DE60121153T2

DE60121153T2 - Verfahren und vorrichtung zur optimierung des bohrfortschrittes, welche auf der korrelation von steuervariablen basiert

Info

Publication number: DE60121153T2
Application number: DE60121153T
Authority: DE
Inventors: D. Mitchell Lafayette PINCKARD
Original assignee: Noble Drilling Services LLC
Current assignee: Noble Drilling Services LLC
Priority date: 2000-04-17
Filing date: 2001-04-16
Publication date: 2007-06-21
Anticipated expiration: 2021-04-17
Also published as: EP1274922B1; CA2395771A1; AU5359501A; NO20024918D0; MXPA02010265A; NO20024918L; BR0109998A; DE60121153D1; BR0109998B1; US6382331B1; NO323533B1; WO2001079658A8; EP1274922A1; ATE331869T1; WO2001079658A1; AU775846B2; CA2395771C

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Erdbohrungen und Erdbohrarbeiten und insbesondere auf ein Verfahren und eine Anordnung für die Optimierung des Bohrfortschrittes bei Bohrvorgängen.
BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
Es ist sehr teuer, Bohrlöcher in die Erde zu bohren, so wie es im Zusammenhang mit Öl und Gasquellen gemacht wird. Gesteinsformationen mit Öl- und Gasvorkommen befinden sich typischerweise Tausende von Fuß unter der Erdoberfläche. Dementsprechend müssen Tausende von Fuß an Gestein durchbohrt werden, um die produzierenden Formationen zu erreichen.
Die Kosten zum Anbohren einer Quelle hängen in erster Linie von der Zeit ab. Dementsprechend sind die Kosten zum Fertigstellen der Quelle umso geringer, je schneller die gewünschte Bohrtiefe erreicht wird.
Während viele Arbeiten zum Bohren und Fertigstellen der Quelle notwendig sind, ist natürlich die eigentliche Bohrung des Bohrlochs am wichtigsten. Um die optimale Zeit zur Fertigstellung einer Quelle zu erzielen, ist es notwendig mit der optimalen Bohrgeschwindigkeit zu bohren. Der Bohrfortschritt hängt von vielen Faktoren ab, aber der wichtigste Faktor ist der Bohrdruck. Wie zum Beispiel bei Millheim et al., US Patent Nr. 4,535,972 offenbart ist, nimmt der Bohrfortschritt mit steigendem Bohrdruck zu, bis ein bestimmter Bohrdruck erreicht ist, und dann nimmt er bei weiterem Bohrdruck ab. Dies bedeutet, dass es im Allgemeinen einen bestimmten Bohrdruck gibt, der einen maximalen Bohrfortschritt erzielt.
Bohrmeißelhersteller geben für Ihre Meißel den optimalen Bohrdruck an. Neben dem Bohrdruck hängt der Bohrfortschritt jedoch von vielen Faktoren ab. Zum Beispiel hängt der Bohrfortschritt von Eigenschaften der angebohrten Formation ab, von der Rotationsgeschwindigkeit des Bohrmeißels und von der Flussrate der Bohrflüssigkeit.
Wegen der komplexen Natur des Bohrens kann ein Bohrdruck, welcher unter bestimmten Bedingungen optimal ist, für andere Bedingungen nicht optimal sein.
Ein Verfahren zur Bestimmung eines optimalen Bohrfortschrittes für eine Reihe von Bedingungen ist als „Drill off Test" bekannt, der zum Beispiel bei Bourdon, US Patent Nr. 4,886,129 offenbart ist. Wenn der Bohrstrang in das Bohrloch abgesenkt wird, dann wird, unter Vernachlässigung der Wirkungen von Wandreibung und Bohrlochabweichung, das gesamte Gewicht des Bohrstrangs vom Bohrhaken getragen. Der Bohrstrang ist etwas elastisch und dehnt sich unter seinem eigenen Gewicht. Wenn der Meißel den Boden des Bohrlochs berührt, wird das Gewicht vom Bohrhaken auf dem Meißel verlagert und der Grad der Bohrstrangdehnung vermindert sich. Bei einem Drill off Test wird der Meißel einem Gewicht ausgesetzt, das größer ist, als das erwartete optimale Gewicht. Während der Bohrstrang gegen die vertikale Bewegung an der Oberfläche gehalten wird, wird der Bohrmeißel mit der gewünschten Drehgeschwindigkeit und mit den Flüssigkeitspumpen beim gewünschten Druck gedreht. Wenn der Meißel gedreht wird, durchdringt er die Gesteinsformation. Weil der Bohrstrang gegen die vertikale Bewegung an der Oberfläche gehalten wird, wird das Gewicht vom Bohrhaken auf dem Meißel verlagert, während der Meißel die Gesteinsformation durchdringt. Wie es in der Lubinsky US Patentanmeldung Nr. 2,688,871 offenbart ist, kann durch Anwendung des Hookeschen Gesetzes die momentane Durchdringungsrate aus der momentanen Rate der Gewichtsveränderung auf dem Meißel berechnet werden. Durch Auftragen der Meißel-Durchdringungsrate gegen den Bohrdruck während des Drill off Tests kann der optimale Bohrdruck bestimmt werden. Nach dem Drill off Test versucht der Bohrer, den Bohrdruck auf diesem optimalen Wert zu halten.
Ein Problem bei der Verwendung eines Drill off Tests zur Bestimmung eines optimalen Gewichts auf dem Meißel ist, dass der Drill off Test für den Bohrdruck einen statischen Wert liefert, der nur für die bestimmte Reihe von Bedingungen während des Tests Gültigkeit hat. Bohrbedingungen sind komplex und dynamisch. Im Zeitverlauf ändern sich die Bedingungen. Wenn sich die Bedingungen verändern, ist es möglich, dass der Bohrdruck, der in dem Drill off Test ermittelt wurde, nicht länger optimal ist.
Ein anderes Problem besteht darin, dass eine erhebliche Reibung zwischen dem Bohrrohr oder Schwerstangen und der Wandung des Bohrlochs auftreten kann.
Diese Reibung unterstützt in ihrer Wirkung einen Teil des Gewichts des Stranges und macht den scheinbaren Bohrdruck, der durch Oberflächenmessungen bestimmt wurde, größer als den tatsächlichen Bohrdruck. Das Reibungsproblem von Bohrlochwandung und Bohrrohr wird bei hochgradig abgeschwenkten Löchern auf die Spitze getrieben, bei denen lange Abschnitte des Bohrrohres aufliegen und durch die Wandung eines nahezu horizontalen Bohrloches gestützt werden. Ebenso neigt das Rohr in Umgebungen mit großer Reibung dazu, bei verschiedenen Tiefen stecken zu bleiben, was effektiv den Bohrhaken vom Meißel entkoppelt. Daher kann der Bohrer den Bohrdruck während des Bohrens weniger gut steuern. Obwohl es der Druck ist, der den Meißel durch die Erde treibt, ist es in Umgebungen mit großer Reibung schwierig, den tatsächlichen Bohrdruck aus Oberflächenmessungen zu bestimmen.
Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Anordnung vorzusehen, dass dynamisch und in Echtzeit einen optimalen Meißel-Bohrfortschritt für eine bestimmte Reihe von Bedingungen liefert.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Das US Patent 6026912 beschreibt ein Verfahren und eine Anordnung zur Optimierung des Meißel-Bohrfortschrittes, basierend auf gemessenen Bedingungen. Da sich die gemessenen Bedingungen während des Bohrens ändern, aktualisiert das Verfahren die Bestimmung des Optimums des Meißel-Bohrfortschrittes.
Das US Patent US4195699 beschreibt ein Suchverfahren zur Optimierung des Meißel-Bohrfortschrittes einer Bohrung in einem gegebenen Medium, basierend auf den zwei Bohrparametern Schubkraft und Umdrehungsgeschwindigkeit. Beim Beginn des Vorgangs werden voreingestellte Basiswerte der beiden Parameter in den Bohrkontrollmechanismus eingegeben. Basierend auf den Daten eines automatischen Bohrfortschritt-Rechners werden dann automatisch inkrementelle Änderungen an einem der Parameter vorgenommen, während der andere konstant gehalten wird, bis ein maximaler Bohrfortschritt erzielt wird. Danach wird der andere Parameter, der vorher konstant gehalten wurde, verändert, bis ein neuer maximaler Bohrfortschritt erzielt wird.
Das US Patent US6021377 sieht eine Anordnung von Sensoren vor, das Signale liefert, welche mit den Bohrstrang- und Formationsparametern zusammenhängen und geeignet sind, Fehlfunktionen zu berechnen, die mit den Bohrvorgängen zusammenhängen und die Korrekturmaßnahme durchzuführen, die notwendig ist, um solche Fehlfunktionen zu verringern.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung sieht ein Verfahren und eine Anordnung für die Optimierung des Bohrfortschrittes während des Bohrens vor. Das Verfahren erfasst im Wesentlichen kontinuierlich Daten über den Bohrfortschritt, den Bohrdruck, den Pumpen- oder Standrohrdruck und das Drehmoment während des Bohrens. Das Verfahren speichert Bohrfortschritt-, Bohrdruck-, Druck- und Drehmomentdaten in zugehörigen Datenfeldern. Das Verfahren vollzieht periodisch eine lineare Regression der Daten in jedem der Datenfelder mit dem Bohrfortschritt als einer Ansprechvariablen und jeweils dem Bohrdruck, Druck und Drehmoment als erklärenden Variablen, um Bohrdruck-, Druck- und Drehmoment-Steigungskoeffizienten zu erhalten. Das Verfahren berechnet ebenso Korrelationskoeffizienten für die Beziehung zwischen jeweils Bohrdruck, Druck und Drehmoment. Das Verfahren wählt dann die Bohrparameter, d.h. Bohrdruck, Druck oder Drehmoment, mit der größten Korrelation zum Bohrfortschritt als Steuervariable aus.
Das Verfahren durchsucht das Datenfeld periodisch nach der Steuervariablen um den maximalen Bohrfortschritt zu bestimmen. Die Suchtiefe in dem Datenfeld ist von dem Wert des Steuervariablen-Steigungskoeffizienten abhängig. Je größer der Steuervariablen-Steigungskoeffizient ist, umso größer ist die Suchtiefe in dem Datenfeld. Wenn der Steuervariablen-Steigungskoeffizient stark negativ ist, durchsucht das Verfahren nur einen kleinen Bereich im Datenfeld.
Das Verfahren stützt die Bestimmung der optimalen Steuervariablen auf eine gewählte Anzahl von Steuervariablenwerten, die mit den Maximalwerten des Bohrfortschrittes innerhalb der genannten Suchtiefe und den Steuervariablen-Steigungskoeffizienten assoziiert sind. Die gewählte Anzahl hängt von der Suchtiefe ab. Bei größerer Suchtiefe ist im Allgemeinen die gewählte Anzahl größer. Wenn die gewählte Anzahl größer als eins ist, mittelt das Verfahren die gewählten Steuervariablenwerte, um einen Mittelwert zu erhalten. Wenn der Steuervariablen-Steigungskoeffizient in einem gewählten Bereich nahe Null ist, setzt das Verfahren den optimalen Steuervariablenwert auf den mittleren Steuervariablenwert. Wenn der Steuervariablen-Steigungskoeffizient größer als ein gewählter positiver Wert ist, setzt das Verfahren den optimalen Steuervariablenwert auf den mittleren Steuervariablenwert und addiert ein gewähltes Inkrement. Wenn der Steuervariablen-Steigungskoeffizient kleiner als ein gewählter negativer Wert ist, setzt das Verfahren den optimalen Steuervariablenwert auf den Wert des Bohrdruckes und subtrahiert ein gewähltes Inkrement.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine bildliche Darstellung eines Rotary-Bohrturms.
2 ist ein Blockdiagramm einer Anordnung entsprechend der vorliegenden Erfindung.
3 ist eine Darstellung eines Bildschirms entsprechend der vorliegenden Erfindung.
4 ist ein Flussdiagramm der Datenaufnahme und Erzeugung entsprechend der vorliegenden Erfindung.
5 ist ein Flussdiagramm der Bildschirmverarbeitung entsprechend der vorliegenden Erfindung.
6A–6C beinhalten ein Flussdiagramm des Aufbaus der Bohrvorrichtung und der Bohrfortschrittsverarbeitung entsprechend der vorliegenden Erfindung.
7A–7C zeigen Datenfelder entsprechend der vorliegenden Erfindung.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen und zunächst auf 1 ist ein Bohrturm zunächst mit der Bezugsziffer 11 bezeichnet. Der Turm 11 in 1 ist als Landturm gezeigt. Jedoch ist es für den Fachmann offensichtlich, dass das erfindungsgemäße Verfahren und die Anordnung ebenso auf Nicht-Landtürme angewendet werden kann, so wie mattengestützte Kräne, teiltauchfähige Anlagen, Bohrschiffe und dergleichen. Obwohl ebenfalls ein konventioneller Rotary-Bohrturm gezeigt ist, werden die Fachleute erkennen, dass die vorliegende Erfindung auch auf andere Bohrvorrichtungen anwendbar ist, so wie Anlagen mit Kopfantrieb, Kraft-Spülkopf, Downhole-Antrieb, Rohrwendeleinheiten und dergleichen.
Der Turm 11 umfasst einen Mast 13, der auf dem Erdboden oberhalb eines Turmbodens 15 gelagert ist. Der Turm 11 umfasst eine Hubvorrichtung mit einem Kopfblock 17, der am Mast 13 befestigt ist und einem Fahrblock 19. Der Kopfblock 17 und der Fahrblock 19 sind durch ein Kabel 21 verbunden, dass durch ein Hebewerk 23 angetrieben wird um die Aufwärts- und Abwärtsbewegung des Fahrblocks 19 zu steuern. Der Fahrblock 19 trägt einen Haken 25, an dem ein Drehteil 27 aufgehängt ist. Das Drehteil 27 trägt eine Kellystange 29, die wiederum einen Bohrstrang trägt, der gewöhnlich mit der Bezugsziffer 31 in einem Bohrloch 33 bezeichnet ist. Der Bohrstrang 31 umfasst eine Vielzahl von miteinander verbundenen Abschnitten eines Bohrrohres 35, eine Bohrsohlen-Anordnung (Bottom Hole Assembly, BHA) 37, die Stabilisatoren, Schwerstangen, Instrumente zur Messung während des Bohrens (Measurement while Drilling Instruments, MWD) und dergleichen umfasst. Ein Rotary-Bohrmeißel 41 ist mit dem Boden des BHA 37 verbunden.
Zu dem Bohrstrang 31 wird Bohrflüssigkeit mittels Schlammpumpen 43 durch einen mit dem Drehteil 27 verbundenen Schlammschlauch 45 gefördert. Der Bohrstrang 31 wird innerhalb des Bohrlochs 33 durch die Bewegung eines Drehtisches 47 gedreht, der drehbar auf dem Turmboden 15 in nichtdrehbarem Eingriff mit der Kellystange 29 gelagert ist.
Das Bohren wird durchgeführt, indem Druck auf den Meißel 41 und den rotierenden Bohrstrang 31 mit der Kellystange 29 und dem Drehtisch 47 ausgeübt wird. Das durch den in die Erde bohrenden Meißel 41 produzierte Bohrklein wird aus dem Bohrloch 33 mit dem Bohrschlamm mittels der Bohrschlammpumpen 43 herausgeführt.
Der Bohrfortschritt während des Bohrens ist eine Funktion des Bohrdruckes. Im Allgemeinen erhöht sich der Bohrfortschritt mit höherem Bohrdruck bis zu einer Höchstgrenze des Bohrfortschrittes für einen bestimmten Meißel und eine bestimmte Bohrausstattung. Eine weitere Erhöhung des Bohrdruckes über der Höchstgrenze des Bohrfortschrittes hinaus bewirkt einen verminderten Bohrfortschritt. Daher gibt es für jeden speziellen Bohrmeißel und jede spezielle Bohrausstattung einen optimalen Bohrdruck.
Dem Fachmann ist gut bekannt, dass das Gewicht auf dem Bohrstrang 31 wesentlich größer ist, als der optimale Bohrdruck zum Bohren. Dementsprechend wird während des Bohrens der Bohrstrang 31 über den größten Teil seiner Länge über dem BHA 37 unter Spannung gehalten. Der Bohrdruck entspricht dem Gewicht des Bohrstranges 31 im Bohrschlamm abzüglich des vom Haken 25 getragenen Gewichtes und jedweden Gewichtes, das von der Bohrlochwandung 33 getragen wird.
In 2 ist ein Blockdiagramm einer bevorzugten Anordnung der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Anordnung weist einen Hakengewichtssensor 51 auf. Hakengewichtssensoren sind im Stand der Technik gut bekannt. Sie bestehen aus digitalen Dehnungsmessern oder dergleichen, welche einen digitalen Gewichtswert bei einer geeigneten Sample-Rate liefern, welche bei der bevorzugten Ausführungsform fünfmal pro Sekunde beträgt, obwohl andere Sample-Raten verwendet werden können. Typischerweise ist ein Hakengewichtssensor an der Aufziehleine (nicht gezeigt) des Kabels 21 der 1 montiert.
Der Bohrdruck kann mittels des Hakengewichtssensors berechnet werden. Wenn der Bohrstrang 31 in das Bohrloch abgesenkt wird, bevor der Meißel 41 mit der Bohrlochsohle in Kontakt kommt, entspricht das mit dem Hakengewichtssensor gemessene Gewicht am Haken dem Gewicht des Bohrstranges 31 im Bohrschlamm. Der Bohrstrang 31 ist einigermaßen elastisch. Deshalb dehnt sich der Bohrstrang 31 unter seinem eigenen Gewicht, wenn er in dem Bohrloch 33 herabhängt. Wenn der Meißel 41 die Sohle des Bohrlochs 33 berührt, wird die Dehnung reduziert und das Gewicht wird vom Haken 25 auf den Meißel 41 übertragen.
Der Bohrer übt auf den Meißel 41 wirksam durch Steuerung der Höhe oder Position des Hakens 25 am Mast 13 Druck aus. Der Bohrer kontrolliert die Position des Hakens 25 durch die Bedienung einer Bremse, durch die das Auslaufen des Kabels aus dem Hebelwerk gesteuert wird. Unter Bezugnahme auf 2 umfasst die Anordnung der vorliegenden Erfindung einen Hakengeschwindigkeits/Positionssensor 53. Hakengeschwindigkeitssensoren sind dem Fachmann gut bekannt. Ein Beispiel für einen Hakengeschwindigkeitssensor ist ein Drehsensor, der an den Kopfblock 17 gekoppelt ist. Ein Drehsensor erzeugt eine digitale Anzeige der Größe und Richtung der Rotation des Kopfblocks 17 bei der gewünschten Sample-Rate. Die Richtung und die lineare Bewegung des Kabels 21 können aus dem Ausgangswert des Hakenpositionssensors berechnet werden. Die Bewegungsgeschwindigkeit und Position des Fahrblocks 19 und Hakens 25 kann leicht aus der linearen Geschwindigkeit des Kabels 21 und der Anzahl der Kabel zwischen Kopfblock 17 und Fahrblock 19 berechnet werden.
Auf eine dem Fachmann bekannte Weise kann der Bohrfortschritt (Rate of Penetration, ROP) des Meißels 41 aus der Fahrgeschwindigkeit des Hakens 25 und der Änderung des Hakengewichtes in der Zeit berechnet werden. Insbesondere gilt BIT_ROP = HOOK_ROP + Λ(dF/dT), wobei BIT_ROP der anfängliche Bohrfortschritt, HOOK_ROP die anfängliche Geschwindigkeit des Hakens 25, Λ die apparente Steifigkeit des Bohrstranges 31 und dF/dT die erste Ableitung des Hakengewichtes nach der Zeit ist.
Während die Rate des Bohrfortschrittes in erster Linie eine Funktion des Bohrdruckes ist, kann es in Lochumgebungen mit hoher Reibung oder bei hochgradig abgeschwenkten Löchern sehr schwer sein, den tatsächlichen Bohrdruck aus den Oberflächenmessungen des Hakengewichtes und der Hakengeschwindigkeit wie oben beschrieben zu ermitteln. Jedoch wurde entdeckt, dass es eine wesentliche Beziehung zwischen Bohrdruck und Pumpendruck und Drehmoment gibt. Daher kann gemäß der vorliegenden Erfindung der Bohrdruck aus dem Pumpendruck und dem Drehmoment abgeleitet werden. Zusätzlich kann in Situationen, wo genaue Bestimmungen des Bohrdruckes nicht möglich sind, der optimale Bohrfortschritt unter Berücksichtigung des Pumpendrucks und des Drehmoments bestimmt werden. Dementsprechend überwacht die erfindungsgemäße Anordnung, zusätzlich zu Hakengewicht und Hakengeschwindigkeit/Position, Drehmoment und Pumpen- oder Standrohrdruck.
Wie in 2 gezeigt ist, umfasst die erfindungsgemäße Anordnung einen Drehmomentsensor 55, der den Betrag des Drehmoments misst, der auf den Bohrstrang 35 während der Rotation ausgeübt wird. Das Drehmoment hat die Größe Kraft mal Abstand. Deshalb wird das Drehmoment typischerweise in Fuß-Pfund oder dergleichen ausgedrückt. Allerdings wird bei elektrischen Bohrtürmen das Drehmoment für gewöhnlich durch Messung des Stroms, den der Motor zieht, der den Drehtisch oder den Kopfantrieb antreibt, bestimmt. In mechanischen Bohrtürmen misst der Drehmomentsensor die Dehnung in der Antriebskette des Drehtisches. Der Fachmann kennt andere Vorrichtungen zur Messung oder Bestimmung des Drehmoments. Die erfindungsgemäße Anordnung umfasst auch einen Pumpendrucksensor 57.
In 2 produziert jeder Sensor 51–57 bei der gewünschten Sample-Rate eine digitale Ausgangsgröße, die in einen Prozessor 58 eingeht. Der Prozessor 58 wird gemäß der vorliegenden Erfindung programmiert, um Daten, die er von den Sensoren 51–57 empfängt, zu verarbeiten. Der Prozessor erhält Nutzereingaben von Nutzereingabevorrichtungen, wie zum Beispiel von einer Tastatur 59. Andere Nutzereingabevorrichtungen, wie zum Beispiel berührungssensitive Bildschirme, Keypads und dergleichen können ebenso verwendet werden. Der Prozessor 58 liefert einen visuellen Output an die Anzeige 60. Der Prozessor 58 kann ebenso einen Output an eine automatische Bohrmaschine liefern, was hier im Detail später erklärt wird.
In 3 ist ein Anzeigebildschirm gemäß der vorliegenden Erfindung durch das Bezugszeichen 63 bezeichnet. Der Anzeigebildschirm 63 umfasst eine Anzeige 65 für eine Ziel-Steuervariable und eine Anzeige 67 für eine laufende Steuervariable. Die Steuervariablen der Anzeigen 65 und 67 können Bohrdruck, Druck oder Drehmoment sein. Wie hier später im Detail erklärt werden wird, zeigen die Systemanzeigen die Steuervariable (Bohrdruck, Druck oder Drehmoment), die am besten mit dem Bohrfortschritt korreliert. Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird eine Ziel-Steuervariable berechnet, um einen gewünschten Bohrfortschritt zu erzielen. Die Anzeige 65 für die Ziel-Steuervariable zeigt die Ziel-Steuervariable an, die entsprechend der vorliegenden Erfindung berechnet wird. Die Anzeige 67 für die laufende Steuervariable zeigt die aktuelle laufende Steuervariable an.
Wie hier im Detail später erklärt werden wird, erstellt das Verfahren und die Anordnung der vorliegenden Erfindung mathematische Modelle der entsprechenden Beziehungen zwischen den Steuervariablen Bohrdruck, Druck und Drehmoment und den Bohrfortschritt für die aktuelle Bohrumgebung. Das mathematische Modell wird aus den von den Sensoren 53–57 erhaltenen Daten aufgebaut. Das erfindungsgemäße Verfahren wählt die Steuervariable mit der besten Korrelation zum Bohrfortschritt aus. Basierend auf dem ausgewählten Modell berechnet die vorliegende Erfindung eine Ziel-Steuervariable, die in der Anzeige 65 für eine Zielvariable angezeigt wird. Die erfindungsgemäße Anordnung erneuert das Modell kontinuierlich, um die aktuellen Bohrbedingungen wiederzugeben.
Entsprechend einem Aspekt der vorliegenden Erfindung versucht ein Bohrer, den in der Anzeige 67 für die laufende Variable angezeigten Wert mit dem in der Anzeige 65 für die Ziel-Variable angezeigten Wert in Übereinstimmung zu bringen, indem die Bremse des Hebewerks gesteuert wird. Wenn die Steuervariable den Bohrfortschritt repräsentiert, vermindert der Bohrer den Bohrdruck, indem das Hebewerk angehalten wird und dem Bohrdruck erlaubt wird, sich abzubauen. Da sich Erhöhungen des Bohrdruckes in erhöhtem Druck und Drehmoment widerspiegeln, vergrößert der Bohrer durch das Auslaufen des Kabels ebenso Druck oder Drehmoment. Deshalb lässt der Bohrer, ungeachtet der Steuervariablen, Kabel auslaufen, wenn der aktuelle Wert kleiner als der Zielwert ist und er stoppt das Kabel, wenn der aktuelle Wert größer als der Zielwert ist. Während in der Ausführungsform von 3 die Ziel- und laufenden Steuervariablen numerisch angezeigt werden, können diese Variablen auch grafisch dargestellt werden, durch überlagerte Kurven oder dergleichen. Bei jedem Ereignis versucht der Bohrer, die Laufvariable auf der Zielvariablen zu halten.
Entsprechend einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung, kann die Bohrvorrichtung die Kontrolle über einen automatischen Bohrer 61 übernehmen. Wenn die Bohrvorrichtung die Kontrolle über einen automatischen Bohrer 61 übernommen hat, überwacht der Bohrer weiterhin die Anzeige 63.
Wenn das Modell ungültig wird, wird ein Flag 69 angezeigt. Das Flag 69 zeigt an, dass das Modell nicht mit der aktuellen Bohrumgebung übereinstimmt. Dementsprechend zeigt das Flag 69 an, dass sich die Bohrumgebung geändert hat. Die Änderung kann ein normaler lithologischer Übergang von einem Gesteinstyp zu einem anderen sein oder die Änderung kann auf einen Notfall oder eine potentiell katastrophale Bedingung hindeuten. Wenn das Flag 69 angezeigt wird, wird der Bohrer hinsichtlich der Bedingungsänderungen gewarnt.
Die Bildschirmanzeige 63 zeigt ebenfalls ein sich bewegendes Diagramm 71 des Bohrfortschrittes. Der Ziel-Bohrfortschritt wird in dem Diagramm 71 durch Quadrate 73 und der tatsächliche Bohrfortschritt durch Dreiecke 75 angezeigt. Durch den Abgleich der laufenden Variablen mit der Ziel-Steuervariablen wird die Kurve des tatsächlichen Bohrfortschritts, angezeigt durch Dreiecke 75, nahe an der Kurve mit dem Ziel-Bohrfortschritt, angezeigt durch Quadrate 73, liegen.
Bezugnehmend auf die 4–6 sind dort Flussdiagramme der Datenverarbeitung gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. In der bevorzugten Ausführungsform laufen drei separate Prozesse in einer Mehrprogrammbetriebsumgebung. In 4 ist ein Flussdiagramm der Datenaufnahme und des Datenerzeugungsprozesses der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Anordnung erhält abgetastete Werte des Hakengewichtes, Werte des Haken-Bohrfortschrittes (ROP), Drehmomentwerte und Druckwerte von den Sensoren 51–57 bei Block 77. Die bevorzugte Sample-Rate ist fünfmal pro Sekunde. Die Anordnung berechnet den durchschnittlichen Bohrdruck, Bohrfortschritt (BIT_ROP), Drehmoment und Druck bei Block 79 über einen ausgewählten Zeitraum, der in der bevorzugten Ausführungsform 5 Sekunden beträgt. Dann speichert die Anordnung den durchschnittlichen Bohrdruck, BIT_ROP und Drehmoment. Wenn das Modell ungültig wird, wird ein Flag 69 angezeigt. Das Flag 69 zeigt an, dass das Modell nicht mit der aktuellen Bohrumgebung übereinstimmt. Dementsprechend zeigt das Flag 69 an, dass sich die Bohrumgebung geändert hat. Die Änderung kann ein normaler lithologischer Übergang von einem Gesteinstyp zu einem anderen sein oder die Änderung kann auf einen Notfall oder eine potentiell katastrophale Bedingung hindeuten. Wenn das Flag 69 angezeigt wird, wird der Bohrer hinsichtlich der Bedingungsänderungen gewarnt.
Die Bildschirmanzeige 63 zeigt ebenfalls ein sich bewegendes Diagramm 71 des Bohrfortschrittes. Der Ziel-Bohrfortschritt wird in dem Diagramm 71 durch Quadrate 73 und der tatsächliche Bohrfortschritt durch Dreiecke 75 angezeigt. Durch den Abgleich der laufenden Variablen mit der Ziel-Steuervariablen wird die Kurve des tatsächlichen Bohrfortschritts, angezeigt durch Dreiecke 75, nahe an der Kurve mit dem Ziel-Bohrfortschritt, angezeigt durch Quadrate 73, liegen.
Bezugnehmend auf die 4–6 sind dort Flussdiagramme der Datenverarbeitung gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. In der bevorzugten Ausführungsform laufen drei separate Prozesse in einer Mehrprogrammbetriebsumgebung. In 4 ist ein Flussdiagramm der Datenaufnahme und des Datenerzeugungsprozesses der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Anordnung erhält abgetastete Werte des Hakengewichtes, Werte des Haken-Bohrfortschrittes (ROP), Drehmomentwerte und Druckwerte von den Sensoren 51–57 bei Block 77. Die bevorzugte Sample-Rate ist fünfmal pro Sekunde. Die Anordnung berechnet den durchschnittlichen Bohrdruck, Bohrfortschritt (BIT_ROP), Drehmoment und Druck an Block 79 über einen ausgewählten Zeitraum, der in der bevorzugten Ausführungsform 5 Sekunden beträgt. Dann speichert die Anordnung den durchschnittlichen Bohrdruck, BIT_ROP, Drehmoment und Druck mit einem Zeitwert bei Block 81 und kehrt zu Block 77 zurück.
Bezugnehmend auf 5 ist dort die Anzeigeverarbeitung entsprechend der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Anordnung zeigt bei Block 83 den laufenden durchschnittlichen Steuervariablenwert, der bei Block 79 in 4 berechnet wird. Die Anordnung zeigt bei Block 85 den laufenden durchschnittlichen Bohrfortschritt ROP, der ebenso bei Block 79 der 4 berechnet wird. Die Anordnung zeigt bei Block 87 einen Ziel-Bohrfortschritt ROP. Der Ziel-Bohrfortschritt ROP basiert darauf, was beobachtet worden ist und was unter den geeigneten Bedingungen ausführbar ist. Die Anordnung zeigt bei Block 89 die laufende Ziel-Steuervariable. Die laufende Ziel-Steuervariable ist ein berechneter Wert, dessen Berechnung wird hier im Detail später erklärt.
Die Anordnung testet bei Entscheidungsblock 91, ob ein Flag auf null gesetzt ist. Wie hier im Detail später erklärt wird, wird das Flag auf eins gesetzt, wenn ein beobachteter Bohrfortschritt nicht in das Modell passt. Wenn bei Entscheidungsblock 91 das Flag nicht gleich Null ist, dann zeigt die Anordnung das Flag (Flag 69 in 3) an und die Datenverarbeitung wird bei Block 83 fortgesetzt. Wenn bei Entscheidungsblock 91 das Flag auf null gesetzt ist, dann kehrt die Anzeigenverarbeitung Block 83 zurück.
Bezugnehmend auf die 6 und insbesondere auf 6A ist dort ein Flussdiagramm des Aufbaus der Bohrmodelle und der Berechnung des Ziel-Bohrfortschritts und der Steuerung entsprechend der vorliegenden Erfindung gezeigt.
In der bevorzugten Ausführungsform wird die Datenverarbeitung gemäß 4 einmal alle fünf Sekunden durchgeführt. Zuerst bereinigt die Anordnung die gespeicherten Daten entsprechend der Datenverarbeitung gemäß 4 und belegt entsprechende Datenfelder bei Block 95. Die Datenbereinigung führt zum Entfernen von Nullen und Ausreißern in den Daten. Die bereinigten Daten werden in Datenfeldern gespeichert wie in 7A–7C gezeigt.
Bezugnehmend auf die 7A–7C umfassen die Datenfelder jeweils eine Indexspalte 99, eine Steuervariablenspalte 101 und eine Bohrfortschritt ROP (BIT_ROP(t)) Spalte 103. Die Steuervariablenspalte 101 der 7A–7C enthalten den jeweils in Kilopfund ausgedrückten Bohrdruck (BIT_WT(t)), den in Pfund pro Quadratzoll ausgedrückten Druck (PRES(t)) und das in Ampere ausgedrückte Drehmoment (TORQ(t)). Die Spalten 99–103 werden mit Daten aus dem Datenbereinigungsschritt der 6A belegt. Die Datenfelder der 7A–7C umfassen ebenso eine verzögerte Bohrfortschrittsspalte ROP(BIT_ROP(t)) 105. In der bevorzugten Ausführungsform haben die Datenfelder der 7A–7C bis zu 30 Einträge. Daher enthalten die Datenfelder Daten für die letzten 2 und ½ Minuten Bohrens.
Nach der Belegung der Datenfelder mit bereinigten Daten bei Block 95, führt die Anordnung eine multilineare Regressionsanalyse mit den Daten in jedem der Datenfelder bei Block 97 durch. Das Verfahren verwendet BIT_ROP(t) als die Ansprechvariable und jeweils BIT_ROP(t – 1) und BIT_WT(t), PRES(t) und TORQ(t) als die erklärenden Variablen. Die multiple lineare Regression ist eine gut bekannte Technik und Werkzeuge zur Durchführung der multilinearen Regression werden mit kommerziell erhältlichen Tabellenkalkulationsprogrammen geliefert, wie Microsoft^® Excel^® und Corel^® Quattro Pro^® oder verschiedene Statistik-Softwarepakete aus dem Regal. Die multiple lineare Regression erzeugt ein mathematisches Modell der Bohrumgebung, welches eine Gleichung mit der Formel ist: BIT_ROP(t) = α + β1BIT_ROP(t – 1) + β2STEUER_VARIABLE(t) (1),wobei α der Achsenabschnitt, β₁ der verzögerte BIT_ROP Steigungskoeffizient und β₂ und der entsprechende STEUER_VARIABLE Steigungskoeffizient. Nochmals, die STEUER_VARIABLE ist BIT_WT(t), PRES(t) oder TORQ(t).
Nachdem die Anordnung eine multilineare Regression bei Block 97 durchgeführt hat, berechnet die Anordnung bei Block 98 die Korrelationskoeffizienten für die Parameter BIT_WT, PRES und TORQ und wählt die Parameter mit dem größten absoluten Wert des Korrelationskoeffizienten r als Steuervariable CV aus. Wie dem Fachmann gut bekannt ist, ist ein Korrelationskoeffizient r eine Zahl, die gleich oder größer als –1 und gleich oder kleiner als +1 ist. Wenn r = +1 ist, besteht eine perfekte positive Korrelation und alle Punkte der Verteilung liegen auf einer Linie, deren Steigung positiv ist. Wenn r = –1 ist, besteht eine perfekte negative Korrelation und alle Punkte der Verteilung liegen auf einer Linie, deren Steigung negativ ist. Der Korrelationskoeffizient kann durch die Gleichung berechnet werden
wobei S_x und S_y die jeweiligen Standardabweichungen der beobachteten Größen x und y sind.
Nach dem die Anordnung bei Block 98 die Steuervariable CV mit dem größten absoluten Wert des Korrelationskoeffizienten bestimmt hat, sucht die Anordnung nach einer potenziell optimalen Steuervariablen CV basierend auf dem entsprechenden Steigungskoeffizienten β₂. Der Steigungskoeffizient β₂ repräsentiert die Steigung der Geraden in der Hyperebene, die die Steuervariable CV dem Bohrfortschritt zuordnet. In der Nachbarschaft der optimalen Steuervariablen ist die Steigung β₂ etwa gleich null.
Daher ist es Ziel der vorliegenden Erfindung, so zu bohren, dass der Steuervariablen-Steigungskoeffizient β₂ nahe bei Null liegt. Negative Steuervariablen-Steigungskoeffizienten β₂ sollen aber vermieden werden. Je größer der Steuervariablen-Steigungskoeffizient β₂ ist, um so weiter sucht die Anordnung in dem entsprechenden Datenfeld, um eine potentielle optimale Steuervariable zu finden.
Das System prüft bei Entscheidungsblock 99, ob der Steuervariablen-Steigungskoeffizienten β₂ stark negativ ist, was in der bevorzugten Ausführungsform weniger als minus 0,5 ist. Wenn das der Fall ist, setzt die Anordnung bei Block 101 die maximale Datenfeld-Suchtiefe auf eins. Dann setzt die Anordnung bei Block 103 die Steuervariable CV auf den Wert von CV(t), der dem maximalen Wert von BIT_ROP(t) für die Suchtiefe entspricht. Weil die Suchtiefe eins ist, gibt es nur einen Kandidaten für CV. Wenn der Steuervariablen-Steigungskoeffizienten β₂ nicht stark negativ ist, prüft die Anordnung bei Entscheidungsblock 105, ob der Steuervariablen-Steigungskoeffizienten β₂ schwach negativ ist, was in der bevorzugten Ausführungsform zwischen null und minus 0,5 der Fall ist. Wenn das zutrifft, setzt die Anordnung bei Block 107 die maximale Datenfeld-Suchtiefe auf fünf. Wenn das nicht der Fall ist, prüft die Anordnung bei Entscheidungsblock 109, ob der Steuervariablen-Steigungskoeffizienten β₂ schwach bis mäßig positiv ist, was in der bevorzugten Ausführungsform zwischen null und minus eins der Fall ist. Wenn das zutrifft, setzt die Anordnung bei Block 111 die maximale Datenfeld-Suchtiefe auf zehn. Wenn das nicht der Fall ist, was anzeigt, dass der Steuervariablen-Steigungskoeffizienten β₂ stark positiv ist, setzt die Anordnung bei Block 113 die maximale Datenfeld-Suchtiefe auf fünfzehn. Dann verwendet die Anordnung bei Block 115 die maximale Datenfeld-Suchtiefe, die bei den Blocks 107, 111 oder 113 gesetzt wurde, um die Indizes mit den vier höchsten BIT_ROP(t) Werten zu finden. Dann setzt die Anordnung bei Block 117 die Steuervariable CV auf den durchschnittlichen CV(t) Wert für die vier höchsten BIT_ROP(t) Werte.
Die Anordnung verwendet dann den bei Block 103 oder Block 117 bestimmten CV Wert, um die Ziel-Steuervariable TARGET_CV, die auf dem Steuervariablen-Steigungskoeffizienten β₂ basiert, zu bestimmen. Unter Bezugnahme auf die 6B prüft die Anordnung bei Entscheidungsblock 119, ob der Steuervariablen-Steigungskoeffizienten β₂ größer als ein positiver Steuervariablen-Inkrementier-Determinator ist. Der Inkrementier-Determinator wird ausgewählt, um den Steuervariablen-Steigungskoeffizienten β₂ in der Nachbarschaft von null zu halten. In der bevorzugten Ausführungsform ist der Inkrementier-Determinator 0,15. Wenn der Steuervariablen-Steigungskoeffizienten β₂ größer als der Inkrementier-Determinator ist, dann setzt die Anordnung bei Block 121 die Ziel-Steuervariable TARGET_CV auf denjenigen CV Wert, der bei den Blocks 103 oder 117 bestimmt wurde, und addiert einen entsprechenden Steuervariablen-Inkrementwert CV_INC_VALUE. In der bevorzugten Ausführungsform, bei der die Steuervariable der Bohrdruck ist, beträgt der Wert des Bohrdruck-Inkrementierers WOB_INC_VALUE eintausend Pfund. Wenn der Steuervariablen-Steigungskoeffizient β₂ nicht größer als der Inkrementier-Determinator ist, dann prüft die Anordnung bei Entscheidungsblock 123, ob der CV- Steigungskoeffizient β₂ kleiner (negativer) als der negative Steuervariablen-Inkrementier-Determinator ist. Wenn das der Fall ist, dann setzt die Anordnung bei Block 125 die Ziel-Steuervariable TARGET_CV auf denjenigen CV Wert, der bei den Blocks 103 oder 117 bestimmt wurde, und subtrahiert einen entsprechenden Steuervariablen-Inkrementwert CV_INC_VALUE. Wenn der CV-Steigungskoeffizient β₂ zwischen dem positiven Steuervariablen-Inkrementier-Determinator und dem negativen Steuervariablen-Inkrementier-Determinator liegt, dann setzt die Anordnung bei Block 127 TARGET_CV auf denjenigen CV Wert, der bei den Blocks 103 oder 117 bestimmt wurde.
Die bei den Blöcken 121, 125 oder 127 ermittelte Ziel-Steuervariable kann größer als eine vorgegebene Steuervariablen-Obergrenze CV_LIMIT sein. CV_LIMIT wird unter Berücksichtigung von technischen und mechanischen Gesichtspunkten festgelegt. Die Anordnung prüft bei Entscheidungsblock 129, ob TARGET_CV größer als CV_LIMIT ist. Ist das der Fall, dann setzt die Anordnung bei Block 131 TARGET_CV auf den Wert von CV_LIMIT.
Bezugnehmend auf die 6C berechnet die Anordnung nach der Bestimmung von TARGET_CV bei Block 133 einen Ziel-Bohrfortschritt TARGET_ROP auf der Basis von TARGET_CV und dem Modell von Gleichung (1). Für die Limitierung des Bohrfortschrittes gibt es technische Gründe. Zum Beispiel kann das Bohrflüssigkeitssystem eine bestimmte Menge Bohrklein entfernen. Wird mit einem bestimmten größeren Bohrfortschritt gebohrt, dann kann Bohrklein in einer Menge produziert werden, die von dem Flüssigkeitssystem nicht mehr entfernt werden kann. Dementsprechend gibt für die vorliegende Erfindung eine vorgegebene Größe für die Obergrenze des Bohrfortschrittes ROP_LIMIT. ROP_LIMIT kann der theoretische maximale Bohrfortschritt sein oder ein prozentualer Anteil, zum Beispiel 95%, des theoretischen Maximums. Die Anordnung prüft bei Entscheidungsblock 135, ob TARGET_ROP größer als ROP_LIMIT ist. Wenn das nicht der Fall ist, setzt die Anordnung bei Block 137 TARGET_ROP auf den berechneten TARGET_ROP. Wenn der berechnete TARGET_ROP größer als ROP_LIMIT ist, dann setzt die Anordnung bei Block 139 TARGET_ROP auf ROP_LIMIT. Dann berechnet die Anordnung bei Block 141 basierend auf ROP_LIMIT und dem Modell der Gleichung (1) ein TARGET_CV und prüft bei Block 143, ob das bei Block 141 berechnete TARGET_CV größer als CV_LIMIT ist. Wenn das der Fall ist, setzt die Anordnung bei Block 145 TARGET_CV auf den Wert von CV_LIMIT.
Nach Fertigstellung der Schritte 137 oder 145 berechnet die Anordnung bei Block 147 ein vorhergesagtes BIT_ROP(t) und ein Konfidenzintervall. Das vorhergesagte BIT_ROP(t) wird berechnet, indem die Gleichung (1) für die aktuelle laufende Steuervariable CV(t) und BIT_ROP(t – 1) gelöst wird. Die Anordnung prüft bei Entscheidungsblock 149, ob das laufende BIT_ROP innerhalb des Konfidenzintervalls liegt. Wenn das der Fall ist, setzt die Anordnung bei Block 151 das Flag auf null und die Datenverarbeitung kehrt zu Block 95 in 6A zurück. Wenn das laufende BIT_ROP bei Entscheidungsblock 149 nicht innerhalb des Konfidenzintervalls liegt, setzt die Anordnung bei Block 153 das Flag auf 1.
Aus dem Vorhergehenden kann man sehen, dass die vorliegende Erfindung gut geeignet ist, die Mängel des Standes der Technik zu überwinden. Die Anordnung bestimmt eine Steuervariable, die am besten mit dem Bohrfortschritt in der laufenden Bohrumgebung korreliert. Die Anordnung erstellt ein mathematisches Modell der Beziehung zwischen Steuervariable und Bohrfortschritt für die laufende Bohrumgebung. Die Anordnung aktualisiert laufend das mathematische Model, um Änderungen der Bohrumgebung wiederzugeben. Die Anordnung verwendet ein Bohrmodell, um eine Ziel-Steuervariable zu bestimmen und so einen optimalen Bohrfortschritt zu erzielen. Der Bohrer versucht, den aktuellen Wert der Steuervariablen mit dem Wert der Ziel- Steuervariablen in Übereinstimmung zu bringen, um dadurch den Bohrfortschritt zu optimieren.

Claims

Verfahren zur Optimierung des Meißel-Bohrfortschrittes beim Bohren, welches die Schritte umfasst: Eine im Wesentlichen ständige Aufnahme des Meißel-Bohrfortschrittes und von Daten für eine Vielzahl von Bohrparametern während des Bohrens; die periodische Bestimmung einer Steuervariablen während des Bohrens, wobei genannte Steuervariable eine der genannten Bohrparameter ist, die am besten mit dem Bohrfortschritt korreliert; die periodische Bestimmung eines Bestwertes für genannte Steuervariable, um den optimalen Bohrfortschritt zu erzielen; und, zu versuchen, die genannte Steuervariable auf dem genannten Bestwertes zu halten.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei der genannte Schritt zur Bestimmung des genannten Bestwertes die Schritte umfasst: Die periodische Durchführung einer linearen Regression mit dem Meißel-Bohrfortschritt als Ansprechvariable und der genannten Steuervariablen als erklärender Variable, um einen Steuervariablen-Steigungskoeffizienten zu ermitteln; die periodische Durchsuchung der genannten Daten, um mindestens einen Maximalwert des Bohrfortschrittes zu bestimmen; und, die Festlegung des genannten Bestwertes, der auf dem genannten, mindestens einen, Maximalwert des Bohrfortschrittes und dem genannten Steuervariablen-Steigungskoeffizienten basiert.
Das Verfahren nach Anspruch 2, wobei der genannte Schritt zur Festlegung des genannten Bestwertes den Schritt umfasst: Die Festlegung des genannten Bestwertes auf den Wert der Steuervariablen, der assoziiert ist mit dem genannten, mindestens einen, Maximalwert des Bohrfortschrittes innerhalb der genannten Daten, wenn der genannte Steuervariablen-Steigungskoeffizient in einem gewählten Bereich nahe Null ist.
Das Verfahren nach Anspruch 2, wobei der genannte Schritt zur Festlegung des genannten Bestwertes den Schritt umfasst: Die Festlegung des genannten Bestwertes auf den Wert der Steuervariablen, der assoziiert ist mit dem genannten, mindestens einen, Maximalwert des Bohrfortschrittes innerhalb der genannten Daten zuzüglich eines gewählten Inkrementes, wenn der genannte Steuervariablen-Steigungskoeffizient größer als ein gewählter positiver Wert ist.
Das Verfahren nach Anspruch 2, wobei der genannte Schritt zur Festlegung des genannten Bestwertes den Schritt umfasst: Die Festlegung des genannten Bestwertes auf den Wert der Steuervariablen, der assoziiert ist mit dem genannten, mindestens einen, Maximalwert des Bohrfortschrittes innerhalb der genannten Daten abzüglich eines Inkrementes, wenn der genannte Steuervariablen-Steigungskoeffizient kleiner als ein ausgewählter negativer Wert ist.
Das Verfahren nach Anspruch 2, wobei der genannte Schritt zur periodischen Durchsuchung der genannten Daten die Schritte umfasst: Die Bestimmung einer Suchtiefe, die auf dem genannten Steuervariablen-Steigungskoeffizienten basiert; und, die Durchsuchung der genannten Daten bis zur genannten Suchtiefe.
Das Verfahren nach Anspruch 6, wobei der genannte Schritt der periodischen Durchsuchung der genannten Daten den Schritt zur Bestimmung einer gewählten Zahl von Maximalwerten des Bohrfortschrittes innerhalb der genannten Suchtiefe einschließt.
Das Verfahren nach Anspruch 7, einschließlich der Schritte: die Bestimmung der Steuervariablen, die in dem genannten Datenfeld jeweils mit der genannten gewählten Anzahl der Maximalwerte des Bohrfortschrittes innerhalb der genannten Suchtiefe assoziiert ist; und, die Mittelwertbildung der genannten Steuervariablen, die mit den genannten gewählten Maximalwerten des Bohrfortschrittes assoziiert sind, um einen mittleren Steuervariablenwert zu bestimmen.
Das Verfahren nach Anspruch 8, wobei der genannte Schritt zur Festlegung eines optimalen Steuervariablenwertes den Schritt einschließt: Die Festlegung des genannten optimalen Steuervariablenwertes auf den genannten mittleren Wert der Steuervariablen, wenn der genannte Steuervariablen-Steigungskoeffizient in einem gewählten Bereich nahe Null ist.
Das Verfahren nach Anspruch 8, wobei der genannte Schritt zur Festlegung eines optimalen Steuervariablenwertes den Schritt einschließt: Die Festlegung des genannten optimalen Steuervariablenwertes auf den genannten mittleren Wert der Steuervariablen zuzüglich eines gewählten Inkrements, wenn der genannte Steuervariablen-Steigungskoeffizient größer als ein gewählter positiver Wert ist.
Das Verfahren nach Anspruch 8, wobei der genannte Schritt zur Festlegung eines optimalen Steuervariablenwertes den Schritt einschließt: Die Festlegung des genannten optimalen Steuervariablenwertes auf den Steuervariablenwert, der mit dem genannten mittleren Wert der Steuervariablen assoziiert ist, abzüglich eines gewählten Inkrements, wenn der genannte Steuervariablen-Steigungskoeffizient kleiner als ein gewählter negativer Wert ist.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei die genannten Bohrparameter das Bohrmeißelgewicht, Druck und Drehmoment einschließen.
Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei der genannte Schritt der periodischen Bestimmung der genannten Steuervariable den Schritt der Berechnung eines Korrelationskoeffizienten für jeden der genannten Bohrparameter einschließt.
Das Verfahren nach Anspruch 1 einschließlich: Die Speicherung der Meißel-Bohrfortschritts-Daten und der Bohrparameter-Daten in einer Vielzahl von Datenfeldern; die periodische Bestimmung eines Zusammenhangs zwischen dem genannten Meißel-Bohrfortschritt und genannten Steuervariablen Daten, die in dem Datenfeld für die genannte Steuervariable gespeichert sind, wobei der genannte Zusammenhang durch einen Steuervariablen-Steigungskoeffizienten definiert ist; die periodische Durchsuchung des genannten Datenfeldes, welches mit der Steuervariablen assoziiert ist, bis zu einer Suchtiefe, die durch den genannten Steuervariablen-Steigungskoeffizienten bedingt ist; die Bestimmung mindestens eines Maximalwertes des Bohrfortschrittes innerhalb der genannten Suchtiefe; und, die Festlegung eines optimalen Steuervariablenwertes, der auf dem genannten, mindestens einen, Maximalwert des Bohrfortschrittes und dem genannten Steuervariablen-Steigungskoeffizienten basiert.
Das Verfahren nach Anspruch 14, wobei der genannte Schritt zur Festlegung einer optimalen Steuervariablen den Schritt einschließt: Die Festlegung des genannten optimalen Steuervariablenwertes auf den Steuervariablenwert, der mit dem genannten, mindestens einen, Maximalwert des Bohrfortschrittes in dem genannten Datenfeld assoziiert ist, wenn der genannte Steuervariablen-Steigungskoeffizient in einem gewählten Bereich nahe Null ist.
Das Verfahren nach Anspruch 14, wobei der genannte Schritt zur Festlegung einer optimalen Steuervariablen den Schritt einschließt: Die Festlegung des genannten optimalen Steuervariablenwertes auf den Steuervariablenwert, der mit dem genannten, mindestens einen, Maximalwert des Bohrfortschrittes in dem genannten Datenfeld assoziiert ist, zuzüglich eines gewählten Inkrements, wenn der genannte Steuervariablen-Steigungskoeffizient größer als ein gewählter positiver Wert ist.
Das Verfahren nach Anspruch 14, wobei der genannte Schritt zur Festlegung einer optimalen Steuervariablen den Schritt einschließt: Die Festlegung des genannten optimalen Steuervariablenwertes auf den Steuervariablenwert, der mit dem genannten, mindestens einen, Maximalwert des Bohrfortschrittes in den genannten Datenfeld assoziiert ist, abzüglich eines gewählten Inkrements, wenn der genannte Steuervariablen-Steigungskoeffizient kleiner als ein gewählter negativer Wert ist.
Das Verfahren nach Anspruch 14, wobei der genannte Schritt der periodischen Durchsuchung des genannten Datenfeldes den Schritt zur Bestimmung einer gewählten Zahl von Maximalwerten des Bohrfortschrittes innerhalb der genannten Suchtiefe einschließt.
Das Verfahren nach Anspruch 16, einschließlich der Schritte zur Bestimmung der Steuervariablen, die in dem genannten Datenfeld jeweils mit der genannten gewählten Anzahl der Maximalwerte des Bohrfortschrittes innerhalb der genannten Suchtiefe assoziiert ist; und, die Mittelwertbildung der genannten Meißelgewichte, die mit den genannten gewählten Maximalwerten des Bohrfortschrittes assoziiert sind, um einen mittleren Steuervariablenwert zu bestimmen.
Das Verfahren nach Anspruch 18, wobei der genannte Schritt zur Festlegung eines optimalen Steuervariablenwertes den Schritt einschließt: Die Festlegung des genannten optimalen Steuervariablenwertes auf den genannten mittleren Wert der Steuervariablen, wenn der genannte Steuervariablen-Steigungskoeffizient in einem gewählten Bereich nahe Null ist.
Das Verfahren nach Anspruch 18, wobei der genannte Schritt zur Festlegung eines optimalen Steuervariablenwertes den Schritt einschließt: Die Festlegung des genannten optimalen Steuervariablenwertes auf den genannten mittleren Wert der Steuervariablen zuzüglich eines gewählten Inkrements, wenn der genannte Steuervariablen-Steigungskoeffizient größer als ein gewählter positiver Wert ist.
Das Verfahren nach Anspruch 18, wobei der genannte Schritt zur Festlegung eines optimalen Steuervariablenwertes den Schritt einschließt: Die Festlegung des genannten optimalen Steuervariablenwertes auf den Steuervariablenwert, der mit dem genannten mittleren Wert der Steuervariablen assoziiert ist, abzüglich eines gewählten Inkrements, wenn der genannte Steuervariablen-Steigungskoeffizient kleiner als ein gewählter negativer Wert ist.