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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen das Gebiet des Abbaus von Kohlenwasserstoffen und genauer gesagt ein System und Verfahren, die konfiguriert sind, um eine geeignete Futterrohrkonstruktion für eine bestimmte Bohrung zu bestimmen.
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2. Beschreibung der verwandten Technik
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Wenn eine Bohrung gebohrt ist, muss die Bohrung einer Komplettierung unterzogen werden, wenn sie zu einer Förderbohrung werden soll. Obwohl das Bohren einer Bohrung durch die Gesteinsformationen schneidet und es den Bohringenieuren ermöglicht, die Lagerstätte darunter zu erreichen, können sich die unbearbeiteten Seiten der Bohrung nicht selbst tragen. Daher wird bzw. werden ein oder mehrere Verrohrungs-/Stahlrohre (die als Futterrohre bezeichnet werden) in die gebohrte Bohrung eingesetzt, um den Bohrungsverlauf zu schützen und abzustützen. Das Futterrohr bildet eine strukturelle Hauptkomponente des Bohrlochs und erfüllt mehrere wichtige Funktionen, wozu es gehört zu verhindern, dass die Formationswand in das Bohrloch einbricht, die verschiedenen Formationen zu isolieren, um die Strömung oder Querströmung von Formationsfluid zu verhindern, und ein Mittel bereitzustellen, um die Kontrolle über die Formationsfluide und den Druck zu bewahren, während die Bohrung gebohrt wird. Der Bohrungskonstrukteur muss das Futterrohr konstruieren, damit es verschiedenen Kräften, wie etwa Einsturz, Bersten und Zugversagen, sowie chemisch aggressiven Solen standhält.
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Die offenbarten Ausführungsformen versuchen, den Prozess der Futterrohrkonstruktion zu verbessern, indem sie ein computerumgesetztes Verfahren, ein System und ein Computerprogrammprodukt, das konfiguriert ist, um eine geeignete Futterrohrkonstruktion für eine Bohrung zu bestimmen, bereitstellen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Nachstehend werden erläuternde Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungsfiguren, die hiermit zur Bezugnahme übernommen werden, ausführlich beschrieben. Es zeigen:
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1 ein Ablaufschema, das ein Beispiel eines computerumgesetzten Verfahrens zum Bestimmen einer geeigneten Futterrohrkonstruktion für eine Bohrung gemäß den offenbarten Ausführungsformen abbildet;
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2 ein Ablaufschema, das ein Beispiel eines computerumgesetzten Verfahrens zum Bestimmen einer geeigneten Futterrohrkonstruktion für eine Bohrung unter Verwendung eines probabilistischen Ansatzes gemäß den offenbarten Ausführungsformen abbildet;
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3 ein Ablaufschema, das ein Beispiel eines computerumgesetzten Verfahrens zum Bestimmen eines Datenabgleichfaktors gemäß den offenbarten Ausführungsformen abbildet;
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4 ein Ablaufschema, das ein Beispiel eines computerumgesetzten Verfahrens zum Bestimmen einer geeigneten Futterrohrkonstruktion für eine Bohrung unter Verwendung eines deterministischen Ansatzes gemäß den offenbarten Ausführungsformen abbildet;
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5 ein Ablaufschema, das ein Beispiel eines computerumgesetzten Verfahrens zum Bestimmen eines Konstruktionssicherheitsfaktors gemäß den offenbarten Ausführungsformen abbildet;
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6 ein Ablaufschema, das ein Beispiel eines computerumgesetzten Verfahrens zum Bestimmen einer geeigneten Futterrohrkonstruktion für eine Bohrung unter Verwendung eines kombinierten Ansatzes gemäß den offenbarten Ausführungsformen abbildet;
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7 ein Ablaufschema, das ein Beispiel eines computerumgesetzten Verfahrens zum Bestimmen einer geeigneten Futterrohrkonstruktion für eine Bohrung gemäß den offenbarten Ausführungsformen abbildet; und
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8 ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform eines Systems zum Umsetzen der offenbarten Ausführungsformen abbildet.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Die offenbarten Ausführungsformen versuchen, die Verfahren zur Futterrohrkonstruktion, die derzeit in der Industrie verwendet werden, durch die Verwendung von Echtzeitdaten, historischen Daten und neuen Rechenverfahren zum Ausführen eines deterministischen, eines probabilistischen und/oder einer Kombination der deterministischen und probabilistischen Konstruktionsverfahren zu verbessern.
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Derzeit gibt es zwei verschiedene Modelle zur Futterrohrkonstruktion, nämlich ein deterministisches und ein probabilistisches. Ein deterministisches Modell ist ein Modell, bei dem jeder Satz von variablen Zuständen einzigartig durch Parameter in dem Modell und durch Sätze von vorhergehenden Zuständen dieser Variablen bestimmt wird. Daher funktionieren deterministische Modelle auf die gleiche Art und Weise für einen bestimmten Satz von Ausgangsbedingungen. Beispielsweise verwendet der deterministische Ansatz bei der Futterrohrkonstruktion minimale Festigkeiten und Leistungseigenschaften des Rohrmaterials, hypothetische Belastungsszenarien und technische Berechnungen zum Analysieren der strukturellen Leistung. Basierend auf diesen Berechnungen sowie auf zusätzlichen Sicherheitsfaktoren für Kontingenz, um Lasten sicher standzuhalten, wird über Typen und Größen des Futterrohrgestänges entschieden.
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Dagegen liegt bei einem probabilistischen Ansatz/Modell eine gewisse Zufälligkeit vor und variable Zustände werden nicht durch einzigartige Werte sondern vielmehr durch Wahrscheinlichkeitsverteilungen beschrieben. Beispielsweise mit Bezug auf die Futterrohrkonstruktion verwendet der probabilistische Ansatz statistische Daten für die Festigkeiten und Eigenschaften tatsächlicher Materialien. Dieser Ansatz funktioniert bei probabilistischen Belastungsszenarien und berücksichtigt die Konsequenzen des Versagens zusammen mit diversen Wahrscheinlichkeitsfaktoren.
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Die vorliegende Offenbarung versucht, den Prozess der Futterrohrkonstruktion dadurch zu verbessern, dass sie vorschlägt, für jedes neue Feld ein computerumgesetzter Prozess der Futterrohrkonstruktion mit einem deterministischen Ansatz beginnt. Sobald genug statistische Daten erhoben wurden, leitet der computerumgesetzte Prozess der Futterrohrkonstruktion einen probabilistischen Ansatz ein, der parallel sowohl an dem deterministischen Ansatz der Futterrohrkonstruktion als auch an dem probabilistischen Ansatz der Futterrohrkonstruktion arbeitet und die am besten geeignete Konstruktion auswählt. Bei bestimmten Ausführungsformen kann der computerumgesetzte Prozess der Futterrohrkonstruktion auch eine kombinierte Konstruktion ausführen, in welcher der deterministische Ansatz mit dem probabilistischen Ansatz integriert ist, und zwischen den drei verschiedenen Futterrohrkonstruktionen auswählen.
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Die offenbarten Ausführungsformen und ihre Vorteile werden am besten mit Bezug auf 1 bis 8 der Zeichnungen verständlich, wobei die gleichen Bezugszeichen für die gleichen und entsprechenden Teile der diversen Zeichnungen verwendet werden. Andere Merkmale und Vorteile der offenbarten Ausführungsformen werden für den Fachmann bei der Betrachtung der folgenden Figuren und der ausführlichen Beschreibung ersichtlich werden. Es wird beabsichtigt, dass alle diese zusätzlichen Merkmale und Vorteile im Umfang der offenbarten Ausführungsformen enthalten sind. Ferner sind die erläuterten Figuren rein beispielhaft und nicht dazu gedacht, eine Einschränkung bezüglich der Umgebung, Architektur, Konstruktion oder des Prozesses, in denen die verschiedenen Ausführungsformen umgesetzt werden können, geltend zu machen oder zu bedingen.
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1 ist ein Ablaufschema, das ein Beispiel eines computerumgesetzten Verfahrens (Prozess 100) zum Bestimmen einer geeigneten Futterrohrkonstruktion für eine Bohrung gemäß den offenbarten Ausführungsformen abbildet. Der Prozess beginnt in Schritt 102 mit dem Bestimmen eines Bohrungstyps, für den eine Futterrohrkonstruktion gedacht ist, da die Spezifikationen von Futterrohren basierend auf den verschiedenen Bohrungstypen variieren. Beispiele der verschiedenen Bohrungstypen sind senkrechte Bohrungen, geneigte Bohrungen und waagerechte Bohrungen. Bei einer Ausführungsform wählt ein Benutzer einen bestimmten Bohrungstyp als einen von vielen Konfigurationsparametern zum Ausführen des Prozesses 100 aus oder gibt diesen an.
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Sobald der Bohrungstyp bestimmt wurde, wenn die Bohrung nicht gerade gebohrt wird, fährt der Prozess mit einer Planungsphase 110 fort. Wenn die Bohrung jedoch gerade gebohrt wird, fährt der Prozess mit einer Echtzeit-Datenanalysephase 120 fort. Bei einer Ausführungsform kann ein Benutzer in einem Satz von Konfigurationsparametern angeben, ob die Bohrung gerade gebohrt wird oder ob sich die Bohrung in der Planungsphase befindet. Sowohl während der Planungsphase 110 als auch während der Echtzeit-Datenanalysephase 120 importiert der Prozess Daten aus einer oder mehreren Datenbanken, wie etwa ohne Einschränkung aus einer externen Datenbank 140 und/oder aus einer oder mehreren internen Speicherdatenbanken 142. Nicht einschränkende Beispiele der Typen von Informationen, die durch den Prozess 100 importiert werden können, umfassen historische Daten bezüglich zuvor gebohrter Bohrungen und ihre entsprechenden Informationen über die Futterrohrkonstruktion.
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Indem er mit der Planungsphase 110 fortfährt, fährt der Prozess bei einer Ausführungsform mit Schritt 112 fort und bestimmt, ob relevante Daten aus den Informationen vorliegen, die aus der einen oder den mehreren Datenbanken importiert werden. Relevante Daten umfassen ohne Einschränkung Futterrohrkonstruktionsparameter für bereits gebohrte Bohrungen ähnlicher Art. Nicht einschränkende Beispiele von Futterrohrkonstruktionsparametern umfassen Bohrlochdruck, Porendruck, Bruchdruck, Druck hinter der Trennzone, die Geschwindigkeit, mit der das Futterrohr verlegt wird, Formationstemperatur, Formationsdruck, Betriebsparameter, Verwindung des Bohrungsverlaufs und Herstellungsprozess. Zusätzlich zu den Futterrohrkonstruktionsparametern können Informationen über zuvor vorgefundene Schwierigkeiten/Probleme oder andere Bohrungsparameter, die mit den zuvor gebohrten Bohrungen verknüpft sind, für die aktuelle Futterrohrkonstruktion relevant sein. Wie es ferner besprochen wird, verwenden die offenbarten Ausführungsformen die relevanten Daten, um die Futterrohrkonstruktion durch Anpassen bestimmter Gewichtungsfaktoren zu verbessern.
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Wenn der Prozess bei einer Ausführungsform bestimmt, dass die relevanten Daten vorhanden sind, fährt der Prozess mit Schritt 116 fort und führt einen probabilistischen Ansatz für die Futterrohrkonstruktion aus. Wenn der Prozess bestimmt, dass keine relevanten Daten vorhanden sind, fährt der Prozess mit Schritt 114 fort und führt einen deterministischen Ansatz für die Futterrohrkonstruktion aus. Wahlweise kann der Prozess 100 bei bestimmten Ausführungsformen direkt mit Schritt 114 fortfahren und den deterministischen Ansatz für die Futterrohrkonstruktion ausführen, ohne in Schritt 112 nach relevanten Daten zu suchen.
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Wenn zudem bei bestimmten Ausführungsformen relevante Daten vorhanden sind, kann der Prozess 100 konfiguriert sein, um bei Schritt 118 automatisch eine einzige kombinierte Konstruktion unter Verwendung sowohl eines deterministischen Ansatzes als auch eines probabilistischen Ansatzes auszuführen. Alternativ kann der Prozess 100 bei bestimmten Ausführungsformen, wenn relevante Daten vorhanden sind, konfiguriert sein, um alle drei Konstruktionsansatztypen auszuführen (d. h. einen deterministischen Ansatz, der keine historischen relevanten Daten verwendet, einen probabilistischen Ansatz, der historische relevante Daten verwendet, und einen kombinierten Konstruktionsansatz, der sowohl den deterministischen Ansatz als auch den probabilistischen Ansatz kombiniert).
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Jede der Futterrohrkonstruktionen wird dann einem Entscheidungskästchen 132 zugeführt, das einen Algorithmus anwendet, um die geeigneten Konstruktionen für den bestimmten Bohrungstyp zu bestimmen. In Schritt 134 wendet der Prozess eine ausgewählte Futterrohrkonstruktion für die Bohrung an. Informationen über die ausgewählte Futterrohrkonstruktion können dann zur Verwendung bei zukünftigen Futterrohrkonstruktionen gespeichert werden.
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Nun mit Bezug auf die Echtzeit-Datenanalysephase 120 ist der Prozess konfiguriert, um einen ähnlichen Prozess wie zuvor beschrieben für die Planungsphase 110 auszuführen, indem in Schritt 122 relevante Daten gesucht werden und mindestens einer von einem deterministischen, einem probabilistischen und einem kombinierten Ansatz zur Futterrohrkonstruktion (Schritt 124, 126 und 128) ausgeführt wird. Im Gegensatz zur Planungsphase 110 fragt der Prozess während der Echtzeit-Datenanalysephase 120 jedoch in Schritt 130 Echtzeit-Daten ab, die während des Bohrprozesses bestimmt werden. Gemäß den offenbarten Ausführungsformen können die Echtzeitdaten durch beliebige verschiedene Verfahren erhoben werden, wie etwa unter Verwendung von Geräten, die über eine Drahtleitung in das Bohrloch geliefert werden, oder alternativ unter Verwendung von Geräten, die mit einem Bohrstrang einer Bohranlage gekoppelt oder darin integriert sind. Wenn Echtzeitdaten verfügbar sind, bestimmt der Prozess in Schritt 122, ob die empfangenen Echtzeitdaten für die Futterrohrkonstruktion relevant sind, und wenn ja, verwendet er die Echtzeit-Daten, um den einen oder die mehreren Ansätze zur Futterrohrkonstruktion zu aktualisieren. Der Prozess fährt damit fort, die Futterrohrkonstruktion zu aktualisieren, so lange in Schritt 130 Echtzeit-Daten verfügbar sind. Sobald keine neuen Echtzeit-Daten mehr verfügbar sind, fährt der Prozess ähnlich wie zuvor beschrieben mit dem Entscheidungskästchen 132 fort.
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2 ist ein Ablaufschema, das ein Beispiel eines computerumgesetzten Verfahrens zum Bestimmen einer geeigneten Futterrohrkonstruktion für eine Bohrung unter Verwendung eines probabilistischen Ansatzes 200 gemäß den offenbarten Ausführungsformen abbildet. Bei der abgebildeten Ausführungsform führt der probabilistische Ansatz 200 in Schritt 210 einen Datenabgleichfaktor-Prozess aus, bestimmt in Schritt 220 eine Wahrscheinlichkeit eines Versagens und bestimmt in Schritt 230 das Risiko/die Konsequenzen des Versagens, indem er in Schritt 240 eine oder mehrere geeignete Futterrohrkonstruktionen bestimmt. Wie in 1 abgebildet, wird bzw. werden die eine oder die mehreren probabilistischen Futterrohrkonstruktionen dann dem Entscheidungskästchen 132 zugeführt.
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Bezüglich des Datenabgleichfaktor-Prozesses in Schritt 210 wird auf 3 Bezug genommen, die ein Ablaufschema abbildet, das ein Beispiel eines computerumgesetzten Verfahrens 300 zum Bestimmen eines Datenabgleichfaktors gemäß den offenbarten Ausführungsformen zeigt. Der Datenabgleichfaktor-Prozess verwendet historische Daten für den gleichen Bohrungstyp, um die Futterrohrkonstruktion für die aktuelle Bohrung zu verbessern. Beispielsweise bestimmt der Datenabgleichfaktor bei einer Ausführungsform, wie ähnlich eine zuvor gebohrte Bohrung der aktuellen Bohrung ist, um die Verwendung der Futterrohrkonstruktionsparameter von der zuvor gebohrten Bohrung zu ermöglichen, um die Futterrohrkonstruktion für die aktuelle Bohrung zu verbessern, indem die Unbestimmtheiten basierend auf dem Abgleichen anderer Futterrohre/Bohrungen quantifiziert werden.
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Bei der gezeigten Ausführungsform verwendet der Prozess 300 mehrere Bohrungsfaktoren/Parameter beim Bestimmen des Datenabgleichfaktors, die ohne Einschränkung einen Tiefenparameter 310, einen Bahnparameter 312, einen Geologiefaktor 314, einen Komplettierungstypfaktor 316, einen Futterrohrverschleißfaktor 318 und einen Bruch- und Porendruckfaktor 320 umfassen. Wie zuvor beschrieben wird der Datenabgleichfaktor für vorhergehende Bohrungen/Futterrohre, die ähnliche Parameter aufweisen, höher sein. Beispielsweise ist der Datenabgleichfaktor höher für Bohrungen, die einen ähnlichen Bruch- und Porendruck (Faktor 320) aufweisen und die auf die gleiche Weise komplettiert werden (Faktor 316) (z. B. Komplettierung mit mehrfacher Zufuhr oder mehreren Ölarten). Zudem kann der Datenabgleichfaktor abnehmen, wenn ein hoher Futterrohrverschleiß gegeben ist (Faktor 318). Der Futterrohrverschleißfaktor 318 berücksichtigt den Verschleiß in der Bohrung, wenn der Bohrstrang die Innenwand des Futterrohrs berührt. Ein hoher Futterrohrverschleiß bedeutet eine Reduzierung der Futterrohrfestigkeit und muss für die aktuelle Futterrohrkonstruktion richtig berücksichtigt werden.
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In Schritt 322 wählt der Prozess Gewichtungsfaktoren, die auf jeden der obigen Faktoren/Parameter anzuwenden sind. Bei einer Ausführungsform kann der Prozess 300 in Schritt 324 einen statischen Gewichtungsfaktor anwenden. Alternativ oder zusätzlich kann der Prozess bei bestimmten Ausführungsformen in Schritt 326 einen auf künstlicher Intelligenz basierenden Gewichtungsfaktor auf einen oder mehrere der obigen Faktoren/Parameter anwenden (z. B. unter Verwendung eines künstlichen neuronalen Netzwerks und unscharfer Logik). Während der Prozess weitere Informationen über den gleichen Typ von Bohrungen empfängt, kann der Prozess beispielsweise einen oder mehrere der Gewichtungsfaktoren anpassen, um die Wahrscheinlichkeit eines Faktors/Parameters zu verbessern. Zum Beispiel kann der Prozess automatisch das Vertrauensniveau erhöhen, das mit einem Faktor verknüpft ist, dem zuvor ein Vertrauensniveau von 30% zugeteilt wurde, wenn keine Probleme, die mit diesem Faktor/Parameter verknüpft sind, basierend auf den historischen Daten vorgefunden werden. Mit anderen Worten erhalten Faktoren/Parameter, die sicherer oder konkreter als andere sind, eine höhere Gewichtung.
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In Schritt 328 berechnet/aktualisiert der Prozess den Datenabgleichfaktor. In Schritt 330 bestimmt der Prozess dann, ob alle Bohrungen abgeglichen wurden. Wenn zusätzliche Bohrungsinformationen verfügbar sind, wiederholt der Prozess den Datenabgleichfaktor-Prozess unter Verwendung der zusätzlichen Bohrungsinformationen. Sobald alle Bohrungen abgeglichen wurden, fährt der Prozess mit dem Konstruktionsschritt 240 fort, wie in 2 angegeben.
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Nun wird mit Bezug auf 4 ein Ablaufschema gezeigt, das ein Beispiel eines computerumgesetzten Verfahrens zum Bestimmen einer geeigneten Futterrohrkonstruktion für eine Bohrung unter Verwendung eines deterministischen Ansatzes 400 gemäß den offenbarten Ausführungsformen abbildet. Bei der gezeigten Ausführungsform führt der deterministische Ansatz 400 in Schritt 420 technische Berechnungen aus und bestimmt in Schritt 430 Konstruktionssicherheitsfaktoren, indem er in Schritt 440 eine oder mehrere geeignete Futterrohrkonstruktionen bestimmt. Beispielsweise ist bei einer Ausführungsform der deterministische Ansatz 400 konfiguriert, um technische Berechnungen auszuführen, die ohne Einschränkung das Berechnen der Lasten, die den verschiedenen Konstruktionstypen auferlegt werden (z. B. Bestimmen der Berstlast, Einsturzlast, axiale Zugbelastung) und das Bestimmen der maximal zulässigen senkrechten Tiefe umfassen. Die axiale Zugbelastung ergibt sich hauptsächlich aus dem Gewicht des Futterrohrstrangs, der unter der betreffenden Verbindungsstelle hängt. Die Berstlast ist der berechnete minimale interne Druck, der ohne externen Druck und axiale Belastung den Bruch des Futterrohrs verursacht. Die Einsturzlast ist der minimale externe Druck, der ohne internen Druck und axiale Belastung den Einsturz des Futterrohrs verursacht. Das API (American Petroleum Institute) stellt empfohlene Formeln zum Berechnen dieser Leistungseigenschaften bereit.
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Die Konstruktionssicherheitsfaktoren (Schritt 430) variieren für verschiedene Bohrungstypen und Bohrungsparameter. Beispielsweise bildet 5 ein Ablaufschema ab, das ein Beispiel eines computerumgesetzten Verfahrens 500 zum Bestimmen von Konstruktionssicherheitsfaktoren gemäß den offenbarten Ausführungsformen zeigt. Zusätzlich zu den normalen Sicherheitsfaktoren bringt der Konstruktionssicherheitsfaktor Sicherheitsfaktoren hinzu, um die Integrität des Futterrohrs zu berücksichtigen. Bei der gezeigten Ausführungsform wird der Konstruktionssicherheitsfaktor 630 dadurch bestimmt, dass herkömmliche Sicherheitsfaktoren 510 berücksichtigt werden, was das Bestimmen einer geschätzten Bohrlochkopfbewegung in Schritt 520, das Bestimmen einer Schätzung des Druckaufbaus in Schritt 530 und das Bestimmen einer Schätzung der Korrosion/Erosion in Schritt 540 umfasst. Der Prozess 500 aktualisiert dann den Sicherheitsfaktor in Schritt 550. Bei bestimmten Ausführungsformen können die Konstruktionssicherheitsfaktoren in die technischen Berechnungen übernommen werden, die in Schritt 420 ausgeführt werden, der in 4 angegeben ist. Beispielsweise erhalten Konstruktionssicherheitsfaktoren, die ein höheres Risikoniveau darstellen (z. B. Bersten-Lebensgefahr), bei einer Ausführungsform einen höheren Sicherheitsfaktor in den Berechnungen als Konstruktionssicherheitsfaktoren mit einem geringeren Risikoniveau (z. B. Einsturz-Risiko des Verlusts eines Abschnitts der Bohrung).
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Unter Verwendung der obigen Berechnungen und Konstruktionssicherheitsfaktoren ist der deterministische Ansatz 400 konfiguriert, um eine oder mehrere geeignete Futterrohrkonstruktionen zu bestimmen. Die eine oder die mehreren deterministischen Futterrohrkonstruktionen werden dann dem Entscheidungskästchen 132 zugeführt, wie in 1 gezeigt.
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Zudem kann der Prozess 100, wie zuvor angegeben, wenn relevante Daten vorhanden sind, sowohl während der Planungsphase 110 als auch der Echtzeit-Datenanalysephase 120 konfiguriert sein, um entweder alleine oder in Verbindung mit dem Ausführen eines deterministischen und/oder probabilistischen Ansatzes eine kombinierte Konstruktion, die sowohl den deterministischen Ansatz als auch den probabilistischen Ansatz kombiniert, wie in 6 gezeigt, automatisch auszuführen.
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7 ist ein Ablaufschema, das ein Beispiel eines computerumgesetzten Verfahrens (Prozess 700) zum Umsetzen des Entscheidungskästchens 132 abbildet, wie in 1 gezeigt. Bei der gezeigten Ausführungsform umfasst das Entscheidungskästchen 132 eine Kostenermittlungskomponente 720 und eine logistische Komponente 730, die beide verwendet werden, um eine endgültige Bestimmung von einer oder mehreren geeigneten Futterrohrkonstruktionen für die Bohrung in Schritt 720 vorzunehmen.
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Bei einer Ausführungsform bestimmt die Kostenermittlungskomponente 720 eine Kostenschätzung für jede der geeigneten Futterrohrkonstruktionen. Zudem kann bei bestimmten Ausführungsformen die Kostenermittlungskomponente 720 konfiguriert sein, um eine Ermittlung des Risikos im Verhältnis zu den Kosten für jede der geeigneten Futterrohrkonstruktionen bereitzustellen. Beispielsweise kann bei einer Ausführungsform die Kostenermittlungskomponente 720 konfiguriert sein, um die Nennleistungen der Festigkeit, des Einsturz- und des Berstdrucks einer vorgeschlagenen Konstruktion zu berücksichtigen.
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Bei einer Ausführungsform führt die logistische Komponente 730 eine Analyse an jeder Konstruktion aus, um die Beschaffungskosten zu berücksichtigen, welche die Kosten zum Anschaffen von Werkstoffen, die Herstellung des Futterrohrs, den verfügbaren Bestand gegenüber dem verfügbaren Zeitrahmen, die Logistik, die mit dem Liefern des Futterrohrs zum Bohrungsort verbunden ist, und die Installation der bestimmten Futterrohrkonstruktion umfassen.
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Unter Verwendung der obigen Komponenten kann der Prozess 700 konfiguriert sein, um eine Liste von einer oder mehreren geeigneten Futterrohrkonstruktionen für die Bohrung zusammen mit ihrer entsprechenden Kostenschätzung bereitzustellen. Bei bestimmten Ausführungsformen umfasst bzw. umfassen die eine oder die mehreren geeigneten Futterrohrkonstruktionen ohne Einschränkung die Güteklasse des zu verwendenden Futterrohrwerkstoffs (wie von der API eingestuft), die Außen- und Innendurchmesser, die Wanddicke, den Driftdurchmesser und eine Einsturzfestigkeit umfassen. Bei bestimmten Ausführungsformen kann der Prozess 700 auch konfiguriert sein, um eine Einstufung der einer oder mehreren geeigneten Futterrohrkonstruktionen für die Bohrung basierend auf einem oder mehreren vorbestimmten Faktoren bereitzustellen.
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8 ist ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform eines Systems 800 zum Umsetzen der Merkmale und Funktionen der offenbarten Ausführungsformen abbildet. Das System 800 umfasst unter anderen Komponenten einen Prozessor 810, den Hauptspeicher 802, die sekundäre Speichereinheit 804, ein Ein-/Ausgabe-Schnittstellenmodul 806 und ein Kommunikations-Schnittstellenmodul 808. Der Prozessor 810 kann ein beliebiger Typ sein oder eine beliebige Anzahl von Ein- oder Mehrkern-Prozessoren, die in der Lage sind, Anweisungen auszuführen, um die Merkmale und Funktionen der offenbarten Ausführungsformen auszuführen.
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Das Ein-/Ausgabe-Schnittstellenmodul 806 ermöglicht es dem System 800, eine Benutzereingabe (z. B. von einer Tastatur und einer Maus) zu empfangen und Informationen an eine oder mehrere Vorrichtungen auszugeben, wie etwa ohne Einschränkung an Drucker, externe Datenspeichervorrichtungen und Lautsprecher. Das System 800 kann wahlweise ein separates Anzeigemodul 812 umfassen, um es zu ermöglichen, Informationen auf einer integrierten oder externen Anzeigevorrichtung anzuzeigen. Beispielsweise kann das Anzeigemodul 812 Anweisungen oder Hardware (z. B. eine Grafikkarte oder einen Grafikchip) zum Bereitstellen einer erweiterten Grafik, eines Berührungsbildschirms und/oder von Mehrfachberührungsfunktionen, die mit einer oder mehreren Anzeigevorrichtungen verknüpft sind, umfassen.
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Der Hauptspeicher 802 ist ein flüchtiger Speicher, der gerade ausgeführte Anweisungen/Daten oder Anweisungen/Daten, die zur Ausführung im Voraus abgerufen werden, speichert. Die sekundäre Speichereinheit 804 ist ein nicht flüchtiger Speicher zum Speichern von persistenten Daten. Die sekundäre Speichereinheit 804 kann eine beliebige Art von Datenspeicherkomponente, wie etwa eine Festplatte, ein Flash-Laufwerk oder eine Speicherkarte, umfassen oder nicht. Bei einer Ausführungsform speichert die sekundäre Speichereinheit 804 den computerausführbaren Code bzw. die Anweisungen und andere relevante Daten, um es einem Benutzer zu ermöglichen, die Merkmale und Funktionen der offenbarten Ausführungsformen auszuführen.
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Gemäß den offenbarten Ausführungsformen kann die sekundäre Speichereinheit 804 beispielsweise den ausführbaren Code/die Anweisungen, der bzw. die mit einer Anwendung 820 zur Futterrohrkonstruktion verknüpft ist bzw. sind, dauerhaft speichern, um die zuvor beschriebenen Verfahren auszuführen. Die Anweisungen, die mit dem Algorithmus 820 zur Futterrohrkonstruktion verknüpft sind, werden während der Ausführung durch den Prozessor 810 aus der sekundären Speichereinheit 804 in den Hauptspeicher 802 geladen, um die offenbarten Ausführungsformen auszuführen.
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Das Kommunikations-Schnittstellenmodul 808 ermöglicht es dem System 800, mit dem Kommunikationsnetzwerk 830 zu kommunizieren. Beispielsweise kann das Netzwerk-Schnittstellenmodul 808 eine Netzwerk-Schnittstellenkarte und/oder einen drahtlosen Transceiver umfassen, um es dem System 800 zu ermöglichen, Daten über das Kommunikationsnetzwerk 830 und/oder direkt mit anderen Vorrichtungen zu senden und zu empfangen.
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Das Kommunikationsnetzwerk 830 kann ein beliebiger Netzwerktyp sein, der eine Kombination von einem oder mehreren der folgenden Netzwerke umfasst: ein Großraumnetzwerk, ein lokales Netzwerk, ein oder mehrere private Netzwerke, das Internet, ein Telefonnetz, wie etwa das öffentliche Telefonnetz (PSTN), ein oder mehrere Mobilfunknetze und drahtlose Datennetzwerke. Das Kommunikationsnetzwerk 830 kann eine Vielzahl von Netzwerkknoten (nicht gezeigt) umfassen, wie etwa Router, Netzwerkzugangspunkte/Gateways, Schalter, DNS-Server, Proxy-Server und andere Netzwerkknoten, um zur Leitweglenkung von Daten/Kommunikationen zwischen den Vorrichtungen beizutragen.
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Bei einer Ausführungsform kann das System 800 beispielsweise mit einem oder mehreren Servern 834 oder Datenbanken 832 interagieren, um die Merkmale der vorliegenden Erfindung auszuführen. Beispielsweise kann das System 800 die Datenbank 832 abfragen, um historische Parameter der Bohrung und Futterrohrkonstruktion gemäß den offenbarten Ausführungsformen zu erzielen. Ferner kann das System 800 bei bestimmten Ausführungsformen als Server-System für eine oder mehrere Client-Vorrichtungen oder ein gleichrangiges System für Peer-to-Peer-Kommunikationen oder eine parallele Verarbeitung mit einer oder mehreren Vorrichtungen/Rechensystemen (z. B. Cluster, Grids) dienen.
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Somit stellen die offenbarten Ausführungsformen einen Prozess zum Bestimmen einer geeigneten Futterrohrkonstruktion für eine Bohrung bereit. Die Vorteile der offenbarten Ausführungsformen umfassen ohne Einschränkung das Bereitstellen einer sichereren, wirtschaftlicheren und gerechtfertigten Futterrohrkonstruktion, die individuell für spezifische Felder spezialisiert ist und zu weniger häufigen Ausfällen mit geringeren Futterrohrkosten für die Kunden führen würde.
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Obwohl spezifische Einzelheiten über die obigen Ausführungsformen beschrieben wurden, sind die obigen Beschreibungen von Hardware und Software nur als Ausführungsbeispiele gedacht und sind nicht dazu gedacht, die Struktur oder Umsetzung der offenbarten Ausführungsformen einzuschränken. Obwohl beispielsweise zahlreiche andere interne Komponenten des Systems 800 nicht gezeigt werden, wird der Fachmann auf dem Gebiet verstehen, dass diese Komponenten und ihre Zusammenschaltung wohlbekannt sind.
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Zudem können bestimmte Aspekte der offenbarten Ausführungsformen, wie sie zuvor angesprochen wurden, als Software ausgebildet sein, die unter Verwendung einer oder mehrerer Verarbeitungseinheiten/Komponenten ausgeführt wird. Die Programmaspekte der Technologie können als „Produkte” oder „Erzeugnisse” typischerweise in der Form von ausführbarem Code und/oder dazugehörigen Daten, der bzw. die auf einer bestimmten Art von maschinenlesbarem Medium geführt wird oder ausgebildet ist, angesehen werden. Medien nach Art eines greifbaren, nicht vorübergehenden „Speichers” umfassen eines oder alle von dem Speicher oder einer anderen Speichervorrichtung für die Computer, Prozessoren oder dergleichen, oder die dazugehörigen Module derselben, wie etwa diverse Halbleiterspeicher, Bandlaufwerke, Plattenlaufwerke, optische oder magnetische Platten und dergleichen, die jederzeit eine Speicherung für die Software-Programmierung bereitstellen können.
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Zudem bilden das Ablaufschema und die Blockdiagramme in den Figuren die Architektur, Funktionalität und die Betätigung möglicher Umsetzungen der Systeme, Verfahren und Computerprogrammprodukte gemäß diversen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ab. Es versteht sich ebenfalls, dass bei einigen alternativen Umsetzungen die Funktionen, die in dem Block erwähnt werden, in einer anderen Reihenfolge als in den Figuren notiert vorkommen können. Beispielsweise können zwei Blöcke, die nacheinander gezeigt werden, tatsächlich im Wesentlichen gleichzeitig ausgeführt werden, oder die Blöcke können manchmal in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt werden, je nach der betreffenden Funktionalität. Es sei ebenfalls zu beachten, dass jeder Block der Blockdiagramme und/oder Ablaufschemata und Kombinationen der Blöcke in den Blockdiagrammen und/oder Ablaufschemata durch spezielle Systeme auf Hardware-Basis, welche die vorgegebenen Funktionen oder Aktionen oder Kombinationen von speziellen Hardware- und Computeranweisungen ausführen, umgesetzt werden kann bzw. können.
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Entsprechend umfassen die offenbarten Ausführungsformen ein Verfahren, ein Gerät und ein Computerprogrammprodukt zum Bestimmen einer geeigneten Futterrohrkonstruktion für eine Bohrung. Zusätzlich zu den zuvor besprochenen Ausführungsformen liegen viele Beispiele von spezifischen Kombinationen im Umfang der Offenbarung, von denen einige nachstehend aufgeführt werden.
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Beispielsweise ist ein Beispiel ein computerumgesetztes Verfahren, das die Schritte des Empfangens von historischen Daten, die mit zuvor gebohrten Bohrungen verknüpft sind, des Bestimmens, ob die historischen Daten, die mit den zuvor gebohrten Bohrungen verknüpft sind, für die Bohrung relevant sind, als Reaktion auf eine Bestimmung, dass die historischen Daten, die mit der zuvor gebohrten Bohrung verknüpft sind, für die Bohrung relevant sind, des Generierens eines ersten Satzes von Futterrohrkonstruktionen unter Verwendung eines probabilistischen Ansatzes, und des Generierens eines zweiten Satzes von Futterrohrkonstruktionen unter Verwendung eines kombinierten Ansatzes, der den probabilistischen Ansatz mit einem deterministischen Ansatz kombiniert, und des Auswählens der geeigneten Futterrohrkonstruktion aus einem sich ergebenden Satz von Futterrohrkonstruktionen umfasst, wobei der sich ergebende Satz von Futterrohrkonstruktionen den ersten Satz von Futterrohrkonstruktionen und den zweiten Satz von Futterrohrkonstruktionen umfasst.
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Bei bestimmten Ausführungsformen kann das computerumgesetzte Verfahren auch einen dritten Satz von Futterrohrkonstruktionen unter Verwendung des deterministischen Ansatzes generieren. Das computerumgesetzte Verfahren würde dann die geeignete Futterrohrkonstruktion aus den ersten, zweiten und dritten Sätzen von Futterrohrkonstruktionen auswählen.
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Das obige computerumgesetzte Verfahren kann während einer Planungsphase der Bohrung und/oder während einer Bohrphase der Bohrung ausgeführt werden. Beispielsweise kann bei bestimmten Ausführungsformen während der Bohrphase der Bohrung das computerumgesetzte Verfahren Echtzeitdaten während des Bohrens der Bohrung empfangen, bestimmen, ob die Echtzeitdaten zum Bestimmen der geeigneten Futterrohrkonstruktion für die Bohrung relevant sind; und als Reaktion auf eine Bestimmung, dass die Echtzeitdaten für die Bestimmung der geeigneten Futterrohrkonstruktion für die Bohrung relevant sind, den ersten Satz von Futterrohrkonstruktionen unter Verwendung des probabilistischen Ansatzes und den zweiten Satz von Futterrohrkonstruktionen unter Verwendung des kombinierten Ansatzes aktualisieren.
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Bei einer Ausführungsform generiert das computerumgesetzte Verfahren unter Verwendung des probabilistischen Ansatzes Futterrohrkonstruktionen unter Verwendung eines Datenabgleichfaktors, einer Wahrscheinlichkeit eines Versagens und einer Konsequenz eines Versagens. Bei einer Ausführungsform bestimmt das computerumgesetzte Verfahren den Datenabgleichfaktor durch Vergleichen eines Satzes von Parametern von einer zuvor gebohrten Bohrung mit denen der betreffenden Bohrung. Nicht einschränkende Beispiele der Parametertypen, die verglichen werden, wurden zuvor beschrieben.
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Zudem wird einem oder mehreren der Parameter in dem Parametersatz ein Gewichtungsfaktor zugeteilt. Beispielsweise kann der Gewichtungsfaktor auf einem Vertrauensniveau basieren, das mit einem bestimmten Parameter verknüpft ist. Bei bestimmten Ausführungsformen kann der Gewichtungsfaktor statisch (d. h. konstant) sein. Bei anderen Ausführungsformen kann der Gewichtungsfaktor insofern dynamisch sein, dass er variieren kann. Beispielsweise kann der Gewichtungsfaktor bei bestimmten Ausführungsformen unter Verwendung von künstlicher Intelligenz, wie etwa von künstlichen neuronalen Netzwerken und unscharfer Logik, bestimmt werden.
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Zudem generiert das computerumgesetzte Verfahren bei einigen Ausführungsformen unter Verwendung des deterministischen Ansatzes Futterrohrkonstruktionen, die technische Berechnungen verwenden, und berücksichtigt Konstruktionssicherheitsfaktoren. Bei einer Ausführungsform umfassen die Konstruktionssicherheitsfaktoren beispielsweise eine geschätzte Bohrlochkopfbewegung, einen geschätzten Druckaufbau und eine geschätzte Korrosion der Bohrung.
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Ein zweites Beispiel einer offenbarten Ausführungsform ist ein nicht vorübergehendes computerlesbares Medium, das computerausführbare Anweisungen umfasst, um eine geeignete Futterrohrkonstruktion für eine Bohrung zu bestimmen. Bei einer Ausführungsform veranlassen die computerausführbaren Anweisungen, wenn sie ausgeführt werden, beispielsweise eine oder mehrere Maschinen zum Ausführen von Arbeitsgängen, die das Empfangen von historischen Daten, die mit zuvor gebohrten Bohrungen verknüpft sind, das Bestimmen, ob die historischen Daten, die mit den zuvor gebohrten Bohrungen verknüpft sind, für die Bohrung relevant sind, als Reaktion auf eine Bestimmung, dass die historischen Daten, die mit der zuvor gebohrten Bohrung verknüpft sind, für die Bohrung relevant sind, das Generieren eines ersten Satzes von Futterrohrkonstruktionen unter Verwendung eines probabilistischen Ansatzes, und das Generieren eines zweiten Satzes von Futterrohrkonstruktionen unter Verwendung eines kombinierten Ansatzes, der den probabilistischen Ansatz mit einem deterministischen Ansatz kombiniert, und das Auswählen der geeigneten Futterrohrkonstruktion aus einem sich ergebenden Satz von Futterrohrkonstruktionen umfasst, wobei der sich ergebende Satz von Futterrohrkonstruktionen den ersten Satz von Futterrohrkonstruktionen und den zweiten Satz von Futterrohrkonstruktionen umfasst. Bei bestimmten Ausführungsformen können die Arbeitsgänge auch das Generieren eines dritten Satzes von Futterrohrkonstruktionen unter Verwendung des deterministischen Ansatzes umfassen, und wobei der sich ergebende Satz von Futterrohrkonstruktionen den dritten Satz von Futterrohrkonstruktionen umfassen.
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Zudem veranlassen die computerausführbaren Anweisungen des nicht vorübergehenden computerlesbaren Mediums, wenn sie ausgeführt werden, bei bestimmten Ausführungsformen ferner eine oder mehrere Maschinen, Arbeitsgänge auszuführen, die das Empfangen von Echtzeitdaten während einer Bohrphase der Bohrung; das Bestimmen, ob die Echtzeitdaten relevant sind, um die geeignete Futterrohrkonstruktion für die Bohrung zu bestimmen; und als Reaktion auf eine Bestimmung, dass die Echtzeitdaten für die Bestimmung der geeigneten Futterrohrkonstruktion für die Bohrung relevant sind, das Aktualisieren des ersten Satzes von Futterrohrkonstruktionen unter Verwendung des probabilistischen Ansatzes und das Aktualisieren des zweiten Satzes von Futterrohrkonstruktionen unter Verwendung des kombinierten Ansatzes umfassen.
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Bei einer Ausführungsform generieren die computerausführbaren Anweisungen des probabilistischen Ansatzes Futterrohrkonstruktionen unter Verwendung eines Datenabgleichfaktors, einer Wahrscheinlichkeit eines Versagens und einer Konsequenz eines Versagens. Der Datenabgleichfaktor kann durch Vergleichen eines Satzes von Parametern von einer zuvor gebohrten Bohrung mit denen der betreffenden Bohrung generiert werden. Den Parametern in dem Parametersatz kann ein Gewichtungsfaktor zugeteilt werden. Zudem kann bei bestimmten Ausführungsformen der Gewichtungsfaktor für einen Parameter, der mit der zuvor gebohrten Bohrung verknüpft ist, basierend auf den Echtzeitdaten dynamisch aktualisiert werden.
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Ein drittes Beispiel ist ein System, das mindestens einen Prozessor und mindestens einen Speicher, der mit dem mindestens einen Prozessor gekoppelt ist, umfasst, und Anweisungen speichert, die, wenn sie von dem mindestens einen Prozessor ausgeführt werden, Arbeitsgänge ausführen, die das Empfangen von historischen Daten, die mit zuvor gebohrten Bohrungen verknüpft sind; das Bestimmen, ob die historischen Daten, die mit den zuvor gebohrten Bohrungen verknüpft sind, für die Bohrung relevant sind; als Reaktion auf eine Bestimmung, dass die historischen Daten, die mit der zuvor gebohrten Bohrung verknüpft sind, für die Bohrung relevant sind, das Generieren eines ersten Satzes von Futterrohrkonstruktionen unter Verwendung eines probabilistischen Ansatzes und das Generieren eines zweiten Satzes von Futterrohrkonstruktionen unter Verwendung eines kombinierten Ansatzes, der den probabilistischen Ansatz mit einem deterministischen Ansatz kombiniert; und das Auswählen der geeigneten Futterrohrkonstruktion aus einem sich ergebenden Satz von Futterrohrkonstruktionen umfassen, wobei der sich ergebende Satz von Futterrohrkonstruktionen den ersten Satz von Futterrohrkonstruktionen und den zweiten Satz von Futterrohrkonstruktionen umfasst.
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Die obige Systemausführungsform kann ferner ohne Einschränkung Arbeitsgänge umfassen, die das Generieren eines dritten Satzes von Futterrohrkonstruktionen unter Verwendung des deterministischen Ansatzes und das Aktualisieren der ersten und zweiten Konstruktionssätze unter Verwendung des kombinierten Ansatzes als Reaktion auf den Empfang von relevanten Echtzeitdaten umfassen.
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Wie sie hier verwendet werden, sind die Einzahlformen „ein, eine, ein” und „der, die, das” dazu gedacht, auch die Mehrzahlformen zu umfassen, soweit der Kontext es nicht deutlich anderweitig angibt. Es versteht sich ferner, dass die Begriffe „umfasst” und/oder „umfassend”, wenn sie in der vorliegenden Beschreibung und/oder den Ansprüchen verwendet werden, das Vorhandensein der angegebenen Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Arbeitsgänge, Elemente und/oder Komponenten vorgeben, jedoch das Vorhandensein oder das Hinzufügen eines oder mehrerer anderer Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Arbeitsgänge, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen davon nicht ausschließen. Die entsprechenden Strukturen, Materialien, Aktionen und Äquivalente aller Mittel oder Schritte sowie Funktionselemente in den nachstehenden Ansprüchen sind dazu gedacht, beliebige Strukturen, Materialien oder Aktionen zum Ausführen der Funktion kombiniert mit anderen beanspruchten Elementen, wie insbesondere beansprucht, auszuführen. Die Beschreibung der vorliegenden Erfindung wurde zum Zweck der Erläuterung und Beschreibung vorgelegt, ist jedoch nicht dazu gedacht, erschöpfend oder auf die Erfindung in der offenbarten Form eingeschränkt zu sein. Zahlreiche Änderungen und Variationen werden für den Fachmann ersichtlich sein, ohne Geist und Umfang der Erfindung zu verlassen. Die Ausführungsform wurde gewählt und beschrieben, um die Grundlagen der Erfindung und ihre praktische Anwendung möglichst gut zu erklären und um es anderen Fachleuten zu ermöglichen, die Erfindung für diverse Ausführungsformen mit diversen Änderungen, wie sie für die bestimmte beabsichtigte Verwendung geeignet sind, zu verstehen. Der Umfang der Ansprüche ist dazu gedacht, die offenbarten Ausführungsformen und beliebige derartige Änderungen weitgehend abzudecken.
