NO175165B - Fremgangsmåte for overvåkning av boreprosessen under boring - Google Patents
Fremgangsmåte for overvåkning av boreprosessen under boringInfo
- Publication number
- NO175165B NO175165B NO892615A NO892615A NO175165B NO 175165 B NO175165 B NO 175165B NO 892615 A NO892615 A NO 892615A NO 892615 A NO892615 A NO 892615A NO 175165 B NO175165 B NO 175165B
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- drilling
- drill bit
- penetration
- resistance
- formation
- Prior art date
Links
- 238000005553 drilling Methods 0.000 title claims description 84
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 36
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims description 9
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 84
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 claims description 84
- 230000035515 penetration Effects 0.000 claims description 29
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 20
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 6
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000011161 development Methods 0.000 claims description 2
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 13
- 230000006870 function Effects 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 4
- 208000004188 Tooth Wear Diseases 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 3
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 2
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 1
- 230000001151 other effect Effects 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B49/00—Testing 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
- E21B49/003—Testing 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 by analysing drilling variables or conditions
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B44/00—Automatic control systems specially adapted for drilling operations, i.e. self-operating systems which function to carry out or modify a drilling operation without intervention of a human operator, e.g. computer-controlled drilling systems; Systems specially adapted for monitoring a plurality of drilling variables or conditions
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Geology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
- Drilling And Boring (AREA)
- Paper (AREA)
Description
Det er velkjent at evaluering av borehull på oljefelter kan utføres ved hjelp av kabelførte instrumenter etter full-føringen av boreprosessen. Slike teknikker har vært tilgjengelige for oljeindustrien i flere tiår. Dessverre er disse teknikkene ofte ufordelaktige fordi de bare kan utføres en betydelig tid etter boring og etter at borerøret er blitt fjernet fra borehullet. Selv om kabelteknikkene er effektive når det gjelder å bestemme formasjonsparametrene, er de videre ikke i stand til å gi innsikt om selve boreprosessen.
Som reaksjon på ulempene ved kabelundersøkelser har teknikker som utfører målinger mens borehullet bores, fått større anerkjennelse i oljefeltindustrien som vanlige og til dels uunnværlige tjenester. Mange slike teknikker skiller seg fra de tradisjonelle kabelteknikker ved at teknikker for måling under boring er i stand til å måle boreparametere som ikke bare gir informasjon om selve boreprosessen, men også om egenskapene til de geologiske formasjonene som det bores i.
På grunn av den forholdsvis nylig økede bruk av mange teknikker for måling under boring, er oljeindustrien fremdeles i ferd med å lære av erfaring hvordan den nye informasjonen som blir tilgjengelig ved måling under boring, skal utnyttes mest mulig effektivt. Ikke overraskende har oppsamlet erfaring avdekket noen ganske uventede resultater som i betydelig grad kan forbedre kunnskapen om og effektiviteten av prosessen med å danne borehull i undergrunnen.
U.S. Patent nr 4 627 276 beskriver teknikker for å bestemme en indeks som indikerer borkrone-effektiviteten fra boreparameteret som er utledet på overflaten og nede i hullet. Det blir også foreslått teknikker for å generere en indeks som indikerer flatheten til borkronens tenner. Disse indeksene har vist seg å være uvurderlige for boringen av et borehull siden de gjør det mulig for boreoperatøren å bestemme i sann tid tilstanden til borkronen og dens effektivitet når det gjelder å "lage hull".
U.S. patent nr. 4 685 329 viser en fremgangsmåte for å evaluere borebetingelser under en boreoperasjon. Tilførte dreiemoment, vekt på borkronen, penetreringshastighet og rotasjonshastighet måles, og forholdet x mellom dreiemoment og vekt på borkronen, samt forholdet y mellom penetreringshastighet og rotasjonshastighet beregnes. Punktene (x, y) plottes, og trenden i denne utviklingen overvåkes for å evaluere borebetingelser slik som slitasje på borkronen.
U.S. patent nr. 4 697 650 viser en fremgangsmåte for å anslå verdien av en parameter ved den formasjons-overflate som penetreres under en boreoperasjon. Estimatet foretas ved å måle verdien for en første parameter for formasjonsflaten som penetreres, og sammenligne den målte verdien for denne første parameter med verdier for den samme målte parameter for andre borehulls-steder i en database som omfatter verdi-mengder for korrelerte formasjonsparametere. Sammenligningen bestemmer den mengde i databasen med verdier for den aktuelle parameter som ligger nærmest den målte verdien.
Foreliggende oppfinnelse overvåker borkronens boreeffektivitet ved å måle dreiemoment, vekt på borkronen, penetreringshastighet og rotasjonahastighet, og ved å bruke de målte data sammen med borkronens størrelse og borkrone-relaterte konstanter for å etablere en referanseverdi for bore-effektiviteten under boring i leirholdige formasjoner, tillater oppfinnelsen bore-operatøren å bestemme når leirholdige, porøse eller tette formasjoner er under boring, eller at borebetingelsene påvirkes av andre ting enn litologiske tilstander.
Selv om de beskrevne teknikker viser seg å være vel-lykkede ved mange tilstander nede i borehullet, er de dessverre mindre effektive ved andre tilstander nede i borehullet. Spesielt virker de teknikker som er beskrevet i de ovennevnte patenter best i leirholdige (skifrige) formasjoner. Gjennom ytterligere erfaring som er oppnådd ved utallige anvendelser av teknikkene for boring av borehull, er det blitt oppdaget at det ikke alltid er klart for bore-operatøren om borkronen er i en leirholdig formasjon som oppviser foranderlige egenskaper ettersom borkronen føres frem gjennom formasjonen, eller om borkronen møter en litologisk forandring fra den leirholdige formasjon til en formasjon i hvilken den beskrevne teknikk er mindre effektiv, slik som sandsten eller kalksten. Et instrument for naturlig gamm-stråling til måling under boring nede i hullet kan være til hjelp når det gjelder å skjelne mellom sandsten og leirholdige litologier. Denne informasjonen er imidlertid ikke tilgjengelig i sann tid ved borkronens posisjon. Selv om naturlig gammastråling ofte blir brukt til å skjelne sand fra skifer, blir sensorer for måling under boring vanligvis anbrakt i borestrengen i en viss avstand fra borkronen, slik at denne egenskapen bare blir virksom en viss tid etter at borkronen har trengt gjennom formasjonen, noe som ofte er for sent.
Det er derfor klart ønskelig å identifisere den forma-sjonstype som det bores i mens boringen pågår for å gjøre det mulig for boreoperatøren å bestemme om den utledede informasjon med hensyn til de tidligere kjente indekser for borkrone-effektivitet og dimensjonsløs tann-flathet i tilstrekkelig grad beskriver de aktuelle borebetingelser. Det har til nå ikke vært klart hvordan det skal skjelnes mellom litologier som forandrer seg og en formasjon av samme litologi som oppviser en endring med hensyn til en "hardhets11-egenskap.
Det er nå blitt oppdaget ytterligere teknikker vedrørende oppgaven å skjelne endrede litologier fra en konstant litologi som oppviser endrede boremessige egenskaper. Disse ytterligere teknikker har manifestert seg i foreliggende oppfinnelse, og oppfinnelsen defineres nøyaktig i de vedføyde patentkravene\
Ved praktisering av en foretrukken utførelsesform av oppfinnelsen blir en parameter kalt "dimensjonsløs torsjon" som blir bestemt fra målinger foretatt nede i hullet under boring (MWD) benyttet til å bestemme en indikasjon på borkronens boreeffektivitet. Sammenligning av boreeffektivitet med dets løpende gjennomsnitt gjør det mulig å bestemme om borkronen borer enten i en leirholdig formasjon eller i en tett eller porøs formasjon. Når den formasjonen det bores i, blir bestemt å være ikke-leirholdig, blir den sist gyldige måling av boreeffektivitet i en leirholdig formasjon benyttet for ytterligere tolkning. I tillegg blir en parameter kalt "dimensjonsløs gjennomtrengnings-hastighet" kombinert med et mål på vekten på borkronen nede i hullet for å generere en indikasjon av formasjonens gjennomtrengnings-motstand for borkronen. Verdiene av denne "formasjonsstyrke"-parameteren blir så sammenlignet med en forut bestemt formasjonsstyrke-verdi for å bestemme om borkronen trenger gjennom en porøs formasjon eller om det dreier seg om en tett formasjon eller unormal torsjon av andre grunner. Tvetydighet blir løst ved å referere til størrelsen av boreeffektivitet-parameteren i forhold til det løpende gjennomsnitt.
Det vises til de vedføyde tegninger hvor:
Fig. 1 er en illustrasjon av en anordning for måling under boring i en borestreng med en borkrone under boring i et borehull; Fig. 2 er et blokkskjerna over de tolkningsfunksjoner som utføres på de boreparametere som genereres fra anordningen på figur 1; Fig. 3-5 viser eksempler på logger som er blitt generert i forbindelse med en anvendelse av foreliggende oppfinnelse.
Det vises først til figur 1 hvor det er vist en borestreng 10 opphengt i et borehull 11 og med en typisk borkrone 12 (fortrinnsvis av innleggkrone-typen, men alternativt av PDC-typen) festet til sin nedre ende. Umiddelbart over borkronen 12 en sensoranordning 13 for deteksjon av vekt (W) på borkronen nede i hullet og torsjon (T) nede i hullet konstruert i samsvar med den oppfinnelse som er beskrevet i US patent nr. 4 359 898. Utgangen fra sensoren 13 ble matet til en senderanordning 15, for eksempel av den type som er vist og beskrevet i US patent nr. 3 3 09 656. Senderen 15 er anbrakt og festet inne i en spesiell vektrør-seksjon 16 og frembringer i det borefluidum som sirkuleres nedover inne i borestrengen 10 et akustisk signal som er modulert i samsvar med avfølte data. Signaler blir detektert ved overflaten ved hjelp av et mottakersystem 17 og blir behandlet i en prosessoranordning 14 for å frembringe registrerbare data som er representative for målingene nede i borehullet. Selv om et akustisk dataover-føringssystem er nevnt her, kan andre typer telemetrisystemer selvsagt benyttes, forutsatt at de er i stand til å overføre et forståelig signal nede fra hullet til overflaten under boreoperasj onen.
Det vises nå til figur 2 for en detaljert representasjon av en foretrukket utførelsesform av foreliggende oppfinnelse.
Figur 2 illustrerer de behandlingsfunksjoner som utføres i prosessoranordningen 17 på overflaten. Signalene som representerer vekten W på borkronen og torsjonen (T) nede i borehullet utledet fra sanntids målinger foretatt på stedet ved hjelp av MWD-sensorene 13, blir levert til prosessoren 17. Prosessoren 17 blir også forsynt med verdier bestemt på overflaten av rotasjonshastighet (RPM), borkrone-dimensjon (D) og inntrengningshastighet (R). Grovt sagt reagerer prosessoren 17 på de innmatede verdier av inntrengningshastigheten og torsjonen nede i hullet ved å detektere forekomsten av endrede litologi til forskjell fra endringer i "seigheten" av formasjonsbergarten, samt andre virkninger slik som borkrone-slitasje, for stor torsjon som skyldes stabilisator-uthuling og konus-låsing.
Selv om foreliggende oppfinnelse kan praktiseres ved å programmere prosessoren 17 til å reagere bare på W, R og T, har man funnet at det oppnås forbedrede resultater når R og T blir omformet til de normaliserte størrelser "dimensjonsløs inntrengningshastighet" (RD) og "dimensjonsløs torsjon" (TD) respektive. Dette blir utført i prosessoren 17 som vist på figur 2 ved 22, etter at de variable først er blitt innført ved 20 i henhold til følgende ligninger:
hvor R er inntrengningshastigheten til borkronen i fot pr. timer, RPM er borkronens rotasjonshastighet målt i omdreininger pr. minutt, D er diameteren på borkronen i tommer, T er den torsjon nede i. hullet som utøves av borkronen i tusener av fot-pund, W er verdien av vekten eller trykket på borkronen nede i hullet i kilopund, og FORS er
"formasjonsstyrken" i henhold til ligning:
som blir beregnet ved 26 på figur 2.
Det vises til 24 på figur 2 hvor TD og RD straks de er frembrakt, kan kombineres på enhver egnet måte i prosessoren 17 for å frembringe koeffisientene ( alr a2) for en boreligning, slik som den som er angitt i US patent nr. 4 626 276, som uttrykker borkronens boreeffektivitet ED som en funksjon av dimensjonsløs torsjon og dimensjonsløs inntrengningshastighet. Datapunkter som er representative for TD og n-te rot (vanligvis tatt som kvadratroten) av RD oppnådd ved begynnelsen av et borkrone-løp, når borkronen ikke er slitt, definerer når de plottes mot hverandre, en rettlinjet kurve med en y-akseskjæring ved a^^ og med en helning a2. Verdier av a2 og a2 blir bestemt av prosessoren og blir deretter brukt i analysen, for eksempel i ligning 3 ovenfor.
Når dimensjonsløs torsjon, dimensjonsløs inntrengnings-hastighet, a1 og a2 er bestemt, kan de størrelser som er kjent som dimensjonsløs effektivitet (E) , dimensjonsløs effektivitet korrigert for friksjon (ED) og den dimensjonsløse effektivitet normalisert for endringer i vekten på borkronen^(EDn) nå bestemmes ved 30 i henhold til følgende ligninger:
hvor /i er friksjonskoeffisienten mellom den bergart som bores og tennene i borkronen, © er angrepsvinkelen til borkronens tenner, (tann-halvvinkel for valsekonus-borkroner eller skjærevinkelen for PDC-borkroner) og Wnorm er den vanlige eller anbefalte vekt for den borkrone som brukes. Som man vil forstå fra de ovenstående forhold er E, ED og <E>Dn hovedsakelig
avhengige av torsjonen T nede i borehullet.
Felterfaring med parameteren <E>Dn har ført til den oppdagelse at i en leirholdig formasjon varierer <E>Dn i gjennomsnitt langsomt under vanlige borebetingelser etterhvert som borkronen slipes. I ikke-leirholdige formasjoner oppviser <E>Dn en mer uregelmessig oppførsel. Denne observasjonen gjør det mulig å overvåke oppførselen til <E>Dn som en indikasjon på om borkronen borer i en leirholdig eller en ikke-leirholdig formasjon. Vanligvis blir dette gjort ved å generere en referanseverdi som indikerer boring i en leirholdig formasjon. Referanseverdien er fortrinnsvis en som hovedsakelig som er avhengig av torsjon (T) slik som <E>Dn. Man kan så sammenligne en løpende verdi av <E>Dn med referanseverdien for å bestemme om borkronen for øyeblikket borer i leirholdige formasjoner. For eksempel kan referanseverdien være det løpende gjennomsnitt, <E>Dn, av de foregående fem verdier av <E>Dn som er utledet mens borkronen boret i leirholdige formasjoner. Når boringen nettopp er blitt innledet slik at fem verdier av <E>Dn ikke er tilgjengelige, blir referanseverdien antatt å være en for en ny borkrone og en annen representativ verdi mindre enn 1 for en slitt borkrone.
Ved 32 blir således et løpende gjennomsnitt for verdier <E>Dn utledet fra leirholdige formasjoner, frembrakt. Det løpende gjennomsnitt, <E>Dn, virker som den ovennevnte forut bestemte referanseverdi som hovedsakelig er avhengig av T. Et vindu med øvre og nedre grenseverdier blir dannet omkring det løpende gjennomsnitt og ved 34 blir den løpende verdi av <E>Dn sammenlignet med det området som er frembrakt omkring den siste verdi av det løpende gjennomsnitt. Når det observeres at <E>Dn varierer langsomt, vil <E>Dn forbli innenfor det vindu som er dannet omkring det løpende gjennomsnitt, og det blir fastslått at borkronen borer i en leirholdig formasjon. Når det observeres at <E>Dn varierer hurtig i forhold til sitt løpende gjennomsnitt, vil den løpende verdi av <E>Dn overstige vinduet omkring det løpende gjennomsnitt <E>Dn, og det blir fastslått at variasjonen forårsakes av en annen virkning av borkrone-slitasje, slik som endringer i formasjonsstyrke frembrakt av en forskjellige, ikke-leirholdig litologi.
Bestemmelse av leirholdige formasjoner i forhold til ikke-leirholdige formasjoner er av betydning ikke bare for boreprosessen, men også for etterfølgende tolkning siden det er oppdaget at den uregelmessige oppførselen til <E>Dn i ikke-leirholdige formasjoner ikke tillater pålitelige bestemmelser av virkninger av borkrone-slitasje. Nøyaktige verdier av borkrone-slitasje er meget viktige når det gjelder å korrigere for virkningene av borkronens slitasje på de målte parametere, slik som torsjon nede i hullet på riktig måte. Det har derfor vist seg hensiktsmessig når det er fastslått at borkronen borer i en ikke-leirholdig formasjon, å benytte den siste verdi av <E>Dn da borkronen fremdeles boret i en leirholdig formasjon for at informasjonen skal være meningsfull.
Hvis sammenligningen ved 34 avdekker at den løpende verdi av <E>Dn er innenfor det vinduet som er dannet omkring det løpende gjennomsnitt av <E>Dn, kan den løpende verdi brukes i en bestemmelse ved 38 av "Flat" og "Fors" (som her opptrer som henholdsvis F og FS), som hovedsakelig kan betraktes som borkronens slitasjegrad (S) og et mål på formasjonens motstand mot inntrengning av borkronen (FS). F og FS blir bestemt i henhold til følgende ligninger:
Hvor A<E>Dn er det løpende gjennomsnitt av EDn i leirholdige formasjoner. Koeffisienten 8 blir her benyttet for å samsvare med industriens praksis med å gradere en slik borkrone fra 1 til 8 hvor 1 betegner en ny, ikke-slitt borkrone, og 8 betegner en borkrone som er fullstendig utslitt.
På figur 2 er funksjonsklokken 38 implementert for å utlede indikasjoner for F og FS hvor verdien av <E>Dn faller innenfor de øvre og nedre grenser a det vindu som er anbrakt omkring det løpende gjennomsnitt av <E>Dn. Hvis <E>Dn faller utenfor dette vinduet, er det tydelig at borkronen ikke borer i en leirholdig formasjon (skifer) eller at et boreproblem er i ferd med å utvikle seg.
For ytterligere å forstå beskaffenheten av de hendelser som får den normaliserte boreeffektivitet til å oppføre seg uregelmessig, blir en løpende verdi av FS bestemt ved 36 fra den siste gyldige verdi av ED mens <E>Dn befant seg i vinduet omkring det løpende gjennomsnitt av <E>Dn, ut fra følgende ligning:
Deretter blir det ved 44 bestemt om <E>Dn er over eller under grensene for vinduet omkring det løpende gjennomsnitt av <E>Dn. Hvis verdien er over, blir trinnet med sammenligning av verdien av FS som er bestemt ved 36, med en gjennomsnittlig skiferstyrke utført ved 62. Hvis FS viser seg å være mindre enn den gjennomsnittlige skiferstyrke med 40 %, kan det trygt fastslås at formasjonen er en porøs formasjon.
Hvis derimot FS er lik eller større enn den gjennomsnittlige skiferstyrke, blir det fastslått at avlesningene er et resultat av en annen borebetingelse enn litologi, slik som genereringen av unormal torsjon mellom måletransduserne nede i borehullet og borkronen, slik som en fastlåst konus eller en uthult stabilisator som kan være forbundet med en slitt borkrone.
Størrelsen på den unormale torsjon kan bestemmes ved 64 fra følgende ligning:
hvor XSTQ er den unormale (vanligvis for store) torsjon nedenfor anordningen for måling under boring, og ED<*> er den sist gyldige verdi av ED som er oppnådd mens borkronen fremdeles er i en leirholdig formasjon.
Hvis sammenligningen i beslutningsblokken 44 viser at løpende verdier av <E>Dn er under den nedre grense for vinduet omkring det løpende gjennomsnitt av <E>Dn, blir det deretter ved 46 bestemt om den løpende verdi FS er mindre enn en gjennomsnittlig leirskifer-styrke med 40 %. Hvis dette er tilfelle, blir det konkludert med at den ikke-leirholdige formasjon som det bores i, er porøs. Hvis sammenligningen ved 46 viser at den løpende verdi av FS er lik med eller større enn den gjennomsnittlige leirskiferstyrke, blir det konkludert med at den ikke-leirholdige formasjonen som det bores i, har lav porøsitet eller er "tett". I begge tilfeller kan en kurve for formasjonsegenskaper bestemmes ved å dividere <E>Dn med gjennomsnittsverdien av <E>Dn. En slik kurve som er vist på figur 5, kan tegnes med et sentralt bånd innenfor hvilket det er en indikasjon på leirholdige formasjoner og utenfor hvilket der er en indikasjon på porøse formasjoner i økende og tette formasjoner i avtagende retninger.
Det vises nå til figur 3, 4 og 5 hvor det er vist
eksempler på logger som er blitt generert i forbindelse med en anvendelse av prinsippene ved foreliggende oppfinnelse. Disse figurene viser måledata nede i hullet under boring og data som er utledet på overflaten for en borkrone med riflede tenner
kjørt i en brønn på Gulfkysten. En IADC serie-borkrone ble brukt, og instrumentet nede i hullet (MWD-apparater) var anbrakt over en enkelt stabilisator nær borkronen. Rotasjons-hastigheten over dette borkrone-løpet ble opprettholdt omkring 140 rpm.
Fra venstre til høyre på figur 3 opptrer inntrengnings-hastighet (28) plottet på et diagram fra null til 200 fot pr. time, vekt eller trykk på borkronen nede i hullet (40) plottet fra 0 til 50 kilopund, torsjon (42) nede i borehullet plottet fra 0 til 5 kilofot pund og MWB-resistivitet (48) plottet fra 0 til 2,0 ohm meter som tjener til å skjelne sand/leirskifer-seksjoner.
(Leirskifer har vanligvis en høyere resistivitet enn vannfylt sand). På figur 4, også fra venstre til høyre, opptrer dimen-sjonsløs torsjon (TD) (52) plottet på en skala fra 0 til 0,1 og formasjonsstyrke FS (54) på en skala fra 0 til 200 kpsi. Gjennom leirskifer-seksjonene viser TD en gradvis minskning over borkrone-løpet, noe som skyldes tannslitasje. I
sandsten-seksjonene blir TD uregelmessig og har tendens til å maskere borkronens slitasje-tendens.
Kurven for formasjonsstyrke skjelner klart sand/leirskifer-seksjonene, idet sandstein er formasjonene med minst styrke. Over borkroneløpet øker den tilsynelatende styrke av leirskifrene fra 20 til over 200 kpsi, noe som tilsier at bergarten er hardere å bore. Dette er imidlertid mer en funksjon av borkrone-tilstanden enn styrken til formasjonen.
På figur 5, fra venstre til høyre, er det vist logger over følgende tolkning/svar-produkter: tilsynelatende effektivitet (56) (normalisert dimensjonsløs boreeffektivitet <E>Dn) plottet fra 0 til 2, tannslitasje ("flat" F) (58) plottet fra 0 til 8, og en formasjonsegenskap-kurve (60) basert på borkronens borvirkning. Denne siste formasjonsegenskap-kurven er bare den tilsynelatende effektivitet dividert med et løpende gjennomsnitt av den tilsynelatende effektivitet. Kurven for tilsynelatende effektivitet viser gradvis minsking over skiferseksjonene, noe som skyldes slitasje av borkronens tenner.
Ved automatisk å benytte leirskifer-grenser omkring effektivitetskurven, kan boreresponsen i skiferseksjonene diskrimineres og en nøyaktig beregning av slitasjen på borkrone-tennene i skiferseksjonene kan foretas (flat). I ikke-skifrige seksjoner blir tannslitasjen ansett å være konstant. Ved slutten av borkrone-løpet ble borkronen på overflaten gradert med en slitasjeverdi på 6 av 8.
Endringer fra den vanlige borevirkning på borkronen i leirskifer indikeres ved skarpe økninger og minskninger i den tilsynelatende effektivitet. Basert på responsen til effektivitetskurven og endringen i formasjonsstyrken, blir formasjonen kategorisert ved hjelp av kurven over formasjonsegenskaper som enten leirholdig (innenfor det smale, midtre bånd) en formasjon med porøs sandsten (som faller til høyre for det midtre smale bånd) eller en tett formasjon med lav porøsitet (som faller til venstre for det midtre smale bånd). Når den sammenlignes med resistivitetsloggen viser det seg en utmerket korrelasjon mellom lave resistiviteter og porøse formasjoner og mellom høye resistiviteter og tette formasjoner, som antydet av formasjonsegenskap-loggen. Siden det er utledet fra torsjonsmålingen nede i hullet, har både formasjonsegenskaps-loggen og formasjonsstyrke-loggen en tydelig fordel over andre formasjonsmålinger foretatt ved måling under boring ved at de er utledet ved borkrone-dybde og derfor indikerer formasjonen etterhvert som den bores.
Claims (8)
1. Fremgangsmåte for overvåkning av boreprosessen under boring av et borehull gjennom undergrunnformasjoner med en borkrone, omfattende måling av det dreiemoment som påføres borkronen samt borkronens penetreringshastighet i boreprosessen,
karakterisert ved at kronens boreeffektivitet beregnes ut fra målingen av dreiemoment (T) og penetreringshastighet (R), idet det tas hensyn til vekt på borkronen (W), rotasjonshastighet (RPM), borkronens størrelse (D) og borkrone-relaterte konstanter (alf a2), og en referanseverdi for boreeffektiviteten bestemmes for boring i leirholdige formasjoner, øvre og nedre grenser etableres rundt nevnte referanseverdi, og utviklingen av boreeffektiviteten under boring evalueres som å ligge mellom, over eller under den øvre og nedre grense for å bestemme når det bores i henholdsvis leirholdige, porøse eller tette formasjoner, eller at borebetingelsene påvirkes av andre betingelser enn litologiske sådanne.
2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,
karakterisert ved at nevnte referanseverdi bestemmes mens borkronen borer i leirholdige formasjoner.
3. Fremgangsmåte ifølge krav 1,
karakterisert ved at en verdi for dimen-sjonsløst dreiemoment (T j utledes fra målingen av dreiemoment og defineres ved følgende forhold:
hvor T er dreiemomentet nede i borehullet slik det oppleves av borkronen, W er vekten plassert på borkronen og D er borkronens diameter.
4. Fremgangsmåte ifølge krav 1,
karakterisert ved at beregningen av boreeffektivitet korrigeres for friksjon og normaliseres for endringer i vekt på borkronen, i samsvar med følgende forhold:
hvor EDn er boreeffektiviteten korrigert for friksjon og normalisert for endringer i vekt på borkronen, ED er boreeffektiviteten korrigert for friksjon, W er vekten plassert på borkronen og Wn er den vekt som anbefales plassert på borkronen.
5. Fremgangsmåte ifølge krav 1,
karakterisert ved at den innbefatter de ytterligere trinn at: (a) motstanden mot borkronens penetrering gjennom formasjonen bestemmes; og (b) som reaksjon på motstanden mot penetrering og den bestemte boreeffektivitet, identifiseres porøse formasjoner, tette formasjoner og leirholdige formasjoner.
6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at den innbefatter de følgende trinn: (a) motstanden mot borkronens penetrering gjennom formasjonen bestemmes; og (b) som reaksjon på motstanden mot penetrering og den bestemte boreeffektivitet, identifiseres hendelser med uvanlig dreiemoment.
7. Fremgangsmåte ifølge krav 5,
karakterisert ved at trinnet med å identifisere porøse og tette formasjoner innbefatter de trinn at: (a) en forutbestemt normal verdi for resistans mot borkronens penetrering gjennom formasjonen, etableres; (b) den bestemte motstanden mot penetrering sammenlignes med den forutbestemte normale verdi for motstand mot penetrering; (c) en indikasjon på porøs formasjon genereres når motstanden mot penetrering er mindre enn nevnte forutbestemte normale verdi; og (d) en indikasjon på tett formasjon genereres når motstanden mot penetrering er større enn nevnte forutbestemte normale verdi.
8. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at trinnet med å identifisere hendelser med uvanlig dreiemoment innbefatter de trinn at: (a) en forutbestemt normal verdi for resistans mot borkronens penetrering gjennom formasjonen, etableres; (b) en forutbestemt normal verdi for boreeffektivitet etableres; (c) den bestemte verdien for boreeffektivitet sammenlignes med den forutbestemte normale verdi for boreeffektivitet; (d) den bestemte motstanden mot penetrering sammenlignes med den forutbestemte normale verdi for motstand mot penetrering; og (e) en indikasjon på uvanlig dreiemoment genereres når motstanden mot penetrering er større enn eller lik den forutbestemte normale verdi for resistans mot penetrering og når boreeffektiviteten er større enn den forutbestemte normale verdi for boreeffektivitet.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US07/218,730 US4852399A (en) | 1988-07-13 | 1988-07-13 | Method for determining drilling conditions while drilling |
Publications (4)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO892615D0 NO892615D0 (no) | 1989-06-23 |
NO892615L NO892615L (no) | 1990-01-15 |
NO175165B true NO175165B (no) | 1994-05-30 |
NO175165C NO175165C (no) | 1994-09-07 |
Family
ID=22816283
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO892615A NO175165C (no) | 1988-07-13 | 1989-06-23 | Fremgangsmåte for overvåkning av boreprosessen under boring |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4852399A (no) |
EP (1) | EP0350978B1 (no) |
CA (1) | CA1316167C (no) |
DE (1) | DE68908293T2 (no) |
NO (1) | NO175165C (no) |
Families Citing this family (37)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2221043B (en) * | 1988-07-20 | 1992-08-12 | Anadrill Int Sa | Method of determining the porosity of an underground formation being drilled |
US5660239A (en) * | 1989-08-31 | 1997-08-26 | Union Oil Company Of California | Drag analysis method |
GB9015433D0 (en) * | 1990-07-13 | 1990-08-29 | Anadrill Int Sa | Method of determining the drilling conditions associated with the drilling of a formation with a drag bit |
NO930044L (no) * | 1992-01-09 | 1993-07-12 | Baker Hughes Inc | Fremgangsmaate til vurdering av formasjoner og borkronetilstander |
GB9204902D0 (en) * | 1992-03-06 | 1992-04-22 | Schlumberger Ltd | Formation evalution tool |
US5456106A (en) * | 1993-05-12 | 1995-10-10 | Baker Hughes Incorporated | Modular measurement while drilling sensor assembly |
US5368108A (en) * | 1993-10-26 | 1994-11-29 | Schlumberger Technology Corporation | Optimized drilling with positive displacement drilling motors |
US5794720A (en) | 1996-03-25 | 1998-08-18 | Dresser Industries, Inc. | Method of assaying downhole occurrences and conditions |
US7032689B2 (en) * | 1996-03-25 | 2006-04-25 | Halliburton Energy Services, Inc. | Method and system for predicting performance of a drilling system of a given formation |
US6612382B2 (en) * | 1996-03-25 | 2003-09-02 | Halliburton Energy Services, Inc. | Iterative drilling simulation process for enhanced economic decision making |
US5947214A (en) | 1997-03-21 | 1999-09-07 | Baker Hughes Incorporated | BIT torque limiting device |
US6019180A (en) * | 1997-05-05 | 2000-02-01 | Schlumberger Technology Corporation | Method for evaluating the power output of a drilling motor under downhole conditions |
US6276465B1 (en) | 1999-02-24 | 2001-08-21 | Baker Hughes Incorporated | Method and apparatus for determining potential for drill bit performance |
US6386297B1 (en) | 1999-02-24 | 2002-05-14 | Baker Hughes Incorporated | Method and apparatus for determining potential abrasivity in a wellbore |
US6353799B1 (en) * | 1999-02-24 | 2002-03-05 | Baker Hughes Incorporated | Method and apparatus for determining potential interfacial severity for a formation |
FR2792363B1 (fr) * | 1999-04-19 | 2001-06-01 | Inst Francais Du Petrole | Methode et systeme de detection du deplacement longitudinal d'un outil de forage |
US6634441B2 (en) | 2000-08-21 | 2003-10-21 | Halliburton Energy Services, Inc. | System and method for detecting roller bit bearing wear through cessation of roller element rotation |
US6631772B2 (en) | 2000-08-21 | 2003-10-14 | Halliburton Energy Services, Inc. | Roller bit rearing wear detection system and method |
US7357197B2 (en) | 2000-11-07 | 2008-04-15 | Halliburton Energy Services, Inc. | Method and apparatus for monitoring the condition of a downhole drill bit, and communicating the condition to the surface |
US6648082B2 (en) | 2000-11-07 | 2003-11-18 | Halliburton Energy Services, Inc. | Differential sensor measurement method and apparatus to detect a drill bit failure and signal surface operator |
US6817425B2 (en) | 2000-11-07 | 2004-11-16 | Halliburton Energy Serv Inc | Mean strain ratio analysis method and system for detecting drill bit failure and signaling surface operator |
US6712160B1 (en) | 2000-11-07 | 2004-03-30 | Halliburton Energy Services Inc. | Leadless sub assembly for downhole detection system |
US6722450B2 (en) | 2000-11-07 | 2004-04-20 | Halliburton Energy Svcs. Inc. | Adaptive filter prediction method and system for detecting drill bit failure and signaling surface operator |
US6695073B2 (en) * | 2001-03-26 | 2004-02-24 | Halliburton Energy Services, Inc. | Rock drill bits, methods, and systems with transition-optimized torque distribution |
WO2003089759A1 (en) * | 2002-04-19 | 2003-10-30 | Hutchinson Mark W | Method and apparatus for determining drill string movement mode |
GB2413403B (en) | 2004-04-19 | 2008-01-09 | Halliburton Energy Serv Inc | Field synthesis system and method for optimizing drilling operations |
GB2468251B (en) * | 2007-11-30 | 2012-08-15 | Halliburton Energy Serv Inc | Method and system for predicting performance of a drilling system having multiple cutting structures |
BRPI0919556B8 (pt) * | 2008-10-03 | 2019-07-30 | Halliburton Energy Services Inc | método, sistema para perfurar um poço, e, meio legível por computador |
US8554717B2 (en) * | 2009-07-22 | 2013-10-08 | Baker Hughes Incorporated | Risk assessment for tools |
US8881414B2 (en) | 2009-08-17 | 2014-11-11 | Magnum Drilling Services, Inc. | Inclination measurement devices and methods of use |
CA2736398A1 (en) | 2009-08-17 | 2011-02-24 | Magnum Drilling Services, Inc. | Inclination measurement devices and methods of use |
US8261855B2 (en) | 2009-11-11 | 2012-09-11 | Flanders Electric, Ltd. | Methods and systems for drilling boreholes |
US10062044B2 (en) * | 2014-04-12 | 2018-08-28 | Schlumberger Technology Corporation | Method and system for prioritizing and allocating well operating tasks |
GB2546649A (en) | 2014-11-20 | 2017-07-26 | Halliburton Energy Services Inc | Earth formation crushing model |
CA2990033C (en) * | 2015-07-09 | 2023-08-29 | Conocophillips Company | Rock strength and in-situ stresses from drilling response |
US20220268152A1 (en) * | 2021-02-22 | 2022-08-25 | Saudi Arabian Oil Company | Petro-physical property prediction |
CN117868782A (zh) * | 2023-12-16 | 2024-04-12 | 山东省高速养护集团有限公司 | 一种基于风钻钻杆的转速优化钻爆参数的方法 |
Family Cites Families (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US21297A (en) * | 1858-08-24 | Selves and jos | ||
US28436A (en) * | 1860-05-22 | Printer s composing-stick | ||
US2372576A (en) * | 1942-04-20 | 1945-03-27 | John T Hayward | Method of determining formation porosity during drilling |
US2669871A (en) * | 1949-03-29 | 1954-02-23 | Lubinski Arthur | Wear of bit indicator |
US3368400A (en) * | 1964-07-14 | 1968-02-13 | Shell Oil Co | Method for determining the top of abnormal formation pressures |
US3541852A (en) * | 1968-11-29 | 1970-11-24 | Dresser Ind | Electronic system for monitoring drilling conditions relating to oil and gas wells |
US3581564A (en) * | 1969-05-14 | 1971-06-01 | Exxon Production Research Co | Method for detecting roller bit bearing failure |
US3898880A (en) * | 1971-06-25 | 1975-08-12 | Cities Service Oil Co | Electronic supervisory monitoring method for drilling wells |
US3774445A (en) * | 1971-11-24 | 1973-11-27 | Texaco Inc | Method and apparatus for monitoring the wear on a rotary drill bit |
US3782190A (en) * | 1972-08-03 | 1974-01-01 | Texaco Inc | Method and apparatus for rotary drill testing |
US3916684A (en) * | 1972-10-10 | 1975-11-04 | Texaco Inc | Method and apparatus for developing a surface well-drilling log |
US4064749A (en) * | 1976-11-11 | 1977-12-27 | Texaco Inc. | Method and system for determining formation porosity |
US4359898A (en) * | 1980-12-09 | 1982-11-23 | Schlumberger Technology Corporation | Weight-on-bit and torque measuring apparatus |
GB8411361D0 (en) * | 1984-05-03 | 1984-06-06 | Schlumberger Cambridge Researc | Assessment of drilling conditions |
US4697650A (en) * | 1984-09-24 | 1987-10-06 | Nl Industries, Inc. | Method for estimating formation characteristics of the exposed bottomhole formation |
US4627276A (en) * | 1984-12-27 | 1986-12-09 | Schlumberger Technology Corporation | Method for measuring bit wear during drilling |
-
1988
- 1988-07-13 US US07/218,730 patent/US4852399A/en not_active Expired - Lifetime
-
1989
- 1989-06-12 EP EP89201513A patent/EP0350978B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1989-06-12 DE DE89201513T patent/DE68908293T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1989-06-23 NO NO892615A patent/NO175165C/no unknown
- 1989-07-12 CA CA000605515A patent/CA1316167C/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CA1316167C (en) | 1993-04-13 |
DE68908293T2 (de) | 1994-03-10 |
EP0350978A1 (en) | 1990-01-17 |
NO175165C (no) | 1994-09-07 |
NO892615D0 (no) | 1989-06-23 |
US4852399A (en) | 1989-08-01 |
EP0350978B1 (en) | 1993-08-11 |
NO892615L (no) | 1990-01-15 |
DE68908293D1 (de) | 1993-09-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
NO175165B (no) | Fremgangsmåte for overvåkning av boreprosessen under boring | |
EP0336491B1 (en) | Method for detecting drilling events from measurement while drilling sensors | |
US4914591A (en) | Method of determining rock compressive strength | |
EP0339752B1 (en) | Pore pressure formation evaluation while drilling | |
US4949575A (en) | Formation volumetric evaluation while drilling | |
NO169090B (no) | Fremgangsmaate og anordning for beregning av formasjonskarakteristika for den frilagte formasjon i et borehull | |
NO316345B1 (no) | Anordning og fremgangsmåte for å bestemme geofysiske parametere ved nedihullsdybdekorrelasjon av måledata fra br degree nnsensorer | |
CA2598220A1 (en) | Use of the dynamic downhole measurements as lithology indicators | |
NO335414B1 (no) | Måleverktøy for måling under utboring og fremgangsmåte for å bestemme lag-grenser i en flerlagsformasjon | |
US4747303A (en) | Method determining formation dip | |
US6704655B2 (en) | Method and apparatus for correcting the depth index for well-log data | |
NO20140166A1 (no) | Estimering av usikkerhet ved undergrunnens poretrykk ut ifra trendlinjevariasjoner | |
US6708781B2 (en) | System and method for quantitatively determining variations of a formation characteristic after an event | |
NO333890B1 (no) | Avstandskompensering for kjerneverktøy ved logging av borehull | |
GB2571202A (en) | Drilling apparatus and method for the determination of formation location | |
US4981036A (en) | Method of determining the porosity of an underground formation being drilled | |
US5010765A (en) | Method of monitoring core sampling during borehole drilling | |
US11060394B2 (en) | Apparatus and method for downhole measurement | |
GB2628310A (en) | Estimation of maximum load amplitudes in drilling systems using multiple independent measurements | |
US7020557B2 (en) | Method and apparatus for correcting the depth index for well-log data using pressure measurements | |
EP0572055B1 (en) | Method for detecting drillstring washouts | |
CA2542418A1 (en) | Method and system for assessing pore fluid pressure behaviour in a subsurface formation | |
US9133665B2 (en) | Detecting and mitigating borehole diameter enlargement | |
CA2802320C (en) | Detecting and mitigating borehole diameter enlargement | |
Noah | Pore pressure evaluation from well logging and drilling exponent at Amal field, Gulf of Suez area, Egypt |