CN105408575A - 具有基于勘测数据校正的自动化路点或井孔路径更新的钻探方法和系统 - Google Patents

Abstract

一种钻探方法包括在钻探现场处收集勘测数据，以及基于所述勘测数据确定路点或井孔路径。所述钻探方法还包括将所述勘测数据发送到对所述勘测数据施加校正的远程监视设施。所述钻探方法还包括接收所述校正的勘测数据，并且基于所述校正的勘测数据自动更新所述路点或井孔路径。

Description

具有基于勘测数据校正的自动化路点或井孔路径更新的钻探方法和系统

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年8月22日提交的标题为“RealTimeSurveyCorrections”的美国临时申请号61/868,975的优先权，并且所述临时申请的全部内容以引用方式并入本文。

发明背景

许多钻探程序包括在给定的地层中同时钻探多个井孔。由于此类钻探程序增加此类井孔的深度和水平延伸距离，因而存在增加以下风险：此类井孔可能偏离其预定轨迹，并且在一些情况下，冲突或最终成为较差布置使得井孔中的一个或多个必须被弃用。随钻测量(MWD)勘测技术可提供信息来引导此类钻探工作量。然而，MWD勘测数据可能至少由于地球的变化重力和磁场而遭受不准确性。这在高的地理纬度下是特定问题，在所述高的地理纬度下不准确性显著增加。

地球重力(由g表示)指地球施加在靠近地球表面的物体上的吸引力。地球重力的强度随纬度、海拔高度以及当地的地形和地质而变化。对于大多数用途，重力被认为是在直接朝向处于地球中心处的点的一条线上起作用，但是对于非常精密的工作来说，已知方向稍微会变化，因为地球并不是一个完全均匀的球体。许多现代的电子勘测仪器可补偿重力变化，前提条件是在开始勘测过程之前将校正的地理位置输入工具软件中。

地球的磁场(或地磁场)是一种不断变化的现象。它在不同地区之间变化，并且在从数秒到数十年再到数亿万年范围的时间标度上发生变化。最重要的地磁源包括：地球的导电的、流动的外核，其大致占总场的97％；在地球地壳中的磁化岩石(地壳异常)；和由在电离层和磁层中的电流引起的干扰场，所述电离层和磁层诱导海洋和地球地壳内的磁场。

通过计算地球的变化重力、地球的变化磁场和/或其他参数来改进MWD勘测准确度的现有努力包括在每个钻探现场处和/或远程位置处手动输入数据(例如，交换电子邮件或文本消息并且随后将更新手动输入至控制软件中等)来支持对MWD勘测数据的适当校正。此类努力可能引起钻探延迟并且它们经受人为误差。

附图简述

因此，在附图中和下面的描述中公开了具有基于勘测数据校正的自动化路点或井孔路径更新的各种钻探方法和系统。在附图中：

图1为示出说明性钻探系统的示意图。

图2为示出用于图1的钻探系统的说明性软件接口操作的框图。

图3为示出用于校正勘测数据的说明性过程的处理流程图。

图4为示出用于基于勘测数据校正使路点或井孔路径自动更新的流程图。

图5为示出用于改进井勘测性能的说明性误差分析方法的流程图。

然而，应理解，在附图和详细描述中给出的具体的实施方案并不限制本公开。相反，它们为普通技术人员辨识与一个或多个给出的实施方案一起涵盖在所附权利要求的范围中的替代形式、等同物和修改提供了基础。

详述

本文公开的是具有基于勘测数据校正的自动化路点或井孔路径更新的各种钻探方法和系统。在示例方法中，在钻探现场处收集勘测数据。基于所述勘测数据确定路点或井孔路径。将勘测数据发送到对所述勘测数据施加校正的远程监视设施。(所述远程监视设施可以是处理和集成来自许多钻探现场以及跟踪重力场和磁场变化的区域性感测站的此类信息的中心设施，此类集成处理从而得到对来自所有此类钻探现场的勘测数据更好的校正。)在钻探现场处接收校正的勘测数据，并且基于校正的勘测数据自动更新路点或井孔路径。更新的路点或井孔路径可用来手动或自动调整钻探轨迹。备注：如果发送到远程监视设施的勘测数据在指定限度内，那么校正的勘测数据不必被返回到钻探现场。替代地，可将勘测数据在指定限度内的通知发送到钻探现场。如果勘测数据在指定限度内，那么不管通知是否被发送，都不必更新路点或井孔路径。

在至少一些实施方案中，在钻探现场与远程监视设施之间的数据传输是自动的。在此类情况下，警告可用来通知钻探现场人员特定事件(例如，当路点或井孔路径发生变化时)，而无需提供作出改变或接受改变的接口。在替代实施方案中，甚至在具有自动数据传输的实施方案中，钻探现场操作者仍维持一些控制并且可以例如拒绝或撤消校正。在此类情况下，可将通知发送返回到远程监视设施(以通知勘测管理器校正被拒绝或撤消)。

图1示出说明性钻探系统100。在图1中，钻探组件12使钻柱31能够在穿过地球18的地层19的井孔16中下降和上升。例如，钻柱31由一组模块化钻杆节段32和适配器33形成。在钻柱31的下端处，带有钻头39的底孔组件34使用已知的钻探技术将材料从地层19移除。底孔组件34还包括勘测工具36(例如，LWD或MWD仪器串(toolstring))以便利用源/发射器37和/或传感器/接收器38收集地层性质。作为一个实例，勘测工具36可包括对应于电阻率测井工具、声波测井工具、伽玛射线测井工具、核磁共振(NMR)测井工具、被动测距工具和/或其他测井工具中的一个或多个的传感器/接收器38和/或源/发射器37。此外，勘测工具36可包括传感器/接收器38，以收集“原始”勘测数据，诸如时间、深度、重力场分量(G_x，G_y，G_z)、磁场分量(B_x，B_y，B_z)、惯性/回转踪迹和根据其可确定工具位置和定向的任何其他此类信息。在下文及整个说明书中，术语“勘测数据”指由一个或多个勘测工具收集的原始勘测数据和可能的地层性质。

在勘测工具36移动或静止时，可收集勘测数据。此外，在不同的实施方案中，勘测工具36可包括一个或多个锚定件或延伸机构，以在收集勘测数据用于路点确定时，将勘测工具36(包括传感器38或源37的)稳定或定位在井孔16中。不管勘测工具36收集勘测数据所使用的特定方式如何，由勘测工具36收集的勘测数据被传送到地球的表面以供在钻探现场和/或远程监视设施处进行分析。例如，可分析勘测数据来确定地层19的性质，引导与地层19有关的钻探和/或引导与其他现有的或计划的井孔有关的钻探。在一些情况下，在区域中的多个井孔(对应于不同的井)被同时钻探，并且针对每个井孔收集的勘测数据用来引导同时进行的井孔钻探操作。

勘测工具36还可包括电子装置以用于数据存储、通信等。由传感器/接收器38获得的勘测数据被传送到地球的表面和/或由勘测工具36存储。在图1中，表示了可任选的电缆15(由在底孔组件34与地球的表面之间延伸的虚线表示)。电缆15可采用不同的形式，并且包括嵌入式电导体和/或光学波导(例如，光纤)，以允许在底孔组件34与地球的表面之间进行功率传输和/或进行通信。电缆15与钻柱31的部件集成一体、附接到其或置于其内侧(例如，可使用智能钻杆区段)。在至少一些实施方案中，电缆15可至少部分地被基于泥浆的遥测术或其他无线通信技术(例如，电磁、声学)增补或更换。另一个钻探选项包括盘管来代替钻杆区段。

在图1中，在地球的表面处的接口14经由电缆15或另一个遥测通道接收勘测数据，并且向计算机系统40传送勘测数据，所述计算机系统40可执行如本文所述的勘测数据分析和钻探控制操作。在至少一些实施方案中，计算机系统40包括处理单元42，其通过执行从本地或远程非暂时性计算机可读介质48获得的软件或指令进行勘测数据分析和钻探控制操作。计算机系统40还可包括输入装置46(例如，键盘、鼠标、触摸板等)和输出装置44(例如，监视器、打印机等)。此类输入装置46和/或输出装置44提供使操作者能够与底孔组件34和/或与由处理单元42执行的软件交互的用户接口。例如，计算机系统40可使操作者能够选择勘测选项，以查看勘测结果，查看警告和/或校正的勘测结果，查看或选择路点和/或井孔路径，基于勘测结果或校正的勘测结果来指导钻探操作，和/或执行其他操作。在不需要的的时候，计算机系统40可自动进行至少一些勘测分析步骤和/或钻探控制步骤。另外地或替代地，计算机系统40可提供通过显示与勘测分析结果、路点、井孔路径和/或钻探调整相关的接受提示、警告通知和/或可选择的选项来加快勘测分析和钻探控制的接口。此类接受提示或可选择的选项可包括实时信息、历史信息(例如，可接受的钻探限度)、校正的勘测数据、不确定值和/或辅助操作者做出决定的其他信息。

在至少一些实施方案中，计算机系统40从勘测工具36接收勘测数据，并且基于勘测数据确定路点或井孔路径(任选地，呈路点序列的形式)。计算机系统40还将勘测数据发送到远程计算机系统50，所述远程计算机系统50对勘测数据施加校正。校正的勘测数据稍后由计算机系统40接收。校正的勘测数据由计算机系统40使用，例如以自动更新一个或多个路点或井孔路径。随后，可使用更新的路点或井孔路径手动或自动调整钻探轨迹。虽然不需要操作者参与更新路点或井孔路径，但是当基于校正的勘测数据来更新路点或井孔路径时，可向操作者显示接受提示或警告。在此类情况下，操作者可接受所建议的路点或井孔路径更新，拒绝所建议的路点或井孔路径更新，或修改所建议的路点或井孔路径更新。即使在不存在操作者参与的情况下基于校正的勘测数据更新路点或井孔路径，操作者仍可基于调整的路点或井孔路径指导所需的钻探轨迹调整。此外，与校正的勘测数据相关的警告或消息可包括由勘测数据的质量低于阀值水平的自动的和/或勘测专家的确定产生的勘测工具更换指示器(“立即更换勘测工具”、“在下一次运行之后更换勘测工具”等)。

另外地或替代地，计算机40可通知远程计算机50本地操作者的实时决定。随后，访问远程计算机50的远程操作者可响应于所报告的本地操作者的实时决定而采取行动。例如，基于确定本地操作者的一个或多个实时决定有误，远程操作者可直接呼叫钻机、给钻机发送电子邮件或将自动化校正推送回控制系统。也就是说，一些实施方案能够远程覆写本地操作者的决定。在此类情况下，本地操作者可接收覆写通知以及有关的信息。

根据至少一些实施方案，施加勘测数据校正的远程计算机系统50包括处理单元52，其执行从本地或远程非暂时性计算机可读介质58获得的软件或指令。计算机系统50还可包括输入装置56(例如，键盘、鼠标、触摸板等)和输出装置54(例如，监视器、打印机等)。此类输入装置56和/或输出装置54提供使操作者能够与由处理单元52执行的软件交互的用户接口。例如，计算机系统50可使操作者能够选择勘测校正选项，查看勘测校正结果，监视与接收的勘测数据相关的警告，将校正的勘测数据发送到一个或多个钻探现场，将警告或钻探指令发送到一个或多个钻探现场，将复写命令连同适当的通知一起发送到钻探现场，和/或其他操作。

在至少一些实施方案中，远程计算机系统50例如可以是与许多钻探现场通信并且从许多钻探现场接收勘测数据的远程监视设施的一部分。在此类情况下，远程计算机系统50可部分基于多站分析对勘测数据施加校正。对于多站分析来说，基于分析相同井中的许多勘测站来建立传感器偏置和偏移误差的模型，其中在不同的工具面定向处利用传感器获取所述数据。可在一个深度处(通常称为旋转发射)或在不同深度处进行这些多次勘测。有时曲线拟合法用来确定和估算传感器中存在的偏置和偏移误差的量。对于关于多个现场分析的更多信息来说，可以参考美国专利号5,806,194。在施加校正后，将校正的勘测数据从远程监视设施发送回相应的钻探现场。在每个钻探现场处，计算机(例如，与计算机系统40相同或类似的)接收校正的勘测数据并且基于校正的勘测数据来自动更新路点或井孔路径。在路点或井孔路径被更新后，手动或自动执行钻探轨迹调整。

在至少一些实施方案中，校正的勘测数据或有关的警告由远程计算机系统50发送到另一个计算机系统60，诸如客户计算机或一个或多个勘测专家计算机。计算机系统60包括处理单元62，其使客户能够通过执行从本地或远程非暂时性计算机可读介质68获得的软件或指令来复审校正的勘测数据或有关的警告。计算机系统60还可包括输入装置66(例如，键盘、鼠标、触摸板等)和输出装置64(例如，监视器、打印机等)。此类输入装置66和/或输出装置64提供使客户能够与由处理单元62执行的软件交互的用户接口。在一些实施方案中，计算机60对应于移动计算装置，诸如智能电话或平板计算机。对于桌上型计算机和移动计算装置两者来说，计算机系统60可以使客户能够复审勘测数据，复审校正的勘测数据，复审路点或井孔路径，复审路点或井孔路径更新，复审警告/警告，复审钻探操作和/或其他操作。在一些实施方案中，来自计算机系统60的通信可被发送到计算机系统40或远程计算机系统50，以更新客户偏好或另外修改钻探项目目标。

图2示出用于图1的钻探系统的说明性软件接口操作。在图2中，计算机系统40执行软件接口70A，计算机系统50执行软件接口70B，并且计算机系统60执行软件接口70C。软件接口70A-70C旨在彼此兼容，以促进并加快如本文所述的勘测操作、勘测数据校正、钻探操作和客户复审。例如，软件接口70A-70C可采用使数据能够在软件接口70A-70C中任一个之间进行交换的通信协议、握手或会话方案。此类通信协议、握手或会话方案使由软件接口70A-70C中任一个接收的数据能够在不存在用户参与的情况下被解释和施加。虽然不需要用户参与，但是软件接口70A-70C中的每一个通常提供向用户显示信息和/或接受用户输入的用户接口。

在至少一些实施方案中，软件接口70A从勘测工具(例如，勘测工具36)接收勘测数据，并且基于勘测数据确定路点或井孔路径。可在存在或不存在用户的参与的情况下确定路点或井孔路径。在确定路点或井孔路径之前或之后，软件接口70A将勘测数据发送到软件接口70B。软件接口70B基于观测站数据和其他校正选项对从软件接口70A接收的勘测数据施加校正。在至少一些实施方案中，软件接口70B部分基于多站分析和/或其他过程施加校正。此外，软件接口70B可提供用户接口，所述用户接口使分析员和/或勘测管理器能够复审勘测数据，复审所建议的校正，修改校正方案或结果，和/或以其他方式校正勘测数据。在一些实施方案中，自动施加校正，但是如果勘测数据或校正落在预定公差之外，那么就向分析员发送警告以复审或更新所建议的校正。在已校正勘测数据后，软件接口70B向软件接口70A发送校正的勘测数据。此外，软件接口70B可任选地向软件接口70C发送校正的勘测数据。软件接口70C使客户(或具有查看数据的执照/许可的任何人)能够例如复审校正的勘测数据和有关的警告。此外，软件接口70C可使客户能够将项目偏好或更新提交到软件接口70A或软件接口70B。当软件接口70A从软件接口70B接收到校正的勘测数据时，自动更新路点或井孔路径。此外，软件接口70A可基于更新的路点或井孔路径实现手动的或自动的钻探轨迹调整。

图3示出说明性处理流程300。在至少一些实施方案中，示出用于处理流程300的数据存储库112、处理模块120和警告生成器124对应于计算机系统50的部件、软件接口70B和/或远程监视设施的其他处理/存储选项。在处理流程300中，数据存储库112接收连接信息102、系统信息104、井信息106和勘测数据108作为输入。连接信息102可对应于一个或多个数据库IP地址、网站连接信息和地磁数据获取系统(GDAS)连接信息。系统信息104可对应于一般选项、处理选项、质量控制设置(公差)、报警间隔、代理设置、用户名称、特权和联系信息。井信息106可对应于手动输入或从数据库检索的井数据。示例井数据包括但不限于单位、北向参考、坐标系、磁模型、计算日期、井名称、国家、地区、作业号、客户、公司、钻塔、电话号码、井标高、地图坐标和地理坐标。勘测数据108对应于日期/时间、深度、G_x，G_y，G_z，B_x，B_y，B_z、工具方位角、工具倾角和/或经由钻探现场计算机(诸如计算机系统40)从LWD或MWD工具(例如，工具22)接收的其他参数。此外，勘测数据108可对应于被动测距数据。对于关于被动测距的更多信息，可以参考美国专利号6,321,456。

在至少一些实施方案中，由于勘测数据由勘测工具(例如，勘测工具36)收集，并且经由已知的遥测技术传送到地表计算机(例如，计算机40)，因而勘测数据108对应于写入场数据库的新的勘测数据。例如，可将此类勘测数据108和其他输入传输到数据存储库112的数据库114。在一些实施方案中，定期地或无论何时检测到场数据库的变化，勘测数据从场数据库数据交换(DEX'd)到服务器数据库(未示出)。服务器数据库可存储有效勘测数据以及历史勘测数据。定期地或在服务器数据库接收到新的数据时，有效勘测数据和/或历史勘测数据可从服务器数据库传输到数据存储库112的数据库114。在至少一些实施方案中，数据存储库112还可导入可用的第三方数据(例如，时间/深度数据、勘测数据)，所述可用的第三方数据可有助于将校正施加到勘测数据，如本文所述。

数据存储库112还接收实时观测站数据作为输入。例如，实时观测站数据可对应于英国地质勘测(BGS)数据、地磁数据获取系统(GDAS)数据或局部场监视系统数据。BGS数据对应于定期从BGS网站或服务器检索的内插观测站数据。GDAS数据对应于由世界各地的一个或多个地磁观测站收集的数据。一个本地的地磁观测站位于阿拉斯加北坡，并且监视地球磁扰变化，以用于施加到在北坡上钻探的井。GDAS数据还可被校正以用于长期变化(例如，BGS全球地磁模型(BGGM))和地壳偏移变化。GDAS监视服务最终将由BGS数据更换。局部场监视系统数据对应于从勘测工具(例如，勘测工具36)和/或紧挨着井孔(例如，井孔16)定位的质子进动磁力计(PPM)获得的数据。局部场监视系统监视在被钻探的井孔处的扰乱变化，并且将所述扰乱变化直接施加到由井下传感器(例如，勘测工具36的传感器/接收器38)记录的勘测方位角。在数据存储库112中存储实时观测站数据后，实时观测站数据对由处理模块120表示的勘测处理线程变得可用。

在至少一些实施方案中，校准校正可被施加到输入到数据存储库112中的实时观测站数据中的至少一些。对于局部场观测站来说，由LWD或MWD传感器(例如，传感器38)记录的观测内容需要被校正，以用于传感器的姿态和以用于温度对传感器读数的影响。例如，通过水平地定位传感器并且在磁方向上向东指向来测量姿态校正。典型的校准技术在本产业中是众所周知的。仅通过在地磁活动的静默期期间记录传感器上的倾度值来获得局部静态倾度值。此外，例如通过使用具有GPS功能的经纬仪测量探针实际的正北方向来获得偏向角。在示例校准校正中，LWD或MWD工具(例如，工具36)可(在部署井下之前)置于烤箱中，以根据温度来确定传感器校准参数。这些校准参数可存储在数据库(例如，数据库114或数据库116)中，并且被施加来根据在收集勘测数据时存在的所记录的温度更新勘测数据。此类校准参数另外地或替代地可被加载到对应的勘测工具(例如，勘测工具36)中，以能够从其传感器(例如，传感器/接收器38)收集改进的勘测数据。

在至少一些实施方案中，可将地壳偏移校正施加到输入到数据存储库112中的实时观测站数据中的至少一些。所述地壳偏移校正是在钻塔场处的静态磁场的准确测量。可以通过采用勘测工具(例如，勘测工具36)对钻探现场进行现场观测或通过执行航空磁勘测获得地壳偏移校正，所述航空磁勘测随后用来创建在钻探位置附近处的地球地壳场的模型。航空磁勘测提供在钻井时对勘测数据执行向下持续校正的能力。这些向下持续校正是在地球的表面下面的地壳场的计算值，从而提供在每个钻探现场处的地壳变化的更加准确的估算。在钻探项目的寿命期间地壳变化保持静态，并且因此仅需要被执行一次。当使用BGS服务时，地壳偏移校正由BGS以路点定义文件(WDF)的形式提供。地壳偏移校正在被使用时可被自动施加到勘测数据。当直接监视GDAS数据时，可分别输入和施加地壳偏移校正。在一些实施方案中，实时观测站数据通过单独的程序线程写入观测站数据表，并且所述数据表被转发到数据存储库112。

在至少一些实施方案中，数据存储库112存储勘测数据、由处理模块120使用的处理参数、校正的勘测数据和/或在一个或多个数据库中的其他信息。例如，数据库114可存储各种类型的数据(例如，勘测数据、观测站数据、第三方数据等)，数据库116存储处理参数，并且数据库118存储校正的勘测数据，以使得可在以后的日期使用现有的或修改的参数重新处理每次勘测。更具体来说，数据库114可存储包含原始勘测数据和观测站数据的准确副本的数据表。同时，数据库116存储包含用来处理勘测数据的全部信息的处理数据表，所述信息包括观测站名称和参数、路点名称和深度、运行信息、解决方案配置信息等。所述处理表还包含关于施加到每个勘测记录的BGGM、IFR和IIFR参数以及所有的多站分析参数的信息。数据库118存储校正的数据表，所述校正的数据表包含传输回每个钻探现场的校正的勘测数据以及用于后续分析、报告和绘图功能的补充信息的记录。

处理模块120根据提供给客户的服务类型来执行对观测站数据和勘测数据的校正。在至少一些实施方案中，处理模块120执行各种操作，包括检测和检索来自实时观测站服务器的新数据，并且将所述新数据附加到数据存储库112中的现有记录。此外，处理模块120可常规监视是否已从实时观测站服务器检索新数据，并且准备所述新数据用于处理。此外，处理模块120可记录将新的勘测数据写入数据存储库112的时间，以使得可检测到处理延迟。此外，处理模块120可通过针对相关联的处理参数(例如，路点、解决方案等)搜索数据库来准备用于处理的新勘测数据。此外，处理模块120可通过施加校正并且计算BGGM和IFR倾度、B_total、偏向角值、长轴环方位角和短轴环方位角处理新的勘测数据。此外，处理模块120可搜索与任何未处理的勘测数据相关联的对应的观测站数据，并且推迟IIFR校正，直到接收到适当的观测站数据。此外，如果提供IIFR服务，那么处理模块120可将相关联的观测站数据施加到所述勘测数据。此外，处理模块120可对处理的勘测数据执行多站分析和校正。此外，处理模块120可确定处理的勘测数据是否落在预定公差内。

在至少一些实施方案中，处理模块120包括将BGGM长期变化校正施加到勘测数据的BGGM模块。可将由BGGM部件施加的计算的BGGM校正与模制的BGGM校正进行比较，并且对照预定义的公差进行检验。处理模块120还可包括对勘测数据施加IFR校正的IFR模块。可将由IFR部件施加的计算的IFR校正与模制的IFR校正进行比较，并且对照预定义的公差进行检验。处理模块120还可包括在对应的观测站数据变得可用后对勘测数据施加IIFR校正的IIFR部件。可将由IIFR部件施加的计算的IIFR校正与模制的IIFR校正进行比较，并且对照预定义的公差进行检验。

处理模块120还可包括执行各种操作的多站分析模块。此外，多站分析模块可分析磁力计传感器值并且确保这些值在预定义的公差内。如果测量值或计算值中的任一个落在预定义的公差之外(决策块122)，那么警告生成器124发起多级警告序列。例如，警告生成器124可用可听的和/或可见的报警器来警告勘测分析员130。如果在阈值时间量内未达成决议，那么警告生成器124就利用蜂窝电话文本消息警告勘测分析员124。如果另一个阈值时间量内未达成决议，那么警告生成器124就利用蜂窝电话文本消息和电子邮件消息警告勘测管理器126。在至少一些实施方案中，可经由用户接口监视处理模块120的操作。例如，用户接口可使勘测分析员124能够监视处理模块120的操作，以确保所述操作如期望执行。此外，多站分析模块可使勘测分析员124能够经由用户接口按需修改解决方案。

总之，处理模块120提供一个或多个用户接口，并且识别落在预定公差之外的任何处理。此外，处理模块120确保接收到的勘测数据在预定义的时限内得到处理。此外，处理模块120触发序列，以将校正的勘测数据传输到每个钻探现场，并且等待确认校正的勘测数据由钻探现场计算机(例如，计算机系统40)接收。不在质量控制公差之内的任何勘测由勘测分析124和/或勘测管理器126突出显示和检查。在至少一些实施方案中，处理模块120提供使勘测分析124和/或勘测管理器126能够检查现有数据并且执行假设分析情境的用户接口。在新的解决方案由勘测分析124和/或勘测管理器126选择后，将所述新的解决方案保存并施加到所有新的勘测。按需重复由处理模块120执行的操作。

虽然处理模块120的操作可施加到许多不同的勘测中，但是应理解，一定程度的定制是可能的。例如，可通过将观测站信息、井信息106、路点信息和运行信息输入数据存储库112或其数据库(例如，数据库114和数据库116)中来准备每个钻探项目。处理模块120的操作取决于可用的解决方案，并且可取决于井的轮廓和钻探环境而将每个钻探项目分为一个或多个解决方案。解决方案配置128控制参考哪个观测站，使用哪个路点以及处理哪个服务。解决方案配置128还控制使用BGGM、IFR、IIFR、多站分析和/或其他参数中的哪一个来校正勘测数据，并且勘测管理器126可按需调整解决方案配置128。

图4示出说明性钻探方法400。方法400例如可由钻探现场计算机(诸如计算机系统40)执行。在方法400中，在钻探现场处收集勘测数据(块402)。在块404处，基于勘测数据确定路点或井孔路径。在块406处，将勘测数据发送到对所述勘测数据施加校正的远程监视设施。在块408处，接收校正的勘测数据。在块410处，基于校正的勘测数据自动更新路点或井孔路径。在块412处，至少部分基于更新的路点或井孔路径手动或自动调整钻探轨迹。替代地，如果不需要校正(即，勘测数据在指定限度内)，那么可省略块408、块410和块412。取而代之的是，可接收到意思是不需要勘测数据校正的通知。在此类情况下，类似地不需要进行钻探调整。

在至少一些实施方案中，上文所述的方法和系统还被配置来例如通过将由执行勘测管理(例如，使用多站分析或其他技术)的中心设施识别的误差与井勘测仪器(例如，勘测工具36的传感器38)的仪器性能模型(IPM)链接来改进井勘测性能。例如，远程计算机系统50可执行误差分析，以识别与在磁性环境(例如，井孔16)中操作井勘测仪器相关联的误差。如本文所述，在计算机系统40与远程计算机系统50之间的用于此类误差分析的信息传输可以是自动的(例如，可利用本文所述的警告或校正的勘测数据提供误差分析结果或校正)。误差分析例如可识别所测量的井勘测数据的多个误差源、由于所述多个误差源的勘测数据的误差(例如，包括误差限度或范围)、对勘测数据的任何校正的可靠性或任何其他信息。误差分析结果或校正信息可从远程计算机系统(例如，远程计算机系统50)被接收，并且如本文所述由钻探现场计算机系统(例如，计算机系统40)自动处理，以更新用于钻探操作的路点或井孔路径，和/或以执行其他操作。

在至少一些实施方案中，可针对特定的井轮廓和位置确定误差；并且误差限度或质量控制(QC)限度可根据井眼位置和姿态发生变化。例如，可执行灵敏度分析来确定准确度，利用所述准确度可针对井轮廓和位置计算交叉轴向屏蔽和轴向磁干扰。例如，可将由误差分析识别的信息链接到IPM，以选择具有适于所识别的误差的技术规范的适当的IPM，并且以确定所选择的IPM是否被正确分配。以此方式，可实现对勘测质量的改进的检验。

在至少一些实施方案中，可将此类误差分析施加到任何井孔或井系统，其中关于井眼位置的勘测信息源于瞬时重力和磁场矢量(例如，与沿井眼的主要的或“孔”轴线对齐的测量轴线中的一个)的互相正交测量，并且其中IPM用来计算与这些测量相关联的位置不确定性的大小。可在勘测程序设计阶段期间执行此类误差分析，以使用单轴和多站分析校正技术来(例如，针对每个孔区段)确定哪个误差源可以被可靠计算。通过将QC限度链接到在井规划阶段使用的IPM，可改进勘测位于计算的不确定性区域(例如，椭圆形的不确定性)内的置信度。在至少一些实施方案中，还可在针对每个钻头运行的勘测管理阶段期间(例如，在数据以及历史数据获取阶段或其组合期间)使用误差分析，作为对轴向磁干扰的单轴计算值和针对交叉轴向屏蔽和轴向磁干扰的计算值的质量检验。在一些情况下，在规划阶段期间可能暴露潜在的方向问题。将质量保障(QA)检验链接到IPM将提供对针对每个特定井的所需勘测准确度的更加可靠的检验。

图5示出用于改进井勘测性能的误差分析方法500。作为一个实例，方法500可用来改进钻探系统100的勘测性能。方法500的全部或部分可由计算机系统50和/或远程设施的其他计算机系统执行。在至少一些实施方案中，方法500的全部或部分可被实施并且并入MSA软件或处理模块120(参见图3)的其他模块中，以扩展和增强执行勘测管理的中心设施的能力。可并行、按顺序或以其他方式迭代或执行方法500、方法500的个别操作或多组操作。在一些情况下，方法500可包括以相同或不同顺序执行的相同的、另外的、更少的或不同的操作。

在一些实施方案中，在勘测程序设计或规划阶段期间，执行方法500中的操作的一些或全部。另外地或替代地，在勘测管理阶段期间，实时执行方法500中的操作的一些或全部。例如，可在钻探过程期间或在获取或存储测量数据的另一类型的井系统活动或阶段期间执行方法500的操作。在此类情况下，可在不存在实质性的延迟的情况下响应于(例如，从工具36的传感器38)新获取的数据来执行方法500的操作。此外，可在(例如，从勘测、钻探或其他活动)收集另外的数据的同时实时执行方法500的操作。在至少一些实施方案中，方法500的操作包括在处理或进行其他井下操作期间接收输入并且产生输出，其中例如通过修改勘测程序、井规划或另一种处理，在允许用户对输出作出响应的时间帧内，使得输出对用户(例如勘测分析员130)可用。

在块502处，接收井勘测数据。井勘测数据例如可包括井规划数据、一个或多个IPM和勘测管理数据(例如，从井勘测仪器测量的数据。井勘测数据可另外地或替代地包括由多站分析软件处理的数据以将井眼位置处的局部磁环境考虑在内。此外，在至少一些实施方案中，井勘测数据可包括预测的或假设的数据、实时数据、历史数据或其组合。此外，在至少一些实施方案中，井勘测数据中的一些与时间有关、与位置有关或与环境有关。例如，井规划数据、IPM和测量数据可包括与不同勘测站点、勘测阶段、井眼位置或地下环境相关联的数据。此外，可获得另外的或不同的数据并且用于稍后的处理。

井规划数据可包括描述遵循井轨迹来使井成功从其表面位置到井轨迹的末端的任何数据或信息。例如，井规划可包括设计的或预测的井眼位置、深度、距离、倾角、方位角或描述井眼位置和姿态的其他信息。基于诸如井的期望使用(例如，观测、生产、喷射或多目的井)、参数(例如，生产参数、完井要求、井尺寸、位置)、井的期望寿命和井到达的地质目标(例如，地下储藏)的条件的因素，以及其他因素，井规划可概述将在井钻探和井使用期间实现的井目标。

IPM(也称作工具代码)可包括可用来模拟井勘测和规划工具或仪器的任何信息或模块。例如，IPM可包括模拟勘测工具的性能和其被运行和处理的方式的模型。在一些情况下，IPM可包括勘测准确度的技术规范、预期误差的数学描述或任何其他信息。例如，IPM可包括用于在特定井下条件下确定针对井勘测仪器的测量的不确定性的数学算法和常量。此外，IPM可指定勘测准确度并且提供指示实际的井轨迹是否将与预测的或规划的轨迹匹配(例如，实际的井眼位置是否将达到目标位置)的置信度。

在至少一些实施方案中，IPM可特定于特定的勘测仪器、特定的勘测站点或特定的磁性或重力环境。此外，勘测仪器可具有多个IPM，这例如取决于施加勘测仪器的磁性环境、重力环境或其他地下环境。每个IPM可描述在对应的地下环境中，勘测仪器如何在井下执行。在一些情况下，IPM可由仪器供应商、服务公司或操作公司提供。

井勘测数据可另外地或替代地包括局部磁场矢量估算、针对所选择磁模型的误差估算、加速计偏置和标度因素、磁力计偏置和标度因素、磁屏蔽大小、针对分析的统计学置信等级、来自热模型的残留误差和在工具校准过程期间获得的旋转检验发射数据或其他信息。在至少一些实施方案中，从MWD地磁模型(例如，BGGM、高清晰度地磁模型(HDGM)、IFR或IIFR数据)获得局部磁场矢量估算。使用常规的校准技术确定加速计偏置和(用于加速计和磁力计的)标度因素。在至少一些实施方案中，与此类偏置和标度因素相关联的误差在由井眼勘测准确度工业指导委员会(ISCWSA)定义的误差预估内。然而，应理解，可从另外的或不同的模型和技术获得勘测管理数据。

在块504处，可执行误差分析来识别与在井眼位置(例如，井孔16)处的磁环境中操作井勘测仪器相关联的误差。在至少一些实施方案中，可基于(例如，包括井规划数据和勘测管理数据的)井勘测数据执行误差分析。此外，可针对特定的井位置、井姿态、局部磁场参数的准确度或另一个因子计算与井勘测相关联的误差。在一些情况下，误差分析可包括灵敏度分析，以确定针对所述井规划的计算的交叉轴向和轴向的系统误差的准确度。作为一个实例，可根据井位置、井姿态和局部磁场参数的准确度计算磁倾角和总磁场B_total的误差限度。在一些情况下，可基于不同误差源来确定磁倾角和B_total的误差，所述误差源例如包括轴向磁干扰、交叉轴向磁屏蔽、来自磁力计和加速计的误差或其他类型的误差。在一些实施方案中，可从以下方程式或以另一种方式确定磁倾角和B_total的误差。

P＝cosγ*sinθ*cosψ+sinγ*cosθ(1)

Q＝cosγ*cosθ-sinγ*sinθ*cosψ(2)

长轴环方位角

轴向磁干扰

$\mathrm{\δ}Dip\left(\mathrm{\δ}BZ\right)=\frac{Q}{Be}*\frac{180}{\mathrm{\π}}*\mathrm{\δ}Bz---\left(3\right)$

δBt(δBz)＝P*δBz(4)

交叉轴向磁屏蔽

$\mathrm{\δ}Dip\left(Sxy\right)=-P*Q*\frac{Sxy}{100}*\frac{180}{\mathrm{\π}}---\left(5\right)$

$\mathrm{\δ}Bt\left(Sxy\right)=Be*(1-P^2)*\frac{Sxy}{100}---\left(6\right)$

磁力计误差

$\mathrm{\δ}Dip\left({\mathrm{\δB}}_{xyz}\right)=\frac{{\mathrm{\δB}}_{xyz}}{Be}*\frac{180}{\mathrm{\π}}---\left(7\right)$

δBt(δB_xyz)＝δB_xyz(8)

加速计误差

${\mathrm{\δDi}}_P\left({\mathrm{\δG}}_{xyz}\right)=6G_{xyz}*\frac{180}{\mathrm{\π}}---\left(9\right)$

短轴环方位角

K＝1-sin²θ*sin²ψ(10)

理论的磁倾角误差

$\mathrm{\δ}Dipc\left(\mathrm{\δ}Be\right)=\frac{P*Q}{K*Be}*\mathrm{\δ}Be*\frac{180}{\mathrm{\π}}---\left(11\right)$

$\mathrm{\δ}Btc\left(\mathrm{\δ}Be\right)=(\frac{P^2}{K}-1)*\mathrm{\δ}Be---\left(12\right)$

交叉轴向屏蔽

$\mathrm{\δ}Dipc\left(Sxy\right)=\frac{-P*Q}{K}*\frac{Sxy}{100}*\frac{180}{\mathrm{\π}}---\left(13\right)$

$\mathrm{\δ}Btc\left(Sxy\right)=(1-\frac{P^2}{K})*Be*\frac{Sxy}{100}---\left(14\right)$

磁力计误差

$\mathrm{\δ}Dipc\left({\mathrm{\δB}}_{xyz}\right)=\frac{P}{Be*\sqrt{K}}*\frac{180}{\mathrm{\π}}*{\mathrm{\δB}}_{xyz}---\left(15\right)$

$\mathrm{\δ}Btc\left({\mathrm{\δB}}_{xyz}\right)=\frac{Q}{\sqrt{K}}*{\mathrm{\δB}}_{xyz}---\left(16\right)$

加速计误差

$\mathrm{\δ}Dipc\left({\mathrm{\δG}}_{xyz}\right)=\frac{P^2}{K}*\frac{180}{\mathrm{\π}}*{\mathrm{\δG}}_{xyz}---\left(17\right)$

$\mathrm{\δ}Btc\left({\mathrm{\δG}}_{xyz}\right)=\frac{Be*P*Q}{K}*{\mathrm{\δG}}_{xyz}---\left(18\right)$

在上述方程式中，Be表示局部磁场强度；γ表示局部磁倾角；Bn表示水平磁场；Θ表示倾角；Ψ表示磁方位角；δDip表示计算的磁倾角误差；δBt表示计算的B_total误差；δDipc表示使用短轴环校正(SCC)方位角计算的磁倾角的误差；δBtc表示使用SCC方位角的计算B_total的误差；δBz表示轴向磁干扰；S_xy表示交叉轴向磁屏蔽(％)；δB_xyz表示磁力计误差；δG_xyz表示加速计误差；δDipe表示局部磁倾角误差；以及8Be表示局部磁场误差。可确定井勘测参数的另外的或不同的误差。

在至少一些实施方案中，可基于针对不同误差源计算的多个误差，例如通过识别多个误差中的最大误差值确定误差限度。此外，误差限度可根据井眼位置和姿态而发生变化，并且可以针对每个勘测站点而改变。此外，误差限度可用作质量控制或质量保证(QC或QA)度量，并且可链接到特定的IPM，以提供对勘测质量改进的检验。此外，可基于误差分析选择通过井勘测仪器用于井勘测的适当的IPM。例如，可选择IPM，使得由误差分析识别的误差满足IPM的规范。

在决策块506处，做出关于误差是否满足选择的IPM的确定。在至少一些实施方案中，所述确定可基于误差限度与由IPM指定的井勘测准确度之间的比较。IPM的准确度规范可例如包括(例如，与置信区间相关联的)范围、上限、下限或指示在地下环境中操作井勘测仪器的期望的准确度(或不确定性)的另一种类型的信息。在一些情况下，如果误差满足IPM(例如，误差限度落在由IPM指定的准确度范围之内，最大误差小于或等于由IPM指定的不确定性上限等)，那么在块508处，可将IPM分配给勘测程序，例如以用于井规划的对应部分。

在至少一些实施方案中，如果误差不满足IPM(例如，基于块504的误差分析计算的最大误差超过IPM的准确度规范)，那么可执行用于操纵或以其他方式处理井勘测数据的技术来选择IPM，使得在块510处，误差满足IPM。用于处理井勘测数据的技术例如可包括改进局部磁场参数或其他勘测参数的准确度，修订井规划，改变IPM或其他技术。

在至少一些实施方案中，可例如通过使用更加准确和先进的勘测仪器或勘测管理模式和技术改进局部磁场参数的准确度。例如，由于IIRF通常提供比BGGM更加准确的局部磁场参数值，因而可代替BGGM从IIRF获得局部磁场参数。作为另一个实例，例如可通过使用更高质量的磁力计和加速计减小磁力计和加速计的误差。

可按需修订井规划，例如以改变井轮廓、路点、井孔路径或轨迹。例如，可改变井规划以将不同的重力或磁性环境考虑在内。作为一个实例，重力环境通常是一致的(根据深度而改变)并且可使用向下的继续建模来说明。同时，可基于历史数据说明已知的磁性或地质问题。

此外，可改变IPM。例如，可选择具有较不严格的准确度规范的(例如，具有较低置信等级或区间的)另一个IPM，这样使得被识别的误差限度配合在新IPM的准确度规范内。在一些情况下，如果被识别的误差上限比当前的IPM的准确度规范低得多，那么可选择具有更加严格的准确度规范的(例如，具有更高置信等级或区间的)IPM。在这种情况下，与操作勘测仪器相关联的误差可以更加紧密配合到IPM的准确度规范中，并且IPM可更加准确描述勘测仪器的性能。

另外的或不同的技术可用于方法500。例如，在块510处执行一个或多个操作之后，基于改变的井规划、IPM或其他信息，方法500可返回至块502。可能以迭代的方式执行方法500，例如，直到选择适当的IPM，以使得与井勘测仪器相关联的误差与IPM兼容。

本文所公开的实施方案包括：

A：一种钻探方法，其包括：在钻探现场处收集勘测数据，基于所述勘测数据确定路点或井孔路径，将所述勘测数据发送到对所述勘测数据施加校正的远程监视设施，接收所述校正的勘测数据，以及基于所述校正的勘测数据或相关的校正消息自动更新所述路点或井孔路径。

B：一种钻探系统，其包括收集勘测数据的勘测工具。所述系统还包括至少一个钻探现场计算机，其被配置来从所述勘测工具接收所述勘测数据，基于所述勘测数据确定路点或井孔路径，并且将所述勘测数据发送到远程监视设施。所述至少一个钻探现场计算机被配置来基于从所述远程监视设施接收的校正的勘测数据或相关的校正消息来自动更新所述路点或井孔路径。

C：一种系统，其包括第一计算机，所述第一计算机基于由勘测工具收集的勘测数据确定路点或井孔路径；以及第二计算机，所述第二计算机与所述第一计算机通信。所述第二计算机基于观测站数据、多站分析和仪器性能模型(IPM)中的至少一个对所述勘测数据施加校正。所述第一计算机基于所述校正的勘测数据或相关的校正消息自动更新所述路点或井孔路径。

实施方案A、B和C中的每一个可具有任意组合的下面另外的要素中的一个或多个。要素1：其还包括显示与所述更新的路点或井孔路径相关的更新接受提示或警告通知。要素2：所述更新接受提示或警告通知包括所述校正的勘测数据中的至少一些。要素3：所述更新接受提示或警告通知包括多个响应选项。要素4：其还包括显示所述更新的路点或井孔路径。要素5：其还包括至少部分基于所述更新的路点或井孔路径自动调整钻探轨迹。要素6：其还包括至少部分基于所述更新的路点或井孔路径手动调整钻探轨迹。要素7：所述勘测数据包括时间、深度、倾角和方位角数据、磁场分量以及重力场分量。要素8：所述勘测数据包括被动测距数据。要素9：对所述勘测数据的所述校正至少基于观测站数据、多站分析和仪器性能模型(IPM)中的至少一个。要素10：所述相关的校正消息包括勘测工具更换指示器。

要素11：所述至少一个钻探现场计算机被配置来显示与所述更新的路点或井孔路径相关的更新接受提示或警告通知。要素12：所述更新接受提示或警告通知包括多个响应选项。要素13：所述至少一个钻探现场计算机显示所述更新的路点或井孔路径。要素14：所述至少一个钻探现场计算机提供钻探控制接口，所述钻探控制接口使钻探轨迹能够至少部分基于所述更新的路点或井孔路径被自动调整。要素15：所述至少一个钻探现场计算机提供钻探控制接口，所述钻探控制接口使钻探轨迹能够至少部分基于所述更新的路点或井孔路径被手动调整。要素16：所述勘测数据包括磁场分量和重力场分量。要素17：其还包括在所述远程监视设施处的至少一个计算机，其被配置来对所述勘测数据施加BGGM校正、IFR校正、IIFR校正和仪器性能模型(IPM)校正中的至少一个。要素18：其还包括在所述远程监视设施处的至少一个计算机，其被配置来基于多站分析对所述勘测数据施加校正。

要素19：其还包括与所述第二计算机通信的第三计算机，其中所述第三计算机接收与所述校正的勘测数据相关的警告。要素20：所述第三计算机包括移动计算装置。

本领域技术人员在完全了解以上公开内容后将清楚众多变化和修改。例如，应理解，在校正被认可/施加后，可能以自动的方式将校正的勘测数据从远程监视设施发送到钻探现场计算机和/或客户计算机。所附权利要求书意图被解释为涵盖所有这类变化和修改。

Claims (23)

1.一种钻探方法，其包括：

在钻探现场处收集勘测数据；

基于所述勘测数据确定路点或井孔路径；

将所述勘测数据发送到对所述勘测数据施加校正的远程监视设施；

接收所述校正的勘测数据或相关的校正消息；以及

基于所述校正的勘测数据或相关的校正消息自动更新所述路点或井孔路径。

2.如权利要求1所述的方法，其还包括显示与所述更新的路点或井孔路径相关的更新接受提示或警告通知。

3.如权利要求2所述的方法，其中所述更新接受提示或警告通知包括所述校正的勘测数据中的至少一些。

4.如权利要求2所述的方法，其中所述更新接受提示或警告通知包括多个响应选项。

5.如权利要求1所述的方法，其还包括显示所述更新的路点或井孔路径。

6.如权利要求1所述的方法，其还包括至少部分基于所述更新的路点或井孔路径自动调整钻探轨迹。

7.如权利要求1所述的方法，其还包括至少部分基于所述更新的路点或井孔路径手动调整钻探轨迹。

8.如权利要求1至7中任一项所述的方法，其中所述勘测数据包括时间、深度、倾角和方位角数据、磁场分量以及重力场分量。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中所述勘测数据包括被动测距数据。

10.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中对所述勘测数据的所述校正至少基于观测站数据、多站分析和仪器性能模型(IPM)中的至少一个。

11.如权利要求1至7中任一项所述的方法，其中所述相关的校正消息包括勘测工具更换指示器。

12.一种钻探系统，其包括：

勘测工具，其收集勘测数据；以及

至少一个钻探现场计算机，其被配置来从所述勘测工具接收所述勘测数据，基于所述勘测数据确定路点或井孔路径，并且将所述勘测数据发送到远程监视设施，

其中所述至少一个钻探现场计算机被配置来基于从所述远程监视设施接收的校正的勘测数据或相关的校正消息来自动更新所述路点或井孔路径。

13.如权利要求12所述的系统，其中所述至少一个钻探现场计算机被配置来显示与所述更新的路点或井孔路径相关的更新接受提示或警告通知。

14.如权利要求12所述的系统，，其中所述更新接受提示或警告通知包括多个响应选项。

15.如权利要求12所述的系统，其中所述至少一个钻探现场计算机显示所述更新的路点或井孔路径。

16.如权利要求12所述的系统，其中所述至少一个钻探现场计算机提供钻探控制接口，所述钻探控制接口使钻探轨迹能够至少部分基于所述更新的路点或井孔路径被自动调整。

17.如权利要求12所述的系统，其中所述至少一个钻探现场计算机提供钻探控制接口，所述钻探控制接口使钻探轨迹能够至少部分基于所述更新的路点或井孔路径被手动调整。

18.根据权利要求12至17中任一项所述的系统，其中所述勘测数据包括磁场分量和重力场分量。

19.根据权利要求12至17中任一项所述的系统，其还包括在所述远程监视设施处的被配置来对所述勘测数据施加BGGM校正、IFR校正、IIFR校正和仪器性能模型(IPM)校正中的至少一个的至少一个计算机。

20.根据权利要求12至17中任一项所述的系统，其还包括在所述远程监视设施处的被配置来基于多站分析对所述勘测数据施加校正的至少一个计算机。

21.一种系统，其包括：

第一计算机，所述第一计算机基于由勘测工具收集的勘测数据确定路点或井孔路径；以及

与所述第一计算机通信的第二计算机，其中所述第二计算机基于观测台数据、多站分析和仪器性能模型(IPM)中的至少一个对所述勘测数据施加校正，

其中所述第一计算机基于所述校正的勘测数据或相关的校正消息自动更新所述路点或井孔路径。

22.如权利要求21所述的系统，其还包括与所述第二计算机通信的第三计算机，其中所述第三计算机接收与所述校正的勘测数据相关的警告。

23.根据权利要求22所述的系统，其中所述第三计算机包括移动计算装置。