DE112013007612T5

DE112013007612T5 - Vorhersagende Vibrationsmodelle unter steigrohrlosen Bedingungen

Info

Publication number: DE112013007612T5
Application number: DE112013007612.8T
Authority: DE
Inventors: Robello Samuel; Gustavo Adolfo Urdaneta
Original assignee: Landmark Graphics Corp
Current assignee: Landmark Graphics Corp
Priority date: 2013-11-18
Filing date: 2013-11-18
Publication date: 2016-07-28
Also published as: AR098460A1; WO2015073043A1; CN105593857A; RU2016110497A; WO2015073043A8; AU2013405179A1; GB201604894D0; CA2926394A1; GB2537488A; MX2016004312A; AU2013405179B2; SG11201602090SA; CA2926394C; US20160282491A1; BR112016007451A2

Abstract

Systeme und Verfahren stellen einen Mechanismus zum Bereitstellen verbesserter Merkmale für steigrohrloses Bohren bereit. Verschiedene Ausführungsformen können Bohrlochanalyse zum Vorhersagen und Quantifizieren von Vibrationen für steigrohrlose Bedingungen beinhalten. Offenbart werden auch weitere Vorrichtungen, Systeme und Verfahren.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Vorrichtungen und Verfahren im Zusammenhang mit Messungen und Analyse von Bohr- und Produktionsstrukturen.
Allgemeiner Stand der Technik
Steigrohrloses Bohren bietet zahlreiche betriebliche Herausforderungen, die sich auf unterschiedliche Weise manifestieren und allesamt die Effizienz des Bohrvorgangs beeinträchtigen. Zu den Problemen gehören gesteigertes Drehmoment und erhöhter Widerstand, erhöhte Vibration, schlechte Lochreinigung, Rohrversagen, schlechte Zementierung und zugehörigen Probleme während der Tripping-Vorgänge. Das Bohren in tiefem und ultratiefem Wasser sowie das Erreichen einer größeren Tiefe in der steigrohrlosen Umgebung erfordert sowohl verbesserte Modelle als auch eine umfassende Analyse, insbesondere wenn Futterrohre mit größerem Durchmesser eingeführt und zementiert werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt ein Modell eines Abschnitts zum Bestimmen von Seitenkräften, Momenten und Kräften an den Enden des Abschnitts gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
2 zeigt verschiedene Szenarien von Bohrvorgängen gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
3 zeigt Merkmale eines Beispielprozessablaufs zum Analysieren einer steigrohrlosen Struktur gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
4 stellt Merkmale eines Beispielverfahrens zum Analysieren einer steigrohrlosen Struktur gemäß verschiedenen Ausführungsformen dar.
5 stellt ein Blockdiagramm von Merkmalen eines Beispielsystems dar, das betriebsfähig ist, um ein vorhersagendes Vibrationsmodell unter steigrohrloser Bedingung gemäß verschiedenen Ausführungsformen zu steuern.
Ausführliche Beschreibung
Die folgende ausführliche Beschreibung nimmt Bezug auf die begleitenden Zeichnungen, die in veranschaulichender und nicht einschränkender Weise verschiedene Ausführungsformen zeigen, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. Diese Ausführungsformen werden ausführlich genug beschrieben, um es Fachleuten zu ermöglichen, diese und andere Ausführungsformen auszuüben. Es können andere Ausführungsformen verwendet werden, und es können strukturelle, logische und elektrische Änderungen an den Ausführungsformen vorgenommen werden. Die verschiedenen Ausführungsformen schließen einander nicht zwingend aus, da einige Ausführungsformen mit einer oder mehreren anderen Ausführungsformen kombiniert werden können, um neue Ausführungsformen zu bilden. Die nachfolgende ausführliche Beschreibung ist daher nicht als einschränkend aufzufassen.
Berechnungen ohne angemessene Modellierung können zu einer schwerwiegenden Unterschätzung der Hakenlastwerte führen, wenn Futterrohrsstränge in einer Situation mit tiefem Wasser eingeführt werden. In verschiedenen Ausführungsformen verwendet ein Modellierungsansatz Szenarien für Bohrstrang/Futterrohrstränge in offenem Wasser sowie in einem offenen Bohrloch unter verschiedenen Betriebsbedingungen, um zusätzlich zu Drehmoment- und Widerstandsberechnungen passende Hakenlastwerte zu ermitteln. Es kann eine Kombination von weichen und steifen Strangmodellen zur Schätzung der Spannkraft sowie für Berechnungen der Bohrlochmündungsseitenbelastung verwendet werden. Bei Szenarien mit Futterrohr und Innenstrang, die mit Bohrschlamm im Innenstrang, Meerwasser im Außenstrang und PAD-Schlamm im Loch unter der Schlammlinie hat Forschung gemäß den vorliegenden Lehren Ergebnisse geliefert, die Hakenlastberechnungen präsentieren. Die Studie gelangt zu dem Schluss, dass verschiedene Parameter die Ergebnisse beeinflussen, wie etwa Versatz der Bohrlochmündung von der Plattformmitte, Bohrlochneigung, Krümmung, Bohrlochtorsion, Eintrittswinkel in die Bohrlochmündung sowie die Komplexität aufgrund von Wind- und Wellenkräften und Schleifenströmung des Meeres. Um die Stringenz der Implementierung des Modellierungsansatzes zu erläutern, wurde ein Vergleich der vorhergesagten mathematischen Simulationsergebnisse mit den tatsächlichen Bohrlochdaten unterschiedlicher Bohrlöcher durchgeführt.
In verschiedenen Ausführungsformen können Modelle eine Anzahl von Vorgängen beinhalten, wobei die Vorgänge Bohren (Drehen am Boden), Drehen vom Boden weg, Hereinfahren, Herausfahren, Backreaming und Sliding beinhalten können. Das Hereinfahren ist das Anordnen eines Bohrstrangs im Bohrloch, und Herausfahren ist das Herausziehen des Bohrstrangs aus dem Bohrloch. Backreaming bezeichnet das Herausziehen des Bohrstrangs aus dem Bohrloch, während zugleich gepumpt und der Bohrstrang gedreht wird. Sliding bezeichnet das Drehen des Bohrmeißels im Bohrloch mit einem Schlammmotor, ohne den Bohrstrang von der Oberfläche aus zu drehen. Die zugehörigen Betriebsparameter beinhalten Parameter wie etwa das auf dem Bohrmeißel lastende Gewicht, Bohrmeißel- oder Rohrdrehung, Herein- und Herausfahrgeschwindigkeit, Fluidströmung, Fluidposition, Beschleunigung/Abbremsung des Rohres und andere Parameter.
1 zeigt ein Modell eines Abschnitts 103 zum Bestimmen von Seitenkräften, Momenten und Kräften an den Enden des Abschnitts 103. Der Abschnitt 103 lässt sich in Bezug auf drei Knoten betrachten: n – 1, n und n + 1, wobei die vollständige Struktur als Mehrknotenstruktur betrachtet werden kann, die nach Segmenten kategorisiert ist. Es wird angenommen, dass der Knoten n in der Nähe der Biegung von Abschnitt 103 liegt, an der Seitenkräfte Fx_n und Fx_y und Momente Mx_n und Mx_y für die gezeigten Koordinaten vorliegen. Es wird angenommen, dass die Knoten n – 1 und n + 1 an den jeweiligen Enden von Segment 103 liegen. An Knoten n – 1 liegen eine Axialkraft Tn₁ und eine Scherkraft Ts₁ vor, und an Knoten n + 1 liegen eine Axialkraft Tn₂ und eine Scherkraft Ts₂ vor. Das in 1 gezeigte Modell kann zum Analysieren steigrohrloser Strukturen verwendet werden. Zu unterschiedlichen Szenarien, mit denen umgegangen werden kann, gehören, ohne darauf beschränkt zu sein, Einzelrohre sowie Rohr im Rohr, Wickelrohre, Futterrohr-Liner und andere Anordnungen.
2 zeigt unterschiedliche Szenarien 201, 202, 204, 206 und 207. Szenarien 201 und 206 sind Strukturen, für die eine traditionelle Analyse durchgeführt wurde. Szenario 204 zeigt ein Rohr in einem Rohr. Szenarien 202 und 207 zeigen Strukturen, die sich in einem steigrohrlosen Zustand von der Schlammlinie 209 durch Wasser erstrecken. In verschiedenen Ausführungsformen wird Bohrlochanalyse verwendet, um Vibrationen für steigrohrlose Bedingungen wie etwa, ohne darauf beschränkt zu sein, die Szenarien 202 und 207 vorherzusagen und zu quantifizieren. Die verschiedenen Analysen, die auf die hier erörterten steigrohrlosen Bedingungen angewandt werden, stellen Verbesserungen hinsichtlich der Kapazitäten zur Auslegung und zum Betrieb derartiger steigrohrloser Strukturen bereit.
Es können unterschiedliche Modelle verwendet werden, um die Seitenkraft an der Bohrlochmündung zu berechnen. Diese Modelle beinhalten ein weiches Strangmodell, ein steifes Strangmodell, das die Steifigkeit des Rohrs einbeziehen kann, und ein Finitelementverfahren. Die lokale Steifigkeitsmatrix ist für die Analyse wichtig, da sie darstellt, wie starr oder biegsam der Bohrstrang oder Futterrohrstrang ist. Das Verhältnis zwischen der Steifigkeitsmatrix und den Knotenkräften, Verschiebungen, Drehung und Momenten ist in Gleichung (1) definiert als {F} = [K]{δ} (1) wobei

{F}: = Vektor von Knotenlasten und Momenten
[K]: = Steifigkeitsmatrix
{δ}: = Vektor von Knotenverschiebungen und Drehungen

Matrizen von Steifigkeitskoeffizienten für einzelne Finitelemente werden kombiniert, um die mathematischen Beziehungen für externe Kraft zu formulieren, die auf einen jeweiligen Knoten einwirkt. Die Steifigkeitsmatrix [K] ist aus Folgendem zusammengesetzt

E: = Youngscher Modul (lb/in²)
I: = Trägheitsmoment (in⁴)
G: = Schubmodul E/2(1 + γ)
J: = Polares Trägheitsmoment
γ: = Poisson-Verhältnis

Die Berechnung der Steigrohrlänge kann auf dem Kettenlinienprofil beruhen. Es können auch andere Profile und zugehörige Berechnungen einbezogen werden. Die Länge des Kettenlinienabschnitts lässt sich berechnen durch: ΔL = (ω/F_H){sinh[(L – C₂)(ω/F_H)] – C₂} (2) wobei

L: = Verschiebungsstrecke, ft
a: = (F_H/ω)
C₂: = –asinh^–1(tanθ)

In einer anderen Form ergibt sich die Schlammlinientiefe aus D_ω = (F_H/L)cosh(L – C₂)(ω/F_H) + C₃ (3) wobei

C: = –acoshK' mit K' = sinh^–1(tanθ)
ω: = Durchschnittsgewicht pro Längenerstreckung des Steigrohrs.

Wenn mehrere Gewichte des Strangs eingeführt werden, wird das Durchschnittsgewicht des Strangs pro Längeneinheit verwendet. Gleichung (3) kann iterativ zum Auflösen nach L verwendet werden, um die Seitenkraft an der Bohrlochmündung zu erlangen.
In Bezug auf Hakenlastberechnungen ergibt sich gemäß dem Coulombschen Reibungsmodell die Axialkraft am Ende des Kettenlinienabschnitts, die erforderlich ist, um den Bohrstrang am Segelabschnitt entlang zu ziehen, aus: F_c = Fs + W(cosα_c ± μsinα_c) (4)
Die Axialkraft Fs hängt von der Seitenkraft an der Bohrlochmündung ab. Das Pluszeichen definiert den Herausfahrvorgang, während das Minuszeichen den Einfahrvorgang definiert.
Ein weiterer wichtiger zu berücksichtigender Parameter ist die Bohrlochqualität sowie die Bohrlochgewundenheit. Die Fähigkeit, komplexe Bohrlochtrajektorien mit hoher Genauigkeit zu quantifizieren, kann zuverlässige Hinweise zur Einschätzung der involvierten Risiken bereitstellen. Zuvor veröffentlichte Abhandlungen beschreiben die Qualität des Lochs subjektiver, anstatt das Loch qualitativ zu quantifizieren. Darüber hinaus existiert kein klares Kriterium zum Definieren der Qualität des Bohrlochs. Eine Bohrlochbewertungskarte (wellbore score card, WCS), die zum Messen der Qualität des Lochs verwendet wird, ist ebenfalls subjektiver als das qualitative Quantifizieren des Lochs. Auf der Planungsstufe ist die Schätzung äußerst subjektiv, da sie mit Ungewissheit und betrieblichen Schwankungen erfolgt. Die Schätzung muss zudem auf den zuvor gebohrten versetzten Bohrlöchern beruhen und ist möglicherweise nur für den Bereich gültig, in dem das Bohrloch geplant wird. Die Bohrlochqualitätsbewertungskarte hat eine gute Bohrlochqualität bewirkt, doch es lagen Schwierigkeiten bei der Futterrohreinführung unter steigrohrlosen Bedingungen vor. Der Parameter, der in den Vermessungsberechnungen vernachlässigt wurde, ist die Bohrlochtorsion, die die Rotationsrate des binormalen Vektors in Bezug auf die gekrümmte Länge oder das Maß der Rate darstellt, mit der die Oskulierungsebene ihre Richtung ändert. Dies sorgt nicht nur für einen gleichmäßigen Bohrlochweg, sondern reduziert auch Widerstand und Drehmoment. Außerdem betont die Bohrlochtorsion die Welligkeit der Bohrlochwegkrümmung der scharfen Bohrlochwege in höherem Maße als bei bisherigen Verfahren.
Die Bohrlochenergie Es kann für die Bohrlochwegauslegung unter Einbeziehung des Torsionsparameters als das Bogenlängenintegral der Torsion im Quadrat umfangreicher gestaltet werden. Die Bohrlochenergie ergibt sich aus:
wobei κ die Krümmung ist und τ die Bohrlochtorsion ist. Die Bohrlochenergie kann weiter auf eine Standardbohrlochverlaufslänge zwischen Vermessungsstationen normiert werden, wobei sich die normierte Bohrlochenergie ergibt aus
wobei i der i-ten Vermessungsstation entspricht, n ein Tiefenpunkt ist, D Tiefe ist, D_n die Tiefe am n-ten Tiefenpunkt ist, ΔD_n ein Tiefenintervall in Bezug auf den n-ten Tiefenpunkt ist und ΔD_i ein Tiefenintervall in Bezug auf die i-te Vermessungsstation ist.
Eine Minimierung der Gesamtenergie der Kurve kann ein geringeres Drehmoment und geringeren Widerstand bei mehreren der Vorgänge bewirken. Diese Berechnung kann entscheidend sein, wenn die Stränge in einer steigrohrlosen Umgebung eingeführt werden.
Bei traditionellen Bewertungsverfahren werden Ausreißer verworfen und sind nicht Teil des traditionellen Analyseverfahrens. In verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren Anordnungen zum Analysieren der Ausreißerdaten beinhalten, um Ausfälle zu ermitteln und vorherzusagen. Die Ausreißerdaten beinhalten Geräuschdaten, die zum Vergleichen mit Vorhersagedaten verwendet werden können. Diese Geräuschdaten können Regionen zugeordnet werden, in denen direkte Messungen vorgenommen werden. Eine umfassende Methodik, wie sie hier erörtert wird, kann die Ausreißerdaten für zukunftsgerichtete Vorhersage und Schätzung der nichtproduktiven Zeit verwenden.
3 zeigt Merkmale eines Beispielprozessablaufs zum Analysieren einer steigrohrlosen Struktur. Bei 305 wird ein Bohrlochtiefenbereich angegeben. Zu den Eingaben können, ohne darauf beschränkt zu sein, Bohrwegdetails und Schlammlinientiefe gehören. Die Eingangsstruktur kann Drehmoment und Widerstand, Swab und Surge und ein Vibrationsmodell beinhalten. Drehmoment und Widerstand können, ohne darauf beschränkt zu sein, Seitenkraft, Widerstand und Drehmoment beinhalten. Swab und Surge können, ohne darauf beschränkt zu sein, Swab, Surge und Hin- und Herbewegung beinhalten. Swab bezieht sich auf Lagerstättenströmung in einer Art von komplettiertem Bohrloch. Daten zu Strömungs- und Druckstößen können in der Eingabestruktur beinhaltet sein. Hin- und Herbewegung bezieht sich auf das Anheben und Absenken des Bohrstrangs. Hin- und Herbewegungsdaten können einen Bereich der vertikalen Bewegung beinhalten. Das Vibrationsmodell kann, ohne darauf beschränkt zu sein, eins oder mehrere von einem lateralen Modell, einem axialen Modell oder einem torsionalen Modell beinhalten.
Bei 310 werden Krümmung- und Torsionsberechnungen ausgeführt. Bei 315 wird eine Bohrlochenergieanalyse ausgeführt. Die Bohrlochenergieanalyse kann Bestimmung der minimalen Energie bei 317 und eine Analyse der maximalen Energie bei 319 beinhalten. Bei 320 wird die derzeitige Bohrlochenergie berechnet. Bei 325 wird ein Betriebsumfang bestimmt, und bei 327 wird eine Sollenergie ermittelt. Bei 330 wird eine Energielinie in Anbetracht des Betriebsumfangs und der ermittelten Sollenergie bestimmt. Bei 335 wird eine Schätzung durchgeführt, ob die Energielinie ansteigt oder nicht. Bei 340 können Korrekturmaßnahmen ergriffen werden, wenn die Energielinie ansteigt. Bei 345 muss keine Maßnahme ergriffen werden, wenn die Energielinie im Vergleich zur vorherigen Bestimmung gleich bleibt. Bei 350 muss keine Maßnahme ergriffen werden, wenn die Energielinie abfällt. Bei 355 kann die zu ergreifende Maßnahme, die Korrekturmaßnahmen oder keine Maßnahme beinhalten kann, auf einer Anzeigevorrichtung angezeigt werden. Der vorstehende Prozessablauf kann, ohne darauf beschränkt zu sein, auf Bohrstränge im offenen Wasser, Futterrohre im offenen Wasser und Rohr-in-Rohr-Situationen angewandt werden.
4 stellt Merkmale einer Ausführungsform eines Beispielverfahrens zum Analysieren einer steigrohrlosen Struktur dar. Bei 410 werden Eingabedaten in Bezug auf eine steigrohrlose Bohrlochstruktur empfangen. Die Eingabedaten können eins oder mehrere von Bohrlochtiefenbereich, Schlammlinientiefe oder Vermessungsdetails beinhalten. Die Eingabedaten können Drehmoment- und Widerstandsinformationen, Swab- und Surge-Informationen und ein Vibrationsmodell beinhalten.
Bei 420 wird Bohrlochenergie der steigrohrlosen Bohrlochstruktur berechnet. Bei 430 wird ein Betriebsumfang für die steigrohrlose Bohrlochstruktur bestimmt. Bei 440 wird eine Energielinie des Betriebsumfangs in Bezug auf eine Sollenergie bestimmt. Bei 450 wird eine zu ergreifende Maßnahme auf Grundlage einer Schätzung in Bezug darauf bestimmt, ob die Energielinie ansteigt. Das Bestimmen einer Maßnahme kann das Ergreifen einer Korrekturmaßnahme, wenn die Energielinie ansteigt, und das Ergreifen keiner Maßnahme beinhalten, wenn die Energielinie gleich bleibt oder abfällt. Die Maßnahme kann auf einer Anzeigevorrichtung präsentiert werden. Daten, die während des Analyseprozesses gesammelt und hergeleitet werden, können der Anzeigevorrichtung zusätzlich zu der zu ergreifenden Maßnahme präsentiert werden.
In verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren das Durchführen einer Krümmungs- und Torsionsberechnung anhand der Eingabedaten und das Bestimmen einer minimalen Energie und einer maximalen Energie als Eingabe zum Berechnen der Bohrlochenergie der steigrohrlosen Bohrlochstruktur beinhalten. In verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren das Analysieren von Ausreißerdaten zum Auffinden und Vorhersagen von Ausfällen beinhalten. Ausreißerdaten sind Daten mit einem signifikanten Abstand von dem erwarteten Wertebereich in einem Versuch, derart, dass sie in einer Standardanalyse aus dem interessierenden Datensatz verworfen werden können. Die Ausreißerdaten können verrauschte Daten beinhalten, die zum Vergleichen mit Vorhersagedaten verwendet werden können. Die Ausreißerdaten können dazu verwendet werden, eine zukunftsgerichtete Vorhersage und Schätzung der nichtproduktiven Zeit durchzuführen.
In verschiedenen Ausführungsformen kann eine maschinenlesbare Speichervorrichtung darauf gespeicherte Anweisungen umfassen, die bei Ausführung durch eine Maschine die Maschine dazu veranlassen, Vorgänge durchzuführen, wobei die Vorgänge ein oder mehrere Merkmale umfassen, die ähnlich wie oder identisch mit Merkmalen von hier beschriebenen Verfahren und Techniken im Zusammenhang mit dem Analysieren eines steigrohrlosen Zustands sind. Die physische Struktur dieser Anweisungen kann von einem oder mehreren Prozessoren gehandhabt werden. Das Ausführen dieser physischen Strukturen kann die Maschine dazu veranlassen, Vorgänge durchzuführen zum: Empfangen von Eingabedaten in Bezug auf eine steigrohrlose Bohrlochstruktur; Berechnen von Bohrlochenergie der steigrohrlosen Bohrlochstruktur; Bestimmen eines Betriebsumfangs für die steigrohrlose Bohrlochstruktur; Bestimmen einer Energielinie des Betriebsumfangs in Bezug auf eine Sollenergie; und Bestimmen einer zu ergreifenden Maßnahme auf Grundlage einer Schätzung in Bezug darauf, ob die Energielinie ansteigt. Bei einer maschinenlesbaren Speichervorrichtung handelt es sich hier weiter um eine physische Vorrichtung, die Daten speichert, die durch eine physische Struktur in der Vorrichtung dargestellt werden. Zu Beispielen von maschinenlesbaren Speichervorrichtungen können, ohne darauf beschränkt zu sein, Lesespeicher (ROM), Schreib/Lesespeicher (RAM), eine Magnetdisk-Speichervorrichtung, eine optische Speichervorrichtung, ein Flash-Speicher und andere elektronische, magnetische und/oder optische Speichervorrichtungen gehören.
In verschiedenen Ausführungsformen kann ein System umfassen: eine Prozessoreinheit und eine Speichereinheit, die in Wirkbeziehung an die Prozessoreinheit gekoppelt ist, derart, dass die Prozessoreinheit und die Speichereinheit dazu angeordnet sind, Vorgänge auszuführen zum: Empfangen von Eingabedaten in Bezug auf eine steigrohrlose Bohrlochstruktur; Berechnen von Bohrlochenergie der steigrohrlosen Bohrlochstruktur; Bestimmen eines Betriebsumfangs für die steigrohrlose Bohrlochstruktur; Bestimmen einer Energielinie des Betriebsumfangs in Bezug auf eine Sollenergie; und Bestimmen einer zu ergreifenden Maßnahme auf Grundlage einer Schätzung in Bezug darauf, ob die Energielinie ansteigt. Die Eingabedaten können eins oder mehrere von Bohrlochtiefenbereich, Schlammlinientiefe oder Vermessungsdetails beinhalten. Die Eingabedaten können Drehmoment- und Widerstandsinformationen, Swab- und Surge-Informationen und ein Vibrationsmodell beinhalten. Die Prozessoreinheit und die Speichereinheit können dazu angeordnet sein, Krümmungs- und Torsionsberechnungen anhand der Eingabedaten durchzuführen und eine minimale Energie und eine maximale Energie als Eingabe zum Berechnen der Bohrlochenergie der steigrohrlosen Bohrlochstruktur zu bestimmen. Die zu ergreifende Maßnahme kann das Ergreifen einer Korrekturmaßnahme, wenn die Energielinie ansteigt, und das Ergreifen keiner Maßnahme beinhalten, wenn die Energielinie gleich bleibt oder abfällt. Das System kann eine Anzeigevorrichtung beinhalten, auf der die Maßnahme präsentiert wird.
In verschiedenen Ausführungsformen können die Prozessoreinheit und die Speichereinheit dazu angeordnet sind, in betriebsrelevanter Weise Ausreißerdaten zu analysieren, um Ausfälle zu finden und vorherzusagen. Die Ausreißerdaten können verrauschte Daten beinhalten, die zum Vergleichen mit Vorhersagedaten verwendet werden können. Die Prozessoreinheit und die Speichereinheit können dazu angeordnet sein, unter Verwendung der Ausreißerdaten in betriebsrelevanter Weise eine zukunftsgerichtete Vorhersage und Schätzung der nichtproduktiven Zeit durchzuführen.
5 stellt ein Blockdiagramm von Merkmalen einer Ausführungsform eines Beispielsystems 500 dar, das betriebsfähig ist, eine Analyse einer steigrohrlosen Struktur gemäß den vorliegenden Lehren durchzuführen. Das System 500 kann auch eine Prozessoreinheit 525 und eine Speichereinheit 535 beinhalten. Die Speichereinheit 535 kann als eine oder mehrere maschinenlesbare Speichervorrichtungen umgesetzt sein, auf der Anweisungen gespeichert sind, die bei Ausführung durch das System 500 in Verbindung mit der Verarbeitungseinheit 520 das System 500 dazu veranlassen, Vorgänge auszuführen, wobei die Vorgänge Bohrlochanalyse umfassen, um Vibrationen für steigrohrlose Bedingungen gemäß den vorliegenden Lehren zu quantifizieren. Das System 500 kann ein oder mehrere Bewertungswerkzeuge 505 mit einem oder mehreren Sensoren 510 beinhalten, die betriebsfähig sind, um Messungen in Bezug auf ein Bohrloch vorzunehmen. Einige der einen oder mehreren Sensoren 510 können an der Bohrlochmündung angeordnet sein. Die Prozessoreinheit 525 und die Speichereinheit 535 können auch dazu vorgesehen sein, das eine oder die mehreren Bewertungswerkzeuge 505 zu betreiben, um Messdaten zu erfassen, während das eine oder die mehreren Bewertungswerkzeuge 505 betrieben werden. Die Prozessoreinheit 525 und die Speichereinheit 535 können derart umgesetzt sein, Aktivierung und Datenerfassung des einen oder der mehreren Sensoren 510 zu steuern und Verarbeitungsschemata in Bezug auf Daten zu verwalten, wie hier beschrieben. Das System 500 kann auch ein elektronisches Gerät 565 und eine Kommunikationseinheit 540 beinhalten.
Das elektronische Gerät 565 kann in Verbindung mit der Prozessoreinheit 525 benutzt werden, um Aufgaben im Zusammenhang mit dem Vornehmen von Messungen im Bohrloch mit dem einen oder den mehreren Sensoren 510 des einen oder der mehreren Bewertungswerkzeuge 505 durchzuführen. Die Kommunikationseinheit 540 kann Bohrlochkommunikation bei einem Bohrvorgang oder einem Produktionsvorgang beinhalten. Diese Bohrlochkommunikation kann ein Telemetriesystem beinhalten.
Das System 500 kann auch einen Bus 527 beinhalten, wobei der Bus 527 elektrische Leitfähigkeit unter den Komponenten des Systems 500 bereitstellt. Der Bus 527 kann einen Adressbus, einen Datenbus und einen Steuerbus beinhalten, die jeweils unabhängig konfiguriert sind. Der Bus 527 kann auch gemeinsame leitfähige Leitungen verwenden, um eins oder mehrere von Adresse, Daten oder Steuerung bereitzustellen, deren Verwendung von der Prozessoreinheit 525 geregelt werden kann. Der Bus 527 kann ein optisches Übertragungsmedium beinhalten, um optische Signale unter den verschiedenen Komponenten des Systems 500 bereitzustellen. Der Bus 527 kann derart konfiguriert sein, dass die Komponenten des Systems 500 verteilt sind. Der Bus 527 kann Netzwerkfähigkeiten beinhalten.
In verschiedenen Ausführungsformen können Peripherievorrichtungen 545 Anzeigen, weiteren Speicher und/oder andere Steuervorrichtungen beinhalten, die in Verbindung mit der Prozessoreinheit 525 und/oder dem Speicher 535 arbeiten können. In einer Ausführungsform kann die Prozessoreinheit 525 als ein oder mehrere Prozessoren realisiert sein. Die Peripherievorrichtungen 545 können dazu vorgesehen sein, in Verbindung mit der oder den Anzeigeeinheiten 555 zu arbeiten, wobei Anweisungen in der Speichereinheit 535 gespeichert sind, um eine Benutzerschnittstelle zum Verwalten des Betriebs des einen oder der mehreren Bewertungswerkzeuge 505 und/oder Komponenten zu implementieren, die in dem System 500 verteilt sind. Eine solche Benutzerschnittstelle kann in Verbindung mit der Kommunikationseinheit 540 und dem Bus 527 betrieben werden. Die Anzeigeeinheit(en) 555 können dazu angeordnet sein, zu ergreifende Maßnahmen zu präsentieren, die sich daraus ergeben, dass die 535 in Verbindung mit der Verarbeitungseinheit 520 eine Bohrlochanalyse durchführt, um Vibrationen für steigrohrlose Bedingungen gemäß den vorliegenden Lehren vorherzusagen und zu quantifizieren.
Obwohl vorliegend bestimmte Ausführungsformen veranschaulicht und beschrieben wurden, werden Durchschnittsfachleute verstehen, dass die bestimmten dargestellten Ausführungsformen durch eine beliebige Anordnung ersetzt werden können, die dazu ausgelegt ist, denselben Zweck zu erfüllen. Verschiedene Ausführungsformen verwenden Abwandlungen und/oder Kombinationen von hier beschriebenen Ausführungsformen. Es versteht sich, dass die vorstehende Beschreibung veranschaulichend und nicht einschränkend ist und dass die hier verwendete Phraseologie oder Terminologie dem Zweck der Beschreibung dient. Kombinationen der vorstehenden Ausführungsformen und anderer Ausführungsformen werden nach der Lektüre der vorstehenden Beschreibung für Fachleute auf der Hand liegen.

Claims

Verfahren, umfassend: Empfangen von Eingabedaten in Bezug auf eine steigrohrlose Bohrlochstruktur; Berechnen von Bohrlochenergie der steigrohrlosen Bohrlochstruktur; Bestimmen eines Betriebsumfangs für die steigrohrlose Bohrlochstruktur; Bestimmen einer Energielinie des Betriebsumfangs in Bezug auf eine Sollenergie; und Bestimmen einer zu ergreifenden Maßnahme auf Grundlage einer Schätzung in Bezug darauf, ob die Energielinie ansteigt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren Durchführen einer Krümmungs- und Torsionsberechnung anhand der Eingabedaten und Bestimmen einer minimalen Energie und einer maximalen Energie als Eingabe zum Berechnen der Bohrlochenergie der steigrohrlosen Bohrlochstruktur beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen einer Maßnahme das Ergreifen einer Korrekturmaßnahme, wenn die Energielinie ansteigt, und das Ergreifen keiner Maßnahme beinhaltet, wenn die Energielinie gleich bleibt oder abfällt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren Präsentieren der Maßnahme auf einer Anzeigevorrichtung beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Empfangen von Eingabedaten eins oder mehrere von Bohrlochtiefenbereich, Schlammlinientiefe oder Vermessungsdetails beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Empfangen von Eingabedaten Drehmoment- und Widerstandsinformation, Swab- und Surge-Informationen und ein Vibrationsmodell beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Verfahren Analysieren von Ausreißerdaten zum Auffinden und Vorhersagen von Ausfällen beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Ausreißerdaten verrauschte Daten beinhalten, die zum Vergleichen mit Vorhersagedaten verwendet werden können.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Ausreißerdaten zum Durchführen einer zukunftsgerichteten Vorhersage und Schätzung der nichtproduktiven Zeit verwendet werden.
Maschinenlesbare Speichervorrichtung, auf der Anweisungen gespeichert sind, die bei Durchführung durch eine Maschine die Maschine veranlassen, Vorgänge auszuführen, wobei die Vorgänge Vorgänge umfassen zum: Empfangen von Eingabedaten in Bezug auf eine steigrohrlose Bohrlochstruktur; Berechnen von Bohrlochenergie der steigrohrlosen Bohrlochstruktur; Bestimmen eines Betriebsumfangs für die steigrohrlose Bohrlochstruktur; Bestimmen einer Energielinie des Betriebsumfangs in Bezug auf eine Sollenergie; und Bestimmen einer zu ergreifenden Maßnahme auf Grundlage einer Schätzung in Bezug darauf, ob die Energielinie ansteigt.
Maschinenlesbare Speichervorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Vorgänge Durchführen einer Krümmungs- und Torsionsberechnung anhand der Eingabedaten und Bestimmen einer minimalen Energie und einer maximalen Energie als Eingabe zum Berechnen der Bohrlochenergie der steigrohrlosen Bohrlochstruktur beinhalten.
Maschinenlesbare Speichervorrichtung nach Anspruch 10, wobei Vorgänge zum Bestimmen einer Maßnahme das Ergreifen einer Korrekturmaßnahme, wenn die Energielinie ansteigt, und das Ergreifen keiner Maßnahme beinhalten, wenn die Energielinie gleich bleibt oder abfällt.
Maschinenlesbare Speichervorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Vorgänge Präsentieren der Maßnahme auf einer Anzeigevorrichtung beinhalten.
Maschinenlesbare Speichervorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Eingabedaten eins oder mehrere von Bohrlochtiefenbereich, Schlammlinientiefe oder Vermessungsdetails beinhalten.
Maschinenlesbare Speichervorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Eingabedaten Drehmoment- und Widerstandsinformationen, Swab- und Surge-Informationen und ein Vibrationsmodell beinhalten.
Maschinenlesbare Speichervorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Vorgänge Analysieren von Ausreißerdaten zum Auffinden und Vorhersagen von Ausfällen beinhalten.
Maschinenlesbare Speichervorrichtung nach Anspruch 16, wobei die Ausreißerdaten verrauschte Daten beinhalten, die zum Vergleichen mit Vorhersagedaten verwendet werden können.
Maschinenlesbare Speichervorrichtung nach Anspruch 16, wobei die Vorgänge Verwenden der Ausreißerdaten zum Ausführen einer zukunftsgerichteten Vorhersage und Schätzung der nichtproduktiven Zeit beinhalten.
System, umfassend: eine Prozessoreinheit; und eine Speichereinheit, die in Wirkbeziehung an die Prozessoreinheit gekoppelt ist, derart, dass die Prozessoreinheit und die Speichereinheit dazu angeordnet sind, Vorgänge auszuführen zum: Empfangen von Eingabedaten in Bezug auf eine steigrohrlose Bohrlochstruktur; Berechnen von Bohrlochenergie der steigrohrlosen Bohrlochstruktur; Bestimmen eines Betriebsumfangs für die steigrohrlose Bohrlochstruktur; Bestimmen einer Energielinie des Betriebsumfangs in Bezug auf eine Sollenergie; und Bestimmen einer zu ergreifenden Maßnahme auf Grundlage einer Schätzung in Bezug darauf, ob die Energielinie ansteigt.
System nach Anspruch 19, wobei die Prozessoreinheit und die Speichereinheit dazu angeordnet sind, Krümmungs- und Torsionsberechnungen anhand der Eingabedaten durchzuführen und eine minimale Energie und eine maximale Energie als Eingabe zum Berechnen der Bohrlochenergie der steigrohrlosen Bohrlochstruktur zu bestimmen.
System nach Anspruch 19, wobei die Maßnahme das Ergreifen einer Korrekturmaßnahme, wenn die Energielinie ansteigt, und das Ergreifen keiner Maßnahme beinhaltet, wenn die Energielinie gleich bleibt oder abfällt.
System nach Anspruch 19, wobei das System eine Anzeigevorrichtung beinhaltet, auf der die Maßnahme präsentiert wird.
System nach Anspruch 19, wobei die Eingabedaten eins oder mehrere von Bohrlochtiefenbereich, Schlammlinientiefe oder Vermessungsdetails beinhalten.
System nach Anspruch 19, wobei die Eingabedaten Drehmoment- und Widerstandsinformationen, Swab- und Surge-Informationen und ein Vibrationsmodell beinhalten.
System nach Anspruch 19, wobei die Prozessoreinheit und die Speichereinheit dazu angeordnet sind, in betriebsrelevanter Weise Ausreißerdaten zu analysieren, um Ausfälle zu finden und vorherzusagen.
System nach Anspruch 25, wobei die Ausreißerdaten verrauschte Daten beinhalten, die zum Vergleichen mit Vorhersagedaten verwendet werden können.
System nach Anspruch 25, wobei die Prozessoreinheit und die Speichereinheit dazu angeordnet sind, unter Verwendung der Ausreißerdaten in betriebsrelevanter Weise eine zukunftsgerichtete Vorhersage und Schätzung der nichtproduktiven Zeit durchzuführen.