NO20120787A1

NO20120787A1 - Trykk- og stromningsstyring i boreoperasjoner

Info

Publication number: NO20120787A1
Application number: NO20120787A
Authority: NO
Inventors: Charles M Pool; Nancy Davis; Frank Urias; Neal G Skinner
Original assignee: Halliburton Energy Serv Inc
Priority date: 2009-12-15
Filing date: 2012-07-06
Publication date: 2012-07-06
Also published as: US20120277918A1; NO343476B1; US8286730B2; US8397836B2; US20110139509A1; MX2012006682A; WO2011081723A2; US20110139506A1; AU2010337323A1; AU2010337323B2; WO2011081723A3; US8281875B2

Abstract

En metode for å opprettholde et ønsket brønnhullstrykk under en boreoperasjon kan omfatte å måle en parameter med en sensor, overføre faktiske parameterverdier fra sensoren til en forutsigende enhet, trene den forutsigende enheten til å mate ut forutsagte parameterverdier som respons på innmating av de faktiske parameterverdiene, og mate ut de forutsagte parameterverdiene fra den forutsigende enheten når den forutsigende enheten slutter å motta de faktiske parameterverdiene. Et brønnboresystem kan omfatte en forutsigende enhet som mater ut forutsagte parameterverdier som respons på innmating av faktiske parameterverdier til den forutsigende enheten. Den forutsigende enheten fortsetter å mate ut de forutsagte parameterverdiene, selv når den forutsigende enheten ikke mottar gyldige faktiske parameterverdier. Et annet brønnboresystem omfatter en dataverifiserer som overfører gyldige faktiske parameterverdier til den forutsigende enheten, men som ikke overfører ugyldige faktiske parameterverdier til den forutsigende enheten.

Description

TRYKK- OG STRØMNINGSSTYRINGIBOREOPERASJONER

TEKNISK OMRÅDE

Den foreliggende oppfinnelse vedrører utstyr benyttet og operasjoner utført i forbindelse med brønnboringsoperasjoner og, i en utførelse beskrevet heri, nærmere bestemt for trykk- og strømningsstyring i boreoperasjoner.

BAKGRUNN

Styrt trykkboring er velkjent som teknikken å presist styre bunnhullstrykk under boring ved å bruke et lukket ringrom og et middel for å regulere trykk i ringrommet. Ringrommet blir typisk lukket under boring ved bruk av en roterende styreenhet (engelsk: rotating control device) (RCD, også kjent som roterende styrehode eller roterende utblåsningssikring) som tetter om borerøret når det roterer.

Midlene for å regulere trykk i ringrommet kan omfatte en choke sammenkoblet i slamreturledningen og i noen anvendelsesområder, en mottrykkpumpe for å påføre trykk til ringrommet mens tilkoblinger blir laget i borerørstrengen. Uheldigvis kan sensorer eller andre kilder til faktiske parameterverdier svikte eller på andre måter miste kommunikasjon med styresystemer som blir brukt til å regulere trykk under boreoperasjonen.

Det kan derfor sees at det trengs forbedringer innen teknikken å styre trykk og strømning i boreoperasjoner.

KORT BESKRIVELSE AV TEGNINGENE

Fig. 1 er en skjematisk visning av et brønnboresystem og metoden som viser prinsippene til den foreliggende oppfinnelse.

Fig. 2 er en skjematisk visning av en annen utførelse av brønnboresystemet.

Fig. 3 er et skjematisk blokkdiagram av et trykk- og strømningsstyresystem som kan bli brukt i brønnboresystemet og metoden. Fig. 4 er et flytskjema av en metode for å lage en borestrengitlkobling som kan bli brukt i brønnboresystemet og -metoden. Fig. S er en skjematisk visning av en annen utførelse av trykk- og strømningsstyresystemet. Fig. 6-8 er skjematiske visninger av forskjellige utførelser av en forutsigende enhet som kan bli brukt i trykk- og strømningsstyresystemet fra FIG. 5. Fig. 9 er en skjematisk visning av en annen utførelse av brønnboresystemet.

DETALJERT BESKRIVELSE

Representativt og skjematisk illustrert i fig. 1 er et brønnboresystem 10 og assosierte metode som kan omfatte prinsippene til den foreliggende oppfinnelse. I systemet 10 bores et borehull 12 ved å rotere et borehode 14 på en ende av en borestreng 16. Borefiuidet 18, vanligvis kjent som slam, sirkuleres nedover gjennom borestrengen 16, ut borehodet 14 og oppover gjennom et ringrom 20 som er formet mellom borestrengen og borehullet 12, for å kjøle ned borehodet, smøre borestrengen, fjerne borekaks og sørge for styring av bunnhullstrykket. En tilbakeslagsventil 21 (typisk en flappertype (engelsk: flapper-type) tilbakeslagsventil) forhindrer strømning av borefiuidet 18 opp gjennom borestrengen 16 (f. eks. når tilkoblinger blir laget i borestrengen).

Styring av bunnhullstrykk er veldig viktig i styrt trykkboring, og i andre typer boreoperasjoner. Bunnhullstrykket er fortrinnsvis presist styrt for å unngå overdrevet tap av fluid til jordformasjonene som omgir borehullet 12, uønsket oppsprekking av formasjonen, uønsket innstrømning av formasjonsfluider inn i borehullet, osv. I typisk styrt trykkboring er det ønskelig å opprettholde bunnhullstrykket akkurat litt høyere enn poretrykket til formasjonen, uten å overstige et oppsprekkingstrykk til formasjonen. I typisk underbalansert boring er det ønskelig å opprettholde bunnhullstrykket noe lavere enn poretrykket, og dermed oppnå en styrt tilstrømning av fluid fra formasjonen. I typisk overbalansert boring er det ønsket å opprettholde bunnhullstrykket noe høyere enn poretrykket, og dermed forhindre (eller i hvert fall begrense) tilstrømning av fluid fra formasjonen.

Nitrogen eller en annen gass, eller et annet lettere fluid, kan tilsettes borefiuidet 18 for trykkstyring. Denne teknikken er nyttig, for eksempel i underbalanserte boreoperasjoner.

I systemet 10 er ytterligere styring av bunnhullstrykket oppnådd ved å stenge av ringrommet 20 (f. eks, isolere det fra kommunikasjon med atmosfæren og gjøre det

mulig for ringrommet å bli trykksatt ved eller nær overflaten) ved bruk av en roterende styreenhet 22 (RCD). RCDen 22 tetter om borestrengen 16 over et brønnhode 24. Selv om det ikke er vist i fig. 1, ville borestrengen 16 forlenges oppover gjennom RCDen 22 for tilkobling med, for eksempel, et rotasjonsbord (ikke vist), en standrørsledning 26, en kelley (ikke vist), et toppdrevet rotasjonssystem og/eller annet konvensjonelt boreutstyr.

Borefiuidet 18 forlater brønnhodet 24 via en vingventil 28 som står i kommunikasjon

med ringrommet 20 nedenfor RCD 22. Fluidet 18 strømmer så gjennom slamreturledninger 30, 73 til en strupemanifold 32, som omfatter redundante choker 34 (hvor kun én blir brukt av gangen). Mottrykk blir påført ringrommet 20 ved å variabelt begrense strømningen av fluidet 18 gjennom den operative choken(e) 34.

Jo større strømningsbegrensning gjennom choken 34, jo større mottrykk blir påført ringrommet 20. Brønnhullstrykket (f. eks., trykk ved bunnen av borehullet 12, trykk ved en brønnhulls féringsrørsko, trykk ved en bestemt formasjon eller sone, osv.) kan dermed bli fordelaktig regulert ved å variere mottrykket påført ringrommet 20. En hydraulikkmodell kan bli brukt, som beskrevet mer utførlig nedenfor, til å bestemme et trykk påført ringrommet 20 ved eller nær overflaten som vil resultere i et ønsket brønnhullstrykk, slik at en operatør (eller et automatisert styresystem) lett kan avgjøre hvordan trykket påført ringrommet ved eller nær overflaten (som fordelaktig kan bli målt) for å oppnå det ønskede brønnhullstrykket, skal bli regulert.

Trykk påført ringrommet 20 kan bli målt ved eller nær overflaten via en rekke trykksensorer 36, 38,40, som hver står i kommunikasjon med ringrommet. Trykksensor 36 avføler trykk under RCD 22, men over en utblåsningssikring (engelsk: blowout preventer, BOP) stabel 42. Trykksensor 38 avføler trykk i brønnhodet under BOP stabelen 42. Trykksensor 40 avføler trykk i slamreturledningene 30,73 oppstrøms av strupemanifolden 32.

En annen trykksensor 44 avføler trykk i standrørsledningen 26. Nok en annen trykksensor 46 avføler trykk nedstrøms i strupemanifolden 32, men oppstrøms av en separator 48, shaker 50 og slamtank 52. Ytterligere sensorer omfatter temperatursensorer 54,56, Coriolis strømningsmåler 58, og strømningsmålere 62, 64, 66.

Ikke alle disse sensorene er nødvendige. For eksempel kunne systemet 10 omfatte bare to av de tre strømningsmålerne 62,64,66. Informasjon fra alle tilgjengelige sensorer er likevel nyttig for hydraulikmodellen for å bestemme hva det påførte trykket til ringrommet 20 burde være under boreoperasjonen.

Andre sensortyper kan bli brukt hvis ønskelig. For eksempel er det ikke nødvendig for strømningsmåleren 58 å være en Coriolis strømningsmåler, siden en turbinstrømningsmåler, akustisk strømningsmåler, eller andre typer av strømningsmålere kan brukes isteden.

I tillegg kan borestrengen 16 omfatte sine egne sensorer 60, for eksempel for å direkte måle brønnhullstrykket. Slike sensorer 60 kan være av typen kjent av en fagmann som trykk under boring (engelsk: pressure while drilling, PWD), måling under boring (engelsk: measurement while drilling, MWD) og/eller logging under boring (engelsk: logging while drilling, LWD). Disse borestrengsensorsystemene gir generelt i det minste trykkmåling, og kan også gi temperaturmåling, deteksjon av borestrengkarakteristikker (slik som vibrasjon, vekt på bit, stickslip, osv.), formasjonskarakteristikker (resistivitet, tetthet, osv.) og/eller andre målinger. Forskjellige former av kablet eller trådløs telemetri (akustikk, trykkpuls, elektromagnetikk, osv.) kan bli brukt til å overføre brønnhullssensormålingene til overflaten.

Ytterligere sensorer kan være inkludert i systemet 10 hvis ønskelig. En annen strømningsmåler 67 kan for eksempel bli brukt til å måle strømningsraten til fluidet 18 ut av borehodet 24, en annen Coriolis strømningsmåler (ikke vist) kunne blitt koblet sammen direkte oppstrøms eller nedstrøms til en riggslampumpe 68, osv.

Færre sensorer kan innbefattes i systemet 10 hvis ønskelig. Virkningen til riggslampumpen 68 kan for eksempel bli bestemt ved å telle pumpeslag, istedenfor å bruke strømningsmåler 62 eller enhver annen strømningsmåler.

Merk at separatoren 48 kan være en 3 eller 4 fase separator eller en slamgasseparator (noen ganger referert til som en "poor boy degasser"). Separatoren 48 er likevel ikke nødvendigvis brukt i systemet 10.

Borefiuidet 18 blir pumpet gjennom standrørsledningen 26 og inn i det indre av borestrengen 16 av riggslampumpen 68. Pumpen 68 mottar fluidet 18 fra slamgropen 52 og strømmer den via en standrørsmamfold 70 til standrøret 26, så sirkulerer fluidet nedover gjennom borestrengen 16, oppover gjennom ringrommet 20, gjennom slamreturledningene 30, 73, gjennom strupemanifolden 32, og så via separatoren 48 og shaker 50 til slamgropen 52 for behandling og resirkulering.

Merk at i systemet 10 så langt beskrevet ovenfor, kan ikke choken 34 bli brukt til å styre mottrykket påført ringrommet 20 for styring av brønnhullstrykket, hvis ikke fluidet 18 strømmer gjennom choken. I konvensjonelle overbalanserte boreoperasjoner vil en mangel på fluid 18-strømning inntreffe når en tilkobling blir laget på borestrengen 16 (f. eks., å legge til en annen lengde med borerør til borestrengen mens borehullet 12 blir boret dypere), og mangelen på sirkulasjon vil kreve at brønnhullstrykket blir regulert utelukkende av densiteten til fluidet 18.

I systemet 10 kan likevel strømningen av fluidet 18 gjennom choken 34 bli opprettholdt, selv om fluidet ikke sirkulerer gjennom borestrengen 16 og ringrommet 20, mens en tilkobling blir laget på borestrengen. Dermed kan trykket fortsatt bli påført ringrommet 20 ved å begrense strømningen av fluidet 18 gjennom choken 34, selv om en separat mottrykkpumpe ikke kan bli brukt.

Isteden føres fluidet 18 fra pumpen 68 til strupemanifolden 32 via en omløpsledning 72, 75 når en tilkobling er laget på borestrengen 16. Dermed kan fluidet 18 omløpe standrørsledningen 26, borestreng 16 og ringrom 20, og kan strømme direkte fra pumpen 68 til slamreturledningen 30, som forblir i kommunikasjon med ringrommet 20. Restriksjoner av denne strømningen av choken 34 vil dermed forårsake påført trykk til ringrommet 20 (for eksempel i typisk styrt trykkboring).

Som vist i fig. 1, står både omløpsledningen 75 og slamreturledningen 30 i kommunikasjon med ringrommet 20 via en enkel ledning 73. Omløpsledningen 75 og slamreturledningen 30 kunne imidlertid isteden vært separat forbundet til brønnhodet 24, for eksempel ved å benytte ytterligere en vingventil (f. eks., under RCD 22), i hvilket tilfelle hver av ledningene 30,75 ville stå i direkte kommunikasjon med ringrommet 20. Selv om dette kunne medføre noe ekstra rørlegging på riggområdet, ville effekten på ringromstrykket være essensielt det samme som å koble omløpsledningen 75 og slamreturledningen 30 til den felles ledningen 73. Det forstås derfor at et antall forskjellige utførelser av komponentene til systemet 10 kan bli brukt, uten å vike fra prinsippene til denne oppfinnelse.

Strømning av fluidet 18 gjennom omløpsledningen 72, 75 reguleres av en choke eller annen type av strømningsstyreenhet 74. Ledning 72 er oppstrøms av omløpstrømningsstyreenheten 74, og ledning 75 er nedstrøms av omløpstrømningsstyreenheten.

Strømning av fluidet 18 gjennom standrørsledningen 26 er hovedsakelig styrt av en ventil eller annen type strømningsstyreenhet 76. Merk at strømningsstyreenhetene 74, 76 er uavhengig styrbare, noe som tilveiebringer vesentlige fordeler til systemet 10, som beskrevet mer utførlig under.

Siden strømningsraten til fluidet 18 gjennom hver av standrør- og omløpsledningene 26, 72 er nyttig i fastsettelse av hvordan bunnhullstrykk er påvirket av disse strømningene, er strømningsmålerne 64, 66 vist i flg. 1 som sammenkoblet med disse ledningene. Strømningsraten gjennom standrørsledningen 26 kunne imidlertid bli bestemt selv om kun strømningsmålerne 62,64 ble brukt, og strømningsraten gjennom omløpsledningen 72 kunne bli bestemt selv om kun strømningsmålerne 62,66 ble brukt. Det skulle derfor forstås at det ikke er nødvendig for systemet 10 å omfatte alle sensorene vist i fig. 1 og beskrevet heri, og systemet kunne isteden omfatte ekstra sensorer, forskjellige kombinasjoner og/eller typer sensorer, osv.

I en annen fordelaktig utførelse av systemet 10, kan en omløpstrøniningsstyreenhet 78 og strømningsstruping 80 bli brukt til å fylle standrørsledningen 26 og borestreng 16 etter en tilkobling er laget på borestrengen, og for å utjevne trykk mellom standrørsledningen og slamreturledningene 30, 73 før strømningsstyreenheten 76 åpnes. En rask åpning av strømningsstyreenheten 76 før standrørsledningen 26 og borestrengen 16 blir fylt og trykksatt med fluidet 18 kunne ellers forårsake en uønsket trykktransient i ringrommet 20 (f. eks., på grunn av strømning til strupemanifolden 32 som midlertidig blir borte mens standrørsledningen og borestrengen fylles med fluid, osv.).

Ved å åpne standrøromløpstrørnningsstyreenheten 78 etter at en tilkobling er laget, tillates fluidet 18 å fylle standrørsledningen 26 og borestrengen 16 mens en betydelig hoveddel av fluidet fortsetter å strømme gjennom omløpsledningen 72, og dermed muliggjør kontinuerlig styrt påføring av trykk til ringrommet 20. Etter at trykket i standrørsledningen 26 har utjevnet seg med trykket i slamreturledningene 30, 73 og omløpsledning 75, kan strømningsstyreenheten 76 bli åpnet, og så kan strømningsstyreenheten 74 bli lukket for å sakte omlede en større andel av fluidet 18 fra omløpsledningen 72 til standrørsledningen 26.

Før en tilkobling er laget på borestrengen 16 kan en lignende prosess utføres, bortsett fra i motsatt retning, for å gradvis avlede strømningen av fluidet 18 fra standrørsledningen 26 til omløpsledningen 72 i forberedelse for å legge til mer borerør til borestrengen 16. Det vil si at sfrømningsstyreenheten 74 kan bli gradvis åpnet for sakte å omlede en større andel av fluidet 18 fra standrørsledningen 26 til omløpsledningen 72, og så kan strømningsstyreenheten 76 bli lukket.

Merk at strømningsstyreenheten 78 og strømningsstrupingen 80 kunne blitt integrert til ett element (f. eks. en strømningsstyreenhet som har en strømningsstruping deri), og sfrømningsstyreenhetene 76, 78 kunne blitt integrert til en strømningsstyreenhet 81 (f. eks., en choke som gradvis kan åpnes for å sakte fylle og trykksette standrørsledningen 26 og borestrengen 16 etter at en borerørstilkobling er laget, og så åpne helt for å tillate maksimal strømning under boring).

Siden typiske konvensjonelle borerigger er utstyrt med strømningsstyreenheten 76 i form av en ventil i standrørmanifolden 70, og bruk av standrørventilen er inkorporert i vanlig borepraksis, er de individuelt operative strømningsstyreenhetene 76, 78 likevel foretrukket i dag. Strømningsstyreenhetene 76, 78 er til tider referert til kollektivt nedenfor som om de er den ene strømningsstyreenheten 81, men det må forstås at strømningsstyreenheten 81 kan omfatte de individuelle strømningsstyreenhetene 76,78. Et annet alternativ er vist i fig. 2.1 denne utførelsen av systemet 10 er strømningsstyreenheten 78 i form av en choke, og strømningsstrupingen 80 er ikke brukt. Strømningsstyreenheten 78 vist i fig. 2 muliggjør mer presis styring av strømningen til fluidet 18 inn i standrørsledningen 26 og borestreng 16 etter at en borerørstilkobling er laget.

Merk at hver av strømningsstyreenhetene 74,76, 78 og chokene 34 fortrinnsvis er fjernstyrt og automatisk styrbare for å opprettholde et ønsket brønnhullstrykk ved å opprettholde et ønsket ringromstrykk ved eller nær overflaten. Én eller flere av disse strørnningsstyreenhetene 74,76,78 og chokene 34 kan likevel manuelt styres uten å vike fra oppfinnelsens ramme og idé.

Et trykk- og strømingsstyresystem 90 som kan brukes i forbindelse med systemet 10 og dertilhørende metoder til fig. 1 & 2 er vist i fig. 3. Styringssystemet 90 er fortrinnsvis fullt automatisert, selv om noen menneskelige inngrep kan bli brukt, for eksempel for å sikre mot uriktig bruk, iverksettelse av visse rutiner, oppdatering av parametere, osv.

Styringssystemet 90 omfatter en hydraulikkmodell 92, et datainnsamlings- og styregrensesnitt 94 og en styreenhet 96 (slik som en programmerbar logisk styreenhet eller PLC, en dertil egnet programmerbar datamaskin, osv.). Selv om disse elementene 92,94,96 er vist separat i fig. 3, kan én av dem eller alle bli kombinert til ett enkelt element, eller funksjonene til elementene kunne bli separert til ekstra elementer, idet det kunne tilveiebringes ytterligere elementer og/eller funksjoner, osv.

Hydraulikkmodellen 92 er brukt i styringssystemet 90 til å bestemme det ønskede ringromstrykket ved eller nær overflaten for å oppnå det ønskede brønnhullstrykket. Data som brønngeometri, fluidegenskaper og offset brønninformasjon (slik som geotermisk gradient og poretrykkgradient, osv) er brukt av hydraulikkmodellen 92 til å ta denne avgjørelsen, så vel som sanntids sensordata ervervet av datainnsamlings- og styregrensesnittet 94.

Det er derfor en kontinuerlig toveisoverføring av data og informasjon mellom hydraulikkmodellen 92 og datainnsamlings- og styregrensesnittet 94. Det er viktig å forstå at datainnsamlings- og styregrensesnittet 94 forsøker å opprettholde en hovedsakelig jevn strøm av sanntidsdata fra sensorene 44,54,66,62, 64,60, 58,46,36, 38,40, 56,67 til hydraulikkmodellen 92, slik at hydraulikkmodellen har informasjonen den trenger for å tilpasse seg skiftende omstendigheter og å oppdatere det ønskede ringromstrykket, og hydraulikkmodellen forsøker kontinuerlig å levere datainnsamlings- og styregrensesnittet med en verdi for ønsket ringromstrykk.

En velegnet hydraulikkmodell for bruk som hydraulikkmodellen 92 i styringssystemet 90 er REAL TIME HYDRAULICS (TM) tilveiebrakt av Halliburton Energy Services, Inc. i Houston, Texas USA. En annen velegnet hydraulikkmodell er tilveiebrakt under varenavnet IRIS (TM), og enda en er tilgjengelig fra SINTEF i Trondheim, Norge. Enhver egnet hydraulikkmodell kan bli brukt i styringssystemet 90 i tråd med prinsippene til denne oppfinnelse.

Et velegnet datainnsamlings- og styregrensesnitt som kan brukes som datainnsamlings-og styregrensesnittet 94 i styringssystemet 90 er SENTRY (TM) og INSITE (TM) tilveiebrakt av Halliburton Energy Services, Inc. Ethvert egnet datainnsamlings- og styregrensesnitt kan bli brukt i styringssystemet 90 i tråd med prinsippene til denne oppfinnelse.

Styreenheten 96 virker for å opprettholde et ønsket settpunktringromstrykk ved å styre operasjon av slamreturchoken 34. Når et oppdatert ønsket ringromstrykk er overført fra datainnsamlings- og styringsgrensesnittet 94 til styreenheten 96, bruker styreenheten det ønskede ringromstrykket som et settpunkt og styrer operasjonen av choken 34 på en måte (f. eks. øke eller redusere strømningsmotstanden gjennom choken etter behov) for å beholde setpunktstrykket i ringrommet 20. Choken 34 kan bli lukket mer for å øke strømningsmotstanden, eller åpnet mer for å minske strømningsmotstanden.

Opprettholdelse av settpunktstrykket oppnås ved å sammenligne settpunktstrykket med et målt ringromstrykk (slik som trykket målt av hvilken som helst av sensorene 36,38, 40), og redusere strømningsmotstand gjennom choken 34 hvis det målte trykket er større enn settpunktstrykket, og øke strømningsmotstanden gjennom choken hvis det målte trykket er mindre enn settpunktstrykket. Hvis settpunkts- og måletrykk er det samme, er selvsagt ingen justering av choken 34 nødvendig. Denne prosessen er fortrinnsvis automatisert slik at menneskelig inngripen ikke er nødvendig, selv om menneskelig inngripen er mulig hvis ønskelig.

Styreenheten 96 kan også bli brukt til å styre operasjonen av

standrørsstrømningsstyreenhetene 76,78 og omløpstrømningsstyreenheten 74. Styreenheten 96 kan derfor brukes til å automatisere prosessene med å omlede strømningen av fluidet 18 fra standrørsledningen 26 til omløpsledningen 72 før det lages en tilkobling på borestrengen 16, så avlede strømningen fra omløpsledningen til standrørsledningen etter at tilkoblingen er laget, og så gjenoppta normal sirkulasjon for fluidet 18 for boring. Det er fortsatt ikke behov for menneskelig inngripen i disse automatiserte operasjonene, selv om menneskelig inngripen er mulig hvis ønskelig, for eksempel til å sette i gang hver prosess i sin tur for manuelt å styre en komponent i systemet, osv.

Med ytterligere referanse til fig.4 der et skjematisk flytskjema er vist for en metode 100 for å lage en borerøritlkobling i brønnboresystemet 10 ved å bruke styresystemet 90. Metoden 100 kan selvsagt brukes i andre brønnboresystemer, og med andre styresystemer, i tråd med prinsippene til denne oppfinnelse.

Borerørtilkoblingsprosessen begynner ved trinn 102, hvor prosessen igangsettes. En borerørstilkobling lages typisk når borehullet 12 har blitt boret så langt at borestrengen 16 må forlenges for å kunne bore videre.

I trinn 104 kan strømningsrateutløpet til pumpen 68 minskes. Ved å minske strømningsrateutløpet til fluidet 18 fra pumpen 68 er det mer fordelaktig å holde choken 34 innenfor dens mest effektive operasjonsområde (typisk fra omtrent 30% til omkring 70% av maksimal åpning) under tilkoblingsprosessen. Dette trinnet er imidlertid ikke nødvendig hvis for eksempel choken 34 ellers ville forbli i dens mest effektive område.

I trinn 106 forandres settpunktstrykket som følge av den reduserte strømningen av fluidet 18 (f. eks for å kompensere for minsket fluidfriksjon i ringrommet 20 mellom borekronen 14 og vingventilen 28 som resulterer i redusert ekvivalent sirkuleringstetthet). Datainnsamlings- og styregrensesnittet 94 mottar indikasjoner (f. eks. fra sensorene 58,60,62,66, 67) på at strømningsraten til fluidet 18 har minsket, og hydraulikkmodellen 92 bestemmer i respons at et forandret ringromstrykk er ønsket for å opprettholde det ønskede brønnhullstrykket, og styreenheten 96 bruker det forandrede ønskede ringromstrykket som et settpunkt for å styre operasjonen av choken 34.

I en svakt overbalansert styrt trykkboreoperasjon ville settpunktstrykket sannsynligvis øke på grunn av den reduserte ekvivalente sirkuleringstettheten, i hvilket tilfelle strømningsmotstanden gjennom choken 34 i respons vil bli økt. I noen operasjoner (slik som i underbalanserte boreoperasjoner hvor gass eller et annet lettere fluid er tilsatt borefiuidet 18 for å minske brønnhullstrykket) kan imidlertid settpunktstrykket minske (f. eks. som følge av produksjon av væske nede i brønnhullet).

I trinn 108 er strømningsbegrensningen til fluidet 18 gjennom choken 34 endret på grunn av det endrede ønskede ringromstrykket i trinn 106. Som beskrevet ovenfor styrer styreenheten 96 operasjonen av choken 34, i dette tilfellet endres strømningsbegrensningen gjennom choken for å oppnå det endrede settpunktstrykket. Settpunktstrykket kan økes eller minskes, som også beskrevet ovenfor.

Trinnene 104,106 og 108 er vist i flytskjemaet i fig. 4 som å bli utført samtidig siden settpunktstrykket og slamrerurchokerestriksjonen kan variere kontinuerlig, enten som respons på hverandre, som respons på forandringen i slampumpeutløpet og som respons på andre forhold, som beskrevet ovenfor.

I trinn 109 åpnes omløpstrømningsstyreenheten 74 gradvis. Dette avleder en gradvis økende andel av fluidet 18 gjennom omløpsledningen 72 istedenfor gjennom stancirørsledningen 26.

I trinn 110 forandres settpunktstrykket som følge av den reduserte strømningen av fluidet 18 gjennom borestrengen 16 (f. eks. for å kompensere for minsket fluidfriksjon i ringrommet 20 mellom borekronen 14 og vingventilen 28 som resulterer i redusert ekvivalent sirkuleringstetthet). Strømning gjennom borestrengen 16 blir vesentlig redusert når ornløpstrørnningsstyreenheten 74 blir åpnet, fordi omløpsledningen 72 blir minste motstands vei for fluidet. Datainnsamlings- og styregrensesnittet 94 mottar indikasjoner (f. eks. fra sensorene 58,60,62,66, 67) om at strømningsraten til fluidet 18 gjennom borestrengen 16 og ringrommet 20 har minsket, og hydraulikkmodellen 92 bestemmer i respons at et forandret ringromstrykk er ønsket for å opprettholde et ønsket brønnhullstrykk, og styreenheten 96 bruker det forandrede ønskede ringromstrykket som et settpunkt for å styre operasjonen av choken 34.

I en svakt overbalansert styrt trykkboreoperasjon ville settpunktstrykket sannsynligvis øke på grunn av redusert ekvivalent sirkulasjonstetthet, i hvilket tilfelle strømningsmotstanden gjennom choken 34 i respons vil bli økt. I noen operasjoner (slik som underbalanserte boreoperasjoner hvor gass eller et annet lettere fluid er tilsatt borefiuidet 18 for å minske brønnhullstrykket) kan imidlertid settpunktstrykket minske (f. eks. som følge av produksjon av væske nede i brønnhullet).

I trinn 111 er strømningsbegrensningen til fluidet 18 gjennom choken 34 endret på grunn av det endrede ønskede ringromstrykket i trinn 110. Som beskrevet ovenfor styrer styreenheten 96 operasjonen av choken 34, i dette tilfellet endres strømningsbegrensningen gjennom choken for å oppnå det endrede settpunktstrykket. Settpunktstrykket kan økes eller minskes, som også beskrevet ovenfor.

Trinnene 109,110 og 111 er vist i flytskjemaet i fig. 4 som utført samtidig siden settpunktstrykket og slamreturchokerestriksjonen kan variere kontinuerlig enten som respons på hverandre, som respons på omløpets strømningskontroUenhet 74 som åpnes og som respons på andre forhold som beskrevet ovenfor. Disse trinnene kan imidlertid utføres hver for seg i andre eksempler.

I trinn 112 utjevnes trykkene i standrørsledningen 26 og ringrommet 20 ved eller nær overflaten (indikert av sensorene 36, 38,40,44). Ved dette punktet burde omløpstrømnmgsstyreenheten 74 være fullt åpen, og hovedsakelig alt av fluidet 18 strømmer gjennom omløpsledningen 72, 75 og ikke gjennom standrørsledningen 26 (siden omløpsledningen representerer minste motstands vei). Statisk trykk i standrørsledningen 26 skulle hovedsakelig utjevnes med trykk i ledningene 30, 73, 75 motstrøms av strupemanifolden 32.

I trinn 114 er standrørets strømningsstyreenhet 81 lukket. Det separate standrørets omløpsstrømningsstyreenhet 78 skulle allerede være lukket, i hvilket tilfelle kun ventilen 76 ville være lukket i trinn 114.

I trinn 116 ville en standrørsavtappingsventil (ikke vist) blitt åpnet for å tappe trykk og fluid fra standrørsledningen 26 som forberedelse på å bryte forbindelsen mellom kelleyen eller det toppdrevne rotasjonssystemet og borestrengen 16. Ved dette tidspunktet blir standrørsledningen 26 luftet til atmosfæren.

I trinn 118 blir kelleyen eller det toppdrevne rotasjonssystemet frakoblet borestrengen 16, en annen stand med borerør blir koblet til borestrengen, og kelleyen eller det toppdrevne rotasjonssystemet blir koblet til toppen av borestrengen. Dette trinnet er utført i tråd med vanlig borepraksis med minst ett unntak ettersom det er vanlig borepraksis å slå riggpumpene av når det lages en tilkobling. I metoden 100 derimot forblir riggpumpene 68 fortrinnsvis på, men standrørsventilen 76 er lukket og all strømning er omledet til strupemanifolden 32 for ringromslrykkstyring. Tilbakeslagsventilen 21 forhindrer strømning oppover gjennom borestrengen 16 når det lages en tilkobling med riggpumpene i gang.

I trinn 120 er standrørsavtappingsventilen lukket. Standrørsledningen 26 er dermed isolert igjen fra atmosfæren, men standrørsledningen og den nylig tilføyde standen med borerør er hovedsakelig tom (dvs. ikke fylt med fluidet 18) og trykket deri er ved eller nær omsluttende trykk før tilkoblingen er laget.

I trinn 122 åpnes (i tilfelle av ventil og sfrømningsstrupingutførelsen i fig. 1) eller gradvis åpnes (i tilfelle av chokeutførelsen i fig. 2)

standrøromløpsfrømningsstyreenheten 78. På denne måten kan fluidet 18 fylle standrørsledningen 26 og den nylig tilføyde standen med borerør som vist i trinn 124.

Til slutt vil trykket i standrørsledningen 26 utligne med trykket i ringrommet 20 ved eller nær overflaten, som vist i trinn 126. Hovedsakelig alt av fluidet 18 vil imidlertid fortsatt strømme gjennom omløpsledningen 72 ved dette tidspunktet. Statisk trykk i standrørsledningen 26 skulle hovedsakelig utligne med trykket i ledningene 30,73, 75 oppstrøms av strupemanifolden 32.

I trinn 128 blir standrørets sfrømningsstyreenhet 76 åpnet for å forberede avledning av strømningen av fluidet 18 til standrørsledningen 26 og derfra gjennom borestrengen 16. Standrøromløpstrømningsstyreenheten 78 blir så stengt. Merk at ved å tidligere fylle standrørsledningen 26 og borestrengen 16, og ved å utligne trykkene mellom standrørsledningen og ringrommet 20, skaper ikke trinnet med å åpne standrørets strømningsstyreenhet 76 noen signifikante uønskede trykktransienter i ringrommet eller slamreturledningene 30,73. Hovedsakelig alt av fluidet 18 strømmer fortsatt gjennom omløpsledningen 72, istedenfor gjennom standrørsledning 26, selv om standrørets strørnningsstyreenhet 76 blir åpnet.

Hvis de separate standrørenes strømningsstyreenheter 76, 78 sees på som ett enkelt standrørs strømningsstyreenhet 81 så blir strømningsstyreenheten 81 gradvis åpnet for å sakte fylle standrørsledningen 26 og borestreng 16, og så fullt åpnet når trykket i standrørsledningen og ringrommet 20 er hovedsakelig utlignet.

I trinn 130 blir omløpstrømningsstyreenheten 74 gradvis lukket ved å omlede en økende større andel av fluidet 18 gjennom standrørsledningen 26 og borestrengen 16, istedenfor gjennom omløpsledningen 72. Under dette trinnet begynner sirkulering av fluidet 18 gjennom borestrengen 16 og borehullet 12.

I trinn 132 forandres settpunktstrykket på grunn av strømmen av fluidet 18 gjennom borestrengen 16 og ringrommet 20 (f. eks. for å kompensere for økt fluidmotstand som resulterer i økt ekvivalent sirkuleringstetthet). Datainnsamlings- og styregrensesnittet 94 mottar indikasjoner (f. eks fra sensorene 60, 64,66, 67) på at strømningsraten til fluidet 18 gjennom borehullet 12 har økt, og hydraulikkmodellen 92 avgjør i respons at et forandret ringromstrykk er ønsket for å opprettholde det ønskede brønnhullstrykket, og styreenheten 96 bruker det forandrede ønskede ringromstrykket som et settpunkt til å styre operasjonen av choken 34. Det ønskede ringromstrykket kan enten øke eller minske som beskrevet ovenfor for trinn 106 og 108.

I trinn 134 er strømningsbegrensningen til fluidet 18 gjennom choken 34 endret på grunn av det endrede ønskede ringromstrykket i trinn 132. Som beskrevet ovenfor styrer styreenheten 96 operasjonen av choken 34, i dette tilfellet endres strømningsbegrensningen gjennom choken for å oppnå det endrede settpunktstrykket.

Trinnene 130,132 og 134 er vist i flytskjemaet i fig. 4 som å utføres samtidig siden settpunktstrykket og slamreturchokerestriksjonen kan variere kontinuerlig enten som respons på hverandre, som respons på at omløpstrømningsstyreenheten 74 stenges og som respons på andre forhold, som beskrevet ovenfor.

I trinn 135 kan strømningsrateutløpet til pumpen 68 økes for å forberede gjenopptagelse av boring av borehullet 12. Denne økte strømningsraten opprettholder choken 34 i dens optimale operasjonsområde, men dette trinnet (som med trinn 104 beskrevet ovenfor) kan ikke brukes hvis choken på annet vis er holdt i sitt optimale operasjonsområde.

I trinn 136 forandres settpunktstrykket på grunn av økt strømning av fluidet 18 (f. eks. for å kompensere for økt fluidfriksjon i ringrommet 20 mellom borekronen 14 og vingventilen 28 som resulterer i økt ekvivalent sirkuleringstetthet). Datainnsamlings- og styregrensesnittet 94 mottar indikasjoner (f. eks. fra sensorene 58,60, 62,66, 67) på at strømningsraten til fluidet 18 har økt, og hydraulikkmodellen 92 bestemmer i respons at et forandret ringromstrykk er ønsket for å opprettholde det ønskede brønnhullstrykket, og styreenheten 96 bruker det forandrede ønskede ringromstrykket som et settpunkt for å styre operasjonen av choken 34.

I en svakt overbalansert styrt trykkboreoperasjon ville settpunktstrykket sannsynligvis minske på grunn av økt ekvivalent sirkuleringstetthet, i hvilket tilfelle strømningsmotstanden gjennom choken 34 i respons vil bli minsket.

I trinn 137 er strøniningsbegrensningen til fluidet 18 gjennom choken 34 endret på grunn av det endrede ønskede ringromstrykket i trinn 136. Som beskrevet ovenfor styrer styreenheten 96 operasjonen av choken 34, i dette tilfellet endres strømningsbegrensningen gjennom choken for å oppnå det endrede settpunktstrykket. Settpunktstrykket kan økes eller minskes, som også beskrevet ovenfor.

Trinnene 135, 136 og 137 er vist i flytskjemaet i fig. 4 som å utføres samtidig siden settpunktstrykket og slarnreturchokerestriksjonen kan variere kontinuerlig enten som respons på hverandre, som respons på forandringen i slampumpeutløpet og som respons på andre forhold, som beskrevet ovenfor.

I trinn 138 fortsetter boringen av borehullet 12. Når en annen tilkobling trengs på borestrengen 16 kan trinnene 102-138 gjentas.

Trinn 140 og 142 er vist I flytskjemaet i fig. 4 for tilkoblingsmetoden 100 for å vektlegge at styresystemet 90 fortsetter å operere gjennom hele metoden. Det vil si at datainnsamlings- og styregrensesnittet 94 fortsetter å motta data fra sensorene 36,38, 40,44,46, 54,56, 58, 62,64, 66,67 og forsyner velegnet data til hydraulikkmodellen 92. Hydraulikkmodellen 92 fortsetter å bestemme det ønskede ringromstrykket som tilsvarer det ønskede brønnhullstrykket. Styreenheten 96 fortsetter å bruke det ønskede ringromstrykket som et settpunktstrykk for å styre operasjonen av choken 34.

Det vil forstås at alle eller de fleste av trinnene beskrevet ovenfor kan automatiseres ved hjelp av styresystemet 90. For eksempel kan styreenheten 96 brukes til å styre operasjonen av noen eller alle strømningsstyreenhetene 34,74,76, 78, 81 automatisk i respons til inndata fra datainnsamlings- og styregrensesnittet 94.

Menneskelig innblanding skulle fortrinnsvis brukes til å indikere til styresystemet 90 når det er ønskelig å begynne tilkoblingsprosessen (trinn 102), og så indikere når en boretilkobling har blitt laget (trinn 118), men hovedsakelig alle de andre trinnene kan bli automatisert (f. eks. ved passende programmering av programvareelementene til styresystemet 90). Det er imidlertid forutsatt at alle trinnene 102-142 kan automatiseres, for eksempel hvis en velegnet toppdrevet rotasjonssystemborerigg (eller en hvilken som helst annen borerigg som tillater at borerørstilkoblinger blir laget uten menneskelig inngripen) er brukt.

Fig. 5 viser en annen utførelse av styresystemet 90. Styresystemet 90 i fig. 5 er veldig likt styresystemet i fig. 3, men avviker i det minste i det at en forutsigende enhet 148 og en dataveriflserer 150 er inkludert i styresystemet i fig. 5.

Den forutsigende enheten 148 omfatter fortrinnsvis en eller flere nevrale nettverksmodeller for å forutsi forskjellige brønnparametre. Disse parameterne kan omfatte informasjon fra hvilken som helst av sensorene 36, 38,40,44,46, 54, 56,58, 60,62, 64,66, 67, ringromstrykksettpunktinformasjon fra hydraulikkmodellen 92, strømningsstyreenhetenes 34,74, 76,78 posisjoner, tetthet til borefiuidet 18, osv. Hvilken som helst brønnparameter og hvilken som helst kombinasjon av brønnparametere kan bli forutsagt av den forutsigende enheten 148.

Den forutsigende enheten 148 er fortrinnsvis "trent" ved å mate inn nåværende og tidligere faktiske verdier for parameterne til den forutsigende enheten. Uttrykk eller "vekter" i den forutsigende enheten 148 kan justeres basert på derivater av informasjon fra den forutsigende enheten med hensyn på uttrykk.

Den forutsigende enheten 148 kan bli trent ved å mate inn data samlet inn under boring til den forutsigende enheten mens tilkoblinger i borestrengen 16 blir laget, og/eller under andre faser i en generell boreoperasjon. Den forutsigende enheten 148 kan bli trent ved å mate inn til den forutsigende enheten data som er samlet inn under boring av minst ett tidligere borehull.

Treningen kan omfatte innmating av data som tyder på tidligere feil i forutsigelser produsert av den forutsigende enheten til den forutsigende enheten 148. Den forutsigende enheten 148 kan trenes ved å mate inn data generert av en datasimulering av brønnboresystemet 10 (inkludert boreriggen, brønnen, brukt utstyr, osv.).

Når den forutsigende enheten 148 er trent, kan den nøyaktig forutse eller beregne hvilken verdi en eller flere parametre skal ha i øyeblikket og/eller i fremtiden. De forutsagte parameterverdiene kan tilføres dataverifisereren 150 til bruk i dataverifiseirngsprosessen.

Den forutsigende enheten 148 omfatter ikke nødvendigvis en eller flere nevrale nettverksmodeller. Andre typer forutsigende enheter som kan brukes omfatter en kunstig intelligens-enhet, en adaptiv modell, en ikke-lineær funksjon som generaliserer for virkelige systemer, en genetisk algoritme, en lineær systemmodell og/eller en ikke-lineær systemmodell, kombinasjoner av disse, osv.

Den forutsigende enheten 148 kan utføre en regresjonsanalyse, utføre regresjoner på en ikke-lineær funksjon og kan benytte granulær beregning (engelsk: granular computing). En effekt av en første prinsippmodell kan bli informasjon til den forutsigende enheten 148 og/eller en første prinsippmodell kan være inkludert i den forutsiende enheten.

Den forutsigende enheten 148 mottar de faktiske parameterverdiene fra dataverifisereren 150, som kan inneholde en eller flere digitalt programmerbare prosessorer, minne, osv. Dataverifisereren 150 bruker forskjellige forhåndsprogramerte algoritmer for å bestemme om sensormålinger, strømningsstyreenhetposisjoner, osv., mottatt fra datainnsamlings- og styregrensesnittet 94 er gyldige.

Hvis en mottatt faktisk parameterverdi for eksempel er utenfor et akseptabelt intervall, utilgjengelig (f. eks. på grunn av en ødelagt sensor) eller varierer med mer enn en forhåndsbestemt maksimalverdi fra en forutsagt verdi for den parameteren (f. eks. på grunn av en feilfungerende sensor), så kan dataverifisereren 150 merke den aktuelle parameterverdi en "ugyldig". Ugyldige parameterverdier kan ikke brukes til å trene den forutsigende enheten 148, eller for å bestemme det ønskede ringromstrykksettpunktet til hydraulikkmodellen 92. Gyldige parameterverdier ville blitt brukt for å trene den forutsigende enheten 148, for å oppdatere hydraulikkmodellen 92, for opptak til databasen til datainnsamlings- og styregrensesnittet 94 og, med hensyn til det ønskede ringromstrykksettpunktet, overført til styreenheten 96 for å styre operasjonen av strømningsstyreenhetene 34, 74, 76, 78.

Det ønskede ringromstrykksettpunktet kan bh overført fra hydraulikkmodellen 92 til hver av datainnsamlings- og styregrensesnittene 94, den forutsigende enheten 148 og styreenheten 96. Det ønskede ringromslxyldcsettpunktet er overført fra hydraulikkmodellen 92 til datainnsamlings- og styregrensesnittet for opptak i dens database og for å sende de andre faktiske parameterverdiene til dataverifisereren 150.

Det ønskede ringromstrykksettpunktet er overført fra hydraulikkmodellen 92 til den forutsigende enheten 148 for å forutse fremtidige ringromstrykksettpunkter. Den forutsigende enheten 148 kan imidlertid motta det ønskede ringromstrykksettpunktet (sammen med de andre faktiske parameterverdiene) fra dataverifisereren 150 i andre eksempler.

Det ønskede ringromstrykksettpunktet er overført fra hydraulikkmodellen 92 til styreenheten 96 i tilfelle datainnsamlings- og styregrensesnittet 94 eller dataverifisereren 150 ikke fungerer, eller utdata fra disse andre enhetene på andre måter er utilgjengelig. I det tilfellet kunne styreenheten 96 fortsette å styre operasjonen av de forskjellige sfrømningsstyreenhetene 34,74, 76, 78 for å opprettholde/nå det ønskede trykket i ringrommet 20 nær overflaten.

Den forutsigende enheten 148 er trent i sanntid og er i stand til å forutse nåværende verdier til en eller flere sensormålinger basert på informasjon fra i hvert fall noen av de andre sensorene. Hvis sensorinformasjon blir utilgjengelig kan derfor den forutsigende enheten forsyne dataverifisereren 150 med de manglende sensormåleverdiene, i hvert fall midlertidig inntil sensorinformasjonen blir tilgjengelig igjen.

Hvis en av strømningsmålerne 62,64, 66 ikke fungerer eller informasjon på annen måte er utilgjengelig eller ugyldig, for eksempel under borestrengtilkoblingsprosessen beskrevet ovenfor, så kan dataveriifsereren 150 erstatte den forutsagte strømningsmålerinformasjonen med den faktiske (eller ikke-eksisterende) strømningsmålerinformasjonen. Det er meningen at bare en eller to av strørnningsmålerne 62, 64,66 i realiteten er brukt. Hvis dataveriifsereren 150 slutter å motta gyldig informasjon fra en av de strømningsmålerne, ville det ikke enkelt kunne avgjøres hva forholdet mellom fluidet 18 som strømmer gjennom standrørsledningen 26 og omløpsledningen 72 var, hadde det ikke vært for de forutsagte parameterverdiene fra den forutsigende enheten 148. Det forstås at målinger av forholdet av fluidet 18 gjennom standrørsledningen 26 og omløpsledningen 72 er veldig nyttig, for eksempel for å kalkulere ekvivalent sirkuleringstetthet og/eller friksjonstrykk fra hydraulikkmodellen 92 under tilkoblingsprosessen til borestrengen.

Validerte parameterverdier er overført fra dataveriifsereren 150 til hydraulikkmodellen 92 og til styreenheten 96. Hydraulikkmodellen 92 bruker de validerte parameterverdiene, og muligens andre datastrømmer, til å beregne trykket som er nedihulls på et interessant punkt (f. eks. på bunnen av brønnboret 12, i et problematisk område, i en ledesko, osv.) og det ønskede trykket i ringrommet 20 nær overflaten som trengs for å oppnå det ønskede brønnhullstrykket.

Dataverifisereren 150 er programmert til å undersøke de individuelle parameterverdiene mottatt fra datainnsamlings- og styregrensesnittet 94 og avgjøre om hver faller inn under et forhåndsbestemt spekter av forventede verdier. Hvis dataverifisereren 150 oppdager at en eller flere parameterverdier den mottok fra datainnsamlings- og styregrensesnittet 94 er ugyldig kan den sende et signal til den forutsigende enheten 148 om å slutte å trene den nevrale nettverksmodellen fra den feilfungerende sensoren, og å slutte å trene de andre modellene som er avhengige av parameterverdier fra den feilfungerende sensoren for å trene.

Selv om den forutsigende enheten 148 kan slutte å trene en eller flere nevrale nettverksmodeller når en sensor slutter å fungere, så kan den fortsette å generere forutsigelser for informasjon fra den feilfungerende sensoren eller sensorene basert på annen fortsatt fungerende sensorinformasjon til den forutsigende enheten. Når en feilfungerende sensor blir identifisert, kan dataverifisereren 150 erstatte de forutsagte sensorparameterverdiene fra den forutsigende enheten 148 til styreenheten 96 og hydraulikkmodellen 92. Når dataverifisereren 150 bestemmer at en sensor er feilfungerende eller dens informasjon er utilgjengelig kan i tillegg dataverifisereren generere en alarm og/eller sende en advarsel som identifiserer den feilfungerende sensoren slik at en operatør kan gjøre korrigeringstiltak.

Den forutsigende enheten 148 er fortrinnsvis også i stand til å trene en nevral nettverksmodell som representerer utdata fra hydraulikkmodellen 92. En forutsagt verdi for det ønskede ringromstrykksettpunktet er overført til dataverifisereren 150. Hvis hydraulikkmodellen 92 har vanskeligheter med å generere velegnet verdier eller er utilgjengelig kan dataverifisereren 150 erstatte det forutsagte ønskede ringromstrykksettpunktet til styreenheten 96.

Fig.6 viser et eksempel på den forutsigende enheten 148 uten resten av styresystemet 90. Med dette perspektivet kan det sees at den forutsigende enheten 148 omfatter en nevral nettverksmodell 152 som mater ut forutsagte nåværende (y„) og/eller fremtidige (yii+i, yn+2, • • •) verdier for en parameter y.

Forskjellige andre nåværende og/eller tidligere verdier for parameterne a, b, c,... er inndata til den nevrale nettverksmodellen 152 for å trene den nevrale nettverksmodellen, for å forutsi verdiene til parameteren y, osv. Parameterne a, b, c,..., y,... kan være hvilken som helst av sensormålingene, slrørnningsmålerenhetsposisjoner, fysiske parametre (f. eks. slamvekt, brørinhullsdybde, osv.), osv. beskrevet tidligere.

Nåværende og/eller tidligere faktiske og/eller forutsagte verdier for parameteren y kan også være informasjon til den nevrale nettverksmodellen 152. Forskjeller mellom de faktiske og forutsagte verdiene for parameteren y kan være nyttige til å trene den nevrale nettverksmodellen 152 (f. eks. til å minimere forskjellene mellom de faktiske og forutsagte verdiene)

Under trening blir vekter tildelt de forskjellige inndataparameterne, og vektene blir automatisk justert slik at forskjellene mellom de faktiske og forutsagte parameterverdiene er minimale. Hvis den underliggende strukturen til den nevrale nettverksmodellen 152 og inndataparameterne er nøye valgt, skulle treningen resultere i veldig liten forskjell mellom de faktiske parameterverdiene og de forutsagte parameterverdiene etter en passende (og fortrinnsvis kort) treningsperiode.

Det kan være nyttig for en enkel nevral nettverksmodell 152 å mate ut forutsagte parameterverdier for en enkelt parameter. Multiple nevrale nettverksmodeller 152 kan brukes til å forutsi parametere for tilhørende multiple parametere. Hvis en av de nevrale nettverksmodellene 152 feiler, blir de andre ikke påvirket.

Effektiv utnyttelse av ressursene kan imidlertid kreve at en enkel nevral nettverksmodell 152 skal brukes til å forutsi multiple parameterverdier. En slik utførelse er vist i fig. 7, hvor den nevrale nettverksmodellen 152 mater ut forutsagte verdier for multiple parametere w, x, y....

Hvis multiple nevrale nettverksmodeller er brukt er det ikke nødvendig for alle de nevrale nettverkene å dele de samme inndataene. I et eksempel vist i fig. 8 er to nevrale nettverksmodeller 152,154 brukt. De nevrale nettverksmodellene 152,154 deler noen av de samme inndataparametrene, men modellen 152 har noen parameterirmdataverdier som modellen 154 ikke deler, og modellen 154 har parameterinndataverdier som ikke er inndata til modellen 152.

Hvis en nevral nettverksmodell 152 mater ut forutsagte verdier for kun en separat parameter assosiert med en spesiell sensor (eller annen kilde til en faktisk parameterverdi), så hvis den sensoren (eller annen faktisk parameterverdikilde) feiler, kan den nevrale nettverksmodellen som forutsier dens utdata bli brukt til å forsyne parameterverdier mens operasjonen uforstyrret fortsetter. Fordi den nevrale nettverksmodellen 152 i denne situasjonen kun blir brukt til å forutsi verdier til en separat parameter kan trening av den nevrale nettverksmodellen fordelaktig stoppes så snart sensoren (eller annen faktisk parameterverdikilde) feiler, uten å påvirke noen av de andre nevrale nettverksmodellene som brukes til å forutsi andre parameterverdier.

Med ytterligere referanse til fig.9 er en annen utførelse av brønnboresystemet 10 representativt og skjematisk vist. Utførelsen i fig. 9 er på de fleste områder lik utførelsen i fig. 2.

I utførelsen i fig. 9 er imidlertid slrørnningsstyreenheten 78 og strømningsstrupingen 80 inkludert i strømningsstyreenheten 74 og strømningsmåleren 64 i en separat strømavledningsenhet 156. Strømavledningsenheten 156 kan leveres som en "skliramme" (engelsk: "skid") for fordelaktig transport og installasjon ved et boreriggsted. Chokemanifolden 32, trykksensoren 46 og strømnigsmåleren 58 kan også skaffes som en egen enhet.

Merk at bruken av strømningsmålerne 66, 67 er valgfri. Strørnningen gjennom standrørsledningen 26 kan for eksempel bli utledet fra utdataene til strømningsmålerne 62,64, og strømningen gjennom slamreturledningen 73 kan bli utledet fra utdataene til strørnningsmålerne 58,64.

Det kan nå forstås at den nevnte oppfinnelse bringer vesentlige forbedringer til teknikken å kontrollere trykk- og strømningsstyring i boreoperasjoner. Blant disse forbedringene er inkorporeringen av den forutsigende enheten 148 og dataverifisereren 150 i trykk- og sfrøniningsstyresystemet 90, hvorved informasjon fra sensorene og hydraulikkmodellen 92 kan tilveiebringes, selv om slik sensor- og/eller hydraulikkmodellinformasjon blir utilgjengelig under en boreoperasjon.

I et brønnboresystem 10 beskrevet tidligere mater en forutsigende enhet 148 ut forutsagte parameterverdier som respons på innmating av faktiske parameterverdier til den forutsigende enheten 148.1 systemet 10 er det inkludert en kilde til faktiske prameterverdier (slik som sensorene 44,54,66,62,64,60, 58,46, 36, 38,40, 56,67, hydraulikkmodelen 92, osv.). Den forutsigende enheten 148 fortsetter å mate ut forutsagte parameterverdier når den forutsigende enheten ikke mottar gyldige faktiske parameterverdier.

Kilden til de faktiske parameterverdiene kan omfatte en sensor slik som en strømningsmåler 58,62,64,66,67. Strømningsmåleren 66 eller en kombinasjon av strømningsmålerne 62, 64 kan måle fluidstrømningen gjennom en standrørsledning 26. Standrørsledning 26 retter fluidstrømningen til en bores treng 16.

Strømningsmåleren 64 kan måle fluidstrømningen gjennom en omløpsledning 72. Omløpsle<lningen 72 kan skaffe fluidkommunikasjon mellom et utløp fira en riggslampumpe 68 og en slamreturledning 30.

Systemet 10 kan også omfatte en dataverifiserer 150 som mottar de forutsagte parameterverdiene fra den forutsigende enheten 148. Dataverifisereren 150 kan erstatte de forutsagte parameterverdiene med de faktiske parametyerverdiene hvis mottak av gyldige faktiske parameterverdier mislykkes.

Systemet 10 kan omfatte en dataverifiserer 150 som mottar de faktiske parameterverdiene og evaluerer hvorvidt de faktiske parameterverdiene er gyldige. Dataverifisereren 150 kan sammenligne de faktiske parameterverdiene med et forhåndsbestemt akseptabelt spekter med paramtereverdier og/eller sammenligne de faktiske parameterverdiene med de forutsagte parameterverdiene.

Dataverifisereren 150 kan overføre gyldige parameterverdier til en hydraulikkmodell 92. Kilden til de faktiske parameterverdiene kan omfatte hydraulikkmodellen 92, og de faktiske parameterverdiene kan omfatte ønsket ringsromstrykksettpunkter. Hydraulikkmodelen 92 kan overføre et ønsket rmgromstrykksettpunkt til en styreenhet 96 som styrer operasjonen av minst en strømningsstyreenhet 34, 74,76, 78. Dataverifisereren 150 kan overføre gyldige parameterverdier til en styreenhet 96 som styrer operasjonen av minst en strømningsstyreenhet 34,74, 76, 78.

Den forutsigende enheten 148 kan omfatte minst en nevral nettverksmodell 152,154.

Også beskrevet tidligere er et brønnboresystem 10 som omfatter en forutsigende enhet 148 som mater ut forutsagte parameterverdier som respons på innmating av faktiske parameterverdier til den forutsigende enheten, og en dataverifiserer 150 som overfører gyldige faktiske parameterverdier til den forutsigende enheten 148, men som ikke overfører ugyldige faktiske parameterverdier til den forutsigende enheten 148.

Dataverifisereren 150 kan signalisere til den forutsigende enheten 148 om å slutte å trene med forutsagte parameterverdier som tilsvarer ugyldige faktiske parameterverdier.

Den forutsigende enheten 148 kan fortsette å mate ut de forutsagte parameterverdiene når ugyldige faktiske parameterverdier blir mottatt av dataverifisereren 150.

Dataverifisereren 150 kan motta de forutsagte parameterverdiene fra den forutsigende enheten 148.

Datavalidatoren 150 kan erstatte de ugyldige faktiske parameterverdiene med de forutsagte parameterverdiene.

Dataverifisereren 150 kan motta de faktiske paranmeterverdiene og evaluere om de faktiske parameterverdiene er enten gyldige eller ugyldige.

Den foreliggende oppfinnelse beskriver også en metode for å opprettholde et ønsket brønnhullstrykk under en brønnboreoperasjon. Metoden omfatter fortrinnsvis trinnene: måle minst en parameter med minst en sensor 44, 54,66,62, 64,60, 58,46,36, 38,40, 56, 67; overføre faktiske parameterverdier fra sensoren til en forutsigende enhet 148; trene den forutsigende enheten 148 til å mate ut forutsagte parameterverdier som respons på innmating av de faktiske parameterverdiene til den forutsigende enheten 148; og mate ut de forutsagte parameterverdiene fra den forutsigende enheten 148 når den forutsigende enheten slutter å motta faktiske parameterverdier.

Måle-, kommunikasjons-, trenings- og urmatingstrinnene kan bli utført mens det lages en tilkobling i en borestreng 16.

Metoden kan også omfatte å dele strømningen av borefiuid 18 mellom en ledning 26 i kommunikasjon med det indre av en borestreng 16 og en ledning 30 i kommunikasjon med et ringrom 20 dannet mellom borestrengen 16 og et brønnbor 12, med det strømdelende trinnet inkludert å tillate strømning gjennom en første strømningsstyreenhet 78 sammenkoblet mellom en pumpe 68 og det indre av borestrengen 16 og å tillate strømning gjennom en andre strømningsstyreenhet 74 sammenkoblet mellom pumpen 68 og ringrommet 20, mens strømning er tillatt gjennom den første strømningskontrollenheten 78.

Sensoren kan omfatte en strømningsmåler 62, 66 som måler strømning av fluidet 18 mellom pumpen 68 og det indre av borestrengen 16. Sensoren kan omfatte en strømningsmåler 64 som måler strømning av fluidet 18 mellom pumpen 68 og en ledning 30 i kommunikasjon med ringrommet 20.

Kommunikasjonstrinnet kan omfatte en dataverifiserer 150 som overfører gyldige faktiske parameterverdier til den forutsigende enheten 148, men forhindrer kommunikasjon av ugyldige faktiske parameterverdier til den forutsigende enheten 148.

Dataverifisereren 150 kan signalisere til den forutsigende enheten 148 om å slutte å prøve å mate ut forutsagte parameterverdier som tilsvarer ugyldige faktiske parameterverdier. Den forutsigende enheten 148 kan fortsette å mate ut de forutsagte parameterverdiene når ugyldige faktiske parameterverdier er mottatt av dataverifisereren 150. Dataverifisereren 150 kan motta de forutsagte parameterverdiene fra den forutsigende enheten 148. Dataverifisereren 150 kan erstatte de forutsagte parameterverdiene med de ugyldige faktiske parameterverdiene.

Dataverifisereren 150 kan motta de faktiske parameterverdiene og evaluere om de faktiske parameterverdiene er enten gyldige eller ugyldige. Dataverifisereren 150 kan sammenligne de faktiske parameterverdiene med et forhåndsbestemt akseptabelt spekter med parameterverdier og/eller sammenligne de faktiske parameterverdiene med de forutsagte parameterverdiene.

Dataverifisereren ISO kan overføre de gyldige faktiske parameterverdiene til en hydraulikkmodell 92. De faktiske parameterverdiene kan omfatte ønsket ringsromstrykksettpunkter matet ut av hydraulikkmodellen 92.

Å trene den forutsigende enheten 148 kan omfatte innmating av data generert av en datasimulering av et brønnboresystem 10 til den forutsigende enheten.

Det må forstås at de forskjellige utførelsene av den foreliggende oppfinnelse som er beskrevet heri kan bli brukt i forskjellige orienteringer slik som på skrå, speilvendt, horisontalt, vertikalt, osv., og i forskjellige utførelser, uten å vike fra prinsippene til den foreliggende oppfinnelse. Utførelsene er beskrevet kun som eksempler på nyttige bruksområder for prinsippene til oppfinnelse som ikke er begrenset til noen spesielle detaljer i disse utførelsene.

I beskrivelsen av representative utførelser av denne oppfinnelse, er retningsbestemte uttrykk som "over," "under," "øvre," "nedre," osv. brukt for å lette refereringen til de vedlagte tegningene. Generelt refererer "over," "øvre," "oppover," og lignende uttrykk til en retning mot jordens overflate langs en brønnbor, og "under," "nedre," "nedover" og lignende uttrykk refererer til en retning bort fra jordens overflate langs brønnboret.

En fagmann ville selvsagt, etter en nøye betraktning av den tidligere beskrivelsen av representative utførelser av oppfinnelsen, forstå at mange modifikasjoner, tillegg, innsettelser, slettinger og andre forandringer kan gjøres med utførelsen, og slike forandringer er tiltenkt prinsippene til den foreliggende oppfinnelse. Det skal altså klart forstås at den førnevnte detaljerte beskrivelsen kun er gitt med illustrasjoner og eksempler, rammen og ideen til den foreliggende oppfinnelse begrenses kun av de vedlagte kravene og deres tilsvarende.

Claims

1. Et brønnboresystem omfattende: en forutsigende enhet som mater ut forutsagte parameterverdier som respons på innmating av faktiske parameterverdier til den forutsigende enheten; en kilde til de faktiske parameterverdiene; og hvori den forutsigende enheten fortsetter å mate ut de forutsagte parameterverdiene når den forutsigende enheten mislykkes i å motta gyldige faktiske parameterverdier.

2. Systemet ifølge krav 1, hvori kilden til de faktiske parameterverdiene omfatter en sensor.

3. Systemet ifølge krav 2, hvori sensoren omfatter en sfrørnningsmåler.

4. Systemet ifølge krav 3, hvori strømningsmåleren måler flmdstrørnning gjennom en standrørsledning.

5. Systemet ifølge krav 4, hvori standrørsledningen leder fluidslxømningen til en borestreng.

6. Systemet ifølge krav 3, hvori strømningsmåleren måler fluidstrømning gjennom en omløpsledning.

7. Systemet ifølge krav 6, hvori omløpsledningen gir fluidkornmunikasjon mellom en riggslampumpes utløp og en slamreturledning.

8. Systemet ifølge krav 1, videre omfattende en dataverifiserer som mottar de forutsagte parameterverdiene fra den forutsigende enheten.

9. Systemet ifølge krav 8, hvori dataverifisereren erstatter de forutsagte parameterverdiene med de faktiske parameterverdiene hvis den ikke klarer å motta gyldige faktiske parameterverdier.

10. Systemet ifølge krav 1, videre omfattende en dataverifiserer som mottar de faktiske parameterverdiene og evaluerer hvorvidt de faktiske parameterverdiene er gyldige.

11. Systemet ifølge krav 10, hvori dataverifisereren sammenligner de faktiske parameterverdiene med et forhåndsbestemt akseptabelt spekter med parameterverdier.

12. Systemet ifølge krav 10, hvori dataverifisereren sammenligner de faktiske parameterverdiene med de forutsagte parameterverdiene.

13. Systemet ifølge krav 10, hvori dataverifisereren overfører gyldige parameterverdier til en hydraulikkmodell.

14. Systemet ifølge krav 13, hvori kilden til de faktiske parameterverdiene omfatter hydraulikkmodellen, og hvori de faktiske parameterverdiene omfatter ønsket ringromstrykksettpunkter.

15. Systemet ifølge krav 13, hvori hydraulikkmodellen overfører et ønsket rmgromstrykksettpunkt til en styreenhet som styrer operasjonen til minst en strømningsstyreenhet.

16. Systemet ifølge krav 10, hvori dataverifisereren overfører gyldige parameterverdier til en styreenhet som styrer operasjonen til minst en strømningsstyreenhet.

17. Systemet ifølge krav 1, hvori den forutsigende enheten omfatter minst én nevral nettverksmodell.

18. Et brønnboresystem, omfattende: en forutsigende enhet som gir forutsagte parameterverdier som respons på input av faktiske parameterverdier til den forutsigende enheten; og en dataverifiserer som overfører gyldige faktiske parameterverdier til den forutsigende enheten, men som ikke overfører ugyldige faktiske parameterverdier til den forutsigende enheten.

19. Systemet ifølge krav 18, hvori dataverifisereren signaliserer til den forutsigende enheten om å slutte å trene med forutsagte parameterverdier som korresponderer til ugyldige faktiske parameterverdier.

20. Systemet ifølge krav 18, hvori den forutsigende enheten fortsetter å mate ut de forutsagte parameterverdiene når ugyldige faktiske parameterverdier er mottatt av dataverifisereren.

21. Systemet ifølge krav 18, hvori dataverifisereren mottar de forutsagte parameterverdiene fra den forutsigende enheten.

22. Systemet ifølge krav 21, hvori dataverifisereren erstatter de forutsagte parameterverdiene med de ugyldige faktiske parameterverdiene.

23. Systemet ifølge krav 18, hvori dataverifisereren mottar de faktiske parameterverdiene og evaluerer om de faktiske parameterverdiene er enten gyldige eller ugyldige.

24. Systemet ifølge krav 23, hvori dataverifisereren sammenligner de faktiske parameterverdiene med et forhåndsbestemt akseptabelt spekter med parameterverdier.

25. Systemet ifølge krav 23, hvori dataverifisereren sammenligner de faktiske parameterverdiene med de forutsagte parameterverdiene.

26. Systemet ifølge krav 18, hvori dataverifisereren overfører de gyldige faktiske parameterverdiene til en hydraulikkmodell.

27. Systemet ifølge krav 26, hvori de faktiske parameterverdiene omfatter ønskede rmgromstrykksettpunkter matet ut fra hydraulikkmodellen.

28. Systemet ifølge krav 26, hvori hydraulikkmodellen overfører et ønsket ringromstrykksettpunkt til en styreenhet som styrer operasjonen av minst en strømningsstyreenhet.

29. Systemet ifølge krav 18, hvori en sensor mater ut de faktiske parameterverdiene.

30. Systemet ifølge krav 29, hvori sensoren omfatter en strømningsmåler.

31. Systemet ifølge krav 30, hvori strømningsmåleren måler fluidstrømningen gjennom en standrørsledning.

32. Systemet ifølge krav 31, hvori standrørsledningen retter fluidstrømningen til en borestreng.

33. Systemet ifølge krav 30, hvori strømningsmåleren måler fluidstrømning gjennom en omløpsledning.

34. Systemet ifølge krav 33, hvori omløpsledningen gir fluidkommunikasjon mellom et utløp av en riggslampumpe og en slamreturledning.

35. Systemet ifølge krav 18, hvori den forutsigende enheten omfatter minst én nevral nettverksmodell.

36. En metode for å opprettholde et ønsket brønnhullstrykk under en brønnboreoperasjon, metoden omfatter trinnene: måle minst én parameter med minst én sensor; overføre faktiske parameterverdier fra sensoren til en forutsigende enhet; trene den forutsigende enheten til å mate ut forutsagte parameterverdier som respons på innmating av de faktiske parameterverdiene til den forutsigende enheten; og mate ut de forutsagte parameterverdiene fra den forutsigende enheten når den forutsigende enheten slutter å motta de faktiske parameterverdiene.

37. Metoden ifølge krav 36, hvori måle-, kommunikasjons-, trenings- og utmatingstrinnene er utført mens det lages en tilkobling i en borestreng.

38. Metoden ifølge krav 37, videre omfattende: dele strømning av borefluid mellom en ledning i kommunikasjon med et indre av borestrengen og en ledning i kommunikasjon med et ringrom formet mellom borestrengen og et brønnbor; det strømningsdelende trinnet inkludert å tillate strømning gjennom en første strømningsstyreenhet sammenkoblet mellom en pumpe og det indre av borestrengen; og det strømningsdelende trinnet inkludert å tillate strømning gjennom en andre strømningsstyreenhet sammenkoblet mellom pumpen og ringrommet, mens strømning er tillatt gjennom den første strørnningsstyreenheten.

39. Metoden ifølge krav 38, hvori sensoren omfatter en strørnningsmåler som måler strømning av fluidet mellom pumpen og det indre av borestrengen.

40. Metoden ifølge krav 38, hvori sensoren omfatter en strømningsmåler som måler strømning av fluidet mellom pumpen og en ledning i kommunikasjon med ringrommet.

41. Metoden ifølge krav 38, hvori kommunikasjonstrinnet videre omfatter en dataverifiserer som overfører gyldige faktiske parameterverdier til den forutsigende enheten, men hindrer kommunikasjon av ugyldige faktiske parameterverdier til den forutsigende enheten.

42. Metoden ifølge krav 41, hvori dataverifisereren signaliserer til den forutsigende enheten om å slutte å trene med forutsagte parameterverdier som korresponderer med ugyldige faktiske parameterverdier.

43. Metoden ifølge krav 41, hvori den forutsigende enheten fortsetter å mate ut de forutsagte parameterverdiene når individuelle faktiske parameterverdier er mottatt av dataverifisereren.

44. Metoden ifølge krav 41, hvori dataverifisereren mottar de forutsagte parameterverdiene fra den forutsigende enheten.

45. Metoden ifølge krav 44, hvori dataverifisereren erstatter de invalide faktiske parameterverdiene med de forutsagte parameterverdiene.

46. Metoden ifølge krav 41, hvori dataverifisereren mottar de faktiske parameterverdiene og evaluerer om de faktiske parameterverdiene er enten gyldige eller ugyldige.

47. Metoden ifølge krav 46, hvori dataverifisereren sammenligner de faktiske parameterverdiene med et forhåndsbestemt akseptabelt spekter med parameterverdier.

48. Metoden ifølge krav 46, hvori dataverifisereren sammenligner de faktiske parameterverdiene med de forutsagte parameterverdiene.

49. Metoden ifølge krav 41, hvori dataverifisereren overfører de gyldige faktiske parameterverdiene til en hydraulikkmodell.

50. Metoden ifølge krav 49, hvori de faktiske parameterverdiene omfatter ønsket ringromstrykksettpunkter matet ut av hydraulikkmodellen.

51. Metoden ifølge krav 49, hvori hydraulikkmodellen overfører et ønsket rmgromstrykksettpunkt til en styreenhet som styrer operasjonen av minst én strømningsstyreenhet.

52. Metoden ifølge krav 36, hvori den forutsigende enheten omfatter minst én nevral nettverksmodell.

53. Metoden ifølge krav 36, hvori treningen av den forutsigende enheten videre omfatter å mate inn data generert av en datasimulering av et brønnboresystem til den forutsigende enheten.