻井用钢丝绳张力。

MSE限制702f可以是示意在钻探期间期望的最大或者最小MSE的数值。替代地，MSE限制702f可以是在钻探期间期望在其中保持MSE的范围。如以上所讨论的那样，MSE的实际数值至少部分地依赖于WOB、钻头直径、钻头速度、钻柱扭矩和ROP，其每一个均可以根据本公开的方面调节以保持所期的MSE。MSE目标702g可以是示意所期MSE的数值，或者在钻探期间期望在其中保持MSE的范围。在一个示例性实施例中，MSE限制702f是示意最大和/或最小MSE的数值或者范围，并且MSE目标702g是示意所期标称MSE的数值。

泥浆流量设定点702h可以是示意由泥浆泵输出的最大、最小或者标称所期泥浆流率的数值。替代地，泥浆流量设定点702h可以是期望在其中保持泥浆流率的范围。泵压力皮重702i可以是示意当前、所期、初始、测得或者其它泥浆泵压力皮重的数值。泥浆泵压力皮重通常考虑到当钻柱被提离井底时在泥浆压力和套管或者井眼压力之间的差。

钻轴负幅度702j可以是指示沿着第一角度方向从钻轴振荡中性点的最大所期钻轴旋转的数值，而钻轴正幅度702k可以是示意沿着相反的角度方向从钻轴振荡中性点的最大所期钻轴旋转的数值。例如，在顶驱操作以振荡钻轴期间，钻轴负幅度702j可以指示钻轴经过振荡中性点的最大所期顺时针旋转，并且钻轴正幅度702k可以示意钻轴经过振荡中性点的最大所期逆时针旋转。

ROP设定点702l可以是示意最大、最小或者标称所期ROP的数值。替代地，ROP设定点702l可以是期望在其中保持ROP的范围。

刀面位置702n可以是示意所期刀面定向的数值。替代地，刀面位置702n可以是期望在其中保持刀面的范围。刀面位置702n可以被表达成相对于固定或者预定参考的一个或者多个角度。例如，刀面位置702n可以代表相对于真正北向的所期刀面方位角定向和/或相对于竖直方向的所期刀面倾斜。

顶驱RPM 702o可以是示意顶驱的最大、最小或者标称所期旋转速度的数值。替代地，顶驱RPM 702o可以是期望在其中保持顶驱旋转速度的范围。顶驱扭矩限制702p可以是示意可由顶驱施加的最大扭矩的数值。

WOB基准702q可以是示意根据钻柱作用于钻头上的钻压产生的最大、最小或者标称所期WOB的数值，但是可能还对于影响WOB的其它作用力，例如在钻柱和井眼之间的摩擦加以考虑。替代地，WOB基准702q可以是期望在其中保持WOB的范围。WOB皮重702r可以是示意对于当提离井底时的钩子负载和钻柱重量加以考虑的当前、所期、初始、测量或者其它WOB皮重的数值。

一个或者多个输入702可以包括键盘、语音识别设备、拨盘、操纵杆、鼠标、数据库和/或其它传统的或者将来研制出的数据输入器件。一个或者多个输入702可以支持从本地和/或远程位置输入的数据。一个或者多个输入702可以包括用于用户例如经由一个或者多个下拉菜单选择预定设定点、数值或者范围的装置。一个或者多个输入702可以还或者替代地被配置为使得一个或者多个处理器704能够例如经由一个或者多个数据库查询过程的执行而进行自动化输入。一个或者多个输入702有可能与设备700的其它构件相结合地，支持从钻机现场以及一个或者多个远程位置上的站进行操作和/或监控。每个输入702可以具有单独的用于输入的装置，但是两个或者更多输入702可以一起地具有单一的输入装置。一个或者多个输入702可以被配置为允许人工输入，但是一个或者多个输入702可以替代地被配置为利用计算机、软件、模块、进程、数据库查询、算法、计算和/或以其它方式自动输入数据。一个或者多个输入702可以被配置为用于这种自动数据输入，但是具有超控功能，利用该超控功能，操作员可以批准或者调节以自动方式提供的数据。

在图7A所示的示例性实施例中，器件708包括：

游车位置传感器708a；

套管压力传感器708b；

节流口位置传感器708c；

死绳固定器负载传感器708d；

绞车编码器708e；

泥浆压力传感器708f；

MWD刀面重力传感器708g；

MWD刀面磁性传感器708h；

返回管线流量传感器708i；

返回管线泥浆重量传感器708j；

顶驱编码器708k；

顶驱扭矩传感器708l；

节流口致动器708m；

绞车驱动708n；

绞车马达708o；

泥浆泵驱动708p；

顶驱驱动708q；和

顶驱马达708r。

然而，在本公开的范围内，器件708可以包括另外的或者替代的器件。器件708被配置为与绞车、节流口、泥浆泵、顶驱、游车、钻柱和/或钻机的其它构件中的相应构件相结合地操作。替代地，器件708还包括这些其它的钻机构件中的一个或者多个构件。

游车位置传感器708a可以是或者包括光学传感器、无线电频率传感器、光学或者其它编码器，或者被配置为感测游车的相对或者绝对竖直位置的另一种类型的传感器。游车位置传感器708a可以被联接到游车、天车、绞车和/或设备700或者钻机的的另一构件或者与其成为一体。

套管压力传感器708b被配置为探测在钻柱和套管或者井眼之间限定的环带中的压力，并且可以是或者包括一个或者多个换能器、应变计和/或用于探测压力变化或者感测压力的其它器件。套管压力传感器708b可以被联接到套管、钻柱和/或设备700或者钻机的另一构件，并且可以位于井眼表层处或附近、稍微地在表层以下或者在井眼显著更深的位置处。

节流口位置传感器708c被配置为探测节流口是被打开还是被关闭，并且可以进一步被配置为探测节流口被部分地打开或者关闭的程度。节流口位置传感器708c可以被联接到与节流口、节流口致动器和/或设备700或者钻机的另一构件或者其形成一体。

死绳固定器负载传感器708d被配置为探测在或者靠近锚固端部处在钻井用钢丝绳中的张力。它可以包括一个或者多个换能器、应变计和/或被联接到钻井用钢丝绳的其它传感器。

绞车编码器708e被配置为探测围绕其缠绕钻井用钢丝绳的绞车线轴的旋转位置。它可以包括一个或者多个光学编码器、干涉仪和/或被配置为探测线轴的角度位置和/或线轴角度位置中的任何变化的其它传感器。绞车编码器708e可以包括被联接到线轴和/或绞车的静止部分或者与之成一体的一个或者多个构件。

泥浆压力传感器708f被配置为探测由泥浆马达输出的液压流体的压力，并且可以是或者包括一个或者多个换能器、应变计和/或用于探测流体压力的其它器件。它可以被联接到泥浆泵或者与其形成一体，并且因此位于井眼的表层开口处或者靠近此处。

MWD刀面重力传感器708g被配置为基于重力探测刀面定向。MWD刀面磁性传感器708h被配置为基于磁场探测刀面定向。这些传感器708g和708h可以被联接到MWD组件或者与其形成一体，并且因此位于井底。

返回管线流量传感器708i被配置为探测在返回管线内的泥浆流率，并且可以被表达成加仑/分钟。返回管线泥浆重量传感器708j被配置为探测在返回管线内流动的泥浆的重量。这些传感器708i和708j可以被联接到返回流线，并且可以因此位于井眼的表层开口处或者靠近此处。

顶驱编码器708k被配置为探测钻轴的旋转位置。它可以包括一个或者多个光学编码器、干涉仪和/或被配置为探测钻轴相对于顶驱、真正北向或者某个其它固定参考点的角度位置和/或在钻轴的角度位置中的任何变化的其它传感器。顶驱扭矩传感器708l被配置为探测由顶驱施加的扭矩，或者以当前速率旋转钻轴或者钻柱所必要的扭矩。这些传感器708k和708l可以被联接到顶驱或者与其形成一体。

节流口致动器708m被配置为致动节流口以在打开配置、关闭配置和/或在完全打开和完全关闭之间的一个或者多个位置中配置节流口。它可以是液压、气动、机械、电致动器或其组合。

绞车驱动708n被配置为向绞车马达708o提供电信号以致动绞车马达708o。绞车马达708o被配置为旋转围绕其缠绕钻井用钢丝绳的线轴，由此送进或送出钻井用钢丝绳。

泥浆泵驱动708p被配置为向泥浆泵提供电信号，由此控制泥浆泵输出的流率和/或压力。顶驱驱动708q被配置为向顶驱马达708r提供电信号以致动顶驱马达708r。顶驱马达708r被配置为旋转钻轴，由此旋转被联接到钻轴的钻柱。

在图7所示的示例性实施例中，在器件708和处理器704之间传输的数据706包括：

游车位置706a；

套管压力706b；

节流口位置706c；

钩子负载706d；

泥浆压力706e；

泥浆泵冲程/相位706f；

泥浆重量706g；

钻轴位置706h；

返回流量706i；

刀面706j；

顶驱扭矩706k；

节流口致动信号706l；

绞车致动信号706m；

泥浆泵致动信号706n；

顶驱致动信号706o；和

顶驱扭矩限制信号706p。

然而，在本公开的范围内，在器件708和处理器704之间传送的数据706可以包括另外的或者替代的数据。

在图7所示的示例性实施例中，处理器704包括：

节流口控制器704a；

滚筒控制器704b；

泥浆泵控制器704c；

振荡控制器704d；

钻轴位置控制器704e；

刀面控制器704f；

MSE计算器704i；

压力计算器704k；

ROP计算器704l；

真实深度计算器704m；

WOB计算器704n；

粘/滑探测器704o；和

测绘记录704p。

然而，在本公开的范围内，处理器704可以包括另外的或者替代的控制器、计算器、探测器、数据存储器和/或其它处理器。

节流口控制器704a被配置为从井底钻具压力输入702a接收井底钻具压力设置，从套管压力传感器708b接收套管压力706b，从节流口位置传感器708c接收节流口位置706c，并且从返回管线泥浆重量传感器708j接收泥浆重量706g。节流口控制器704a还可以从压力计算器704k接收井底钻具压力数据。替代地，处理器704可以包括利用从井底钻具压力输入702a接收的井底钻具压力设置和从压力计算器704k接收的当前井底钻具压力执行算法的比较器、求和或者其它器件，并且替代或者除了井底钻具压力设置和/或当前井底钻具压力之外，将这种算法的结果提供给节流口控制器704a。节流口控制器704a被配置为处理所接收的数据并且产生节流口致动信号706l，节流口致动信号706l然后被传输到节流口致动器708。

例如，如果当前井底钻具压力大于井底钻具压力设置，则节流口致动信号706l可以指引节流口致动器708m进一步打开，由此增加返回流率并且降低当前井底钻具压力。类似地，如果当前井底钻具压力小于井底钻具压力设置，则节流口致动信号706l可以指引节流口致动器708m进一步关闭，由此降低返回流率并且增加当前井底钻具压力。节流口致动器708m的致动可以是渐进式的，从而节流口致动信号706l反复地指引节流口致动器708m以预定量进一步打开或者关闭直至当前井底钻具压力令人满意地符合井底钻具压力设置。替代地，节流口致动信号706l可以指引节流口致动器708m以与在当前井底钻具压力和井底钻具压力设置之间的当前不一致成比例的量进一步打开或者关闭。

相对于图1所示的控制器190、图3所示的控制器325、图4A和图4B所示的控制器420、和/或图5B所示的控制器598，节流口控制器704a可以包括或者构成它的至少一部分，或者另外地在操作中是基本类似的，和/或具有基本类似的数据输入和输出。

滚筒控制器704b被配置为从ROP设定点输入702l接收ROP设定点，以及从ROP计算器704l接收当前ROP。滚筒控制器704b还被配置为从比较器、求和或者利用来自WOB基准输入702g的WOB基准点和来自WOB计算器704n的当前WOB执行算法的其它器件接收WOB数据。可以基于当前MSE数据修改这个WOB数据。替代地，滚筒控制器704b被配置为直接地从WOB基准输入702g接收WOB基准点并且从WOB计算器704n接收当前WOB，并且然后自身执行WOB比较或者求和算法。滚筒控制器704b还被配置为从比较器、求和或者利用从ΔP基准输入702d接收的ΔP基准和从被配置为确定当前ΔP的处理器704之一接收的当前ΔP执行算法的其它器件接收ΔP数据。当前ΔP可以被校正以对套管压力706b加以考虑。

滚筒控制器704b被配置为处理所接收的数据并且产生绞车致动信号706m，绞车致动信号706m然后被传输到绞车驱动708n。例如，如果从WOB计算器704n接收的当前WOB小于从WOB基准输入702q接收的WOB基准点，则绞车致动信号706m可以指引绞车驱动708n以致使绞车马达708o送出更多的钻井用钢丝绳。如果当前WOB小于WOB基准点，则绞车致动信号706m可以指引绞车驱动708n致使绞车马达708o送入钻井用钢丝绳。

如果从ROP计算器704l接收的当前ROP小于从ROP设定点输入702l接收的ROP设定点，则绞车致动信号706m可以指引绞车驱动708n致使绞车马达708o送出更多的钻井用钢丝绳。如果当前ROP大于ROP设定点，则绞车致动信号706m可以指引绞车驱动708n致使绞车马达708o送入钻井用钢丝绳。

如果当前ΔP小于从ΔP基准输入702d接收到的ΔP基准，则绞车致动信号706m可以指引绞车驱动708n致使绞车马达708o送出更多的钻井用钢丝绳。如果当前ΔP大于ΔP基准，则绞车致动信号706m可以指引绞车驱动708n致使绞车马达708o送入钻井用钢丝绳。

相对于图1所示的控制器190、图3所示的控制器325、图4A和图4B所示的绞车控制器420b、和/或图5B所示的控制器598，滚筒控制器704b可以包括或者构成它的至少一部分，或者另外地在操作中是基本类似的和/或具有基本类似的数据输入和输出。

泥浆泵控制器704c被配置为接收泥浆泵冲程/相位数据706f、来自泥浆压力传感器708f的泥浆压力706e、当前ΔP、来自MSE计算器704i的当前MSE、来自ROP计算器704l的当前ROP、来自粘/滑探测器704o的粘/滑标识和来自泥浆流量设定点输入702h的泥浆流率设定点。泥浆泵控制器704c然后利用这个数据产生泥浆泵致动信号706n，泥浆泵致动信号706n然后被传输到泥浆泵708p。

相对于图1所示的控制器190、图3所示的控制器325、图4A所示的控制器420、图4B所示的泥浆泵控制器420c和/或图5B所示的控制器598，泥浆泵控制器704c可以包括或者构成它的至少一部分，或者另外地在操作中是基本类似的，和/或具有基本类似的数据输入和输出。

振荡控制器704d被配置为接收当前钻轴位置706h、当前顶驱扭矩706k、来自粘/滑探测器704o的粘/滑标识、来自ROP计算器704l的当前ROP、以及来自输入702j和702k的钻轴振荡幅度极限。振荡控制器704d然后利用这个数据为钻轴位置控制器704e产生输入以用于产生顶驱致动信号706o。例如，如果来自粘/滑探测器704o的粘/滑标识指示粘/滑发生，则由振荡控制器704d产生的信号可以指示振荡需要开始或者增加振幅。

相对于图1所示的控制器190、图3所示的控制器325、图4A和图4B所示的控制器420、和/或图5B所示的控制器598，振荡控制器704d可以包括或者构成它的至少一部分，或者另外地在操作中是基本类似的，和/或具有基本类似的数据输入和输出。

钻轴位置控制器704e被配置为接收来自振荡控制器704d的信号、来自顶驱RPM输入702o的顶驱RPM设置、来自刀面控制器704f的信号、来自WOB计算器704n的当前WOB、以及来自MWD刀面传感器708g和708h中的至少一个的当前刀面706j。钻轴位置控制器704e还可以被配置为从顶驱扭矩限制输入702p接收顶驱扭矩限制设置，但是可以利用比较器、求和或者考虑到当前MSE的其它器件调节这个设置，其中当前MSE是从MSE计算器704i接收到的。钻轴位置控制器704e还可以被配置为从粘/滑探测器704o接收粘/滑标识。钻轴位置控制器704e然后利用这个数据产生顶驱致动信号706o。

例如，顶驱致动信号706o促使顶驱驱动708q致使顶驱马达708r以由顶驱RPM输入702o指示的速度旋转钻轴。然而，这可能仅当其它输入没有忽视(override)这个目的时才发生。例如，如果来自振荡控制器704d的信号如此指引，则顶驱致动信号706o还将促使顶驱驱动708q致使顶驱马达708r以旋转方式振荡钻轴。另外地，来自刀面控制器704d的信号可以忽视或者影响顶驱致动信号706o从而以旋转方式在特定静态位置处定向钻轴或者为振荡设定中性点。

相对于图1所示的控制器190、图3所示的控制器325、图4A和图4B所示的控制器420、和/或图5B所示的控制器598，钻轴位置控制器704e可以包括或者构成它的至少一部分，或者另外地在操作中是基本类似的，和/或具有基本类似的数据输入和输出。

刀面控制器704f被配置为从刀面位置输入702n接收刀面位置设置，以及从MWD刀面传感器708g和708h中的至少一个接收当前刀面706j。刀面控制器704f还可以被配置为接收ΔP数据。刀面控制器704f然后利用这个数据产生被提供给钻轴位置控制器704e的信号。

相对于图1所示的控制器190、图3所示的控制器325、图4A和图4B所示的刀面控制器420a、和/或图5B所示的控制器598，刀面控制器704f可以包括或者构成它的至少一部分，或者另外地在操作中是基本类似的，和/或具有基本类似的数据输入和输出。

MSE计算器704i被配置为接收来自顶驱RPM输入702o的当前RPM数据、来自顶驱扭矩传感器708l的顶驱扭矩706k和来自WOB计算器704n的当前WOB。MSE计算器704i然后利用这个数据计算当前MSE，当前MSE然后被传输到滚筒控制器704b、钻轴位置控制器704e和泥浆泵控制器704c。MSE计算器704i还可以被配置为从MSE限制输入702f接收MSE限制设置，在此情形中，MSE计算器704i还可以被配置为比较当前MSE与MSE限制设置并且在当前MSE超过MSE限制设置时触发警告。MSE计算器704i还可以被配置为从MSE目标输入702g接收MSE目标设置，在此情形中，MSE计算器704i还可以被配置为产生示意在当前MSE和MSE目标之间的差的信号。这个信号可以被一个或者多个处理器704利用以校正和调节由此利用的各种数据数值，例如如上所述对由滚筒控制器704b利用的当前或者参考WOB，和/或由钻轴位置控制器704e利用的顶驱扭矩限制设置进行调节。

相对于图1所示的控制器190、图3所示的控制器325、图4A和图4B所示的刀面控制器420、和/或图5B所示的控制器598，MSE计算器704i可以包括或者构成它的至少一部分，或者另外地在操作中是基本类似的，和/或具有基本类似的数据输入和输出。

压力计算器704k被配置为接收来自套管压力传感器708b的套管压力706b、来自泥浆压力传感器708f的泥浆压力706e、来自返回管线泥浆重量传感器708j的泥浆重量706g和来自真实深度计算器704m的真实竖直深度。压力计算器704k然后利用这个数据计算当前井底钻具压力，当前井底钻具压力然后被传输到节流口控制器704a。然而，在被发送到节流口控制器704a之前，当前井底钻具压力可以与从井底钻具压力输入702a接收的井底钻具压力设置相比较，在此情形中，当产生节流口致动信号7061时，节流口控制器704a可以仅仅利用在当前井底钻具压力和井底钻具压力设置之间的差。可以由压力计算器704k、节流口控制器704a或者另一个处理器704执行在当前井底钻具压力和井底钻具压力设置之间的这个比较。

相对于图1所示的控制器190、图3所示的控制器325、图4A和图4B所示的刀面控制器420、和/或图5B所示的控制器598，压力计算器704k可以包括或者构成它的至少一部分，或者另外地在操作中是基本类似的，和/或具有基本类似的数据输入和输出。

ROP计算器704l被配置为从游车位置传感器708a接收游车位置706a并且然后利用这个数据计算当前ROP。当前ROP然后被传输到真实深度计算器704m、滚筒控制器704b、泥浆泵控制器704c和振荡控制器704d。相对于图1所示的控制器190、图3所示的控制器325、图4A和图4B所示的刀面控制器420和/或图5B所示的控制器598，ROP计算器704l可以包括或者构成它的至少一部分，或者另外地在操作中是基本类似的，和/或具有基本类似的数据输入和输出。

真实深度计算器704m被配置为接收来自MWD刀面传感器708g和708h中的至少一个的当前刀面706j、测绘记录704p和利用从ROP计算器704l接收的当前ROP计算的当前测量深度。真实深度计算器704m然后利用这个数据计算真实竖直深度，真实竖直深度然后被传输到压力计算器704k。相对于图1所示的控制器190、图3所示的控制器325、图4A和图4B所示的刀面控制器420和/或图5B所示的控制器598，真实深度计算器704m可以包括或者构成它的至少一部分，或者另外地在操作中是基本类似的，和/或具有基本类似的数据输入和输出。

WOB计算器704n被配置为接收来自粘/滑探测器704o的粘/滑标识、以及来自死绳固定器负载传感器708d的当前钩子负载706d。WOB计算器704n还可以被配置为接收提离井底钻柱重量皮重，提离井底钻柱重量皮重可以是在从WOB皮重输入702r接收的WOB皮重和从死绳固定器负载传感器708d接收的当前钩子负载706d之间的差。在任何情形中，WOB计算器704n被配置为基于当前钩子负载、当前钻柱重量和粘滑标识计算当前WOB。当前WOB然后被传输到钻轴位置控制器704e、d-指数计算器704g、d-指数校正计算器704h、MSE计算器704i和滚筒控制器704b。

相对于图1所示的控制器190、图3所示的控制器325、图4A和图4B所示的刀面控制器420和/或图5B所示的控制器598，WOB计算器704n可以包括或者构成它的至少一部分，或者另外地在操作中是基本类似的，和/或具有基本类似的数据输入和输出。

粘/滑探测器704o被配置为接收当前顶驱扭矩706k并且利用这个数据产生粘/滑标识，粘/滑标识然后被提供给泥浆泵控制器704c、振荡控制器704d和钻轴位置控制器704e。粘/滑探测器704o测量顶驱扭矩706k关于时间的变化，这个变化示意钻头是否可能展示粘/滑行为，粘/滑行为示意顶驱扭矩和/或WOB应该降低或者钻轴振荡幅度应该被修改。相对于图1所示的控制器190、图3所示的控制器325、图4A和图4B所示的刀面控制器420和/或图5B所示的控制器598，粘/滑探测器704o可以包括或者构成它的至少一部分，或者另外地在操作中是基本类似的，和/或具有基本类似的数据输入和输出。

处理器704可以被一起地实现为单一处理器件或者实现为多个处理器件。每个处理器704可以包括一个或者多个软件或者其它程序产品模块、子模块、进程、子进程、状态机、算法。每个处理器704可以另外的包括一个或者多个计算机存储器或者用于数字数据存储的其它装置。处理器704中的一个或者多个的方面可以基本类似于在这里参考任何控制器或者其它数据处理设备所描述的那些。

参考图8，示意出用于实现上述的或者其它在本公开范围内的设备和/或方法的至少部分的一个或者多个实施例的示例性系统800。系统800包括利用一个或者多个总线812而被全部相互连接的处理器802、输入器件804、存储器件806、视频控制器808、系统存储器810、显示器814和通信器件816。存储器件806可以是软驱、硬驱、CD、DVD、光驱或者任何其它形式的存储器件。另外，存储器件806可以能够接收软盘、CD、DVD或者可以包含计算机可执行指令的任何其它形式的计算机可读介质。通信器件816可以是调制解调器、网卡或者使得系统800能够与其它系统通信的任何其它器件，无论这种通信是经由有线还是无线传输。

计算机系统通常至少包括能够执行机器可读指令的硬件，以及用于执行生产所期结果的动作(通常机器可读指令)的软件。另外，计算机系统可以包括硬件和软件组合、以及计算机子系统。

硬件通常至少包括能够运行处理器的平台，例如客户机器(也被称作个人计算机或者服务器)和手持式处理器件(诸如，例如智能电话、PDA和个人计算器件(PCD))。进而，硬件通常包括能够存储机器可读指令的任何物理器件，例如存储器或者其它数据存储器件。其它形式的硬件包括硬件子系统，诸如包括转移器件例如调制解调器、调制解调器卡、端口和端口卡。至少在本公开的范围内，硬件还可以包括多模态技术，例如被配置为允许用户在同一交互、应用或者接口中利用多种形式的输入和输出-包括语音、键区和触针的那些器件和/或系统。

软件可以包括在任何存储器介质例如RAM或者ROM中存储的任何机器代码、在其它器件(诸如，例如软盘、CD或者DVD)上存储的机器代码，并且可以包括例如可执行代码、操作系统以及源代码或者目标代码。另外，软件可以涵盖能够在客户机器或者服务器中执行，并且以此形式经常被称为程序或者可执行代码的任何指令集。

作为用于向计算机系统提供增强的功能性和性能的器件，混合体(软件和硬件组合)变得更加普遍。当传统上的软件功能被直接地制造于硅基片中时可以产生混合体，这是可能的，因为软件可以被汇编并且编译成一和零，并且，类似地，能够在硅中直接地表示一和零。通常，混合体(已被制造的硬件)功能被设计成与软件无缝地操作。据此，应该理解，在这里的计算机系统定义中也包括混合体以及其它硬件和软件组合，并且因此本公开将其设想为尽可能等同结构和等同方法。

计算机可读介质可以包括无源数据存储例如随机访问存储器(RAM)，以及半永久数据存储例如光盘或者DVD。另外，本公开的实施例可以被表达于计算机的RAM中并且有效地将标准计算机转变成新的专门计算机器。

数据结构被定义成可以使得本公开实施例能够实现的数据的组织。例如，数据结构可以提供一种数据的组织或者可执行代码的组织(可执行软件)。进而，数据信号经由传输介质携带并存储和输送各种数据结构，并且，因此，可以被用于输送本发明的实施例。在这里的讨论中应该指出，除非被声明为相反的情形，可以以类似的方式执行具有类似名称的动作。

本公开的控制器和/或系统可以被设计成在任何特殊体系上工作。例如，可以在一个或者多个计算机、以太网络、局域网络、广域网络、互联网、内联网、手持式和其它便携式和无线的器件与网络上执行该控制器和/或系统。

鉴于全部上述以及图1-7，本领域技术人员应该易于认识到，本公开介绍了用于MSE基操作和/或优化的方法和设备。例如，一种示例性方法包括探测MSE参数、利用MSE参数计算MSE、和根据计算出的MSE调节操作参数。

在本公开范围内的另一示例性方法包括确定基线MSE、改变WOB、操作经过时间或者深度间隔、确定使用改变的WOB操作经过该间隔而产生的被更新的MSE、以及然后根据已被更新的MSE维持已被改变的WOB或者恢复先前的WOB。这种方法可以进一步包括确定另一基线MSE、改变RPM、操作经过时间或者深度间隔、确定使用改变的RPM操作经过该间隔而产生的被更新的MSE、以及然后根据已被更新的MSE维持已被改变的RPM或者恢复先前的RPM。

在本公开范围内的另一示例性方法包括确定基线MSE、降低WOB、操作经过时间或者深度间隔、确定使用降低的WOB操作经过该间隔而产生的被更新的MSE，并且然后根据已被更新的MSE维持已被降低的WOB或者恢复先前的WOB。这种方法可以进一步包括确定另一基线MSE、增加WOB、操作经过时间或者深度间隔、确定使用增加的WOB操作经过该间隔而产生的被更新的MSE、以及然后根据已被更新的MSE维持已被增加的WOB或者恢复先前的WOB。该方法可以进一步包括确定另一基线MSE、降低RPM、操作经过时间或者深度间隔、确定使用降低的RPM操作经过该间隔而产生的被更新的MSE、以及然后根据已被更新的MSE维持已被降低的RPM或者恢复先前的RPM。该方法可以进一步包括确定另一基线MSE、增加RPM、操作经过时间或者深度间隔、确定使用增加的RPM操作经过该间隔而产生的被更新的MSE、以及然后根据已被更新的MSE维持已被增加的RPM或者恢复先前的RPM。

本公开还介绍了用于MSE基操作和/或优化的设备或者系统，包括用于探测MSE参数的装置、用于利用探测到的MSE参数计算MSE的装置、和用于根据计算出的MSE调节操作参数的装置。

在本公开范围内的另一示例性设备或者系统包括用于确定基线MSE的装置、用于改变WOB的装置、用于操作经过时间或者深度间隔的装置、用于确定使用已被改变的WOB操作经过该间隔而产生的已被更新的MSE的装置、和根据已被更新的MSE维持已被改变的WOB或者恢复先前的WOB的装置。这种设备或者系统可以进一步包括用于确定另一基线MSE的装置、用于改变RPM的装置、用于操作经过时间或者深度间隔的装置、用于确定使用已被改变的RPM操作经过该间隔而产生的已被更新的MSE的装置、和根据已被更新的MSE维持已被改变的RPM或者恢复先前的RPM的装置。

在本公开范围内的另一示例性设备或者系统包括用于确定基线MSE的装置、用于降低WOB的装置、用于操作经过时间或者深度间隔的装置、用于确定使用降低的WOB操作经过该间隔而产生的被更新的MSE的装置、和用于根据已被更新的MSE维持已被降低的WOB或者恢复先前的WOB的装置。这种设备或者系统可以进一步包括用于确定另一基线MSE的装置、用于增加WOB的装置、用于操作经过时间或者深度间隔的装置、用于确定使用增加的WOB操作经过该间隔而产生的被更新的MSE的装置、和用于根据已被更新的MSE维持已被增加的WOB或者恢复先前的WOB的装置。该设备或者系统可以进一步包括用于确定另一基线MSE的装置、用于降低RPM的装置、用于操作经过时间或者深度间隔的装置、用于确定使用降低的RPM操作经过该间隔而产生的被更新的MSE的装置、和用于根据已被更新的MSE维持已被降低的RPM或者恢复先前的RPM的装置。该设备或者系统可以进一步包括用于确定另一基线MSE的装置、用于增加RPM的装置、用于操作经过时间或者深度间隔的装置、用于确定使用增加的RPM操作经过该间隔而产生的被更新的MSE的装置、和用于根据已被更新的MSE维持已被增加的RPM或者恢复先前的RPM的装置。

上述示例性设备或者系统中的一个或者多个可以包括图1所示的设备100、图3所示的设备300、图4A所示的设备400a、图4B所示的设备400b、图5B所示的设备590、图7所示的设备700和/或其构件。上述示例性设备或者系统中的一个或者多个可以进一步被实现为软件程序产品。例如，这种程序产品的一个示例性实施例可以包括计算机可读介质和在计算机可读介质上记录的装置，该装置用于：探测MSE参数、利用MSE参数计算MSE、并且根据计算出的MSE调节操作参数。

在本公开范围内的另一示例性程序产品包括计算机可读介质和在计算机可读介质上记录的装置，该装置用于：确定基线MSE、改变WOB、操作经过时间或者深度间隔、确定使用改变的WOB操作经过该间隔而产生的被更新的MSE、并且然后根据已被更新的MSE维持已被改变的WOB或者恢复先前的WOB。这种程序产品可以进一步包括在计算机可读介质上记录的装置，该装置用于：确定另一基线MSE、改变RPM、操作经过时间或者深度间隔、确定使用改变的RPM操作经过该间隔而产生的被更新的MSE、并且然后根据已被更新的MSE维持已被改变的RPM或者恢复先前的RPM。

在本公开范围内的另一示例性程序产品包括计算机可读介质和在计算机可读介质上记录的装置，该装置用于：确定基线MSE、降低WOB、操作经过时间或者深度间隔、确定使用降低的WOB操作经过该间隔而产生的被更新的MSE、并且然后根据已被更新的MSE维持已被降低的WOB或者恢复先前的WOB。这种程序产品可以进一步包括在计算机可读介质上记录的装置，该装置用于：确定另一基线MSE、增加WOB、操作经过时间或者深度间隔、确定使用增加的WOB操作经过该间隔而产生的被更新的MSE、并且然后根据已被更新的MSE维持已被增加的WOB或者恢复先前的WOB。该程序产品可以进一步包括在计算机可读介质上记录的装置，该装置用于：确定另一基线MSE、降低RPM、操作经过时间或者深度间隔、确定使用降低的RPM操作经过该间隔而产生的被更新的MSE、并且然后根据已被更新的MSE维持已被降低的RPM或者恢复先前的RPM。该程序产品可以进一步包括在计算机可读介质上记录的装置，该装置用于：确定另一基线MSE、增加RPM、操作经过时间或者深度间隔、确定使用增加的RPM操作经过该间隔而产生的被更新的MSE、并且然后根据已被更新的MSE维持已被增加的RPM或者恢复先前的RPM。

而且，在本公开范围内的方法本质上可以是本地的或者远程的。例如，可以经由PLC、PAC、PC、一个或者多个服务器、桌上型电脑、手持式电脑和/或具有适当能力的、任何其它形式或者类型的计算器件配置或者执行这种方法。

前面概述了几个实施例的特征从而本领域技术人员可以更好地理解本公开的方面。本领域技术人员应该意识到他们可以容易地使用本公开作为基础以设计或者修改用于实现相同目的和/或实现在这里介绍的实施例的相同优点的其它过程和结构。本领域技术人员还应该认识到，这种等同构造并不偏离本公开的精神和范围，并且他们可以在这里作出各种改变、替代和更改而不偏离本公开的精神和范围。

Claims

1.一种基于MSE进行钻探操作的方法，包括：

利用第一钻压(WOB)钻探经过第一间隔；

自动地确定与利用所述第一WOB的钻探相应的第一MSE；

利用不同于所述第一WOB的第二WOB钻探经过第二间隔；

自动地确定与利用所述第二WOB的钻探相应的第二MSE；和

利用所述第一WOB和所述第二WOB中的基于所述第一MSE和所述第二MSE的自动化比较而自动选择的一个WOB钻探经过第三间隔。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

利用第一旋转驱动每分钟转数(RD-RPM)钻探经过第四间隔；

自动地确定与利用所述第一RD-RPM的钻探相应的第三MSE；

利用不同于所述第一RD-RPM的第二RD-RPM钻探经过第五间隔；

自动地确定与利用所述第二RD-RPM的钻探相应的第四MSE；和

利用所述第一RD-RPM和所述第二RD-RPM中的基于所述第三MSE和所述第四MSE的自动化比较而自动选择的一个RD-RPM钻探经过第六间隔。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二WOB小于所述第一WOB，并且其中所述方法进一步包括：

利用所述第一WOB和所述第二WOB中所自动选择的一个WOB钻探经过第四间隔；

自动地确定与利用所述第一WOB和所述第二WOB中所自动选择的一个WOB钻探经过所述第四间隔相应的第三MSE；

利用大于所述第一WOB的第三WOB钻探经过第五间隔；

自动地确定与利用所述第三WOB钻探经过所述第五间隔相应的第四MSE；和

利用所述第三WOB和在所述第一WOB与所述第二WOB中所自动选择的一个中的基于所述第三MSE和所述第四MSE的自动化比较而自动选择的一个WOB钻探经过第六间隔。

4.根据权利要求3所述的方法，进一步包括：

利用第一旋转驱动每分钟转数(RD-RPM)钻探经过第七间隔；

自动地确定与利用所述第一RD-RPM的钻探相应的第五MSE；

利用小于所述第一RD-RPM的第二RD-RPM钻探经过第八间隔；

自动地确定与利用所述第二RD-RPM的钻探相应的第六MSE；

利用所述第一RD-RPM和所述第二RD-RPM中的基于所述第五MSE和所述第六MSE的自动化比较而自动选择的一个RD-RPM钻探经过第九间隔；

利用所述第一RD-RPM和所述第二RD-RPM中所自动选择的一个RD-RPM钻探经过第十间隔；

自动地确定与利用所述第一RD-RPM和所述第二RD-RPM中所自动选择的一个RD-RPM钻探经过所述第十间隔相应的第七MSE；

利用大于所述第一RD-RPM的第三RD-RPM钻探经过第十一间隔；

自动地确定与利用所述第三RD-RPM钻探经过所述第十一间隔相应的第八MSE；和

利用所述第三RD-RPM和在所述第一RD-RPM和所述第二RD-RPM中所自动选择的一个中的基于所述第七MSE和所述第八MSE的自动化比较而自动选择的一个RD-RPM钻探经过第十二间隔。

5.一种基于MSE进行钻探操作的设备，包括：

用于控制利用第一钻压(WOB)钻探经过第一间隔的装置；

用于自动地确定与利用所述第一WOB钻探经过所述第一间隔相应的第一MSE的装置；

用于控制利用不同于所述第一WOB的第二WOB钻探经过第二间隔的装置；

用于自动地确定与利用所述第二WOB钻探经过所述第二间隔相应的第二MSE的装置；

用于自动地比较所述第一MSE和所述第二MSE并根据所述第一MSE和所述第二MSE的自动化比较而自动地选择所述第一WOB和所述第二WOB中的一个的装置；和

用于控制利用所述第一WOB和所述第二WOB中所自动选择的一个钻探经过第三间隔的装置。

6.根据权利要求5所述的设备，还包括：

用于控制利用第一旋转驱动每分钟转数(RD-RPM)钻探经过第四间隔的装置；

用于自动地确定与利用所述第一RD-RPM的钻探相应的第三MSE的装置；

用于控制利用不同于所述第一RD-RPM的第二RD-RPM钻探经过第五间隔的装置；

用于自动地确定与利用所述第二RD-RPM的钻探相应的第四MSE的装置；

用于自动地比较所述第三MSE和所述第四MSE并根据所述第三MSE和所述第四MSE的自动化比较而自动选择所述第一RD-RPM和所述第二RD-RPM中的一个的装置；和

用于控制利用所述第一RD-RPM和所述第二RD-RPM中所自动选择的一个钻探经过第六间隔的装置。

7.根据权利要求5所述的设备，其中所述第二WOB小于所述第一WOB，并且其中所述设备还包括：

用于控制利用所述第一WOB和所述第二WOB中所自动选择的一个钻探经过第四间隔的装置；

用于自动地确定与利用所述第一WOB和所述第二WOB中所自动选择的一个钻探经过所述第四间隔相应的第三MSE的装置；

用于控制利用大于所述第一WOB的第三WOB钻探经过第五间隔的装置；

用于自动地确定与利用所述第三WOB钻探经过所述第五间隔相应的第四MSE的装置；

用于自动地比较所述第三MSE和所述第四MSE并根据所述第三MSE和所述第四MSE的自动化比较而自动地选择所述第三WOB与在所述第一WOB和所述第二WOB中所自动选择的一个中的一个WOB的装置；和

用于控制利用在所述第三WOB与在所述第一WOB和所述第二WOB中所自动选择的一个中所自动选择的一个WOB钻探经过第六间隔的装置。

8.根据权利要求7所述的设备，还包括：

用于控制利用第一旋转驱动每分钟转数(RD-RPM)钻探经过第七间隔的装置；

用于自动地确定与利用所述第一RD-RPM的钻探相应的第五MSE的装置；

用于控制利用小于所述第一RD-RPM的第二RD-RPM钻探经过第八间隔的装置；

用于自动地确定与利用所述第二RD-RPM的钻探相应的第六MSE的装置；

用于自动地比较所述第五MSE和所述第六MSE并根据所述第五MSE和所述第六MSE的自动化比较而自动地选择所述第一RD-RPM和所述第二RD-RPM中的一个的装置；

用于控制利用所述第一RD-RPM和所述第二RD-RPM中所自动选择的一个钻探经过第九间隔的装置；

用于控制利用所述第一RD-RPM和所述第二RD-RPM中所自动选择的一个钻探经过第十间隔的装置；

用于自动地确定与利用所述第一RD-RPM和所述第二RD-RPM中所自动选择的一个钻探经过所述第十间隔相应的第七MSE的装置；

用于控制利用大于所述第一RD-RPM的第三RD-RPM钻探经过第十一间隔的装置；

用于自动地确定与利用所述第三RD-RPM钻探经过所述第十一间隔相应的第八MSE的装置；

用于自动地比较所述第七MSE和所述第八MSE并根据所述第七MSE和所述第八MSE的自动化比较而自动地选择所述第三RD-RPM与在所述第一RD-RPM和所述第二RD-RPM中所自动选择的一个中的一个RD-RPM的装置；和

用于控制利用所述第三RD-RPM与在所述第一RD-RPM和所述第二RD-RPM中所自动选择的一个中所自动选择的一个RD-RPM钻探经过第十二间隔的装置。

9.一种程序产品，包括：

计算机可读介质；和

在所述计算机可读介质上记录的指令，所述指令用于：

控制利用第一钻压(WOB)钻探经过第一间隔；

自动地确定与利用所述第一WOB钻探经过所述第一间隔相应的第一MSE；

控制利用不同于所述第一WOB的第二WOB钻探经过第二间隔；

自动地确定与利用所述第二WOB钻探经过所述第二间隔相应的第二MSE；

自动地比较所述第一MSE和所述第二MSE并根据所述第一MSE和所述第二MSE的自动化比较而自动地选择所述第一WOB和所述第二WOB中的一个；和

控制利用所述第一WOB和所述第二WOB中所自动选择的一个钻探经过第三间隔。

10.根据权利要求9所述的程序产品，其中所述指令还包括以下指令，用于：

控制利用第一旋转驱动每分钟转数(RD-RPM)钻探经过第四间隔；

自动地确定与利用所述第一RD-RPM的钻探相应的第三MSE；

控制利用不同于所述第一RD-RPM的第二RD-RPM钻探经过第五间隔；

自动地确定与利用所述第二RD-RPM的钻探相应的第四MSE；

自动地比较所述第三MSE和所述第四MSE并根据所述第三MSE和所述第四MSE的自动化比较而自动地选择所述第一RD-RPM和所述第二RD-RPM中的一个；和

控制利用所述第一RD-RPM和所述第二RD-RPM中所自动选择的一个钻探经过第六间隔。

11.根据权利要求9所述的程序产品，其中所述第二WOB小于所述第一WOB，并且其中所述指令还包括以下指令，用于：

利用所述第一WOB和所述第二WOB中所自动选择的一个钻探经过第四间隔；

自动地确定与利用所述第一WOB和所述第二WOB中所自动选择的一个钻探经过所述第四间隔相应的第三MSE；

控制利用大于所述第一WOB的第三WOB钻探经过第五间隔；

自动地确定与利用所述第三WOB钻探经过所述第五间隔相应的第四MSE；

自动地比较所述第三MSE和所述第四MSE并根据所述第三MSE和所述第四MSE的自动化比较而自动地选择所述第三WOB和在所述第一WOB和所述第二WOB中所自动选择的一个中的一个WOB；和

控制利用在所述第三WOB和在所述第一WOB和所述第二WOB中所自动选择的一个中所自动选择的一个WOB钻探经过第六间隔。

12.根据权利要求11所述的程序产品，其中所述指令还包括以下指令，用于：

控制利用第一旋转驱动每分钟转数(RD-RPM)钻探经过第七间隔；

自动地确定与利用所述第一RD-RPM的钻探相应的第五MSE；

控制利用小于所述第一RD-RPM的第二RD-RPM钻探经过第八间隔；

自动地确定与利用所述第二RD-RPM的钻探相应的第六MSE；

自动地比较所述第五MSE和所述第六MSE并根据所述第五MSE和所述第六MSE的自动化比较而自动地选择所述第一RD-RPM和所述第二RD-RPM中的一个；

控制利用所述第一RD-RPM和所述第二RD-RPM中所自动选择的一个钻探经过第九间隔；

控制利用所述第一RD-RPM和所述第二RD-RPM中所自动选择的一个钻探经过第十间隔；

自动地确定与利用所述第一RD-RPM和所述第二RD-RPM中所自动选择的一个钻探经过所述第十间隔相应的第七MSE；

控制利用大于所述第一RD-RPM的第三RD-RPM钻探经过第十一间隔；

自动地确定与利用所述第三RD-RPM钻探经过所述第十一间隔相应的第八MSE；

自动地比较所述第七MSE和所述第八MSE并根据所述第七MSE和所述第八MSE的自动化比较而自动地选择所述第三RD-RPM和在所述第一RD-RPM和所述第二RD-RPM中所自动选择的一个中的一个RD-RPM；和

控制利用在所述第三RD-RPM和在所述第一RD-RPM和所述第二RD-RPM中所自动选择的一个中所自动选择的一个RD-RPM钻探经过第十二间隔。

13.一种设备，包括：

被配置用于在井眼内旋转钻柱的顶驱；

绞车，所述绞车被配置用于竖直地平移所述顶驱以改变所述钻柱在所述井眼内的轴向位置；和

控制器，所述控制器被配置用于接收MSE参数，然后自动地确定MSE，并且然后自动地产生控制信号并向所述顶驱和所述绞车传输所述控制信号以控制对所述顶驱和所述绞车的致动，其中所述控制器被配置为至少部分地基于所自动确定的MSE自动地产生所述控制信号。

14.根据权利要求13所述的设备，其中所述控制器被配置用于：

在利用第一钻压(WOB)钻探经过第一间隔期间控制对所述顶驱和所述绞车的致动；

自动地确定与利用所述第一WOB钻探经过第一间隔相应的第一MSE；

在利用不同于所述第一WOB的第二WOB钻探经过第二间隔期间控制对所述顶驱和所述绞车的致动；

自动地确定与利用所述第二WOB钻探经过第二间隔相应的第二MSE；和

在利用所述第一WOB和所述第二WOB中的基于所述第一MSE和所述第二MSE的自动化比较而自动选择的一个WOB钻探经过第三间隔期间控制对所述顶驱和所述绞车的致动。

15.根据权利要求14所述的设备，其中所述控制器进一步被配置用于：

在利用第一顶驱每分钟转数(TD-RPM)钻探经过第四间隔期间控制对所述顶驱和所述绞车的致动；

自动地确定与利用所述第一TD-RPM钻探经过第四间隔相应的第三MSE；

在利用不同于所述第一TD-RPM的第二TD-RPM钻探经过第五间隔期间控制对所述顶驱和所述绞车的致动；

自动地确定与利用所述第二TD-RPM钻探经过第五间隔相应的第四MSE；和

在利用所述第一TD-RPM和所述第二TD-RPM中的基于所述第三MSE和所述第四MSE的自动化比较而自动选择的一个TD-RPM钻探经过第六间隔期间控制对所述顶驱和所述绞车的致动。

16.根据权利要求14所述的设备，其中所述第二WOB小于所述第一WOB，并且其中所述控制器进一步被配置用于：

在利用所述第一WOB和所述第二WOB中所自动选择的一个钻探经过第四间隔期间控制对所述顶驱和所述绞车的致动；

在利用大于所述第一WOB的第三WOB钻探经过第五间隔期间控制对所述顶驱和所述绞车的致动；

在利用所述第三WOB和在所述第一WOB和所述第二WOB中所自动选择的一个中的基于所述第三MSE和所述第四MSE的自动化比较而自动选择的一个WOB钻探经过第六间隔期间控制对所述顶驱和所述绞车的致动。

17.根据权利要求16所述的设备，其中所述控制器进一步被配置用于：

在利用第一顶驱每分钟转数(TD-RPM)钻探经过第七间隔期间控制对所述顶驱和所述绞车的致动；

自动地确定与利用所述第一TD-RPM钻探经过所述第七间隔相应的第五MSE；

在利用小于所述第一TD-RPM的第二TD-RPM钻探经过第八间隔期间控制对所述顶驱和所述绞车的致动；

自动地确定与利用所述第二TD-RPM钻探经过所述第八间隔相应的第六MSE；

在利用所述第一TD-RPM和所述第二TD-RPM中的基于所述第五MSE和所述第六MSE的自动化比较而自动选择的一个TD-RPM钻探经过第九间隔期间控制对所述顶驱和所述绞车的致动；

在利用所述第一TD-RPM和所述第二TD-RPM中所自动选择的一个钻探经过第十间隔期间控制对所述顶驱和所述绞车的致动；

自动地确定与利用所述第一TD-RPM和所述第二TD-RPM中所自动选择的一个钻探经过所述第十间隔相应的第七MSE；

在利用大于所述第一TD-RPM的第三TD-RPM钻探经过第十一间隔期间控制对所述顶驱和所述绞车的致动；

自动地确定与利用所述第三TD-RPM钻探经过所述第十一间隔相应的第八MSE；和

在利用所述第三TD-RPM和在所述第一TD-RPM和所述第二TD-RPM中所自动选择的一个中的基于所述第七MSE和所述第八MSE的自动化比较而自动选择的一个TD-RPM钻探经过第十二间隔期间控制对所述顶驱和所述绞车的致动。