JP2002155694A - Method and system for predicting performance of drilling system in fixed formation - Google Patents

Method and system for predicting performance of drilling system in fixed formation

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JP2002155694A JP2001258177A JP2001258177A JP2002155694A JP 2002155694 A JP2002155694 A JP 2002155694A JP 2001258177 A JP2001258177 A JP 2001258177A JP 2001258177 A JP2001258177 A JP 2001258177A JP 2002155694 A JP2002155694 A JP 2002155694A
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B49/00Testing the nature of borehole walls; Formation testing; Methods or apparatus for obtaining samples of soil or well fluids, specially adapted to earth drilling or wells

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and a system for predicting the performance of a drilling system for drilling a drill hole in a fixed formation more simply and more accurately by generating the geology characteristics of the formation per unit depth and outputting a signal displaying the generation. SOLUTION: The method contains a step for generating the geology characteristics of the formation per unit depth according to a prescribed geology model, a step for obtaining specifications of proposed drilling equipment for use in the drilling of the drill hole and a step for determining a predicted drilling mechanics in response to the specifications of the proposed drilling equipment as a function of the geology characteristics per unit depth according to the prescribed drilling mechanics model. A controller controls a parameter during the drilling of the drill hole in response to the predicted drilling mechanics. The geology characteristics contain at least rock strength. The specifications contain at least one bit specifications of a recommended drill bit. The predicted drilling mechanics comprise at least one of bit wear, mechanical efficiency, power and operating parameters.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】係属中のアプリケーションへ
の相互参照本出願は、現在では米国特許第5,794,
720号である、1996年3月25日に提出された米
国特許08/621,411号の一部継続出願である1
998年3月26日に提出された米国特許09/04
8,360号の一部継続出願である、1998年11月
13日に提出された米国特許第09/192,389号
の一部継続出願である。係属中の出願及び発行済み特許
は、それらの全体がここに参考文献として組み入れられ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION This application is hereby incorporated by reference.
No. 720, which is a continuation-in-part of US patent application Ser. No. 08 / 621,411, filed Mar. 25, 1996.
U.S. Patent No. 09/04, filed March 26, 998
This is a continuation-in-part of U.S. patent application Ser. No. 09 / 192,389, filed Nov. 13, 1998, which is a continuation-in-part of U.S. Pat. The pending applications and issued patents are hereby incorporated by reference in their entirety.

【0002】本発明は地面の穿孔(drilling)
作業に関係し、特に、所定の地層用の穿孔システムの性
能を予測するための方法及びシステム装置に関係する。
[0002] The present invention relates to drilling of the ground.
It relates to operations, and more particularly to a method and system apparatus for predicting the performance of a drilling system for a given formation.

【0003】[0003]

【従来の技術】ご存じのように、油井及びガス井の穿孔
産業について、そのまさに最初から、最も大きな難問の
うちの1つは、下げ孔(downhole)内で何が起
こっているのかを現実に見ることが不可能であるという
事実でだった。いかに作業を進行させるべきかを決定す
る際に、非常に重要になりうる下げ孔の状態及び/又は
出来事がいくらでもある。そのような地下の穴の状態及
び/又は出来事を分析検査しようと試みる方法がすべて
間接であることは、言うまでもない。その程度だから、
それらすべては決して理想的なものではなく、当産業で
は、より単純で、かつ(又は)より正確な方法を開発す
る努力が絶えずなされている。
As you know, from the very beginning of the oil and gas well drilling industry, one of the biggest challenges is to figure out what is going on in the downhole. It was the fact that it was impossible to see. There are any number of downhole conditions and / or events that can be very important in deciding how to proceed with the operation. It goes without saying that all methods of attempting to analyze the condition and / or occurrence of such underground holes are indirect. Because it ’s that much
All of them are by no means ideal, and there is a constant effort in the industry to develop simpler and / or more accurate methods.

【0004】一般的に、その技術へのアプローチは、特
定の下げ孔の状態又は出来事に着目し、特定のその状態
又は出来事を分析検査するための方向を開発することだ
った。例えば米国特許第5,305,836号は、その
ビットで穿孔されている孔の岩質に基づいて、現在使用
中のビットの摩耗が、電子的にモデルされ得る方法を開
示している。これは、穿孔作業員がいつビットを取り替
えるべきかを判断するのに役立つ。
[0004] In general, the approach to the technology has been to focus on the condition or event of a particular downhole and develop a direction to analyze and test that particular condition or event. For example, U.S. Pat. No. 5,305,836 discloses a method in which the wear of a bit currently in use can be modeled electronically based on the lithology of the hole being drilled with the bit. This helps the drill operator determine when to change bits.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】どのタイプのビット
が、所定の地層の所定の部分で用いられるべきかを判断
するプロセスは、従来から、よくても、非常に大まかで
一般的な検討材料にのみ基づき、悪い場合は、科学的と
いうよりも熟練及び憶測によってなされるものになって
しまっている。
The process of determining which type of bit should be used in a given portion of a given formation is traditionally, at best, very rough and general considerations. Only on the basis of what is worse, it is done by skill and speculation rather than science.

【0006】他の例が、他の種類の状態及び/又は出来
事に対して与えられることが可能である。さらに、知っ
ていれば役立つ他の状態及び/又は出来事がある。しか
しながら、それらはそれほど必要ではなく、それより重
要な事を分析検査するためのより良い方法を開発するこ
とが優先されるので、これらの他の状態を評価するため
の方法に少ししかあるいは何の注意も払われてこなかっ
た。
[0006] Other examples can be given for other types of conditions and / or events. In addition, there are other conditions and / or events that would be useful if known. However, they are not so necessary, and it is a priority to develop better methods for analyzing more important things, so there is little or no way to evaluate these other conditions. Attention has not been paid.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本開示の1つの実施例に
従って、所定の地層内でのドリルホールを穿孔するため
の穿孔システムの性能を予測するための装置は、規定さ
れた地質モデルに従って単位深さ当たりの地層の地質的
特徴を生成するための手段を含む。地質的特徴を生成す
る手段は、地質的特徴を表わす信号を出力するためのも
のであり、そこでの地質的特徴は少なくとも岩石強度を
さらに含む。装置はさらに、ドリルホールの穿孔での使
用に向けて提案された穿孔設備の仕様を入力するための
手段を含む。その仕様は、推奨されたドリルビットの少
なくとも1つのビット仕様を含む。最後に、装置は規定
された穿孔メカニックス・モデルに従って、単位深さ当
たりの地質的特徴の関数として、提案された穿孔設備の
仕様に応じて、予測される穿孔メカニックスを決定する
ための手段をさらに含む。予測される穿孔メカニックス
を決定する手段はさらに、予測される穿孔メカニックス
を表わす信号を出力するためのものである。予測される
穿孔メカニックスは、ビット摩耗、メカニカル効率、出
力、及び操作用パラメータから成るグループから選択さ
れる少なくとも1つを含む。
SUMMARY OF THE INVENTION According to one embodiment of the present disclosure, an apparatus for predicting the performance of a drilling system for drilling a drill hole in a predetermined formation comprises a unit according to a defined geological model. Means for generating a geological feature of the formation per depth. The means for generating a geological feature is for outputting a signal representing the geological feature, wherein the geological feature further includes at least rock strength. The apparatus further comprises means for inputting the specifications of the proposed drilling equipment for use in drilling a drill hole. The specifications include at least one bit specification of the recommended drill bit. Finally, the device is a means for determining the predicted drilling mechanics according to the specified drilling mechanics model and according to the proposed drilling equipment specifications as a function of the geological features per unit depth. Further included. The means for determining the predicted drilling mechanics is further for outputting a signal representative of the predicted drilling mechanics. The predicted drilling mechanics includes at least one selected from the group consisting of bit wear, mechanical efficiency, power, and operating parameters.

【0008】別の実施例では、装置がさらに、単位深さ
当たりの地質的特徴及び予測された穿孔メカニックスの
表示を生成するための、地質的特徴の出力信号及び予測
された穿孔メカニックスの出力信号に反応する手段を含
む。その表示を生成する手段は、ディスプレイ・モニタ
又はプリンタのいずれかを含む。プリンタの例では、単
位深さ当たりの地質的特徴及び予測された穿孔メカニッ
クスの表示が、プリントアウトを含む。
In another embodiment, the apparatus further comprises an output signal of the geological feature and the predicted drilling mechanics for generating an indication of the geological feature per unit depth and the predicted drilling mechanics. Includes means responsive to the output signal. The means for generating the display includes either a display monitor or a printer. In the example of a printer, the display of geological features and predicted drilling mechanics per unit depth includes a printout.

【0009】別の実施例では、所定の地層内でのドリル
ホールの穿孔用の穿孔システムの性能を予測するための
方法が、a)規定された地質モデルに従って単位深さ当
たりの地層の地質的特徴を生成し、地質的特徴を表わす
信号を出力するステップであって、その地質的特徴が少
なくとも岩石強度を含む、ステップ、b)ドリルホール
の穿孔での使用に向けて提案された穿孔設備の仕様を得
るステップであって、その仕様が、推奨されたドリルビ
ットの少なくとも1つのビット仕様を含む、ステップ、
c)規定された穿孔メカニックス・モデルに従って、単
位深さ当たりの地質的特徴の関数として、提案された穿
孔設備の仕様に応じて、予測される穿孔メカニックスを
決定し、予測される穿孔メカニックスを表わす信号を出
力するステップであって、予測される穿孔メカニックス
が、ビット摩耗、メカニカル効率、出力、及び操作用パ
ラメータから成るグループから選択される少なくとも1
つを含む、ステップ、といったステップを含む。
In another embodiment, a method for predicting the performance of a drilling system for drilling a drill hole in a predetermined formation includes the steps of: a) geological formation of a formation per unit depth according to a defined geological model; Generating a feature and outputting a signal representative of the geological feature, wherein the geological feature includes at least rock strength; b) using a drilling facility proposed for use in drilling a drill hole. Obtaining a specification, the specification including at least one bit specification of the recommended drill bit;
c) determining the predicted drilling mechanics according to the proposed drilling equipment specifications as a function of the geological features per unit depth according to the defined drilling mechanics model, Outputting a signal representative of the drilling mechanics, wherein the predicted drilling mechanics is at least one selected from the group consisting of bit wear, mechanical efficiency, power, and operating parameters.
One step, including one step.

【0010】さらに別の実施例では、所定の地層内での
ドリルホールの穿孔用の穿孔システムの性能を予測する
ための、コンピュータによって実行されるコンピュータ
読取り可能な媒体上に格納されるコンピュータ・プログ
ラムが、a)規定された地質モデルに従って単位深さ当
たりの地層の地質的特徴を生成し、地質的特徴を表わす
信号を出力するための命令であって、その地質的特徴が
少なくとも岩石強度を含む、命令、b)ドリルホールの
穿孔での使用に向けて提案された穿孔設備の仕様を得る
ための命令であって、その仕様が、推奨されたドリルビ
ットの少なくとも1つのビット仕様を含む、命令、c)
規定された穿孔メカニックス・モデルに従って、単位深
さ当たりの地質的特徴の関数として、提案された穿孔設
備の仕様に応じて、予測される穿孔メカニックスを決定
し、予測される穿孔メカニックスを表わす信号を出力す
るための命令であって、その予測される穿孔メカニック
スが、ビット摩耗、メカニカル効率、出力、及び操作用
パラメータから成るグループから選択される少なくとも
1つを含む、命令、を含む。
In yet another embodiment, a computer program stored on a computer readable medium for execution by a computer for predicting the performance of a drilling system for drilling a drill hole in a predetermined formation. A) generating geological features of the formation per unit depth according to a prescribed geological model, and outputting a signal representing the geological features, wherein the geological features include at least rock strength B) an instruction for obtaining a proposed drilling equipment specification for use in drilling a drill hole, the specification comprising at least one bit specification of a recommended drill bit. , C)
According to the prescribed drilling mechanics model, determine the predicted drilling mechanics according to the proposed drilling equipment specifications as a function of the geological features per unit depth, and calculate the predicted drilling mechanics. Instructions for outputting a representative signal, the predicted drilling mechanics including at least one selected from the group consisting of bit wear, mechanical efficiency, power, and operating parameters. .

【0011】さらにまた、別の実施例では、所定の地層
内のドリルホールを穿孔する際の指標として使用するの
にふさわしい、穿孔システムの予測された性能について
の表示が開示される。その表示は、単位深さ当たりの地
層の地質的特徴を含み、そしてその地質的特徴は、規定
された地質モデルに従って得られ、少なくとも岩石強度
を含む。その表示はさらに、ドリルホールの穿孔での使
用に向けて提案された穿孔設備の仕様を含む。その仕様
は、推奨されたドリルビットの少なくとも1つのビット
仕様を含む。最後に、その表示は、予測される穿孔メカ
ニックスを含み、そしてその予測される穿孔メカニック
スは、規定された穿孔メカニックス・モデルに従って、
単位深さ当たりの地質的特徴の関数として、提案された
穿孔設備の前記仕様に応じて決定される。予測される穿
孔メカニックスは、ビット摩耗、メカニカル効率、出
力、及び操作用パラメータから成るグループから選択さ
れる少なくとも1つを含む。
In yet another embodiment, an indication of the predicted performance of a drilling system suitable for use as an indicator in drilling a drill hole in a given formation is disclosed. The representation includes geological features of the formation per unit depth, and the geological features are obtained according to a defined geological model and include at least rock strength. The indication further includes the specifications of the drilling equipment proposed for use in drilling a drill hole. The specifications include at least one bit specification of the recommended drill bit. Finally, the display includes the predicted drilling mechanics, and the predicted drilling mechanics is according to a defined drilling mechanics model.
As a function of the geological features per unit depth, it is determined according to said specifications of the proposed drilling equipment. The predicted drilling mechanics includes at least one selected from the group consisting of bit wear, mechanical efficiency, power, and operating parameters.

【0012】さらに、予測される性能の表示に関して、
地質的特徴はさらに、曲線表示、百分率グラフ表示、及
びバンド表示から成るグループから選択される少なくと
も1つの図式表示を含み、そして予測される穿孔メカニ
ックスの表示は、曲線表示、百分率グラフ表示、及びバ
ンド表示から成るグループから選択される少なくとも1
つの図式表示を含む。
Further, regarding the indication of the expected performance,
The geological feature further includes at least one graphical display selected from the group consisting of a curved display, a percentage graphical display, and a band display, and the predicted drilling mechanics display includes a curved display, a percentage graphical display, and At least one selected from the group consisting of band displays
Includes one graphical representation.

【0013】本実施例は、有利に、所定の地層内でドリ
ルホールを実際に穿孔する前及び穿孔する間に、様々な
提案された穿孔設備に対する評価、さらに穿孔プログラ
ムに関しての使用法、を提供する。穿孔設備、それの選
択、及び使用法は、所定の地層内のドリルホールの特定
の区間(複数可)に対して最適化されることができる。
穿孔メカニックス・モデルは、有利に、岩質の変化を通
して進行するビット摩耗の影響を考慮に入れる。推奨さ
れる操作用パラメータは、特定の岩質におけるビットの
摩耗状態を反映し、そしてまた、使用される特定の穿孔
装置の操作上の制約を考慮に入れる。所定の地層に対す
る単位深さ当たりの地質的特徴及び予測された穿孔メカ
ニックスのプリントアウト又は表示は、穿孔操作員にと
って、特に穿孔工程の最適化を行う際に用いる上で、非
常に役立つ重要な情報を提供する。プリントアウトある
いは表示はさらに、有利に、予期される穿孔条件及び推
奨される操作用パラメータのヘッド・アップ・ビューを
提供する。
The present embodiment advantageously provides an evaluation of various proposed drilling equipment before and during the actual drilling of a drill hole in a given formation, and its use in connection with a drilling program. I do. Drilling equipment, its selection, and usage can be optimized for a particular section (s) of drill holes in a given formation.
The drilling mechanics model advantageously takes into account the effects of bit wear progressing through lithological changes. The recommended operating parameters reflect the wear state of the bit in the particular lithology and also take into account the operational constraints of the particular drilling equipment used. The printout or display of geological features per unit depth and predicted drilling mechanics for a given formation is important for drilling operators, especially in optimizing the drilling process. Provide information. The printout or display also advantageously provides a head-up view of expected drilling conditions and recommended operating parameters.

【0014】本発明についての先の説明並びに他の教え
及び利点が、後で与えられるような本発明を実行するた
めの最良のモードについての詳細な説明で、より明確に
なるだろう。以下の詳細説明では、次の添附図面に対し
て参照がなされるだろう。
[0014] The foregoing description of the invention, as well as other teachings and advantages, will become more apparent in the detailed description of the best mode for carrying out the invention, as set forth hereinafter. In the following detailed description, reference will be made to the following accompanying drawings.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】ここで図lを参照すると、穿孔シ
ステム10は、ボアホール14の上に配置される穿孔装
置12を含む。検層ツール(logging too
l)16は、一般的にはドリルカラーであるサブ18に
よって運ばれ、ドリルストリング20に組み込まれ、ボ
アホール14内に配置される。ドリルビット22は、ド
リルストリング20の下端に位置し、地層24にボアホ
ール14を彫る。掘穿泥水26は、坑口30近くの泥溜
め28から汲み上げられ、ドリルストリング20の中の
軸中心部の通路(図示されていない)を下って、ビット
22の開口から出て、環状領域32を通して表面に戻
る。金属ケーシング34は、ボアホール14の上部の保
全を維持するために、ドリルビット22より上のボアホ
ール14内に置かれる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Referring now to FIG. 1, a drilling system 10 includes a drilling device 12 disposed over a borehole 14. Logging tool
l) 16 is carried by a sub 18, typically a drill collar, assembled into a drill string 20 and placed in borehole 14. The drill bit 22 is located at the lower end of the drill string 20 and carves the borehole 14 in the formation 24. Drilling drilling water 26 is pumped from a mud reservoir 28 near the wellhead 30, down a central shaft passage (not shown) in the drill string 20, exiting the opening in the bit 22 and through an annular region 32. Return to the surface. A metal casing 34 is placed in the borehole 14 above the drill bit 22 to maintain the integrity of the top of the borehole 14.

【0016】さらに図1を参照して、ドリルステム2
0、サブ18、及びボアホール14の側壁36との間の
環状空間32が、掘穿泥水のための戻り流路を形成す
る。泥水は、ポンプシステム38によって坑口30の近
くの貯蔵坑から汲み出される。泥水は、ドリルストリン
グ20の全長にわたって延びる中心部通路につながれる
泥水供給管路40を通して移動する。掘削泥水は、この
ように、ドリルストリング20の中を押し下げられ、ド
リルビットを冷やし滑らかにするため、及び穿孔作業中
に生産される地層の掘穿屑を地表に運び戻すために、ド
リルビット22の開口を通してボアホールに出る。流体
排出ダクト42は、ボアホール14から泥溜め28へ戻
る泥水の流れを処理するために、ドリルホール頭部で環
状通路32に接続される。掘穿泥水は通常、事前に選定
された泥水粘性及び濃度を維持するために、ガス抜き装
置及び循環タンクのような様々な装置(示されていな
い)によって操作され処理される。
Still referring to FIG.
The annular space 32 between the 0, the sub 18 and the side wall 36 of the borehole 14 forms a return channel for the drilling fluid. Mud is pumped from a storage well near the wellhead 30 by a pump system 38. The mud travels through a mud supply line 40 that connects to a central passage extending the entire length of the drill string 20. The drilling mud is thus pushed down in the drill string 20 to cool and smooth the drill bit and to carry drilling debris of the formation produced during the drilling operation back to the surface. Exit through the opening in the borehole. A fluid discharge duct 42 is connected to the annular passage 32 at the drill hole head to handle the flow of mud from the borehole 14 back to the mud reservoir 28. Drilling mud is typically operated and treated by various devices (not shown) such as degassing devices and circulation tanks to maintain a preselected mud viscosity and concentration.

【0017】検層ツール又は器具16は、音波(時には
音響と呼ばれる)、中性子、ガンマ線、密度、光電子、
核磁気共鳴、又は他の従来型の検層器具、あるいはそれ
らの組合せといった、任意の従来型の検層器具であり、
地面のボアホールを囲む地層の岩質又は孔隙率を測定す
るために用いられる。
The logging tool or instrument 16 may include sound waves (sometimes called acoustics), neutrons, gamma rays, densities, photoelectrons,
Any conventional logging instrument, such as nuclear magnetic resonance or other conventional logging instrument, or a combination thereof;
Used to measure the lithology or porosity of the formation surrounding the borehole in the ground.

【0018】検層器具が図1のドリルストリング20内
に具体化されるので、そのシステムは、穿孔間測定(M
WD:measurement while dril
ling)システム、つまり、穿孔工程が進行中に記録
されるシステムと考えられる。その検層データは、従来
型のダウンホール・レコーダ(示されていない)に格納
されることができ、それは、ドリルストリング20が取
り出される時に地表でアクセスされるか、又は従来型の
泥水パルス遠隔計測システムのような遠隔計測を用いて
地表に伝送されることができる。いずれにしても、検層
器具16からの検層データは、データが、ここに記述さ
れるような本開示の実施例に従って使用するために処理
され得るように、地表の測定デバイス・プロセッサ44
に最終的に到達する。すなわちプロセッサ44は、本開
示の実施例での使用に適するように、検層データを処理
する。
Since the logging instrument is embodied in the drill string 20 of FIG. 1, the system is capable of measuring between drillings (M
WD: measurement while drill
ling) system, i.e., a system in which the perforation process is recorded as it proceeds. The logging data can be stored on a conventional downhole recorder (not shown), which is accessed at the surface when the drill string 20 is removed, or a conventional mud pulse remote. It can be transmitted to the surface using telemetry such as a measurement system. In any event, the logging data from the logging instrument 16 may be processed so that the data may be processed for use in accordance with embodiments of the present disclosure as described herein.
Finally reach. That is, processor 44 processes the logging data as suitable for use in embodiments of the present disclosure.

【0019】MWD計測器に加えて、ワイヤーライン検
層計測器が使用されてもよい。すなわち、ワイヤーライ
ン検層計測器もまた、深さの関数としてボアホールを囲
む地層の検層のために用いられることができる。ワイヤ
ーライン計測器と共に、ワイヤーライン・トラック(示
されていない)が、通常はドリルホールの地表部に置か
れる。ワイヤーライン検層器具は、滑車及び深さ測定ス
リーブ上を通過する検層ケーブルでボアホールに吊され
る。検層器具は、ボアホールに沿って移動しながら、ボ
アホールを囲む地層を深さの関数として記録する。その
検層データは、本開示の実施例での使用に適するよう検
層データを処理するために、検層ケーブルを通して、検
層トラック又はそのトラックの近くに配置されたプロセ
ッサに伝送される。図lのMWD実施例と同様に、ワイ
ヤーライン計測器は、岩質を測定するために使用される
ことのできる、例えば音波、中性子、ガンマ線、密度、
光電子、核磁気共鳴、又は他の従来型の検層器具、ある
いはそれらの組合せといった、地面のボアホールを囲む
地層の岩質及び/又は孔隙率を測定するために用いるこ
とができるいかなる従来型の検層計測器をも含むことが
できる。
In addition to the MWD meter, a wireline logging meter may be used. That is, wireline logging instruments can also be used for logging the formation surrounding the borehole as a function of depth. A wireline track (not shown), along with a wireline instrument, is typically placed at the surface of the drill hole. Wireline logging instruments are suspended in boreholes with logging cables passing over pulleys and depth measurement sleeves. The logging instrument records the formation surrounding the borehole as a function of depth as it moves along the borehole. The logging data is transmitted through a logging cable to a logging track or a processor located near the track for processing the logging data for use in embodiments of the present disclosure. Similar to the MWD embodiment of FIG. 1, wireline instruments can be used to measure rock quality, such as acoustic waves, neutrons, gamma rays, density,
Any conventional logging that can be used to measure the lithology and / or porosity of the formation surrounding the borehole in the ground, such as photoelectron, nuclear magnetic resonance, or other conventional logging instruments, or a combination thereof. A layer instrument may also be included.

【0020】さらに再び図1を参照すると、所定の地層
24内にドリルホール14のような一連のドリルホール
を穿孔するための穿孔システム10の性能を予測するた
めの装置50が示される。予測装置50は、規定された
一式の地質モデル及び穿孔メカニックス・モデルを含
み、さらに最適化モード、予測モード、及び較正モード
の操作(図3を参照して、本文の後段でさらに説明され
る)を含む。予測装置50は、さらに任意の適切な市販
のコンピュータ、コントローラ又はデータ処理装置を含
むデバイス52を含み、さらにここで説明されるような
方法及び装置を実行するようプログラムされている。コ
ンピュータ/コントローラ52は、例えば任意の適切な
入力装置(複数可)58から、入力情報及び/又はコマ
ンドを受け取るための少なくとも1つの入力を含む。入
力装置(デバイス)58は、キーボード、キーパッド、
ポインティング・デバイス、又は同種のものを含み、さ
らにリモート・コンピュータ又はデータベースから入力
情報を受け取るためのネットワーク・インターフェース
又は他の通信インタフェースを含む。さらにまた、コン
ピュータ/コントローラ52は、情報信号及び/又は装
置制御コマンドを出力するための少なくとも1つの出力
を含む。出力信号は、出力信号に含まれる情報の表示を
生成する際に使用するためのディスプレイ・デバイス6
0に信号ライン54を通して出力されることができる。
また出力信号は、出力信号に含まれる情報のプリントア
ウト64を生成する際に使用するためのプリンタ装置6
2に出力されることができる。また情報及び/又は制御
信号は、必要に応じて、例えばここで説明されるよう
に、穿孔装置12のための1つ以上の様々な穿孔操作用
パラメータを制御する際に使用するためのリモート・デ
バイスに、信号ライン66を通して出力されることがで
きる。言いかえれば、穿孔システムでドリルホール(あ
るいは区間)を実際に穿孔する際のパラメータを制御す
るために、予測された穿孔メカニックス出力信号に反応
する適切なデバイス又は手段が、穿孔システム上に提供
される。例えば、穿孔システムは、ダウンホール・モー
タ70、トップ・ドライブモータ72又はロータリ・テ
ーブルモータ74から選択される制御可能型モータのう
ちの1つといったような装置を含み、さらにそれらのそ
れぞれのモータの所定の毎分回転数は、遠隔制御される
ことができる。またそのパラメータは、ビット上重量
(weight−on−bit)、毎分回転数、泥水ポ
ンプ流量、水圧、あるいは他の適切な穿孔システム制御
パラメータといったグループから選択される1つ以上を
含むことができる。
Still referring to FIG. 1 again, there is shown an apparatus 50 for predicting the performance of a drilling system 10 for drilling a series of drill holes, such as drill holes 14, in a given formation 24. The prediction device 50 includes a defined set of geological and drilling mechanics models, and further operates in an optimization mode, a prediction mode, and a calibration mode (see further below with reference to FIG. 3). )including. The prediction device 50 further includes a device 52 that includes any suitable commercially available computer, controller or data processing device, and is further programmed to perform the methods and apparatus as described herein. Computer / controller 52 includes at least one input for receiving input information and / or commands, for example, from any suitable input device (s) 58. The input device (device) 58 includes a keyboard, a keypad,
It includes a pointing device, or the like, and further includes a network interface or other communication interface for receiving input information from a remote computer or database. Furthermore, the computer / controller 52 includes at least one output for outputting information signals and / or device control commands. The output signal is a display device 6 for use in generating a representation of the information contained in the output signal.
0 can be output through the signal line 54.
The output signal is a printer device 6 for use in generating a printout 64 of information included in the output signal.
2 can be output. Also, the information and / or control signals may optionally be used, for example, as described herein, for remote control for use in controlling one or more various drilling operating parameters for drilling device 12. It can be output to the device through signal line 66. In other words, a suitable device or means responsive to the predicted drilling mechanics output signal is provided on the drilling system to control parameters in actually drilling a drill hole (or section) in the drilling system. Is done. For example, the drilling system includes a device such as one of a controllable motor selected from a downhole motor 70, a top drive motor 72, or a rotary table motor 74, and further includes the respective motors. The predetermined revolutions per minute can be remotely controlled. The parameters may also include one or more selected from the group of weight-on-bit, revolutions per minute, mud pump flow, water pressure, or other appropriate drilling system control parameters. .

【0021】コンピュータ/コントローラ52は、規定
された地質モデルに従って、単位深さ当りの地層の地質
的特徴を生成するための手段を提供する。さらにコンピ
ュータ/コントローラ52は、信号ライン54、56上
に、地質的特徴を表わす信号の出力を提供する。入力装
置58は、ドリルホール(あるいはドリルホールの区
間)の穿孔用に、提案される穿孔設備の仕様を入力する
ために使用されることができる。仕様は、推奨されるド
リルビットの少なくとも1つのビット仕様を含む。さら
にコンピュータ/コントローラ52は、さらに規定され
た穿孔メカニックス・モデルに従って、単位深さ当りの
地質的特徴の関数として、提案された穿孔設備の仕様に
応じて予測される穿孔メカニックスを決定するための手
段を提供する。さらにまたコンピュータ/コントローラ
52は、信号ライン54、56上に、予測される穿孔メ
カニックスを表わす信号の出力を提供する。
The computer / controller 52 provides a means for generating geological features of the formation per unit depth according to a defined geological model. In addition, computer / controller 52 provides an output of signals representing geological features on signal lines 54,56. The input device 58 can be used to input the proposed drilling equipment specifications for drilling a drill hole (or section of a drill hole). The specifications include at least one bit specification of the recommended drill bit. Further, the computer / controller 52 determines a predicted drilling mechanics according to the proposed drilling equipment specifications as a function of the geological features per unit depth according to a further defined drilling mechanics model. Means are provided. Furthermore, the computer / controller 52 provides, on signal lines 54, 56, an output of a signal representative of the predicted drilling mechanics.

【0022】コンピュータ/コントローラ52は、この
技術分野ではよく知られたプログラミング技法を用い
て、ここに記述されるような機能を実行するようプログ
ラムされている。1つの実施例では、コンピュータ読取
り可能な媒体が含まれ、そしてそのコンピュータ読取り
可能な媒体はその上に格納されたコンピュータ・プログ
ラムを持つ。コンピュータ/コントローラ52によって
実行されるそのコンピュータ・プログラムは、所定の地
層のドリルホールを穿孔する穿孔システムの性能を予測
するためのものである。コンピュータ・プログラムは、
規定された地質モデルに従って単位深さ当りの地層の地
質的特徴を生成し、そして地質的特徴を表わす信号を出
力するための命令を含む。ただし、前記地質的特徴は少
なくとも岩石強度を含む。またコンピュータ・プログラ
ムは、ドリルホールを穿孔する際の使用に向けて提案さ
れた穿孔設備の仕様を得るための命令を含む。ただし、
前記仕様は、推奨されるドリルビットについての少なく
とも1つのビット仕様を含む。最後に、コンピュータ・
プログラムは、規定された穿孔メカニックス・モデルに
従って、単位深さ当たりの地質的特徴の関数として提案
された穿孔設備の仕様に応じて、予測される穿孔メカニ
ックスを決定し、予測される穿孔メカニックスを表わす
信号を出力するための命令を含む。ただし、前記予測さ
れる穿孔メカニックスは、ビットの摩耗、機械効率、出
力、及び操作用パラメータで構成されるグループから選
択される少なくとも1つを含む。さらにコンピュータ/
コントローラ52によって実行されるためのコンピュー
タ・プログラムのプログラミングは、ここに記述され説
明されるような実施例を実現するために、よく知られた
プログラミング技法を用いて達成される。こうして、単
位深さ当たりの所定の地層の地質が生成されることがで
き、さらに、穿孔システムの予測される穿孔メカニック
ス性能が決定される。さらにまた、その穿孔作業は、本
文の後段でさらに説明されるように、その予測される性
能を認識すると共に、有利に最適化されることができ
る。
Computer / controller 52 is programmed to perform the functions as described herein using programming techniques well known in the art. In one embodiment, a computer readable medium is included, and the computer readable medium has a computer program stored thereon. The computer program executed by the computer / controller 52 is for predicting the performance of a drilling system for drilling a drill hole in a given formation. The computer program is
Includes instructions for generating a geological feature of the formation per unit depth according to a defined geological model and outputting a signal representative of the geological feature. However, the geological features include at least rock strength. The computer program also includes instructions for obtaining the proposed drilling equipment specifications for use in drilling a drill hole. However,
The specifications include at least one bit specification for a recommended drill bit. Finally, the computer
The program determines the predicted drilling mechanics according to the specified drilling mechanics model, according to the proposed drilling equipment specifications as a function of the geological features per unit depth, And an instruction for outputting a signal representing the signal. However, the predicted drilling mechanics includes at least one selected from the group consisting of bit wear, mechanical efficiency, power, and operating parameters. Computer /
Programming of the computer program to be executed by the controller 52 is accomplished using well-known programming techniques to implement the embodiments as described and described herein. In this way, the geology of a given formation per unit depth can be generated, and the predicted drilling mechanics performance of the drilling system is determined. Furthermore, the drilling operation can be advantageously optimized while recognizing its expected performance, as described further below in the text.

【0023】好適な実施例では、地質的特徴が少なくと
も岩の強度を含む。代替的な実施例では、さらに地質的
特徴が、ログ・データ、岩質、孔隙率及びシェール塑性
のうちの任意の1つ以上を含む。
In a preferred embodiment, the geological features include at least the strength of the rock. In alternative embodiments, the geological features further include any one or more of log data, lithology, porosity, and shale plasticity.

【0024】上述されたように、入力デバイス58は、
ドリルホール(あるいはドリルホールの区間)の穿孔用
に提案された穿孔設備の仕様を入力するために使用され
ることができる。好適な実施例では、その仕様が、推奨
されたドリルビットの少なくとも1つのビット仕様を含
む。代替的な実施例では、その仕様が、ダウンホール・
モータ、トップ・ドライブモータ、ロータリ・テーブル
モータ、泥水システム、及び泥水ポンプを含む設備のう
ちの1つ以上の仕様を含む。対応する仕様は、例えば特
定の穿孔設備に関して適切なものとなるような、最大ト
ルク出力、泥水のタイプ、又は泥水ポンプ出力定格を含
む。
As described above, the input device 58
It can be used to enter the specifications of the drilling equipment proposed for drilling a drill hole (or section of a drill hole). In a preferred embodiment, the specifications include at least one bit specification of the recommended drill bit. In an alternative embodiment, the specification is
Includes specifications for one or more of the following: equipment including motors, top drive motors, rotary table motors, mud systems, and mud pumps. Corresponding specifications include, for example, maximum torque output, mud type, or mud pump output rating as appropriate for the particular drilling facility.

【0025】好適な実施例では、予測される穿孔メカニ
ックスが、ビットの摩耗、機械効率、出力及び操作用パ
ラメータで構成されるグループから選択される、穿孔メ
カニックスの少なくとも1つを含む。別の実施例では、
操作用パラメータが、ビット上重量、回転rpm(毎分
回転数)、コスト、掘穿速度、及びトルクを含むことが
できるが、この下でさらに説明される。掘穿速度はさら
に、掘穿の瞬間速度(ROP)、及び掘穿の平均速度
(ROP−AVG)を含む。
In a preferred embodiment, the predicted drilling mechanics comprises at least one of the drilling mechanics selected from the group consisting of bit wear, mechanical efficiency, power and operating parameters. In another embodiment,
Operating parameters can include weight on bit, rotational rpm (revolutions per minute), cost, drilling speed, and torque, which are described further below. Drilling speed further includes the instantaneous speed of drilling (ROP) and the average speed of drilling (ROP-AVG).

【0026】では図2を参照して、穿孔システムの性能
を予測するための装置50を用いて、所定の地層内に一
連のドリルホールを穿孔するための方法を示す流れ図
が、これから説明される。その方法は、さらに所定の地
層内に1つ以上のドリルホール(あるいはドリルホール
の区間)を穿孔する場合も関連させて、穿孔プログラム
内での穿孔システム及びその使用法との両方を最適化す
るためのものである。その方法は、ステップ100にお
いて、所定の地層に対する特定の穿孔プログラムの開
始、又は穿孔プログラムの続行を含む。穿孔プログラム
の続行に関しては、ある理由、例えば設備の故障又は停
止時間のために、穿孔プログラムが中断され、その結
果、穿孔プログラムがただ部分的に完了されているとい
うことである。故障した設備の修理あるいは交換の場
合、本開示の方法は、ステップ100で再開されること
ができる。できれば所定の穿孔プログラムの開始点から
実装されることが好適であるが、特定の穿孔システム及
びその使用を最適化するために、所定の穿孔プログラム
中のいかなる地点からでも、本開示の方法が実装される
ことが可能であることに注意すべきである。
Referring now to FIG. 2, a flow chart illustrating a method for drilling a series of drill holes in a given formation using an apparatus 50 for predicting the performance of a drilling system will now be described. . The method further relates to drilling one or more drill holes (or sections of drill holes) in a given formation to optimize both the drilling system and its use in a drilling program. It is for. The method includes, in step 100, starting a particular drilling program for a given formation or continuing with the drilling program. As regards the continuation of the drilling program, for some reason, for example due to equipment failure or downtime, the drilling program is interrupted, so that the drilling program is only partially completed. In the case of repair or replacement of a failed facility, the method of the present disclosure can be resumed at step 100. Preferably, the method is implemented from the start of a given drilling program, but from any point in the given drilling program to optimize the particular drilling system and its use It should be noted that it is possible to

【0027】ステップ102で、所定の地層内にドリル
ホールを穿孔するための穿孔システムについての予測さ
れる穿孔性能が、本開示に従って生成される。さらに、
所定のドリルホールの穿孔に対して予測される穿孔性能
は、最適化モード及び予測モードから成るグループから
選択される少なくとも1つのモードを用いて、規定され
た一式の地質及び穿孔メカニックス予測モデルに従って
生成される。言いかえれば、穿孔システムについて予測
される穿孔性能を生成する際には、最適化モード及び/
又は予測モードのどちらかが使用される。予測される穿
孔性能は、予測される穿孔メカニックス測定値を含む。
最適化モード及び予測モードは、図3に関連して、さら
に本文の後段で説明される。
At step 102, predicted drilling performance for a drilling system for drilling a drill hole in a predetermined formation is generated according to the present disclosure. further,
The predicted drilling performance for a given drill hole is determined according to a defined set of geological and drilling mechanics prediction models using at least one mode selected from the group consisting of an optimization mode and a prediction mode. Generated. In other words, when generating the predicted drilling performance for the drilling system, the optimization mode and / or
Alternatively, either the prediction mode is used. The predicted drilling performance includes predicted drilling mechanics measurements.
The optimization mode and the prediction mode are described further below in connection with FIG.

【0028】ステップ104で、穿孔操作員は、所定の
ドリルホール(あるいはドリルホールの区間)の穿孔中
に実際の穿孔メカニックス測定値を得るべきであるかど
うかを決定する。ステップ106で、実際の穿孔メカニ
ックス測定値(例えば操作用パラメータ)が得られるこ
とになっている場合、所定のドリルホール(あるいは区
間)は、予測された穿孔性能を指標として用いる穿孔シ
ステムで穿孔される。さらにステップ106で、ドリル
ホール(あるいは区間)の穿孔中に、実際の穿孔メカニ
ックス測定値が得られる。代替的に、前記の決定が、所
定のドリルホール(あるいはドリルホールの区間)の穿
孔中に操作用パラメータの測定値を得るものではない場
合、さらに本文の後段で説明されるように、その方法は
ステップ132に移る。
In step 104, the drilling operator determines whether actual drilling mechanics measurements should be obtained during drilling of a given drill hole (or section of a drill hole). If actual drilling mechanics measurements (eg, operating parameters) are to be obtained at step 106, the given drill hole (or section) is drilled with a drilling system that uses predicted drilling performance as an indicator. Is done. Further, at step 106, during drilling of the drill hole (or section), actual drilling mechanics measurements are obtained. Alternatively, if the determination does not result in a measurement of an operating parameter during drilling of a given drill hole (or section of a drill hole), the method may be further described below. Moves to step 132.

【0029】ステップ108で、予測された穿孔性能
が、操作の較正モードを用いて、実際の穿孔性能と比較
される。その操作の較正モードは、図3を参照しながら
本文でさらに説明される。その比較では、実際の穿孔メ
カニックス測定値が、予測された穿孔メカニックス測定
値と比較される。その比較工程では、実際の性能と予測
された性能との間の何らかの偏差を視覚的に判断するた
めに、予測された性能に実際の性能のプロットを重ね合
わせること(あるいはその逆も)が好適である。またそ
の比較は、適切なデータを比較するためのコンピュータ
の支援で実現されてもよい。
At step 108, the predicted drilling performance is compared to the actual drilling performance using a calibration mode of operation. The calibration mode of its operation is further explained in the text with reference to FIG. The comparison compares the actual drilling mechanics measurements with the predicted drilling mechanics measurements. In the comparing step, it is preferred to overlay the plot of the actual performance on the predicted performance (or vice versa) to visually determine any deviation between the actual performance and the predicted performance. It is. The comparison may also be realized with the aid of a computer for comparing appropriate data.

【0030】図2のステップ110を参照すると、ステ
ップ110は、規定された地質及び穿孔メカニックス・
モデルが、特定の地質及び穿孔システムに対して最適化
されているかどうかの問合せを含む。言いかえれば、そ
のモデルが特定の地質及び特定の穿孔システムに対して
最適化されている場合、予測された穿孔メカニックス測
定値と実際の穿孔メカニックス測定値との比較は、受入
可能なものである。その後、その方法は、一連のドリル
ホールのうちのそれに続くドリルホールの穿孔に関連し
て、ステップ112に移る。他方、そのモデルが特定の
地質及び穿孔システムに対して最適化されていない場
合、その方法はステップ110からステップ114に移
る。ステップ108での、予測された穿孔メカニックス
測定値と実際の穿孔メカニックス測定値との比較が、受
入可能なものでない場合、地質及び穿孔メカニックス・
モデルのうちの少なくとも1つが、操作の較正モードを
用いて微調整される。ステップ114で、地質及び穿孔
メカニックス・モデルが、較正モードを用いて(すべて
又は部分的に)微調整される。較正モードを用いて、地
質及び穿孔メカニックス・モデルのすべて又はいくつか
が、実際の性能と予測された穿孔性能との比較から判断
されて、適切なものとなるよう微調整される。ステップ
114でのモデルの微調整がなされると、その方法は、
一連のドリルホールのうちのそれに続くドリルホールの
穿孔に関連して、ステップ112に移る。
Referring to step 110 of FIG. 2, step 110 is defined as having a defined geology and drilling mechanics.
Includes a query as to whether the model is optimized for a particular geology and drilling system. In other words, if the model is optimized for a particular geology and a particular drilling system, the comparison between the predicted drilling mechanics measurements and the actual drilling mechanics measurements is acceptable. It is. Thereafter, the method moves to step 112 in connection with drilling of a subsequent one of the series of drill holes. On the other hand, if the model is not optimized for the particular geology and drilling system, the method moves from step 110 to step 114. If the comparison between the predicted drilling mechanics measurements and the actual drilling mechanics measurements at step 108 is not acceptable, the geology and drilling mechanics
At least one of the models is fine-tuned using a calibration mode of operation. At step 114, the geology and drilling mechanics model is fine-tuned (all or partially) using a calibration mode. Using the calibration mode, all or some of the geological and drilling mechanics models are determined from a comparison of actual and predicted drilling performance and fine-tuned to be appropriate. Once the model has been fine-tuned in step 114, the method includes:
Moving to step 112, relating to the drilling of subsequent drill holes in the series of drill holes.

【0031】ステップ112で、現在のドリルホールの
実際の穿孔性能が、前のドリルホール(複数可)の実際
の性能と比較される。そのような比較によって、性能に
何等かの改善が生じたかどうかを判断できる。例えば、
その比較によって、前のドリルホールの20日に対し
て、現在のドリルホールが18日で穿孔されたことが明
らかになる。ステップ112の後に続くステップ116
で、地質及び穿孔メカニックス・モデルが前のドリルホ
ール(複数可)に対して最適化されていたかどうかとい
う問合せがなされる。モデルが最適化されていた場合、
その方法はステップ118に移る。代替的に、モデルが
前のドリルホール(複数可)に対して最適化されていな
かった場合、その方法はステップ120に移る。
At step 112, the actual drilling performance of the current drill hole is compared to the actual performance of the previous drill hole (s). Such a comparison can determine whether any improvement in performance has occurred. For example,
The comparison reveals that the current drill hole was drilled in 18 days versus the previous 20 days. Step 116 following step 112
A query is made as to whether the geology and drilling mechanics model has been optimized for the previous drill hole (s). If the model was optimized,
The method moves to step 118. Alternatively, if the model has not been optimized for the previous drill hole (s), the method moves to step 120.

【0032】ステップ118で、穿孔性能について最適
化された操作用パラメータの値が、文書化される。さら
に、穿孔性能について最適化された操作用パラメータの
値は、容易にアクセスして取り出せるような任意の適切
な方式で文書化され及び/又は記録される。文書及び/
又は記録は、例えば、進行状況報告、コンピュータ・フ
ァイル、又はデータベースを含み得る。このように、ス
テップ118は、穿孔性能上の操作用パラメータを最適
化する値の収集を促進する。最適化の値の例は、例えば
最適化された穿孔による経済的利益、穿孔されようとす
る特定現場への移動の減少、ドリルホールの穿孔に要す
る時間の短縮、あるいは他の適切な値の測定などの様々
な利益を含み得る。さらに単純な例で示すと、海洋穿孔
プログラムを走らせるために、1日当たり15万ドル台
のコストがかかると考えられる。(穿孔システム及びそ
の使用の最適化の結果として)ドリルホール当たり2日
の節約あるいは減少は、ドリルホール当たり30万ドル
の節約に匹敵するだろう。30個のドリルホールの穿孔
プログラムに対して、最適化の結果を総合した場合の節
約は、所定の穿孔プログラムに対して、潜在的に900
万ドルにもなる。
At step 118, the values of the operating parameters optimized for drilling performance are documented. Further, the values of the operating parameters optimized for drilling performance may be documented and / or recorded in any suitable manner that can be easily accessed and retrieved. Documents and / or
Or the record may include, for example, a progress report, a computer file, or a database. Thus, step 118 facilitates the collection of values that optimize operating parameters on drilling performance. Examples of optimization values include, for example, the economic benefits of optimized drilling, reduced travel to the specific site being drilled, reduction of the time required to drill a drill hole, or measurement of other appropriate values. And so on. As a simpler example, running an offshore drilling program could cost as much as $ 150,000 per day. A savings or reduction of two days per drill hole (as a result of optimization of the drilling system and its use) would equate to a savings of $ 300,000 per drill hole. For a drilling program of 30 drill holes, the savings when combining the results of the optimizations are potentially 900 for a given drilling program.
It can be a million dollars.

【0033】ステップ120で、何等かの設計変更が前
のドリルホール(複数可)に対して為されたかどうかと
いう問合せが為される。設計変更が為された場合、方法
はステップ122に移る。ステップ122で、ステップ
118と同様のやり方で、穿孔性能についての設計変更
の値が、文書化される。すなわち、容易にアクセスして
取り出せるような任意の適切な方式で文書化され(又
は)記録される。文書及び/又は記録は、例えば、進行
状況報告、コンピュータ・ファイル、又はデータベース
を含み得る。このようにステップ122は、穿孔性能に
ついての設計変更の値の収集を促進する。代替的に、い
かなる設計変更も前のドリルホール(複数可)に対して
行われていなかった場合、その方法はステップ124に
進む。
At step 120, an inquiry is made as to whether any design changes have been made to the previous drill hole (s). If a design change has been made, the method moves to step 122. At step 122, in a manner similar to step 118, the value of the design change for drilling performance is documented. That is, it is documented and / or recorded in any suitable manner that can be easily accessed and retrieved. Documents and / or records may include, for example, progress reports, computer files, or databases. Step 122 thus facilitates the collection of design change values for drilling performance. Alternatively, if no design changes have been made to the previous drill hole (s), the method proceeds to step 124.

【0034】ステップ124で、穿孔システムがその特
定の地質に対して最適化されているかどうかという問合
せが為される。例えば、現在のドリルホールで、穿孔シ
ステムが特定の地質に対して最適化されていない場合、
特定の穿孔設備の制約が穿孔性能に厳しく影響している
かもしれない。例えば、泥水ポンプが所定の地質に対し
て不適切な場合、その結果生じる水力が不十分で、孔を
十分に洗浄することができないし、そのことにより、特
定の地質用の穿孔システムの穿孔性能に悪影響を与え
る。穿孔システムが、特定の地質に対して最適化されて
いない場合、その方法はステップ126に進み、最適化
されている場合は、ステップ128に進む。ステップ1
26で、適切な設計変更が穿孔システムに実装される
か、あるいは為される。その設計変更は、設備の取替
え、近代化及び/又は修正、あるいはその特定の地質に
対して適切であると考えられるような他の設計変更を含
むことができる。こうして、穿孔システムの設備及びそ
の使用が、所定の地質に穿孔することに対して最適化さ
れることができる。その後、方法はステップ128に進
む。
At step 124, an inquiry is made as to whether the drilling system is optimized for that particular geology. For example, in the current drill hole, if the drilling system is not optimized for specific geology,
Specific drilling equipment constraints may severely affect drilling performance. For example, if the mud pump is inadequate for a given geology, the resulting hydraulic power will be inadequate and will not be able to adequately clean the holes, which will result in the drilling performance of a drilling system for a particular geology. Adversely affect If the drilling system has not been optimized for the particular geology, the method proceeds to step 126; otherwise, the method proceeds to step 128. Step 1
At 26, appropriate design changes are implemented or made to the drilling system. The design changes may include equipment replacements, modernization and / or modifications, or other design changes as deemed appropriate for the particular geology. In this way, the equipment of the drilling system and its use can be optimized for drilling a given geology. Thereafter, the method proceeds to step 128.

【0035】ステップ128で、穿孔プログラムの最後
のドリルホールが、穿孔されたかどうかという問合せが
為される。最後のドリルホールが穿孔されていた場合、
その方法はステップ130で終了する。最後のドリルホ
ールがまだ穿孔されていない場合、その方法は、再びス
テップ102に進み、本文の上で説明されたような工程
が継続する。
At step 128, an inquiry is made as to whether the last drill hole of the drilling program has been drilled. If the last drill hole was drilled,
The method ends at step 130. If the last drill hole has not yet been drilled, the method proceeds to step 102 again and the process continues as described above in the text.

【0036】ステップ132で、穿孔システム操作用パ
ラメータが得られそうにない場合、所定のドリルホール
(あるいは区間)は、測定値が取られることなく、予測
された穿孔性能をガイドとして用いる穿孔システムでも
って穿孔される。ステップ132では、ドリルホール
(あるいは区間)の穿孔中に、いかなる穿孔メカニック
ス測定値も得られない。ステップ132の現在のドリル
ホール(あるいは区間)の穿孔の完了時に、その方法は
ステップ128に進み、本文の上で説明されるような工
程が継続する。
At step 132, if the parameters for operating the drilling system are not likely to be obtained, the given drill hole (or section) is taken with the drilling system using the predicted drilling performance as a guide without taking any measurements. It is pierced. In step 132, no drilling mechanics measurements are obtained during drilling of the drill hole (or section). Upon completion of the drilling of the current drill hole (or section) in step 132, the method proceeds to step 128 and the process continues as described above in the text.

【0037】本開示の方法及び装置は、有利には、穿孔
プログラム内の穿孔システム及びその使用の最適化が、
早い時期に所定の穿孔プログラム内で得られるようにす
る。例えば、本方法及び装置を用いれば、最適化が、3
0のドリルホールプログラムのうちの最初の2,3本の
ドリルホールまでに得られることができるだろうけれど
も、本方法又は装置を用いなければ、最適化は、30の
ドリルホールプログラムのうちの15本目のドリルホー
ルまで得られないかもしれない。さらに本方法は、穿孔
プログラム内の初期に適切な改善を行うよう促進する。
穿孔プログラムの初期に為された改善に起因するいかな
る経済的利益も、穿孔プログラムで穿孔される残りのド
リルホールの数だけ掛け合わせられて、利益をもたら
す。その結果、穿孔プログラムを委任している会社にと
って重大で内容のある節約が、有利に達成される。特定
の穿孔システム設備が最適化されて使用されていること
を検証するために本方法と装置を用いて、穿孔プログラ
ムの全般に渡って、各ドリルホールの穿孔の間に測定が
なされる。さらに、穿孔システム設備の性能が、本開示
の方法及び装置を用いて、より容易にモニタされること
ができ、さらに、潜在的な悪条件が実際に起こる前にそ
れらを識別するためにもモニタされることができる。
The method and apparatus of the present disclosure advantageously optimize the drilling system and its use in a drilling program.
Be available early within a given drilling program. For example, using the method and apparatus, optimization may be 3
Without the present method or apparatus, the optimization would be achieved by 15 out of 30 drill hole programs, although it could be obtained by the first few drill holes of 0 drill hole programs. It may not be possible to get to the first drill hole. Further, the method facilitates making appropriate improvements early in the drilling program.
Any economic benefits resulting from the improvements made earlier in the drilling program are multiplied by the number of remaining drill holes drilled in the drilling program to provide a benefit. As a result, significant and meaningful savings are advantageously achieved for the company delegating the drilling program. Measurements are taken during the drilling of each drill hole throughout the drilling program using the present method and apparatus to verify that a particular drilling system equipment is being optimized and used. Further, the performance of drilling system equipment can be more easily monitored using the methods and apparatus of the present disclosure, and also to identify potential adverse conditions before they actually occur. Can be done.

【0038】図3を参照して、総合的な穿孔システムの
モデルが、予測モデル140によって提供される。その
予測モデルは、さらに本方法及び装置に従う、地質モデ
ル142及び穿孔メカニックス・モデル144を含む。
図3は、様々な予測モデル140の概要、及びそれらが
どのように共にリンクされているかを示す。さらに本文
で説明されたように、予測モデル140は、図lのコン
ピュータ/コントローラ52によって格納され実行され
る。
Referring to FIG. 3, a model of the overall drilling system is provided by a predictive model 140. The prediction model further includes a geological model 142 and a drilling mechanics model 144 according to the method and apparatus.
FIG. 3 shows an overview of the various prediction models 140 and how they are linked together. As described further herein, the prediction model 140 is stored and executed by the computer / controller 52 of FIG.

【0039】地質モデル142は、岩質モデル146、
岩強度モデル148、及びシェール塑性モデル150を
含む。その岩質モデルは、2000年3月28日に発行
された「METHOD FOR QUANTIFYIN
G THE LITHOLOGIC COMPOSIT
ION OF FORMATIONS SURROUN
DING EARTH BOREHOLES(地面のボ
アホールを囲む地層の岩質組成を数量化するための方
法)」と題された米国特許第6,044,327号に記
述されるような岩質モデルを含むことが好適である。な
お、その特許は、参考文献として本文に取り入れられ
る。その岩質モデルは、岩質と孔隙率を含めて、所定の
地層の岩質成分比を数量化する方法を提供する。岩質モ
デルは、例えば核磁気共鳴、光電子、中性子密度、音
響、ガンマ線、及びスペクトル・ガンマ線を含めて、任
意の岩質又は孔隙率に反応しやすいログ・スイート(l
og suite)を利用する。さらに岩質モデルは、
改良されたマルチ組成分析を提供する。例えば、図4の
岩質の列では、575フィートの深さに、砂岩、石灰
石、ドロマイト、及びシェールを含む4つの組成が示さ
れる。組成は、特定のログ又はログのグループに重みを
加えることができる。岩質モデルは、所定の岩質組成を
解明する際に、特定のログが他のものより優れているこ
とを認識している。例えば、ガンマ線ログが、最良のシ
ェール・インディケータであることは一般によく知られ
ている。石炭鉱床は、中性子ログによってはっきりと解
明されることができるが、音響ログによっては、完全に
見逃されることになる。所定の岩質が、それを最も正確
に解明することのできるログ又はログのグループによっ
て解明されるように、重み係数が適用される。さらに岩
質モデルは、任意の岩質組成の最大濃度が、ゼロから1
00パーセントまで変化できるようにし、そのことで、
コア解析に合わせたモデルの較正が可能になる。また岩
質モデルは、各々の岩質組成に対する制限された存在範
囲を考慮に入れており、さらにコア分析に基づき得る。
また岩質モデルは、岩質及び孔隙率を予測するのに適し
た他の任意のモデルをも含むことができる。
The geological model 142 includes a rock model 146,
A rock strength model 148 and a shale plasticity model 150 are included. The lithology model was published on March 28, 2000 in "METHOD FOR QUANTIFYIN.
G THE LITHOLOGIC COMPOSIT
ION OF FORMATIONS SURROUN
It is preferred to include a rock model as described in US Pat. No. 6,044,327 entitled "DING EARTH BOREHOLES". It is. The patent is incorporated herein by reference. The lithology model provides a way to quantify the lithological component ratio of a given formation, including lithology and porosity. The lithology model is a log suite (l) that is susceptible to any lithology or porosity, including, for example, nuclear magnetic resonance, photoelectrons, neutron density, acoustics, gamma rays, and spectral gamma rays.
og suite). In addition, the rocky model
Provide improved multi-composition analysis. For example, the lithic row of FIG. 4 shows four compositions, including sandstone, limestone, dolomite, and shale, at a depth of 575 feet. The composition can weight a particular log or group of logs. The lithology model recognizes that certain logs are superior to others in elucidating a given lithology composition. For example, it is generally well known that gamma log is the best shale indicator. Coal deposits can be clearly elucidated by neutron logs, but by acoustic logs they will be completely overlooked. A weighting factor is applied so that a given rock quality can be resolved by a log or group of logs that can most accurately resolve it. Furthermore, the lithology model shows that the maximum concentration of any lithology composition can be from zero to one.
To be able to change up to 00 percent,
Calibration of the model for the core analysis becomes possible. The lithology model also takes into account the limited abundance for each lithology composition and can be further based on core analysis.
The lithology model may also include any other model suitable for predicting lithology and porosity.

【0040】岩石強度モデル148は、1998年6月
16日に発行された「METHODOF ASSAYI
NG COMPRESSIVE STRENGTH O
FROCK(岩石の圧縮強度を検査するための方法)」
と題された米国特許第5,767,399号に記述され
るような岩石強度モデルを含むことが好適である。な
お、その特許は、本文に参考文献として取り入れられ
る。岩石強度モデルは、所定の地層内の閉じ込め応力
(confinement stress)及び岩石強
度を判断する方法を提供する。また岩石強度モデルは、
閉じ込め応力及び岩石強度を予測するのに適した他のい
かなるモデルをも含むことができる。
The rock strength model 148 is “METHODO ASSAYI published on June 16, 1998.
NG COMPRESSIVE STRENGTH O
FROCK (method for testing the compressive strength of rocks) "
It is preferred to include a rock strength model as described in US Pat. No. 5,767,399 entitled, US Pat. The patent is incorporated herein by reference. The rock strength model provides a method for determining confinement stress and rock strength in a given formation. The rock strength model is
Any other model suitable for predicting confinement stress and rock strength can be included.

【0041】シェール塑性モデル150は、2000年
4月18日に発行された「METHOD AND AP
PARATUS FOR QUANTIFYING S
HALE PLASTICITY FROM WELL
LOGS(ドリルホールログからシェール塑性を数量
化するための方法及び装置)」と題された米国特許第
6,052,649号に記述されるシェール塑性モデル
を含むことが好適である。なお、その特許は、本文に参
考文献として取り入れられる。シェール塑性モデルは、
所定の地層のシェール塑性を数量化するための方法を提
供する。またシェール塑性モデルは、シェール塑性を予
測するのに適した他のいかなるモデルをも含むことがで
きる。こうして、地質モデルは、所定の地層についての
特定の地質アプリケーションのモデルを生成する準備が
整う。
The shale plastic model 150 is described in “METHOD AND AP” published on April 18, 2000.
PARATUS FOR QUANTIFYING S
HALE PLASTICITY FROM WELL
Preferably, it includes a shale plasticity model described in US Pat. No. 6,052,649, entitled "LOGS (Method and Apparatus for Quantifying Shale Plasticity from Drill Hole Logs)". The patent is incorporated herein by reference. The shale plastic model is
A method is provided for quantifying shale plasticity of a given formation. Also, the shale plasticity model can include any other model suitable for predicting shale plasticity. Thus, the geological model is ready to generate a model of a particular geological application for a given formation.

【0042】穿孔メカニックス・モデル144は、メカ
ニカル効率モデル152、ホール洗浄効率モデル15
4、ビット摩耗モデル156、及び掘穿速度モデル15
8を含む。メカニカル効率モデル152は、1998年
3月26日に提出され「METHOD OF ASSA
YING DOWNHOLE OCCURRENCES
AND CONDITIONS(ダウンホールでの出来
事及び状態を分析検査するための方法)」(代理人ドケ
ットBT−1307 CIP1/5528.322)と
題された係属中の特許出願番号09/048,360に
記述されているようなメカニカル効率モデルを含むこと
が好適である。なお、その特許出願は、本文に参考文献
として取り入れられる。メカニカル効率モデルは、ビッ
トのメカニカル効率を判断するための方法を提供する。
メカニカル効率モデルでは、メカニカル効率は、切削す
るトルクの百分率で定義される。残りのトルクは摩擦と
して分散される。メカニカル効率モデルは、a)3Dビ
ット形状を反映し、b)切削トルク(cutting
torque)とリンクされ、c)作業の制約による影
響を考慮に入れ、そしてd)トルク及びドラッグ(dr
ag)の解析を利用する。
The drilling mechanics model 144 includes a mechanical efficiency model 152 and a hole cleaning efficiency model
4. Bit wear model 156 and drilling speed model 15
8 inclusive. The mechanical efficiency model 152 was submitted on March 26, 1998, and was published in “METHOD OF ASSA.
YING DOWNHOLE OCCURRENCES
No. 09 / 048,360, entitled "AND CONDITIONS". It is preferable to include such a mechanical efficiency model. The patent application is incorporated herein by reference. The mechanical efficiency model provides a method for determining the mechanical efficiency of a bit.
In the mechanical efficiency model, mechanical efficiency is defined as a percentage of the torque to cut. The remaining torque is distributed as friction. The mechanical efficiency model reflects a) the 3D bit shape, and b) cutting torque.
torque), c) taking into account the effects of work constraints, and d) torque and drag (dr
Ag) analysis is used.

【0043】ホール洗浄効率(HCE)モデル154に
関して、そのモデルは、穿孔流動性タイプ、水圧(hy
draulics)、岩質及びシェール塑性を考慮に入
れる。ホール洗浄効率モデルは、穿孔流動性及び水圧の
有効性についての測度である。ホール洗浄効率が低い場
合、除去されない又はゆっくり除去される掘穿屑が、穿
孔メカニクスに悪影響を及ぼす。
With respect to the Hole Cleaning Efficiency (HCE) model 154, the model is a drilling fluidity type, hydraulic (hy
draulics), lithology and shale plasticity. The hole cleaning efficiency model is a measure of the effectiveness of drilling fluidity and hydraulic pressure. If the hole cleaning efficiency is low, drilling debris that is not removed or that is removed slowly will adversely affect the drilling mechanics.

【0044】ビット摩耗モデル156は、1998年8
月18日に発行され「METHODOF ASSAYI
NG DOWNHOLE OCCURRENCES A
ND CONDITIONS(ダウンホールでの出来事
及び状態を分析検査するための方法)」と題された米国
特許第5,794,720号に記述されたビット摩耗モ
デルを含むことが好適である。なお、その特許は、本文
に参考文献として取り入れられる。ビット摩耗モデル
は、ビット摩耗を決定するための、つまり、ビット寿命
及び地層の研磨(abrasivity)を予測するた
めの方法を提供する。さらに、ビット摩耗モデルは、所
定のビットに作業定格(work rating)を適
用するために用いられる。
The bit wear model 156 was manufactured in August 1998.
"METHOD OF ASSAYI
NG DOWNHOLE OCCURRENCES A
It is preferred to include the bit wear model described in U.S. Pat. No. 5,794,720, entitled "ND CONDITIONS". The patent is incorporated herein by reference. The bit wear model provides a method for determining bit wear, i.e., predicting bit life and formation abrasivity. In addition, the bit wear model is used to apply work rating to a given bit.

【0045】掘穿速度モデル158は、1998年1月
16日に発行され「METHODOF REGULAT
ING DRILLING CONDITIONS A
PPLIED TO A WELL BIT(ドリルホ
ールビットに適用される穿孔状態を調整するための方
法)」と題された米国特許第5,704,436号に記
述されるような掘穿速度モデルを含むことが好適であ
る。なお、その特許は、本文に参考文献として取り入れ
られる。掘穿速度モデルは、操作用パラメータを最適化
するため、並びにビット及び穿孔システムの掘穿速度を
予測するための方法を提供する。ROPモデルは、掘穿
速度を最大限にすること、ビットへの衝撃損傷を回避す
るために出力に制限を設けること、すべての操作上の制
約を考慮すること、操作用パラメータを最適化するこ
と、ビット誘発振動を最小限にすること、のうちの1つ
以上を提供する。
The excavation speed model 158 is issued on January 16, 1998 and is referred to as “METHODO REGULAT”.
ING DRILLING CONDITIONS A
Including a drilling speed model as described in US Pat. No. 5,704,436 entitled "PPLIED TO A WELL BIT" (a method for adjusting drilling conditions applied to drill hole bits). It is suitable. The patent is incorporated herein by reference. The drilling speed model provides a method for optimizing operating parameters and predicting the drilling speed of the bit and drilling system. The ROP model maximizes the drilling speed, limits the output to avoid impact damage to the bit, takes into account all operational constraints, optimizes operating parameters , Minimizing bit induced vibration.

【0046】本文で記述されるような穿孔メカニックス
・モデル144は、所定の穿孔操作に置かれているドリ
ルホール、ドリルホールの区間、又は一連のドリルホー
ル、の穿孔に使用されるか、あるいは使用に向けて提案
される、特定の穿孔システムの包括的なモデルの生成を
提供する。穿孔メカニックス・モデル144はさらに、
所定の地質での穿孔システムの穿孔メカニックス性能予
測を生成できるようにする。実際の性能と予測された性
能との比較が、穿孔メカニックス・モデルとの履歴を照
合するために、また要求に応じて、それぞれの穿孔メカ
ニックス・モデルを最適化するために、使用されること
ができる。
The drilling mechanics model 144 as described herein may be used to drill a drill hole, a section of a drill hole, or a series of drill holes that are placed in a predetermined drilling operation, or Provides the generation of a comprehensive model of a particular drilling system proposed for use. The drilling mechanics model 144
A drilling mechanics performance prediction of a drilling system for a given geology is generated. Comparison of the actual performance with the predicted performance is used to match the history with the drilling mechanics model and, if required, to optimize the respective drilling mechanics model be able to.

【0047】さらに図3を参照して、本方法及び装置
は、いくつかの操作モードを含む。操作モードは、最適
化モード、予測モード、及び較正モードを含む。様々な
操作モードに対して、本開示の方法及び装置を用いて穿
孔システムが最適化される時に達成される、ドリルホー
ル当たりの日数短縮の測度を提供するための予測経済学
が含まれる。最適化モード 最適化モードにおいて、その目的は、穿孔システムの操
作用パラメータを最適化することである。最適化基準
は、1)掘穿速度を最大限にすること、2)ビットへの
衝撃損傷を回避すること、3)すべての操作上の制約を
考慮すること、そして4)ビット誘発振動を最小限にす
ることである。
Still referring to FIG. 3, the method and apparatus include several modes of operation. The operation modes include an optimization mode, a prediction mode, and a calibration mode. Includes predictive economics to provide a measure of the number of days per drill hole achieved when the drilling system is optimized using the methods and apparatus of the present disclosure for various modes of operation. Optimization mode In the optimization mode, the purpose is to optimize the operating parameters of the drilling system. The optimization criteria are: 1) maximizing the drilling speed, 2) avoiding impact damage to the bit, 3) taking into account all operational constraints, and 4) minimizing bit induced vibration. It is to limit.

【0048】最適化モードにおいて、岩質モデル146
は、入力160上で、孔隙率ログ、岩質ログ、及び/又
は泥水ログからのデータを受け取る。孔隙率又は岩質ロ
グは、核磁気共鳴(NMR)、光電子、中性子密度、音
響、ガンマ線、及びスペクトル・ガンマ線、あるいは孔
隙率又は岩質に反応しやすい他の任意のログを含むこと
ができる。泥水ログは、シェールでない岩質組成を識別
するために用いられる。ログ入力に応じて、岩質モデル
146は、出力162上に、単位深さ当たりの所定の地
層の岩質及び孔隙率の測度を提供する。岩質に関して、
出力162は、単位深さ当たりの地層の各々の岩質組成
の体積比を含むことが好適である。孔隙率に関して、出
力162は、単位深さ当たりの地層の岩石内の孔隙量の
体積比を含むことが好適である。出力162上の岩質及
び孔隙率についての測度は、岩石強度モデル148、シ
ェール塑性モデル150、メカニカル効率モデル15
2、ホール洗浄効率モデル154、ビット摩耗モデル1
62、及び掘穿速度モデル158に入力される。
In the optimization mode, the lithology model 146
Receives on input 160 data from porosity logs, lithology logs, and / or mud logs. The porosity or lithology log can include nuclear magnetic resonance (NMR), photoelectron, neutron density, acoustic, gamma, and spectral gamma radiation, or any other log susceptible to porosity or lithology. Mud logs are used to identify non-shale lithological compositions. In response to the log input, the lithology model 146 provides on output 162 a measure of the lithology and porosity of a given formation per unit depth. Regarding lithology,
The output 162 preferably includes the volume ratio of the lithological composition of each of the formations per unit depth. With respect to porosity, the output 162 preferably includes the volume ratio of porosity in the formation rock per unit depth. Measures for rock quality and porosity on output 162 include rock strength model 148, shale plasticity model 150, and mechanical efficiency model 15
2. Hole cleaning efficiency model 154, bit wear model 1
62 and the excavation speed model 158.

【0049】岩石強度モデル148に関して、岩質及び
孔隙率の出力162の測度を受け取ることに加えて、岩
石強度モデル148はさらに、入力164で泥水重量及
び間隙水圧データを受け取る。泥水重量は、オーバーバ
ランスを計算するために用いられる。間隙水圧は、オー
バーバランスを計算するために用いられるが、代替的に
は、設計のオーバーバランスが、間隙水圧を推定するた
めに用いられてもよい。その入力に応じて、岩石強度モ
デル148は、出力166上に、単位深さ当たりの所定
の地層の閉じ込め応力及び岩石強度についての測度を作
成する。なかでも特に、岩石強度モデルは、オーバーバ
ランス、有効な間隙水圧、閉じ込め応力、非閉じ込め岩
石強度、及び閉じ込め岩石強度の測度を作成する。オー
バーバランスは、間隙水圧を差し引いた泥水重量として
定義される。有効間隙水圧は、間隙水圧に似ているが、
シェール及び孔隙率の低い非シェールにおける透過率の
減少を反映する。閉じ込め応力は、岩石の元の位置での
閉じ込め応力の推定である。非閉じ込め岩石強度は、地
球表面での岩石強度である。最後に、閉じ込め岩石強度
とは、元の位置で応力が閉じ込められた状態での岩石強
度である。示されるように、岩石強度出力166は、メ
カニカル効率モデル152、ビット摩耗モデル162、
及び掘穿速度モデル158に入力される。
For the rock strength model 148, in addition to receiving a measure of the lithology and porosity output 162, the rock strength model 148 also receives mud weight and pore pressure data at input 164. Mud weight is used to calculate overbalance. Pore pressure is used to calculate overbalance, but alternatively, design overbalance may be used to estimate pore pressure. In response to the input, the rock strength model 148 produces on output 166 a measure for the confinement stress and rock strength of a given formation per unit depth. Among other things, the rock strength model produces measures of overbalance, effective pore water pressure, confining stress, unconfined rock strength, and confined rock strength. Overbalance is defined as the mud weight minus pore water pressure. Effective pore pressure is similar to pore pressure, but
Reflects the reduction in transmission in shale and low porosity non-shale. Confinement stress is an estimate of the in situ confinement stress of a rock. Unconfined rock strength is the rock strength at the Earth's surface. Finally, the confined rock strength is the rock strength in a state where the stress is confined at the original position. As shown, the rock strength output 166 includes a mechanical efficiency model 152, a bit wear model 162,
And the digging speed model 158.

【0050】メカニカル効率モデル152に関しては、
岩質及び孔隙率出力162、並びに閉じ込め応力及び岩
石強度出力166を受け取ることに加えて、メカニカル
効率モデル152は、入力168上に、すべて穿孔シス
テムに関連する、操作上の制約、3Dビット・モデル、
及びトルクとドラッグ、に関する入力データを受け取
る。操作上の制約は、最大トルク、最大のビット上重量
(WOB)、最大と最小RPM、及び最大掘穿速度を含
む。特に、メカニカル効率に関して、穿孔システムでの
操作上の制約は、最大トルク、最大のビット上重量(W
OB)、最小RPM、及び最大掘穿速度を含む。操作上
の制約は、特定の穿孔システムで達成されることができ
る最適化の量を制限する。さらに、メカニカル効率上で
の操作上の制約による影響の評価に関して、すべての制
約がメカニカル効率及び出力の両方に影響を与えるとは
限らないが、メカニカル効率又は出力のいずれかに影響
を与えるこれらの制約の影響を数量化するために、制約
のすべてを知っておくことが必要である。3Dビット・
モデル入力は、ビット作業定格及びトルク‐WOBサイ
ンを含む。最後に、トルク及びドラッグ解析は、方向の
計画、ケーシング及びドリル・ストリングの形状、泥水
重量及び流量、摩擦係数、あるいはトルク及びドラッグ
の測定値を含む。トルク及びドラッグ解析は、どれだけ
の表面トルクが実際にビットに伝送されるかを判断する
ために必要である。代替的に、トルク及びドラッグ解析
の代わりに、オフボトム及びオンボトムのトルクの測定
値を用いることができる。さらに、穿孔間(MWD)測
定からの近ビットの測定システムを、トルク及びドラッ
グ解析の代わりに用いることができる。入力情報に応じ
て、メカニカル効率モデル152が、出力170に、単
位深さ当たりの所定の地層内での穿孔システムに対し
て、メカニカル効率、制約の解析、予測されるトルク、
及び最適のビット上重量(WOB)の測度を作成する。
なかでも特に、メカニカル効率モデル152は、全トル
ク、切削トルク、摩擦トルク、メカニカル効率、制約の
解析、及び最適WOB、の測度を提供する。全トルク
は、ビットに適用されるトルクの合計を表す。切削トル
クは、全トルクのうちの切削コンポーネントを表す。摩
擦トルクは、全トルクのうちの摩擦コンポーネントであ
る。メカニカル効率モデル152に関して、メカニカル
効率は、切削する全トルクとして百分率で定義される。
制約の解析は、各々の操作上の制約が原因で生じる、理
論的な最大値からのメカニカル効率の減少分を数量化す
る。最後に、WOBがすべての操作上の制約を考慮しな
がら、掘穿速度を最大限にする最適WOBが決定され
る。最適WOBは、最適RPMを計算するために、掘穿
速度モデル158によって用いられる。さらに、メカニ
カル効率モデル152は、ビット摩耗モデルに関して、
さらに下で記述されるように、入力としても前の繰返し
からのビット摩耗の測度を利用する。
Regarding the mechanical efficiency model 152,
In addition to receiving the lithology and porosity output 162, and the confinement stress and rock strength output 166, the mechanical efficiency model 152 has on input 168 operational constraints, a 3D bit model, all related to the drilling system. ,
And input data on torque and drag. Operational constraints include maximum torque, maximum weight on bit (WOB), maximum and minimum RPM, and maximum drilling speed. In particular, with regard to mechanical efficiency, operational constraints in the drilling system are: maximum torque, maximum weight on bit (W
OB), minimum RPM, and maximum drilling speed. Operational constraints limit the amount of optimization that can be achieved with a particular drilling system. In addition, with respect to assessing the impact of operational constraints on mechanical efficiency, not all constraints affect both mechanical efficiency and output, but those that affect either mechanical efficiency or output. To quantify the effect of a constraint, it is necessary to know all of the constraints. 3D bit
Model inputs include bit work rating and torque-WOB signature. Finally, the torque and drag analysis includes directional planning, casing and drill string geometry, mud weight and flow, coefficient of friction, or torque and drag measurements. Torque and drag analysis is needed to determine how much surface torque is actually transmitted to the bit. Alternatively, instead of torque and drag analysis, off-bottom and on-bottom torque measurements can be used. Further, a near bit measurement system from between drilling (MWD) measurements can be used instead of torque and drag analysis. In response to the input information, a mechanical efficiency model 152 may output, at output 170, an analysis of mechanical efficiency, constraints, predicted torque, for a drilling system in a given formation per unit depth.
And an optimal weight-on-bit (WOB) measure is created.
Among other things, the mechanical efficiency model 152 provides a measure of total torque, cutting torque, friction torque, mechanical efficiency, constraints analysis, and optimal WOB. The total torque represents the sum of the torque applied to the bit. Cutting torque represents the cutting component of the total torque. Friction torque is the friction component of the total torque. With respect to the mechanical efficiency model 152, mechanical efficiency is defined as a percentage of the total torque to cut.
Constraint analysis quantifies the reduction in mechanical efficiency from the theoretical maximum caused by each operational constraint. Finally, the optimal WOB that maximizes the drilling speed is determined, taking into account all operational constraints. The optimal WOB is used by the digging speed model 158 to calculate the optimal RPM. Further, the mechanical efficiency model 152 has a
As described further below, it also utilizes a measure of bit wear from a previous iteration as input.

【0051】ここでビット摩耗モデル156に関連し
て、ビット摩耗モデルは、出力162を介して岩質モデ
ルからの入力を、出力166を介して岩石強度モデルか
らの入力を、出力170を介してメカニカル効率モデル
からの入力を受け取る。さらに、ビット摩耗モデル15
6は、入力172上で3Dビット・モデル・データを受
け取る。3Dビット・モデル入力は、ビット作業定格及
びトルク‐WOBサインを含む。岩質、孔隙率、メカニ
カル効率、岩石強度、及び3Dビット・モデルの入力に
応じて、ビット摩耗モデル156は、出力174上に、
単位深さ当たりの所定の地層内でのビットに関する、比
エネルギー、累積作業、地層研磨、及びビット摩耗、の
測度を作成する。比エネルギーは、ビットに適用された
全エネルギーであり、ビット横断面積でビット力を除算
した値と等価である。ビットによって行われる累積作業
は、岩石強度及びメカニカル効率の両方を反映する。地
層研磨の測度は、地層研磨によって加速される摩耗をモ
デル化する。最後に、ビット摩耗の測度は、ビット軸方
向接触面積及びメカニカル効率とリンクされる摩耗条件
に相当する。出力174に加えて、ビット摩耗モデル1
56は、出力176上に、前の繰返しからのビット摩耗
の測度をメカニカル効率モデル152に提供するステッ
プを含み、そこで、メカニカル効率モデル152はさら
に、出力170上にそのメカニカル効率出力データを計
算する際に、前の繰返しからのビット摩耗の測度を利用
する。
Referring now to the bit wear model 156, the bit wear model receives input from the rocky model via output 162, input from the rock strength model via output 166, and output 170. Receive input from mechanical efficiency model. In addition, bit wear model 15
6 receives 3D bit model data on input 172. The 3D bit model inputs include bit work rating and torque-WOB signature. Depending on the lithology, porosity, mechanical efficiency, rock strength, and input of the 3D bit model, the bit wear model 156 may output
Create a measure of specific energy, cumulative work, formation abrasion, and bit wear for bits in a given formation per unit depth. Specific energy is the total energy applied to the bit and is equivalent to the bit force divided by the bit cross-sectional area. The cumulative work performed by the bit reflects both rock strength and mechanical efficiency. A measure of formation polishing models the wear accelerated by formation polishing. Finally, a measure of bit wear corresponds to wear conditions linked to bit axial contact area and mechanical efficiency. In addition to output 174, bit wear model 1
56 includes providing, on output 176, a measure of bit wear from a previous iteration to mechanical efficiency model 152, where mechanical efficiency model 152 further calculates its mechanical efficiency output data on output 170. In doing so, a measure of bit wear from the previous iteration is used.

【0052】掘穿速度モデル158を説明するに先立っ
て、まず、シェール塑性モデル150に戻る。図3に示
されるように、シェール塑性モデル150は岩質モデル
から入力を受け取る。特に、シェール容積は岩質モデル
146から提供される。シェール塑性モデル150は、
岩質及び孔隙率出力162を受け取ることに加えて、入
力178上に規定されたドリルホールログからログデー
タを受け取るが、そのドリルホールログは、粘土タイ
プ、粘土水分、及び粘土容積に反応しやすい任意のログ
を含む。そのようなログは、核磁気共鳴(NMR)、中
性子密度、音響密度、スペクトル・ガンマ線、ガンマ
線、及び陽イオン交換容量(CEC)を含む。入力に応
じて、シェール塑性モデル150は、出力180上に、
単位深さ当たりの地層のシェール塑性の測度を作成す
る。特に、シェール塑性モデル150は、標準粘土タイ
プ、標準粘土含水率、標準粘土容積、及びシェール塑
性、の測度を提供する。標準粘土タイプは、スメクタイ
トの最大濃度を明らかにするが、そのスメクタイトとは
粘土膨潤を最もよく引き起こす可能性のある粘土タイプ
である。標準粘土含水率は、最大シェール塑性が生じる
含水率を明らかにする。標準粘土容積は、塑性が生じる
ことができる粘土容積の範囲を明らかにする。最後に、
シェール塑性は標準粘土の特性の加重平均であり、全体
的な塑性を反映する。
Prior to describing the digging speed model 158, first return to the shale plasticity model 150. As shown in FIG. 3, the shale plastic model 150 receives input from a lithologic model. In particular, the shale volume is provided from the lithology model 146. The shale plastic model 150 is
In addition to receiving the lithology and porosity output 162, it receives log data from a drill hole log defined on input 178, which is sensitive to clay type, clay moisture, and clay volume. Including any logs. Such logs include nuclear magnetic resonance (NMR), neutron density, acoustic density, spectral gamma rays, gamma rays, and cation exchange capacity (CEC). In response to the input, the shale plastic model 150 outputs on the output 180:
Create a measure of shale plasticity of the formation per unit depth. In particular, shale plasticity model 150 provides measures of standard clay type, standard clay moisture, standard clay volume, and shale plasticity. The standard clay type defines the maximum concentration of smectite, which is the clay type that is most likely to cause clay swelling. Standard clay moisture content describes the moisture content at which maximum shale plasticity occurs. Standard clay volume defines the range of clay volumes in which plasticity can occur. Finally,
Shale plasticity is a weighted average of the properties of a standard clay and reflects overall plasticity.

【0053】ホール洗浄効率モデル154に関して、モ
デル154は、シェール塑性モデル150からシェール
塑性入力を、及び岩質モデル146から岩質入力を受け
取る。岩質モデル出力162、及びシェール塑性モデル
出力180を受け取ることに加えて、ホール洗浄効率モ
デル154は、入力182上に、水圧及び掘穿泥水デー
タを受け取る。特に、水圧入力は、ビット直径の1平方
インチ当たりの水圧馬力といった水圧効率についての任
意の標準測度を含むことができる。さらに、掘穿泥水タ
イプは、水ベース泥水、オイルベース泥水、ポリマー、
又は他のよく知られた泥水タイプを含む。入力に応じ
て、ホール洗浄効率モデル154は、出力184上に、
単位深さ当たりの地層内のドリルホール(あるいは区
間)を穿孔する際のビット及び穿孔システムについて予
測されるホール洗浄効率の測度を作成する。ホール洗浄
効率は、ここでは、予測された掘穿速度で実際の掘穿速
度を除算したものとして定義される。他の穿孔メカニッ
クス・モデルが完全なホール洗浄を仮定している一方
で、ホール洗浄効率(HCE)モデルは、理想的な動き
から逸脱しているホール洗浄を補正するために、掘穿速
度予測を修正するための測度である。したがって、ホー
ル洗浄効率(HCE)の測度は、岩質、シェール塑性、
水圧、及び掘穿泥水タイプの影響を、掘穿速度の上に反
映する。
With respect to the hole cleaning efficiency model 154, the model 154 receives shale plastic input from the shale plastic model 150 and lithological input from the lithological model 146. In addition to receiving the lithologic model output 162 and the shale plastic model output 180, the hole cleaning efficiency model 154 receives hydraulic and drilling fluid data on inputs 182. In particular, the hydraulic input may include any standard measure of hydraulic efficiency, such as hydraulic horsepower per square inch of bit diameter. In addition, drilling mud types are water-based mud, oil-based mud, polymer,
Or other well-known mud types. In response to the input, the hall cleaning efficiency model 154 outputs
Create a measure of the expected hole cleaning efficiency for the bit and drilling system when drilling drill holes (or sections) in the formation per unit depth. The hole cleaning efficiency is defined here as the predicted drilling speed divided by the actual drilling speed. While other drilling mechanics models assume complete hole cleaning, the hole cleaning efficiency (HCE) model predicts drilling speed to compensate for hole cleaning that deviates from ideal motion. Is a measure for correcting. Therefore, the measure of hole cleaning efficiency (HCE) is lithological, shale plastic,
The effects of water pressure and drilling fluid type are reflected on the drilling speed.

【0054】では掘穿速度モデル158を参照して、掘
穿速度モデル158は、メカニカル効率モデル152の
出力170を介して、メカニカル効率、予測トルク及び
最適WOBを受け取る。モデル158はさらに、ビット
摩耗モデル156の出力174を介してビット摩耗を、
岩石強度モデル148の出力166を介して岩石強度
を、HCEモデル154の出力184を介して予測HC
Eを受け取る。さらに、掘穿速度モデル158は、入力
186上に、操作上の制約情報を受け取る。特に、操作
上の制約は、最大トルク、最大のビット上重量(WO
B)、最大と最小RPM、及び最大掘穿速度を含む。さ
らに、操作上の制約が出力に及ぼす影響評価に関して、
すべての制約がメカニカル効率及び出力の両方に影響を
与えるとは限らないが、メカニカル効率又は出力のいず
れかに影響を与える、これらの制約の影響を数量化する
ために、制約のすべてを知っておくことが必要である。
入力に応じて、掘穿速度モデル158は、出力188上
に、単位深さ当たりの地層内でのドリルホール(あるい
は区間)を穿孔する際のビット及び穿孔システムについ
て、出力レベル解析、制約の解析、並びにそれに加え
て、最適RPM、掘穿速度、及び経済、の測度を作成す
る。なかでも特に、出力レベル解析は、出力の最大限度
の決定を含む。出力の最大限度は、ビットに衝撃損傷を
もたらすことなく、掘穿速度を最大限にする。操作用出
力レベルは、操作上の制約によって出力の最大限度より
小さい。制約の解析は、各々の操作上の制約が原因で生
じる、出力の最大限度からの操作用出力レベルの減少分
の数量化を含む。最適RPMは、すべての操作上の制約
を考慮しながら、掘穿速度を最大限にするRPMであ
る。その掘穿速度は、最適WOB及び最適RPMでの予
測される掘穿速度である。最後に、経済とは、1フィー
ト当たりの業界標準コスト分析であると言える。予測モード 予測モードにおいて、その対象あるいは目的は、必ずし
も最適ではない、ユーザ指定の操作用パラメータを備え
た場合の穿孔性能を予測することである。操作上の制約
は、このモードには当てはまらない。本文の後段で説明
されるように、予測モードは、メカニカル効率モデル1
52、ビット摩耗モデル156、及び浸透率モデル15
8に関する例外はあるが、本質的に最適化モードに似て
いる。ホール洗浄効率がメカニカル操作用パラメータ
(つまりユーザ指定WOB及びユーザ指定RPM)に依
存しないので、ホール洗浄効率モデル154は、最適化
モード及び予測モードの両方に対して同じである。
Referring to the excavation speed model 158, the excavation speed model 158 receives the mechanical efficiency, the predicted torque, and the optimal WOB via the output 170 of the mechanical efficiency model 152. Model 158 further provides for bit wear via output 174 of bit wear model 156,
Predicting the rock strength via output 166 of the rock strength model 148 and predicting HC via output 184 of the HCE model 154
Receive E. Further, the digging speed model 158 receives, on an input 186, operational constraint information. In particular, operational constraints include maximum torque, maximum weight on bit (WO
B), including maximum and minimum RPM, and maximum drilling speed. In addition, regarding the evaluation of the effects of operational constraints on output,
Not all constraints affect both mechanical efficiency and power, but knowing all of the constraints to quantify the impact of these constraints that affects either mechanical efficiency or power It is necessary to put.
In response to the input, the drilling speed model 158 outputs on the output 188 a power level analysis and a constraint analysis of the bits and drilling system when drilling a drill hole (or section) in the formation per unit depth. And, in addition, measures of optimal RPM, drilling speed, and economy. In particular, power level analysis involves determining the maximum power limit. The maximum power limit maximizes the drilling speed without causing impact damage to the bit. The operational output level is less than the maximum output due to operational constraints. Constraint analysis involves quantifying the reduction in operating power level from the maximum power output caused by each operational constraint. The optimal RPM is the RPM that maximizes the drilling speed, taking into account all operational constraints. The drilling speed is the predicted drilling speed at optimal WOB and optimal RPM. Finally, economy can be described as an industry standard cost analysis per foot. Prediction Mode In the prediction mode, the target or purpose is to predict the perforation performance in the case where a user-specified operation parameter is not always optimal. Operational constraints do not apply to this mode. As described later in the text, the prediction mode is based on the mechanical efficiency model 1
52, bit wear model 156, and permeability model 15
8, with an exception, but essentially similar to the optimization mode. The hole cleaning efficiency model 154 is the same for both the optimization mode and the prediction mode because the hole cleaning efficiency does not depend on the mechanical operating parameters (ie, the user-specified WOB and the user-specified RPM).

【0055】予測モードにおける、メカニカル効率モデ
ル152に関して、岩質及び孔隙率出力162、並びに
閉じ込め応力及び岩石強度出力166を受け取ることに
加えて、メカニカル効率モデル152は、入力168上
に、穿孔システムに関連する、ユーザ指定の操作用パラ
メータ及び3Dビット・モデルに関する入力データを受
け取る。穿孔システムに対するユーザ指定の操作用パラ
メータは、ユーザ指定のビット上重量(WOB)及びユ
ーザ指定RPMを含むことが出来る。このオプション
は、「もしそうであればどうなるか」というシナリオを
評価するために用いられる。3Dビット・モデル入力
は、ビット作業定格及びトルク‐WOBサインを含む。
その入力に応じて、メカニカル効率モデル152は、出
力170に、単位深さ当たりの所定の地層内での穿孔シ
ステムに対するメカニカル効率の測度を作成する。なか
でも特に、メカニカル効率モデル152は、全トルク、
切削トルク、摩擦トルク、及びメカニカル効率、の測度
を提供する。全トルクは、ビットに適用されるトルクの
合計を表す。予測モードにおいては、その全トルクは、
ユーザ指定のビット上重量に相当する。切削トルクは、
そのビット上の全トルクのうちの切削コンポーネントを
表す。摩擦トルクは、そのビット上の全トルクのうちの
摩擦コンポーネントである。
With respect to the mechanical efficiency model 152 in the predictive mode, in addition to receiving the lithology and porosity output 162, and the confinement stress and rock strength output 166, the mechanical efficiency model 152 also includes an input 168 to the drilling system. Receives relevant user-specified operating parameters and input data for the 3D bit model. User-specified operating parameters for the drilling system can include a user-specified weight on bit (WOB) and a user-specified RPM. This option is used to evaluate the "what if" scenario. The 3D bit model inputs include bit work rating and torque-WOB signature.
In response to that input, the mechanical efficiency model 152 produces at output 170 a measure of mechanical efficiency for the drilling system in a given formation per unit depth. In particular, the mechanical efficiency model 152 has a total torque,
Provides a measure of cutting torque, friction torque, and mechanical efficiency. The total torque represents the sum of the torque applied to the bit. In the prediction mode, the total torque is
It corresponds to the weight on the bit specified by the user. The cutting torque is
Represents the cutting component of the total torque on that bit. Friction torque is the friction component of the total torque on that bit.

【0056】メカニカル効率モデル152に関して、メ
カニカル効率は、切削する全トルクとして百分率で定義
される。また予測モードは、範囲別、すなわち、ビット
のメカニカル効率トルク‐WOBサインに関してのメカ
ニカル効率の範囲別の、メカニカル効率の解析を含む。
メカニカル効率の第1の範囲は、ゼロWOBから閾値W
OBまでの第1のビット上重量(WOB)の範囲によっ
て定義され、そこでの閾値WOBは、岩石をちょうど掘
穿するのに必要な所定のWOBに相当し、さらに、ちょ
うど掘穿するとは、切込みの深さがゼロ(あるいは無視
できる)に相当する。さらにメカニカル効率の第1の範
囲は、効率的な研削(efficient grind
ing)といった穿孔効率に相当する。メカニカル効率
の第2の範囲は、閾値WOBから最適WOBまでの第2
のビット上重量の範囲によって定義され、そこでの最適
WOBは、ビット本体が地層に接触する前に、ビットで
切込みの最大深をちょうど達成するのに必要な所定のW
OBに相当する。さらにメカニカル効率の第2の範囲
は、効率的な切削(efficient cuttin
g)といった穿孔効率に相当する。メカニカル効率の第
3の範囲は、最適WOBから研削WOBまでの第3のビ
ット上重量の範囲によって定義され、そこでの研削WO
Bとは、ビットの切削トルクが本質的にちょうどゼロか
又は無視できるようになるまで、減少させられるのに必
要な所定のWOBに相当する。さらにメカニカル効率の
第3の範囲は、非効率的な切削(inefficien
t cutting)といった穿孔効率に相当する。最
後に、メカニカル効率の第4の範囲は、研削WOBから
それ以上の第4のビット上重量の範囲によって定義され
る。さらにメカニカル効率の第4の範囲は、非効率的な
研削(inefficient grinding)と
いった穿孔効率に相当する。第3及び第4の範囲に関し
て、ビットは最大の切込み深さを達成しているけれど
も、WOBが増大するにつれて、ビット本体の岩石層と
の摩擦接触もまた増大する。
With respect to the mechanical efficiency model 152, mechanical efficiency is defined as a percentage of the total cutting torque. The prediction mode also includes analysis of mechanical efficiency by range, that is, by mechanical efficiency range for the mechanical efficiency torque-WOB signature of the bit.
The first range of mechanical efficiency is from zero WOB to threshold W
The threshold WOB is defined by the range of the first weight on the bit (WOB) up to the OB, where the threshold WOB corresponds to the predetermined WOB just needed to excavate the rock, and just excavating means Corresponds to zero (or negligible). Further, a first range of mechanical efficiencies is that of efficient grinding.
ing). The second range of the mechanical efficiency is the second range from the threshold WOB to the optimal WOB.
The optimum WOB is defined by the range of weight on the bit, just before the bit body contacts the formation, just before reaching the maximum depth of cut at the bit.
OB. Further, a second range of mechanical efficiencies is that of efficient cutting.
g). The third range of mechanical efficiency is defined by a third range of weight on the bit from the optimal WOB to the grinding WOB, where the grinding WO
B corresponds to the predetermined WOB required to be reduced until the cutting torque of the bit is essentially just zero or negligible. A third range of mechanical efficiencies is the inefficient cutting.
This corresponds to a perforation efficiency such as t cutting. Finally, a fourth range of mechanical efficiency is defined by the range from the grinding WOB to the fourth weight above the bit. Further, a fourth range of mechanical efficiency corresponds to perforation efficiency such as inefficient grinding. For the third and fourth ranges, although the bit achieves the maximum depth of cut, as the WOB increases, the frictional contact of the bit body with the rock formation also increases.

【0057】さらに、メカニカル効率モデル152は、
ビット摩耗モデルに関してさらに下で記述されるよう
に、入力としても前の繰返しからのビット摩耗の測度を
利用する。
Further, the mechanical efficiency model 152 is
As described further below with respect to the bit wear model, it also utilizes a measure of bit wear from a previous iteration as input.

【0058】では予測モードにおける、ビット摩耗モデ
ル156に関連して、ビット摩耗モデルは、出力162
を介して岩質モデルからの入力を、出力166を介して
岩石強度モデルからの入力を、出力170を介してメカ
ニカル効率モデルからの入力を受け取る。さらに、ビッ
ト摩耗モデル156は、入力172上で3Dビット・モ
デル・データを受け取る。3Dビット・モデル入力は、
ビット作業定格及びトルク‐WOBサインを含む。岩
質、孔隙率、メカニカル効率、岩石強度、及び3Dビッ
ト・モデルの入力に応じて、ビット摩耗モデル156
は、出力174上に、単位深さ当たりの所定の地層内で
のビットに関する、比エネルギー、累積作業、地層研
磨、及びビット摩耗、の測度を作成する。比エネルギー
は、ビットに適用された全エネルギーであり、ビット横
断面積でビット力を除算した値と等価である。さらに、
比エネルギーの計算は、ユーザ指定の操作用パラメータ
に基づく。ビットによって行われる累積作業は、岩石強
度及びメカニカル効率の両方を反映する。ビットによっ
て為された累積作業もまた、ユーザ指定の操作用パラメ
ータに基づく。地層研磨の測度は、地層研磨が原因で加
速される摩耗をモデル化する。最後に、ビット摩耗の測
度は、ビット軸方向接触面積及びメカニカル効率とリン
クされる摩耗条件に相当する。比エネルギー及び累積作
業の計算と同様に、ビット摩耗の計算もユーザ指定の操
作用パラメータに基づく。出力174に加えて、ビット
摩耗モデル156は、出力176上に、前の繰返しから
のビット摩耗の測度をメカニカル効率モデル152に提
供するステップを含み、そこで、メカニカル効率モデル
152はさらに、出力170上にそのメカニカル効率出
力データを計算する際に、前の繰返しからのビット摩耗
測度を利用する。
In connection with the bit wear model 156 in the prediction mode, the bit wear model has an output 162
, The input from the rock strength model via output 166, and the input from the mechanical efficiency model via output 170. Further, bit wear model 156 receives 3D bit model data on input 172. The 3D bit model input is
Includes bit work rating and torque-WOB signature. Bit wear model 156 depending on lithology, porosity, mechanical efficiency, rock strength, and 3D bit model input
Produces on output 174 a measure of specific energy, cumulative work, formation abrasion, and bit wear for bits in a given formation per unit depth. Specific energy is the total energy applied to the bit and is equivalent to the bit force divided by the bit cross-sectional area. further,
The calculation of the specific energy is based on operating parameters specified by the user. The cumulative work performed by the bit reflects both rock strength and mechanical efficiency. The cumulative work performed by the bits is also based on user-specified operating parameters. The formation polishing measure models the wear accelerated due to formation polishing. Finally, a measure of bit wear corresponds to wear conditions linked to bit axial contact area and mechanical efficiency. Like the calculation of the specific energy and the cumulative work, the calculation of the bit wear is also based on user-specified operating parameters. In addition to the output 174, the bit wear model 156 includes, on output 176, providing a measure of bit wear from a previous iteration to the mechanical efficiency model 152, where the mechanical efficiency model 152 further includes Utilizes the bit wear measure from the previous iteration in calculating its mechanical efficiency output data.

【0059】ここで掘穿速度モデル158を参照して、
掘穿速度モデル158は、メカニカル効率モデル152
の出力170を介して、メカニカル効率及び予測トルク
を受け取る。モデル158はさらに、ビット摩耗モデル
156の出力174を介してビット摩耗を、岩石強度モ
デル148の出力166を介して岩石強度を、HCEモ
デル154の出力184を介して予測HCEを受け取
る。さらに、掘穿速度モデル158は、入力186上
に、ユーザ指定の操作用パラメータを受け取る。特に、
ユーザ指定の操作用パラメータは、ユーザ指定のビット
上重量(WOB)、ユーザ指定のRPMを含む。上述さ
れたように、この操作の予測モードは、「もしそうであ
ればどうなるか」というシナリオを評価するために用い
られる。その入力に応じて、掘穿速度モデル158は、
出力188上に、単位深さ当たりの地層内でのドリルホ
ール(あるいは区間)を、予測して穿孔する際のビット
及び穿孔システムについて、出力レベル解析、並びにそ
れに加えて、掘穿速度、及び経済、の測度を作成する。
なかでも特に、出力レベル解析は、出力の最大限度の決
定を含む。出力の最大限度は、ビットに適用される時、
ビットに衝撃損傷をもたらすことなく、掘穿速度を最大
限にする規定された出力に相当する。ユーザ指定の操作
用パラメータから生じる操作出力レベルは、出力の最大
限度より小さいか、又は大きい。ビットへの衝撃損傷が
起こりそうなドリルホールの区間を指し示し、あるいは
明らかにするために、ビットにかかる出力の最大限度を
越える操作出力レベルには、例えば適切なプログラミン
グによって、自動的にフラグを付けることができる。出
力レベル解析は、所定の地層内でのドリルホール(ある
いは区間)を穿孔する際の特定の穿孔システム及びその
使用法に適用される。さらに、その掘穿速度は、ユーザ
指定WOB及びユーザ指定RPMを用いた場合に予測さ
れる掘穿速度である。最後に、経済とは、1フィート当
たりの業界標準コスト分析である。較正モード 最後に、較正モードにおいて、その対象あるいは目的
は、測定された操作用パラメータに合わせて穿孔メカニ
ックス・モデルを較正することである。さらに、地質モ
デルも測定されたコア・データに合わせて較正されるこ
とができる。任意のモデル又は一群のモデルを、部分的
に又は完全に較正することが可能である。予測モードの
時と同様に、操作上の制約は較正モードには当てはまら
ない。
Here, referring to the excavation speed model 158,
The drilling speed model 158 is a mechanical efficiency model 152
Receive the mechanical efficiency and the predicted torque via the output 170 of. Model 158 also receives bit wear via output 174 of bit wear model 156, rock strength via output 166 of rock strength model 148, and predicted HCE via output 184 of HCE model 154. Further, the digging speed model 158 receives a user-specified operation parameter on the input 186. In particular,
The user-specified operation parameters include a user-specified on-bit weight (WOB) and a user-specified RPM. As described above, the prediction mode of this operation is used to evaluate the "what if" scenario. In response to the input, the drilling speed model 158
On output 188, power level analysis and, in addition, drilling speed, and economy for bits and drilling systems in predicting and drilling drill holes (or sections) in the formation per unit depth. Create a measure for.
In particular, power level analysis involves determining the maximum power limit. The maximum output limit, when applied to bits,
This corresponds to a defined output that maximizes the drilling speed without causing impact damage to the bit. The operation output level resulting from the user-specified operation parameters is less than or greater than the maximum output limit. Operating power levels that exceed the maximum power limit on the bit are automatically flagged, for example by appropriate programming, to indicate or reveal sections of the drill hole where impact damage to the bit is likely. be able to. Power level analysis applies to a particular drilling system and its use in drilling a drill hole (or section) in a given formation. Further, the digging speed is a digging speed predicted when the user-specified WOB and the user-specified RPM are used. Finally, economy is an industry standard cost analysis per foot. Calibration Mode Finally, in the calibration mode, the object or purpose is to calibrate the drilling mechanics model to the measured operating parameters. Further, the geological model can also be calibrated to the measured core data. Any model or group of models can be partially or fully calibrated. As in the prediction mode, operational constraints do not apply to the calibration mode.

【0060】まず地質モデル142から始めるが、測定
されたコア・データが各地質モデルを較正するために用
いられる。岩質モデルに関して、岩質モデル146は、
入力160上に、孔隙率ログ、岩質ログ及び/又は泥水
ログからのデータ、並びにコア・データを受け取る。上
述されたように、孔隙率又は岩質ログは、核磁気共鳴
(NMR)、光電子、中性子密度、音響、ガンマ線、及
びスペクトル・ガンマ線、あるいは孔隙率又は岩質に反
応しやすい任意の他のログを含むことができる。泥水ロ
グは非シェール岩質コンポーネントを識別するために用
いられる。コア・データは、岩質モデルを較正するため
に用いられることができる測定されたコア・データを含
む。測定コア・データでもって岩質モデルを較正するこ
とによって、予測される岩質組成が、測定されたコア組
成とより良く一致するようになる。また測定されたコア
孔隙率は、ログから引き出される任意の孔隙率を較正す
るために使用される。その入力に応じて、岩質モデル1
46は、出力162上に、単位深さ当たりの所定の地層
の岩質及び孔隙率の測度を提供する。較正される岩質に
関して、出力162は、単位深さ当たりの地層について
の各々好適である。岩質組成の体積比を含むことが好適
である。較正される孔隙率に関して、ログから引き出さ
れる出力162が、測定されたコア孔隙率に較正される
ことが好適である。また、あまり正確でないログが、よ
り正確なログに較正されることができる。出力162上
の岩質及び孔隙率についての較正は、岩石強度モデル1
48、シェール塑性モデル150、メカニカル効率モデ
ル152、ホール洗浄効率モデル154、ビット摩耗モ
デル152、及び掘穿速度モデル158に入力される。
Beginning with the geological model 142, the measured core data is used to calibrate the geological model. Regarding the lithology model, the lithology model 146 is:
On input 160, data from porosity logs, lithology logs and / or mud logs, and core data is received. As mentioned above, the porosity or lithology log can be nuclear magnetic resonance (NMR), photoelectron, neutron density, acoustic, gamma, and spectral gamma, or any other susceptibility to porosity or lithology. Can be included. Mud logs are used to identify non-shale lithic components. The core data includes measured core data that can be used to calibrate the lithology model. By calibrating the lithology model with the measured core data, the predicted lithology composition will better match the measured core composition. Also, the measured core porosity is used to calibrate any porosity drawn from the log. According to the input, the rocky model 1
46 provides on output 162 a measure of the lithology and porosity of a given formation per unit depth. For the lithology to be calibrated, the output 162 is preferred for each formation per unit depth. It is preferable to include the volume ratio of the lithological composition. For the porosity to be calibrated, the output 162 derived from the log is preferably calibrated to the measured core porosity. Also, less accurate logs can be calibrated to more accurate logs. Calibration for rock quality and porosity on output 162 is based on Rock Strength Model 1
48, a shale plasticity model 150, a mechanical efficiency model 152, a hole cleaning efficiency model 154, a bit wear model 152, and a digging speed model 158.

【0061】岩石強度モデル148に関して、入力及び
出力は、最適化モードに関して本文の上で説明されたも
のとよく似ている。しかしながら、較正モードにおいて
は、入力164が、さらにコア・データを含む。コア・
データは、岩石強度モデルを較正するために使用される
測定されたコア・データを含む。較正によって、予測さ
れる岩石強度が、測定されたコア強度とより良く一致す
るようになる。さらに、測定された間隙水圧データが、
閉じ込め応力計算を較正するために使用されることがで
きる。
For the rock strength model 148, the inputs and outputs are very similar to those described above for the optimization mode. However, in the calibration mode, input 164 further includes core data. core·
The data includes measured core data used to calibrate the rock strength model. Calibration allows the expected rock strength to better match the measured core strength. In addition, the measured pore water pressure data
It can be used to calibrate confinement stress calculations.

【0062】シェール塑性モデル150に関して、入力
及び出力は、最適化モードに関して本文の上で説明され
たものとよく似ている。しかしながら、較正モードにお
いては、入力178が、さらにコア・データを含む。コ
ア・データは、シェール塑性モデルを較正するために使
用される測定されたコア・データを含む。較正によっ
て、予測される塑性が、測定されたコア塑性とより良く
一致するようになる。その入力に応じて、シェール塑性
モデル150は、出力180上に、単位深さ当たりの所
定の地層についてのシェール塑性の測度を提供する。較
正されるシェール塑性に関して、出力180は、コア解
析に合わせて較正される全体的な塑性を反映する、標準
粘土特性の加重平均を含むことが好適である。
For the shale plastic model 150, the inputs and outputs are very similar to those described above for the optimization mode. However, in the calibration mode, input 178 further includes core data. The core data includes measured core data used to calibrate the shale plastic model. Calibration allows the predicted plasticity to better match the measured core plasticity. In response to that input, shale plasticity model 150 provides on output 180 a measure of shale plasticity for a given formation per unit depth. For shale plasticity to be calibrated, output 180 preferably includes a weighted average of standard clay properties, reflecting the overall plasticity calibrated to the core analysis.

【0063】メカニカル効率モデル152に関して、入
力及び出力は、次の例外はあるが、最適化モードに関し
て本文の上で説明されたものとよく似ている。較正モー
ドにおいて、入力168は、操作上の制約も、トルク及
びドラッグ解析も含まないけれども、測定された操作用
パラメータを含む。測定された操作用パラメータは、ビ
ット上重量(WOB)、RPM、掘穿速度、及びトルク
(任意)を含み、それらは、メカニカル効率モデルを較
正するために使用される。その入力に応じて、メカニカ
ル効率モデル152は、出力170に、全トルク、切削
トルク、摩擦トルク、及び較正されるメカニカル効率、
の測度を提供する。全トルクに関して、全トルクとは、
ビットに適用されるトルクの合計のことであり、それ
は、もしデータが利用可能であるなら、測定されたトル
クに合わせて較正される。切削トルクは、ビット上の全
トルクのうちの切削コンポーネントのことであり、実際
のメカニカル効率に合わせて較正される。摩擦トルク
は、そのビット上の全トルクのうちの摩擦コンポーネン
トのことであり、実際のメカニカル効率に合わせて較正
される。較正されるメカニカル効率モデル152に関し
て、メカニカル効率は、切削する全トルクとして百分率
で定義される。予測されるメカニカル効率は、実際のメ
カニカル効率に合わせて較正される。その較正は、もし
測定されたトルクデータが利用可能であるなら、より正
確になる。しかしながら、たとえトルクデータが利用で
きなくても、他の測定された操作用パラメータによって
予測されたトルクを用いることで、メカニカル効率を部
分的に較正することは可能である。
With respect to the mechanical efficiency model 152, the inputs and outputs are very similar to those described above with respect to the optimization mode, with the following exceptions. In the calibration mode, the input 168 includes measured operating parameters, but does not include operational constraints or torque and drag analysis. The measured operating parameters include weight-on-bit (WOB), RPM, drilling speed, and torque (optional), which are used to calibrate the mechanical efficiency model. In response to that input, the mechanical efficiency model 152 outputs to the output 170 the total torque, cutting torque, friction torque, and the mechanical efficiency to be calibrated,
Provides a measure of Regarding total torque, total torque is
The sum of the torque applied to the bit, which is calibrated to the measured torque, if data is available. Cutting torque refers to the cutting component of the total torque on the bit and is calibrated to actual mechanical efficiency. Friction torque refers to the friction component of the total torque on that bit and is calibrated to actual mechanical efficiency. For the mechanical efficiency model 152 to be calibrated, mechanical efficiency is defined as a percentage of the total torque to cut. The predicted mechanical efficiency is calibrated to the actual mechanical efficiency. The calibration will be more accurate if the measured torque data is available. However, even if torque data is not available, it is possible to partially calibrate the mechanical efficiency by using the torque predicted by other measured operating parameters.

【0064】較正モードにおいても、範囲別の、すなわ
ち、ビットのメカニカル効率のトルク‐WOBサインに
関してのメカニカル効率の範囲別の、メカニカル効率の
解析が含まれる。上で示されたように、メカニカル効率
の第1の範囲は、ゼロWOBから閾値WOBまでの第1
のビット上重量(WOB)の範囲によって定義され、そ
こでの閾値WOBは、岩石をちょうど掘穿するのに必要
な所定のWOBに相当し、さらに、ちょうど掘穿すると
は、切込みの深さがゼロ(あるいは無視できる)に相当
する。さらにメカニカル効率の第1の範囲は、効率的な
研削といった穿孔効率に相当する。メカニカル効率の第
2の範囲は、閾値WOBから最適WOBまでの第2のビ
ット上重量の範囲によって定義され、そこでの最適WO
Bは、ビット本体が地層に接触する前に、ビットで切込
みの最大深をちょうど達成するのに必要な所定のWOB
に相当する。さらにメカニカル効率の第2の範囲は、効
率的な切削といった穿孔効率に相当する。メカニカル効
率の第3の範囲は、最適WOBから研削WOBまでの第
3のビット上重量の範囲によって定義され、そこでの研
削WOBとは、ビットの切削トルクが本質的にちょうど
ゼロか又は無視できるようになるまで、減少させられる
のに必要な所定のWOBに相当する。さらにメカニカル
効率の第3の範囲は、非効率的な切削といった穿孔効率
に相当する。最後に、メカニカル効率の第4の範囲は、
研削WOBからそれ以上の第4のビット上重量の範囲に
よって定義される。さらにメカニカル効率の第4の範囲
は、非効率的な研削といった穿孔効率に相当する。第3
及び第4の範囲に関して、ビットは最大の切込み深さを
達成しているけれども、WOBが増大するにつれて、ビ
ット本体の岩石層との摩擦接触もまた増大する。
The calibration mode also includes analysis of mechanical efficiency by range, that is, by mechanical efficiency range with respect to the torque-WOB signature of the mechanical efficiency of the bit. As shown above, the first range of mechanical efficiency is the first range from zero WOB to the threshold WOB.
Is defined by the range of the weight on the bit (WOB), where the threshold WOB corresponds to the predetermined WOB required for just digging rock, and furthermore, just digging means that the depth of cut is zero. (Or negligible). Further, the first range of the mechanical efficiency corresponds to the drilling efficiency such as efficient grinding. The second range of mechanical efficiency is defined by the range of weight on the second bit from the threshold WOB to the optimal WOB, where the optimal WO
B is the predetermined WOB required just to achieve the maximum depth of cut at the bit before the bit body contacts the formation.
Is equivalent to Further, the second range of the mechanical efficiency corresponds to the drilling efficiency such as efficient cutting. A third range of mechanical efficiency is defined by a third range of weight on the bit from the optimal WOB to the grinding WOB, where the grinding WOB is such that the cutting torque of the bit is essentially just zero or negligible. , Which corresponds to the predetermined WOB required to be reduced. Further, the third range of the mechanical efficiency corresponds to the drilling efficiency such as inefficient cutting. Finally, the fourth range of mechanical efficiency is:
It is defined by the range from the grinding WOB to the fourth weight above the bit. Further, the fourth range of the mechanical efficiency corresponds to the drilling efficiency such as inefficient grinding. Third
And for the fourth range, although the bit achieves a maximum depth of cut, as the WOB increases, the frictional contact of the bit body with the rock formation also increases.

【0065】ビット摩耗モデル156に関して、入力及
び出力は、最適化モードに関して本文の上で説明された
ものと似ている。しかしながら、較正モードにおいて
は、入力172が、さらにビット摩耗測定値を含む。ビ
ット摩耗測定値は、ビットの現在の軸方向の接触面積の
測度を含む。さらに、ビット摩耗測定値は、測定された
操作用パラメータに基づくビットによって為される累積
作業と相互に関連する。その入力に応じて、ビット摩耗
モデル156は、出力174上に、所定の穿孔システム
及び単位深さ当たりの地層に関して、比エネルギー、累
積作業、較正される地層研磨、及び較正されるビット作
業定格の測度を提供する。比エネルギーに関して、比エ
ネルギーはビットに適用される全エネルギーに相当す
る。さらに、比エネルギーは、ビット横断面積でビット
力を除算した値と等価であり、その計算はさらに、測定
された操作用パラメータに基づく。累積作業に関して、
ビットによって行われる累積作業は、岩石強度及びメカ
ニカル効率の両方を反映する。さらに、累積作業の計算
は、測定された操作用パラメータに基づく。計算される
地層研磨に関して、ビット摩耗モデルは、地層研磨が原
因で摩耗が加速される。その上、ビット摩耗測定及び為
された累積作業は、地層研磨を較正するために使用され
ることができる。最後に、較正されるビット作業定格に
関して、切れ味の悪いビット摩耗状態は、為された累積
作業とリンクする。較正モードにおいては、所与のビッ
トのビット作業定格は、為されるビット摩耗測定および
較正作業に較正される。
For the bit wear model 156, the inputs and outputs are similar to those described above for the optimization mode. However, in the calibration mode, input 172 further includes a bit wear measurement. The bit wear measurement includes a measure of the current axial contact area of the bit. Further, the bit wear measurement correlates with the cumulative work performed by the bit based on the measured operating parameters. In response to that input, the bit wear model 156 provides on output 174, for a given drilling system and formation per unit depth, specific energy, cumulative work, formation polishing to be calibrated, and bit work rating to be calibrated. Provide a measure. With respect to the specific energy, the specific energy corresponds to the total energy applied to the bit. Furthermore, the specific energy is equivalent to the bit force divided by the bit cross-section, the calculation being further based on the measured operating parameters. Regarding cumulative work,
The cumulative work performed by the bit reflects both rock strength and mechanical efficiency. Further, the calculation of the cumulative work is based on the measured operating parameters. With respect to the calculated formation abrasion, the bit wear model has accelerated wear due to formation abrasion. In addition, the bit wear measurements and the cumulative work performed can be used to calibrate the formation abrasion. Finally, with respect to the calibrated bit work rating, the blunt bit wear condition is linked to the cumulative work done. In the calibration mode, the bit work rating of a given bit is calibrated to the bit wear measurement and calibration work performed.

【0066】ホール洗浄効率モデル154に関して、入
力及び出力は、最適化モードに関して本文の上で説明さ
れたものとよく似ている。しかしながら、較正モードに
おいては、さらに本文の下で説明されるように、ホール
洗浄効率が、掘穿速度モデル内で測定されるHCEと相
互に関連することによって較正される。
For the hole cleaning efficiency model 154, the inputs and outputs are very similar to those described above for the optimization mode. However, in the calibration mode, the hole cleaning efficiency is calibrated by correlating with the HCE measured in the drilling speed model, as further described below.

【0067】掘穿速度モデル158に関して、入力及び
出力は、最適化モードに関して本文の上で説明されたも
のとよく似ている。しかしながら、較正モードにおいて
は、入力186が操作上の制約を含まないで、むしろ、
測定された操作用パラメータ及びビット摩耗測定値を含
む。測定された操作用パラメータは、ビット上重量(W
OB)、RPM、掘穿速度、及びトルク(任意)を含
む。ビット摩耗測定値は、ビットの現在の軸方向の接触
面積の測度であり、均一及び不均一な摩耗のうちの優勢
な摩耗タイプを識別する。例えば、衝撃損傷は不均一な
摩耗形態である。測定された操作用パラメータ及びビッ
ト摩耗測定値は、掘穿速度モデルを較正するために用い
られる。その入力に応じて、掘穿速度モデル158は、
較正される掘穿速度、較正されるHCE、及び較正され
る出力制限、の測度を提供する。較正される掘穿速度に
関して、較正される掘穿速度は、測定された操作用パラ
メータを用いた場合に予測される掘穿速度である。予測
される掘穿速度は、補正ファクタとしてHCEを用い
て、測定された掘穿速度に合わせて較正される。較正さ
れるHCEに関して、HCEは、予測される掘穿速度で
実際の速度を除算したものとして定義される。HCEモ
デルから予測されるHCEは、掘穿速度モデル内で計算
されたHCEに合わせて較正される。最後に、較正され
る出力制限に関して、出力の最大限度は、ビットに衝撃
損傷をもたらすこと無く、掘穿速度を最大限にする。測
定された操作用パラメータに起因する操作出力レベル
が、出力の制限を超過する場合、衝撃損傷が起こり得
る。穿孔システムの性能予測を実現するためのソフトウ
ェアあるいはコンピュータ・プログラムは、出力制限を
超過するすべての操作出力レベルに自動的にフラグを立
てるよう設定されることができる。さらにまた、出力制
限は、切れ味の悪いビット上で実際に見られる摩耗タイ
プを反映するよう調整される。例えば、そのプログラム
は衝撃損傷が起こりそうな区間にフラグを立てるが、切
れ味の悪いビット上で見られる摩耗は大部分が不均一で
あるので、その出力制限は恐らく控えめ過ぎとなるた
め、引き上げられるべきである。
For the drilling speed model 158, the inputs and outputs are very similar to those described above with respect to the optimization mode. However, in the calibration mode, input 186 does not include operational constraints, but rather
Includes measured operating parameters and bit wear measurements. The measured operating parameter is the weight on the bit (W
OB), RPM, drilling speed, and torque (optional). The bit wear measurement is a measure of the current axial contact area of the bit and identifies the predominant wear type of uniform and uneven wear. For example, impact damage is a non-uniform form of wear. The measured operating parameters and bit wear measurements are used to calibrate the drilling speed model. In response to the input, the drilling speed model 158
Provides a measure of calibrated drilling speed, calibrated HCE, and calibrated power limit. With respect to the calibrated drilling speed, the calibrated drilling speed is the expected drilling speed using the measured operating parameters. The predicted drilling speed is calibrated to the measured drilling speed using HCE as a correction factor. For the HCE to be calibrated, the HCE is defined as the actual drilling speed divided by the actual drilling speed. The HCE predicted from the HCE model is calibrated to the HCE calculated in the drilling speed model. Finally, with respect to the power limit being calibrated, the maximum power limit maximizes the drilling speed without causing impact damage to the bit. If the operating power level resulting from the measured operating parameters exceeds the power limit, impact damage can occur. Software or computer programs for implementing the performance prediction of the drilling system can be set to automatically flag all operating power levels that exceed the power limit. Furthermore, the power limit is adjusted to reflect the type of wear actually found on the dull bits. For example, the program will flag sections where impact damage is likely, but will be raised because the wear seen on the dull bits is largely non-uniform and the power limit is probably too modest. Should.

【0068】また、操作用パラメータの解析を含む性能
解析が実行されてもよい。測定されるべき操作用パラメ
ータは、WOB、TOB(任意)、RPM、及びROP
を含む。より正確な性能解析結果を得るには、ビット近
くでの測定が好ましい。他の性能解析測定値は、ビット
摩耗測定値、掘穿泥水タイプ及び水圧、並びに経済を含
む。概要 再び図1を参照して、所定の地層24内にドリルホール
14を穿孔するための穿孔システム10の性能を予測す
るための装置50が、これからさらに説明される。予測
装置50は、規定された地質モデルに従って単位深さ当
たりの地層の地質的特徴を生成するための、及び地質的
特徴を表わす信号を出力するための、コンピュータ/コ
ントローラ52を含む。地質的特徴は少なくとも岩石強
度を含むことが好適である。さらに、地質的特徴の生成
手段52は、ログ・データ、岩質、孔隙率、及びシェー
ル塑性から成るグループから選択される追加の特徴のう
ちの少なくとも1つを生成する。
Further, performance analysis including analysis of operation parameters may be executed. The operating parameters to be measured are WOB, TOB (optional), RPM, and ROP
including. In order to obtain a more accurate performance analysis result, measurement near a bit is preferable. Other performance analysis measurements include bit wear measurements, drilling fluid type and water pressure, and economy. Overview Referring again to FIG. 1, an apparatus 50 for predicting the performance of a drilling system 10 for drilling a drill hole 14 in a given formation 24 will now be further described. The prediction device 50 includes a computer / controller 52 for generating a geological feature of the formation per unit depth according to a defined geological model and for outputting a signal representing the geological feature. Preferably, the geological features include at least rock strength. Further, the geological feature generator 52 generates at least one of the additional features selected from the group consisting of log data, lithology, porosity, and shale plasticity.

【0069】入力装置58は、ドリルホールの穿孔用に
提案された穿孔設備の仕様を入力するために提供され、
そこでの仕様は、推奨されたドリルビットの少なくとも
1つのビット仕様を含む。さらに、入力装置(複数可)
58は、ダウンホール・モータ、トップ・ドライブモー
タ、ロータリ・テーブルモータ、泥水システム、及び泥
水ポンプから成るグループから選択される提案された穿
孔設備のうちの、少なくとも1つの追加仕様をさらに含
み得る、追加提案された穿孔設備入力仕様を入力するた
めに使用される。
An input device 58 is provided for inputting the proposed drilling equipment specifications for drilling a drill hole,
The specifications therein include at least one bit specification of the recommended drill bit. In addition, input device (s)
58 may further include at least one additional specification of a proposed drilling facility selected from the group consisting of a downhole motor, a top drive motor, a rotary table motor, a mud system, and a mud pump. Used to enter additional drilling equipment input specifications.

【0070】最後に、コンピュータ/コントローラ52
は、規定された穿孔メカニックス・モデルに従って、単
位深さ当たりの地質特徴の関数として提案される穿孔設
備の仕様に応じて予測される穿孔メカニックスを決定す
るためのものである。さらにコンピュータ/コントロー
ラ52は、ビット摩耗、メカニカル効率、出力、及び操
作用パラメータ、から成るグループから選択される少な
くとも1つを含む、予測される穿孔メカニックスを表わ
す信号を出力するためのものである。操作用パラメータ
は、ビット上重量、ロータリrpm(毎分回転数)、コ
スト、掘穿速度、及びトルク、から成るグループから選
択される少なくとも1つを含む。さらに掘穿速度は、掘
穿の瞬間速度(ROP)及び掘穿の平均速度(ROP−
AVG)を含む。
Finally, the computer / controller 52
Is to determine the predicted drilling mechanics according to the proposed drilling equipment specifications as a function of the geological features per unit depth according to a defined drilling mechanics model. Further, the computer / controller 52 is for outputting a signal representative of the predicted drilling mechanics, including at least one selected from the group consisting of bit wear, mechanical efficiency, power, and operating parameters. . The operating parameters include at least one selected from the group consisting of weight on bit, rotary rpm (revolutions per minute), cost, drilling speed, and torque. Further, the drilling speed is determined by the instantaneous speed of drilling (ROP) and the average speed of drilling (ROP-
AVG).

【0071】図1で示されたように、ディスプレイ60
及びプリンタ62はそれぞれ、単位深さ当たりの地質的
特徴及び予測される穿孔メカニックスの表示を生成する
ために、地質的特徴の出力信号及び予測される穿孔メカ
ニックスの出力信号に反応する手段を提供する。プリン
タ62に関して、単位深さ当たりの地質的特徴及び予測
される穿孔メカニックスの表示は、プリントアウト64
を含む。さらに、コンピュータ/コントローラ52は、
所定の予測される穿孔メカニックス出力信号に関して、
ライン66上に、穿孔運転制御信号を提供する。そのよ
うな実例において、穿孔システムはさらに、穿孔システ
ムでドリルホールを実際に穿孔する際のパラメータを制
御するための、予測された穿孔メカニックス出力信号に
基づく穿孔運転制御信号に反応する1つ以上のデバイス
を含む。典型的なパラメータは、ビット上重量、rp
m、ポンプ・フロー、及び水圧から成るグループから選
択される少なくとも1つを含む。予測性能の表示 ここで図4を参照して、所定の地層24(図1)に対す
る穿孔システム50(図1)の予測性能の表示200
が、さらに詳しく記述される。表示200は、地質的特
徴202の表示、及び予測される穿孔メカニックス20
4の表示を含む。地質的特徴202の表示は、曲線表
示、百分率グラフ表示、及びバンド表示から成るグルー
プから選択される少なくとも1つの図的表示を含む。さ
らに、予測される穿孔メカニックス204の表示は、曲
線表示、百分率グラフ表示、及びバンド表示から成るグ
ループから選択される少なくとも1つの図的表示を含
む。好適である実施例では、地質的特徴202について
の少なくとも1つの図的表示、及び予測される穿孔メカ
ニックス204についての少なくとも1つの図的表示
が、色分けされる。ヘッダ説明 下記は、図4の中で示される様々な列の情報に関する、
様々なシンボル、対応する概略説明、単位、データ範囲
のリストである。このリストは、単に典型的なものであ
り、制限するものではないことに注意すべきである。こ
のリストは、図4の図解についての完全な理解を提供す
るために、ここに組み入れられる。他のシンボル、説
明、単位、データ範囲が可能である。 ヘッダ・シンボル 説明 単位 データ範囲 ログ・データの列(208) GR(API) ガンマ線ログ API 0‐150 RHOB(g/cc) バルク密度 g/cc 2‐3 ログ DT(μs/ft) 音波又は マイクロ秒/ft 40‐140 音響ログ CAL(in) カリパー・ログ in 6‐16 深さの列(206) MD(ft) 測定深さ ft(又はメートル) 200‐1700 岩質の列(210) SS 砂岩濃度 % 0‐100 LS 石灰石濃度 % 0‐100 DOL ドロマイト濃度 % 0‐100 COAL 石炭濃度 % 0‐100 SH シェ‐ル濃度 % 0‐100 孔隙率の列(212) ND‐POR 中性子密度孔隙率 %(分数) 0‐1 N‐POR 中性子孔隙率 %(分数) 0‐1 D‐POR 密度孔隙率 %(分数) 0‐1 S‐POR 音響孔隙率 %(分数) 0‐1 岩石強度の列(216) CRS(psi) 閉じ込め岩石強度 psi 0‐50,000 URS(psi) 非閉じこめ岩石 psi 0‐50,000 CORE(psi) 測定されたコア強度 psi 0‐50,000 岩石強度の列(218) 岩石CRS 閉じ込め岩石強度 psi 0‐50,000 シェール塑性の列(230) 塑性 シェール塑性 %(分数) 0‐1 CEC‐N 標準陽イオン交換容量 %(分数) 0‐1 CBW‐N 標準粘度結合水 %(分数) 0‐1 Vsh‐N 標準シェール容積 %(分数) 0‐1 シェ‐ル塑性の列(232) 塑性 シェール塑性 % 0‐100 ビット摩耗の列(236) 研磨(t・mi) 地層研磨 トン・マイル 0‐10,000 作業(t・mi) 累積作業 トン・マイル 0‐10,000 SPエネルギ‐ 比エネルギー ksi 0‐1,000 (ksi) (1,000psi) ビット摩耗の列(238) 赤1 消費されたビット寿命 % 0‐100 緑1 残存ビット寿命 % 0‐100 メカニカル効率の列(246) TOB‐CUT ビット上の切削トルク ft・lb 0‐4,000 (ft・lb) TOB ビット上の全トルク ft・lb 0‐4,000 (ft・lb) メカニカル効率の列(248) シアン1 切削トルク % 0‐100 黄1 摩擦トルク‐無制約 % 0‐100 赤1 摩擦トルク‐制約 % 0‐100 メカニカル効率の制約の列(256) シアン1 最大TOB制約 % 0‐100 赤1 最大WOB制約 % 0‐100 黄1 最小RPM制約 % 0‐100 緑1 最大ROP制約 % 0‐100 青1 無制約 % 0‐100 出力の列(260) POB‐LIM(hp)出力制限 hp 0‐100 POB(hp) 操作出力レベル hp 0‐100 出力制約の列(262) シアン1 最大RPM制約 % 0‐100 赤1 最大ROP制約 % 0‐100 青1 無制約 % 0‐100 操作用パラメ‐タの列(266) RPM ロ‐タリRPM rpm 50‐150 WOB(lb) ビット上重量 lb 0‐50,000 コスト($/ft) 1フィート当たり $/ft 0‐100 穿孔コスト ROP(ft/hr) 瞬間掘穿速度 ft/hr 0‐200 ROP‐AVG 平均掘穿速度 ft/hr 0‐200 (ft/hr) 注釈1:それぞれの列に対して示される色は、図4で示されるように、それぞれ のシェーディングによって表される。深さ、ログ・データ、岩質、孔隙率 図4に示されるように、地層206の深さは、数値表現
の形で表される。ログ・データ208は、曲線表示の形
で表され、岩質及び孔隙率に反応しやすい任意のログ・
スイートを含む。岩質210は、所定の地層内の異なる
タイプの岩石を識別する際に使用するためのパーセンテ
ージ・グラフの形で表され、そのパーセンテージ・グラ
フは、岩質に反応しやすい任意のログ・スイートから決
定される通りに、所定の深さでの各タイプの岩石のパー
センテージを図示する。1つの実施例では、岩質百分率
グラフが色分けされる。孔隙率212は、曲線表示の形
で表わされ、孔隙率に反応しやすい任意のログ・スイー
トから決定される。岩石強度 図4の表示200上で、岩石強度214は、曲線表示2
16、百分率グラフ表示(示されていないが、210に
似ている)、及びバンド表示218から成るグループか
ら選択される少なくとも1つの表示形態で表わされる。
岩石強度の曲線表示216は、閉じ込め岩石強度220
及び非閉じ込め岩石強度222を含む。閉じ込め岩石強
度220及び非閉じ込め岩石強度222のそれぞれの曲
線間のエリア224が、グラフで図示されているが、そ
れは、閉じ込め応力の結果としての岩石強度の増加を表
わす。岩石強度のバンド表示218は、所定の深さでの
岩石強度の離散的な範囲(discrete rang
e)を示すグラフィカルな図解を提供し、より一般的
に、所定のドリルホールに沿って岩石強度の様々な個別
の範囲を示す。好適な実施例では、岩石強度のバンド表
示218が色分けされ、軟岩強度範囲を表わす第1の
色、硬岩強度範囲を表わす第2の色、及び1つ以上の中
性岩強度範囲を表わす追加の色を含む。さらにまた、青
色が軟岩強度範囲を示し、赤色が硬岩質強度範囲を示
し、そして黄色が中性岩強度範囲を示すように用いられ
ることができる。凡例226は、様々な表示された地質
的特徴及び予測される穿孔メカニックスの解釈を助ける
ためにディスプレイ上に提供される。シェール塑性 図5の表示200上で、シェール塑性228は、曲線表
示230、百分率グラフ表示(示されていないが、21
0に似ている)、及びバンド表示232から成るグルー
プから選択される少なくとも1つの表示形態で表わされ
る。シェール塑性228の曲線表示230は、含水率、
粘土タイプ、及び粘土容積から成るグループから選択さ
れるシェール塑性パラメータの少なくとも2つの曲線を
含み、そこでのシェール塑性は、規定されたシェール塑
性モデル150(図3)に従って、含水率、粘土タイ
プ、及び粘土容積から決定される。さらに、シェール塑
性の表示は、色分けされることが好適である。シェール
塑性228のバンド表示232は、所定の深さでのシェ
ール塑性の個別の範囲を示すグラフィカルな図解を提供
し、より一般的には、所定のドリルホールに沿ってシェ
ール塑性の様々な個別の範囲を示す。好適な実施例で
は、シェール塑性228のバンド表示232が色分けさ
れ、低シェール塑性範囲を表わす第1の色、高シェール
塑性範囲を表わす第2の色、及び1つ以上の中間シェー
ル塑性範囲を表わす追加の色を含む。さらにまた、青色
が低シェール塑性範囲を示し、赤色が高シェール塑性範
囲を示し、そして黄色が中間シェール塑性範囲を示すよ
うに用いられることができる。上述されたように、表示
200上の凡例226は、様々な表示された地質的特徴
及び予測される穿孔メカニックスの解釈を助けるために
提供される。ビット作業/摩耗関係 ビット摩耗234は、規定されたビット摩耗モデル15
6(図3)に従って、為された累積作業の関数として決
定される。図5の表示200上で、ビット摩耗234
は、曲線表示236及び百分率グラフ表示238から成
るグループから選択される少なくとも1つの表示形態で
表わされる。ビット摩耗の曲線表示236は、ビットで
の比エネルギー・レベルとして表わされるビット作業、
ビットによって為された累積作業、及び研磨による任意
の作業損失を含む。百分率グラフ表現に関して、ビット
摩耗234は、所定の深さでのビット摩耗状態を示すグ
ラフ式に図解される百分率グラフ238として表わされ
ることができる。好適な実施例では、ビット摩耗のグラ
フ式に図解される百分率グラフ238が色分けされ、期
限切れビット寿命を表わす第1の色240、及び残存ビ
ット寿命を表わす第2の色242を含む。さらに、第1
の色は赤、第2の色は緑が好適である。メカニカル効率 ビット・メカニカル効率は、規定されたメカニカル効率
モデル152(図3)に従って、所定のビットに対する
トルク/ビット上重量サインの関数として決定される。
図5の表示200上で、ビット・メカニカル効率244
は、曲線表示246及び百分率グラフ表示248から成
るグループから選択される少なくとも1つの表示形態で
表わされる。ビット・メカニカル効率の曲線表示246
は、ビットでの全トルク(TOB(ft・lb))及び
切削トルク(TOB−CUT(ft・lb))を含む。
ビット・メカニカル効率244の百分率グラフ表示24
8は、グラフ式で全トルクを図示し、そこでの全トルク
は、切削トルク及び摩擦トルク・コンポーネントを含
む。好適な実施例では、メカニカル効率のグラフ式に図
示された百分率グラフ248が色分けされ、切削トルク
250を図示する第1の色、摩擦の制限されないトルク
252を図示する第2の色、及び摩擦の制限されたトル
ク254を図示する第3の色を含む。また凡例226
が、メカニカル効率の様々なトルク・コンポーネントの
解釈を助けるために提供される。さらにまた、第1の色
は青、第2の色は黄、第3の色は赤が好適である。
As shown in FIG. 1, the display 60
And the printer 62 provide a means responsive to the geological feature output signal and the predicted drilling mechanics output signal to generate an indication of the geological feature per unit depth and the predicted drilling mechanics, respectively. provide. For the printer 62, an indication of the geological features per unit depth and the predicted drilling mechanics is provided in a printout 64.
including. Further, the computer / controller 52
For a given predicted drilling mechanics output signal,
A drilling operation control signal is provided on line 66. In such instances, the drilling system may further be responsive to one or more drilling operation control signals based on the predicted drilling mechanics output signal to control parameters in actually drilling the drill hole in the drilling system. Including devices. Typical parameters are weight on bit, rp
m, at least one selected from the group consisting of: pump flow, and water pressure. Display of Predicted Performance Referring now to FIG. 4, a display 200 of the predicted performance of the drilling system 50 (FIG. 1) for a given formation 24 (FIG. 1).
Is described in more detail. The display 200 includes a display of a geological feature 202 and a predicted drilling mechanics 20.
4 is included. The display of the geological feature 202 includes at least one graphical display selected from the group consisting of a curve display, a percentage graph display, and a band display. Further, the display of predicted drilling mechanics 204 includes at least one graphical display selected from the group consisting of a curve display, a percentage graph display, and a band display. In a preferred embodiment, at least one graphical representation for the geological feature 202 and at least one graphical representation for the predicted drilling mechanics 204 are color coded. Header Description The following relates to the various columns of information shown in FIG.
A list of various symbols, corresponding brief descriptions, units, and data ranges. It should be noted that this list is merely exemplary and not limiting. This list is incorporated herein to provide a thorough understanding of the illustration of FIG. Other symbols, descriptions, units, and data ranges are possible. Header symbol Description Unit Data range Log data column (208) GR (API) Gamma ray log API 0-150 RHOB (g / cc) Bulk density g / cc 2-3 Log DT (μs / ft) Sound wave or microsecond / Ft 40-140 Acoustic log CAL (in) Caliper log in 6-16 Depth row (206) MD (ft) Measurement depth ft (or meter) 200-1700 Rocky row (210) SS Sandstone concentration % 0-100 LS Limestone concentration% 0-100 DOL Dolomite concentration% 0-100 COAL Coal concentration% 0-100 SH Shell concentration% 0-100 Porosity column (212) ND-POR Neutron density porosity% ( Fraction) 0-1 N-POR Neutron porosity% (fraction) 0-1 D-POR Density porosity% (fraction) 0-1 SP OR Acoustic porosity% (fraction) 0-1 Rock strength row (216) CRS (psi) Confined rock strength psi 0-50,000 URS (psi) Unconfined rock psi 0-50,000 CORE (psi) Measured Core strength psi 0-50,000 Rock strength column (218) Rock CRS Confinement rock strength psi 0-50,000 Shale plasticity column (230) Plasticity Shale plasticity% (fraction) 0-1 CEC-N standard cation Exchange capacity% (fraction) 0-1 CBW-N Standard viscosity bound water% (fraction) 0-1 Vsh-N Standard shale volume% (fraction) 0-1 Shell plasticity row (232) Plasticity shale plasticity% 0 -100 Bit wear line (236) Grinding (t ・ mi) Formation grinding Ton mile 0-10,000 work (t ・ mi) Cumulative work Ton ・Yl 0k-10k SP energy - specific energy ksi 0-1,000 (ksi) (1,000psi) bit wear string (238) Red 1 consumed bit life% 0-100 Green 1 remaining bit life% 0 -100 Mechanical efficiency column (246) Cutting torque on TOB-CUT bit ft · lb 0-4,000 (ft · lb) Total torque on TOB bit ft · lb 0-4,000 (ft · lb) Mechanical Efficiency column (248) Cyan 1 cutting torque% 0-100 Yellow 1 friction torque-Unconstrained% 0-100 Red 1 friction torque-Constraint% 0-100 Mechanical efficiency constraint column (256) Cyan 1 maximum TOB constraint% 0-100 red 1 maximum WOB constraints% 0-100 yellow 1 minimum RPM constraints% 0-100 green 1 up to ROP constraints% 0-100 blue 1 unconstrained% 0 100 output of the column (260) POB-LIM (hp) output limit hp 0-100 POB (hp) Operation output level hp 0-100 output constraint columns (262) Cyan 1 up RPM constraint% 0-100 Red 1 maximum ROP Constraint% 0-100 Blue 1 No constraint% 0-100 Row of operating parameters (266) RPM Rotary RPM rpm 50-150 WOB (lb) Weight on bit lb 0-50,000 Cost ($ / ft) ) Per foot $ / ft 0-100 Drilling cost ROP (ft / hr) Instantaneous drilling speed ft / hr 0-200 ROP-AVG Average drilling speed ft / hr 0-200 (ft / hr) Notes 1 : The colors shown for the columns are represented by their respective shadings, as shown in FIG. Depth, log data, lithology, porosity As shown in FIG. 4, the depth of the formation 206 is represented in numerical form. The log data 208 is represented in the form of a curve and includes any log data that is sensitive to lithology and porosity.
Including suites. The lithology 210 is represented in the form of a percentage graph for use in identifying different types of rock in a given formation, wherein the percentage graph is derived from any log suite that is sensitive to lithology. FIG. 5 illustrates the percentage of each type of rock at a given depth, as determined. In one embodiment, the lithology percentage graph is color coded. Porosity 212 is represented in the form of a curve and is determined from any log suite that is responsive to porosity. On the display 200 of the rock strength diagram 4, the rock strength 214 is represented by a curve display 2.
16, represented by at least one form selected from the group consisting of a percentage graph display (not shown, but similar to 210), and a band display 218.
The curve display 216 of the rock strength indicates the confined rock strength 220
And unconfined rock strength 222. The area 224 between the respective curves of the confined rock strength 220 and the unconfined rock strength 222 is shown graphically, which represents an increase in rock strength as a result of the confining stress. The rock strength band display 218 displays a discrete range of rock strength at a given depth.
e) providing a graphical illustration showing e), and more generally showing various discrete ranges of rock strength along a given drill hole; In a preferred embodiment, the rock strength band indicator 218 is color coded, a first color representing a soft rock strength range, a second color representing a hard rock strength range, and an additional representing one or more neutral rock strength ranges. Including the color. Furthermore, blue can be used to indicate soft rock strength ranges, red to hard rocky strength ranges, and yellow to neutral rock strength ranges. Legend 226 is provided on the display to help interpret the various displayed geological features and predicted drilling mechanics. On the display 200 of FIG. 5, the shale plasticity 228 is represented by a curve display 230, a percentage graph display (not shown,
0) and at least one display form selected from the group consisting of the band display 232. The curve display 230 of the shale plasticity 228 shows the moisture content,
It includes at least two curves of shale plasticity parameters selected from the group consisting of clay type and clay volume, wherein shale plasticity is determined according to a defined shale plasticity model 150 (FIG. 3), moisture content, clay type, and Determined from clay volume. Further, it is preferable that the display of the shale plasticity is color-coded. The band representation 232 of shale plasticity 228 provides a graphical illustration showing the individual extent of shale plasticity at a given depth, and more generally, various individual shale plasticity along a given drill hole. Indicates the range. In a preferred embodiment, band representation 232 of shale plasticity 228 is color coded to represent a first color representing a low shale plasticity range, a second color representing a high shale plasticity range, and one or more intermediate shale plasticity ranges. Includes additional colors. Furthermore, blue can be used to indicate a low shale plastic range, red to indicate a high shale plastic range, and yellow to indicate an intermediate shale plastic range. As described above, legend 226 on display 200 is provided to assist in interpreting the various displayed geological features and predicted drilling mechanics. Bit Work / Wear Related Bit wear 234 is defined bit wear model 15
6 (FIG. 3) as a function of the cumulative work performed. The bit wear 234 on the display 200 of FIG.
Is represented in at least one display form selected from the group consisting of a curve display 236 and a percentage graph display 238. Bit wear curve representation 236 includes bit work, expressed as a specific energy level at the bit,
Includes the cumulative work done by the bit and any work losses due to grinding. With respect to the percentage graph representation, the bit wear 234 can be represented as a percentage graph 238 that is graphically illustrated to indicate the bit wear state at a given depth. In the preferred embodiment, the percentage graph 238, which is illustrated graphically in bit wear, is color coded and includes a first color 240 representing expired bit life and a second color 242 representing remaining bit life. Furthermore, the first
Is preferably red, and the second color is preferably green. Mechanical Efficiency Bit mechanical efficiency is determined as a function of torque / weight on bit sine for a given bit, according to a prescribed mechanical efficiency model 152 (FIG. 3).
On the display 200 of FIG. 5, the bit mechanical efficiency 244
Is represented in at least one display form selected from the group consisting of a curve display 246 and a percentage graph display 248. Curve display of bit mechanical efficiency 246
Includes the total torque (TOB (ft · lb)) and the cutting torque (TOB-CUT (ft · lb)) at the bit.
Bit mechanical efficiency 244 percentage graph display 24
8 graphically illustrates the total torque, where the total torque includes the cutting torque and friction torque components. In a preferred embodiment, the percentage graph 248 illustrated graphically in mechanical efficiency is color coded, a first color illustrating cutting torque 250, a second color illustrating non-frictional unlimited torque 252, and a friction color. Includes a third color to illustrate the limited torque 254. Legend 226
Are provided to help interpret the various torque components of mechanical efficiency. Furthermore, it is preferable that the first color is blue, the second color is yellow, and the third color is red.

【0072】曲線表示246及び百分率グラフ248に
加えて、メカニカル効率244はさらに、メカニカル効
率に悪影響を及ぼす穿孔システム操作上の制約を図示す
る百分率グラフ256の形で表される。穿孔システム操
作上の制約は、摩擦の制限されたトルク(例えば百分率
グラフ248内の参照番号254で図示されるような)
の発生を引き起こす制約に相当し、その百分率グラフ2
56は、各制約が、所定の深さでのメカニカル効率の摩
擦が制限されたトルク・コンポーネント上で及ぼす、対
応する衝撃の百分率を示す。穿孔システム操作上の制約
は、最大のビット上トルク(TOB)、最大のビット上
重量(WOB)、最小の毎分回転数(RPM)、最大の
掘穿速度(ROP)、それらの任意の組合せ、及び制限
されない状態、を含むことができる。好適な実施例で
は、メカニカル効率に関わる穿孔システム操作上の制約
についての百分率グラフ表示256が、色分けされ、異
なる制約を識別するために異なる色を含む。さらに凡例
226が、百分率グラフ表示256に関して、メカニカ
ル効率についての様々な穿孔システム操作上の制約の解
釈を助けるために提供される。出力 図6の表示200上で、出力258は、曲線表示260
及び百分率グラフ表示262から成るグループから選択
される少なくとも1つの表示形態で表わされる。出力2
58に対する曲線表示260は、出力制限(POB−L
IM(hp))及び操作出力レベル(POB(hp))
を含む。出力制限(POB−LIM(hp))は、ビッ
トに適用されるべき最大出力に相当する。操作出力レベ
ル(POB(hp))は、制限される操作出力レベル、
推奨される操作出力レベル、及び予測される操作出力レ
ベルから成るグループから選択される少なくとも1つを
含む。曲線表示260に関して、出力制限(POB−L
IM(hp))及び操作出力レベル(POB(hp))
の曲線間の差異が、制約を示している。
In addition to the curve representation 246 and the percentage graph 248, the mechanical efficiency 244 is further represented in the form of a percentage graph 256 illustrating constraints on the drilling system operation that adversely affect the mechanical efficiency. Drilling system operational constraints include friction limited torque (eg, as illustrated by reference numeral 254 in percentage graph 248).
Corresponding to the constraint that causes the occurrence of
56 shows the corresponding percentage of impact each constraint exerts on the torque limited component of mechanical efficiency friction at a given depth. Drilling system operational constraints include maximum torque on bit (TOB), maximum weight on bit (WOB), minimum number of revolutions per minute (RPM), maximum drilling speed (ROP), any combination thereof. And unrestricted states. In a preferred embodiment, the percentage graphical representation 256 for drilling system operational constraints related to mechanical efficiency is color coded and includes different colors to identify different constraints. Additionally, a legend 226 is provided to help interpret various drilling system operational constraints on mechanical efficiency with respect to the percentage graph display 256. Output On the display 200 of FIG.
And at least one display form selected from the group consisting of the percentage graph display 262. Output 2
Curve display 260 for 58 is output limit (POB-L
IM (hp)) and operation output level (POB (hp))
including. The power limit (POB-LIM (hp)) corresponds to the maximum power to be applied to a bit. The operation output level (POB (hp)) is a restricted operation output level,
It includes at least one selected from the group consisting of a recommended operation output level and a predicted operation output level. Regarding the curve display 260, the output restriction (POB-L
IM (hp)) and operation output level (POB (hp))
The difference between the curves indicates the constraint.

【0073】さらに出力258は、出力に悪影響を及ぼ
す穿孔システム操作上の制約を図示する百分率グラフ表
示262の形で表される。穿孔システム操作上の制約
は、結果として出力損失になる制約に相当する。出力制
約百分率グラフ262は、各制約が、所定の深さでの出
力上に及ぼす、対応する衝撃の百分率を示す。好適な実
施例では、出力に関する穿孔システム操作上の制約の百
分率グラフ表示262は、色分けされ、異なる制約を識
別するために異なる色を含む。さらに、赤が最大ROP
を識別するために、青が最大RPMを識別するために、
紺色が制限されない状態を識別するために用いられるこ
とが好適である。さらに凡例226は、百分率グラフ表
示262に関して、出力についての様々な穿孔システム
操作上の制約の解釈を助けるために提供される。操作用パラメータ 図6に示されるように、操作用パラメータ264は、曲
線表示266の形で表わされる。上で説明されたよう
に、操作用パラメータは、ビット上重量、ロータリrp
m(毎分回転数)、コスト、掘穿速度、及びトルク、か
ら成るグループから選択される少なくとも1つを含む。
さらに掘穿速度は、掘穿瞬間速度(ROP)及び掘穿平
均速度(ROP−AVG)を含む。ビット選択/推奨 さらに表示200は、提案又は推奨される穿孔設備の詳
細についての表示268を生成するための手段を提供す
る。すなわち、提案又は推奨される穿孔設備の詳細は、
地質的特徴202及び予測される穿孔メカニックス20
4に加えて表示200上に表示される。提案又は推奨さ
れる穿孔設備は、穿孔システムの性能を予測するために
用いられる少なくとも1つのビットを含むことが好適で
ある。さらに、それぞれ参照番号270及び272で示
される、第1及び第2のビット選択が、ドリルホールの
穿孔について予測される性能で用いられるよう推奨され
る。第1及び第2のビット選択は、それぞれ第1及び第
2の識別子276及び278で識別される。また第1及
び第2の識別子276及び278は、それぞれ、地質的
特徴202及び予測される穿孔メカニックス204に加
えて表示され、そこでの、表示200上での第1及び第
2の識別子の位置決めは、第1及び第2のビット選択が
それぞれ当てはまる、予測される性能の部分に合致する
ように選択される。さらにまた、その表示は、各推奨さ
れるビット選択、及び対応するビット仕様の説明図を含
み得る。破線 さらに図6を参照すると、表示200は、ビット選択の
変更インディケータ280をさらに含む。ビット選択の
変化インディケータ280は、第1の推奨されたビット
選択270から第2の推奨されたビット選択272への
ビット選択の変更が、所定の深さで必要であることを示
すために提供される。ビット選択の変更インディケータ
280は、地質的特徴202及び予測される穿孔メカニ
ックス204に加えて、表示200上に表示されること
が好適である。
The output 258 is further represented in the form of a percentage graph display 262 illustrating constraints on the drilling system operation that adversely affect the output. The operational constraints of the drilling system correspond to the constraints that result in power loss. The output constraint percentage graph 262 shows the percentage of corresponding impact each constraint has on the output at a given depth. In a preferred embodiment, the percentage graphical representation 262 of the drilling system operational constraints on output are color coded and include different colors to identify different constraints. In addition, red is the maximum ROP
Blue to identify the maximum RPM,
Preferably, dark blue is used to identify unrestricted conditions. Further, a legend 226 is provided to help interpret various drilling system operational constraints on output with respect to the percentage graph display 262. Operation Parameters As shown in FIG. 6, the operation parameters 264 are represented in the form of a curve display 266. As described above, the operating parameters are weight on bit, rotary rp
m (the number of revolutions per minute), cost, drilling speed, and torque.
Further, the excavation speed includes an instantaneous excavation speed (ROP) and an average excavation speed (ROP-AVG). The bit selection / recommendation display 200 also provides a means for generating a display 268 for details of a proposed or recommended drilling facility. That is, the details of the proposed or recommended drilling equipment are:
Geological features 202 and predicted drilling mechanics 20
4 is displayed on the display 200. The proposed or recommended drilling equipment preferably comprises at least one bit used to predict the performance of the drilling system. Furthermore, it is recommended that first and second bit selections, indicated by reference numerals 270 and 272, respectively, be used with the expected performance for drilling a drill hole. The first and second bit selections are identified by first and second identifiers 276 and 278, respectively. Also, the first and second identifiers 276 and 278 are displayed in addition to the geological feature 202 and the predicted drilling mechanics 204, respectively, where the first and second identifiers are positioned on the display 200. Is selected to match the portion of expected performance to which the first and second bit selections respectively apply. Furthermore, the display may include an illustration of each recommended bit selection and corresponding bit specification. Dashed Line Referring still to FIG. 6, the display 200 further includes a change bit selection indicator 280. A bit selection change indicator 280 is provided to indicate that a change in bit selection from the first recommended bit selection 270 to the second recommended bit selection 272 is required at a predetermined depth. You. The change bit selection indicator 280 is preferably displayed on the display 200 in addition to the geological feature 202 and the predicted drilling mechanics 204.

【0074】このように本開示の方法及び装置は、有利
に、穿孔プログラム内での穿孔システム及びその使用の
最適化が、穿孔プログラム内の早期に得られることを可
能にする。さらに本方法及び装置は、穿孔プログラム内
の早期に、適切な改善を行うよう促進する。穿孔プログ
ラム内で早期に施される改善の結果として生じるいかな
る経済的利益も、穿孔プログラム内で穿孔される残りの
ドリルホールの数だけ掛け合わせられて、利益をもたら
す。穿孔プログラムを委任している会社にとって重大で
実質的な節約が、有利に達成される。さらに、特定の穿
孔システム設備が最適化されて使用されていることを検
証するために、本発明の方法と装置により穿孔プログラ
ムの全般に渡って、各ドリルホールの穿孔中に測定がな
される。さらに、穿孔システム設備の性能が、本開示の
方法及び装置を用いて、より容易にモニタされることが
でき、さらに、潜在的な悪条件が実際に起こる前にそれ
らを識別するためにもモニタされることができる。
Thus, the method and apparatus of the present disclosure advantageously allow optimization of the drilling system and its use within the drilling program to be obtained early in the drilling program. Further, the method and apparatus facilitate early and appropriate improvements in the drilling program. Any economic benefits resulting from improvements made early in the drilling program are multiplied by the number of remaining drill holes drilled in the drilling program to provide a benefit. Significant and substantial savings are advantageously achieved for the company commissioning the drilling program. In addition, measurements are made during the drilling of each drill hole throughout the drilling program by the method and apparatus of the present invention to verify that the particular drilling system equipment is being optimized and used. Further, the performance of drilling system equipment can be more easily monitored using the methods and apparatus of the present disclosure, and also to identify potential adverse conditions before they actually occur. Can be done.

【0075】さらにまた、本方法及び装置の使用で、有
利に、複数の油井のうち所定の油産出ドリルホールがオ
ンラインでもたらされる、成功した穿孔作業を得るまで
に要する時間が減少させられる。このように本開示の方
法及び装置は、作業効率を高める。さらに、本方法及び
装置の使用は、例えば所定の地理的ロケーションで3年
間に渡って100本台の油井を確立するという開発プロ
ジェクトにとっては、特に有利である。本方法及び装置
で、例えば以前の方法を使用すれば60日(あるいはそ
れ以上)であるのに対して、30日程度で、所定の油井
を完成させ、ラインに載せることができる、つまり市場
性のある商品にすることができる。本開示に従って穿孔
システムの穿孔性能の効率が高められることで、石油生
産に関する時間の利得が可能となり、それはさらに、よ
り早い時期に市場取引が可能となる何百万ドルという石
油製品に形を変える。あるいは、本方法及び装置を使用
すれば、所定の期間で、同じ期間に以前の方法を用いて
完成されるであろう油井の数以上に、1つ以上のさらな
る油井が完成されることができる。言いかえれば、より
少ない時間で新しい油井を穿孔することが、有利に、よ
り早い時期に市場性のある商品となって換算される。
Furthermore, the use of the present method and apparatus advantageously reduces the time required to obtain a successful drilling operation in which a given oil production drill hole of a plurality of wells is provided online. Thus, the method and apparatus of the present disclosure increase work efficiency. Furthermore, the use of the present method and apparatus is particularly advantageous for development projects, for example establishing 100 wells over a three year period at a given geographical location. In the present method and apparatus, for example, a predetermined oil well can be completed and placed on a line in about 30 days, compared to 60 days (or longer) if the previous method is used. It can be a product with. The increased efficiency of the drilling performance of the drilling system in accordance with the present disclosure allows for time gains on oil production, which in turn translates into millions of dollars of oil products that can be marketed earlier. . Alternatively, using the method and apparatus, one or more additional wells can be completed in a given time period, more than the number of oil wells that would be completed using the previous method in the same time period. . In other words, drilling a new well in less time is advantageously converted to a marketable product earlier.

【0076】本実施例は、所定の地層内にドリルホール
を実際に穿孔する前、及び穿孔中に、提案される様々な
穿孔設備の評価、さらに穿孔プログラムに関する使用
法、を提供する。穿孔設備の選択及び使用法が、所定の
地層内でのドリルホール(あるいは区間)の特定の区間
あるいは区間(複数)に対して最適化されることができ
る。穿孔メカニックス・モデルは、岩質の変化によっ
て、進行するビット摩耗の影響を考慮に入れることで、
利益をもたらす。推奨される操作用パラメータは、特定
の岩質でのビットの摩耗状態を反映し、使用される特定
の穿孔装置の操作上の制約もまた考慮に入れる。所定の
地層に対して単位深さ当たりの地質的特徴及び予測され
る穿孔メカニックスのプリントアウトあるいは表示は、
穿孔操作員にとって非常に役立ち、特に、穿孔プログラ
ムの穿孔工程の最適化のために使用される、重要な情報
を提供する。プリントアウトあるいは表示はさらに、有
利に、予期される穿孔条件及び推奨される操作用パラメ
ータについてのヘッド・アップ・ビューを提供する。
The present embodiment provides an evaluation of various proposed drilling equipment, as well as the use of a drilling program, before and during the actual drilling of a drill hole in a given formation. The selection and use of drilling equipment can be optimized for a particular section or sections of drill holes (or sections) within a given formation. The drilling mechanics model takes into account the effect of progressive bit wear due to changes in rock quality,
Benefit. The recommended operating parameters reflect the state of wear of the bit in the particular lithology and also take into account the operational constraints of the particular drilling equipment used. The geological features per unit depth and the predicted drilling mechanics printout or display for a given formation may be:
It is very useful for drilling operators and provides important information that is used in particular for optimizing the drilling process of the drilling program. The printout or display further advantageously provides a head-up view of expected drilling conditions and recommended operating parameters.

【0077】本実施例は、明確な形で、例えば図4を参
照しながら本文で図解し説明したようなグラフの形式
で、コミュニケートされる多くの複合した重大な情報を
提供する。さらに、グラフの形式内に色を使用すること
で、重要な情報を強調する。さらにまた、表示200
は、有利に、穿孔者のロードマップを提供する。例え
ば、ガイドとしてその表示を持つことで、穿孔者は、所
定のビットをいつ引くべきかの決定を支援される。その
表示はさらに、性能及び穿孔メカニックスに対する操作
上の制約の影響に関する情報を提供する。さらにまた、
その表示は、推奨される操作用パラメータを選択する際
の手助けとなる。表示を使用することで、より効率的で
安全な穿孔が得られる。最も有益なことは、重要な情報
が明確に伝達されることである。リアルタイムな側面 本開示の別の実施例によれば、装置50(図1)は、本
文の上記で説明された通りで、さらに下で説明されるよ
うなリアルタイムな側面を含む。特に、コンピュータ・
コントローラ52は、穿孔システムでドリルホールを穿
孔する際の制御パラメータを制御するための予測される
穿孔メカニックス出力信号に反応する。制御パラメータ
は、ビット上重量、rpm、ポンプ流量、及び水圧、か
ら成るパラメータのうちの少なくとも1つを含む。さら
に、本文で説明されるように、コントローラ52、検層
計測器16、測定デバイス・プロセッサ44、及び他の
適切なデバイスが、ドリルホールの穿孔中にリアルタイ
ムで少なくとも1つの測定パラメータを得るために使用
される。
The present embodiment provides a number of complex and critical information to be communicated in a clear form, for example in the form of a graph as illustrated and described herein with reference to FIG. In addition, the use of colors in the form of graphs emphasizes important information. Furthermore, display 200
Advantageously provides a roadmap for the piercer. For example, having the display as a guide helps the driller decide when to pull a given bit. The display also provides information regarding the impact of operational constraints on performance and drilling mechanics. Furthermore,
The display assists in selecting recommended operating parameters. The use of indications results in a more efficient and safe perforation. The most useful thing is that important information is clearly communicated. Real-Time Aspects According to another embodiment of the present disclosure, the device 50 (FIG. 1) includes a real-time aspect as described above in the text and as described further below. In particular, computers
The controller 52 is responsive to a predicted drilling mechanics output signal for controlling control parameters in drilling a drill hole in the drilling system. The control parameters include at least one of the following parameters: weight on bit, rpm, pump flow, and water pressure. Further, as described herein, the controller 52, the logging instrument 16, the measurement device processor 44, and other suitable devices may be used to obtain at least one measurement parameter in real time during drilling of a drill hole. used.

【0078】コンピュータ・コントローラ52は、さら
に測定パラメータの逆算値と測定パラメータとを履歴照
合させるための手段を含む。特に、測定パラメータの逆
算値は、穿孔メカニックス・モデル及び少なくとも1つ
の制御パラメータ、の関数である。測定パラメータと測
定パラメータの逆算値との間の規定された偏差に応じ
て、コントローラ52は、次の、a)穿孔メカニックス
・モデルを調整するステップ、b)制御パラメータの制
御を修正するステップ、あるいは、c)警告操作を実行
するステップ、のうちの少なくとも1つを実行する。
The computer controller 52 further includes means for comparing the back calculated value of the measurement parameter with the measurement parameter. In particular, the back-calculated value of the measurement parameter is a function of the drilling mechanics model and at least one control parameter. In response to the defined deviation between the measured parameter and the back-calculated value of the measured parameter, the controller 52 may: a) adjust the drilling mechanics model; b) modify the control of the control parameter; Alternatively, at least one of c) performing a warning operation is performed.

【0079】本開示の別の実施例によれば、穿孔システ
ムの性能を予測するための方法及び装置は、所定の地層
内でのドリルホールの穿孔中に、規定されたリアルタイ
ム穿孔パラメータを測定するための手段を含む。穿孔パ
ラメータは、所定のリアルタイム・パラメータを得るの
に適した市販の(MWDデバイスのような)測定装置を
用いて、ドリルホールの穿孔中に得られることができ
る。さらに穿孔システム装置は、所定のリアルタイム穿
孔パラメータと、対応する予測されたパラメータとを比
較するための、規定されたリアルタイム・モードで作用
する。従って、本実施例は、一度だけか、繰り返しか、
又は周期的なやり方で、1つ以上の操作モードを、単独
か、又は組合せのいずれかで促進する。操作モードは、
例えば、予測モード、較正モード、最適化モード、及び
リアルタイム制御モードを含む。
According to another embodiment of the present disclosure, a method and apparatus for predicting the performance of a drilling system measures defined real-time drilling parameters during drilling of a drill hole in a given formation. Means. The drilling parameters can be obtained during drilling of the drill hole using a commercially available measuring device (such as a MWD device) suitable for obtaining predetermined real-time parameters. Further, the drilling system device operates in a defined real-time mode for comparing predetermined real-time drilling parameters with corresponding predicted parameters. Therefore, this embodiment can be used only once, repeatedly,
Or, in a periodic manner, facilitate one or more modes of operation, either alone or in combination. The operation mode is
For example, it includes a prediction mode, a calibration mode, an optimization mode, and a real-time control mode.

【0080】本開示のさらに別の実施例では、コンピュ
ータ・コントローラ52は、この分野ではよく知られた
プログラミング技法を用いて、本文で記述されるような
リアルタイム機能を実行するようプログラムされる。コ
ンピュータ・ディスク又はコンピュータ読取り可能コー
ドを伝達するための他の媒体(世界的なコンピュータ・
ネットワーク、衛星通信など)といったような、コンピ
ュータ読取り可能な媒体が含まれ、そのコンピュータ読
取り可能な媒体は、その上に格納されたコンピュータ・
プログラムを持つ。コンピュータ・コントローラ52に
よる実行用のコンピュータ・プログラムは、初期に開示
されたものに似ていて、追加のリアルタイム能力の機能
を持つ。
In yet another embodiment of the present disclosure, computer controller 52 is programmed to perform real-time functions as described herein using programming techniques well known in the art. Computer disk or other medium for transmitting computer readable code (e.g., worldwide computer
(Eg, network, satellite communications, etc.), including computer-readable media having stored thereon computer-readable media.
Have a program. The computer program for execution by computer controller 52 is similar to that disclosed earlier and has the capability of additional real-time capabilities.

【0081】リアルタイム能力に関して、そのコンピュ
ータ・プログラムは、予測される穿孔メカニックス出力
信号に応じて、穿孔システムでドリルホールを穿孔する
際の制御パラメータを制御するための命令を含み、そし
てその制御パラメータは、ビット上重量、rpm、ポン
プ流量、及び水圧、からなるグループから選択される少
なくとも1つを含む。またそのコンピュータ・プログラ
ムは、ドリルホールの穿孔中にリアルタイムで測定パラ
メータを得るための命令を含む。最後に、そのコンピュ
ータ・プログラムは、測定パラメータと測定パラメータ
の逆算値との履歴照合を行うための命令を含み、そこで
の測定パラメータの逆算値とは、穿孔メカニックス・モ
デルと、少なくとも1つの制御パラメータとから成るグ
ループから選択される少なくとも1つの関数である。さ
らに制御パラメータを制御するための命令は、測定パラ
メータと測定パラメータの逆算値との間の規定された偏
差に応じて、a)穿孔メカニックス・モデルを調整する
ステップ、b)制御パラメータの制御を修正するステッ
プ、あるいはc)警告操作を実行するステップ、のうち
の少なくとも1つを実行するための命令を含む。
For real-time capabilities, the computer program includes instructions for controlling control parameters in drilling a drill hole in a drilling system in response to an expected drilling mechanics output signal, and the control parameters. Includes at least one selected from the group consisting of weight on bit, rpm, pump flow rate, and water pressure. The computer program also includes instructions for obtaining measurement parameters in real time during drilling of a drill hole. Finally, the computer program includes instructions for performing a historical match between the measured parameter and the back calculated value of the measured parameter, wherein the back calculated value of the measured parameter includes the drilling mechanics model and at least one control parameter. And at least one function selected from the group consisting of: Further instructions for controlling the control parameters include: a) adjusting the drilling mechanics model according to the defined deviation between the measured parameters and the back-calculated values of the measured parameters; b) controlling the control parameters. Modifying, or c) performing an alert operation.

【0082】穿孔予測解析システムの1つの実施例で
は、そのシステムが、ドリルホールの穿孔中に蓄積され
た実際のデータで見ること、及び、対応する計画段階で
作られた予測と実際のデータとを比較することによっ
て、履歴照合を実行する。履歴照合の結果に応じて、穿
孔メカニックス予測モデルのいくつかの因数(例えば基
礎的な仮定)が、予測された性能と実際の性能とがより
良く照合するように調整される必要がある。これらの調
整は、特定の地理的な地域に特有の地層環境に関係する
様々な因数、及びその環境が特定のビット設計とどのよ
うにインターフェースするかということ、に起因してい
ると言える。
In one embodiment of the drilling prediction analysis system, the system looks at the actual data accumulated during drilling of the drill hole and compares the predictions and actual data produced in the corresponding planning stages. To perform history matching. Depending on the results of the history matching, some factors (eg, basic assumptions) of the drilling mechanics prediction model need to be adjusted to better match the predicted performance to the actual performance. These adjustments can be attributed to various factors relating to the geological environment specific to a particular geographic region, and how that environment interfaces with a particular bit design.

【0083】言及されたように、本実施例のリアルタイ
ムの側面は、ドリルホールが穿孔されている間に、予測
された性能と実際のパラメータとの比較を実行すること
を含む。リアルタイムの側面を持つことで、本実施例
は、エンドオブジョブ分析の1つの欠点、すなわち、エ
ンドオブジョブ分析と共に、「学習されたレッスン」が
それに続くドリルホールに単に適用されることができる
だけであるという欠点を克服する。それとは対照的に、
本実施例のリアルタイムの側面を持つことで、(穿孔さ
れているドリルホールに適用可能な)穿孔メカニックス
予測モデルに要求される任意の調整を行なうことができ
るし、特定のドリルホールに対する穿孔工程をより良く
最適化するのに適した他の調整も行なうことができる。
さらにリアルタイムの側面は、所定の現場でのドリルホ
ール(複数可)に関する習熟曲線、及び各々のドリルホ
ールに対応する最適化工程を、加速する。さらに本文の
後段で説明されるように、これらの利点のすべてが、測
定ツールとしてビットを用いることに依存しない。リアルタイム最適化 ここで図7を参照して、本開示の実施例に従う、所定の
地層用の穿孔システムの予測性能についてのディスプレ
イ300が、前に本文で記述された図1の穿孔予測解析
及び制御システム50と関連させて示される。ディスプ
レイ300は、深さに対するデータのプロットを含み、
そのデータは、深さ302、ログ・データ304、岩質
306、孔隙率308、岩石強度310、ビット摩耗3
12、及び操作用パラメータ314を含む。各それぞれ
のプロット用に表示されるデータは、図1〜6に関して
本文の前段で説明されるように、そして後段で説明され
るようにして得られる。
As mentioned, the real-time aspects of this embodiment include performing a comparison of predicted performance with actual parameters while a drill hole is being drilled. By having a real-time aspect, this embodiment has one drawback of end-of-job analysis, namely that, along with end-of-job analysis, "learned lessons" can only be applied to subsequent drill holes. Overcome the shortcomings. In contrast,
By having the real-time aspects of this embodiment, any adjustments required for the drilling mechanics prediction model (applicable to drilled holes) can be made and the drilling process for a particular drill hole Other adjustments may be made as appropriate to better optimize.
Further, the real-time aspect accelerates the learning curve for the drill hole (s) at a given site, and the optimization process corresponding to each drill hole. All of these advantages do not rely on using bits as a measurement tool, as described further below in the text. Real-Time Optimization Referring now to FIG. 7, a display 300 for the prediction performance of a drilling system for a given formation, in accordance with an embodiment of the present disclosure, includes the drilling prediction analysis and control of FIG. 1 previously described herein. Shown in connection with system 50. Display 300 includes a plot of data against depth,
The data includes depth 302, log data 304, lithology 306, porosity 308, rock strength 310, bit wear 3
12 and operation parameters 314. The data displayed for each respective plot is obtained as described earlier in the text with respect to FIGS. 1-6 and as described below.

【0084】ディスプレイ300の第1の領域316
は、MWDセンサの深さ位置より上のそれぞれの深さに
関係する情報及びデータによって特徴づけられる。第1
の領域316のそのような情報は、本質的に、あたかも
作業が完了した後にデータが収集され解析されたかのよ
うに、正確であると考えられる。従って、第1の領域3
16のデータは、たいていエンドオブジョブの場合の
「較正モード」のように見える。操作用パラメータの列
314内の実線318は、実際のROPを示し、そして
破線320は、予測モデルが、実際の穿孔パラメータ
(例えばWOB322及びRPM324)を用いてログ
計算された岩石強度310から、ROPに対して予測し
ていたものを表す。
The first area 316 of the display 300
Is characterized by information and data relating to each depth above the depth position of the MWD sensor. First
Such information in the region 316 is considered to be essentially accurate as if the data was collected and analyzed after the work was completed. Therefore, the first area 3
The 16 data often looks like a "calibration mode" for the end-of-job case. The solid line 318 in the operational parameters column 314 shows the actual ROP, and the dashed line 320 shows the ROP Represents what was predicted for

【0085】「エンドオブジョブ」モードにおいて、穿
孔予測解析及び制御システムは、所定のドリルホールに
対する予測モデルの精度を評価するために、及び、特定
の現場あるいは地域におけるそれに続くドリルホールに
対する調整を必要に応じて行うために、予測されたRO
Pと実際のROPとを比較する。リアルタイム(RT)
ジョブであるため、接近した履歴照合が、達成され、予
測モデルが所定の環境内でうまく作動していることを示
すようになるまで、穿孔予測解析及び制御システム50
(図l)が、所定のドリルホール内で作動しているビッ
トに対して初期の穿孔段階で調整を行う。従って、穿孔
予測解析及び制御システムは、よいオフセット情報があ
ると仮定して、今後のROPをうまく予測すべき立場に
ある。より良く予測された今後のROPは、穿孔予測解
析及び制御システムが、特定の現場のそれに続くドリル
ホール内で、いつビットの切れ味が悪くなり、引き抜か
れるべきであるかを判断するのを支援することができ
る。測定ツールとしてのビット 次の例は、岩石強度の逆算を取り扱うが、本文で開示さ
れるような異なるパラメータに関して逆算を行うことが
可能である。図7を再び参照して、第2の領域326
は、ビットとMWDセンサ間の区域におけるそれぞれの
深さに対応する情報及びデータによって特徴づけられ
る。穿孔パラメータ・データ(例えばWOB、RPM、
及びROP)は、ほとんど瞬時測定されることができる
ので、ビットの深さでのそれらのデータが知られる。穿
孔予測解析及び制御システム50(図1)は、MWDセ
ンサの上の領域316では、よいROP履歴照合を得
る。従って、穿孔予測解析及び制御システム50は、所
定の深さ(複数可)での実際の穿孔パラメータ及び結果
としてのROPから、何等かの「示唆される」測定パラ
メータを逆算することができる。
In the “end-of-job” mode, the drilling prediction analysis and control system needs to evaluate the accuracy of the prediction model for a given drill hole and to make adjustments to subsequent drill holes at a particular site or area. To do so, the predicted RO
Compare P with the actual ROP. Real-time (RT)
Because of the job, close history matching is achieved and the drilling prediction analysis and control system 50 until the predictive model indicates that it is working well in the given environment.
(FIG. 1) makes adjustments in the initial drilling stage for the bit operating in a given drill hole. Therefore, the drilling prediction analysis and control system is in a position to successfully predict future ROP, assuming that there is good offset information. A better predicted future ROP will help the drill prediction analysis and control system determine when a bit becomes dull and should be withdrawn in subsequent drill holes at a particular site. be able to. Bit as a Measurement Tool The following example deals with backcalculation of rock strength, but it is possible to perform backcalculations on different parameters as disclosed herein. Referring again to FIG. 7, the second region 326
Are characterized by information and data corresponding to respective depths in the area between the bit and the MWD sensor. Drilling parameter data (eg, WOB, RPM,
And ROP) can be measured almost instantaneously, so their data at bit depth is known. The drilling prediction analysis and control system 50 (FIG. 1) obtains a good ROP history match in the region 316 above the MWD sensor. Thus, the drilling prediction analysis and control system 50 can back-calculate any "suggested" measurement parameters from the actual drilling parameters and the resulting ROP at a given depth (s).

【0086】「示唆される」パラメータとは、ビットに
対応する深さとMWDセンサに対応する深さの間の区間
である領域326内で生じるパラメータ(複数可)のこ
とであり、したがって、測定デバイスが所与の時間内に
その区間をまだ横断していないので、「示唆される」パ
ラメータは、測定されたデータから計算されることはで
きない。関連するMWDセンサ・データが利用可能にな
った後、穿孔予測解析及び制御システム50は、そこか
ら岩質及び岩石強度パラメータを決定することができ
る。そうして、例えば穿孔予測解析及び制御システム5
0は、ログで計算された岩石強度と「示唆される」岩石
強度とを比較することができる。図7では、ログで計算
された岩石強度が、実線328として図示される。ま
た、「示唆される」岩石強度は点線330として図示さ
れる。
The "suggested" parameter is the parameter (s) that occurs in region 326, which is the interval between the depth corresponding to the bit and the depth corresponding to the MWD sensor, and thus the measurement device Has not yet traversed the interval in a given time, a "suggested" parameter cannot be calculated from the measured data. After the relevant MWD sensor data becomes available, the drilling prediction analysis and control system 50 can determine lithology and rock strength parameters therefrom. Thus, for example, the drilling prediction analysis and control system 5
A 0 can compare the log strength calculated with the log to the "indicated" rock strength. In FIG. 7, the rock strength calculated in the log is illustrated as a solid line 328. Also, the “indicated” rock strength is illustrated as dotted line 330.

【0087】以下の説明は、穿孔予測解析及び制御シス
テム50が、「示唆される」パラメータを決定するため
の、上記で説明された技術を利用する方法を説明する。
「ビットでの」測定が、「検証」測定から外れ始めた場
合、穿孔予測解析及び制御システムは、ダウンホールで
何かが間違って進行したことを示唆する。ビットが破損
されたか又はボールアップされた、坑洗浄効率に問題が
ある、穿孔効率が変化した、などである。例えば、領域
316において利用可能であるように、対応する実際に
測定されたパラメータ値が、ログ・データから引き出さ
れることができるまでは、穿孔予測解析及び制御システ
ム50は、他の何等かの計算に対して、示唆されるパラ
メータ値を用いることになる。
The following description describes how the drilling prediction analysis and control system 50 utilizes the techniques described above to determine “hinted” parameters.
If the “bit” measurement begins to deviate from the “verify” measurement, the drilling prediction analysis and control system indicates that something went wrong in the downhole. Bits were broken or balled up, pit cleaning efficiency was problematic, drilling efficiency changed, etc. For example, until a corresponding actually measured parameter value can be derived from the log data, as available in region 316, drilling prediction analysis and control system 50 may perform any other computation. , The suggested parameter value will be used.

【0088】良いオフセットデータが利用可能な場合、
穿孔予測解析及び制御システム50は、穿孔されている
ドリルホールの最適化を促進するために、それに依存す
ることができる。しかしながら、全くオフセット情報の
無い調査井を穿孔する場合、穿孔予測解析及び制御シス
テムは、そのドリルホールを最適化するために穿孔ドリ
ルホールからの「示唆される」データを用いる。
If good offset data is available,
The drilling prediction analysis and control system 50 can rely on it to facilitate optimization of the drilled hole being drilled. However, when drilling a survey well without any offset information, the drilling prediction analysis and control system uses "suggested" data from the drilled drill hole to optimize the drill hole.

【0089】言いかえれば、逆算された測定パラメータ
の値は、測定パラメータの値と履歴照合されるか、ある
いは比較される。第1の例では、逆算された測定パラメ
ータは、MWDセンサのレベルより上のドリルホールの
第1の区間(図7の領域316のような)の値に対応す
る。この第1の区間で逆算された値に関して、穿孔予測
解析及び制御システムは履歴照合を実行する。この第1
の区間で履歴照合を行う1つの理由は、穿孔予測解析及
び制御システムが、穿孔メカニックス・モデル(複数
可)が適切に動作しているかどうかを判定するためであ
る。
In other words, the value of the back calculated measurement parameter is compared with the history of the measurement parameter or compared with the value of the measurement parameter. In a first example, the back-calculated measurement parameter corresponds to a value in a first section of the drill hole above the level of the MWD sensor (such as region 316 in FIG. 7). The drilling prediction analysis and control system performs history matching on the value calculated back in this first interval. This first
One reason for performing history matching in the interval is to allow the drilling prediction analysis and control system to determine whether the drilling mechanics model (s) is operating properly.

【0090】第1の区間で、履歴照合比較での規定され
た量より大きな任意の偏差に関しては、穿孔解析及び制
御システムは、予測穿孔メカニックスの生成用の穿孔メ
カニックス・モデルに対して適切な調整を行う。特に、
偏差の許容レベルが達成されるまでは(つまり測定パラ
メータと測定パラメータの逆算値との間の履歴照合偏差
が、偏差の許容レベル内になるまで)、穿孔予測解析及
び制御システムは、それぞれのモデルの基礎を成す仮定
を調整する。
In the first interval, for any deviation greater than the specified amount in the history matching comparison, the drilling analysis and control system may determine whether the drilling mechanics model is suitable for generating predicted drilling mechanics. Make the necessary adjustments. In particular,
Until an acceptable level of deviation is achieved (i.e., the historical collation deviation between the measured parameter and the back-calculated value of the measured parameter is within the acceptable level of deviation), the drilling prediction analysis and control system relies on the respective model. Adjust the assumptions underlying

【0091】さらに第1の区間に関連して、1つ以上の
それぞれの穿孔メカニックス・モデルに適切な調整を行
うことで、穿孔解析及び制御システムは、ドリルホール
をさらに穿孔するための、穿孔メカニックスについての
対応する予測を向上させる。言いかえれば、穿孔解析及
び制御システムは、穿孔工程中に穿孔メカニックス・モ
デルを微調整する。それに応じて、穿孔システムは、微
調整された穿孔メカニックス・モデルに基づいて、1つ
以上の制御パラメータの制御を修正する。微調整は、ド
リルホールの穿孔が前進するにつれて、穿孔パラメータ
の最適化に役立つ。
Further, with respect to the first section, by making appropriate adjustments to one or more respective drilling mechanics models, the drilling analysis and control system can provide a drilling hole for drilling further drill holes. Improve the corresponding predictions about mechanics. In other words, the drilling analysis and control system fine-tunes the drilling mechanics model during the drilling process. In response, the drilling system modifies control of one or more control parameters based on the fine-tuned drilling mechanics model. Fine tuning helps to optimize drilling parameters as the drilling of the drill hole advances.

【0092】第2の例では、(図7の領域326のよう
な)MWD測定デバイスとドリルビットとの間のドリル
ホールの第2の区間内で、穿孔予測解析及び制御システ
ムが、第1の区間とはわずかに異なるやり方で、測定パ
ラメータと測定パラメータの逆算値との履歴照合を利用
する。この第2の区間で履歴照合を行う1つの理由は、
穿孔予測解析及び制御システムが、ビットの状態、及び
ビットが地層とどのように相互作用しているかというこ
とを見抜くことができるようにするためである。
In a second example, in a second section of the drill hole between the MWD measuring device and the drill bit (such as area 326 in FIG. 7), the drilling prediction analysis and control system performs the first In a manner slightly different from the interval, a history comparison between the measured parameter and the back-calculated value of the measured parameter is used. One reason for performing history matching in this second section is that
This is to allow the drilling prediction analysis and control system to see the state of the bit and how the bit is interacting with the formation.

【0093】第2の区間内で、規定された制限より大き
な偏差があることが履歴照合によって明らかになる場
合、履歴照合の偏差は、穿孔システムによるドリルホー
ルの穿孔に潜在的な問題があること(例えばビットに)
を示す。そうではなくて、許容範囲内の履歴照合内の偏
差は、予測された通りに穿孔システムによるドリルホー
ルの穿孔がなされたことを示す。第2の区間内での測定
パラメータの逆算値に関して、逆算値は、それぞれの区
間に対してドリルホールを穿孔する際の実際のパラメー
タ(地質的な値は欠如している)によって示唆される。
If, within the second interval, the history comparison reveals that there is a deviation greater than the specified limit, the deviation of the history comparison indicates that there is a potential problem in drilling holes by the drilling system. (Eg a bit)
Is shown. Rather, a deviation in the historical match within an acceptable range indicates that the drilling of the drill hole by the drilling system has been performed as expected. Regarding the back calculated values of the measured parameters in the second section, the back calculated values are indicated by the actual parameters (lack of geological values) in drilling a drill hole for each section.

【0094】ここで説明されたようなリアルタイムの機
能は、穿孔予測解析及び制御システムの能力に強力な追
加能力を提供する。従って、本開示の穿孔システム方法
及び装置は、穿孔モードが後に続く予測モードを実現す
るための、規定されたやり方で動作する。予測モードで
得られるパラメータと、穿孔モードで得られたパラメー
タとの比較は、所定のドリルホール又はそれに続くドリ
ルホールの予測モデル及び穿孔に関して修正し(又は)
調整を行うことに関する有益な洞察力を提供する。また
穿孔システムの方法及び装置は、単位深さ当たりの予測
パラメータ(例えば予測岩石強度)に照らしてリアルタ
イム・パラメータを調べること、及び(例えば穿孔メカ
ニックス・モデル内で用いられる基礎的な仮定に対し
て)適切な調整を行うこと、によって穿孔の最適化を実
施する。
The real-time capabilities as described herein provide a powerful addition to the capabilities of drilling prediction analysis and control systems. Accordingly, the drilling system methods and apparatus of the present disclosure operate in a defined manner to achieve a prediction mode followed by a drilling mode. The comparison between the parameters obtained in the prediction mode and the parameters obtained in the drilling mode may be modified with respect to the drilling and prediction model and drilling of a given drill hole or subsequent drill holes.
Provide valuable insight into making adjustments. The drilling system method and apparatus also examines real-time parameters against predicted parameters per unit depth (eg, predicted rock strength) and (eg, based on the underlying assumptions used in the drilling mechanics model). B) Perform drilling optimization by making appropriate adjustments.

【0095】穿孔予測装置は、実際の穿孔サイトとは異
なるロケーションに配置されることができる。すなわ
ち、予測装置は、リモート・ロケーションにあって、イ
ンターネット又はそれと同種のものといったような世界
的な通信網を介して実際の穿孔サイトとインタフェース
することができる。また予測装置は、リアルタイム・オ
ペレーション・センタ(ROC)にあってもよく、その
場合のROCは、穿孔サイト及び穿孔装置とつながる衛
星リンク又は他の適切な通信リンクを持つ。
The drilling prediction device can be placed at a different location from the actual drilling site. That is, the prediction device may be at a remote location and interface with the actual drilling site via a worldwide communication network such as the Internet or the like. The prediction device may also be at a real-time operations center (ROC), where the ROC has a satellite link or other suitable communication link to the drilling site and drilling device.

【0096】また本実施例は、ドリルホールを穿孔して
いる間の測定デバイスとして、規定のビットの使用を促
進する。岩石の圧縮強度の変化の発生といったような、
ドリルホール穿孔中の地層変化と共に、それに対応する
変化が、ドリルホール穿孔中のビットの反応に生じる。
例えば、地層の変化で、ビットは不平衡になるか、振動
するか、あるいは他の同じような変化を受けることがあ
る。穿孔システム装置は、適切な測定デバイスを用い
て、ビット性能におけるそのような変化をモニタする。
例えば、ビット性能をモニタするための1つの方法は、
ビットの適切なセンサを介するものである。
This embodiment also facilitates the use of a defined bit as a measuring device while drilling a drill hole. Such as the occurrence of changes in the compressive strength of rocks,
Along with the formation change during drilling, a corresponding change occurs in the reaction of the bit during drilling.
For example, a change in formation may cause a bit to become unbalanced, oscillate, or undergo other similar changes. The drilling system equipment monitors such changes in bit performance using an appropriate measurement device.
For example, one method for monitoring bit performance is:
Via a suitable sensor of the bit.

【0097】ビットのセンサはまた、ボアホールの所定
のパラメータをマッピングするための手段を提供するこ
とができる。例えば、ドリルホールの穿孔中に、穿孔シ
ステム装置は、測定パラメータの関数としてビットで測
定された(あるいは実際の)岩質と、予測された岩質と
を比較することができる。ビット内、あるいはドリルス
トリングに沿ったビットに最も近いところに配置される
適切なセンサが使用され得る。
The bit sensor can also provide a means for mapping certain parameters of the borehole. For example, during drilling of a drill hole, the drilling system equipment can compare the measured (or actual) rock quality with the predicted rock quality as a function of the measured parameters. A suitable sensor located within the bit or closest to the bit along the drill string may be used.

【0098】また穿孔システム装置は、穿孔センサがビ
ットの後ろのドリルストリング上に配置される、典型的
な穿孔間測定(MWD)センサを含む。例えば、MWD
センサは、ほぼ50〜100フィート程度、ビットから
離れたところにある。その結果、MWDセンサによって
為される測定は、ドリルホールの穿孔中にリアルタイム
で、ビットの後を遅れて進む。ビット摩耗のパラメータ
に関して、本実施例の方法は、ドリルホールを穿孔する
ステップと、穿孔しながら、予測されたビット摩耗パラ
メータ及び逆算されたビット摩耗パラメータ(MWD測
定値から決定されるような)を比較するステップとを含
む。さらにその方法は、測定されるビット摩耗が、予測
された摩耗に関連して周期的に更新され、全体的に最良
の穿孔性能を達成するための適切な調整が推奨され(又
は)為されるといった、ビット摩耗状態の強化を含む。
言いかえれば、予測された摩耗性能は、測定されるビッ
ト摩耗性能を表わすリアルタイムで測定さえるパラメー
タと比較されることができる。
[0098] The drilling system apparatus also includes a typical interdrilling measurement (MWD) sensor in which the drilling sensor is located on the drill string behind the bit. For example, MWD
The sensor is approximately 50 to 100 feet away from the bit. As a result, the measurements made by the MWD sensor are delayed behind the bit in real time during drilling of the drill hole. With respect to the parameters of bit wear, the method of the present embodiment comprises the steps of drilling a drill hole and, while drilling, the predicted bit wear parameter and the back calculated bit wear parameter (as determined from MWD measurements). Comparing. In addition, the method further comprises periodically updating the measured bit wear in relation to the expected wear and recommending appropriate adjustments to achieve overall best drilling performance. Such as strengthening of the bit wear state.
In other words, the predicted wear performance can be compared to a real-time measured parameter representing the measured bit wear performance.

【0099】本実施例はさらに、1週間程度かそれ以上
事後の最適化及び較正と比較されながら、事実上同日の
「リアルタイム」での最適化及び較正を促進する。リア
ルタイムでの最適化及び較正は、有利に、ドリルホール
穿孔中のビットの穿孔性能にプラスの効果を提供する。
従って、本実施例の穿孔システム及び方法は、予測され
た穿孔パラメータ及び性能に対する実際のそれとの比較
結果(あるいは履歴照合)に基づいて、現実世界のシナ
リオにより良く適合するように、適切なパラメータ調整
を促進する。
The present embodiment further facilitates "real-time" optimization and calibration of virtually the same day, as compared to post-optimization and calibration for a week or more. Optimization and calibration in real time advantageously provides a positive effect on the drilling performance of the bit during drilling.
Therefore, the drilling system and method of the present embodiment is based on the comparison of the predicted drilling parameters and performance with the actual ones (or history matching), so that appropriate parameter adjustments can be made to better fit real-world scenarios. To promote.

【0100】実際のパラメータと予測されたパラメータ
との相違がカバーされなくなる(つまり規定の最大量を
越える)場合、本実施例の穿孔システム方法及び装置
は、規定された反応に従って、それに応じて動作する。
例えば、履歴照合に所定の制限を越える任意の偏差があ
ると査定されることに反応して、穿孔システム及び方法
は、予測された穿孔性能と実際のそれとの比較の結果の
関数として様々なパラメータを調整する。予測された穿
孔パラメータと実際のそれとの比較によって、不利な又
は望ましくないビット摩耗であるという指摘がなされる
こともある。さらなる査定によって、その偏差が、ビッ
ト摩耗又は他のいくつかの悪条件によるものであるかど
うかの指摘がなされることも可能である。
If the difference between the actual parameter and the predicted parameter is no longer covered (ie, exceeds the specified maximum), the drilling system method and apparatus of the present embodiment operates accordingly according to the specified response. I do.
For example, in response to assessing that there is any deviation in the history match that exceeds a predetermined limit, the drilling system and method may use various parameters as a function of the result of a comparison between predicted drilling performance and actual drilling performance. To adjust. Comparison of the predicted drilling parameters with the actual ones may indicate an adverse or undesirable bit wear. Further assessment can also indicate whether the deviation is due to bit wear or some other adverse condition.

【0101】典型的なシナリオでは、穿孔システムは、
自動的な穿孔制御モードと手動の制御モードとの間で作
動する。規定された制限を越える履歴照合の相違に応じ
て、本開示の実施例は警告操作を実行することができ
る。警告操作は、何かが間違っていて、注意が必要であ
るという指示を提供するステップを含む。またシステム
及び方法は、自動の穿孔制御モードをやめて、対応する
相違が解消されるまでは、自らを手動の制御モードに置
く。
In a typical scenario, the drilling system
It operates between an automatic drilling control mode and a manual control mode. Depending on differences in history matching that exceed defined limits, embodiments of the present disclosure may perform an alert operation. The warning action includes providing an indication that something is wrong and needs attention. The system and method also cease the automatic drilling control mode and place itself in the manual control mode until the corresponding difference is resolved.

【0102】また穿孔システム装置及び方法は、色分け
されたインディケータ、あるいは所定の表示及び/又は
フィールド・アプリケーションに適する他の適切なイン
ディケータといったような適切な警報インディケータを
含む警告操作を実行することができる。所定の警告操作
において、ディスプレイに保持される規定の情報は、対
応する情報に注意を引き付けるやり方で、強調表示され
たり、動かされたりしてもよい。
[0102] The drilling system apparatus and method may also perform an alarm operation including a suitable alarm indicator, such as a color coded indicator or other suitable indicator suitable for a given display and / or field application. . In certain warning operations, the prescribed information held on the display may be highlighted or moved in a manner that draws attention to the corresponding information.

【0103】赤いインディケータは、例えば初期のビッ
ト故障の可能性があることを表わすために、提供されさ
れてもよい。そのような初期のビット故障は、予測され
たパラメータと実際のパラメータとの相違が、規定され
た最大限の相違より大きくなる場合に、引き起こされる
ことがある。黄色のインディケータは、警告の状態を示
してもよく、そこでは、予測されたパラメータと実際の
パラメータとの相違が、規定された最小限の相違より大
きいが、最大限の相違より小さい。最後に、緑のインデ
ィケータは、全体的に受入可能な状態を示してもよく、
そこでは、予測されたパラメータと実際のパラメータと
の相違が、規定された最小の相違より小さい。後の例に
おいては、予測と実際との相違は予定通りで、穿孔は比
較的乱されずに進み得る。
A red indicator may be provided, for example, to indicate a possible early bit failure. Such an initial bit failure may be caused if the difference between the predicted and actual parameters is greater than a specified maximum difference. A yellow indicator may indicate a warning condition, where the difference between the predicted and actual parameters is greater than a specified minimum difference but less than a maximum difference. Finally, a green indicator may indicate an overall acceptable condition,
There, the difference between the predicted parameter and the actual parameter is less than a specified minimum difference. In a later example, the difference between the prediction and the actual is as expected, and the drilling may proceed relatively undisturbed.

【0104】本実施例は、適宜に、警報あるいは初期警
告の形態を提供する。そうして、調整するか、あるいは
調整しないかのリアルタイムの決定が、以前に可能であ
ったよりも、より多くの情報に基づくやり方で為される
ことができる。さらに本実施例は、例えばディスプレイ
を利用して、ドリルホールの穿孔についてのリアルタイ
ムでの観察を提供する。
The present embodiment provides a form of an alarm or an initial warning as appropriate. Thus, a real-time decision to adjust or not adjust can be made in a more informed manner than was previously possible. In addition, this embodiment provides real-time observation of drill hole drilling, for example, using a display.

【0105】ドリルホールを穿孔しているドリルビット
の実性能と予測性能との差に関してさらに説明すると、
ビットが、検層ツールに先んじて、最初にボアホール内
にあることが注目される。ビットでのリアルタイム・パ
ラメータは、所定の量だけ、検層ツールより先んじてい
る。ビットでのリアルタイム・パラメータが先行するの
は、時間及び距離の見地においてであり、そのような時
間及び距離は、検層ツールがドリルストリングに沿って
ビットから離れて配置されているその対応する距離を、
検層ツールが通過するのに要する時間に相当する。適切
な穿孔メカニックス・モデルに関連して、ビットによっ
て穿孔されている岩石の圧縮強度といったような特定の
測定値が、これらのリアルタイム・パラメータでもって
示唆されることができる。ビットでの他の典型的なリア
ルタイム・パラメータは、WOB、RPM及びトルクを
含む。
The difference between the actual performance and the predicted performance of a drill bit for drilling a drill hole will be further described.
It is noted that the bit is initially in the borehole prior to the logging tool. Real-time parameters in bits are ahead of the logging tool by a predetermined amount. It is in terms of time and distance that the real-time parameters at the bit precede it, such that the time and distance correspond to the corresponding distance at which the logging tool is located away from the bit along the drill string. To
It corresponds to the time required for the logging tool to pass. In connection with an appropriate drilling mechanics model, certain measurements, such as the compressive strength of the rock being drilled by the bit, can be suggested with these real-time parameters. Other typical real-time parameters in bits include WOB, RPM, and torque.

【0106】リアルタイム・パラメータ及び測定情報と
共に、穿孔システム装置は、ビットが示唆したもの、つ
まり、示唆されたものが実際にそこにあったのか否かを
検証するために、(MWD設備のような)穿孔しながら
検層する計測器を使用する。MWD検層ツールは、予測
されたパラメータ及び実際の性能によって与えられるよ
うな、ビットが示唆したものを連続的に検証するために
使用されることができる。例えば、検層ツールが岩石強
度に比例するパラメータを感知している場合、そのパラ
メータ情報は、処理のために穿孔システム予測兼解析装
置に送られる。予測兼解析装置は、穿孔されている岩石
の本当の状態についての指摘を作成することにより、そ
の圧力情報を処理する。岩石の本当の状態が予測通りで
ある場合、穿孔工程は先に進むことが許される。もし予
測通りでない場合、穿孔工程は適切になるよう変更され
るか、又は修正される。従って、穿孔予測及び解析シス
テムは、規定されたやり方で、ドリルホールの穿孔を制
御することができる。1つの規定されたやり方は、自動
の穿孔制御モードと手動の穿孔制御モードとの間の交替
を含む。
Along with the real-time parameters and measurement information, the drilling system equipment (such as an MWD facility) can verify the bit suggestions, ie, whether the suggestions were actually there. ) Use a measuring instrument that logs while drilling. The MWD logging tool can be used to continuously verify what the bits suggest, as given by the predicted parameters and actual performance. For example, if the logging tool is sensing a parameter that is proportional to rock strength, that parameter information is sent to the drilling system predictor and analyzer for processing. The predictor and analyzer processes the pressure information by creating an indication of the true condition of the rock being drilled. If the true condition of the rock is as expected, the drilling process is allowed to proceed. If not, the drilling process is changed or modified as appropriate. Thus, the drilling prediction and analysis system can control drilling of a drill hole in a defined manner. One defined manner involves alternation between an automatic drilling control mode and a manual drilling control mode.

【0107】別の典型的なMWDツールは、ビット振動
測定ツールを含む。振動データに基づいて、穿孔予測及
び解析システムは、所定のビットがダウンホールでビッ
ト損傷を受けたかどうかの判定をする。振動測定ツール
出力データ内に生じる反曲点は、振動レベルの較正ある
いは更新が必要であることを示す。振動データに基づく
ビット・パラメータの最適化を用いて、穿孔予測及び解
析システムは、所定のビットが、重大な又は破局的な損
傷を発生すること無く、どれだけの力に耐えることがで
きるかを判定する。そのような解析は、先のビット振動
/性能の検討から引き出される性能データの使用を含み
得る。ここで説明されるように、穿孔予測及び解析シス
テムは、ここで説明されるような機能を実行するための
適切なプログラム・コードを持つ少なくとも1つのコン
ピュータ読取り可能な媒体を含む。
Another typical MWD tool includes a bit vibration measurement tool. Based on the vibration data, the drilling prediction and analysis system determines whether a given bit has been bit damaged by downhole. An inflection point in the vibration measurement tool output data indicates that a vibration level calibration or update is required. Using optimization of bit parameters based on vibration data, the drilling prediction and analysis system determines how much force a given bit can withstand without causing significant or catastrophic damage. judge. Such an analysis may include the use of performance data derived from previous bit vibration / performance considerations. As described herein, a drilling prediction and analysis system includes at least one computer-readable medium having appropriate program code for performing the functions described herein.

【0108】また本発明は、ボアホールの安定性関係の
診断に関連する。適切な描写を用いて、ボアホール・マ
ッピングが、所定の地層内の任意のひび割れを解析する
ために、実施されることができる。地層内のひび割れの
配置が、穿孔の可能性に影響を及ぼすことがある。断裂
又はひび割れのマッピングは、岩石が破損される範囲に
ついて、いくつかの指示を提供する。断裂は岩石強度の
急速な低下の存在を示すものである。
The present invention also relates to the diagnosis of borehole stability relationships. With appropriate depiction, borehole mapping can be performed to analyze any cracks in a given formation. The placement of cracks in the formation may affect the likelihood of drilling. Fracture or crack mapping provides some indication of the extent to which the rock will be damaged. The fracture indicates the presence of a rapid decrease in rock strength.

【0109】また、誤差が最小限になるよう留意するこ
とが重要である。多くの未知のものがある。あるダイレ
クトな量子化が存在しないならば、ある原因へ誤差を配
分することは正しくない。これは推定と測定との差に関
係する。穿孔しながら測定する適切な装置を用いるの
で、様々なログ・データを地表へ送ることができる。し
かし、ダウンホールには多くの測定値がありながら、選
択されたものしか地表へ送ることができない。そのよう
な制限は、現在の技術では、可能な測定値のすべてを直
ちに地表へ伝送することができないことが、主たる原因
である。
It is also important to take care to minimize errors. There are many unknowns. If there is no direct quantization, then it is incorrect to allocate the error to some cause. This is related to the difference between the estimate and the measurement. Various log data can be sent to the ground surface using the appropriate equipment to measure while drilling. However, while downholes have many measurements, only selected ones can be sent to the surface. Such limitations are primarily due to the inability of current technology to immediately transmit all possible measurements to the surface.

【0110】本実施例の穿孔システム装置及び方法はま
た、測定ツールとしてビットを利用する。例えば、ビッ
トの震動の高調波は、測定ツールとしてビットを使用す
ることを可能にする。震動データは、較正の目的に役立
つことが分かる。ドリルホールを穿孔するある例では、
特定の岩質に関する、並びにWOB、トルク及びROP
の様々なパラメータを指定するための、利用可能なデー
タを考慮に入れるために、ビットが指定されることがで
きる。その方法は、ドリルホールを穿孔しROPをモニ
タするステップと、岩質を観察するステップと、プロセ
スの一環としてWOBを決定するステップとを含む。こ
の例において、ビットは、何が穿孔されつつあるかの予
測を開始するための最初の測定デバイスであり、そして
様々な検層ツールがビット測定値を検証する。
The drilling system apparatus and method of the present embodiment also utilize a bit as a measurement tool. For example, the harmonics of a bit's vibrations make it possible to use the bit as a measurement tool. The shaking data proves useful for calibration purposes. In one example of drilling a drill hole,
For specific rock quality, and WOB, torque and ROP
Bits can be specified to take into account the available data for specifying various parameters of. The method includes drilling a drill hole and monitoring ROP, observing lithology, and determining WOB as part of the process. In this example, the bit is the first measurement device to start predicting what is being drilled, and various logging tools verify the bit measurement.

【0111】本方法及びシステム装置はさらに、パラメ
ータの逆算を含み、そうして、予測されたパラメータに
逆算されたパラメータを重ね、何が実際に起こっている
かを評価する。その後、その方法とシステムの装置は、
そのビットに何が実際に起こっているかを決定すること
に応じて、微調整、及び/又は適切な調整を行う。従っ
て、測定ツールとしてビットを用いれば、ダウンホール
でビットに何が起こっているのかを分析検査するための
50〜100フィート程度早い(段階での)事前通知
が、可能となる。
The method and system apparatus further include back-calculating the parameters, thus superimposing the back-calculated parameters on the predicted parameters and evaluating what is actually happening. Then the apparatus of the method and the system
Fine-tune and / or make appropriate adjustments depending on determining what is actually happening to that bit. Thus, the use of bits as a measurement tool allows for early notification (in stages) of as much as 50-100 feet to analyze what is happening to bits downhole.

【0112】さらに、測定ツールとしてビットを用いる
と、ビットがまだ活動状態にある(つまり、穿孔を継続
することができる)かどうか、あるいは他のしかるべき
評価を分析検査することができる。例えば、ビット測定
は、ビットが予期しない何かが行ったことを指摘するこ
とができる。ドリルストリング上のMWDセンサは、ビ
ット測定が指摘したものを検証することができる。MW
Dセンサは、予期されたより早かったのか、遅かったの
か。講ずるべき適切な処置は何であるか。障害がある
か。センサとしてビットを用いることによって、予測及
び解析システムは、ビットが予測されたように機能して
いるかどうかを示すための振動を観察し(又は)測定す
ることができる。従って、予測及び解析システムは、測
定ツールとしてビットを用いて観察されるものに基づい
て、推奨される穿孔パラメータを更新することができ
る。予測及び解析の装置は、測定ツールとしてビットを
用いると共に、(例えばビットの1フィート先を見る)
ルックアヘッド・アプリケーションに対して、穿孔装置
があると予想される場所にパラメータを調整することが
できる。
Further, using the bit as a measurement tool, it is possible to analyze whether the bit is still active (ie, can continue drilling) or other appropriate evaluation. For example, a bit measurement may indicate that a bit has done something unexpected. An MWD sensor on the drill string can verify what the bit measurement indicated. MW
Was the D-sensor faster or slower than expected? What is the appropriate action to take? Are there any obstacles? By using the bit as a sensor, the prediction and analysis system can observe and / or measure vibration to indicate whether the bit is functioning as expected. Thus, the prediction and analysis system can update the recommended drilling parameters based on what is observed using the bit as a measurement tool. Prediction and analysis devices use bits as a measurement tool (eg, looking one foot ahead of the bits).
For a look-ahead application, the parameters can be adjusted to where the punch is expected to be.

【0113】測定ツールとしてビットを用いることで、
予測及び解析システムは、岩石の異方性、方向特性、圧
縮強度、及び/又は孔隙率を分析検査することができ
る。水平のドリルホールについては、ドリルが垂直面か
ら90度の角度で進む必要がある。相対的な傾斜角度が
変化しても、孔隙率は同じである。
By using a bit as a measurement tool,
The prediction and analysis system can analyze rock anisotropy, directional properties, compressive strength, and / or porosity. For horizontal drill holes, the drill must advance at a 90 degree angle from the vertical plane. The porosity remains the same even when the relative tilt angle changes.

【0114】履歴照合モード又は最適化モードにおい
て、MWDセンサは、ビットより50〜100フィート
後ろにあるか、ビットのところにあるか、あるいは、ビ
ットの前方を測定しているか、である。1つの操作モー
ドでは、システムが提案を生成し、ドリルホールの穿孔
中にその提案を利用する。例えば、その提案は、単位深
さ当たりの岩質及び予測される岩石強度を含み得る。穿
孔中に、システムは、所定の深さの岩石強度を逆算し、
次に、その岩石強度の逆算された測度を、測定ツールが
対応する境界線を横断する(つまり、地層を通過する)
ことによって利用可能となる情報と、比較する。その
後、システムは、予測された岩石強度及び実際の岩石強
度との履歴照合を実行する。履歴照合の後に続いて、シ
ステムは適切なパラメータ調節(複数可)を行う。
In the history match mode or the optimization mode, the MWD sensor is 50-100 feet behind the bit, at the bit, or measuring ahead of the bit. In one mode of operation, the system generates a proposal and utilizes the proposal during drilling of a drill hole. For example, the proposal may include rock quality per unit depth and expected rock strength. During drilling, the system calculates the rock strength at a given depth back,
Next, the back-calculated measure of the rock strength is passed by the measurement tool across the corresponding boundary (ie, through the formation).
Compare with the information that is made available. Thereafter, the system performs a historical match with the predicted rock strength and the actual rock strength. Following the history match, the system makes the appropriate parameter adjustment (s).

【0115】システムは、穿孔システムが、ビットで反
応すると予測されたように反応していることを検証する
か又は判定するために、履歴照合を実行する。システム
はさらに、表示メカニックス及び有効な岩石強度の逆算
値(予測された)、を利用するリアルタイム・モード
で、動作する。センサが所定の深さ付近を通過する時、
システムは圧縮の岩石強度(又は孔隙率)パラメータを
計算する。泥水自動記録器が、測定された岩石強度と予
測された岩石強度較正との対比と共に、用いられるが、
そこでの泥水自動記録器は使用に先立って、適切に較正
される。
The system performs a historical match to verify or determine that the drilling system is responding as expected at the bit. The system further operates in a real-time mode utilizing the display mechanics and the back-calculated (predicted) value of the available rock strength. When the sensor passes near the predetermined depth,
The system calculates the rock strength (or porosity) parameter of the compression. A mud logger is used, with a comparison between measured rock strength and predicted rock strength calibration,
The mud logger there is properly calibrated prior to use.

【0116】ここで説明されるように、穿孔予測解析及
び制御システムは、ビットに近いところのデータを利用
する。従って、そのシステム及び方法は、以前のいかな
る不確定要素をも、はるかに小さくする。ドリルホール
の穿孔に関して、このことは進歩である。経験に基づい
て言えば、予期しない地質学的なシナリオがオフセット
井で生じるのが、一般的である。
As described herein, the drilling prediction analysis and control system utilizes data that is close to bits. Therefore, the system and method make any previous uncertainties much smaller. This is an advance in drilling holes. Based on experience, it is common for unexpected geological scenarios to occur at offset wells.

【0117】本実施例によれば、リアルタイムは、デー
タがダウンホールで取得される時刻と、そのデータが所
定の瞬間に穿孔操作員に利用可能となる時刻との間の時
間の消失によって特徴づけられることができる。すなわ
ち、穿孔操作員がデータを得るまでに、どれくらいの時
間がかかるかということである(2週間と1日との対
比)。穿孔予測解析及び制御システムのリアルタイムの
側面によって、システムは、短時間内にビットが何を行
っているかを判定し、何が調整される必要があるかを判
定することが出来、修正されたWOB、RPM、又は他
の適切な操作用パラメータをリアルタイムで出力する。
According to this embodiment, real-time is characterized by the disappearance of the time between the time when the data is acquired downhole and the time when the data becomes available to the drilling operator at a given moment. Can be done. That is, how long it takes for the drilling operator to obtain the data (2 weeks vs. 1 day). The real-time aspects of the drilling prediction analysis and control system allow the system to determine what the bits are doing in a short amount of time, determine what needs to be adjusted, and the modified WOB , RPM, or other suitable operating parameters in real time.

【0118】ビット摩耗に関して、穿孔解析及び制御シ
ステムは、ビット摩耗インディケータを含む。ビット摩
耗インディケータは、ビットが摩耗すると、ビット摩耗
の異なった状態に対して異なるサイン又は音響信号が生
成されるということを特徴とする。またシステムは、適
切な測定デバイスを介して、ビットの摩耗状態の測定を
決定するためのサインあるいは音響信号を測定する能力
を含む。
Regarding bit wear, the drilling analysis and control system includes a bit wear indicator. The bit wear indicator is characterized in that as the bit wears, different signs or acoustic signals are generated for different states of bit wear. The system also includes the ability to measure, via a suitable measuring device, a sign or acoustic signal to determine a measure of the wear state of the bit.

【0119】ここで説明されたように、操作用パラメー
タは、少なくとも1つの予測されたRPM、WOB、コ
スト、ROP及びROP−AVGを含む。これらの予測
された操作用パラメータは、図1の穿孔予測解析及び制
御システム50のディスプレイ出力に表示される。測定
パラメータは、リアルタイムで測定されるか又は(例え
ば適切な計算によって)得られるドリルホールの穿孔に
関連する任意のパラメータを含むことができる。測定パ
ラメータは、1つ以上の操作用パラメータを含むことが
できる。制御パラメータは、ドリルホールの穿孔に影響
を及ぼすか又は変更するために、手動で又は自動制御を
介してのいずれかで、修正されるか又は制御されること
を前提とする任意のパラメータを含むことができる。例
えば、制御パラメータは、直接(あるいは間接の)制御
を受ける1つ以上の操作用パラメータを含む。
As described herein, operating parameters include at least one predicted RPM, WOB, cost, ROP, and ROP-AVG. These predicted operating parameters are displayed on the display output of the drilling prediction analysis and control system 50 of FIG. The measurement parameters can include any parameters related to drilling of a drill hole measured in real time or obtained (eg, by appropriate calculations). The measurement parameters can include one or more operational parameters. Control parameters include any parameters that are supposed to be modified or controlled, either manually or via automatic control, to affect or change the drilling of the drill hole. be able to. For example, the control parameters include one or more operating parameters that are directly (or indirectly) controlled.

【0120】本発明のほんの少しの典型的な実施例が、
上記で詳細に記述されたが、この分野の技術を持つ人々
であれば、典型的な実施例において本発明の斬新な教え
及び長所から大きく外れること無く、多くの修正が可能
であることが容易に理解されるだろう。従って、そのよ
うな修正はすべて、次の特許請求の範囲に定義されるよ
うな本発明の範囲内で含まれるように意図される。特許
請求の範囲では、手段及び機能の条項が、列挙された機
能を実行するものとしてここに記述された構造、及び構
造的な同等物だけでなく、等価な構造をもカバーするよ
うに意図される。
[0120] Only a few exemplary embodiments of the invention are:
Although described in detail above, those skilled in the art will readily appreciate that many modifications are possible in typical embodiments without departing significantly from the novel teachings and advantages of the present invention. Will be understood. Accordingly, all such modifications are intended to be included within the scope of the present invention as defined in the following claims. In the claims, the provisions for means and functions are intended to cover not only the structures described herein as performing the recited function, but also structural equivalents, as well as equivalent structures. You.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は、所定の地層における規定された穿孔プ
ログラムに従って、ドリルホール(複数可)を穿孔する
ための穿孔システムの性能を予測するための装置を含む
穿孔システムを図示する。
FIG. 1 illustrates a drilling system that includes an apparatus for predicting the performance of a drilling system for drilling drill hole (s) according to a defined drilling program in a given formation.

【図2】図2は、所定の地層における規定された穿孔プ
ログラムに従って、ドリルホール(複数可)を穿孔する
ための穿孔システム及びその使用法を最適化するための
方法であって、さらに穿孔システムの性能の予測も含
む、方法を図示する。
FIG. 2 is a drilling system for drilling drill hole (s) according to a defined drilling program in a given formation and a method for optimizing the use thereof, further comprising a drilling system. 2 illustrates a method, including prediction of the performance of

【図3】図3は、本開示の穿孔性能を予測する方法及び
装置の実施例に使用するための地質モデル及び穿孔メカ
ニックス・モデルを示す。
FIG. 3 illustrates a geological model and a drilling mechanics model for use in an embodiment of the method and apparatus for predicting drilling performance of the present disclosure.

【図4】図4は、本開示の方法及び装置に従って、所定
の地層用の穿孔システムについて予測された性能を表示
する1つの実施例を図示する。
FIG. 4 illustrates one example of displaying predicted performance for a drilling system for a given formation in accordance with the methods and apparatus of the present disclosure.

【図5】図5は、本開示の方法及び装置に従って、所定
の地層用の穿孔システムについて予測された性能を表示
する1つの実施例を図示する。
FIG. 5 illustrates one example of displaying predicted performance for a drilling system for a given formation in accordance with the methods and apparatus of the present disclosure.

【図6】図6は、本開示の方法及び装置に従って、所定
の地層用の穿孔システムについて予測された性能を表示
する1つの実施例を図示する。
FIG. 6 illustrates one example of displaying predicted performance for a drilling system for a given formation in accordance with the methods and apparatus of the present disclosure.

【図7】図7は、本開示の穿孔予測解析及び制御システ
ムのパラメータ及びリアルタイムな側面についての典型
的な表示の実施例を図示する。
FIG. 7 illustrates an example of an exemplary display of parameters and real-time aspects of a drilling prediction analysis and control system of the present disclosure.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

12 穿孔装置 14 ボアホール 16 検層ツール 18 サブ 20 ドリルストリング 22 ドリルビット 24 地層 26 掘穿泥水 28 泥溜め 30 坑口 32 環状空間 34 金属ケーシング 36 側壁 38 ポンプシステム 40 泥水供給管路 42 流体排出ダクト 70 ダウンホール・モータ 72 トップ・ドライブモータ 74 ロータリ・テーブルモータ Reference Signs List 12 drilling device 14 borehole 16 logging tool 18 sub 20 drill string 22 drill bit 24 formation 26 drilling muddy water 28 mud reservoir 30 wellhead 32 annular space 34 metal casing 36 side wall 38 pump system 40 muddy water supply line 42 fluid discharge duct 70 down Hall motor 72 Top drive motor 74 Rotary table motor

─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成13年11月1日(2001.11.
1)
[Submission date] November 1, 2001 (2001.11.
1)

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】図面[Document name to be amended] Drawing

【補正対象項目名】全図[Correction target item name] All figures

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【図1】 FIG.

【図3】 FIG. 3

【図4】 FIG. 4

【図5】 FIG. 5

【図2】 FIG. 2

【図6】 FIG. 6

【図7】 FIG. 7

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 オリヴァー・マシューズ,ザ・サード アメリカ合衆国テキサス州77379,スプリ ング,ピース・リバー・ドライブ 6822 (72)発明者 ウィリウム・ダブリュー・キング アメリカ合衆国テキサス州77069,ヒュー ストン,パラダイス・ヴァリー・ドライブ 13836 (72)発明者 ゲイリー・イー・ウィーヴァー アメリカ合衆国テキサス州77385,コンロ ー,ローラ・レイン 315 (72)発明者 ジェラルド・エル・プルイット アメリカ合衆国テキサス州77339,ヒュー ストン,リバーロー・ドライブ 2054 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Oliver Matthews, The Third 77379, Texas, USA, Spring River, Peace River Drive 6822 (72) Inventor Willium W. King, Houston 77069, Texas, USA, Houston , Paradise Valley Drive 13836 (72) Inventor Gary E. Weaver 77385, Texas, United States, Stroller, Laura Lane 315 (72) Inventor Gerald El Pruit, United States 77339, Texas, Houston, Riverlow Drive 2054

Claims (50)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 所定の地層内にドリルホールを穿孔する
ための穿孔システムの性能を予測するための装置であっ
て、 規定された地質モデルに従って単位深さ当たりの地層の
地質的特徴を生成し、地質的特徴を表わす信号を出力す
るための手段であって、前記地質的特徴が少なくとも岩
石強度を含む、手段と、 ドリルホールを穿孔する際に使用するために提案された
穿孔設備の仕様を入力するための手段であって、前記仕
様が推奨されたドリルビットのうちの少なくとも1つの
ビット仕様を含む、手段と、 穿孔メカニックスス・モデルに従って単位深さ当たりの
地質的特徴の関数として提案された穿孔設備の仕様に応
じて、予測される穿孔メカニックスを決定し、前記予測
される穿孔メカニックスを表わす信号を出力するための
手段であって、前記予測された穿孔メカニックスが、ビ
ット摩耗、メカニカル効率、出力、及び操作用パラメー
タから成るグループから選択される少なくとも1つを含
む、手段と、 穿孔システムでドリルホールを穿孔する際の制御パラメ
ータを制御するための予測された穿孔メカニックス出力
信号に反応する手段であって、前記制御パラメータが、
ビット上重量、rpm、ポンプ流量、及び水圧から成る
グループから選択される少なくとも1つを含む、手段
と、 ドリルホールの穿孔中に、リアルタイムで測定パラメー
タを得るための手段と、 前記測定パラメータを測定パラメータの逆算値と履歴照
合するための手段であって、前記測定パラメータの逆算
値が、穿孔メカニックス・モデル及び少なくとも1つの
制御パラメータの関数であり、そして前記測定パラメー
タと前記測定パラメータの逆算値との間の規定された偏
差に応じて、前記制御手段が、a)穿孔メカニックス・
モデルを調整するステップ、b)制御パラメータの制御
を修正するステップ、及びc)警告操作を実行するステ
ップ、から成るグループから選択される少なくとも1つ
を実行する、手段と、を含むことを特徴とする装置。
An apparatus for predicting the performance of a drilling system for drilling a drill hole in a predetermined formation, wherein the apparatus generates geological features of the formation per unit depth according to a defined geological model. Means for outputting a signal representative of a geological feature, wherein the geological feature includes at least rock strength, and a specification of a drilling facility proposed for use in drilling a drill hole. Means for inputting, wherein the specification comprises a bit specification of at least one of the recommended drill bits, and wherein the specification is proposed as a function of a geological feature per unit depth according to a drilling mechanics model. Means for determining a predicted drilling mechanics according to the specifications of the drilling equipment, and outputting a signal representing the predicted drilling mechanics, Means, wherein the predicted drilling mechanics comprises at least one selected from the group consisting of bit wear, mechanical efficiency, power, and operating parameters; and control parameters for drilling a drill hole with a drilling system. Means responsive to a predicted drilling mechanics output signal for controlling, wherein said control parameter comprises:
Means including at least one selected from the group consisting of weight on bit, rpm, pump flow rate, and water pressure; means for obtaining a measurement parameter in real time during drilling of the drill hole; measuring the measurement parameter Means for historical matching with the back calculated value of the parameter, wherein the back calculated value of the measured parameter is a function of the drilling mechanics model and at least one control parameter, and the back calculated value of the measured parameter and the measured parameter In response to a defined deviation between the control means: a) drilling mechanics
Means for performing at least one selected from the group consisting of adjusting the model, b) modifying the control of the control parameters, and c) performing an alert operation. Equipment to do.
【請求項2】 請求項1記載の装置において、さらに、 単位深さ当たりの地質的特徴及び予測された穿孔メカニ
ックスの表示を生成するための、地質的特徴の出力信号
及び予測された穿孔メカニックスの出力信号に反応する
手段とを含む、装置。
2. The apparatus of claim 1, further comprising: an output signal of the geological feature and a predicted drilling mechanic for generating an indication of the geological feature per unit depth and the predicted drilling mechanics. Means responsive to the output signal of the source.
【請求項3】 請求項2記載の装置において、前記表示
を生成する手段が、a)ディスプレイ・モニタ、及び
b)プリンタ、からなるグループから選択される少なく
とも1つを含み、そして単位深さ当たりの地質的特徴及
び予測された穿孔メカニックスの表示がプリントアウト
を含むことを特徴とする、装置。
3. The apparatus of claim 2, wherein the means for generating the display comprises at least one selected from the group consisting of: a) a display monitor, and b) a printer, and per unit depth. Wherein the display of the geological characteristics and the predicted drilling mechanics of the device comprises a printout.
【請求項4】 請求項1記載の装置において、前記地質
的特徴を生成する手段が、さらに、ログ・データ、岩
質、孔隙率、及びシェール塑性から成るグループから選
択される少なくとも1つの追加の特徴を生成することを
特徴とする装置。
4. The apparatus of claim 1, wherein the means for generating geological features further comprises at least one additional selected from the group consisting of log data, lithology, porosity, and shale plasticity. An apparatus for generating a feature.
【請求項5】 請求項1記載の装置において、前記提案
された穿孔設備の仕様を入力する手段が、さらに、ダウ
ンホール・モータ、トップ・ドライブモータ、ロータリ
・テーブルモータ、泥水システム、及び泥水ポンプから
成るグループから選択される少なくとも1つの提案され
た穿孔設備の追加仕様を入力することを含むことを特徴
とする装置。
5. The apparatus of claim 1, wherein the means for inputting specifications of the proposed drilling equipment further comprises a downhole motor, a top drive motor, a rotary table motor, a mud system, and a mud pump. An apparatus comprising entering additional specifications for at least one proposed drilling facility selected from the group consisting of:
【請求項6】 請求項1記載の装置において、前記操作
用パラメータが、ビット上重量、ロータリrpm(毎分
回転数)、コスト、掘穿速度、及びトルクから成るグル
ープから選択される少なくとも1つを含むことを特徴と
する装置。
6. The apparatus of claim 1, wherein the operating parameters are at least one selected from the group consisting of weight on bit, rotary rpm (rotation per minute), cost, drilling speed, and torque. An apparatus comprising:
【請求項7】 請求項6記載の装置において、さらに、
掘穿速度が、掘穿の瞬間速度(ROP)及び掘穿の平均
速度(ROP−AVG)を含むことを特徴とする装置。
7. The apparatus according to claim 6, further comprising:
The apparatus wherein the digging speed comprises an instantaneous digging speed (ROP) and an average digging speed (ROP-AVG).
【請求項8】 請求項2記載の装置において、 前記地質的特徴の表示が、曲線表示、百分率グラフ表
示、及びバンド表示から成るグループから選択される少
なくとも1つの図式表示を含み、 前記予測された穿孔メカニックスの表示が、曲線表示、
百分率グラフ表現、及びバンド表示から成るグループか
ら選択される少なくとも1つの図式表示を含むことを特
徴とする装置。
8. The apparatus of claim 2, wherein the representation of the geological feature comprises at least one graphical representation selected from the group consisting of a curve representation, a percentage graph representation, and a band representation. The display of perforation mechanics is curved,
An apparatus comprising: a percentage graphical representation; and at least one graphical representation selected from a group consisting of a band representation.
【請求項9】 請求項8記載の装置において、前記表示
を生成する手段が、a)ディスプレイ・モニタ及びb)
プリンタからなるグループから選択される少なくとも1
つを含み、そして単位深さ当たりの地質的特徴及び予測
された穿孔メカニックスの表示がプリントアウトを含む
ことを特徴とする装置。
9. The apparatus of claim 8, wherein the means for generating the display comprises: a) a display monitor and b).
At least one selected from the group consisting of printers
And an indication of geological features and predicted drilling mechanics per unit depth includes a printout.
【請求項10】 請求項8記載の装置において、さら
に、地質的特徴の少なくとも1つの図式表示、及び予測
された穿孔メカニックスの少なくとも1つの図式表示
が、色分けされることを特徴とする装置。
10. The apparatus of claim 8, further comprising: at least one graphical representation of the geological feature and at least one graphical representation of the predicted drilling mechanics are color coded.
【請求項11】 請求項8記載の装置において、岩石強
度が、曲線表示、百分率グラフ表示、及びバンド表示か
ら成るグループから選択される少なくとも1つの表示形
式で表現され、 岩石強度の前記曲線表示が、閉じ込め岩石強度及び非閉
じ込め岩石強度を含み、さらに、閉じ込め岩石強度及び
非閉じ込め岩石強度のそれぞれの曲線の間のエリアが、
グラフ式に図示され、閉じ込め応力の結果としての岩石
強度の増加を表わし、 岩石強度の前記バンド表示が、所定の深さでの岩石強度
の離散的な範囲を示すグラフ式の図解を提供し、さら
に、前記岩石強度のバンド表示が、コード化され、軟岩
強度範囲を表わす第1のコード、硬岩強度範囲を表わす
第2のコード、及び1つ以上の中性岩強度範囲を表わす
追加のコードを含むことを特徴とする装置。
11. The apparatus of claim 8, wherein the rock strength is represented in at least one display format selected from the group consisting of a curve display, a percentage graph display, and a band display, wherein the curve display of the rock strength is , Including the confined rock strength and the unconfined rock strength, and the area between the respective curves of the confined rock strength and the unconfined rock strength is
Graphically illustrating the increase in rock strength as a result of confinement stress, wherein said band representation of rock strength provides a graphical illustration of discrete ranges of rock strength at a given depth; Further, the rock strength band representation is coded, a first code representing a soft rock strength range, a second code representing a hard rock strength range, and an additional code representing one or more neutral rock strength ranges. An apparatus comprising:
【請求項12】 請求項8記載の装置において、前記地
質的特徴を生成する手段が、さらに、ログ・データ、岩
質、孔隙率、及びシェール塑性から成るグループから選
択される少なくとも1つの追加の特徴を生成し、 前記操作用パラメータが、ビット上重量、ビットrpm
(毎分回転数)、コスト、掘穿速度、及びトルクから成
るグループから選択される少なくとも1つを含むことを
特徴とする装置。
12. The apparatus of claim 8, wherein said means for generating geological features further comprises at least one additional member selected from the group consisting of log data, lithology, porosity, and shale plasticity. Generating a feature, wherein the operating parameters are weight on bit, bit rpm
An apparatus comprising at least one selected from the group consisting of (rotations per minute), cost, drilling speed, and torque.
【請求項13】 請求項12記載の装置において、 ログ・データが曲線表示の形式で表現され、前記ログ・
データが岩質及び孔隙率に反応しやすい任意のログ・ス
イートを含み、 岩質が所定の地層内の異なるタイプの岩石を識別する際
に使用するための百分率グラフの形式で表現され、前記
百分率グラフが所定の深さでの各タイプの岩石の百分率
を示し、 孔隙率が曲線表示の形式で表現され、 シェール塑性が、曲線表示、百分率グラフ表示、及びバ
ンド表示から成るグループから選択される少なくとも1
つの表示形式で表現され、 シェール塑性の前記曲線表示が、含水率、粘土タイプ、
及び粘土容積から成るグループから選択される少なくと
も1つのシェール塑性パラメータの曲線を含み、さら
に、シェール塑性が、規定されたシェール塑性モデルに
従って、含水率、粘土タイプ、及び粘土容積から決定さ
れ、そして、 前記シェール塑性の前記バンド表示が、所定の深さでの
シェール塑性の離散的な範囲を示すグラフ式の図解を提
供し、さらに、前記シェール塑性の前記バンド表示が、
コード化され、低シェール塑性範囲を表わす第1のコー
ド、高シェール塑性範囲を表わす第2のコード、及び1
つ以上の中性シェール塑性範囲を表わす追加のコードを
含むことを特徴とする装置。
13. The apparatus according to claim 12, wherein the log data is represented in a curve display format, and the log data is displayed.
The data includes any log suite susceptible to lithology and porosity, wherein the lithology is represented in the form of a percentage graph for use in identifying different types of rock in a given formation, wherein the percentage The graph shows the percentage of each type of rock at a given depth, the porosity is represented in the form of a curve, and the shale plasticity is at least selected from the group consisting of a curve, a percentage graph, and a band. 1
The shale plasticity curve is expressed in two display formats: moisture content, clay type,
And at least one shale plasticity parameter curve selected from the group consisting of: The band representation of the shale plastics provides a graphical illustration of a discrete range of shale plastics at a given depth, and further, the band representation of the shale plastics comprises:
A first code coded to represent a low shale plastic range, a second code representing a high shale plastic range, and 1
Apparatus characterized in that it comprises an additional code representing one or more neutral shale plastic ranges.
【請求項14】 請求項8記載の装置において、ビット
摩耗が、規定されたビット摩耗モデルに従って、為され
た累積作業の関数として決定され、曲線表示及び百分率
グラフ表示から成るグループから選択される少なくとも
1つの表示形式で表現され、 ビット摩耗の前記曲線表示が、ビットでの比エネルギー
・レベルとして表現されるビット作業、ビットによって
為された累積作業、及び研磨による随意作業損失を含む
ことが出来、 前記百分率グラフ表示が、所定の深さでのビット摩耗状
態を示し、さらに、ビット摩耗の百分率グラフがコード
化され、期限切れビット寿命を表わす第1のコード、及
び残存ビット寿命を表わす第2のコードを含むことを特
徴とする装置。
14. The apparatus according to claim 8, wherein the bit wear is determined as a function of the cumulative work performed according to a defined bit wear model and is selected from at least one of a group consisting of a curve representation and a percentage graphical representation. Represented in one display form, wherein the curve representation of bit wear can include bit work expressed as a specific energy level at the bit, cumulative work done by the bit, and optional work loss due to grinding; The percentage graph display indicates a bit wear condition at a predetermined depth, and a percentage graph of the bit wear is coded, wherein a first code representing expired bit life and a second code representing remaining bit life. An apparatus comprising:
【請求項15】 請求項8記載の装置において、ビット
・メカニカル効率が、規定されたメカニカル効率モデル
に従って、所定のビットに対するトルク/ビット上重量
サインの関数として決定され、曲線表示及び百分率グラ
フ表示から成るグループから選択される少なくとも1つ
の表示形式で表わされ、 ビット・メカニカル効率の前記曲線表示が、ビットでの
全トルク及び切削トルクを含み、 ビット・メカニカル効率の前記百分率グラフ表示が、グ
ラフ式で全トルクを図示し、全トルクが、切削トルク及
び摩擦トルク・コンポーネントを含み、さらに、ビット
・メカニカル効率の前記百分率グラフが、コード化さ
れ、切削トルクを表わす第1のコード、摩擦の制限され
ないトルクを表わす第2のコード、及び摩擦の制限され
たトルクを表わす第3のコードを含むことを特徴とする
装置。
15. The apparatus of claim 8, wherein the bit mechanical efficiency is determined as a function of torque / weight sine on bit for a given bit according to a defined mechanical efficiency model, and wherein the bit mechanical efficiency is determined from a curve display and a percentage graph display. Wherein the curve representation of the bit mechanical efficiency includes the total torque and the cutting torque at the bit, and the percentage graphical representation of the bit mechanical efficiency is represented by a graphical formula. Wherein the total torque includes the cutting torque and friction torque components, and wherein the percentage graph of bit mechanical efficiency is coded and the first code representing the cutting torque, friction unrestricted. A second code representing torque and a torque limited friction Apparatus characterized by comprising a third code.
【請求項16】 請求項15記載の装置において、メカ
ニカル効率がさらに、メカニカル効率に悪影響を及ぼす
穿孔システム操作上の制約を図示する百分率グラフの形
式で表され、穿孔システム操作上の制約が、摩擦の制限
されたトルクの発生を引き起こす制約に相当し、前記百
分率グラフがさらに、各制約が、所定の深さでのメカニ
カル効率の摩擦が制限されたトルク・コンポーネントに
及ぼす、対応する衝撃の百分率を示し、 穿孔システム操作上の制約が、最大のビット上トルク
(TOB)、最大のビット上重量(WOB)、最小及び
最大のビット毎分回転数(RPM)、最大の掘穿速度
(ROP)、それらの任意の組合せ、及び制限されない
状態、を含むことができ、さらに、メカニカル効率に関
わる穿孔システム操作上の制約についての百分率グラフ
表示が、コード化され、異なる制約を識別するために異
なるコードを含むことを特徴とする装置。
16. The apparatus of claim 15, wherein the mechanical efficiency is further represented in the form of a percentage graph illustrating constraints on the drilling system operation that adversely affect the mechanical efficiency, wherein the constraint on drilling system operation is frictional. Corresponding to the constraints that cause the generation of the limited torque, the percentage graph further shows that each constraint gives the corresponding percentage of impact on the mechanically efficient friction limited torque component at a given depth. The operational constraints of the drilling system are: maximum torque on bit (TOB), maximum weight on bit (WOB), minimum and maximum bits per minute (RPM), maximum drilling speed (ROP), Any combination of these, and unrestricted conditions, can be included, as well as constraints on drilling system operation related to mechanical efficiency. Percentage graph display is coded, and wherein the including different codes for identifying different constraints.
【請求項17】 請求項8記載の装置において、出力
が、曲線表示及び百分率グラフ表示から成るグループか
ら選択される少なくとも1つの表示形式で表わされ、 出力に対する前記曲線表示が、出力制限及び操作出力レ
ベルを含み、前記出力制限が、ビットに適用されるべき
最大出力に相当し、前記操作出力レベルが、制限される
操作出力レベル、推奨される操作出力レベル、及び予測
される操作出力レベルから成るグループから選択される
少なくとも1つを含み、 出力の前記百分率グラフ表示が、出力に悪影響を及ぼす
穿孔システム操作上の制約を図示し、前記穿孔システム
操作上の制約が、結果として出力損失になる制約に相当
し、前記出力制約の百分率グラフがさらに、各制約が所
定の深さでの出力に及ぼす、対応する衝撃の百分率を示
し、さらに、出力に関する穿孔システム操作上の制約の
百分率グラフ表示が、コード化され、異なる制約を識別
するために異なるコードを含むことを特徴とする装置。
17. The apparatus of claim 8, wherein the output is represented in at least one display format selected from the group consisting of a curve display and a percentage graph display, wherein the curve display for the output includes output limiting and manipulating. An output level, wherein the output limit corresponds to a maximum output to be applied to the bit, and the operation output level is determined from a limited operation output level, a recommended operation output level, and a predicted operation output level. The at least one selected from the group consisting of: wherein the percentage graphical representation of output illustrates a drilling system operating constraint that adversely affects the output, wherein the drilling system operating constraint results in power loss. The percentage graphs of the output constraints, which correspond to the constraints, further define the percentage of the corresponding impact that each constraint has on the output at a given depth. And, further, the percentage graphical representation of drilling system operating constraints related output is coded, characterized in that it comprises a different code to identify the different constraints device.
【請求項18】 請求項2記載の装置において、さら
に、 地質的特徴及び予測された穿孔メカニックスに加えて、
提案された穿孔設備の細部の表示を生成するための手段
であって、前記提案された穿孔設備が、穿孔システムの
性能を予測するのに用いられる少なくとも1つの推奨さ
れるビット選択を含む、手段とを含むことを特徴とする
装置。
18. The apparatus of claim 2, further comprising: in addition to the geological features and predicted drilling mechanics,
Means for generating an indication of details of a proposed drilling facility, said proposed drilling facility comprising at least one recommended bit selection used to predict performance of a drilling system. An apparatus comprising:
【請求項19】 請求項18記載の装置において、第1
及び第2のビット選択が、ドリルホールの穿孔について
予測される性能で用いられるよう推奨され、さらに、前
記第1及び第2のビット選択が、それぞれ第1及び第2
の識別子で識別され、前記第1及び第2の識別子が、地
質的特徴及び予測される穿孔メカニックスと共に表示さ
れ、さらに、前記表示上での前記第1及び第2の識別子
の位置決めが、前記第1及び第2のビット選択がそれぞ
れ当てはまる、予測される性能の部分に合致するように
選択されることを特徴とする装置。
19. The apparatus according to claim 18, wherein:
And the second bit selection is recommended to be used with expected performance for drilling a drill hole, and further wherein the first and second bit selections are first and second respectively.
Wherein the first and second identifiers are displayed along with geological features and predicted drilling mechanics, and further wherein positioning of the first and second identifiers on the display comprises: Apparatus characterized in that the first and second bit selections are each selected to match a portion of expected performance to which they apply.
【請求項20】 請求項2記載の装置において、さら
に、 第1の推奨されたビット選択から第2の推奨されたビッ
ト選択へのビット選択の変更が、所定の深さで必要であ
ることを、地質的特徴及び予測される穿孔メカニックス
の表示上に示すためのビット選択の変更インディケータ
とを含むことを特徴とする装置。
20. The apparatus of claim 2, further comprising: changing the bit selection from the first recommended bit selection to the second recommended bit selection at a predetermined depth. A change indicator of bit selection to indicate on the display of geological features and predicted drilling mechanics.
【請求項21】 所定の地層内にドリルホールを穿孔す
るための穿孔システムの性能を予測するための方法にお
いて、 規定された地質モデルに従って単位深さ当たりの地層の
地質的特徴を生成し、前記地質的特徴を表わす信号を出
力するステップであって、前記地質的特徴が少なくとも
岩石強度を含む、ステップと、 ドリルホールを穿孔する際に使用するために提案された
穿孔設備の仕様を得るステップであって、前記仕様が推
奨されたドリルビットのうちの少なくとも1つのビット
仕様を含む、ステップと、 穿孔メカニックスス・モデルに従って単位深さ当たりの
地質的特徴の関数として提案された穿孔設備の仕様に応
じて、予測される穿孔メカニックスを決定し、前記予測
される穿孔メカニックスを表わす信号を出力するステッ
プであって、前記予測された穿孔メカニックスが、ビッ
ト摩耗、メカニカル効率、出力、及び操作用パラメータ
から成るグループから選択される少なくとも1つを含
む、ステップと、 予測された穿孔メカニックス出力信号に応じて、穿孔シ
ステムでドリルホールを穿孔する際の制御パラメータを
制御するステップであって、前記制御パラメータが、ビ
ット上重量、rpm、ポンプ流量、及び水圧から成るグ
ループから選択される少なくとも1つを含む、ステップ
と、 ドリルホールの穿孔中にリアルタイムで測定パラメータ
を得るステップと、 前記測定パラメータを測定パラメータの逆算値と履歴照
合するステップであって、前記測定パラメータの逆算値
が、穿孔メカニックス・モデル及び少なくとも1つの制
御パラメータからなるグループから選択される少なくと
も1つの関数であり、そして前記測定パラメータと前記
測定パラメータの逆算値との間の規定された偏差に応じ
て、前記制御するステップがさらに、a)穿孔メカニッ
クス・モデルを調整するステップ、b)制御パラメータ
の制御を修正するステップ、及びc)警告操作を実行す
るステップ、から成るグループから選択される少なくと
も1つを実行するためのものである、ステップと、を含
むことを特徴とする方法。
21. A method for predicting the performance of a drilling system for drilling a drill hole in a predetermined formation, comprising: generating a geological feature of the formation per unit depth according to a defined geological model; Outputting a signal representative of a geological feature, wherein the geological feature includes at least rock strength; and obtaining specifications of a proposed drilling facility for use in drilling a drill hole. Wherein said specification comprises at least one bit specification of a recommended drill bit, wherein the step comprises: a specification of the proposed drilling equipment as a function of the geological feature per unit depth according to the drilling mechanics model. And determining a predicted drilling mechanics accordingly and outputting a signal representing said predicted drilling mechanics. Responsive to the predicted drilling mechanics output signal, wherein the predicted drilling mechanics includes at least one selected from the group consisting of bit wear, mechanical efficiency, power, and operating parameters. Controlling a control parameter when drilling a drill hole with the drilling system, wherein the control parameter includes at least one selected from the group consisting of weight on bit, rpm, pump flow rate, and water pressure. Obtaining a measurement parameter in real time during drilling of a drill hole; and comparing the measurement parameter with a back calculated value of the measurement parameter in the history, wherein the back calculated value of the measurement parameter is a drilling mechanics model and Select from a group consisting of at least one control parameter Responsive to a defined deviation between the measured parameter and the back-calculated value of the measured parameter, the controlling step further comprises: a) adjusting the drilling mechanics model; b) modifying the control of the control parameter; and c) performing an alert operation, for performing at least one selected from the group consisting of: Method.
【請求項22】 請求項21記載の方法において、さら
に、 地質的特徴の出力信号及び予測された穿孔メカニックス
の出力信号に応じて、単位深さ当たりの地質的特徴及び
予測された穿孔メカニックスの表示を生成するステップ
とを含むことを特徴とする方法。
22. The method of claim 21, further comprising the step of: determining the geological feature per unit depth and the predicted drilling mechanics in response to the output signal of the geological feature and the predicted drilling mechanics output signal. Generating a representation of the image.
【請求項23】 請求項22記載の方法において、表示
を生成するステップが、 a)ディスプレイ・モニタ、及びb)プリンタ、からな
るグループから選択される少なくとも1つを使用するス
テップを含み、そして単位深さ当たりの地質的特徴及び
予測された穿孔メカニックスの表示がプリントアウトを
含むことを特徴とする方法。
23. The method of claim 22, wherein generating a display comprises using at least one selected from the group consisting of: a) a display monitor; and b) a printer, and the unit. A method wherein the display of geological features per depth and predicted drilling mechanics comprises a printout.
【請求項24】 請求項21記載の方法において、前記
地質的特徴を生成するステップが、ログ・データ、岩
質、孔隙率、及びシェール塑性から成るグループから選
択される少なくとも1つの追加の特徴を生成するステッ
プを含むことを特徴とする方法。
24. The method of claim 21, wherein the step of generating geological features comprises at least one additional feature selected from the group consisting of log data, lithology, porosity, and shale plasticity. A method comprising the step of generating.
【請求項25】 請求項21記載の方法において、前記
提案された穿孔設備の入力仕様を得るステップが、さら
に、ダウンホール・モータ、トップ・ドライブモータ、
ロータリ・テーブルモータ、泥水システム、及び泥水ポ
ンプから成るグループから選択される少なくとも1つの
提案された穿孔設備の追加仕様を得るステップを含むこ
とを特徴とする方法。
25. The method of claim 21, wherein obtaining the input specifications of the proposed drilling equipment further comprises: a downhole motor, a top drive motor,
Obtaining a further specification of at least one proposed drilling facility selected from the group consisting of a rotary table motor, a mud system and a mud pump.
【請求項26】 請求項21記載の方法において、前記
操作用パラメータが、ビット上重量、ビットrpm(毎
分回転数)、コスト、掘穿速度、及びトルクから成るグ
ループから選択される少なくとも1つを含むことを特徴
とする方法。
26. The method of claim 21, wherein the operating parameter is at least one selected from the group consisting of weight on bit, bit rpm (rotation per minute), cost, drilling speed, and torque. A method comprising:
【請求項27】 請求項26記載の方法において、さら
に、掘穿速度が、掘穿の瞬間速度(ROP)及び掘穿の
平均速度(ROP−AVG)を含むことを特徴とする方
法。
27. The method of claim 26, wherein the drilling speed further comprises an instantaneous speed of drilling (ROP) and an average speed of drilling (ROP-AVG).
【請求項28】 請求項22記載の方法において、地質
的特徴を表示するステップが、曲線表示、百分率グラフ
表示、及びバンド表示から成るグループから選択される
少なくとも1つの図式表示を表示するステップを含み、 予測された穿孔メカニックスを表示するステップが、曲
線表示、百分率グラフ表示、及びバンド表示から成るグ
ループから選択される少なくとも1つの図式表示を表示
するステップを含むことを特徴とする方法。
28. The method of claim 22, wherein displaying a geological feature includes displaying at least one graphical representation selected from the group consisting of a curve representation, a percentage graph representation, and a band representation. Displaying the predicted drilling mechanics comprises displaying at least one graphical representation selected from the group consisting of a curve representation, a percentage graphical representation, and a band representation.
【請求項29】 請求項28記載の方法において、表示
を生成するステップが、 a)ディスプレイ・モニタ及びb)プリンタ、からなる
グループから選択される少なくとも1つを使用するステ
ップを含み、そして単位深さ当たりの地質的特徴及び予
測された穿孔メカニックスの表示がプリントアウトを含
むことを特徴とする方法。
29. The method of claim 28, wherein generating a display comprises using at least one selected from the group consisting of: a) a display monitor and b) a printer; A method wherein the display of the hit geological feature and the predicted drilling mechanics comprises a printout.
【請求項30】 請求項28記載の方法において、さら
に、前記地質的特徴の少なくとも1つの図式表示、及び
前記予測された穿孔メカニックスの少なくとも1つの図
式表示が、カラー・コード化されることを特徴とする方
法。
30. The method of claim 28, further comprising at least one graphical representation of said geological feature and at least one graphical representation of said predicted drilling mechanics being color coded. Features method.
【請求項31】 請求項28記載の方法において、岩石
強度が、曲線表示、百分率グラフ表示、及びバンド表示
から成るグループから選択される少なくとも1つの表示
形式で表現され、 岩石強度の前記曲線表示が、閉じ込め岩石強度及び非閉
じ込め岩石強度を含み、さらに、閉じ込め岩石強度及び
非閉じ込め岩石強度の各曲線間のエリアが、グラフ式に
図示され、閉じ込め応力の結果としての岩石強度の増加
を表わし、そして、 岩石強度の前記バンド表示が、所定の深さでの岩石強度
の離散的な範囲を示すグラフ式の図解を提供し、さら
に、前記岩石強度のバンド表示が、コード化され、軟岩
強度範囲を表わす第1のコード、硬岩強度範囲を表わす
第2のコード、及び1つ以上の中性岩強度範囲を表わす
追加のコードを含むことを特徴とする方法。
31. The method of claim 28, wherein the rock strength is represented in at least one display format selected from the group consisting of a curve display, a percentage graph display, and a band display, wherein the curve display of rock strength is The area between the confined rock strength and the unconfined rock strength curves, including the confined rock strength and the unconfined rock strength, is graphically illustrated, representing the increase in rock strength as a result of the confined stress, and Wherein the band representation of rock strength provides a graphical illustration of a discrete range of rock strength at a given depth, and wherein the band representation of rock strength is coded to indicate a soft rock strength range. A first code representing a hard rock strength range and an additional code representing one or more neutral rock strength ranges. Law.
【請求項32】 請求項28記載の方法において、前記
地質的特徴を生成するステップが、さらに、ログ・デー
タ、岩質、孔隙率、及びシェール塑性から成るグループ
から選択される少なくとも1つの追加の特徴を生成する
ステップを含み、そして、 前記操作用パラメータが、ビット上重量、ビットrpm
(毎分回転数)、コスト、掘穿速度、及びトルクから成
るグループから選択される少なくとも1つを含むことを
特徴とする方法。
32. The method of claim 28, wherein the step of generating a geological feature further comprises at least one additional selected from the group consisting of log data, lithology, porosity, and shale plasticity. Generating a feature, and wherein the operating parameters are weight on bit, bit rpm
(Revolutions per minute), cost, drilling speed, and at least one selected from the group consisting of torque.
【請求項33】 請求項32記載の方法において、 ログ・データが曲線表示の形式で表現され、前記ログ・
データが岩質及び孔隙率に反応しやすい任意のログ・ス
イートを含み、 岩質が所定の地層内の異なるタイプの岩石を識別する際
に使用するための百分率グラフの形式で表現され、前記
百分率グラフが所定の深さでの各タイプの岩石の百分率
を示し、 孔隙率が曲線表示の形式で表現され、そして、 シェール塑性が、曲線表示、百分率グラフ表示、及びバ
ンド表示から成るグループから選択される少なくとも1
つの表示形式で表現され、 シェール塑性の前記曲線表示が、含水率、粘土タイプ、
及び粘土容積から成るグループから選択される少なくと
も1つのシェール塑性パラメータの曲線を含み、さら
に、シェール塑性が、規定されたシェール塑性モデルに
従って、含水率、粘土タイプ、及び粘土容積から決定さ
れることを特徴とし、そして、 前記シェール塑性の前記バンド表示が、所定の深さでの
シェール塑性の離散的な範囲を示すグラフ式の図解を提
供し、さらに、前記シェール塑性の前記バンド表示が、
コード化され、低シェール塑性範囲を表わす第1のコー
ド、高シェール塑性範囲を表わす第2のコード、及び1
つ以上の中性シェール塑性範囲を表わす追加のコードを
含むことを特徴とする方法。
33. The method of claim 32, wherein the log data is represented in the form of a curve display, and wherein the log data is
The data includes any log suite susceptible to lithology and porosity, wherein the lithology is represented in the form of a percentage graph for use in identifying different types of rock in a given formation, wherein the percentage A graph shows the percentage of each type of rock at a given depth, the porosity is represented in the form of a curve, and the shale plasticity is selected from the group consisting of a curve, a percentage graph, and a band. At least one
The shale plasticity curve is expressed in two display formats: moisture content, clay type,
And at least one shale plasticity parameter curve selected from the group consisting of: And wherein said band representation of said shale plastics provides a graphical illustration of a discrete range of shale plasticity at a predetermined depth, and further comprising said band representation of said shale plasticity,
A first code coded to represent a low shale plastic range, a second code representing a high shale plastic range, and 1
A method comprising including an additional code representing one or more neutral shale plastic ranges.
【請求項34】 請求項28記載の方法において、ビッ
ト摩耗が、規定されたビット摩耗モデルに従って、為さ
れた累積作業の関数として決定され、曲線表示及び百分
率グラフ表示から成るグループから選択される少なくと
も1つの表示形式で表現され、 ビット摩耗の前記曲線表示が、ビットでの比エネルギー
・レベルとして表現されるビット作業、ビットによって
為された累積作業、及び研磨による随意作業損失を含む
ことが出来、そして、 前記百分率グラフ表示が、所定の深さでのビット摩耗状
態を示し、さらに、ビット摩耗の百分率グラフ表示がコ
ード化され、期限切れビット寿命を表わす第1のコー
ド、及び残存ビット寿命を表わす第2のコードを含むこ
とを特徴とする方法。
34. The method of claim 28, wherein the bit wear is determined as a function of cumulative work performed according to a defined bit wear model and is selected from at least one of a group consisting of a curve representation and a percentage graphical representation. Represented in one display form, wherein the curve representation of bit wear can include bit work expressed as a specific energy level at the bit, cumulative work done by the bit, and optional work loss due to grinding; The percentage graph display indicates a bit wear state at a predetermined depth, and the percentage graph display of the bit wear is coded, and a first code representing an expired bit life and a second code representing a remaining bit life. 2. A method comprising:
【請求項35】 請求項28記載の方法において、ビッ
ト・メカニカル効率が、規定されたメカニカル効率モデ
ルに従って、所定のビットに対するトルク/ビット上重
量サインの関数として決定され、曲線表示及び百分率グ
ラフ表示から成るグループから選択される少なくとも1
つの表示形式で表わされ、 ビット・メカニカル効率の前記曲線表示が、ビットでの
全トルク及び切削トルクを含み、そして、 ビット・メカニカル効率の前記百分率グラフ表示が、グ
ラフ式で全トルクを図示し、全トルクが、切削トルク及
び摩擦トルク・コンポーネントを含み、さらに、ビット
・メカニカル効率の前記百分率グラフがコード化され、
切削トルクを表わす第1のコード、摩擦の制限されない
トルクを表わす第2のコード、及び摩擦の制限されたト
ルクを表わす第3のコードを含むことを特徴とする方
法。
35. The method of claim 28, wherein the bit mechanical efficiency is determined as a function of torque / weight sine on bit for a given bit according to a defined mechanical efficiency model, and from a curve display and a percentage graph display. At least one selected from the group consisting of
The curve representation of bit mechanical efficiency includes the total torque at the bit and the cutting torque, and the percentage graphical representation of bit mechanical efficiency illustrates the total torque graphically. Wherein the total torque includes the cutting torque and friction torque components, and wherein the percentage graph of bit mechanical efficiency is coded;
A method comprising: a first code representing cutting torque, a second code representing non-friction limited torque, and a third code representing friction limited torque.
【請求項36】 請求項35記載の方法において、メカ
ニカル効率がさらに、メカニカル効率に悪影響を及ぼす
穿孔システム操作上の制約を図示する百分率グラフの形
式で表され、穿孔システム操作上の制約が、摩擦の制限
されたトルクの発生を引き起こす制約に相当し、前記百
分率グラフがさらに、各制約が、所定の深さでのメカニ
カル効率の摩擦が制限されたトルク・コンポーネントに
及ぼす、対応する百分率の衝撃を示し、 穿孔システム操作上の制約が、最大のビット上トルク
(TOB)、最大のビット上重量(WOB)、最小及び
最大の毎分回転数(RPM)、最大の掘穿速度(RO
P)、それらの任意の組合せ、及び制限されない状態、
を含むことができ、メカニカル効率に関わる穿孔システ
ム操作上の制約についての百分率グラフ表示が、コード
化され、異なる制約を識別するために異なるコードを含
むことを特徴とする方法。
36. The method of claim 35, wherein the mechanical efficiency is further represented in the form of a percentage graph illustrating constraints on the drilling system operation that adversely affect the mechanical efficiency, wherein the constraint on drilling system operation is frictional. Corresponding to the constraints that cause the generation of a limited torque, the percentage graph further shows that each constraint represents a corresponding percentage of impact on the mechanically efficient friction limited torque component at a given depth. The operational constraints of the drilling system are: maximum torque on bit (TOB), maximum weight on bit (WOB), minimum and maximum revolutions per minute (RPM), maximum drilling speed (RO).
P), any combination thereof, and unrestricted conditions;
Wherein the percentage graphical representation of drilling system operational constraints related to mechanical efficiency is coded and includes different codes to identify different constraints.
【請求項37】 請求項28記載の方法において、出力
が、曲線表示及び百分率グラフ表示から成るグループか
ら選択される少なくとも1つの表示形式で表わされ、 出力に対する前記曲線表示が、出力制限及び操作出力レ
ベルを含み、前記出力制限が、ビットに適用されるべき
最大出力に相当し、前記操作出力レベルが、制限される
操作出力レベル、推奨される操作出力レベル、及び予測
される操作出力レベルから成るグループから選択される
少なくとも1つを含み、そして、 出力の前記百分率グラフ表示が、出力に悪影響を及ぼす
穿孔システム操作上の制約を図示し、前記穿孔システム
操作上の制約が、結果として出力損失になる制約に相当
し、前記出力制約の百分率グラフがさらに、各制約が所
定の深さでの動出力に及ぼす、対応する百分率の衝撃を
示し、さらに、出力に関する穿孔システム操作上の制約
の百分率グラフ表示が、コード化され、異なる制約を識
別するために異なるコードを含むことを特徴とする方
法。
37. The method of claim 28, wherein the output is represented in at least one display format selected from the group consisting of a curve display and a percentage graph display, wherein the curve display for the output is power limiting and manipulating. An output level, wherein the output limit corresponds to a maximum output to be applied to the bit, and the operation output level is determined from a limited operation output level, a recommended operation output level, and a predicted operation output level. The at least one selected from the group consisting of: and wherein the percentage graphical representation of the output illustrates a drilling system operating constraint that adversely affects the output, wherein the drilling system operating constraint results in power loss. , And the percentage graph of the output constraints further shows the corresponding percentage that each constraint has on the dynamic output at a given depth. The method shows the impact rate, further drilling system operational percentage graph representation of constraints on output, coded, characterized in that it comprises different codes for identifying different constraints.
【請求項38】 請求項22記載の方法において、さら
に、 地質的特徴及び予測された穿孔メカニックスに加えて、
提案された穿孔設備の細部の表示を生成するステップで
あって、前記提案された穿孔設備が、穿孔システムの性
能を予測するのに用いられる少なくとも1つの推奨され
るビット選択を含む、ステップとを含むことを特徴とす
る方法。
38. The method of claim 22, further comprising, in addition to the geological feature and the predicted drilling mechanics,
Generating an indication of the details of the proposed drilling facility, the proposed drilling facility comprising at least one recommended bit selection used to predict the performance of the drilling system. A method comprising:
【請求項39】 請求項38記載の方法において、第1
及び第2のビット選択が、ドリルホールの穿孔について
予測される性能で用いられるよう推奨され、さらに、前
記第1及び第2のビット選択が、それぞれ第1及び第2
の識別子で識別され、前記第1及び第2の識別子が、地
質的特徴及び予測される穿孔メカニックスと共に表示さ
れ、さらに、前記表示上での前記第1及び第2の識別子
の位置決めが、前記第1及び第2のビット選択がそれぞ
れ当てはまる、予測される性能の部分に合致するように
選択されることを特徴とする方法。
39. The method of claim 38, wherein the first
And the second bit selection is recommended to be used with expected performance for drilling a drill hole, and further wherein the first and second bit selections are first and second respectively.
Wherein the first and second identifiers are displayed along with geological features and predicted drilling mechanics, and further wherein positioning of the first and second identifiers on the display comprises: The method wherein the first and second bit selections are selected to match a portion of the expected performance to which each applies.
【請求項40】 請求項22記載の方法において、さら
に、 第1の推奨されたビット選択から第2の推奨されたビッ
ト選択へのビット選択の変更が、所定の深さで必要であ
ることを、地質的特徴及び予測される穿孔メカニックス
の表示上に示すステップとを含むことを特徴とする方
法。
40. The method of claim 22, further comprising: changing the bit selection from the first recommended bit selection to the second recommended bit selection at a predetermined depth. Indicating on the display of the geological features and the predicted drilling mechanics.
【請求項41】 所定の地層のドリルホールを穿孔する
際の穿孔システムの性能を予測するための、コンピュー
タによって実行されるコンピュータ読取り可能な媒体上
に格納されるコンピュータ・プログラムにおいて、 規定された地質モデルに従って、単位深さ当たりの地層
の地質的特徴を生成し、地質的特徴を表わす信号を出力
するための命令であって、前記地質的特徴が少なくとも
岩石強度を含む、命令と、 ドリルホールを穿孔する際に使用するために提案された
穿孔設備の仕様を得るための命令であって、前記仕様が
推奨されたドリルビットのうちの少なくとも1つのビッ
ト仕様を含む、命令と、 穿孔メカニックスス・モデルに従って、単位深さ当たり
の地質的特徴の関数として提案された穿孔設備の仕様に
応じて、予測される穿孔メカニックスを決定し、前記予
測される穿孔メカニックスを表わす信号を出力するため
の命令であって、前記予測された穿孔メカニックスが、
ビット摩耗、メカニカル効率、出力、及び操作用パラメ
ータから成るグループから選択される少なくとも1つを
含む、命令と、 予測された穿孔メカニックス出力信号に応じて、穿孔シ
ステムでドリルホールを穿孔する際の制御パラメータを
制御するための命令であって、前記制御パラメータが、
ビット上重量、rpm、ポンプ流量、及び水圧から成る
グループから選択される少なくとも1つを含む、命令
と、 ドリルホールの穿孔中にリアルタイムで測定パラメータ
を得るための命令と、 前記測定パラメータを測定パラメータの逆算値と履歴照
合するための命令であって、前記測定パラメータの逆算
値が、穿孔メカニックス・モデル及び少なくとも1つの
制御パラメータから成るグループから選択される少なく
とも1つによる関数であり、前記制御パラメータを制御
するための前記命令がさらに、前記測定パラメータと前
記測定パラメータの逆算値との間の規定された偏差に応
じて、a)穿孔メカニックス・モデルを調整するステッ
プ、b)制御パラメータの制御を修正するステップ、及
びc)警告操作を実行するステップ、から成るグループ
から選択される少なくとも1つを実行するための命令を
含む、命令とを含むことを特徴とするコンピュータ・プ
ログラム。
41. A computer program, stored on a computer readable medium, executed by a computer for predicting the performance of a drilling system in drilling a drill hole in a predetermined formation, comprising: Instructions for generating a geological feature of the formation per unit depth according to the model and outputting a signal representative of the geological feature, wherein the geological feature includes at least rock strength; and An instruction for obtaining specifications of a proposed drilling equipment for use in drilling, the instructions comprising a bit specification of at least one of the recommended drill bits; and a drilling mechanics. According to the model, according to the proposed drilling equipment specifications as a function of the geological features per unit depth, the predicted drilling An instruction for determining a canix and outputting a signal representative of the predicted drilling mechanics, wherein the predicted drilling mechanics comprises:
In response to a command and a predicted drilling mechanics output signal, the drilling system comprising at least one selected from the group consisting of bit wear, mechanical efficiency, power, and operating parameters. An instruction for controlling a control parameter, wherein the control parameter is:
Instructions including at least one selected from the group consisting of weight on bit, rpm, pump flow rate, and water pressure; instructions for obtaining measurement parameters in real time during drilling of the drill hole; Wherein the back-calculated value of the measured parameter is a function of at least one selected from the group consisting of a drilling mechanics model and at least one control parameter. The instructions for controlling a parameter further comprise: a) adjusting a drilling mechanics model in response to a defined deviation between the measured parameter and the back-calculated value of the measured parameter; b) adjusting the control parameter Modifying the control; and c) performing a warning operation. Including instructions for performing at least one selected from the loop, the computer program characterized by including the instructions.
【請求項42】 請求項41記載のコンピュータ・プロ
グラムにおいて、さらに地質的特徴の出力信号及び予測
された穿孔メカニックスの出力信号に応じて、単位深さ
当たりの地質的特徴及び予測された穿孔メカニックスの
表示を生成するための命令とを含むことを特徴とするコ
ンピュータ・プログラム。
42. The computer program according to claim 41, further comprising a geological feature per unit depth and a predicted drilling mechanic according to the output signal of the geological feature and the predicted output signal of the drilling mechanics. Instructions for generating a display of the computer program.
【請求項43】 請求項42記載のコンピュータ・プロ
グラムにおいて、表示を生成するステップが、a)ディ
スプレイ・モニタ、及びb)プリンタ、からなるグルー
プから選択される少なくとも1つを使用するステップを
含み、そして単位深さ当たりの地質的特徴及び予測され
た穿孔メカニックスの表示がプリントアウトを含むこと
を特徴とするコンピュータ・プログラム。
43. The computer program according to claim 42, wherein generating a display comprises using at least one selected from the group consisting of: a) a display monitor; and b) a printer. A computer program characterized in that the display of geological features and predicted drilling mechanics per unit depth includes a printout.
【請求項44】 請求項41記載のコンピュータ・プロ
グラムにおいて、地質的特徴を生成するステップが、ロ
グ・データ、岩質、孔隙率、及びシェール塑性から成る
グループから選択される少なくとも1つの追加の特徴を
生成するステップを含むことを特徴とするコンピュータ
・プログラム。
44. The computer program of claim 41, wherein the step of generating geological features comprises at least one additional feature selected from the group consisting of log data, lithology, porosity, and shale plasticity. Computer program, comprising the step of generating
【請求項45】 請求項41記載のコンピュータ・プロ
グラムにおいて、提案された穿孔設備の入力の仕様を得
るステップが、さらに、ダウンホール・モータ、トップ
・ドライブモータ、ロータリ・テーブルモータ、泥水シ
ステム、及び泥水ポンプから成るグループから選択され
る少なくとも1つの提案された穿孔設備の追加仕様を得
るステップを含むことを特徴とする、コンピュータ・プ
ログラム。
45. The computer program of claim 41, wherein the step of obtaining the proposed drilling equipment input specification further comprises: downhole motor, top drive motor, rotary table motor, muddy water system, and A computer program characterized by the step of obtaining additional specifications of at least one proposed drilling facility selected from the group consisting of mud pumps.
【請求項46】 請求項41記載のコンピュータ・プロ
グラムにおいて、前記操作用パラメータが、ビット上重
量、ビットrpm(毎分回転数)、コスト、掘穿速度、
及びトルクから成るグループから選択される少なくとも
1つを含むことを特徴とするコンピュータ・プログラ
ム。
46. The computer program according to claim 41, wherein the operating parameters include weight on bit, bit rpm (rotation per minute), cost, drilling speed,
And at least one selected from the group consisting of: torque and torque.
【請求項47】 請求項46記載のコンピュータ・プロ
グラムにおいて、さらに、掘穿速度が、掘穿の瞬間速度
(ROP)及び掘穿の平均速度(ROP−AVG)を含
むことを特徴とするコンピュータ・プログラム。
47. The computer program according to claim 46, wherein the digging speed further includes an instantaneous digging speed (ROP) and an average digging speed (ROP-AVG). program.
【請求項48】 請求項42記載のコンピュータ・プロ
グラムにおいて、地質的特徴を表示するステップが、曲
線表示、百分率グラフ表示、及びバンド表示から成るグ
ループから選択される少なくとも1つの図式表示を表示
するステップを含み、 予測された穿孔メカニックスを表示するステップが、曲
線表示、百分率グラフ表示、及びバンド表示から成るグ
ループから選択される少なくとも1つの図式表示を表示
するステップを含むことを特徴とするコンピュータ・プ
ログラム。
48. The computer program of claim 42, wherein displaying the geological feature comprises displaying at least one graphical display selected from the group consisting of a curve display, a percentage graph display, and a band display. Displaying the predicted drilling mechanics comprises displaying at least one graphical display selected from the group consisting of a curve display, a percentage graph display, and a band display. program.
【請求項49】 請求項48記載のコンピュータ・プロ
グラムにおいて、表示を生成するステップが、a)ディ
スプレイ・モニタ及びb)プリンタ、からなるグループ
から選択される少なくとも1つを使用するステップを含
み、そして単位深さ当たりの地質的特徴及び予測された
穿孔メカニックスの表示が、プリントアウトを含むこと
を特徴とするコンピュータ・プログラム。
49. The computer program according to claim 48, wherein generating the display comprises using at least one selected from the group consisting of: a) a display monitor and b) a printer. A computer program characterized in that the display of geological features and predicted drilling mechanics per unit depth includes a printout.
【請求項50】 請求項48記載のコンピュータ・プロ
グラムにおいて、さらに、前記地質的特徴の少なくとも
1つの図式表示、及び前記予測された穿孔メカニックス
の少なくとも1つの図式表示が、カラー・コード化され
ることを特徴とするコンピュータ・プログラム。
50. The computer program of claim 48, wherein at least one graphical representation of the geological feature and at least one graphical representation of the predicted drilling mechanics are color coded. A computer program characterized by the above-mentioned.
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