MX2014012526A - Visualizacion de optimizaciones utilizando variables de consecucion de objetivos. - Google Patents

Abstract

La presente descripción describe varios sistemas y métodos para crear y presentar visualizaciones de optimizaciones que emplean variables de consecución de objetivos normalizadas. Por lo menos un método ilustrativo incluye definir funciones de consecución de objetivos que cada una opera en por lo menos una de varias variables de consecución de objetivos (cada una de las variables de consecución de objetivos representa una característica de un objeto físico o un proceso), y transformar intervalos de valores para por lo menos dos variables de consecución de objetivos en intervalos de niveles de consecución de objetivos correspondientes aplicando por lo menos una de las funciones de consecución de objetivos a los intervalos de valores de las variables de consecución de objetivos (las variables de consecución de objetivos son función de por lo menos una variable de control común). El método adicionalmente incluye los intervalos de niveles de consecución de objetivos correspondientes para producir un intervalo de niveles de consecución de objetivos combinados, y presentar a un usuario una representación visual del intervalo de niveles de consecución de objetivos combinados, permitiendo que el usuario seleccione intervalos de valores para la variable de control común.

Description

VISUALIZACION DE OPTIMIZACIONES UTILIZANDO VARIABLES DE CONSECUCION DE OBJETIVOS Antecedentes de la Invención La complejidad de muchos problemas del mundo real algunas veces hace difícil o imposible conseguir un solo mejor objetivo. En su lugar solo puede ser posible identificar una combinación óptima de múltiples objetivos parcialmente conseguidos. En la solución de los problemas, los objetivos se correlacionan entre sí a través de una o más variables de control y el nivel de consecución de cada objetivo se calcula como función de los valores de control aplicables. Se identifica una solución óptima que proporciona el nivel de consecución global máximo medido por cierta combinación de niveles de consecución de objetivos individuales. Debido a la complejidad de las relaciones que existen entre variables de control y objetivos, la alteración de un valor de una variable de control para aumentar el nivel de consecución de un objetivo puede reducir el nivel de consecución de otro objetivo. En casos extremos, algunos objetivos pueden de hecho ser mutuamente exclusivos, requiriendo una reevaluación de cuáles niveles de consecución son aceptables para cada objetivo.

La perforación de pozos de petróleo y gas es un ejemplo del problema, en donde tan solo unas pocas variables de Ref.: 251546 control (por ejemplo, peso sobre la broca, velocidad rotacional de la broca y caudal del fluido de perforación) pueden impactar en varios objetivos diferentes de maneras muy variadas. Los objetivos pueden incluir, por ejemplo, maximizar la velocidad de penetración, mantener la densidad de circulación equivalente debajo del gradiente de fractura, minimizar la frecuencia de reemplazo de la broca, y minimizar vibraciones en el montaje del fondo de la perforación. Por lo tanto, por ejemplo, aumentar el peso en la broca puede aumentar la velocidad de penetración (generalmente deseable), pero también puede aumentar la frecuencia a la cual la columna de perforación debe sacarse para reemplazar brocas gastadas (generalmente no es deseable).

A pesar de que existen varias téenicas matemáticas para efectuar la optimización de múltiples objetivos, muchas de estas técnicas se enfocan en hallar soluciones de forma cerrada, es decir, soluciones que pueden expresarse analíticamente en términos de un número limitado de funciones bien conocidas (por ejemplo, constantes, variables simples, operaciones aritméticas elementales, raíces enésimas, exponentes, logaritmos, etc.). Como ya mencionó, los objetivos pueden estar en conflicto a tal grado que impiden la expresión analítica del problema de optimización en forma cerrada. En tales casos, las técnicas recursivas que intentan combinar iterativamente los objetivos hasta que se identifica una optimización aceptable típicamente divergirá sin identificar una solución. Además, las téenicas proporcionan poca retroalimentación útil, en caso de que exista, para identificar qué pasos pueden tomarse para solucionar un conflicto entre objetivos, o identificar cómo afectan las variaciones en los valores de las variables de control el grado de incompatibilidad entre los objetivos.

Breve Descripción de las Figuras Consecuentemente, en las figuras y en la siguiente descripción se describen ejemplos específicos de sistemas y métodos de visualización de optimizaciones que emplean variables de consecución de objetivos normalizadas. En las figuras: La figura 1 muestra un equipo de perforación ilustrativo que incorpora por lo menos algunos sistemas y métodos ilustrativos para visualizar optimizaciones de variables de consecución de objetivos.

La figura 2 muestra un ejemplo de una variable de consecución del objetivo y como función de una variable de control x.

La figura 3 muestra una función de consecución del objetivo ilustrativa graficada como función de una variable de control x.

La figura 4 muestra una función de consecución del objetivo ilustrativa graficada como función de una variable de consecución y.

Las figuras 5A a 5E muestran ejemplos adicionales de funciones de consecución de objetivos.

Las figuras 6A y 6B muestran gráficas de ejemplo de dos funciones de consecución de objetivos relacionadas a través de una variable de control común x.

La figura 7 muestra una gráfica ilustrativa de las dos funciones de consecución de objetivos de las figuras 6A y 6B solapadas una sobre la otra.

La figura 8 muestra una gráfica ilustrativa de la suma ponderada de las dos funciones de consecución de objetivos de las figuras 6A y 6B.

Las figuras 9A-9C muestran valores de variables de consecución de objetivos de ECD y de carga de detritos de perforación tabulados de ejemplo como función del diámetro de los detritos de perforación, el caudal del fluido de perforación y la velocidad de penetración.

Las figuras 10A-10C muestran tablas de niveles de consecución de objetivos que corresponden respectivamente a las tablas de las figuras 9A-9C.

Las figuras 11A-11C muestran tablas de niveles de consecución de objetivos que resultan de la combinación de las tablas de niveles de consecución de objetivos de ECD y de carga de detritos de perforación de las figuras 10A-10C.

La figura 12 muestra una visualización tridimensional ilustrativa de los valores de niveles de consecución de objetivos combinados de las tablas de las figuras 11A-11C.

Las figuras 13A-13C muestran las tablas de niveles de consecución de objetivos de las figuras 11A-11C después de ajustar los valores de variables de consecución de objetivos para considerar los sólidos acumulados en el fluido de perforación.

La figura 14 muestra una visualización tridimensional ilustrativa de los valores de niveles de consecución de objetivos combinados de las tablas de las figuras 11C y 13C.

Las figuras 15A-15E muestran tablas de niveles de consecución de objetivos para valores de ECD como función de las RPM de la columna de perforación y el caudal del fluido de perforación.

La figura 16 muestra una visualización tridimensional ilustrativa de los valores de niveles de consecución de objetivos de ECD de las tablas de las figuras 15A-15E.

La figura 17 muestra niveles de consecución de objetivos de SPP tabulados de ejemplo como función del caudal del fluido de perforación.

La figura 18 muestra una gráfica ilustrativa de la tabla de niveles de consecución de objetivos de la figura 17.

La figura 19 muestra niveles de consecución del objetivo de vibración del BHA tabulados de ejemplo como función de las RPM.

La figura 20 muestra una gráfica ilustrativa de la tabla de niveles de consecución de objetivos de la figura 19.

Las figuras 21A-21E muestran tablas de niveles de consecución de objetivos combinados que reflejan la suma ponderada de los valores de consecución de objetivos de las figuras 15A-15E, 17 y 19.

La figura 22 muestra una visualización tridimensional ilustrativa de los valores de niveles de consecución de objetivos combinados de las tablas de las figuras 21A-21E.

La figura 23 muestra una visualización ilustrativa de la combinación de los modelos y gráficas de niveles de consecución de objetivos en los ejemplos de las figuras 15A-22.

La figura 24 muestra un método ilustrativo para producir y visualizar niveles de consecución de objetivos y combinaciones de niveles de consecución de objetivos ya sea de un programa de modelado de perforación o datos de perforación en tiempo real.

La figura 25 muestra un método ilustrativo para incorporar el método de la figura 24 a un bucle de control de operaciones de perforación en tiempo real.

La figura 26 muestra un sistema basado en computadora ilustrativo adecuado para implementar los métodos de las figuras 24 y 25.

Sin embargo, debe entenderse que las modalidades específicas proporcionadas en las figuras y en su descripción detallada no limitan la descripción. Por el contrario, proporcionan la base para que alguien con experiencia normal en la téenica reconozca las formas alternativas, equivalentes, y modificaciones que están incluidas junto con una o más de las modalidades proporcionadas en el alcance de las reivindicaciones anexas.

Descripción Detallada de la Invención Los párrafos siguientes describen sistemas y métodos de visualización de optimizaciones ilustrativos que utilizan variables de consecución de objetivos normalizadas. Primero se presenta un vistazo básico de las funciones de consecución de objetivos (descrito más detalladamente más adelante) y su uso en problemas de optimización, junto con ejemplos de diferentes tipos de esas funciones en el contexto de las operaciones de perforación de pozos y simulaciones de tales operaciones. Se describen técnicas y los ejemplos para producir niveles de consecución de objetivos a partir de funciones de consecución de objetivos y combinando los niveles de consecución de objetivos, con un enfoque en la presentación de tales combinaciones como una visualización de un problema de optimización. Se describen entonces visualizaciones ilustrativas de varios ejemplos de optimización de perforación de pozos. Finalmente, se detalla un método ilustrativo en el contexto tanto de diseño de un pozo como de un sistema de perforación en tiempo real, tal como una modalidad basada en computadora que implementa el método descrito.

Como se indicó previamente, los problemas de optimización pueden incluir una serie de objetivos en conflicto que necesitan equilibrarse entre sí. Con el fin de lograr este balance, necesitan identificarse y cuantificarse objetivos relevantes. Se especifican uno o más niveles y/o intervalos de valores que definen si se consigue un objetivo y en qué grado. A pesar de que la especificación de tales niveles e intervalos puede basarse ya sea en observaciones subjetivas o empíricas, el resultado final es una medida cuantificada del nivel de consecución de un objetivo. Este nivel de consecución del objetivo cuantificado puede expresarse como función de una o más variables de control, y esta función se cita en la presente descripción como una función de consecución del objetivo.

A lo largo de la presente descripción se usan operaciones y simulaciones de perforación de pozos de petróleo y gas para ilustrar la manera en la que puede identificarse una función de consecución del objetivo y utilizarse para ayudar a identificar soluciones a un problema de optimización. La figura 1 muestra un ejemplo de un equipo de perforación que incorpora por lo menos algunas de los sistemas y métodos ilustrativos descritos en la presente. Una plataforma de perforación 2 soporta una torre de perforación 4 que tiene un bloque de desplazamiento 6 para elevar y descender una columna de perforación 8. Una varilla de arrastre 10 soporta la columna de perforación 8 al ser descendida a través de una mesa rotatoria 12. Una broca 14 es impulsada por un motor del fondo de la perforación y/o por rotación de la columna de perforación 8. Cuando la broca 14 gira, crea un barreno 16 que pasa a través de varias formaciones 18. Una bomba 20 hace circular fluido de perforación a través de un tubo de alimentación 22 a la varilla de arrastre 10, al fondo de la perforación a través del interior de la columna de perforación 8, a través de orificios en la broca 14, regresando a la superficie a través del espacio anular alrededor de la columna de perforación 8, y al interior de foso de retención 24. El fluido de perforación transporta detritos de perforación desde el barreno al interior del foso 24 y ayuda a mantener la integridad de barreno.

Una herramienta de registro mientras se perfora (LWD, por sus siglas en inglés) 26 está integrada en el montaje del fondo de la perforación (BHA, por sus siglas en inglés) cerca de la broca 14. Cuando la broca extiende el barreno a través de las formaciones, la herramienta de LWD 26 recolecta mediciones que se relacionan con varias propiedades de la formación así como también la orientación de la herramienta y varias otras condiciones de perforación. La herramienta de LWD 26 puede adoptar la forma de un collar de perforación, es decir un tubular de pared gruesa que proporciona peso y rigidez para ayudar al proceso de perforación. La herramienta de LWD 26 también puede incluir una herramienta de análisis óptico de fluidos que monitorea propiedades del fluido del barreno. Puede incluirse un conector de telemetría 28 para transferir datos de medición a un receptor superficial 30 y recibir comandos de la superficie. En algunas modalidades, el conector de telemetría 28 no se comunica con la superficie, sino más bien almacena datos de registros para recuperación posterior en la superficie cuando se recupera el montaje de registro.

El proceso de perforación de un pozo utilizando un equipo de perforación como el de la figura 1 puede describirse como un problema de optimización de variables múltiples. En su forma más simple, el objetivo es perforar lo más rápido posible y minimizar costos. El de otra manera, el objetivo es mantener la velocidad de penetración (ROP, por sus siglas en inglés) tan alta como sea posible, sin exceder otras restricciones que pueden resultar en un aumento en NPT. Tales restricciones pueden incluir, pero no se limitan a: maxi izar la velocidad de remoción de detritos de perforación de un agujero perforado; mantener la densidad de circulación equivalente (ECD, por sus siglas en inglés); mantener la densidad estática equivalente (ESD, por sus siglas en inglés) por arriba de la presión de los poros; evitar que el tubo de perforación se tapone debido a un pobre transporte de detritos de perforación; minimizar el momento de torsión, el arrastre y la vibración de la columna de perforación; maximizar la vida útil de la broca y la ROP; mantener y controlar el peso sobre la broca (WOB, por sus siglas en inglés); la reología y la densidad del fluido de perforación; la ubicación del agujero de perforación; y manejar el diámetro de los detritos de perforación.

Cada una de las restricciones anteriores pueden presentarse como variables de consecución de objetivos que se restringen a ciertos intervalos de valores aceptables. Las funciones de consecución de objetivos pueden definirse entonces como la producción de un nivel de consecución de objetivos con base en si los valores de las variables de consecución de objetivos son mantenidas dentro de los intervalos aceptables definidos, y también con base en qué tan cerca están esos valores de un umbral entre un intervalo aceptable y uno inaceptable. La figura 2 muestra un ejemplo de una variable de consecución del objetivo y como función de una variable de control x. En este ejemplo, se establece un valor de umbral y = T, creando dos grupos de intervalos. Para valores de x < xi y x > x2, y está por abajo del valor de umbral. Para xi < x < x2, y está por arriba del valor de umbral . Dependiendo de la naturaleza de la variable de consecución del objetivo, cualquier grupo puede definir un intervalo de valores aceptables para y. Para propósitos de ilustración, loa valores por arriba del valor de umbral T en la figura 2 serán tratados como valores aceptables. Debe apreciarse que aunque y es dependiente de x, los sistemas y métodos descritos no requieren caracterizar y/o cuantificar la relación entre x y y. Todo lo que se necesita son los pares de valores. Por lo tanto, por ejemplo, las mediciones empíricas tomadas en un sitio de perforación pueden usarse sin entender necesariamente porqué o cómo y varía como función de x.

Una vez que se ha definido un intervalo de valores aceptables para una variable de consecución del objetivo, puede definirse una función de consecución del objetivo f(x) que produce un valor normalizado. Aunque los valores de consecución de objetivos normalizados yn (es decir, el nivel de consecución del objetivo) producidos por una función de consecución del objetivo f(x) puede definirse en cualquier número de intervalos de valores, por simplicidad los ejemplos y las modalidades descritas utilizarán niveles que van desde yn = 0 hasta yn = 1. La figura 3 muestra una gráfica de la función de consecución del objetivo para el ejemplo de la figura 2. Para esta función de consecución del objetivo, el nivel de consecución del objetivo yn alcanza un valor máximo de 1 (consecución total o mejor consecución del objetivo) cuando el valor de la variable de consecución del objetivo y está en su máximo, y cae linealmente cuando el valor y disminuye mientras está por arriba del valor de umbral T. Una vez que está en el valor de umbral o por debajo de éste, el nivel de consecución del objetivo yn cae hasta cero (no hay consecución o no pudo conseguirse el objetivo).

Debe apreciarse que la función de consecución del objetivo yn = f(x) se expresa como función de la variable de control x, no de la variable de consecución del objetivo y. Esto permite correlacionar más fácilmente dos o más funciones de consecución de objetivos, como se explica más detalladamente abajo. Sin embargo, algunas veces es útil describir el comportamiento de una función de consecución del objetivo graficando el nivel de consecución del objetivo yn como función de la variable de consecución del objetivo y. La gráfica ayuda a ilustrar la relación entre una variable de consecución del objetivo y la métrica utilizada para medir el nivel de consecución del objetivo. La figura 4, por ejemplo, muestra una gráfica de la relación entre el nivel de consecución del objetivo yn y la variable de consecución del objetivo y utilizada para definir la función de consecución del objetivo de la figura 3. Para los valores de la variable de consecución del objetivo y en o por arriba de yraáx, el nivel de consecución del objetivo yn = 1. Por debajo de y = ymáx, el nivel de consecución del objetivo disminuye linealmente desde 1 hasta 0.75 hasta y = T. Para los valores de la variable de consecución del objetivo y por debajo de T, el nivel de consecución del objetivo yn es cero.

Las Figuras 5A a 5E muestran otros ejemplos de relaciones entre la variable de consecución del objetivo y y el nivel de consecución del objetivo yn, útiles para definir funciones de consecución de objetivos que pueden implementarse mediante variaciones de las modalidades ilustrativas descritas. La figura 5A muestra una función de pulsos, en donde un objetivo se consigue en su totalidad (yn = 1) para un intervalo de valores de la variable de consecución del objetivo (yi a y2), pero no conseguido en su totalidad (yn = 0) para valores fuera del intervalo (es decir, una consecución y una no consecución del objetivo). La figura 5B muestra una función escalonada desde una no consecución del objetivo hasta una consecución total del objetivo para valores por arriba de yi, y después una reducción lineal hasta la no consecución entre yi y y2 (es decir, un objetivo de consecución menor con un límite superior). La figura 5C muestra una no consecución por debajo de yi, después un aumento lineal desde la no consecución hasta la consecución total yi y y2, y después una función escalonada desde la consecución total hasta la no consecución del objetivo y2 (es decir, un objetivo de consecución superior con un límite inferior).

La figura 5D muestra una no consecución del objetivo fuera del intervalo entre yi y y2, un aumento lineal gradual desde la no consecución del objetivo en yi hasta la consecución total del objetivo en un punto intermedio entre yi y y2í y un aumento desde la consecución total del objetivo en el punto intermedio hasta la no consecución del objetivo en y2 (un objetivo de consecución en un punto intermedio entre un límite inferior y uno superior). La figura 5E muestra una gráfica similar a 5D, pero con una función de consecución del objetivo que se basa en una distribución Gaussiana en torno de un punto intermedio. Estos son solo unos pocos ejemplos de relaciones útiles para definir una función de consecución de objetivos. Muchas otras relaciones serán evidentes para aquellos con experiencia normal en la téenica, y todas esas relaciones están dentro del alcance de la presente descripción.

Como puede verse de la descripción anterior, las funciones de consecución de objetivos de las modalidades ilustrativas descritas producen un intervalo de niveles de consecución de objetivos en un intervalo de los valores de variables de control. Al presentar gráficamente intervalos de niveles de consecución de objetivos generados por las funciones de consecución de objetivos y/o combinaciones de niveles de consecución de objetivos, un usuario de las modalidades ilustrativas puede identificar intervalos de valores de variables de control para conseguir un objetivo, intervalos de valores de variables de control que fallan en conseguir el objetivo y el comportamiento de la transición entre la consecución y la no consecución del objetivo. La información puede ayudar a un usuario a identificar no solo qué rango de valores de variables de control ofrecerá los mejores niveles de consecución de objetivos globales, sino también cosas como la sensibilidad entre cambios en las variables de control y el nivel de consecución de objetivos global, cuyas variables de control tienen la ventana de niveles de consecución de objetivos más estrecha en comparación con otras variables de control, y cuyas variables de control pueden ocasionar anomalías en el nivel de consecución de objetivos global.

El uso de niveles de consecución de objetivos producidos por funciones de consecución de objetivos, los cuales con valores normalizados son por definición adimensionales, facilita la combinación de resultados de dos o más funciones de consecución de objetivos, tales como dos funciones de consecución de objetivos ilustrativas mostradas en la figura 6. En el ejemplo mostrado, las dos funciones de consecución de objetivos fi(x) y f2(x) dependen de la variable de control x. La figura 7 muestra las dos funciones traslapadas a lo largo de un intervalo común para la variable de control x. Las dos funciones pueden combinarse para producir un solo nivel de consecución del objetivo. La figura 8 ilustra tal combinación, utilizando una suma ponderada de cada nivel de consecución del objetivo individual con un factor de ponderación de 0.5 para ambos niveles. Como puede verse en la figura 8, el área en donde las dos funciones de consecución de objetivos se traslapan es en donde el nivel de consecución del objetivo es el más alto.

Debe apreciarse que aunque las dos funciones combinadas en el ejemplo 8 dependen directamente de la misma variable de control, otras modalidades ilustrativas pueden incluir por lo menos una función de consecución del objetivo que es indirectamente dependiente de una o más variables de control. En tal caso, una función de asociación separada puede asociar un primer conjunto de valores de variables de control para una función a un intervalo de interés de un segundo conjunto de valores de variables para otra función. Esto permite que ambas funciones se grafiquen en relación con un intervalo común de valores de variables de control.

Para ilustrar mejor el uso de funciones de consecución de objetivos y niveles de consecución de objetivos, y para ilustrar adicionalmente cómo pueden combinarse los niveles de consecución de objetivos por múltiples funciones de consecución de objetivos para generar niveles de consecución de objetivos combinados, se presenta a continuación un ejemplo de perforación de un pozo. Los valores utilizados en el ejemplo se presentan como valores de un programa de modelado de perforación producidos durante la fase de diseño del pozo. Sin embargo, también pueden usarse datos en tiempo real de un pozo real que está siendo perforado (por ejemplo, para evaluar la eficiencia de las operaciones de perforación al ir avanzando la perforación).

Generalmente es deseable maximizar la ROP mientras se perfora un pozo, pero existen límites de cuán rápido puede perforarse el pozo. Los aumentos en la ROP también resultan en aumentos en la ECD, la cual generalmente está limitada por el gradiente de fractura. Si se excede el gradiente de fractura, el fluido de perforación puede perderse hacia la formación y en un caso extremo pueden producirse pérdidas de fluido serias. Por lo tanto, la meta es mantener los parámetros de perforación dentro de márgenes seguros que maximicen la ROP evitando al mismo tiempo que la ECD llegue muy cerca del gradiente de fractura. Otro factor que puede limitar la ROP es el tamaño de los detritos de perforación. La ROP aumenta al aumentar el peso de la broca (WOB), lo cual también ocasiona un aumento en el tamaño de los detritos de perforación. Los detritos de perforación más grandes son más difíciles de transportar y pueden dar lugar a problemas de manejo de presión del barreno del pozo así como también problemas de tubos atascados. Los detritos de perforación más pequeños, que pueden ser demasiado pequeños para ser filtrados, pueden aumentar la viscosidad del fluido de perforación lo cual también puede provocar que la ECD aumente e imponer requerimientos de mantenimiento del fluido adicionales. Por lo tanto, con base en todas estas consideraciones, la meta global más general es hacer que la broca coincida con la formación y minimizar la contaminación por sólidos de perforación del fluido de perforación al mismo tiempo que se mantiene una ROP y una vida útil de la broca aceptables. Las modalidades ilustrativas descritas en la presente ayudan a lograr las metas presentando visualizaciones del problema de optimización. Estas visualizaciones facilitan la identificación de intervalos de valores de variables de control de perforación que producen valores óptimos para variables de consecución de objetivos tales como ECD y tamaño de detritos de perforación.

En el ejemplo presentado, los valores producidos por un programa de modelado de perforación para dos variables de consecución de objetivos, ECD y carga de detritos de perforación, están tabulados como función de tres variables de control, caudal del fluido de perforación, diámetro de los detritos de perforación y ROP. Los valores ilustrativos no tratados tabulados para ECD y carga de detritos de perforación se muestran en las figuras 9A, 9B y 9C. El diámetro de los detritos de perforación F va de 2.54 a 12.7 centímetros (0.1 a 0.5 pulgadas), y el caudal del fluido de perforación Q va de 1.14 a 2.65 m3/min (300 a 700 galones por minuto (gpm)). Se presentan tres conjuntos de tablas, uno para cada tres ROP diferentes: 15.2, 30.5, 45.7 metros/hora (50, 100 y 150 pies/hora (ft/hr)). Para la ECD, se usa la función de consecución del objetivo de la figura 5E (distribución Gaussiana en torno de un valor objetivo), con un valor de ECD objetivo de 7.1 kilogramos por litro (kg/1) (12.2 libras por galón (lbs/galón)), un gradiente de fractura de 7.3 kg/1 (12.5 lbs/gal), y una desviación estándar de ECD con respecto a la presión mientras se perfora (PWD, por sus siglas en inglés) de 0.06 kg/1 (0.1 lb/gal). La consecución total del objetivo está representado por un valor de 1, y disminuye al disminuir el nivel de consecución del objetivo. La no consecución del objetivo está representada por un valor de 0. Para la carga de detritos de perforación, se usa la función de consecución del objetivo de la figura 5A (si o no), con un nivel de consecución del objetivo de 1 (si) para valores de cargas de detritos de perforación entre 0 y 3 por ciento, y un nivel de consecución del objetivo de 0 (no) para valores de cargas de detritos de perforación mayores que 3 por ciento. Las figuras 10A, 10B y 10C muestran los niveles de consecución de objetivos tabulados producidos de los valores de variables de consecución de objetivos de las figuras 9A, 9B y 9C utilizando estas funciones de consecución de objetivos descritas arriba. En las tablas 10A, 10B y 10C se utiliza un sombreado para ilustrar mejor el nivel de consecución del objetivo, mostrándose niveles más bajos de consecución de objetivos sombreados en oscuro y los niveles de consecución de objetivos cada vez más altos mostrándose con sombreados cada vez más claros.

Debido a que cada uno de los niveles de consecución de objetivos de ECD y de carga de detritos están referidos a las variables de control (tamaño de los detritos de perforación, caudal del fluido de perforación y ROP), lo niveles de consecución de objetivos pueden combinarse para producir uno o más niveles de consecución de objetivos combinados, cada uno también función de las variables de control. Las figuras 11A-11C muestran niveles de consecución de objetivos combinados ilustrativos que resultan de la ponderación de los valores de ECD en 0.8 y la carga de detritos de perforación en 0.2, y después agregando los valores ponderados para producir los niveles de consecución de objetivos combinados. Nuevamente, las tablas en cada una de las figuras 11A-11C representan los niveles de consecución de objetivos combinados para cada uno de los tres valores de ROP, 45.7, 30.5 y 15.2 m/hr (150, 100 y 50 ft/hr), respectivamente. Como es evidente de las figuras 11A-11C, los niveles máximos de consecución de objetivos combinados de entre 0.90 y 1.00 se obtienen para los caudales de fluido de perforación de 2.27 a 2.65 m3/min (600 a 700 gpm) , tamaños de detritos de perforación inferiores a 7.62 milímetros (0.3 pulgadas) y una ROP de 15.24 m/hr (50 ft/hr). Esto se debe por lo menos en parte a caudales más altos y detritos de perforación más pequeños que facilitan mejor el transporte de los detritos de perforación. Los tamaños de detritos de perforación más grandes son más difíciles de remover con efectividad, y pueden provocar un aumento significativo en la ECD, en la carga de detritos de perforación y en el momento de torsión de la columna de perforación.

Aunque es posible determinar a partir de las tablas de las figuras 11A-11C qué intervalos de valores de variables de control producen los niveles de consecución de objetivos combinados más altos, una visualización tridimensional de los niveles de consecución de objetivos (individuales y combinados) proporciona una forma más efectiva de presentar los datos, como se muestra en la figura 12. La visualización de los datos tabulados de las figuras 11A-11C facilita en gran medida la identificación de los intervalos de valores de las variables de control que maximizan la consecución combinada del sistema de perforación que se está caracterizando. La visualización también ilustra que los valores de ROP, el nivel de consecución de objetivos combinado del sistema de perforación es menos sensible a cambios en los valores de los tamaños de los detritos de perforación y al caudal del fluido de perforación. El comportamiento no es tan evidente de los datos tabulados, y puede ser importante si necesita tolerarse cierto grado de variabilidad en las variables de control.

El valor de identificar la sensibilidad de los niveles de consecución de objetivos a variaciones en los valores de control se ilustra por medio de la visualización del nivel de consecución de objetivos de la figura 12. Cualquier broca dada producirá por lo menos algunas variaciones en el tamaño de los detritos de perforación En la modalidad ilustrativa mostrada en la figura 12, las variaciones de tamaño de los detritos de perforación entre 2.54 y 7.62 milímetros (0.1 y 0.3 pulgadas) solo producen una disminución del valor de consecución del objetivo de hasta 10 % (desde 1.00 hasta 0.90) a una ROP de 15.2 m/h (50 ft/h). Pero a una ROP de 45.6 m/h (150 ft/h), las mismas variaciones de tamaño de los detritos de perforación pueden producir una disminución del valor de consecución del objetivo de hasta 90 % (desde 0.79 hasta 0.8). La visualización ilustrativa de la figura 12 muestra además que a una ROP de 45.6 m/h (150 ft/h) el sistema de perforación es mucho más sensible a variaciones en el caudal del fluido de perforación. Por lo tanto la visualización ilustrativa de la figura 12 hace fácilmente evidente que al aumentar la ROP, que generalmente se ve como deseable, puede en realidad empujar al sistema de perforación a un intervalo de operación que puede ser difícil y/o caro de sostener, nulificando potencialmente cualquier ganancia lograda por el aumento de la ROP.

Además para ayudar con la identificación de las sensibilidades de las variables de control, las visualizaciones ilustrativas también pueden ayudar a presentar de manera concisa el efecto de variar parámetros adicionales en el modelo de perforación. Las figuras 13A-13C muestran un ejemplo de la variación adicional, en donde los niveles de consecución de objetivos combinados de ECD para el ejemplo de las figuras 11A-11C se vuelven a calcular después de ajustar el modelo para tomar en cuenta el efecto de sólidos acumulados en el fluido de perforación. La acumulación ocurre cuando se arrastran en el fluido de perforación sólidos de baja gravedad, que resultan de la destrucción de rocas. Esto ocasiona un cambio en la viscosidad del fluido de perforación que a su vez ocasiona cambios en los niveles de consecución de objetivos de ECD combinados como se muestra en las tablas de las figuras 13A-13C. Cuando los niveles de consecución de objetivos de ECD combinados para la consecución de ROP más alta para cada caso (con y sin sólidos) están presentes en la visualización de la figura 14, está claro que el intervalo en el tamaño de los detritos de perforación necesitan monitorearse más cuidadosamente y restringirse siempre que se anticipe que se arrastrarán cantidades significativas de sólidos en el fluido de perforación. La visualización también puede ayudar con decisiones con respecto a qué intervalos de mantenimiento del fluido podrían requerirse para la operación de perforación que se está diseñando.

Debe apreciarse que aunque el ejemplo de las figuras 13A-14 muestra cada caso individualmente (con y sin sólidos) en la visualización presentada, también podría calcularse un nivel de consecución del objetivo combinado (es decir, una combinación de valores de consecución de objetivos combinados) y presentarse en una visualización (no mostrada) que permitiría a un diseñador de perforaciones seleccionar intervalos del tamaño de los detritos de perforación que tomarían en cuenta una perforación con o sin sólidos. Esto puede ocurrir en una perforación de gran alcance (ERD, por sus siglas en inglés), en donde pueden encontrarse muchos tipos de materiales, creando variaciones significativas en la cantidad de sólidos arrastrados en el fluido de perforación. Por lo tanto, en el ejemplo mostrado en la figura 14, mantener un tamaño de detritos de perforación entre 5.08 y 6.35 milímetros (0.2 y 0.25 pulgadas) ayudaría a mantener los niveles de consecución de objetivos de ECD combinados consistentemente más alto a lo largo de la perforación del pozo.

Como lo implican las descripciones anteriores, es posible combinar múltiples niveles de consecución de objetivos (individuales o combinados), presentando visualizaciones de niveles de consecución de objetivos tanto individuales como combinados para ayudar a decidir qué valores de variables de control proporcionarán una solución óptima. El siguiente ejemplo ilustra este proceso combinatorio como parte de un diseño de perforación basado en el modelo, y adicionalmente describe una modalidad ilustrativa de una visualización del propio proceso combinatorio. El ejemplo supone un tamaño fijo de detritos de perforación de 6.35 milímetros (0.25 pulgadas), un valor de ECD objetivo de 7.1 kg/1 (12.2 lbs/gal), un gradiente de fractura de 7.3 kg/1 (12.5 lbs/gal, un intervalo de velocidad rotacional de la columna de perforación de 40 a 160 RPM, un intervalo de caudal de fluido de perforación de 1.89 a 3.78 m3/min (500 a 1000 gpm), ROPs de 7.6, 22.9, 38.1, 53.3 y 68.6 m/h (25, 75, 125, 175 y 225 ft/hr), y las siguientes variables de consecución de objetivos: - ECD como función del caudal del fluido de perforación, RPM de la columna de perforación y ROP; - Presión del tubo de subida (SPP, por sus siglas en inglés) como función del caudal del fluido de perforación; y - Vibración del montaje del fondo de la perforación (BHA) como función de las RPM.

Como en los ejemplos anteriores, cada uno de los valores de las variables de consecución de objetivos utilizados para medir el desempeño del sistema de perforación se transforma a niveles de consecución de objetivos mediante una función de consecución de objetivos. Las figuras 15A-15E muestran los niveles de consecución de objetivos de ECD tabulados como función del caudal del fluido de perforación, las RPM de la columna de perforación y 5 velocidades de ROP diferentes. La figura 16 muestra una visualización ilustrativa de estos niveles de consecución de objetivos de ECD. La gráfica muestra el impacto de la rotación del tupo en el transporte de los detritos de perforación, y por lo tanto de la ECD. Por debajo de las 40 RPM la ECD aumenta más allá del gradiente de fractura y lleva el nivel de consecución del objetivo de ECD a 0, lo cual es resultado de la contribución de la alta carga de detritos de perforación a la presión del barreno de pozo. Al aumentar las RPM, mejora el transporte de detritos de perforación y la carga de detritos de perforación disminuye, aumentando rápidamente el nivel de consecución del objetivo de ECD. Como puede verse de la gráfica 16, los aumentos en la consecución de la ECD que resultan del aumento en la velocidad rotacional por arriba de las 80 RPM son significativamente mucho menores que aquellos por debajo de 80 RPM. La visualización de la figura 16 hace evidente que el transporte mejorado de los detritos de perforación de las RPMs de la columna de perforación más altas puede no estar justificado, dado el grado de desgaste adicional en el BHA.

Aunque la información presentada en la visualización ilustrativa de la figura 16 es muy útil en presentar eficientemente una gran cantidad de información de modelado de perforación de forma concisa, incluso puede combinarse información muy útil con los datos de ECD. Para hacer esto, los valores de variables de consecución de objetivos adicionales (cada uno función de una o más variables de control) primero se transforman a niveles de consecución de objetivos. La figura 17, por ejemplo, muestra los niveles de consecución de objetivos de SPP para el sistema de perforación que se está diseñando. Para este sistema, la presión de perforación máxima para el equipo de perforación se supone que es de 24.1 MPa (3500 psi), lo cual ocurre a caudales de fluido de perforación superiores a 2.84 m3/min (750 gpm). Por lo tanto, el nivel de consecución del objetivo es 1 para caudales del fluido de perforación de 2.84 m3/min (750 gpm) o inferiores, y 0 para caudales del fluido de perforación por arriba de 2.84 m3/min (750 gpm). Los niveles de consecución de objetivos resultantes están graficados en la figura 18, los cuales son independientes tanto de las RPM como de la ROP. Similarmente, los valores de vibración de BHA son transformados a los niveles de consecución de objetivos tabulados en la figura 19, reflejando vibraciones inaceptables y/o indeseables en o alrededor de 45 RPM y 110 RPM . Los niveles de consecución de objetivos del BHA en el ejemplo mostrado son independientes del caudal del fluido de perforación y la ROP, y están graficados en la figura 20. Sin embargo, en otras modalidades los niveles de consecución de objetivos del BHA pueden no ser independientes del caudal del fluido de perforación y la ROP.

Una vez que los valores de variables de consecución de objetivos (ECD, SPP y vibración del BHA) se transforman a niveles de consecución de objetivos, lo cual por definición son normalizados y adimensionales, los niveles de consecución de objetivos pueden combinarse entre sí. La combinación se muestra en las tabulaciones ilustrativas de las figuras 21A-21E y la gráfica ilustrativa de la figura 22. La combinación de los ejemplos mostrados es el resultado de una suma ponderada de los niveles de consecución de objetivos, dándose un peso igual a cada uno de los niveles de consecución de objetivos de ECD, SPP y vibración del BHA. La gráfica resultante de la figura 22 ayuda a identificar el intervalo de las variables de control que merecen consideración mediante la condensación de una cantidad significativa de información (por ejemplo, las tablas de las figuras 15A-15E, 17, 19 y 21A-21E) en una sola visualización.

Aunque la visualización ilustrativa de la figura 22 proporciona una herramienta efectiva para presentar información valiosa acerca de un diseño de sistema de perforación, incluso puede presentarse concurrentemente más información mediante una visualización que presente gráficamente la combinación descrita anteriormente. La figura 23 muestra la visualización ilustrativa 2300 que combina visualizaciones de variables de consecución de objetivos tridimensionales (3-D) 2310 con visualizaciones de niveles de consecución de objetivos bidimensionales (2-D) 2320 y la visualización combinada de niveles de consecución de objetivos 3-D 2330. La asociación entre cada visualización de variables de consecución de objetivos 3-D y su correspondiente visualización de consecución de objetivos 2-D se ilustra interconectando líneas de proyección. Por lo tanto, la visualización de variables de consecución de objetivos de ECD 2311 está asociada con las visualizaciones de niveles de consecución de objetivos de ECD 2321, la visualización de variables de consecución de objetivos de SPP 2312 está asociada con visualizaciones de niveles de consecución de objetivos de SPP 2322, y la visualización de variables de consecución del objetivo de vibración del BHA 2313 está asociada con la visualización del nivel de consecución del objetivo del BHA 2323. Debe apreciarse que cada visualización 2-D corresponde respectivamente a las visualizaciones 3-D de las figuras 16 (ECD), 18 (SPP) y 20 (vibración del BHA).

Continuando haciendo referencia a la visualización ilustrativa de la figura 23, cada una de las visualizaciones de variables de consecución de objetivos 3-D están ubicadas una en relación con la otra para ilustrar adicionalmente las relaciones entre las variables de consecución de objetivos y las variables de control que determinan los valores de las variables de consecución de objetivos, y cuáles variables de consecución de objetivos son función de variables de control comunes. Por lo tanto, en el ejemplo de la figura 23, la variable de consecución del objetivo de ECD es función de las variables de control del caudal del fluido de perforación Q. RPM y ROP. La variables de consecución del objetivo de SPP es función solo de la variable de control de Q, y la variable de consecución del objetivo de vibración del BHA es función solo de la variable de control de RPM. El diseñador de perforaciones puede por lo tanto ver de la visualización ilustrativa, por ejemplo, que al variar las RPM de la columna de perforación se obtendrán variaciones de las variables de consecución de objetivos tanto de la vibración del BHA como de la ECD, mientras que las variaciones de ROP solo producirán cambios en la variable de consecución del objetivo de ECD.

Las visualizaciones de consecución de objetivos 2-D de la modalidad ilustrativa de la figura 23 se combinan como se describió previamente para producir las visualizaciones de niveles de consecución de objetivos combinados 3-D 2330. En el ejemplo mostrado, se utiliza una suma ponderada, aunque pueden usarse cualquier número de téenicas diferentes para implementar la combinación, tal como una simple multiplicación de los niveles de consecución de objetivos, suma ponderada categorizada de niveles de consecución de objetivos y comparación individual de la suma ponderada categorizada de variables de consecución de objetivos, y todas esas técnicas de combinación están dentro del alcance de la presente descripción. En por lo menos algunas modalidades ilustrativas, las visualizaciones de niveles de consecución de objetivos específicos y/o los conjuntos de visualizaciones de niveles de consecución de objetivos 2320 que se combinan para producir visualizaciones de niveles de consecución de objetivos 3-D combinados 2330 puede seleccionarlas interactivamente un diseñador de perforaciones que opera una modalidad basada en computadora. Las selecciones interactivas permiten al diseñador de perforaciones ver los efectos de cada combinación en el nivel de consecución del objetivo combinado del diseño de la perforación.

Debe apreciarse que el uso de las visualizaciones de niveles de consecución de objetivos 2-D 2320 ayuda a un diseñador de perforaciones a ver datos de niveles de consecución de objetivos desde aún otra perspectiva que ayuda a comparar rápidamente las visualizaciones de niveles de consecución de objetivos e identificar combinaciones de niveles de consecución de objetivos específicos de interés. Por ejemplo, ambas figuras 16 y 23 muestran las visualizaciones de niveles de consecución de objetivos de ECD, pero la visualización 2-D de 23 proporciona una comparación visual alterna compacta y no obstruida de los datos para cada uno de los cinco valores de ROP representados. Por lo tanto, por ejemplo, está claro que de las visualizaciones de niveles de consecución de objetivos de ECD 2-D 2321 que pueden tolerarse velocidades de ROP ligeramente más altas (las cuales aumentan de arriba abajo) sin sacrificar significativamente niveles de consecución de objetivos (que disminuyen desde un sombreado más ligero a uno más oscuro). La figura 23 también ilustra el hecho de que la ROP puede cambiarse sin afectar los niveles de consecución de objetivos de SPP o de vibración del BHA, dado que ninguno depende de la ROP.

Las visualizaciones y combinaciones de visualizaciones descritas arriba se describen adicionalmente en la figura 24 como el método ilustrativo 2400, adecuado para usarse en la fase de diseño de una operación de perforación. En este método, si los datos ingresados son datos en tiempo real (bloque 2402), se proporcionan al método valores de variables de consecución de objetivos muestreados (bloque 2404). De otra manera un modelo de un sistema (por ejemplo, la operación de perforación antes mencionada) se aplica a valores de variables de control como entrada para el método, produciendo valores de variables de consecución de objetivos (bloque 2403). Una o más visualizaciones de los valores de variables de consecución de objetivos resultantes (reales o modelados) se visualizan entonces a un usuario (bloque 2405). Alternativamente, las visualizaciones de variables de consecución de objetivos pueden presentarse en un tiempo posterior (por ejemplo, al final del método).

Una vez que se han producido/proporcionado las variables de consecución de objetivos, se definen las funciones de consecución de objetivos (bloque 2406) que describen las relaciones entre variables de consecución de objetivos y niveles de consecución de objetivos (y por implicación entre variables de control y niveles de consecución de objetivos). Los niveles de consecución de objetivos son producidos con base en los valores de variables de consecución de objetivos del bloque 2403 o del bloque 2404 aplicando las funciones de consecución de objetivos a los valores de variables de consecución de objetivos relevantes (bloque 2408). Las visualizaciones de los niveles de consecución de objetivos resultantes son visualizados entonces a un usuario (bloque 2410), aauunnqquuee eessttaass visualizaciones también pueden presentarse alternativamente en un tiempo posterior. Los valores de niveles de consecución de objetivos se combinan para producir valores de niveles de consecución de objetivos combinados (bloque 2412) que se presentan al usuario como una o más visualizaciones de niveles de consecución de objetivos combinados (bloque 2414). Una o más visualizaciones de las relaciones de combinación también se presentan al usuario (bloque 2414), finalizando el método (2400).

Aunque el método 2400 puede usarse para presentar visualizaciones de datos producidos ya sean por simulaciones de perforación u operaciones de perforación reales, el método también puede combinarse en el bucle de control de una operación de perforación real, en donde se usan datos en tiempo real para visualizar la consecución real del objetivo de la operación de perforación y se hacen ajustes según se necesiten para que los parámetros de modelado coincidan con los valores de variables de consecución de objetivos medidos. Los resultados del modelo ajustado pueden usarse entonces para guiar selecciones de valores de variables de control mientras avanza la perforación. Estos ajustes operan para mejorar la precisión del modelo y proporcionar visualizaciones de niveles de consecución de objetivos (individuales o combinadas) que reflejan las condiciones de perforación reales. El monitoreo y retroalimentación en tiempo real permite por lo tanto que las visualizaciones de niveles de consecución de objetivos tanto del modelo como de la perforación real se usen para mejorar la consecución combinada del objetivo de la operación de perforación mientras avanza la perforación.

La figura 25 muestra un ejemplo ilustrativo del método 2400 siendo integrado a un método en tiempo real 2500. Un ingeniero de perforaciones (o equipo de ingenieros) decide o "racionaliza" un intervalo de valores de variables de control que suministrará al modelo (bloque 2502) con base en cualquier número de criterios objetivos y/o subjetivos (por ejemplo, con base en los resultados del modelado inicial producidos durante la fase de diseño del sistema de perforación). Estos valores de variables de control se suministran al método 2400 para producir las varias visualizaciones de variables de consecución de objetivos y de niveles de consecución de objetivos como se describió anteriormente (bloque 2503). Estas visualizaciones se usan conjuntamente para decidir un intervalo de valores de operaciones de variables de control a utilizar, que después se aplican a la operación de perforación real (bloque 2504).

Al avanzar la perforación, los valores de variables de consecución de objetivos medidos y los niveles de consecución de objetivos correspondientes son presentados por el método 2400 como visualizaciones en tiempo real al ingeniero o a los ingenieros de perforaciones (bloque 2505). Estas visualizaciones permiten que el ingeniero o los ingenieros de perforacipnes monitoreen continuamente y comparen valores reales y modelados. Las visualizaciones pueden incluir sobreponer una indicación de una variable de consecución del objetivo actual en una visualización 2-D y/o 3-D de la variable de consecución del objetivo modelada, y/o similarmente sobreponer niveles de consecución de objetivos individuales y combinados actuales en su correspondiente visualización modelada 2-D y/o 3D. Alternativamente, puede presentarse una gráfica X/Y de una variable o un nivel de consecución del objetivo, junto con su valor de modelo objetivo, como función del tiempo. Muchos otros tipos de visualizaciones comparativas serán evidentes para aquellos con experiencia normal en la téenica, y todas esas visualizaciones comparativas están dentro del alcance de la presente descripción.

Siempre y cuando las diferencias entre valores modelados y en tiempo real no excedan un umbral (bloque 2506) y la perforación no haya terminado (bloque 2508), la perforación continúa con los parámetros de modelado seleccionados y los valores de variables de control. Si las diferencias de valores de modelo/tiempo real exceden un umbral (bloque 2506), los parámetros de modelo se ajustan para tomar en cuenta las diferencias (bloque 2510). Las variables de control nuevamente se racionalizan (bloque 2502) y se suministran al método/bloque 2400A, y de nuevo se seleccionan valores de operación de variables de control para la perforación (bloque 2504) reflejando los parámetros modelados y los niveles de consecución de objetivos resultantes. Los bloques 2505 y 2506 son ejecutados de nuevo. De esta manera, los valores de variables de control son ajustados al avanzar la perforación para reflejar condiciones de perforación reales, manteniendo el nivel de consecución del objetivo combinado de la operación de perforación en o cerca del valor o los valores objetivo. El método en tiempo real 2500 continúa ejecutándose hasta que se completa la perforación (bloques 2508 y 2512).

Los métodos 2400 y 2500 pueden realizarse mediante un sistema basado en computadora, como se ilustra por medio de sistema 2600 de ejemplo de la figura 26. Se recolectan datos telemedidos de los sistemas de detección del equipo de perforación y sensores del BHA por medio del subsistema de adquisición de datos 2610. Los datos reflejan una amplia variedad de parámetros de perforación medidos, incluyendo las variables de control y las variables de consecución de objetivos de interés. El subsistema de adquisición de datos 2610 se acopla al subsistema de procesamiento de datos digital de propósito general (GPDDP, por sus siglas en inglés) 2630 y al subsistema de almacenamiento de datos 2620.

El subsistema de adquisición de datos 2610 proporciona los datos recolectados ya sea al subsistema de GPDDP 2610 para procesamiento, al subsistema de almacenamiento de datos 2620 para almacenamiento y procesamiento posterior/adicional, o concurrentemente a ambos subsistemas.

El subsistema de almacenamiento de datos 2620 puede usar cualquier número de teenologías de almacenamiento conocidas, incluyendo pero sin limitarse a RAM, memoria Flash, medios magnéticos, medios ópticos, medios fijos, medios removibles, redes de área de almacenamiento, y almacenamiento unido a redes, solo por nombrar unos cuantos ejemplos. El subsistema de almacenamiento de datos 2620 proporciona almacenamiento de datos para el subsistema de GPDDP 2630, además de cualquier almacenamiento similar mantenido en el subsistema de GPDDP 2630. Tales datos incluyen, pero no se limitan a, datos de configuración de modelado, resultados de modelado, datos de consecución de objetivos y datos de visualización.

El subsistema de GPDDP 2630 puede implementarse usando cualquiera de una amplia variedad de dispositivos de cómputo y tecnologías, incluyendo pero sin limitarse a computadoras personales, computadoras móviles, computadoras estaciones de trabajo, computadoras servidores, computadoras de módulos tipo cuchilla (computadoras blade), computadoras centrales, computadoras agrupadas, sistemas de cómputo distribuido, computadoras virtuales, procesadores de núcleo simple y/o múltiple, sistemas de cómputo de procesadores de núcleo simple y/o múltiples, y sistemas de cómputo cliente-servidor, solo por nombrar unos cuantos ejemplos. Aquellos con experiencia normal en la téenica apreciarán que cualquiera de una variedad de sistemas de cómputo son adecuados para implementar modalidades basadas en computadora de los sistemas y métodos descritos en la presente, y todos esos sistemas de cómputo están dentro del alcance de la presente descripción.

Continuando con referencia a la figura 26, un número de módulos de software 2632-2638 se ejecutan en el subsistema de GPDDP 2630 que conjuntamente son capaces de implementar los métodos 2400 y 2500. El módulo de modelado 2632 aplica un modelo matemático de una operación de perforación a un intervalo de variables de control, racionalizadas y seleccionadas por un usuario del sistema 2600 y proporcionadas al sistema vía un subsistema de I/F de usuario 2640, también acoplado al subsistema GPDDP 2630. Alternativamente, el usuario puede utilizar el subsistema de i/F de usuario 2640 para configurar el módulo de modelado 2632 para aplicar el modelo a una selección de intervalos de valores de variables de control previamente almacenados en el subsistema de almacenamiento de datos 2620. El módulo de modelado 2632 de la modalidad de la figura 26 proporciona los valores de variables de consecución de objetivos resultantes al módulo de cálculo de consecución de objetivos 2634, el cual aplica una o más funciones de consecución de objetivos a los valores de variables de consecución de objetivos para generar niveles de consecución de objetivos. El usuario, a través del subsistema de interfaz de usuario 2640, proporciona interactivamente las funciones de consecución de objetivos al módulo de cálculo de consecución de objetivos 2634, o alternativamente configura el módulo de cálculo de consecución de objetivos 2634 para recuperar y aplicar funciones de consecución de objetivos previamente guardados en el subsistema de almacenamiento de datos 2620.

El módulo de combinación de consecución de objetivos 2636 está configurado interactivamente por el usuario a través del subsistema de I/F de usuario 2640 para combinar uno o más conjuntos de valores de niveles de consecución de objetivos para producir valores de consecución de objetivos combinados. Alternativamente, el usuario puede permitir que el módulo de combinación de consecución de objetivos 2636 combine los niveles de consecución de objetivos de acuerdo con una configuración previamente guardada en el subsistema de almacenamiento de datos 2620. El módulo de visualización 2638 genera una visualización de cualquiera y/o de todos los resultados de cada uno de los módulos 2632-2636, que es presentada al usuario a través de un dispositivo de visualización que es parte del subsistema de I/F de usuario 2640. Las visualizaciones pueden presentarse cuando cada módulo completa su tarea individual, o en conjunto después de que los tres módulos han realizado sus tareas. Adicionalmente, el usuario puede utilizar la I/F de usuario 2640 para dirigir el módulo de visualización 2638 para que visualice selectivamente cualquier visualización individual, o cualquier parte de cualquier visualización. Esto incluye, pero no se limita a, valores de variables de control, valores de variables de consecución de objetivos, niveles de consecución de objetivos, niveles de consecución de objetivos combinados y cualquier relación y/o todas las relaciones entre estos valores y niveles.

Varias otras modificaciones, equivalentes y alternativas serán evidentes para aquellos con experiencia en la téenica una vez que se aprecie por completo la descripción anterior. Por ejemplo, a pesar de que las modalidades de la presente descripción describen ejemplos de operaciones de perforación, otras modalidades pueden incluir refinación petroquímica corriente abajo, operaciones de minería, procesamiento de minerales, producción de materias primas y manufactura de productos. También, aunque la presente descripción describe el uso de valores de consecución de objetivos que miden el grado en que se consiguen los objetivos, los sistemas y métodos descritos también aplicarían por otro lado en el caso de un grado en el que no se consigue un objetivo.

Adicionalmente, otras variables de control y variables de consecución de objetivos serán evidentes para aquellos con experiencia normal en la téenica que pueden afectar el nivel combinado de consecución del objetivo de un sistema y que pueden incluirse en los sistemas y métodos descritos. Las variables incluyen, pero no se limitan a, costos asociados con técnicas u operaciones específicas, disponibilidad de recursos, limitaciones de tiempo, condiciones y riesgos del mercado. Aunque algunas de estas variables pueden no ser objetivamente cuantificables, la objetividad no es requerida por los sistemas y métodos descritos, siempre y cuando se asignen valores (incluso subjetivos) a las variables con niveles de consecución de objetivos que puedan caracterizarse por medio de una función de consecución de objetivos. Todas esas variables están dentro del alcance de la presente descripción. Se pretende que las siguientes reivindicaciones se interpreten incluyendo todas esas modificaciones equivalentes y alternativas cuando sean aplicables.

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (30)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones:

1. Un método de visualización de optimizaciones, caracterizado porque comprende: definir una pluralidad de funciones de consecución de objetivos que cada una opera en por lo menos una variable de consecución del objetivo de una pluralidad de variables de consecución de objetivos, cada una de la pluralidad de variables de consecución de objetivos representa una característica de un objeto físico o proceso; transformar intervalos de valores para por lo menos dos variables de consecución de objetivos en intervalos de niveles de consecución de objetivos correspondientes aplicando por lo menos una de una pluralidad de funciones de consecución de objetivos a los intervalos de valores de las por lo menos dos variables de consecución de objetivos, siendo las por lo menos dos variables de consecución de objetivos función de por lo menos una variable de control común; combinar los intervalos de niveles de consecución de objetivos correspondientes para producir un intervalo de niveles de consecución de objetivos combinado; y presentar una representación visual del intervalo de niveles de consecución de objetivos combinados a un usuario, permitiendo que el usuario seleccione intervalos de valores para la por lo menos una variable de control común.

2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque cada uno de los intervalos de niveles de consecución de objetivos correspondientes comprende un intervalo normalizado de valores desde cero hasta uno inclusive.

3. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque combinar comprende realizar una o más sumas ponderadas de cada uno de los intervalos de niveles de consecución de objetivos correspondientes.

4. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque adicionalmente comprende: asignar valores medidos durante una perforación de un pozo a por lo menos una de la pluralidad de variables de consecución de objetivos; y presentar el estado de la perforación del pozo por lo menos en parte actualizando la representación visual del nivel de consecución del objetivo combinado.

5. El método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque adicionalmente comprende: sobreponer en tiempo real la representación visual del nivel de consecución del objetivo combinado de la perforación del pozo sobre una visualización de un nivel de consecución del objetivo combinado modelado de la perforación del pozo; comparar el nivel de consecución del objetivo combinado con el nivel de consecución del objetivo combinado modelado; y ajustar uno o más de los parámetros de modelado si la diferencia entre el nivel de consecución del objetivo combinado y el nivel de consecución del objetivo modelado excede un valor de umbral.

6. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque adicionalmente comprende: asignar valores calculados medidos por un programa de modelado de perforación a por lo menos una de la pluralidad de variables de consecución de objetivos; y presentar los resultados de modelado de perforación por lo menos en parte actualizando la representación visual del nivel de consecución del objetivo combinado.

7. El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque adicionalmente comprende: sobreponer en tiempo real una visualización de un nivel de consecución del objetivo combinado en tiempo real de la perforación del pozo sobre la visualización del nivel de consecución del objetivo combinado del programa de modelado de perforación; comparar el nivel de consecución del objetivo combinado en tiempo real con el nivel de consecución del objetivo combinado; y ajustar la por lo menos una variable de control común con base en los resultados de la comparación.

8. El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque la por lo menos una variable de control común se selecciona del grupo que consiste de, el caudal del fluido de perforación, las revoluciones por minuto de la columna de perforación, la velocidad de penetración y el peso de la broca.

9. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque adicionalmente comprende: combinar un intervalo de nivel de consecución del objetivo adicional, que corresponde a una variable de consecución del objetivo adicional, con el intervalo de nivel de consecución del objetivo combinado para producir un segundo intervalo de nivel de consecución del objetivo combinado; y presentar al usuario una representación visual del segundo intervalo de nivel de consecución del objetivo combinado.

10. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque adicionalmente comprende: combinar un segundo intervalo del nivel de consecución del objetivo combinado, que resulta de una combinación adicional de dos o más intervalos de niveles de consecución de objetivos correspondientes adicionales, con el intervalo de nivel de consecución del objetivo combinado para producir un tercer intervalo de nivel de consecución del objetivo combinado; y presentar al usuario una representación visual del tercer intervalo de nivel de consecución del objetivo combinado.

11. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque adicionalmente comprende: adquirir valores para cada uno de las por lo menos dos variables de consecución de objetivos; y evaluar cada una de la pluralidad de funciones de consecución de objetivos en tiempo real para cada valor adquirido.

12. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque adicionalmente comprende: adquirir y almacenar valores para cada una de las por lo menos dos variables de consecución de objetivos; y evaluar cada una de la pluralidad de funciones de consecución de objetivos en un tiempo posterior para cada valor almacenado.

13. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque adicionalmente comprende: presentar visualizaciones de un intervalo de valores para por lo menos una variable de consecución del objetivo de la pluralidad de variables de consecución de objetivos y de un intervalo de niveles de consecución de objetivos correspondiente; y presentar una representación visual de la relación entre por lo menos una variable de consecución del objetivo y el intervalo de niveles de consecución del objetivo correspondiente que comprende líneas de proyección entre la por lo menos una visualización del intervalo de valores de variables de consecución de objetivos y la visualización del intervalo de niveles de consecución de objetivos correspondiente.

14. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque adicionalmente comprende presentar una representación visual de la relación entre las por lo menos dos variables de consecución del objetivo, cada una derivada de por lo menos una variable de control común, por medio de: alinear los ejes que corresponden a una de la por lo menos una variable de control común para visualizaciones de cada variable de consecución de objetivos; y descentrar los dos ejes restantes para cada visualización de variable de consecución del objetivo uno en relación con el otro.

15. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque adicionalmente comprende presentar una representación visual tridimensional de la relación entre las por lo menos dos variables de consecución del objetivo, cada una derivada de por lo menos dos variables de control común, por medio de: alinear los dos ejes que corresponden a dos de las por lo menos dos variables de control común para visualizaciones de cada variable de consecución de objetivos; y descentrar el eje restante para cada visualización de variable de consecución del objetivo uno en relación con el otro.

16. Un sistema de visualización de optimizaciones, caracterizado porque comprende: un procesador; y un subsistema de interfaz de usuario, acoplado al procesador, que comprende un dispositivo de entrada que permite a un usuario ingresar datos en el sistema y un dispositivo de visualización que proporciona datos al usuario; en donde el procesador ejecuta software que hace que el sistema: defina una pluralidad de funciones de consecución de objetivos cada una opera en por lo menos una variable de consecución del objetivo de una pluralidad de variables de consecución de objetivos, cada una de la pluralidad de variables de consecución de objetivos representa una característica de un objeto físico o proceso; transforme intervalos de valores para por lo menos dos variables de consecución de objetivos en intervalos de niveles de consecución de objetivos correspondientes aplicando por lo menos una de una pluralidad de funciones de consecución de objetivos a los intervalos de valores de las por lo menos dos variables de consecución de objetivos, siendo las por lo menos dos variables de consecución de objetivos función de por lo menos una variable de control común; combine los intervalos de niveles de consecución de objetivos correspondientes para producir un intervalo de niveles de consecución de objetivos combinado; y presente en el dispositivo de visualización una representación visual del intervalo de niveles de consecución de objetivos combinados a un usuario, permitiendo que el usuario seleccione intervalos de valores para la por lo menos una variable de control común.

17. El sistema de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque cada uno de los intervalos de niveles de consecución de objetivos correspondientes comprende un intervalo normalizado de valores desde cero hasta uno inclusive.

18. El sistema de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque el software adicionalmente hace que el procesador ejecute la combinación realizando una o más sumas ponderadas de cada uno de los intervalos de niveles de consecución de objetivos.

19. El sistema de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque adicionalmente comprende un subsistema de adquisición de datos acoplado al procesador, en donde el software adicionalmente ocasiona que el procesador: asigne valores, adquiridos por el subsistema de adquisición de datos durante una perforación de un pozo, a por lo menos una de la pluralidad de variables de consecución de objetivos; y presente el estado de la perforación del pozo por lo menos en parte actualizando en el dispositivo de visualización la representación visual del nivel de consecución del objetivo combinado.

20. El sistema de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque el software adicionalmente ocasiona que el procesador: sobreponga en tiempo real en el dispositivo de visualización real la representación visual del nivel de consecución del objetivo combinado de la perforación del pozo sobre una visualización de un nivel de consecución del objetivo combinado modelado de la perforación del pozo; compare el nivel de consecución del objetivo combinado con el nivel de consecución del objetivo combinado modelado; y ajuste uno o más de los parámetros de modelado si la diferencia entre el nivel de consecución del objetivo combinado y el nivel de consecución del objetivo modelado excede un valor de umbral.

21. El sistema de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque el software adicionalmente ocasiona que el procesador: asigne valores calculados medidos por un programa de modelado de perforación a por lo menos una de la pluralidad de variables de consecución de objetivos; y presente los resultados de modelado de perforación por lo menos en parte actualizando en el dispositivo de visualización la representación visual del nivel de consecución del objetivo combinado.

22. El sistema de conformidad con la reivindicación 21, caracterizado porque el software adicionalmente ocasiona que el procesador: sobreponga en tiempo real en el dispositivo de visualización una visualización de un nivel de consecución del objetivo combinado en tiempo real de la perforación del pozo sobre la visualización del nivel de consecución del objetivo combinado del programa de modelado de la perforación; permita una comparación del nivel de consecución del objetivo combinado en tiempo real y el nivel de consecución del objetivo combinado; y acepte del dispositivo de entrada uno o más ajustes de la por lo menos una variable de control común que se basa en los resultados de la comparación.

23. El sistema de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque la por lo menos una variable de control común se selecciona del grupo que consiste de, el caudal del fluido de perforación, las revoluciones por minuto de la columna de perforación, la velocidad de penetración y el peso de la broca.

24. El sistema de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque el software adicionalmente ocasiona que el procesador: combine un intervalo de nivel de consecución del objetivo adicional, que corresponde a una variable de consecución del objetivo adicional, con el intervalo de nivel de consecución del objetivo combinado para producir un segundo intervalo de nivel de consecución del objetivo combinado; y presente al usuario una representación visual del segundo intervalo de nivel de consecución del objetivo combinado.

25. El sistema de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque el software adicionalmente ocasiona que el procesador: combine un segundo intervalo del nivel de consecución del objetivo combinado, que resulta de una combinación adicional de dos o más intervalos de niveles de consecución de objetivos correspondientes adicionales, con el intervalo de nivel de consecución del objetivo combinado para producir un tercer intervalo de nivel de consecución del objetivo combinado; y presente al usuario una representación visual del tercer intervalo de nivel de consecución del objetivo combinado.

26. El sistema de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque adicionalmente comprende un subsistema de adquisición de datos acoplado al procesador, en donde el software adicionalmente ocasiona que el procesador: ocasione que el subsistema de adquisición de datos adquiera valores para cada una de las por lo menos dos variables de consecución de objetivos; y evalúe cada una de la pluralidad de funciones de consecución de objetivos en tiempo real para cada valor adquirido.

27. El sistema de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque adicionalmente comprende un subsistema de adquisición y un subsistente de almacenamiento de datos acoplados al procesador, en donde el software adicionalmente ocasiona que el procesador: ocasione que el subsistema de adquisición de datos adquiera y almacene en el subsistema de almacenamiento de datos valores para cada una de las por lo menos dos variables de consecución de objetivos; y evalúe cada una de la pluralidad de funciones de consecución de objetivos en un tiempo posterior para cada valor almacenado.

28. El sistema de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque el software adicionalmente ocasiona que el procesador: presente en la pantalla de visualización visualizaciones de un intervalo de valores para por lo menos una variable de consecución del objetivo de la pluralidad de variables de consecución de objetivos y de un intervalo de niveles de consecución de objetivos correspondiente; y presente en el dispositivo de visualización una representación visual de la relación entre por lo menos una variable de consecución del objetivo y el intervalo de niveles de consecución de objetivos correspondiente que comprende líneas de proyección entre la por lo menos una visualización del intervalo de valores de variables de consecución de objetivos y la visualización del intervalo de niveles de consecución de objetivos correspondiente.

29. El sistema de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque el software adicionalmente ocasiona que el procesador presente en el dispositivo de visualización una representación visual tridimensional de la relación entre las por lo menos dos variables de consecución de objetivos, cada una derivada de por lo menos una variable de control común, ocasionando que el procesador: alinee los ejes que corresponden a una de la por lo menos una variable de control común para visualizaciones de cada variable de consecución de objetivos; y descentre los dos ejes restantes para cada visualización de variable de consecución del objetivo una en relación con la otra.

30. El sistema de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque el software adicionalmente ocasiona que el procesador presente en el dispositivo de visualización una representación visual tridimensional de la relación entre las por lo menos dos variables de consecución de objetivos, cada una derivada de por lo menos dos variables comunes, ocasionando que el procesador: alinee los dos ejes que corresponden a dos de las por lo menos dos variables comunes para visualizaciones de cada variable de consecución de objetivos; y descentre el eje restantes para cada visualización de variable de consecución del objetivo uno en relación con el otro.