NO344556B1

NO344556B1 - Fremgangsmåte, system og dataprogramprodukt for å estimere vertikal spenning i en undergrunnsformasjon

Info

Publication number: NO344556B1
Application number: NO20120445A
Authority: NO
Inventors: Wouter Van Der Zee; Cem Ozan; Martin Brudy
Original assignee: Wouter Van Der Zee; Baker Hughes A Ge Co Llc
Priority date: 2009-09-28
Filing date: 2012-04-17
Publication date: 2020-02-03
Also published as: NO20120445A1; WO2011038250A2; US20110077868A1; GB201206856D0; GB2486388B; US8214152B2; GB2486388A8; WO2011038250A3; GB2486388A

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte og system for å estimere spenning i en grunnformasjon, og et datamaskinprodukt lagret på maskinlesbare media for å estimere minst én av spenning og porefluidtrykk i en grunnformasjon ved å utføre maskinimplementerte instruksjoner.

Bakgrunn

Bestemmelse av porefluidtrykk er et viktig aspekt i forbindelse med undergrunnsboring, undersøkelser og kompletteringsoperasjoner. Bestemmelse av porefluidtrykk er viktig for å opprettholde riktig fluidtrykk for å maksimalisere effektiviteten av boring, produksjon eller andre operasjoner. Borefluidtrykket som påføres av borevæske som pumpes ned i borehullet gjennom en borestreng, må for eksempel være tilstrekkelig til å regulere det hydrostatiske trykket i et brønnhull for å hindre utblåsninger og opprettholde optimale borehastigheter.

Porefluidtrykket ved en posisjon i en formasjon er vanligvis blitt beregnet ved å betrakte en differanse mellom total vertikal og effektiv vertikal spenning ved det punktet som er av interesse. Total vertikal spenning blir konvensjonelt estimert ved vertikal integrasjon av densitetsdata. På den annen side er det forskjellige løsninger for estimering av effektive vertikale spenninger.

Total vertikal spenningsfordeling i jorda kan påvirkes av mange faktorer innbefattende overflatetopologi og densitetsheterogeniteter. Virkningene av disse faktorene på totale vertikale spenninger avtar med dybden under overflaten eller under heterogeniteten. For eksempel blir de totale vertikale spenningene i betydelig grad påvirket av topologi nær overflaten, men med økende dybde nærmer de seg spenningsfordelingen for en horisontal overflate ved gjennomsnittlig elevasjon.

Brukt konvensjonelt, forutsetter vertikal integrasjon av densitet implisitt at gravitasjonsbelastningen for et infinitesimal bergartselement blir fullstendig overført til det underliggende elementet. Som et resultat av denne forutsetningen avtar ikke innvirkningen av den gravitasjonsmessige belastningen på et element på den vertikale spenningsfordelingen med dybden, men blir overført til elementer under det. Avhengig av overflatetopologien og densitetsfordelingen kan denne antakelsen resultere i overestimering eller underestimering av de totale vertikale spenningene og igjen overestimering eller underestimering av formasjonsporetrykkene som er utledet fra de totale vertikale spenningene.

Publikasjonen Soil Mechanics, Unified Facilities Criteria (UFC), UFC 3-220-1 ON, 8. Juni 2005, sider 1-394, beskriver en fremgangsmåte for å estimere minst én av spenning og porefluidtrykk i en grunnformasjon.

US6968274 beskriver en metode for å tilveiebringe sanntidspredikasjoner av poretrykk og frakturgradient.

Kort beskrivelse

Den foreliggende oppfinnelse vedrører i et første aspekt en fremgangsmåte for å estimere spenning i en grunnformasjon, kjennetegnet ved at fremgangsmåten omfatter:

å motta sensordata fra minst én sensor i en grunnformasjon

å generere med en prosesseringsenhet et domene inkludert minst én del av grunnformasjonen basert på sensordataene;

å inndele domenet inkludert minst delen av grunnformasjonen i et første område og et andre område;

å estimere med prosesseringsenheten en første vertikal spenning i det første området og representere den første vertikale spenningen som minst én punktbelastning; og

å estimere med prosesseringsenheten en andre vertikal spenning i det andre området ved hjelp av en punktbelastningsmetode ved bruk av den første vertikale spenningen.

Foretrukne utførelser er angitt i underkravene 2-9 og 21.

I et andre aspekt vedrører foreliggende oppfinnelse et system for å estimere spenning i en grunnformasjon, kjennetegnet ved at systemet omfatter:

et verktøy konfigurert til minst én av, å generere og motta tetthetsinformasjon for grunnformasjonen, hvor verktøyet konfigurert til å utføre:

dele et domene inkludert minst en del av en grunnformasjon i en første region og en andre region;

estimere en første vertikal spenning i det første området basert på tetthetsinformasjonen og representere den første vertikale spenningen som minst én punktbelastning; og

estimere en andre vertikal spenning i det andre området ved hjelp av en punktlastbasert metode ved bruk av den første vertikale spenningen.

Utførelser er angitt i underkravene 11-15 og 22-23.

I et tredje aspekt vedrører foreliggende oppfinnelse et datamaskinprodukt lagret på maskinlesbare media for å estimere minst én av spenning og porefluidtrykk i en grunnformasjon ved å utføre maskinimplementerte instruksjoner, karakterisert ved at instruksjonene omfatter:

å inndele et domene inkluderende minst en del av en grunnformasjon i en første region og en andre region;

å estimere en første vertikal spenning i den første regionen og representere den første vertikale spenning som minst én punktbelastning; og

å estimere en andre vertikal spenning i den andre regionen med en punktlastbasert metode som benytter den første vertikale spenning.

Utførelser er angitt i underkravene 17-20 og 24-25.

Det blir her beskrevet en fremgangsmåte for å estimere i det minste én av spenning og porefluidtrykk i en grunnformasjon, innbefattende: å diskretisere et domene som innbefatter i det minste en del av formasjonen, i et antall celler der hver celle innbefatter en respektiv densitetsverdi; å inndele formasjonen i et første område og et annet område hvor det første området innbefatter en overflate av grunnformasjonen; å integrere vertikalt de respektive densitetsverdiene i det første området; og å estimere den totale vertikale spenningen for hver celle i det første området og det andre området ved å estimere en punktbelastning basert på den respektive densitetsverdien.

Det blir her også beskrevet et system for å estimere minst én av spenning og porefluidtrykk i en grunnformasjon, innbefattende: et brønnhullsverktøy innrettet for å bli anbrakt i grunnformasjonen; minst én sensor i forbindelse med brønnhullsverktøyet innrettet for å generere data relatert til densiteten til grunnformasjonen; en prosessor i operativ kommunikasjon med sensoren for å motta dataene, idet prosessoren utfører: å diskretisere et domene som innbefatter i det minste en del av formasjonen, i et antall celler det hver celle innbefatter en respektiv densitetsverdi; å inndele formasjonen i et første område og et annet område hvor det første området innbefatter en overflate av grunnformasjonen; å integrere vertikalt de respektive densitetsverdiene i det første området; og å estimere den totale vertikale spenningen for hver celle i det første området og det andre området ved å estimere en punktbelastning basert på den respektive densitetsverdien.

Videre blir det her beskrevet et dataprogramprodukt som er lagret på maskinlesbare media for estimering av minst en av stress og porefluidtrykk i en grunnformasjon ved å utføre maskinrealiserte instruksjoner, instruksjonene for: å diskretisere et domene som innbefatter i det minste en del av formasjonen, i et antall celler det hver celle innbefatter en respektiv densitetsverdi; å inndele formasjonen i et første område og et andre område hvor det første området innbefatter en overflate av grunnformasjonen; å integrere vertikalt de respektive densitetsverdiene i det første området; og å estimere den totale vertikale spenningen for hver celle i det første området og det andre området ved å estimere en punktbelastning basert på den respektive densitetsverdien.

Kort beskrivelse av tegningene

Den følgende beskrivelse skal ikke på noen måte betraktes som begrensende. Under henvisning til de vedføyde tegningene er like elementer nummerert likt:

Fig. 1 skisserer et eksempel på en utførelsesform av et brønnborings-, produksjons- og/eller loggesystem;

Fig. 2 skisserer et flytskjema for å tilveiebringe et eksempel på en fremgangsmåte for å forutsi en kraft slik som vertikal spenning og/eller porefluidtrykk i en grunnformasjon;

Fig. 3 skisserer en tverrsnittskisse gjennom et domene som innbefatter en grunnformasjon og en tilhørende densitetsdatamatrise;

Fig. 4 skisserer en tverrsnittskisse gjennom et domene og en tverrsnittsrepresentasjon av en tilhørende fordelt overflatebelastning;

Fig. 5 skisserer densitetsdatamatriser for domenet på figur 4;

Fig. 6 skisserer en celle i en todimensjonal densitetsdatamatrise og en tilhørende idealisert punktbelastning; og

Fig. 7 representerer en celle i en tredimensjonal densitetsdatamatrise og et tilsvarende idealisert punktbelastning.

Detaljert beskrivelse

En detaljert beskrivelse av én eller flere utførelsesformer av anordningen og fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er presentert her ved hjelp av eksemplifisering og ikke som begrensninger, under henvisning til figurene.

Det vises til figur 1 hvor et eksempel på en utførelsesform av en del av et brønnborings-, produksjons- og/eller loggesystem 10 innbefatter en ledning eller streng 12 slik som en borestreng eller en produksjonsrørstreng. Strengen 12 er innrettet for å bli anbrakt i et borehull 14 for å utføre operasjoner slik som boring av borehullet 14, ta målinger av egenskaper i borehullet 14 og/eller de omgivende formasjonene nede i hullet, og lette hydrokarbonproduksjon. På konvensjonell måte er en dybde i borehullet 14 beskrevet langs en z-akse, mens et tverrsnitt er tilveiebrakt på et plan beskrevet med en x-akse og en y-akse.

I et eksempel innbefatter borestrengen 12 en lengde av borerør eller boresegmenter 16 som driver en borkrone 18. Borevæske 20 blir pumpet eller strømmer på annen måte gjennom borestrengen 12 mot borkronen 18 og strømmer inn i borehullet 14. Borevæsken 20 (også referert til som «boreslam») innbefatter generelt en blanding av væske slik som vann, borefluid, slam, olje, gasser og formasjonsfluider som kan befinne seg i omgivelsene.

Strengen 12 kan innbefatte utstyr slik som et loggeinstrument eller et loggeverktøy 22 for å utføre forskjellige målinger av borehullet, brønnhullskomponenter og/eller formasjonen. I en utførelsesform er loggeverktøyet 22 utformet som et verktøy for «måling under boring» (MWD) eller «logging under boring» (LWD). I en annen utførelsesform er loggeverktøyet 22 utformet for å bli senket ned i borehullet 14 etter boring, slik som ved hjelp av en kabel eller vaier. Eksempler på verktøy 22 innbefatter sensorer for å generere data slik som resistivitets-, densitets-, gammastråle-, trykk-, deformasjons- og spenningsdata. I en utførelsesform er verktøyet 22 utformet for å samle inn og/eller prosessere data for å forutsi eller estimere et vertikalt spenningsfelt og/eller porefluidtrykk i formasjonen.

Loggeverktøyet 22 innbefatter minst én sensor 24 for avføling av forskjellige karakteristikker for borehullet 14, formasjonen og/eller brønnhullskomponentene. I en utførelsesform er den minst ene sensoren 24 i kommunikasjon med brønnhullselektronikken 26 som kan motta innmating fra sensoren 24 og sørge for minst én av driftsmessig styring og dataanalyse. Brønnhullselektronikken 26 kan innbefatte, uten noen begrensning, en kraftforsyning, en transformator, et batteri, en prosessor, et arbeidslager, et lager, minst ett kommunikasjonsgrensesnitt og lignende.

I en utførelsesform er loggeverktøyet 22, sensoren 24 og/eller elektronikken 26 operativt koblet i kommunikasjon med overflateutstyr 28. Overflateutstyret 28 kan levere kraft til verktøyet 22 og/eller andre brønnhullskomponenter, så vel som å skaffe tilveie datakommunikasjons- og databehandlingskapasiteter for i det minste styring av operasjoner og/eller analyse av data. En kommunikasjonskanal er innbefattet for kommunikasjon med overflateutstyret 28 og kan operere via pulset slam, kablede rør og andre teknologier som er kjent på området.

I en utførelsesform er systemet 10 operativt forbundet med en brønnhullseller overflatebehandlingsenhet slik som overflateutstyret 28 som kan virke til å regulere forskjellige komponenter i systemet 10, slik som borings-, logge- og produksjonskomponenter eller moduler. Andre komponenter innbefatter maskineri for å heve eller senke segmenter og for operativt å koble sammen segmenter og overføringsanordninger. Brønnhulls- eller overflatebehandlingsenheten kan også samle inn og behandle data generert av systemet 10 under boring, produksjon eller andre operasjoner.

Figur 2 illustrerer en fremgangsmåte 40 for å forutsi eller estimere en kraft i en grunnformasjon. En slik kraft innbefatter spenning og trykk, slik som det vertikale spenningsfeltet og/eller porefluidtrykkene i en grunnformasjon. Forutsigelse eller prediksjon av det vertikale spenningsfeltet og/eller porefluidtrykkene innbefatter å estimere den totale vertikale spenningen i formasjonen. I denne fremgangsmåten innbefatter estimering av total vertikal spenning en beregningsløsning som benytter Boussinesq’s løsning for en punktbelastning på et halvrom.

Fremgangsmåten 40 innbefatter et eller flere trinn 41-49. Fremgangsmåten 40 blir her beskrevet i forbindelse med systemet 10 selv om fremgangsmåten 40 kan utføres i forbindelse med et hvilket som helst antall og en hvilken som helst utforming av sensorer, verktøy, prosessorer eller annet maskineri. Fremgangsmåten 40 kan benyttes som en arbeidsflyt eller som en del av en eller flere arbeidsflyter slik som arbeidsforløp for estimering av vertikal spenning, porefluidtrykk og horisontal spenning. I en utførelsesform innbefatter fremgangsmåten 40 utførelse av alle trinn 41-49 i den beskrevne rekkefølgen. Visse trinn kan imidlertid utelates, trinn kan tilføyes eller rekkefølgen av trinn kan endres.

I et første trinn 41 blir densitetsdata beregnet eller målt ved forskjellige dybder (z-akseposisjoner). I en utførelsesform blir data innsamlet ved hver valgt dybde ved et antall x-akse og/eller y-akseposisjoner. Antallet x-akseposisjoner og/eller yakseposisjoner kan svare til sensorposisjoner i ett eller flere borehull 14 og/eller i en sensorgruppe anordnet i forbindelse med verktøyet 22. I en utførelsesform blir densitetsdata estimert fra data generert av én eller flere gammastråledetektorer.

I det andre trinnet 42, se figur 3, blir en region eller et domene 50 valgt som innbefatter posisjoner der densitetsdata er blitt generert. I en utførelsesform er domenet 50 et todimensjonalt plan. I en annen utførelsesform er domenet 50 et tredimensjonalt område. Domenet 50 har hensiktsmessig en liten z-akse svarende til en dybde for posisjonen, og en x-akse og/eller y-akse som er ortogonal til z-aksen. I en utførelsesform innbefatter domenet 50 et overflateområde 52 som innbefatter en overflatetopologi 54 og et undergrunnsområde 56.

I det tredje trinnet 43 blir domenet 50 diskretisert i et antall celler som utgjør en matrise. I en utførelsesform er domenet todimensjonalt og cellene er rektangulære celler med dimensjoner referert til som «Δx» og «Δz». Matrisen innbefatter et antall rader «M» i z-retningen og et antall kolonner «N» i x-retningen.

I en annen utførelsesform er domenet 50 tredimensjonalt og cellene er rektangulære prismeceller med dimensjoner «Δx», «Δy» og «Δz». I denne fremgangsmåten innbefatter matrisen et antall rader «M» i z-retningen, et antall kolonner «N» i x-retningen og et antall kolonner «R» i y-retningen.

I det fjerde trinnet 44 blir cellene befolket med densitetsdata. Domenet blir inndelt i to områder 58, 60 atskilt av et «halvrom» 62. For todimensjonale domener er halvrommet 62 en linje som strekker seg langs x-aksen. For tredimensjonale domener er halvrommet 62 et plan som strekker seg langs x- og y-aksene. I en utførelsesform er halvrommet 62 posisjonert ved en valgt dybde i forhold til overflatetopologien 54. Halvrommet 62 er for eksempel plassert ved en dybde som svarer til en laveste dybde for overflatetopologien 54.

I en utførelsesform med et todimensjonalt domene innbefatter derfor hver celle en densitetsverdi pij hvor «i» er et radnummer 1 gjennom M og «j» er et kolonnenummer 1 gjennom N. Domenet er inndelt i to områder 58 og 60 som er avgrenset av halvrommet 62. Et første område 58 innbefatter rader over halvrommet 62, vist som rader 1 gjennom p, og et annet område 60 som innbefatter rader under halvrommet 62, vist som rader r gjennom M.

I en annen utførelsesform for det tredimensjonale domenet innbefatter hver celle en densitetsverdi pij,k hvor «i» er et radnummer 1 gjennom M, «j» er et nummer for en x-aksekolonne 1 gjennom N og «k» er et y-aksekolonnenummer 1 gjennom R. De to regionene 58, 60 er forbundet ved hjelp av et halvromsplan 62 der den første regionen 58 innbefatter rader 1 gjennom p og den andre regionen 60 innbefatter r gjennom M.

I det femte trinnet 45, se figurene 4 og 5, blir den totale vertikale spenningen (dvs. overdekningsspenningen) i hver kolonne i den første regionen 58 (dvs. over halvrommet 62) estimert eller beregnet, for eksempel ved å bruke vertikal integrasjon av densitetsdataene. De totale vertikale spenningsdataene blir lagret, og den totale vertikale spenningen som svarer til dybden av halvrommet 62, blir påført den andre regionen 60 som en fordelt overflatebelastning 64.

Implementering av dette trinnet er vist på figur 5. Et nytt diskret domene 66 blir skapt, som innbefatter rader p og r gjennom M, og densitetsverdier i det opprinnelige domenet 50 blir transformert til det nye diskrete domenet 66. Densitetsverdier i raden over dybden til halvrommet (rad p) blir erstattet av ekvivalente densitetsverdier, p<*>.

I en utførelsesform hvor domenet 50, 66 er todimensjonalt, er p<*>representert som «ρi», hvor:

«Sp,i» er den vertikale spenningsverdien som er beregnet ved hjelp av vertikal integrasjon for den første regionen i hver celle (p,i) lokalisert i raden p, «Δz» er den vertikale dimensjonen til cellen og N er antall elementer «i» i x-retningen.

I en annen utførelsesform hvor domenet 50, 66 er tredimensjonalt, er ρ<*>representert som «ρi,j<*>», hvor:

«Sp,i,j» er den totale vertikale spenningsverdien beregnet ved hjelp av vertikal integrasjon for den første regionen 58 i hver celle (p,i,j) og «N» og «R» er antall elementer «i» og «j» i henholdsvis x- og y-retningene.

I det sjette trinnet 46 blir den gravitasjonsmessige belastningen i hver celle idealisert som en punktbelastning som virker ved bunnsenteret til cellen. Posisjonen til punktlasten i hver celle er et eksempel ettersom andre posisjoner slik som et midtpunkt eller et toppsenter også kan brukes.

I en utførelsesform, vist på figur 6, er domenet 66 et todimensjonalt domene med et antall todimensjonale (slik som rektangulære) celler 68. I denne utførelsesformen er cellenumrene «i» og «k» koordinatene til hver celle 68 i henholdsvis x- og z-retningen, og densiteten tilordnet cellen 68 er betegnet som «ρk,i». Den induserte, totale vertikale spenningen, Δσv, ved hver celle 68 blir beregnet for en valgt punktlastposisjon 70, betegnet (xi,zk). I en utførelsesform er den totale vertikale spenningen Δσv beregnet for et antall punkter (xm,zl) i forhold til det valgte punktet (xi,zk), som:

Hvor «Δσ(v)m,l» er den induserte vertikale spenningen ved et punkt (xm,zl), hvor xm og zl er x- og z-koordinatene for hvert av antallet punkter i forhold til cellen 68, og xi og zk er x- og z-koordinatene til posisjonen av den idealiserte punktlasten 70. δz er lik differansen mellom zl og zk, og δx er lik differansen mellom xm og xi, Pk,i er en vertikal punktlastverdi ved det idealiserte punktet og kan beregnes som:

hvor Δx er en dimensjon for cellen langs x-aksen, og Δz er en dimensjon for cellen langs z-aksen.

I en annen utførelsesform som er vist på figur 7, er domenet 66 et tredimensjonalt domene. I denne utførelsesformen er cellenumrene «i», «j» og «k» numrene i henholdsvis x-retningen, y-retningen og z-retningen, og densiteten tilknyttet cellen 68 er betegnet som «ρk,i,j». Den induserte, totale vertikale spenningen, Δσv, ved hver celle 68 blir beregnet for en valgt punktlastposisjon 70, betegnet (xi,yj,zk). I en utførelsesform blir den totale vertikale spenningen Δσv beregnet for et antall punkter (xm,yn,zl) i forhold til det valgte punktet (xi,yj,zk) som:

hvor Δσ(v)m,n,l er den induserte, vertikale spenningen ved et punkt (xm,yn,zl), xm, yn og zl er de respektive x-, y- og z-koordinatene for hvert av antallet punkter i forhold til cellen 68, og xi, yj og zk er x-, y- og z-koordinatene til posisjonen for den idealiserte punktlasten 70, σz er lik differansen mellom zl og zk, δx er lik differansen mellom xm og xj, og δy er lik differansen mellom yn og yj. Pk,i,j er en vertikal punktlastverdi ved det idealiserte punktet 70 og kan beregnes som:

hvor Δx er en dimensjon for cellen langs x-aksen, Δy er en dimensjon for cellen langs y-aksen og Δz er en dimensjon for cellen langs z-aksen.

I det sjuende trinnet 47 blir den totale vertikale spenningen σv ved hver celle 68 beregnet ved å summere alle de induserte, vertikale spenningene Δσ(v)m,n,l. Den totale vertikale spenningen σv for hver celle 68 i den første regionen 58 blir smeltet sammen med den totale vertikale spenningen σv for hver celle i den andre regionen 60 for å danne et fullstendig, totalt vertikalt spenningsfelt for domenet 50.

I det åttende trinnet 48 blir den effektive vertikale spenningen estimert eller beregnet basert på en passende metode eller teknikk. Den effektive vertikale spenningen blir for eksempel beregnet for en valgt celle 68 fra intervallhastigheter basert på empiriske relasjoner som er kalibrert mot cellebaserte data.

I det niende trinnet 49 blir porefluidtrykket estimert ved å subtrahere den effektive vertikale spenningen fra den totale vertikale spenningen. I en utførelsesform blir den effektive vertikale spenningen for en valgt celle 68 subtrahert fra den totale vertikale spenningen σv for en valgt celle 68.

I tillegg kan forskjellige andre egenskaper ved formasjonen estimeres ved å bruke de vertikale spenningsberegningene som er beskrevet her. For eksempel kan den estimerte, totale vertikale spenningen og porefluidtrykket brukes til å estimere horisontale spenninger. Totale maksimale og totale minimale horisontale spenninger kan beregnes som:

ESR(min) = (shmin – Pp) / (Sv –Pp),

ESR(max )= (sHmax – Pp) / (Sv –Pp),

hvor ESR (min) er det effektive spenningsforholdet for minste horisontale spenning, ESR (max) er det effektive spenningsforholdet for maksimal horisontal spenning, Pp er porefluidtrykk, Shmin er den totale horisontale minimumspenningen, sHmax er den totale horisontale maksimalspenningen og Sv er den totale vertikale spenningen.

Som beskrevet her refererer «borestreng» eller «streng» til en hvilken som helst konstruksjon eller bærer egnet for å senke et verktøy gjennom et borehull eller forbinde en borkrone med overflaten, og er ikke begrenset til den konstruksjonen og utformingen som er beskrevet her. Strengen 12 er for eksempel utformet som en hydrokarbonproduksjonsstreng eller en formasjonsevalueringsstreng. Uttrykket «bærer» slik det brukes her, betyr en hvilken som helst anordning, anordningskomponent, kombinasjon av anordninger, media og/eller elementer som kan brukes til å transportere, romme, understøtte eller på annen måte lette bruk av en annen anordning, anordningskomponent, kombinasjon av anordninger, media og/eller elementer. Eksempler på ikke-begrensende bærere innbefatter borestrenger av oppkveilingsrørtypen, av skjøterørtypen og enhver kombinasjon eller del av disse. Andre bærereksempler innbefatter foringsrør, vaiere, kabelsonder, glattkabelsonder, fallstrenger, overgangsrør, bunnhullsanordninger og borestrenger.

For å understøtte den læren som er angitt her, kan forskjellige analyser og/eller analytiske komponenter brukes, innbefattende digitale og/eller analoge systemer. Systemet kan ha komponenter slik som prosessorer, lagringsmedia, minne, innmatingsanordninger, utmatingsanordninger, kommunikasjonsforbindelse (trådførte, trådløse, pulset slam, optiske eller andre), brukergrensesnitt, dataprogrammer, signalprosessorer (digitale eller analoge) og andre slike komponenter (slik som resistorer, kondensatorer, induktorer og andre) for å sørge for drift og analyse av anordningene og fremgangsmåtene som er beskrevet her, på noen av flere måter som er velkjente på området. Det er ment at disse komponentene kan være, men ikke er begrenset til å bli implementert i forbindelse med et sett datamaskinutførbare instruksjoner lagret på et datamaskinlesbart medium, innbefattende lager (ROM, RAM), optiske (CD-ROM) eller magnetiske (plater, harddisker), eller en hvilken som helst annen type som når den utføres, får en datamaskin til å implementere fremgangsmåten som beskrevet. Disse instruksjonene kan sørge for drift av utstyr, styring, datainnsamling og analyse og andre funksjoner som anses relevante for en systemdesigner, eier, bruker eller annet lignende personell i tillegg til de funksjonene som er beskrevet her.

Anordningene og fremgangsmåtene som er beskrevet her, tilveiebringer forskjellige fordeler i forhold til eksisterende fremgangsmåter og anordninger ved at anordningene og fremgangsmåtene som beskrevet her frembringer overlegne forutsigelser av poretrykkestimater og forbedrede beregningsmetoder sammenlignet med tidligere kjente teknikker.

Fremgangsmåtene for forutsigelse av poretrykk som er beskrevet her, gir en forbedring av arbeidsforløp vedrørende beregning av formasjonsspenninger, trykk og andre egenskaper. Forbedringen i beregningen av den totale vertikale spenningen, det vil si overlagringsspenningen, gir en forbedring i enhver relatert arbeidsflyt. I tillegg starter flesteparten av de for tiden kjente fremgangsmåter med beregning av total vertikal overlagringsspenning. De fremgangsmåtene som er beskrevet her, forbedrer derfor ikke bare arbeidsflyten for trykkforutsigelse, men også andre arbeidsforløp slik som estimering av totale horisontale spenninger.

Tidligere kjente fremgangsmåter beregner porefluidtrykk og estimerer generelt totalt vertikalt trykk ved vertikal integrasjon av densitetsdata. En slik integrasjon kan ikke innfange minskningen av effekten av topologi og heterogeniteter som en funksjon av dybde, og disse tidligere kjente fremgangsmåtene kan følgelig føre til urealistiske forutsigelser av porefluidtrykk og urealistisk innmating av forholdsregler for borehullsstabilitet under boring og produksjon. Anordningene og fremgangsmåtene som er beskrevet her, tilveiebringer derimot resultater som avspeiler minskningen med dybde av den totale vertikale spenningen og frembringer mer nøyaktige og realistiske resultater.

Claims

Patentkrav 1. Fremgangsmåte for å estimere spenning i en grunnformasjon, karakterisert ved at fremgangsmåten omfatter: å motta sensordata fra minst én sensor (24) i en grunnformasjon å generere med en prosesseringsenhet et domene (50, 66) inkludert minst én del av grunnformasjonen basert på sensordataene; å inndele domenet (50, 66) inkludert minst delen av grunnformasjonen i et første område (58) og et andre område (60); å estimere med prosesseringsenheten en første vertikal spenning i det første området (58) og representere den første vertikale spenningen som minst én punktbelastning; og å estimere med prosesseringsenheten en andre vertikal spenning i det andre området (60) ved hjelp av en punktbelastningsmetode ved bruk av den første vertikale spenningen.
2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, videre omfattende å skille domenet til et antall celler, idet hver celle inkluderer en respektiv densitetsverdi som er representativ for en valgt posisjon i domenet.
3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, videre omfattende å estimere minst én av kraft, trykk, poretrykk, total vertikal spenning og effektiv vertikal spenning basert på den andre vertikale spenningen.
4. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor det første området og det andre området er delt med et halvrom som er plassert ved en valgt dybde i forhold til overflatetopologien av den minst en del av grunnformasjonen.
5. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at estimering av den andre vertikale spenningen inkluderer estimering av en punktbelastning for den andre vertikale spenningen i hver celle i det andre området.
6. Fremgangsmåte ifølge krav 2, hvor domenet er todimensjonalt og innbefatter en z-akse som svarer til en dybde i grunnformasjonen og en x-akse ortogonal til zaksen, og en vertikal spenning i hver celle blir beregnet basert på følgende ligning:

hvor Δσ(v)m,l er en indusert vertikal spenning ved et punkt (xm, zl) i cellen, xm og zl er koordinater for minst én posisjon på henholdsvis x-aksen og z-aksen, idet xi og zk er koordinater for punktlasten på henholdsvis x-aksen og z-aksen, ρk,i er den respektive densitetsverdien, δz er lik differansen mellom zl og zk, δx er lik differansen mellom xm og xi, Pk,i er en vertikal punktlastverdi representert ved:

hvor Δx er en dimensjon av cellen langs x-aksen og Δz er en dimensjon av cellen langs z-aksen.
7. Fremgangsmåte ifølge krav 2, hvor domenet er tredimensjonalt og innbefatter en z-akse svarende til en dybde i grunnformasjonen, en x-akse ortogonal til z-aksen og en y-akse ortogonal til x-aksen og z-aksen, og den totale vertikale spenningen i hver celle blir beregnet basert på følgende ligning:

hvor Δσ(v)m,n,l er en indusert vertikal spenning ved et punkt (xm,yn,zl) i cellen, xm, yn og zl er koordinater for minst én posisjon på henholdsvis x-aksen, y-aksen og zaksen, xi, yj og zk er koordinater for punktlasten på henholdsvis x-aksen, y-aksen og z-aksen, ρk,i,j er den respektive densitetsverdien, δz er lik differansen mellom zl og zk, δx er lik differansen mellom xm og xi, δy er lik differansen mellom yn og yj, Pk,i,j er en vertikal punktlastverdi representert ved:

hvor Δx er dimensjonen av cellen langs x-aksen, Δy er dimensjonen av cellen langs y-aksen og Δz er dimensjonen av cellen langs z-aksen.
8. Fremgangsmåte ifølge krav 1, hvor det første området inkluderer en topologi av minst en del av grunnformasjonen.
9. Fremgangsmåte ifølge krav 3, videre omfattende å estimere et porefluidtrykk basert på den effektive vertikale spenningen og den totale vertikale spenningen.
10. System for å estimere spenning i en grunnformasjon, karakterisert ved at systemet omfatter: et verktøy (22) konfigurert til minst én av, å generere og motta tetthetsinformasjon for grunnformasjonen, hvor verktøyet (22) konfigurert til å utføre: dele et domene (50, 66) inkludert minst en del av en grunnformasjon i en første region (58) og en andre region (60); estimere en første vertikal spenning i det første området (58) basert på tetthetsinformasjonen og representere den første vertikale spenningen som minst én punktbelastning; og estimere en andre vertikal spenning i det andre området (60) ved hjelp av en punktlastbasert metode ved bruk av den første vertikale spenningen.
11. System ifølge krav 10, hvor den første regionen og den andre regionen blir inndelt ved hjelp av et halvrom som er plassert ved en valgt dybde i forhold til en topologi for av minst en del av grunnformasjonen.
12. System ifølge krav 10, hvor domenet er todimensjonalt og innbefatter en zakse svarende til en dybde i grunnformasjonen og en x-akse ortogonal til z-aksen, og hvor den vertikale spenningen i hver celle blir beregnet basert på følgende ligning:

hvor Δσ(v)m,l er en indusert vertikal spenning ved et punkt (xm, zl) i cellen, xm og zl er koordinater for minst én posisjon på henholdsvis x-aksen og z-aksen, idet xi og zk er koordinater for punktlasten på henholdsvis x-aksen og z-aksen, ρk,i er den respektive densitetsverdien, δz er lik differansen mellom zl og zk, δx er lik differansen mellom xm og xi, Pk,i er en vertikal punktlastverdi representert ved:

hvor Δx er en dimensjon av cellen langs x-aksen og Δz er en dimensjon av cellen langs z-aksen.
13. System ifølge krav 10, hvor domenet er tredimensjonalt og innbefatter en zakse svarende til dybden av grunnformasjonen, en x-akse ortogonal til z-aksen og en y-akse ortogonal til x-aksen og z-aksen, og en vertikal spenning i hver celle blir beregnet basert på følgende ligning:

hvor Δσ(v)m,n,l er en indusert vertikal spenning ved et punkt (xm,yn,zl) i cellen, xm, yn og zl er koordinater for minst én posisjon på henholdsvis x-aksen, y-aksen og zaksen, xi, yj og zk er koordinater for punktlasten på henholdsvis x-aksen, y-aksen og z-aksen, ρk,i,j er den respektive densitetsverdien, δz er lik differansen mellom zl og zk, δx er lik differansen mellom xm og xi, δy er lik differansen mellom yn og yj, Pk,i,j er en vertikal punktlastverdi representert ved:

hvor Δx er en dimensjon av cellen langs x-aksen, Δy er en dimensjon av cellen langs y-aksen og Δz er en dimensjonen av cellen langs z-aksen.
14. System ifølge krav 10,hvor det første området inkluderer en topologi av minst en del av grunnformasjonen..
15. System ifølge krav 14 hvor verktøyet er konfigurert til ytterligere å utføre estimering av minst én av, kraft, trykk, poretrykk, effektiv vertikal spenning, total vertikal spenning basert på den andre vertikale spenning.
16. Dataprogramprodukt lagret på maskinlesbare media for å estimere minst én av spenning og porefluidtrykk i en grunnformasjon ved å utføre maskinimplementerte instruksjoner, karakterisert ved at instruksjonene omfatter: å inndele et domene (50, 66) inkluderende minst en del av en grunnformasjon i en første region (58) og en andre region (60); å estimere en første vertikal spenning i den første regionen (58) og representere den første vertikale spenning som minst én punktbelastning; og å estimere en andre vertikal spenning i den andre regionen (60) med en punktlastbasert metode som benytter den første vertikale spenning.
17. Dataprogramprodukt ifølge krav 16, hvor det første området og det andre området er delt av et halvrom som er posisjonert ved en valgt dybde i forhold til en topologi av minst en del av grunnformasjonen.
18. Dataprogramprodukt ifølge krav 16, hvor estimering av den andre vertikale spenning inkluderer å estimere en punktbelastning for en vertikal spenning i hver celle i det andre området.
19 Dataprogramprodukt ifølge krav 16, hvor domenet er todimensjonalt og innbefatter en z-akse svarende til en dybde for grunnformasjonen og en x-akse ortogonal til z-aksen, og en vertikal spenning i hver celle blir beregnet basert på følgende ligning:

hvor Δσ(v)m,l er en indusert vertikal spenning ved et punkt (xm, zl) i cellen, xm og zl er koordinater for minst én posisjon på henholdsvis x-aksen og z-aksen, idet xi og zk er koordinater for punktlasten på henholdsvis x-aksen og z-aksen, ρk,i er den respektive densitetsverdien, δz er lik differansen mellom zl og zk, δx er lik differansen mellom xm og xi, Pk,i er en vertikal punktlastverdi representert ved:

hvor Δx er en dimensjon av cellen langs x-aksen og Δz er en dimensjon av cellen langs z-aksen.
20. Dataprogramprodukt ifølge krav 16, hvor domenet er tredimensjonalt og innbefatter en z-akse svarende til en dybde i grunnformasjonen, en x-akse ortogonal til z-aksen og en y-akse ortogonal til x-aksen og z-aksen, og en vertikal spenning i hver celle blir beregnet basert på følgende ligning:

hvor Δσ(v)m,n,l er en indusert vertikal spenning ved et punkt (xm,yn,zl) i cellen, xm, yn og zl er koordinater for minst én posisjon på henholdsvis x-aksen, y-aksen og zaksen, xi, yj og zk er koordinater for punktlasten på henholdsvis x-aksen, y-aksen og z-aksen, ρk,i,j er den respektive densitetsverdien, δz er lik differansen mellom zl og zk, δx er lik differansen mellom xm og xi, δy er lik differansen mellom yn og yj, Pk,i,j er en vertikal punktlastverdi representert ved:

hvor Δx er en dimensjon av cellen langs x-aksen, Δy er en dimensjon av cellen langs y-aksen og Δz er dimensjonen til cellen langs z-aksen.
21. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at estimering av den første vertikale spenningen inkluderer vertikalt integrering av de respektive tetthetsverdiene i det første området.
22. System ifølge krav 10, hvor verktøyet er konfigurert for ytterligere å utføre diskretisering av domenet til et antall celler, hvor hver celle som inkluderer en respektiv tetthetsverdi er representativ for et valgt sted i domenet.
23. System ifølge krav 22, hvor estimering av den første vertikale spenningen inkluderer vertikalt integrering av de respektive tetthetsverdiene i det første området.
24. Dataprogramprodukt ifølge krav 16, karakterisert ved at instruksjonene er for å skille domenet til et antall celler, hvor hver celle inkluderer en respektiv tetthetsverdi som er representativ for et valgt sted i domenet.
25. Dataprogramprodukt ifølge krav 24, hvor estimering av den første vertikale inkluderer å vertikalt integrere de respektive tetthetsverdier i den første region.