DE112017005584T5

DE112017005584T5 - Regelung für ein simuliertes bohrloch zum prüfen mit dynamischem unterdruck

Info

Publication number: DE112017005584T5
Application number: DE112017005584.9T
Authority: DE
Inventors: Dennis J. HAGGERTY; John Douglas Manning; Jacob Andrew McGregor
Original assignee: Halliburton Energy Services Inc
Current assignee: Halliburton Energy Services Inc
Priority date: 2017-01-13
Filing date: 2017-01-13
Publication date: 2019-09-26
Also published as: FR3061926A1; US10781669B2; WO2018132105A1; US20180298732A1

Abstract

Um die Effizienz eines Perforierungswerkzeugsystems zu optimieren, können untertage herrschende Bedingungen simuliert werden, um die optimale Auslegung für das Perforierungswerkzeugsystem zu bestimmen. Ein simuliertes Bohrloch ist in einer simulierten Bohrlochummantelung angeordnet und an eine Formationsprobe gekoppelt. Das simulierte Bohrloch umfasst das Perforierungswerkzeugsystem und eine oder mehrere Füllscheiben, die ein Volumen des simulierten Bohrlochs aufbrauchen. Die Füllscheiben werden verwendet, um den dynamischen Unterdruck für eine jeweilige Simulation eines Perforierungswerkzeugsystems zu regeln. Eine oder mehrere Messungen, die mit dem Perforierungswerkzeugsystem verbunden sind, können zusammen mit einer oder mehreren Aufnahmen generiert werden, nachdem Sprengladungen des Perforierungswerkzeugsystems zum Detonieren gebracht worden sind. Das Perforierungswerkzeugsystem kann zumindest teilweise auf der Grundlage der einen oder mehreren Messungen und der einen oder mehreren Aufnahmen für den spezifischen dynamischen Unterdruck der Simulation modifiziert werden.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft im Allgemeinen die Evaluierung von Einrichtungen, die im Kontext mit einem unterirdischen Bohrloch benutzt, und von Operationen, die im selben Kontext durchgeführt werden, insbesondere das Regeln des dynamischen Unterdrucks beim Prüfen und Simulieren eines Perforierungswerkzeugsystems.
HINTERGRUND
Kohlenwasserstoffe wie etwa Öl und Gas werden gewöhnlich aus unterirdischen Formationen gewonnen, die sich an Land oder auf See befinden können. Die Entwicklung unterirdischer Operationen und die Prozesse, die zum Beziehen von Kohlenwasserstoffen aus einer unterirdischen Formation erforderlich sind, sind komplex. Üblicherweise beinhalten unterirdische Operationen einige verschiedene Schritte, wie beispielsweise das Bohren eines Bohrlochs an einer gewünschten Bohrlokation, das Behandeln des Bohrlochs zum Optimieren der Förderung von Kohlenwasserstoffen und das Durchführen der erforderlichen Schritte zum Fördern und Verarbeiten der Kohlenwasserstoffe aus der unterirdischen Formation. Messungen der unterirdischen Formation können anhand der Operationen vorgenommen werden, um die Formation zu charakterisieren und das Treffen operativer Entscheidungen zu unterstützen. In bestimmten Fällen kann eine Kommunikationsschnittstelle eines Untertagewerkzeugs verwendet werden, um Daten zu übertragen, die mit Messungen der Formation oder anderen Parametern von Untertage in Verbindung stehen.
Ein Perforierungswerkzeugsystem wird gemeinhin verwendet, um den potentiellen Abbau solcher Kohlenwasserstoffe zu maximieren. Allerdings kann es vorkommen, dass das Perforierungswerkzeugsystem bei einer jeweiligen Operation auf der Basis von keinen bis wenig Kenntnissen über das wahrscheinliche Ladungsverhalten untertage ausgewählt wird. Beispielsweise kann eine Auswahl eines Perforierungswerkzeugsystems auf Testdaten gemäß den American Petroleum Institute Recommended Practices (API RP) 19B Section 1 beruhen, mit denen nur eine spezifische Festigkeit bzw. Eindringtiefe von formuliertem Zement unter konkurrierenden Perforierungswerkzeugsystemen und unterschiedlichen Zementzusammensetzungen evaluiert werden. Dabei korreliert die Eindringtiefe von Zement jedoch nicht immer mit der Eindringtiefe in einer unterirdischen Umgebung oder dem Zuflusspotential. Es sind zusätzliche Daten notwendig, um das geeignete Perforierungswerkzeugsystem für eine jeweilige Operation akkurater auszuwählen und auszulegen.
Figurenliste
Einige spezifische beispielhafte Ausführungsformen der Offenbarung lassen sich durch Hinzunahme, zum Teil, der folgenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen erschließen.

1 ist ein Schaubild, das ein veranschaulichendes Bohrungssystem mit einem Perforierungswerkzeugsystem gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt.
2 ist ein Schaubild, das eine veranschaulichende Querschnittsansicht eines Perforierungswerkzeugprüfsystems gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt.
3 ist ein Schaubild eines Perforierungswerkzeugprüfsystems gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
4 ist ein Schaubild eines Informationsverarbeitungssystems gemäß einem oder mehreren Aspekten der vorliegenden Erfindung.
5 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Prüfen und Simulieren eines Perforierungswerkzeugsystems gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung.
6A und 6B stellen beispielhafte Tunnel, die durch ein Perforierungswerkzeugprüfsystem geschaffen worden sind, gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung dar.

Ausführungsformen dieser Offenbarung wurden zwar unter Bezugnahme auf Ausführungsbeispiele der Offenbarung abgebildet und beschrieben und sind anhand dieser definiert, doch implizieren derlei Bezugnahmen keine Einschränkung der Offenbarung, und es kann auf keine solche Einschränkung geschlossen werden. Am offenbarten Gegenstand sind beträchtliche Modifikationen, Änderungen und Äquivalente hinsichtlich Form und Funktion möglich, wie es dem Fachmann der einschlägigen Technik und denjenigen, die den Vorteil dieser Offenbarung besitzen, ersichtlich ist. Die abgebildeten und beschriebenen Ausführungsformen dieser Offenbarung stellen lediglich Beispiele dar und schöpfen nicht den Umfang der Offenbarung aus.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Im Sinne dieser Offenbarung kann ein Informationsverarbeitungssystem eine jede Einrichtung oder einen jeden Satz Einrichtungen beinhalten, die dazu betreibbar sind, eine jede Form von Informationen, Intelligenz oder Daten zu geschäftlichen, wissenschaftlichen, steuerungsbezogenen oder anderen Zwecken zu berechnen, klassifizieren, weiterzuverarbeiten, zu übertragen, empfangen, nachzuverfolgen, zu erzeugen, wechseln, vermitteln, speichern, anzuzeigen, mitzuteilen, zu detektieren, aufzuzeichnen, zu reproduzieren, zu verarbeiten oder verwerten. Bei einem Informationsverarbeitungssystem kann es sich beispielsweise um einen persönlichen Computer, eine Netzwerkspeichervorrichtung oder eine jede andere geeignete Vorrichtung handeln, und es kann hinsichtlich der Größe, Gestalt, Leistungsfähigkeit, Funktionalität und des Preises variieren. Das Informationsverarbeitungssystem kann einen Direktzugriffsspeicher (RAM), eine oder mehrere Verarbeitungsquellen wie etwa eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) oder Hardware- oder Software-Steuerlogik, einen ROM und/oder andere Arten nicht flüchtiger Speicher beinhalten. Zu zusätzlichen Komponenten des Informationsverarbeitungssystems können ein oder mehrere Plattenlaufwerke, ein oder mehrere Netzwerkanschlüsse für die Kommunikation mit externen Vorrichtungen sowie diverse Eingabe/Ausgabe(E/A)-Vorrichtungen wie etwa eine Tastatur, eine Maus und eine Videoanzeige gehören. Das Informationsverarbeitungssystem kann auch einen oder mehrere Busse beinhalten, die dazu betreibbar sind, Kommunikationen zwischen den verschiedenen Hardwarekomponenten zu übertragen. Es kann auch eine oder mehrere Schnittstelleneinheiten beinhalten, die in der Lage sind, ein oder mehrere Signale an eine Steuerung, ein Betätigungselement oder eine ähnliche Vorrichtung zu übertragen.
Im Sinne dieser Offenbarung können zu computerlesbaren Medien eine jede Einrichtung oder ein jeder Satz Einrichtungen gehören, die Daten und/oder Anweisungen für einen Zeitraum erhalten können. Zu computerlesbaren Medien können ohne Einschränkung beispielsweise Speichermedien wie etwa eine Direktzugriffsspeichervorrichtung (zum Beispiel ein Festplattenlaufwerk oder Diskettenlaufwerk), eine Speichervorrichtung mit sequenziellem Zugriff (zum Beispiel ein Bandlaufwerk), eine Kompaktplatte, eine CD-ROM, DVD, ein RAM, ROM, ein elektrisch löschbarer programmierbarer Nur-Lese-Speicher (EEPROM) und/oder ein Flash-Speicher; wie auch Kommunikationsmedien wie etwa Drähte, Lichtwellenleiter, Mikrowellen, Radiowellen und andere elektromagnetische und/oder optische Träger; und/oder eine beliebige Kombination aus den Vorstehenden gehören.
Veranschaulichende Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden hier im Detail beschrieben. Der Übersichtlichkeit halber werden in dieser Patentschrift eventuell nicht sämtliche Merkmale einer tatsächlichen Umsetzung beschrieben. Natürlich versteht es sich, dass bei der Entwicklung einer jeden derartigen tatsächlichen Ausführungsform zahlreiche umsetzungsspezifische Entscheidungen getroffen werden, um die spezifischen Ziele der Umsetzung zu erreichen, die von einer Umsetzung zur anderen variieren werden. Zudem versteht es sich, dass ein derartiger Entwicklungsaufwand komplex und zeitaufwändig sein kann, für den Durchschnittsfachmann, der den Vorteil der vorliegenden Offenbarung besitzt, gleichwohl aber ein Routineunterfangen darstellen sollte.
Zum besseren Verständnisses der vorliegenden Offenbarung werden die folgenden Beispiele bestimmter Ausführungsformen angeführt. Die folgenden Beispiele sollten in keiner Weise derart gedeutet werden, dass sie den Umfang der Erfindung einschränken oder festlegen. Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können auf horizontale, vertikale, gekrümmte oder anderweitig nicht lineare Bohrlöcher in einer jeden Art unterirdischer Formation anwendbar sein. Ausführungsformen können auf Einpressbohrungen wie auch auf Förderbohrungen, einschließlich Kohlenwasserstoffbohrungen, anwendbar sein.
In einem Untertagewerkzeugs können Kupferdrähte zum Kommunizieren zwischen elektrischen Komponenten und elektrischen Werkzeugen verwendet werden. Allerdings neigen Kupferdrähte samt der Anschlussstücke, die zum Verbinden mehrerer Werkzeuge untereinander verwendet werde, dazu, im Lauf der Zeit zu verschleißen. Das Bereitstellen eines Optikprojektionskommunikationssystems, das von jeglichen Kabeln oder Fasern unabhängig ist, reduziert Ausfälle von Einfassung oder Werkzeug aufgrund von Bruch oder Ausfällen von Anschlussstücken. Weiterhin werden Optikprojektionskommunikationen eventuell nicht vom Vorliegen von elektrischen Feldern oder Magnetfeldern beeinflusst, die typischerweise eine Interferenz mit Signalen, die über Kupferkabel versendet werden, verursachen. Effektiv wird das Optikprojektionskommunikationssystem durch das Verwenden von Optikprojektionssignalen zur Kommunikation gegenüber Gegeninduktion, elektromagnetischer Interferenz und Erdschleifen unempfindlich gemacht. In manchen Ausführungsformen wird sichtbares Licht verwendet, um Daten zwischen elektrischen Komponenten in einem Bohrloch zu kommunizieren, was das Risiko der Detektion der Daten durch nicht autorisierte oder nicht vorgesehene Benutzer minimiert. Ein oder mehrere Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung ermöglichen Untertagekommunikationen, die zuverlässig und in der Lage sind, der unterirdischen Umgebung standzuhalten.
Der dynamische Unterdruck (Dynamic Underbalance - DUB) in einem Perforierungswerkzeugprüfsystem, beispielsweise einem Prüfsystem nach Abschnitt 2 oder Abschnitt 4 der American Petroleum Institute Recommended Practices (API RP) 19B, kann durch Einstellen des Bohrkammervolumens in Verbindung mit einem Einstellen des freien Perforatorvolumens in einem simulierten Bohrlochperforator geregelt werden. Eine DUB-Regelung kann sicherstellen, dass eine jeweilige Bohroperation eine maximale Förderung oder Einpressung erzielt, indem ein freigeräumter, offener Perforationstunnel geschaffen wird. Eine DUB-Regelung kann auch verwendet werden, um das Einbrechen eines Perforationstunnels oder ein ungewolltes Einströmen von Sand in das Bohrloch zu verhüten, indem die Größenordnung reduziert oder der Druckabfall gemindert wird, was während eines Perforationsvorgangs oder einer Perforationsoperation erfolgt.
Verschiedene Aspekte der vorliegenden Offenbarung können in unterschiedlichen Umgebungen umgesetzt werden. Beispielsweise ist 1 ein Schaubild, das ein veranschaulichendes Bohrungssystem 100 mit einem Perforierungswerkzeugsystem gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt. Das Bohrungssystem 100 beinhaltet einen Bohrturm 102, der an einer Oberfläche 104 positioniert ist. Der Bohrturm 102 kann Komponenten des Bohrungssystems 100 tragen, einschließlich eines Rohrstrangs 106. Der Rohrstrang 106 kann segmentierte Rohre aufweisen, die sich unter die Oberfläche 10 und in ein Bohrloch 108 erstrecken können. Das Bohrloch 108 kann sich durch unterirdische Formationen 110 in der Erde in dem das Bohrloch 108 umgebenden Bereich erstrecken. Die unterirdischen Formationen 110 können eine Perforation, einen Durchbruch oder eine Bruchstelle 112 beinhalten, die in dieser Schrift allgemein als Bruchstelle 112 bezeichnet werden. In manchen Aspekten kann es sich bei der Bruchstelle 112 um eine Aufspaltung der unterirdischen Formationen 110 handeln, durch die eine Bruchstelle oder ein Spalt in den unterirdischen Formationen 110 entsteht. In zusätzlichen Aspekten kann die Bruchstelle 112 durch einen Frakturierungsprozess geschaffen werden, bei welchem unter hohen Druck gesetztes Gas über das Perforierungswerkzeugsystem oder die Perforierungsbaugruppe 120 in die Formationen 110 gepresst wird. Eine Pumpe 114 wird an der Oberfläche 104 nahe des Bohrlochs 108 positioniert, um ein Fluid in das Bohrloch zu pumpen. Das Fluid kann in einer derartigen Rate in das Bohrloch gepumpt werden, dass die Bruchstelle 112 aufgeweitet oder eine Perforation oder Bruchstelle 112 aufgefüllt wird. Die Bruchstelle 112 kann als Weg für die Förderung von Kohlenwasserstoffen aus unterirdischen Lagerstätten dienen. Eine Pumpvorrichtung 116 mit langsamer Einpressung kann einbezogen werden, um zusätzliches Fluid in die Bruchstelle 112 einzupressen, um die Bruchstelle 112 in der unterirdischen Formation 110 weiter zu öffnen oder aufzuweiten. In einem oder mehreren Aspekten kann die Pumpvorrichtung 116 mit langsamer Einpressung an der Oberfläche positioniert werden, wie anhand des Kästchens 116A in 1 abgebildet. In alternativen Aspekten kann die Pumpvorrichtung 116 mit langsamer Einpressung am Rohrstrang 106 positioniert werden, wie anhand des Kästchens 116B abgebildet. Das Fluid kann mit Stützmittel und anderen Zusatzstoffen versetzt werden, während oder bevor das Fluid die Pumpe 114 passiert. Das Stützmittel kann nach Abschluss des Frakturierungsprozesses in der Bruchstelle 112 verbleiben, um zu verhindern, dass sich die Bruchstelle 112 komplett verschließt. In der Abbildung ist die Pumpvorrichtung 116 mit langsamer Einpressung zwar an einem Rohrstrang 106 untertage im Bohrloch 108 positioniert, doch kann die Pumpvorrichtung 116 mit langsamer Einpressung auch im Ganzen oder teilweise an der Oberfläche 104 positioniert werden. Beispielsweise kann die Pumpvorrichtung 116 mit langsamer Einpressung an der Oberfläche 104 der Pumpe 114 nachgelagert positioniert werden.
Das Perforierungswerkzeugsystem 120, das gemäß einem oder mehreren Aspekten der vorliegenden Offenbarung ausgelegt oder kalibriert ist, kann auch untertage positioniert oder platziert werden. In einer oder mehreren Ausführungsformen kann das Perforierungswerkzeugsystem 120 entlang des Rohrstrangs 106, einer Bohrgarnitur oder einer bzw. eines jeden anderen geeigneten Untertageplatzierungsvorrichtung oder -werkzeugs positioniert, darin integriert oder daran gekoppelt werden. Das Perforierungswerkzeugsystem 120 kann Hohlladungen oder Sprengladungen umfassen, die bei Detonation einen Tunnel (beispielsweise die Bruchstelle 112) durch das Futterrohr oder die Auskleidung, die sich innerhalb des Bohrlochs 108 befinden, in der Formation 110 schaffen. Das Perforierungswerkzeugsystem 120 kann über eine elektrische Verbindung 122 an eine Steuereinheit 118 an der Oberfläche 104 gekoppelt sein.
In einer oder mehreren Ausführungsformen kann die Steuereinheit 118 im Bohrloch oder von der Bohrlochumgebung 100 entfernt positioniert sein. Die Steuereinheit 118 kann ein Signal an das Perforierungswerkzeugsystem 120 übertragen, damit die (nicht gezeigten) Sprengladungen, die sich im Inneren des Perforierungswerkzeugsystems 120 befinden, zur Detonation gebracht werden. In einer oder mehreren Ausführungsformen kann die elektrische Verbindung 122 aus einem beliebigen Material bestehen, das zum Übertragen eines elektrischen Signals geeignet ist, darunter eine Wireline, ein oder mehrere Kabel (wie etwa ein Sprengkabel) oder eine beliebige andere geeignete leitfähige Leitung oder Verbindung. Das Perforierungswerkzeugsystem 120 kann gemäß einem oder mehreren beliebigen Aspekten der vorliegenden Offenbarung ausgelegt werden.
2 ist ein Schaubild, das eine veranschaulichende Querschnittsansicht eines Perforierungswerkzeugprüfsystems 200 gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung zeigt. Das Perforierungswerkzeugprüfsystem 200 umfasst eine simulierte Bohrlochummantelung 260. Die simulierte Bohrlochummantelung 260 kann, wie in 2 dargestellt, eine zylindrische Gestalt aufweisen. In einer oder mehreren Ausführungsformen kann die simulierte Bohrlochummantelung 260 eine beliebige geeignete Gestalt aufweisen, welche die Simulation eines Perforierungswerkzeugsystems 120 gemäß einem oder mehreren Aspekten der vorliegenden Offenbarung gestattet. Ein simuliertes Bohrloch 250 ist im Inneren der simulierten Bohrlochummantelung 260 angeordnet und an eine Formationsprobe 220 gekoppelt. Das simulierte Bohrloch 250 wird unter Druck gesetzt, um einen Druck, der einem Druck im Bohrloch nahekommt, auf das Perforierungswerkzeugsystem 120 aufzubringen. Das simulierte Bohrloch 250 kann die Anforderungen für Bohrlochaushöhlungen nach Abschnitt 2 und Abschnitt 4 der API RP 19 erfüllen.
Ein Perforierungswerkzeugsystem 120 ist im Inneren des simulierten Bohrlochs 250 der simulierten Bohrlochummantelung 260 angeordnet. Das Perforierungswerkzeugsystem 120 umfasst eine Sprengladung 210. Das Perforierungswerkzeugsystem 120 kann an einer oder mehreren beliebigen Komponenten, die für eine jeweilige Operation erforderlich sind, angeordnet sein oder diese beinhalten. Eine Sprengschnur 270 kann mit der Sprengladung 210 des Perforierungswerkzeugsystems 120 verbunden sein. Die Sprengschnur 270 kann durch eine (nicht gezeigte) Öffnung an einem Ende des Perforierungswerkzeugsystems 120 oder an einer beliebigen anderen Stelle des Perforierungswerkzeugsystems 120 hindurchtreten. Die Sprengschnur 270 kann direkt oder indirekt oder elektrisch oder kommunikativ an eine Leistungsquelle oder ein Informationsverarbeitungssystem gekoppelt werden, sodass ein elektrisches Signal bewirkt, dass die Sprengladung 210 zur Detonation gebracht wird. Die Detonation der Sprengladung 210 kann manuell oder durch Ausführen einer oder mehrerer Anweisungen eines Softwareprogramms, das in einem nicht transitorischen Speicher eines Informationsverarbeitungssystems gespeichert ist, gesteuert werden. Es ist zwar nur eine Sprengladung 210 dargestellt, doch sieht die vorliegende Offenbarung eine beliebige Anzahl an Sprengladungen 210 in beliebig vielen Auslegungen vor.
Eine oder mehrere Füllplatten 240 können im Inneren der Aushöhlung des simulierten Bohrlochs 250 zwischen einem simulierten Bohrlochaufsatz 280 des simulierten Bohrlochs 250 und dem Perforierungswerkzeugsystem 120 angeordnet sein. Die eine oder mehreren Füllscheiben 240 können formschlüssig an der Innenwand 290 des simulierten Bohrlochs 250 anliegen oder beliebige andere geeignete Dimensionen gemäß einer Bohrlochoperation aufweisen. Die Füllscheiben 240 können Aluminium oder ein beliebiges anderes geeignetes Material umfassen. Die Füllscheiben 240 reduzieren das Volumen oder den Leerraum der Aushöhlung des simulierten Bohrlochs 250. Je mehr Volumen durch die Füllscheiben 240 aufgebraucht wird, desto tiefreichender und umfassender ist die Druckverringerung, die auf die Detonation der Sprengladung 210 folgt (DUB-Effekt). Die Füllscheibe 240 kann eine beliebige Größe, Dimension oder Dicke umfassen, die für eine jeweilige Operation geeignet sind. Eine Frontplatte 282, die im Inneren des simulierten Bohrlochs 250 zwischen dem Perforierungswerkzeugsystem 120 und der Formationsprobe 220 angeordnet ist, beinhaltet beispielsweise ein simuliertes Futterrohr oder Zement. Die Frontplatte 282 kann Stahl umfassen und von einer Zementschicht hinterfangen sein. In einer oder mehreren Ausführungsformen sind das Perforierungswerkzeugsystem 120 und die Formationsprobe 220 direkt oder indirekt mit der Frontplatte 282 verbunden. In einer oder mehreren Ausführungsformen ist das Perforierungswerkzeugsystem in der Frontplatte 282 angeordnet oder positioniert; beispielsweise sitzt sie in einer oder mehreren (nicht gezeigten) Kerben der Frontplatte 282.
Das Perforierungswerkzeugprüfsystem 200 kann eine oder mehrere Gesteinslastfluidkammern 230 umfassen, die die Formationsprobe 220 umgebend angeordnet sind. Die Gesteinslastfluidkammern 230 können Gesteinslastfluid umfassen, das zum Aufbringen eines lithostatischen Drucks während einer Simulation verwendet wird, um die lithostatische Spannung der Formationsprobe 220 zu simulieren.
3 ist ein Schaubild eines Perforierungswerkzeugprüfsystems 300 gemäß einem oder mehreren Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Das Perforierungswerkzeugprüfsystem 300 kann das gleiche wie das in 2 gezeigte Perforierungswerkzeugprüfsystem 200 sein.
3 stellt ein simuliertes Bohrloch 250 dar, das eine oder mehrere Füllscheiben 240 und ein Perforierungswerkzeugsystem 120, eine Probenformation 220, einen Strömungsverteiler 330 und eine im Inneren eines Druckbehälters 310 angeordnete Strömungsleitung 320 umfasst.
Das Perforierungswerkzeugsystem 120 ist an eine Probenformation 220 angrenzend angeordnet, um eine Perforations- oder Frakturierungsoperation zu simulieren. Ein Strömungsverteiler 330 ist mit der Probenformation 220 verbunden oder tritt damit in Eingriff, um unter Druck gesetztes Fluid aus der Strömungsleitung 320 gleichmäßig zu verteilen, um in der Probenformation 200 eine Perforation zu schaffen oder aufzuweiten.
Diese gleichmäßige Verteilung von unter Druck gesetztem Fluid zu einer Perforation ermöglicht eine Beurteilung der DUB-Leistung.
Das Perforierungswerkzeugsystem 300 kann einen Bohrlochsammler 360 und einen Porensammler 370 umfassen. Der Porensammler 370 kann eine Fluidkammer 374 umfassen. Die Fluidkammer 374 kann mit einem Druckfluid, beispielsweise aromafreiem Terpentinersatz (OMS), formulierter Salzlösung, Schlamm, Kill Pill, Abdichtungsfluid, Stimulationsfluid oder einem beliebigen anderen Fluid, das für eine jeweilige Operation oder Simulation geeignet ist, gefüllt werden. Jede Fluidart in der Fluidkammer 374 kann sich anders auf den DUB auswirken, was an den Eigenschaften (zum Beispiel Viskosität und Fließverhalten) des jeweiligen Fluids liegt. Der Porensammler 370 kann einen Gasspeicher 376 umfassen. Der Gasspeicher 376 kann mit einem Stickstoffgas gefüllt sein. Der Porensammler 370 kann einen Kolben 372 umfassen, der eine Kraft auf die Fluidkammer 374 ausübt, um zu bewirken, dass Fluid über die Strömungsleitung 320 zum Strömungsverteiler 330 strömt. Der Porensammler 370 kann ein Umgehungsventil 378 umfassen, um den Druck des Porensammlers 370 zu regeln. Ein Druckwandler 340 kann mit der Strömungsleitung 320 verbunden sein, um den Druck des Fluids zu messen, das aus dem Porensammler 370 zum Strömungsverteiler 330 strömt.
Der Bohrlochsammler 360 kann eine Fluidkammer 364 umfassen. Die Fluidkammer 364 kann mit einem Druckfluid, beispielsweise aromafreiem Terpentinersatz (OMS), formulierter Salzlösung, Schlamm, Kill Pill, Abdichtungsfluid, Stimulationsfluid oder einem beliebigen anderen Fluid, das für eine jeweilige Operation oder Simulation geeignet ist, gefüllt werden. Jede Fluidart in der Fluidkammer 364 kann sich anders auf den DUB auswirken, was an den Eigenschaften (zum Beispiel Viskosität und Fließverhalten) des jeweiligen Fluids liegt. Der Bohrlochsammler 360 kann einen Gasspeicher 366 umfassen. Der Gasspeicher 366 kann mit einem Stickstoffgas gefüllt sein. Der Bohrlochsammler 360 kann einen Kolben 362 umfassen, um eine sich auf die Fluidkammer 364 auswirkende Kraft zu isolieren und zu regulieren, um zu bewirken, dass Fluid über die Strömungsleitung 380 aus dem simulierten Bohrloch 250 strömt. Der Porensammler 370 kann ein Umgehungsventil 368 umfassen, um den Druck des Bohrlochsammlers 370 zu regeln. Ein Druckwandler 342 kann mit der Strömungsleitung 380 verbunden sein, um den Druck des Fluids zu messen, das aus dem Bohrloch 250 zum Bohrlochsammler 360 strömt. Ein Umgehungsventil 350 kann mit der Strömungsleitung 320 und der Strömungsleitung 380 verbunden sein, um den Druck zwischen dem Porensammler 370 und dem Bohrlochsammler 360 auszugleichen. Das Ausgleichen des Drucks stoppt die Strömung des Fluids.
4 ist ein Schaubild, das ein beispielhaftes Informationsverarbeitungssystem 400 gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt. Die Steuereinheit 118 kann eine Form annehmen, die dem Informationsverarbeitungssystem 400 ähnelt. Ein Prozessor oder eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 401 des Informationsverarbeitungssystems 400 ist kommunikativ mit einem Speicherkontrollerknoten oder einer Northbridge 402 gekoppelt. Zu dem Prozessor 401 können beispielsweise ein Mikroprozessor, eine Mikrosteuerung, ein digitaler Signalprozessor (DSP), eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) oder eine beliebige andere digitale oder analoge Schaltung gehören, die dazu ausgelegt sind, Programmanweisungen zu interpretieren und/oder auszuführen und/oder Daten zu verarbeiten. Der Prozessor 401 kann dazu ausgelegt sein, Programmanweisungen oder andere Daten zu interpretieren und/oder auszuführen, die abgerufen wurden und in einem beliebigen Speicher wie etwa dem Speicher 403 oder einem Festplattenlaufwerk 407 gespeichert sind. Programmanweisungen oder anderen Daten können Teile von Software oder Anwendung zum Ausführen eines oder mehrerer in dieser Schrift beschriebener Verfahren darstellen. Zu dem Speicher 403 können ein Festwertspeicher (ROM), ein Direktzugriffsspeicher (RAM), Festspeicher oder plattenbasierter Speicher gehören. Jedes Speichermodul kann ein(e) beliebige(s) System, Vorrichtung oder Gerät einschließen, das bzw. die dazu ausgelegt ist, Programmanweisungen und/oder Daten für einen Zeitraum zu erhalten (z. B. computerlesbare nicht transitorische Medien). Zum Beispiel können Anweisungen von einer Softwareanwendung abgerufen und in dem Speicher 403 zur Ausführung durch den Prozessor 401 gespeichert werden.
Bezüglich 4 können Modifikationen, Ergänzungen oder Auslassungen vorgenommen werden, ohne aus dem Rahmen der vorliegenden Offenbarung zu fallen. Zum Beispiel zeigt 4 eine bestimmte Auslegung von Komponenten des Informationsverarbeitungssystems 400. Dabei können allerdings beliebige geeignete Auslegungen von Komponenten verwendet werden. Zum Beispiel können Komponenten des Informationsverarbeitungssystems 400 entweder als physikalische oder logische Komponenten umgesetzt werden. Des Weiteren kann eine Funktionalität, die mit Komponenten des Informationsverarbeitungssystems 400 verknüpft ist, in einigen Ausführungsformen in Schaltungen oder Komponenten für besondere Zwecke umgesetzt werden. In anderen Ausführungsformen kann eine Funktionalität, die mit Komponenten des Informationsverarbeitungssystems 400 verknüpft ist, in konfigurierbaren Mehrzweckschaltungen oder -komponenten umgesetzt werden. Zum Beispiel können Komponenten des Informationsverarbeitungssystems 400 anhand von konfigurierten Computerprogrammanweisungen umgesetzt werden.
Der Speicherkontrollerknoten 402 kann einen Speicherkontroller zum Leiten von Informationen zu oder von diversen Systemspeicherkomponenten innerhalb des Informationsverarbeitungssystems 400, wie etwa dem Speicher 403, dem Speicherelement 406 und der Festplatte 407 beinhalten. Der Speicherkontrollerknoten 402 kann an den Speicher 403 und eine Grafikprozessoreinheit 404 gekoppelt sein. Der Speicherkontrollerknoten 402 kann auch an einen E/A-Steuerknoten oder eine Südbrücke 405 gekoppelt sein. Der E/A-Knoten 405 ist an Speicherelemente des Informationsverarbeitungssystems 400, einschließlich eines Speicherelements 406, gekoppelt, das einen Flash-ROM umfassen kann, der ein Eingabe/Ausgabe-Grundsystem (BIOS) des Computersystems beinhaltet. Der E/A-Knoten 405 ist zudem an die Festplatte 407 des Informationsverarbeitungssystems 400 gekoppelt. Der E/A-Knoten 405 kann auch an einen Super-E/A-Chip 408 gekoppelt sein, der wiederum an mehrere der E/A-Anschlüsse des Computersystems, einschließlich der Tastatur 409 und Maus 410, gekoppelt ist.
5 ist ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Prüfen und Simulieren eines Perforierungswerkzeugsystems gemäß Aspekten der vorliegenden Offenbarung. Bei Schritt 502 wird ein vorgegebener DUB für ein jeweiliges Bohrloch oder eine jeweilige Bohrlochoperation ausgewählt. Der vorgegebene DUB ist der Soll-DUB für das Perforierungswerkzeugprüfsystem. Ein Bohrloch 108 kann beispielsweise einen bekannten (vorgegebenen oder Soll-) DUB aufweisen. Um Operationen unter Verwendung eines jeweiligen Perforierungswerkzeugsystems 120 (von 1) zu optimieren, können Simulationen durchgeführt werden, die im Bohrloch 108, der Formation 110 herrschende Bedingungen und den bekannten DUB simulieren, um die optimale Auslegung eines Perforierungswerkzeugsystems 120 zu bestimmen.
Bei Schritt 504 wird das Perforierungswerkzeugsystem 120 ausgewählt. Beispielsweise kann ein Betreiber des Bohrungssystems 100 eine spezifische Art Perforierungswerkzeugsystem 120 verwenden und das Perforierungswerkzeugsystem 120 zur Simulation auswählen. In einer oder mehreren Ausführungsformen kann das ausgewählte Perforierungswerkzeugsystem 120 auf der Grundlage beliebig vieler Faktoren ausgewählt werden, zu denen unter anderem die Art der Formation 110, des Bohrlochs 108, die Art der Bohrlochfluide, der Ist-Bestand oder ein beliebiger anderer Faktor oder eine Kombination daraus gehören. Bei Schritt 506 wird die Auslegung für eine oder mehrere Sprengladungen 210 für das ausgewählte Perforierungswerkzeugsystem 120 ausgewählt. Dieselben Faktoren, die auf das Auswählen des Perforierungswerkzeugsystems 120 anwendbar sind, können auf das Auswählen einer Auslegung für eine oder mehrere Sprengladungen 210 auswählbar sein.
Bei Schritt 508 wird die Formationsprobe 220 ausgewählt. Die Formationsprobe wird auf der Grundlage der bekannten Formationsart oder auf der Grundlage erwarteter Formationsarten bei einer jeweiligen Region ausgewählt. Bei Schritt 510 werden die Druckfluide für jeden von dem Porensammler 370 und dem Bohrlochsammler 360 ausgewählt. Die Art des Druckfluids kann zumindest teilweise auf der Grundlage der Formationsart, des ausgewählten Perforierungswerkzeugsystems 120, der ausgewählten Auslegung der einen oder mehreren Sprengladungen 210, des Bohrlochs 108, des vorgegebenen DUB oder eines beliebigen anderen Faktors oder einer Kombination ausgewählt werden.
Bei Schritt 512 wird das ausgewählte Perforierungswerkzeugsystem 120 mit der ausgewählten Auslegung der einen oder mehreren Sprengladungen 210 in das simulierte Bohrloch 150 eines Perforierungswerkzeugprüfsystems 200 eingeführt. Das Perforierungswerkzeugprüfsystem 200 umfasst die ausgewählte Formationsprobe 220, welche die ausgewählte Auslegung der einen oder mehreren Sprengladungen 210 und das ausgewählte Druckfluid umfasst.
Bei Schritt 514 wird eine Simulation anhand der ausgewählten Komponenten, wie vorstehend erläutert, durchgeführt. Die simulierte Bohrlochummantelung 260 des Perforierungswerkzeugprüfsystems 200 wird unter Druck gesetzt, indem ein lithostatischer Druck der Gesteinsbelastungskammer 230 eingestellt wird und ein Porendruck der ausgewählten Formationsprobe 220 über den Porensammler 370 ausgewählt wird. Eine Sprengladung 210 des Perforierungswerkzeugsystems 120 wird zur Detonation gebracht. Der DUB-Vorgang erfolgt verzögerungsfrei, und die resultierende Auswirkung des DUB-Vorgangs auf den Perforationstunnel kann durch Entfernen der Formationsprobe 220 beurteilt werden, indem die Formationsprobe 220 aufgespalten wird, um den Perforationstunnel freizulegen, oder indem die Formationsprobe 220 per Computertomographie (CT) gescannt wird. Es kann ein Strömungstest durchgeführt werden, um die Fließfähigkeit zu messen, mit der ein Fluid in den neu geschaffenen Perforationstunnel oder aus diesem heraus strömt. Der Druck in der simulierten Bohrlochummantelung 260 wird anhand des Bohrlochsammlers 360 reduziert, um das Strömen von Fluid aus dem Perforationstunnel oder Spalt zuzulassen. Ein oder mehrere beliebige von Durchlässigkeit und Strömungsgeschwindigkeit können gemessen, erfasst, gespeichert werden oder eine beliebige Kombination daraus. Der Bohrlochdurck wird angehoben, damit er dem Porendruck entspricht, um das Strömen von Fluid zu stoppen. Die Formationsprobe wird entnommen, und der Perforationstunnel oder Spalte in der Probenformation 220 werden Messungen unterzogen. Eine beliebige oder mehrere beliebige andere Messungen und Aufnahmen, zum Beispiel Computertomographie(CT)-Scans, können generiert oder erzeugt werden, wie unter Bezugnahme auf die Schritte 522 und 524 erläutert.
In einer oder mehreren Ausführungsformen ist Schritt 514 nicht notwendig, da keine Ausgangswertmessungen oder -aufnahmen erforderlich sind, und das Verfahren geht zu Schritt 516 über. Bei 516 werden eine oder mehrere Füllscheiben 240 zumindest teilweise auf der Grundlage von einem oder mehreren beliebigen von dem vorgegebenen DUB, der Größe des simulierten Bohrlochs 250, dem Umfang des Leerraums oder Restvolumens (der Aushöhlung) in dem simulierten Bohrloch 250 zwischen dem simulierten Bohrlochaufsatz 280 und dem Perforierungswerkzeugsystem 120 oder von beliebigen anderen Kriterien ausgewählt. Die Anzahl der Füllscheiben 240 wird derart ausgewählt, dass das Volumen oder der Leerraum des simulierten Bohrlochs 250 verringert wird, um das Perforierungswerkzeugprüfsystem 200 auf den ausgewählten vorgegebenen oder Soll-DUB zu kalibrieren. Bei Schritt 518 werden die eine oder mehreren Füllscheiben 240 zwischen einem simulierten Bohrlochaufsatz 280 des simulierten Bohrlochs 250 und dem Perforierungswerkzeugsystem 120 angeordnet.
Bei Schritt 520 wird eine Simulation wie vorstehend in Bezug auf Schritt 514 durchgeführt. Der mit der Simulation verbundene spezifische DUB wird beispielsweise unter Verwendung eines (nicht gezeigten) ballistischen Hochgeschwindigkeitsmessgeräts bestimmt oder gemessen und mit dem vorgegebenen DUB verglichen. In einer oder mehreren Ausführungsformen wird der spezifische oder Ist-DUB mit dem vorgegebenen DUB verglichen. Wenn beispielsweise der spezifische oder Ist-DUB und der vorgegebene DUB innerhalb eines vorgegebenen Bereichs oder Schwellenwerts voneinander liegen, dann geht das Verfahren zu Schritt 524 über; andernfalls geht das Verfahren zu Schritt 516 über. Bei Schritt 524 werden ein oder mehrere Strömungstests vorgenommen, um die Ergiebigkeit der einen oder mehreren erzeugten oder generierten Aufnahmen (wie etwa eines Computertomographiescans, „CT-Scans“) zu ermitteln, und Daten, die mit der Leistungsfähigkeit des Perforierungswerkzeugsystems 120 verbunden sind, werden generiert. Die mit der Leistungsfähigkeit des Perforierungswerkzeugsystems 120 verbundenen Daten können die Tiefe oder Größenordnung oder Dimensionen des in der Formationsprobe 220 geschaffenen Perforationstunnels (der simulierten Bruchstelle), die Geometrie der Bohrung, die Menge an Schüttmaterial oder losem Material, das in der simulierten Bohrlochummantelung 260 zurückbleibt, und die Tiefe der letzten Störungsspur umfassen. Durch das Regeln des dynamischen Unterdrucks kann der Perforationstunnel aufgeweitet werden, um ein besseres Fließverhalten zu generieren.
Bei Schritt 526 werden eine oder mehrere Modifikationen zumindest teilweise auf der Grundlage von einem oder mehreren beliebigen von den generierten Aufnahmen, dem spezifischen DUB, dem Umfang des Perforationstunnels oder der Bohrung, der verblieben ist und potentiell beseitigt werden kann, und den mit der Leistungsfähigkeit des Perforierungswerkzeugsystems 120 verbundenen Daten bestimmt. Beispielsweise ist ein optimaler DUB erreicht, wenn der in der Formationsprobe 220 geschaffene Tunnel leer ist, und ein minimaler DUB ist erreicht, wenn erstmals Material im Tunnel erscheint; bei Schritt 528 wird das Perforierungswerkzeugsystem 120 modifiziert. Das Verfahren kann bei Schritt 512 fortfahren oder enden. In einer oder mehreren Ausführungsformen wird das modifizierte Perforierungswerkzeugsystem 120 untertage im Bohrloch 108 des Bohrungssystems 100 platziert.
6A und 6B stellen beispielhafte Tunnel dar, die durch ein Perforierungswerkzeugprüfsystem, zum Beispiel das Perforierungswerkzeugprüfsystem 200 von 2 oder das Perforierungswerkzeugprüfsystem 300 von 3, geschaffen wurden. 6A stellt einen Tunnel 610 dar, der aufgrund von DUB-Effekten, aber vor jeder Bestimmung eines optimal DUB in der Formationsprobe 220 geschaffen wurde. 6B stellt einen vergrößerten Tunnel 610 dar, der aufgrund von DUB-Effekten nach Modifikationen des Perforierungswerkzeugsystems 120 zum Erlangen eines optimalen DUB in der Formationsprobe 220 geschaffen wurde. Sobald die Strömung von Fluid durch den Tunnel 610 von 6B initiiert worden ist, wird jegliches loses Material, das in dem Tunnel 610 von 6B enthalten ist, ausgespült, und eine optimale Förderung wird erreicht. Die Simulationsergebnisse von 6B (und eine oder mehrere beliebige Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung) können auf eine jede Formation, beispielsweise auf die unterirdische Formation 110 in 1, anwendbar sein, um eine optimale Förderung von Fluid, Kohlenwasserstoffen oder beliebige andere unterirdische Materialien zu erreichen.
Durch das Durchführen des Prüfens und Simulierens eines Perforierungswerkzeugsystems 120 in der kontrollierten Umgebung der Perforierungswerkzeugprüfsysteme 200 und 300 kann die Leistungsfähigkeit eines zur Verwendung untertage ausgewählten Perforierungswerkzeugsystems, zum Beispiel des Perforierungswerkzeugsystems 120 von 1, oberirdisch bestimmt und vor der Platzierung untertage optimiert werden, was die Kosten einer jeweiligen Operation reduziert.
In einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst ein Simulationsverfahren für ein Perforierungswerkzeugsystem ein Anordnen eines Perforierungswerkzeugsystems in einem simulierten Bohrloch einer simulierten Bohrlochummantelung, wobei das Perforierungswerkzeugsystem eine oder mehrere Sprengladungen umfasst, ein Anordnen einer Formationsprobe angrenzend an das Perforierungswerkzeugsystem in der simulierten Bohrlochummantelung, ein Einführen einer oder mehrerer Füllscheiben in eine Aushöhlung des simulierten Bohrlochs, wobei die eine oder mehreren Füllscheiben zumindest teilweise auf zumindest einem von einem vorgegebenen dynamischen Unterdruck (DUB), einer Größe des simulierten Bohrlochs und einer Größe der Aushöhlung beruhen, ein Unter-Druck-Setzen des simulierten Bohrlochs, ein Zum-Detonieren-Bringen der einen oder mehreren Sprengladungen, um eine Perforation in der Formationsprobe zu schaffen, ein Generieren von zumindest einem von Daten, die mit einer Leistungsfähigkeit des Perforierungswerkzeugsystems verbunden sind, und einer oder mehreren Aufnahmen, ein Bestimmen eines Ist-DUB und ein Modifizieren des Perforierungswerkzeugsystems zumindest teilweise auf der Grundlage von dem DUB, den Daten und der einen oder den mehreren generierten Aufnahmen. In einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner ein Einströmen eines unter Druck gesetzten Fluids durch das Perforierungswerkzeugsystem in die Perforation. In einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner ein gleichmäßiges Verteilen des unter Druck gesetzten Fluids anhand eines an die Formationsprobe gekoppelten Strömungsverteilers. In einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner ein Auswählen des unter Druck gesetzten Fluids zumindest teilweise auf der Grundlage von einer oder mehreren Eigenschaften des unter Druck gesetzten Fluids, wobei sich die eine oder mehreren Eigenschaften auf den Ist-DUB auswirken. In einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner ein Ändern des Ist-DUB durch Auswählen eines anderen unter Druck gesetzten Fluids. In einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner ein Ändern des DUB durch Hinzufügen einer Füllscheibe zu der einen oder den mehreren Füllscheiben oder Entfernen einer Füllscheibe von der einen oder den mehreren Füllscheiben. In einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner ein Bestimmen, ob der vorgegebene DUB und der Ist-DUB innerhalb eines vorgegebenen Schwellenwerts liegen. In einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner ein Durchführen eines oder mehrerer Strömungstests zum Messen der Ergiebigkeit der einen oder mehreren generierten Aufnahmen.
In einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst ein Simulationsbohrungssystem eine simulierte Bohrlochummantelung, ein in der simulierten Bohrlochummantelung angeordnetes simuliertes Bohrloch, eine an einem ersten Ende des simulierten Bohrlochs angeordnete Frontplatte, ein Perforierungswerkzeugsystem, das im Inneren des Bohrlochs zwischen einem zweiten Ende und dem ersten Ende des simulierten Bohrlochs angeordnet ist, eine im Inneren der simulierten Bohrlochummantelung angeordnete Formationsprobe, wobei die Formationsprobe mit der Frontplatte verbunden ist, eine oder mehrere im Inneren des Perforierungswerkzeugsystems angeordnete Sprengladungen, wobei die eine oder mehreren Sprengladungen derart angeordnet sind, dass eine Detonation der Sprengladungen eine Perforation in der Formationsprobe schafft, und eine oder mehrere Füllscheiben, die im Inneren des simulierten Bohrlochs zwischen dem zweiten Ende des simulierten Bohrlochs und dem Perforierungswerkzeugsystem angeordnet sind, wobei sich die eine oder mehreren Füllscheiben auf einen dynamischen Unterdruck des Perforierungswerkzeugprüfsystems auswirken. In einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst das Simulationsbohrungssystem ferner einen im Inneren der Bohrlochummantelung angeordneten Porensammler, einen im Inneren der Bohrlochummantelung angeordneten Bohrlochsammler und ein an den Porensammler und den Bohrlochsammler gekoppeltes Umgehungsventil, wobei das Umgehungsventil den Druck zwischen dem Porensammler und dem Bohrlochsammler ausgleicht, um die Strömung eines unter Druck gesetzten Fluids in die Formationsprobe zu stoppen. In einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst das Simulationsbohrungssystem ferner einen an die Formationsprobe gekoppelten Strömungsverteiler, wobei der Strömungsverteiler ein unter Druck gesetztes Fluid gleichmäßig zu der Formationsprobe verteilt. In einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst das Simulationsbohrungssystem ferner ein Informationsverarbeitungssystem, wobei das Informationsverarbeitungssystem einen Prozessor und einen an den Prozessor gekoppelten Speicher umfasst, wobei der Speicher eine oder mehrere Anweisungen enthält, die bei Ausführung durch den Prozessor den Prozessor dazu veranlassen, eine oder mehrere Aufnahmen zu generieren, die mit einer Perforation der Formationsprobe verbunden sind. In einer oder mehreren Ausführungsformen veranlassen die eine oder mehreren Anweisungen den Prozessor weiterhin dazu, einen Ist-DUB zu bestimmen und eine Modifikation des Simulationsbohrungssystem zumindest teilweise auf der Grundlage des Ist-DUB zu bestimmen.
Eine oder mehrere Ausführungsformen sehen ein nicht transitorisches computerlesbares Medium vor, in dem eine oder mehrere Anweisungen gespeichert sind, die bei Ausführung einen Prozessor dazu veranlassen, einen angestrebten dynamischen Unterdruck (DUB) für eine Simulation einer Bohrungsoperation zu bestimmen, ein Perforierungswerkzeugsystem für die Simulation zu bestimmen, eine Auslegung für eine oder mehrere Sprengladungen für die Simulation zu bestimmen, eine Formationsprobe für die Simulation zu bestimmen, eine Auslegung einer oder mehrerer Füllscheiben zumindest teilweise auf der Grundlage des Soll-DUB zu bestimmen und eine Simulation durchzuführen, wobei das Durchführen der Simulation ein Unter-Druck-Setzen einer simulierten Bohrlochummantelung, ein Zum-Detonieren-Bringen zumindest einer von der einen oder den mehreren Sprengladungen, ein Bestimmen eines Ist-DUB, ein Generieren einer oder mehrerer Aufnahmen der Perforation und ein Bestimmen einer Modifikation der Simulation zumindest teilweise auf der Grundlage von zumindest einem des Ist-DUB und der einen oder mehreren generierten Aufnahmen umfasst. In einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst das Durchführen der Simulation ferner ein Einströmen eines unter Druck gesetzten Fluids durch das Perforierungswerkzeugsystem in die Perforation. In einer oder mehreren Ausführungsformen veranlassen die eine oder mehreren Anweisungen bei Ausführung den Prozessor ferner dazu, ein unter Druck gesetztes Fluid zumindest teilweise auf der Grundlage einer oder mehrerer Eigenschaften des unter Druck gesetzten Fluids auszuwählen, wobei sich die eine oder mehreren Eigenschaften auf den Ist-DUB auswirken. In einer oder mehreren Ausführungsformen veranlassen die eine oder mehreren Anweisungen bei Ausführung den Prozessor ferner dazu, zu bestimmen, ob der vorgegebene DUB und der Ist-DUB innerhalb eines vorgegebenen Schwellenwerts liegen. In einer oder mehreren Ausführungsformen veranlassen die eine oder mehreren Anweisungen bei Ausführung den Prozessor ferner dazu, einen oder mehrere Strömungstests durchzuführen, um die Ergiebigkeit der einen oder mehreren generierten Aufnahmen zu ermitteln. In einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst das Durchführen der Simulation ferner ein Reduzieren des Drucks in der simulierten Bohrlochummantelung, um eine Strömung eines Fluids aus der Perforation zuzulassen. In einer oder mehreren Ausführungsformen veranlassen die eine oder mehreren Anweisungen bei Ausführung den Prozessor ferner dazu, die Strömungsgeschwindigkeit des Fluids aus der Perforation zu messen.
Folglich ist die vorliegende Offenbarung gut geeignet, die Ziele und Vorteile, die aufgeführt wurden, wie auch diejenigen, die damit zusammenhängen, zu erreichen. Die vorstehend offenbarten besonderen Ausführungsformen sind lediglich veranschaulichend, da die vorliegende Offenbarung modifiziert und auf verschiedene, jedoch äquivalente Arten umgesetzt werden kann, welche für den Fachmann, für den die in dieser Patentschrift enthaltenen Lehren von Vorteil sind, ersichtlich sind. Ferner sind keine Einschränkungen bezüglich der in dieser Schrift gezeigten Details zu Aufbau oder Gestaltung beabsichtigt, sofern nicht in den nachfolgenden Ansprüchen beschrieben. Demnach versteht sich, dass die vorstehend offenbarten besonderen veranschaulichenden Ausführungsformen abgeändert oder modifiziert werden können und sämtliche derartige Abwandlungen in Umfang und Wesen der vorliegenden Offenbarung vorgesehen sind. Zudem besitzen die in den Ansprüchen verwendeten Begriffe ihre gewöhnliche, herkömmliche Bedeutung, sofern sie durch den Patentinhaber nicht ausdrücklich und eindeutig anders definiert sind.

Claims

Simulationsverfahren für ein Perforierungswerkzeugsystem, umfassend: Anordnen eines Perforierungswerkzeugsystems in einem simulierten Bohrloch einer simulierten Bohrlochummantelung, wobei das Perforierungswerkzeugsystem eine oder mehrere Sprengladungen umfasst; Anordnen einer Formationsprobe angrenzend an das Perforierungswerkzeugsystem in der simulierten Bohrlochummantelung; Einführen einer oder mehrerer Füllscheiben in eine Aushöhlung des simulierten Bohrlochs, wobei die eine oder mehreren Füllscheiben zumindest teilweise auf zumindest einem von einem vorgegebenen dynamischen Unterdruck (DUB), einer Größe des simulierten Bohrlochs und einer Größe der Aushöhlung beruhen, Unter-Druck-Setzen des simulierten Bohrlochs; Zum-Detonieren-Bringen der einen oder mehreren Sprengladungen, um eine Perforation in der Formationsprobe zu schaffen; Generieren von zumindest einem von Daten, die mit einer Leistungsfähigkeit des Perforierungswerkzeugsystems verbunden sind, und einer oder mehreren Aufnahmen; Bestimmen eines Ist-DUB; und Modifizieren des Perforierungswerkzeugsystems zumindest teilweise auf der Grundlage von dem DUB, den Daten und der einen oder den mehreren generierten Aufnahmen.
Simulationsverfahren für das Perforierungswerkzeugsystem nach Anspruch 1, ferner umfassend Einströmen eines unter Druck gesetzten Fluids durch das Perforierungswerkzeugsystem in die Perforation.
Simulationsverfahren für das Perforierungswerkzeugsystem nach Anspruch 2, ferner umfassend gleichmäßiges Verteilen des unter Druck gesetzten Fluids anhand eines an die Formationsprobe gekoppelten Strömungsverteilers.
Simulationsverfahren für das Perforierungswerkzeugsystem nach Anspruch 2, ferner umfassend Auswählen des unter Druck gesetzten Fluids zumindest teilweise auf der Grundlage von einer oder mehreren Eigenschaften des unter Druck gesetzten Fluids, wobei sich die eine oder mehreren Eigenschaften auf den Ist-DUB auswirken.
Simulationsverfahren für das Perforierungswerkzeugsystem nach Anspruch 2, ferner umfassend Ändern des Ist-DUB durch Auswählen eines anderen unter Druck gesetzten Fluids.
Simulationsverfahren für das Perforierungswerkzeugsystem nach Anspruch 1, ferner umfassend Ändern des DUB durch Hinzufügen einer Füllscheibe zu der einen oder den mehreren Füllscheiben oder Entfernen einer Füllscheibe von der einen oder den mehreren Füllscheiben.
Simulationsverfahren für das Perforierungswerkzeugsystem nach Anspruch 1, ferner umfassend Bestimmen, ob der vorgegebene DUB und der Ist-DUB innerhalb eines vorgegebenen Schwellenwerts liegen.
Simulationsverfahren für das Perforierungswerkzeugsystem nach Anspruch 7, ferner umfassend Durchführen eines oder mehrerer Strömungstests, um die Ergiebigkeit der einen oder mehreren generierten Aufnahmen zu ermitteln.
Simulationsbohrlochsystem, umfassend: eine simulierte Bohrlochummantelung; ein im Inneren der simulierten Bohrlochummantelung angeordnetes simuliertes Bohrloch; eine an einem ersten Ende des simulierten Bohrlochs angeordnete Frontplatte; ein Perforierungswerkzeugsystem, das im Inneren des Bohrlochs zwischen einem zweiten Ende und dem ersten Ende des simulierten Bohrlochs angeordnet ist; eine im Inneren der simulierten Bohrlochummantelung angeordnete Formationsprobe, wobei die Formationsprobe mit der Frontplatte verbunden ist; eine oder mehrere im Inneren des Perforierungswerkzeugsystems angeordnete Sprengladungen, wobei die eine oder mehreren Sprengladungen derart angeordnet sind, dass eine Detonation der Sprengladungen eine Perforation in der Formationsprobe schafft; und eine oder mehrere Füllscheiben, die im Inneren des simulierten Bohrlochs zwischen dem zweiten Ende des simulierten Bohrlochs und dem Perforierungswerkzeugsystem angeordnet sind, wobei sich die eine oder mehreren Füllscheiben auf einen dynamischen Unterdruck des Perforierungswerkzeugprüfsystems auswirken.
Simulationsbohrlochsystem nach Anspruch 9, ferner umfassend: einen im Inneren der simulierten Bohrlochummantelung angeordneten Porensammler; einen im Inneren der simulierten Bohrlochummantelung angeordneten Bohrlochsammler; und ein an den Porensammler und den Bohrlochsammler gekoppeltes Umgehungsventil, wobei das Umgehungsventil den Druck zwischen dem Porensammler und dem Bohrlochsammler ausgleicht, um die Strömung eines unter Druck gesetzten Fluids in die Formationsprobe zu stoppen.
Simulationsbohrlochsystem nach Anspruch 9, ferner umfassend einen an die Formationsprobe gekoppelten Strömungsverteiler, wobei der Strömungsverteiler ein unter Druck gesetztes Fluid gleichmäßig zu der Formationsprobe verteilt.
Simulationsbohrlochsystem nach Anspruch 9, ferner umfassend ein Informationsverarbeitungssystem, wobei das Informationsverarbeitungssystem einen Prozessor und einen an den Prozessor gekoppelten Speicher umfasst, wobei der Speicher eine oder mehrere Anweisungen enthält, die bei Ausführung durch den Prozessor den Prozessor dazu veranlassen, eine oder mehrere Aufnahmen zu generieren, die mit einer Perforation der Formationsprobe verbunden sind.
Simulationsbohrlochsystem nach Anspruch 9, wobei die eine oder mehreren Anweisungen den Prozessor ferner dazu veranlassen, einen Ist-DUB zu bestimmen; und eine Modifikation des Simulationsbohrlochsystems zumindest teilweise auf der Grundlage des Ist-DUB zu bestimmen.
Nicht transitorisches computerlesbares Medium, in dem eine oder mehrere Anweisungen gespeichert sind, die bei Ausführung einen Prozessor dazu veranlassen, einen angestrebten dynamischen Unterdruck (DUB) für eine Simulation einer Bohrlochoperation zu bestimmen; ein Perforierungswerkzeugsystem für die Simulation zu bestimmen; eine Auslegung für eine oder mehrere Sprengladungen für die Simulation zu bestimmen; eine Formationsprobe für die Simulation zu bestimmen; eine Auslegung einer oder mehrerer Füllscheiben zumindest teilweise auf der Grundlage des Ziel-DUB zu bestimmen; und eine Simulation durchzuführen, wobei das Durchführen der Simulation umfasst: Unter-Druck-Setzen einer simulierten Bohrlochummantelung; Zum-Detonieren-Bringen zumindest einer von der einen oder den mehreren Sprengladungen, um eine Perforation in der Formationsprobe zu schaffen; Bestimmen eines Ist-DUB; Generieren einer oder mehrerer Aufnahmen der Perforation, und Bestimmen einer Modifikation der Simulation zumindest teilweise auf der Grundlage von zumindest einem von dem Ist-DUB und der einen oder den mehreren generierten Aufnahmen.
Nicht transitorisches computerlesbares Medium nach Anspruch 14, wobei das Durchführen der Simulation ferner ein Einströmen eines unter Druck gesetzten Fluids durch das Perforierungswerkzeugsystem in die Perforation umfasst.
Nicht transitorisches computerlesbares Medium nach Anspruch 15, wobei die eine oder mehreren Anweisungen bei Ausführung den Prozessor ferner dazu veranlassen, ein unter Druck gesetztes Fluid zumindest teilweise auf der Grundlage einer oder mehrerer Eigenschaften des unter Druck gesetzten Fluids auszuwählen, wobei sich die eine oder mehreren Eigenschaften auf den Ist-DUB auswirken.
Nicht transitorisches computerlesbares Medium nach Anspruch 14, wobei die eine oder mehreren Anweisungen bei Ausführung den Prozessor ferner dazu veranlassen, zu bestimmen, ob der vorgegebene DUB und der Ist-DUB innerhalb eines vorgegebenen Schwellenwerts liegen.
Nicht transitorisches computerlesbares Medium nach Anspruch 14, wobei die eine oder mehreren Anweisungen bei Ausführung den Prozessor ferner dazu veranlassen, einen oder mehrere Strömungstests durchzuführen, um die Ergiebigkeit der einen oder mehreren generierten Aufnahmen zu ermitteln.
Nicht transitorisches computerlesbares Medium nach Anspruch 14, wobei das Durchführen der Simulation ferner ein Reduzieren des Drucks in der simulierten Bohrlochummantelung, um eine Strömung eines Fluids aus der Perforation zuzulassen, umfasst.
Nicht transitorisches computerlesbares Medium nach Anspruch 19, wobei die eine oder mehreren Anweisungen bei Ausführung den Prozessor ferner dazu veranlassen, die Strömungsgeschwindigkeit des Fluids aus der Perforation zu messen.