RU2471980C2 - Automated device, and methods for controlled directional drilling - Google Patents

Automated device, and methods for controlled directional drilling Download PDF

Info

Publication number
RU2471980C2
RU2471980C2 RU2010115758/03A RU2010115758A RU2471980C2 RU 2471980 C2 RU2471980 C2 RU 2471980C2 RU 2010115758/03 A RU2010115758/03 A RU 2010115758/03A RU 2010115758 A RU2010115758 A RU 2010115758A RU 2471980 C2 RU2471980 C2 RU 2471980C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
drilling
bit
path
data
drill string
Prior art date
Application number
RU2010115758/03A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2010115758A (en
Inventor
Скотт БУН
Брайан ЭЛЛИС
Колин ГИЛЛАН
Бит КАТТЕЛ
Original Assignee
Нэборз Глобал Холдингз, Лтд.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US11/859,378 external-priority patent/US7823655B2/en
Priority claimed from US11/952,511 external-priority patent/US7938197B2/en
Application filed by Нэборз Глобал Холдингз, Лтд. filed Critical Нэборз Глобал Холдингз, Лтд.
Publication of RU2010115758A publication Critical patent/RU2010115758A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2471980C2 publication Critical patent/RU2471980C2/en

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/04Directional drilling
    • E21B7/06Deflecting the direction of boreholes
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B44/00Automatic control systems specially adapted for drilling operations, i.e. self-operating systems which function to carry out or modify a drilling operation without intervention of a human operator, e.g. computer-controlled drilling systems; Systems specially adapted for monitoring a plurality of drilling variables or conditions
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B44/00Automatic control systems specially adapted for drilling operations, i.e. self-operating systems which function to carry out or modify a drilling operation without intervention of a human operator, e.g. computer-controlled drilling systems; Systems specially adapted for monitoring a plurality of drilling variables or conditions
    • E21B44/02Automatic control of the tool feed
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/04Directional drilling
    • E21B7/10Correction of deflected boreholes

Abstract

FIELD: oil and gas industry.
SUBSTANCE: method involves the following stages: obtaining the entry including the specified drilling trajectory to target location; determination of predicted location of equipment of drilling string bottom of drilling system at continuous drilling; comparison of predicted location of equipment of drilling string bottom with the specified drilling trajectory for determination of deviation value; creation of the changed drilling trajectory to target location, which is chosen based on deviation value from the specified drilling trajectory; automatic and electronic creation of one or several control signals of drilling device on the well surface to direct the equipment of drilling string bottom of drilling system to target location as per the changed drilling trajectory.
EFFECT: improved control of equipment of drilling string bottom, which leads to improved response of equipment of drilling string bottom and quicker operation of equipment of drilling string bottom.
21 cl, 11 dwg

Description

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯBACKGROUND OF THE INVENTION

В начале процесса бурения бурильщики обычно разрабатывают план бурения, который включает целевое местоположение и траекторию бурения к целевому местоположению. После начала бурения оборудование низа бурильной колонны направляют или "отклоняют" от вертикального курса бурения в любом направлении, следуя предложенному плану бурения. Например, для добычи нефти или газа из подземного месторождения план бурения может включать вертикальную скважину в точке над продуктивным пластом, затем наклонно-направленную или горизонтальную скважину, которая проникает в месторождение. Затем оператор может направлять бурение и по вертикали, и по горизонтали, в соответствии с планом.At the beginning of the drilling process, drillers typically develop a drilling plan that includes the target location and the drilling path to the target location. After the start of drilling, the equipment of the bottom of the drill string is directed or "deviated" from the vertical drilling course in any direction, following the proposed drilling plan. For example, to extract oil or gas from an underground field, a drilling plan may include a vertical well at a point above the reservoir, then a directional or horizontal well that penetrates the field. Then the operator can direct the drilling both vertically and horizontally, in accordance with the plan.

В некоторых вариантах осуществления такое наклонно-направленное бурение требует точной ориентации изогнутого сегмента забойного двигателя, который приводит в движение буровую коронку. В таких вариантах осуществления вращение бурильной колонны изменяет ориентацию изогнутого сегмента и торца долота. Для эффективного управления агрегатом оператор должен сначала определить текущую ориентацию торца долота, например, посредством устройства для "измерений при бурении" (ИПБ). После этого, если направление бурения необходимо отрегулировать, оператор должен повернуть бурильную колонну для изменения ориентации торца бурового долота. В других вариантах осуществления, например в ротационных управляемых системах, оператор еще должен определить текущую ориентацию торца долота.In some embodiments, the implementation of such directional drilling requires accurate orientation of the curved segment of the downhole motor, which drives the drill bit. In such embodiments, the rotation of the drill string changes the orientation of the curved segment and the end of the bit. For effective control of the unit, the operator must first determine the current orientation of the bit face, for example, using the device for "measurements during drilling" (IPB). After that, if the drilling direction needs to be adjusted, the operator must rotate the drill string to change the orientation of the end face of the drill bit. In other embodiments, for example, in rotary controlled systems, the operator still needs to determine the current orientation of the bit end.

В процессе бурения инклинометрические замеры, идентифицирующие данные о положении и направлении оборудования низа бурильной колонны (ОНБК) в скважине, получают в различные промежутки времени. Каждое измерение инклинометрии дает значения наклона и азимута (или компасного курса) положения в скважине (обычно полная глубина во время измерения). В наклонно-направленных стволах скважин, в частности, положение ствола скважины должно быть известно с достаточной точностью, чтобы гарантировать правильную траекторию ствола скважины. Сами измерения включают отклонение от вертикали и азимут ствола скважины. В дополнение к данным по торцу долота, а также наклону и азимуту данные, полученные в процессе каждого измерения инклинометрии, могут также включать, например, данные по глубине скважины, данные по вращению колонны, данные по нагрузке на крюке, данные по перепаду давления (через забойный двигатель), а также смоделированные данные по изгибу ствола.In the process of drilling, inclinometric measurements identifying data on the position and direction of the bottom of the drill string (BHA) equipment in the well are obtained at different time intervals. Each inclinometry measurement gives the slope and azimuth (or compass heading) of the position in the well (usually the total depth during the measurement). In directional wellbores, in particular, the position of the wellbore must be known with sufficient accuracy to ensure the correct path of the wellbore. Measurements themselves include deviation from the vertical and the azimuth of the wellbore. In addition to data on the end face of the bit, as well as the slope and azimuth, the data obtained during each inclinometry measurement can also include, for example, data on the depth of the well, data on the rotation of the column, data on the load on the hook, data on the pressure drop (through downhole motor), as well as simulated bend data.

Указанные измерения могут быть сделаны в отдельных точках в скважине, и приблизительная траектория ствола скважины может быть определена на основе указанных отдельных точек. Обычно стандартные измерения инклинометрии проводят в каждом соединении бурильной трубы, чтобы получить точное измерение наклона и азимута для нового положения инклинометрии. Однако если операции наклонно-направленного бурения требуют одного или более переходов между передвижением и вращением в пределах интервала одного звена или замка бурильной трубы, бурильщик не может полагаться на новые измерения инклинометрии для точной оценки продвижения или эффективности операции. Например, бурильщик не может использовать новые данные инклинометрии для оценки эффективности или точности "безроторного" бурения, начатого после того, как были получены инклинометрические данные. Обычное применение измерений инклинометрии не предоставляет технологу по наклонно-направленному бурению какой-либо обратной связи по продвижению или эффективности операций, выполняемых после получения новых инклинометрических данных.These measurements can be made at individual points in the well, and the approximate path of the wellbore can be determined based on these individual points. Typically, standard inclinometry measurements are taken at each drill pipe joint to obtain an accurate dip and azimuth measurement for a new inclinometer position. However, if directional drilling operations require one or more transitions between movement and rotation within the interval of one link or drill pipe lock, the driller cannot rely on new inclinometry measurements to accurately assess the progress or effectiveness of the operation. For example, a driller cannot use new inclinometry data to evaluate the effectiveness or accuracy of rotary-free drilling, which began after inclinometer data were obtained. The usual application of inclinometry measurements does not provide the directional drilling technologist with any feedback on the advancement or effectiveness of the operations performed after new inclinometric data are received.

Когда происходит отклонение от запланированной траектории бурения, бурильщики должны изучить доступные для них факторы, чтобы пробовать вернуть направление бурения к исходной траектории. Обычно это требует, чтобы оператор управлял тормозом буровой лебедки и вращал стол ротора или шпиндель верхнего привода, чтобы найти точные комбинации нагрузки на крюке, перепада давления забойного двигателя и крутящего момента на бурильной колонне для должного размещения торца долота. Это может быть тяжелым, трудоемким и сложным процессом. Каждое регулирование производит различные эффекты относительно ориентации торца долота, и каждый нужно рассматривать в комбинации с другими нормативами бурения при бурении скважины. Таким образом, переориентировка торца долота в скважине является очень сложной, трудоемкой и зачастую неточной. Поэтому необходим более эффективный, надежный способ управления ОНБК.When there is a deviation from the planned drilling path, drillers should study the factors available to them in order to try to return the direction of drilling to the original path. This typically requires the operator to control the drawworks brake and rotate the rotor table or top drive spindle to find the exact combinations of hook load, downhole differential pressure and torque on the drill string to properly position the bit face. This can be a difficult, time consuming and complex process. Each regulation produces different effects regarding the orientation of the bit face, and each needs to be considered in combination with other drilling standards when drilling a well. Thus, the reorientation of the end face of the bit in the well is very complex, time-consuming and often inaccurate. Therefore, a more efficient, reliable way to control the BHA is necessary.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION

В одном варианте настоящее описание направлено на способ бурения к целевому местоположению, который включает получение исходных данных, включающих планируемую траекторию бурения к целевому местоположению, и определение прогнозируемого положения оборудования низа бурильной колонны в буровой системе. Прогнозируемое местоположение оборудования низа бурильной колонны сравнивают с планируемой траекторией бурения и создают измененную траекторию бурения к целевому местоположению. Создаются сигналы управления буровой установки, обычно на поверхности скважины, которые направляют оборудование низа бурильной колонны буровой системы к целевому местоположению по измененной траектории бурения.In one embodiment, the present description is directed to a method of drilling to a target location, which includes obtaining baseline data including a planned drilling path to a target location, and determining the predicted position of the bottom of the drill string equipment in the drilling system. The predicted location of the bottom hole equipment is compared with the planned drilling path and a modified drilling path is created to the target location. Drilling rig control signals are generated, typically on the surface of the well, that direct the bottom of the drill string to the target location along a modified drilling path.

В одном варианте создание измененной траектории бурения к целевому местоположению включает вычисление кривых от прогнозируемого местоположения оборудования низа бурильной колонны, которые пересекают планируемую траекторию бурения. В другом варианте создание измененной траектории бурения к целевому местоположению включает вычисление новой планируемой траектории бурения, которая не пересекает планируемую траекторию бурения и которая направлена от прогнозируемого положения оборудования низа бурильной колонны к целевому местоположению, способ также включает повторное определение прогнозируемого положения оборудования низа бурильной колонны буровой системы. Прогнозируемое положение оборудования низа бурильной колонны сравнивают с новой измененной траекторией бурения и создают вторую измененную траекторию бурения к целевому местоположению. Один или более сигналов управления буровой установки автоматически и с помощью электроники создаются на поверхности скважины, которые направляют оборудование низа бурильной колонны буровой системы по второй измененной траектории бурения к целевому местоположению.In one embodiment, creating a modified drilling path to the target location involves calculating curves from the predicted location of the bottom of the drill string that intersects the planned drilling path. In another embodiment, creating a modified drilling path to the target location involves calculating a new planned drilling path that does not intersect the planned drilling path and which is directed from the predicted position of the bottom of the drill string to the target location, the method also includes re-determining the predicted position of the bottom of the drill system of the drilling system . The predicted position of the bottom of the drill string is compared with the new modified drilling path and creating a second modified drilling path to the target location. One or more control signals of the drilling rig are automatically and electronically generated on the surface of the well, which direct the equipment of the bottom of the drill string of the drilling system along a second altered drilling path to the target location.

В одном варианте определение прогнозируемого положения оборудования низа бурильной колонны включает определение прогнозируемого положения бурового долота оборудования низа бурильной колонны, и определение прогнозируемого положения бурового долота включает рассмотрение данных от одного или более результатов измерений инклинометрии.In one embodiment, determining the predicted position of the bottom of the drill string includes determining the predicted position of the drill bit of the bottom of the drill and determining the predicted position of the drill includes reviewing data from one or more results of the inclinometry measurements.

В одном варианте создание измененной траектории бурения на основе того, превышает ли величина отклонения от запланированной траектории пороговую величину, включает создание измененной траектории бурения, которая пересекает заданную траекторию бурения, если величина отклонения от заданной траектории превышает первую пороговую величину отклонения, и создание измененной траектории бурения, которая не пересекает заданную траекторию бурения, если величина отклонения от заданной траектории превышает вторую пороговую величину отклонения. Способ может включать получение входных данных, инициированных пользователем, указывающих, создавать ли новую заданную траекторию к цели, которая не пересекает заданную траекторию бурения, когда отклонение оборудования низа бурильной колонны превышает вторую пороговую величину отклонения от заданной траектории.In one embodiment, creating a modified drilling path based on whether the deviation from the planned path exceeds a threshold, includes creating a modified drilling path that intersects the predetermined drilling path if the deviation from the predetermined path exceeds the first deviation threshold, and creating a modified drilling path which does not cross the predetermined drilling path if the deviation from the predetermined path exceeds the second deviation threshold I am. The method may include receiving user-initiated input indicating whether to create a new predetermined path to the target that does not intersect the predetermined drilling path when the deviation of the bottom of the drill string exceeds a second threshold deviation from the predetermined path.

В одном варианте заданная траектория бурения включает зону допуска, и создание измененной траектории бурения осуществляется, когда прогнозируемое положение оборудования низа бурильной колонны пересекает границу зоны допуска, и не осуществляется, когда прогнозируемое положение оборудования низа бурильной колонны находится в пределах зоны допуска. В другом варианте способ включает вычисление инклинометрического значения торца долота и измеренной глубины, требуемой для направления оборудования низа бурильной колонны к целевому местоположению.In one embodiment, a predetermined drilling path includes a tolerance zone, and a modified drilling path is created when the predicted position of the bottom hole equipment crosses the boundary of the tolerance zone, and is not implemented when the predicted position of the bottom hole equipment is within the tolerance zone. In another embodiment, the method includes calculating the inclinometric value of the end face of the bit and the measured depth required to direct the equipment of the bottom of the drill string to the target location.

В одном варианте создание измененной траектории бурения к целевому местоположению включает вычисление первой трехмерной кривой, вычисление удерживаемой секции и необязательно вычисление второй трехмерной кривой. Первые и необязательные вторые трехмерные кривые могут быть частью измененной траектории бурения. Необязательная вторая трехмерная кривая может соединять измененную траекторию с исходной, заданной траекторией бурения в положении перед целевым местоположением. В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения все вычисления кривой выполняются с помощью электроники, например с помощью компьютера или другого подходящего логического устройства, как описано в настоящей заявке.In one embodiment, creating a modified drilling path to a target location includes calculating a first three-dimensional curve, calculating a held section, and optionally calculating a second three-dimensional curve. The first and optional second three-dimensional curves may be part of an altered drilling path. An optional second three-dimensional curve may connect the altered path to the original, predetermined drilling path in a position in front of the target location. In a preferred embodiment of the present invention, all curve calculations are performed electronically, for example, using a computer or other suitable logic device, as described herein.

В одном варианте способ включает определение зоны допуска, пороговой зоны и зоны коррекции вблизи заданной траектории бурения. Сравнение прогнозируемого положения оборудования низа бурильной колонны с заданной траекторией бурения включает определение того, какая зона содержит определенное прогнозируемое положение оборудования низа бурильной колонны. После создания измененной траектории бурения к целевому местоположению определяют новую зону допуска, новую пороговую зону и новую коррекции вблизи измененной траектории бурения.In one embodiment, the method includes determining a tolerance zone, a threshold zone, and a correction zone near a predetermined drilling path. Comparison of the predicted position of the bottom of the drill string equipment with a given drilling path includes determining which zone contains the particular predicted position of the bottom of the drill string equipment. After creating a modified drilling path to the target location, a new tolerance zone, a new threshold zone, and a new correction near the modified drilling path are determined.

В одном варианте определение прогнозируемого положения оборудования низа бурильной колонны включает использование инклинометрической проекции в реальном времени в качестве ориентира. Проекцию в реальном времени выполняют, используя способ, включающий, по меньшей мере, одно из кривой минимального радиуса, направляющих ориентировок и прямой линии. Проекция в реальном времени может включать ввод ориентации торца долота.In one embodiment, determining the predicted position of the bottom of the drill string includes using real-time inclinometric projection as a guide. The real-time projection is performed using a method including at least one of a curve of minimum radius, guide orientations and a straight line. Real-time projection may include entering the bit face orientation.

В одном варианте способ включает создание измененной траектории бурения к целевому местоположению, которое включает вычисление первой трехмерной кривой, удерживаемой секции и необязательной второй трехмерной кривой, которая направляет оборудование низа бурильной колонны по заданной траектории бурения. Первые и необязательные вторые трехмерные кривые могут быть вычислены, предпочтительно с помощью электроники, путем вычисления любых кривых, требуемых для пересечения заданной траектории бурения в целевом местоположении, вычисления любых кривых, требуемых для пересечения заданной траектории бурения в первом положении перед целевым местоположением. Каждая кривая может иметь приемлемый уровень кривизны для ОНБК. Кривые могут быть также вычислены, предпочтительно с помощью электроники, путем вычисления любых кривых, требуемых для пересечения заданной траектории бурения во втором положении перед первым положением, причем все кривые имеют приемлемый уровень кривизны, первое и второе положение разделены выбранным расстоянием измерения, и выбора расчетных кривых, которые пересекают заданную траекторию в первом положении перед достижением целевого местоположения.In one embodiment, the method includes creating a modified drilling path to a target location, which includes calculating a first three-dimensional curve, a retained section, and an optional second three-dimensional curve that guides the bottom of the drill string along a predetermined drilling path. The first and optional second three-dimensional curves can be calculated, preferably electronically, by calculating any curves required to intersect a predetermined drilling path at a target location, computing any curves required to intersect a predetermined drilling path in a first position in front of the target location. Each curve may have an acceptable level of curvature for the BHA. The curves can also be calculated, preferably electronically, by calculating any curves required to intersect a predetermined drilling path in a second position before the first position, all curves having an acceptable level of curvature, the first and second positions are separated by a selected measurement distance, and selecting design curves that cross a predetermined path in a first position before reaching a target location.

В другом варианте настоящее изобретение создает систему для бурения до целевого местоположения, содержащую приемное устройство, предназначенное для приема входных данных, включающих заданную траекторию бурения до целевого местоположения, сенсорное устройство для определения прогнозируемого положения оборудования низа бурильной колонны буровой системы, первое логическое устройство для сравнения прогнозируемого положения оборудования низа бурильной колонны с заданной траекторией бурения для определения величины отклонения от заданной траектории, второе логическое устройство для создания измененной траектории бурения к целевому местоположению, выбранной на основе величины отклонения от заданной траектории бурения, генератор сигнала управления буровой установки для автоматизированного и электронного создания одного или более сигналов управления буровой установки на поверхности скважины, которые направляют оборудование низа бурильной колонны буровой системы к целевому местоположению по измененной траектории бурения.In another embodiment, the present invention provides a system for drilling to a target location, comprising a receiver for receiving input data including a predetermined drilling path to a target location, a sensor device for determining a predicted position of the bottom of the drill string of the drilling system, a first logical device for comparing the predicted the position of the equipment of the bottom of the drill string with a given drilling path to determine the amount of deviation from the back of a given trajectory, a second logical device for creating a modified drilling path to the target location, selected on the basis of the deviation from a given drilling path, a drilling rig control signal generator for automatically and electronically generating one or more drilling rig control signals on the surface of the well that direct the bottom equipment the drill string of the drilling system to the target location along the altered drilling path.

В одном варианте система включает привод буровой лебедки, верхний привод и буровой насос. Генератор сигнала управления передает один или несколько сигналов для управления буровой лебедкой, верхним приводом и буровым насосом с целью изменения направления оборудования низа бурильной колонны в процессе бурения. В одном варианте второе логическое устройство создает измененную траекторию бурения на основе того, превышает ли величина отклонения от заданной траектории пороговое значение, и включает приспособление для создания измененной траектории бурения, которая пересекает заданную траекторию бурения, если величина отклонения от заданной траектории превышает первую пороговую величину отклонения от заданной траектории, и приспособление для создания измененной траектории бурения, которая не пересекает заданную траекторию бурения, если величина отклонения от заданной траектории превышает вторую пороговую величину отклонения от заданной траектории.In one embodiment, the system includes a drawworks drive, a top drive, and a mud pump. The control signal generator transmits one or more signals to control the winch, top drive and mud pump in order to change the direction of the equipment of the bottom of the drill string during drilling. In one embodiment, the second logic device creates a modified drilling path based on whether the deviation from the predetermined path exceeds a threshold value, and includes a tool for creating a modified drilling path that intersects the predetermined drilling path if the deviation from the predetermined path exceeds the first deviation threshold from a given trajectory, and a device for creating a modified drilling trajectory that does not intersect a given drilling trajectory, if the deviation from the predetermined path exceeds the second threshold value of the deviation from the predetermined path.

В другом варианте настоящее изобретение создает способ направленного управления оборудованием низа бурильной колонны в процессе бурения от буровой установки до подземного целевого местоположения, содержащий следующие этапы: разработка плана бурения, включающего траекторию бурения и допустимую погрешность в качестве зоны допуска; получение данных, характеризующих одну или более направляющих ориентировок и прогнозируемую глубину долота; определение фактического местоположения оборудования низа бурильной колонны на основе одной или более направляющих ориентировок и проекции глубины долота; определение, находится ли буровое долото в пределах зоны допуска, сравнение фактического местоположения оборудования низа бурильной колонны с заданной траекторией бурения для определения величины отклонения от заданной траектории оборудования низа бурильной колонны фактической траектории бурения и создание измененной траектории бурения на основе величины отклонения от заданной траектории, которое включает создание измененной траектории бурения, которая пересекает заданную траекторию бурения, если величина отклонения от заданной траектории превышает первую пороговую величину отклонения от заданной траектории, и создание измененной траектории бурения к целевому местоположению, которое не пересекает заданную траекторию бурения, если величина отклонения от заданной траектории превышает вторую пороговую величину отклонения от заданной траектории. Способ также включает определение желаемой ориентации торца долота с целью направления оборудования низа бурильной колонны по измененной траектории бурения, автоматизированное и электронное создание одного или более сигналов управления буровой установкой на поверхности скважины в блоке управления и подачу одного или более сигналов управления буровой установки к буровой лебедке и верхнему приводу для направления оборудования низа бурильной колонны по измененной траектории бурения.In another embodiment, the present invention provides a method for directionally controlling the equipment of the bottom of the drill string while drilling from the rig to the underground target location, comprising the following steps: developing a drilling plan including a drilling path and an allowable error as an tolerance zone; obtaining data characterizing one or more guiding orientations and the predicted bit depth; determining the actual location of the equipment of the bottom of the drill string based on one or more guiding orientations and the projection of the depth of the bit; determining whether the drill bit is within the tolerance zone, comparing the actual location of the bottom of the drill string equipment with a given drilling path to determine the deviation from the given trajectory of the bottom of the drill string, the actual drilling path and creating a modified drilling path based on the amount of deviation from the given path includes creating a modified drilling path that intersects a given drilling path if the deviation from the given the path exceeds the first threshold deviation from a given path, and creating a modified drilling path to a target location that does not intersect the predetermined drilling path if the deviation from the given path exceeds a second threshold deviation from the predetermined path. The method also includes determining the desired orientation of the end of the bit in order to direct the equipment of the bottom of the drill string along the changed drilling path, automatically and electronically generating one or more control signals of the drilling rig on the surface of the well in the control unit and supplying one or more control signals of the drilling rig to the drawworks and top drive for guiding the bottom of the drill string along an altered drilling path.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Наилучшим образом настоящее описание можно понять из последующего подробного описания, рассматриваемого вместе с сопровождающими фигурами. Следует подчеркнуть, что в соответствии с общепринятой практикой в промышленности, различные детали не показаны в масштабе. Фактически, размеры различных деталей могут быть необязательно увеличены или уменьшены для ясности описания.The present description can best be understood from the following detailed description, taken in conjunction with the accompanying figures. It should be emphasized that in accordance with generally accepted industry practice, various details are not shown to scale. In fact, the dimensions of the various parts may optionally be increased or decreased for clarity of description.

Фиг. 1 является схематическим изображением буровой установки согласно одному или более аспектам настоящего описания.FIG. 1 is a schematic illustration of a drilling rig in accordance with one or more aspects of the present description.

Фиг. 2А и 2B являются блок-схемами способов согласно одному или более аспектам настоящего описания.FIG. 2A and 2B are flowcharts of methods according to one or more aspects of the present description.

Фиг. 3 является схемой устройства согласно одному или более аспектам настоящего описания.FIG. 3 is a diagram of an apparatus according to one or more aspects of the present description.

Фиг. 4A-4C являются схемами установок согласно одному или более аспектам настоящего описания.FIG. 4A-4C are plant diagrams according to one or more aspects of the present description.

Фиг. 5A является блок-схемой способа согласно одному или более аспектам настоящего описания.FIG. 5A is a flowchart of a method according to one or more aspects of the present description.

Фиг. 5B является изображением цилиндрической зоны допуска вокруг траектории бурения.FIG. 5B is a depiction of a cylindrical tolerance zone around a drilling path.

Фиг. 6A является блок-схемой способа согласно одному или более аспектам настоящего описания.FIG. 6A is a flowchart of a method according to one or more aspects of the present description.

Фиг. 6B является схемой устройства согласно одному или более аспектам настоящего описания.FIG. 6B is a diagram of an apparatus according to one or more aspects of the present description.

Фиг. 6C-6D являются блок-схемами способов согласно одному или более аспектам настоящего описания.FIG. 6C-6D are flowcharts of methods according to one or more aspects of the present description.

Фиг. 7A-7C являются блок-схемами способов согласно одному или более аспектам настоящего описания.FIG. 7A-7C are flowcharts of methods according to one or more aspects of the present description.

Фиг. 8A-8B является схемой установок согласно одному или более аспектам настоящего описания.FIG. 8A-8B is an installation diagram in accordance with one or more aspects of the present description.

Фиг. 8C является блок-схемой способа согласно одному или более аспектам настоящего описания.FIG. 8C is a flowchart of a method according to one or more aspects of the present description.

Фиг. 9A-9B являются блок-схемами способов согласно одному или более аспектам настоящего описания.FIG. 9A-9B are flowcharts of methods according to one or more aspects of the present description.

Фиг. 10A-10B являются схемами устройства индикации согласно одному или более аспектам настоящего описания.FIG. 10A-10B are diagrams of an indication device according to one or more aspects of the present description.

Фиг. 11 является схемой устройства согласно одному или более аспектам настоящего описания.FIG. 11 is a diagram of an apparatus according to one or more aspects of the present description.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕDETAILED DESCRIPTION

Следует понимать, что настоящее описание обеспечивает много различных вариантов осуществления или примеров осуществления различных признаков различных вариантов осуществления. Конкретные примеры элементов и конфигураций описаны ниже с целью упрощения настоящего описания. Конечно, они являются лишь примерами и не ограничивают настоящее изобретение. Кроме того, в настоящем описании могут повторяться номера и/или буквы позиций в различных примерах. Данное повторение применяется в целях простоты и ясности и само по себе не определяет отношения между различными описанными вариантами осуществления и/или конфигурациями. Кроме того, формирование первого признака или второго признака в описании ниже может включать варианты осуществления, в которых первый и второй признаки сформированы в непосредственном контакте, и могут также включать варианты осуществления, в которых могут быть сформированы дополнительные признаки, включающие первый и второй признаки, причем первый и второй признаки могут и не находиться в непосредственном контакте.It should be understood that the present description provides many different embodiments or examples of various features of various embodiments. Specific examples of elements and configurations are described below to simplify the present description. Of course, they are only examples and do not limit the present invention. In addition, in the present description may be repeated the numbers and / or letters of the positions in various examples. This repetition is used for simplicity and clarity and does not in itself determine the relationship between the various described embodiments and / or configurations. In addition, the formation of the first feature or the second feature in the description below may include embodiments in which the first and second features are formed in direct contact, and may also include embodiments in which additional features including the first and second features may be generated, wherein the first and second signs may not be in direct contact.

Системы и способы, раскрытые в настоящей заявке, обеспечивают улучшенное управление ОНБК, что приводит к улучшенному отклику ОНБК и более быстрой работе ОНБК по сравнению с обычными системами, которые значительно чаще требуют ручного ввода данных или остановок для выполнения ввода данных. Изобретение предпочтительно может обеспечивать это посредством обратной информационной связи и обнаружения местоположения, обработки полученных данных, а также оптимизации траектории бурения на основе прогнозируемого, фактического положения долота. Перед бурением обычно идентифицируют целевое местоположение и устанавливают оптимальный профиль ствола скважины или заданную траекторию. Такие предполагаемые траектории бурения в большинстве случаев основаны на наиболее эффективной траектории, ведущей к целевому местоположению или местоположениям. В процессе начала бурения ОНБК может начать отклоняться от оптимальной заданной траектории бурения вследствие одного или нескольких различных факторов. Системы и способы, раскрытые в настоящей заявке, предназначены для обнаружения отклонения от заданной траектории и введения корректировок с целью возвращения ОНБК на траекторию бурения или, если более эффективно, выработать альтернативную траекторию бурения, ведущую к целевому местоположению, предпочтительно максимально эффективным методом, предпочтительно избегая избыточной корректировки.The systems and methods disclosed in this application provide improved control of the BHA, which leads to an improved response of the BHA and faster operation of the BHA compared to conventional systems, which significantly more often require manual data entry or stops to complete data entry. The invention can preferably provide this through feedback and location detection, processing the acquired data, and optimizing the drilling path based on the predicted, actual position of the bit. Before drilling, the target location is usually identified and the optimal profile of the wellbore or a predetermined trajectory is established. Such prospective drilling paths are in most cases based on the most efficient path leading to the target location or locations. When drilling begins, the BHA may begin to deviate from the optimal predetermined drilling path due to one or more different factors. The systems and methods disclosed in this application are designed to detect deviations from a predetermined path and introduce adjustments to return the BHA to the drilling path or, if more efficiently, to develop an alternative drilling path leading to the target location, preferably using the most efficient method, preferably avoiding excessive adjustments.

На фиг. 1 схематически изображено устройство 100 согласно одному или более аспектам настоящего описания. Устройство 100 является или включает наземную буровую установку. Впрочем, один или более аспектов настоящего описания применимы или могут быть легко адаптированы к буровой установке любого типа, например к самоподъемной буровой установке, полупогружным буровым установкам, буровым судам, буровым установкам с гибкими насосно-компрессорными трубами, установкам для подземного ремонта скважин, приспособленным к буровым и/или ремонтным операциям, а также буровым установкам на обсадных трубах, которые, среди прочих, включены в объем настоящего описания.In FIG. 1 schematically illustrates an apparatus 100 in accordance with one or more aspects of the present disclosure. The device 100 is or includes a surface drilling rig. However, one or more aspects of the present description are applicable or can be easily adapted to any type of drilling rig, for example, a self-lifting drilling rig, semi-submersible drilling rigs, drilling ships, drilling rigs with flexible tubing, and underground well repair rigs adapted to drilling and / or repair operations, as well as casing drilling rigs, which, among others, are included in the scope of the present description.

Устройство 100 включает опору 105, поддерживающую подъемный механизм над полом буровой установки 110. Подъемный механизм включает кронблок 115 и подвижный блок 120. Кронблок 115 установлен на или вблизи верхней части опоры 105, а подвижный блок 120 подвешен через кронблок 115 на буровом тросе 125. Один конец бурового троса 125 тянется от подъемного механизма до буровой лебедки 130, которая разматывает и сматывает буровой трос 125, что вызывает спуск и подъем подвижного блока 120 относительно пола буровой установки 110. Другой конец бурового троса 125, известный как крепление неподвижного конца, зафиксирован в неподвижном положении, по возможности вблизи буровой лебедки 130 или в другом месте на буровой установке.The device 100 includes a support 105 supporting a lifting mechanism above the floor of the drilling rig 110. The lifting mechanism includes a crown block 115 and a movable block 120. The crown block 115 is mounted on or near the upper part of the support 105, and the movable block 120 is suspended through the crown block 115 on the drill cable 125. One the end of the drill cable 125 extends from the lifting mechanism to the drawworks 130, which unwinds and reels the drill cable 125, which causes the sliding block 120 to lower and rise relative to the floor of the drilling rig 110. The other end of the drill cable 125, known as to the fixed end mount, fixed in a stationary position, possibly near the drawworks 130 or elsewhere on the rig.

Крюк 135 присоединен к нижней части подвижного блока 120. Верхний привод 140 подвешен на крюке 135. Вал 145, который тянется от верхнего привода 140, присоединен к предохранительному переводнику 150, который присоединен к бурильной колонне 155, подвешенной в стволе скважины 160. В альтернативе вал 145 может быть присоединен к бурильной колонне 155 непосредственно.A hook 135 is attached to the bottom of the movable unit 120. The top drive 140 is suspended from the hook 135. A shaft 145 that extends from the top drive 140 is attached to a safety sub 150 that is attached to a drill string 155 suspended in the borehole 160. Alternatively, the shaft 145 may be attached to drill string 155 directly.

Термин "вал", используемый в настоящей заявке, не ограничивается элементом, который непосредственно тянется от верхнего привода или который иначе обычно называется как вал. Например, в рамках настоящего описания "вал" может дополнительно или альтернативно включать главный вал, ведущий вал, выводной вал и/или другой элемент, который передает крутящий момент, положение и/или вращение от верхнего привода к бурильной колонне, по меньшей мере, косвенно, или другой вращаемый приводной элемент. Тем не менее, хотя всего лишь ради ясности и краткости, указанные элементы могут быть вместе обозначены в настоящей заявке как "вал".The term “shaft” as used in this application is not limited to an element that extends directly from the top drive or that is otherwise commonly referred to as a shaft. For example, as used herein, a “shaft” may additionally or alternatively include a main shaft, a drive shaft, an output shaft, and / or another element that transmits torque, position, and / or rotation from the top drive to the drill string, at least indirectly , or other rotatable drive element. However, although only for the sake of clarity and brevity, these elements may be collectively referred to herein as a “shaft”.

Бурильная колонна 155 включает соединенные секции бурильной трубы 165, оборудование 170 низа бурильной колонны (ОНБК) и буровое долото 175. Оборудование низа бурильной колонны 170 может включать стабилизаторы, утяжеленные бурильные трубы и/или оборудование для измерения при бурении (ИПБ) или спускаемое на тросе, среди прочих элементов. Буровое долото 175, которое может быть также обозначено в настоящей заявке как инструмент, присоединено к нижней части ОНБК 170 или присоединено к бурильной колонне 155 другим способом. Один или более насосов 180 могут подавать буровой раствор в бурильную колонну 155 через гибкую трубу или другой трубопровод 185, который может быть соединен с верхним приводом 140.Drill string 155 includes connected sections of drill pipe 165, bottom hole equipment (BHA) 170, and drill bit 175. Downhole equipment 170 may include stabilizers, weighted drill pipes, and / or wireline measuring equipment (IPB) or run on a cable , among other elements. A drill bit 175, which may also be referred to as a tool in this application, is attached to the bottom of the BHA 170 or attached to the drill string 155 in another way. One or more pumps 180 may supply drilling fluid to the drill string 155 through a flexible pipe or other conduit 185, which may be coupled to the top drive 140.

Скважинные ИПБ или подаваемые на тросе инструменты могут быть предназначены для оценки физических параметров, таких как давление, температура, крутящий момент, нагрузка на долото (WOB), вибрация, наклон, азимут, ориентация торца долота в трехмерном пространстве и/или другие параметры в скважине. Указанные измерения могут быть выполнены в скважине, данные сохранены в твердотельной памяти на некоторое время и загружены из инструмента (инструментов) на поверхность и/или переданы на поверхность в режиме реального времени. Методы передачи данных могут включать, например, перевод данных в цифровую форму и передачу кодированных данных на поверхность, по возможности в форме импульсов давления в буровом растворе или системе циркуляции бурового раствора, передачу звуковых сигналов через бурильную колонну 155, электронную передачу через трос или гибкую трубу и/или передачу в форме электромагнитных импульсов. Инструменты ИПБ и/или другие части ОНБК 170 могут обладать способностью хранения данных, полученных при измерениях, для последующего извлечения через трос и/или когда ОНБК 170 поднимают из ствола скважины 160.Downhole IPB or tools supplied on the cable can be used to evaluate physical parameters, such as pressure, temperature, torque, bit load (WOB), vibration, tilt, azimuth, orientation of the bit face in three-dimensional space and / or other parameters in the well . These measurements can be performed in the well, the data is stored in the solid state memory for some time and downloaded from the tool (s) to the surface and / or transmitted to the surface in real time. Data transmission methods may include, for example, digitizing data and transmitting encoded data to the surface, possibly in the form of pressure pulses in a drilling fluid or drilling fluid circulation system, transmitting audio signals through a drill string 155, electronic transmission through a cable or flexible pipe and / or transmission in the form of electromagnetic pulses. IPB tools and / or other parts of the BHA 170 may have the ability to store measurement data for subsequent retrieval through the cable and / or when the BHA 170 is lifted from the well bore 160.

В примере осуществления устройство 100 может также включать вращаемый противовыбросовый превентор 158, например, если скважину 160 бурят с использованием методов бурения при отрицательной депрессии или регулируемом давлении. В таком варианте осуществления буровой раствор и шлам из кольцевого пространства могут под давлением подаваться на поверхность, при этом фактический требуемый расход и давление по возможности регулируются системой штуцеров, а текучая среда и давление удерживаются в устье скважины и направляются вниз по нагнетательному трубопроводу в штуцер посредством вращаемого BOP 158. Устройство 100 может также включать датчик давления в кольцевом пространстве технической колонны 159, предназначенный для измерения давления в кольцевом пространстве между, например, стволом скважины 160 (или обсадной колонной в нем) и бурильной колонной 155.In an exemplary embodiment, device 100 may also include a rotary blowout preventer 158, for example, if well 160 is drilled using negative depression or controlled pressure drilling techniques. In such an embodiment, the drilling fluid and sludge from the annulus can be supplied to the surface under pressure, while the actual required flow rate and pressure are possibly controlled by the nozzle system, and the fluid and pressure are held at the wellhead and are directed downstream of the injection pipe into the nozzle by means of a rotary BOP 158. The device 100 may also include a pressure sensor in the annular space of the technical column 159, designed to measure pressure in the annular space between for example, a borehole 160 (or a casing therein) and a drillstring 155.

В примере осуществления, показанном на фиг. 1, верхний привод 140 используется для передачи вращательного движения бурильной колонне 155. Впрочем, аспекты настоящего описания также могут быть применены или легко адаптированы к вводу в эксплуатацию с использованием других систем привода, таких как приводной вертлюг, роторный стол, установка с непрерывной колонной, забойный двигатель и/или обычная роторная буровая установка, среди других.In the embodiment shown in FIG. 1, the top drive 140 is used to transmit rotational movement to the drill string 155. However, aspects of the present description can also be applied or easily adapted to commissioning using other drive systems, such as a swivel drive, a rotary table, a continuous string installation, a downhole an engine and / or a conventional rotary drilling rig, among others.

Устройство 100 также включает контроллер 190, предназначенный для управления или содействия в управлении одним или несколькими элементами устройства 100. Например, контроллер 190 может служить для передачи сигналов оперативного управления к буровой лебедке 130, верхнему приводу 140, ОНБК 170 и/или насосу 180. Контроллер 190 может являться автономным элементом, установленным вблизи опоры 105 и/или других элементов устройства 100. В примере осуществления контроллер 190 включает одну или несколько систем, расположенных в контроллерной, расположенной рядом с устройством 100, такой как универсальная кабина, часто называемая "будкой", которая служит помещением для хранения различного оборудования, офисом, центром связи и местом для общих собраний. Контроллер 190 может служить для передачи сигналов оперативного контроля к буровой лебедке 130, верхнему приводу 140, ОНБК 170 и/или насосу 180 через проводные или беспроводные средства передачи, которые, в целях ясности, не показаны на фиг. 1.The device 100 also includes a controller 190 for controlling or assisting in the management of one or more elements of the device 100. For example, the controller 190 may serve to transmit operational control signals to the drawworks 130, top drive 140, BHA 170 and / or pump 180. The controller 190 may be an autonomous element installed near the support 105 and / or other elements of the device 100. In an example implementation, the controller 190 includes one or more systems located in the controller located next to it device 100, such as a universal stall, often called "booth," which serves as a storage area for various equipment, office communication center and place for overall assembly. The controller 190 may be used to transmit operational control signals to the drawworks 130, the top drive 140, the BHA 170 and / or the pump 180 via wired or wireless transmission means, which, for clarity, are not shown in FIG. one.

Контроллер 190 также предназначен для приема электронных сигналов через проводные или беспроводные средства передачи (также не показанные на фиг. 1) от различных датчиков в составе устройства 100, где каждый датчик служит для измерения рабочей характеристики или параметра. Одним подобным датчиком является датчик давления в кольцевом пространстве технической колонны 159, описанный выше. Устройство 100 может включать скважинный датчик давления в кольцевом пространстве 170a, подсоединенный или иным образом связанный с ОНБК 170. Скважинный датчик давления в кольцевом пространстве 170a может служить для измерения значения или диапазона давления в кольцевом пространстве между внешней поверхностью ОНБК 170 и внутренним диаметром ствола скважины 160, который может также упоминаться как межтрубное давление, забойное межтрубное давление, ИПБ межтрубное давление или давление в кольцевом пространстве скважины. Указанные измерения могут включать статическое давление в кольцевом пространстве (насосы выключены) и активное кольцевое давление (насосы включены).The controller 190 is also designed to receive electronic signals via wired or wireless transmission media (also not shown in FIG. 1) from various sensors in the device 100, where each sensor serves to measure an operating characteristic or parameter. One such sensor is a pressure sensor in the annular space of the technical column 159 described above. The device 100 may include a downhole pressure sensor in the annular space 170a connected to or otherwise associated with the BHA 170. The downhole pressure sensor in the annular space 170a can measure the value or range of pressure in the annular space between the outer surface of the BHA 170 and the inner diameter of the borehole 160 , which may also be referred to as annular pressure, bottomhole annular pressure, IPB annular pressure or pressure in the annular space of the well. These measurements may include static pressure in the annular space (pumps off) and active annular pressure (pumps on).

Следует отметить, что значение слова "детектирование", в контексте настоящего описания, может включать обнаружение, определение, измерение, вычисление и/или получение данных каким-либо иным путем. Аналогично, значение слова "детектировать", в контексте настоящего описания, может включить обнаруживать, определять, измерять, вычислять и/или получать данные каким-либо иным путем.It should be noted that the meaning of the word "detection", in the context of the present description, may include the detection, determination, measurement, calculation and / or receipt of data in any other way. Similarly, the meaning of the word “detect”, in the context of the present description, may include detecting, determining, measuring, computing and / or receiving data in some other way.

Устройство 100 может дополнительно или альтернативно включать датчик удара/вибрации 170b, который предназначен для обнаружения удара и/или вибрации в ОНБК 170. Устройство 100 может дополнительно или альтернативно включать датчик перепада давления (ΔP) в забойном двигателе 172a, который предназначен для измерения значения или диапазона перепада давления в одном или нескольких двигателях 172 ОНБК 170. Один или несколько двигателей 172 могут являться или включать гидравлический буровой двигатель, также известный как турбонасосный забойный двигатель, который использует гидравлическую энергию бурового раствора для вращения долота 175. Один или несколько датчиков крутящего момента 172b также могут быть включены в ОНБК 170, чтобы передавать контроллеру 190 данные, которые характеризуют крутящий момент, приложенный к долоту 175 одним или несколькими двигателями 172.The device 100 may additionally or alternatively include a shock / vibration sensor 170b, which is designed to detect shock and / or vibration in the BHA 170. The device 100 may additionally or alternatively include a differential pressure sensor (ΔP) in the downhole motor 172a, which is designed to measure the value or the differential pressure range in one or more motors 172 ONBC 170. One or more motors 172 may be or include a hydraulic drilling motor, also known as a turbopump downhole motor, otorrhea uses hydraulic power to rotate the mud bit 175. One or more torque sensors 172b may also be included in the BHA 170, the controller 190 so as to transmit data, which characterize the torque applied to bit 175 by one or more engines 172.

Устройство 100 может дополнительно или альтернативно включать торцевой датчик долота 170c, предназначенный для определения текущей ориентации торца долота. Торцевой датчик долота 170c может являться или включать стандартный или перспективный магнитный датчик торца долота, который определяет ориентацию переднего торца долота относительно магнитного севера или географического севера. В альтернативе, или дополнительно, датчик торца долота 170c может являться, или включать в себя стандартный или перспективный гравитационный датчик торца долота, который определяет ориентацию торца долота относительно гравитационного поля Земли. Датчик торца долота 170c может дополнительно, или альтернативно, являться, или включать в себя стандартный или перспективный гиродатчик. Устройство 100 может дополнительно или альтернативно включать датчик 170d нагрузки на долото, входящий в состав ОНБК 170 и предназначенный для определения нагрузки на долото в, или вблизи, ОНБК 170.The device 100 may further or alternatively include a bit end sensor 170c for detecting the current orientation of the bit end. The bit end sensor 170c may be either a standard or perspective magnetic bit end sensor that detects the orientation of the front end of the bit relative to magnetic north or geographic north. Alternatively, or additionally, the bit face sensor 170c may be, or include a standard or prospective gravitational bit face sensor, which determines the orientation of the bit end relative to the Earth's gravitational field. The bit end sensor 170c may additionally, or alternatively, be, or include a standard or forward gyro sensor. The device 100 may additionally or alternatively include a bit load sensor 170d, which is part of the BHA 170 and is designed to detect the load on the bit in, or near, the BHA 170.

Устройство 100 может дополнительно или альтернативно включать датчик крутящего момента 140a, подсоединенный или иным путем связанный с верхним приводом 140. Датчик крутящего момента 140a альтернативно может быть расположен в или связан с ОНБК 170. Датчик крутящего момента 140a может служить для определения значения или диапазона кручения вала 145 и/или бурильной колонны 155 (например, в ответ на рабочие силы, действующие на бурильную колонну). Верхний привод 140 может дополнительно или альтернативно включать, или может быть иным способом связан с датчиком скорости 140b, который предназначен для измерения значения или диапазона скорости вращения вала 145.The device 100 may additionally or alternatively include a torque sensor 140a connected or otherwise connected to the top drive 140. The torque sensor 140a can alternatively be located in or connected to the BHA 170. The torque sensor 140a can serve to determine the value or range of torsion of the shaft 145 and / or drill string 155 (for example, in response to labor forces acting on the drill string). Top drive 140 may additionally or alternatively include, or may be otherwise associated with, a speed sensor 140b that is configured to measure a value or range of shaft speed 145.

Верхний привод 140, буровая лебедка 130, кронблок или перемещаемый блок, буровой трос или крепление неподвижного конца могут дополнительно или альтернативно включать, или могут быть иным способом связаны с датчиком 140c нагрузки на долото (нагрузку на долото вычисляют на основе показаний датчика нагрузки на крюк, которые могут быть основаны на динамической и статической нагрузке на крюк) (например, один или несколько датчиков устанавливают где-либо на механизмах, расположенных на траектории действия нагрузки, для измерения и вычисления нагрузки на долото, которая может изменяться в зависимости от конкретной буровой установки), отличным от датчика 170d нагрузки на долото. Датчик 140c нагрузки на долото может служить для измерения значения или диапазона нагрузки на долото, где такое измерение может быть выполнено в верхнем приводе 140, буровой лебедке 130 или другом элементе устройства 100.Top drive 140, drawworks 130, crown block or movable unit, drill cable or fixed end mount may additionally or alternatively be included, or may be otherwise associated with bit load sensor 140c (bit load is calculated based on readings from the hook load sensor, which can be based on the dynamic and static load on the hook) (for example, one or more sensors are installed somewhere on the mechanisms located on the path of the load to measure and calculate the load ki-on-bit, which can vary depending on the rig) differing from the sensor 170d WOB. The bit load sensor 140c may serve to measure the value or range of the bit load, where such a measurement may be performed in the top drive 140, the drawworks 130, or other element of the device 100.

Измерение, выполняемое датчиками, описанными в настоящей заявке, может выполняться однократно, непрерывно, периодически и/или через произвольные интервалы времени. Измерение может быть вручную запущено оператором или другим лицом, имеющим доступ к операторскому интерфейсу, или запущено автоматически, например, путем синхронизации характеристики или параметра, удовлетворяющих заданному условию (например, истечение промежутка времени, достижение заданной глубины в процессе бурения, износ бурового долота, достигающий заданного уровня и т.д.). Такие датчики и/или другие средства обнаружения могут включать один или несколько интерфейсов, которые могут быть расположены на буровой площадке или в другом, удаленном положении с подключением к системе по сети.The measurement performed by the sensors described in this application can be performed once, continuously, periodically and / or at arbitrary time intervals. A measurement can be manually started by an operator or another person with access to the operator interface, or started automatically, for example, by synchronizing a characteristic or parameter that satisfies a given condition (for example, the expiration of a period of time, reaching a given depth during drilling, wear of a drill bit reaching set level, etc.). Such sensors and / or other means of detection may include one or more interfaces, which can be located on the drilling site or in another, remote position with connection to the system via a network.

На фиг. 2A показана блок-схема способа 200a направления ориентации торца долота в требуемое положение согласно одному или более аспектам настоящего описания. Способ 200a может быть выполнен во взаимодействии с одним или несколькими элементами устройства 100, показанного на фиг. 1, в процессе работы устройства 100. Например, способ 200a может быть выполнен с целью регулирования ориентации торца долота в процессе операций бурения, выполняемых с помощью устройства 100.In FIG. 2A is a flowchart of a method 200a for guiding a bit face orientation to a desired position in accordance with one or more aspects of the present disclosure. Method 200a may be performed in conjunction with one or more elements of the device 100 shown in FIG. 1 during operation of the device 100. For example, method 200a may be performed to control the orientation of the bit face during drilling operations performed by the device 100.

Способ 200a включает операцию 210, в ходе которого определяется текущая ориентация торца долота TFM. TFM может быть определено с использованием стандартного или перспективного магнитного датчика торца долота, который определяет ориентацию торца долота относительно магнитного севера или географического севера. В альтернативе, или дополнительно, TFM может быть определено с использованием стандартного или перспективного гравитационного датчика торца долота, который определяет ориентацию торца долота относительно гравитационного поля Земли. В примере осуществления TFM может быть определено с использованием магнитного датчика торца долота, когда конец ствола скважины менее чем на приблизительно 7° отклонен от вертикали, а затем определено с использованием гравитационного датчика торца долота, когда конец ствола скважины более чем на приблизительно 7° отклонен от вертикали. Впрочем, гиродатчики и/или другие устройства для определения TFM также включены в объем настоящего описания.The method 200a includes an operation 210, during which the current orientation of the bit face TF M is determined. TF M can be determined using a standard or prospective magnetic bit end sensor that detects the orientation of the bit end relative to magnetic north or geographic north. Alternatively, or additionally, TF M can be determined using a standard or prospective gravitational bit face sensor that detects the orientation of the bit face relative to the Earth's gravitational field. In an exemplary embodiment, TF M can be determined using a magnetic bitface sensor when the end of the wellbore is less than about 7 ° deviated from the vertical, and then determined using a gravitational bitface sensor when the end of the wellbore is more than about 7 ° deviated from the vertical. However, gyro sensors and / or other devices for determining TF M are also included in the scope of the present description.

В следующей операции 220 TFM сравнивают с требуемой ориентацией торца долота TFD. Если TFM в достаточной мере равен TFD, как определено в ходе операции решения 230, способ 200a итерируют, а операцию 210 повторяют. "В достаточной мере равен" может означать по существу равный, например, отличающийся не более чем на несколько процентов или, альтернативно, может означать отличающийся не более чем на заданный угол, например приблизительно на 5°. Кроме того, итерация способа 200a может являться по существу мгновенной, или перед итерацией способа 200a может быть период задержки, после которого повторяют операцию 210.In the next step 220, TF M is compared with the desired bit face orientation TF D. If TF M is sufficiently equal to TF D , as determined during decision operation 230, method 200a is iterated and operation 210 is repeated. “Sufficiently equal” may mean substantially equal, for example, differing by no more than a few percent, or, alternatively, may mean differing by no more than a predetermined angle, for example, approximately 5 °. In addition, the iteration of method 200a may be substantially instantaneous, or there may be a delay period before iteration of method 200a, after which operation 210 is repeated.

Если TFM не в достаточной мере равен TFD, как определено в ходе операции решения 230, способ 200a продолжают до операции 240, в ходе которого вал вращается приводной системой, например, на величину приблизительно равную различию между TFM и TFD. Однако другие величины вращательного регулирования, выполненного в ходе операции 240, также включены в объем настоящего описания. После выполнения операции 240 способ 200a итерируют, а операцию 210 повторяют. Такое повторение может быть по существу мгновенным или перед повтором способа 200a может быть период задержки, после которого повторяют операцию 210.If TF M is not sufficiently equal to TF D as determined during decision operation 230, method 200a is continued until operation 240, during which the shaft is rotated by the drive system, for example, by an amount approximately equal to the difference between TF M and TF D. However, other values of the rotational control performed during operation 240 are also included in the scope of the present description. After performing operation 240, method 200a is iterated, and operation 210 is repeated. Such a repetition may be substantially instantaneous, or there may be a delay period before the repetition of method 200a, after which operation 210 is repeated.

На фиг. 2B показана блок-схема другого варианта осуществления способа 200a, показанного на фиг. 2A, обозначенного в настоящем описании номером 200b. Способ 200b включает операцию сбора информации, когда ориентация торца долота находится в требуемой ориентации, и может быть выполнен во взаимодействии с одним или несколькими элементами устройства 100, показанного на фиг. 1, в процессе работы устройства 100. Например, способ 200b может быть выполнен для регулирования ориентации торца долота в процессе операций бурения, выполняемых с помощью устройства 100.In FIG. 2B is a flowchart of another embodiment of the method 200a shown in FIG. 2A, indicated in the present description by the number 200b. The method 200b includes an operation of collecting information when the orientation of the end face of the bit is in the desired orientation, and can be performed in conjunction with one or more elements of the device 100 shown in FIG. 1 during operation of the device 100. For example, method 200b may be performed to control the orientation of the bit face during drilling operations performed by the device 100.

Способ 200b включает операции 210, 220, 230, 240, описанные выше для способа 200a и показанные на фиг. 2A. Однако способ 200b также включает операцию 233, в ходе которой определяют текущие рабочие параметры, если TFM в достаточной мере равен TFD, как определено в ходе операции решения 230. В альтернативе, или дополнительно, текущие рабочие параметры могут быть определены в периодических или заданных промежутках времени, или после возникновения других событий. Способ 200b также включает операцию 236, в ходе которой регистрируют рабочие параметры, измеренные в операции 233. Рабочие параметры, зарегистрированные в ходе операции 236, могут использоваться в будущих вычислениях величины вращения вала, выполняемых в ходе операции 240, при этом они могут быть определены одним или несколькими программируемыми адаптивными контроллерами, программируемыми логическими контроллерами, искусственными нейронными сетями и/или другими адаптивными и/или "обучающимися" контроллерами или обрабатывающим устройством.Method 200b includes operations 210, 220, 230, 240 described above for method 200a and shown in FIG. 2A. However, method 200b also includes operation 233, during which the current operating parameters are determined if TF M is sufficiently equal to TF D , as determined during decision operation 230. Alternatively, or additionally, the current operating parameters may be determined in periodic or predetermined intervals, or after the occurrence of other events. The method 200b also includes operation 236, during which the operating parameters measured in operation 233 are recorded. The operating parameters recorded in operation 236 can be used in future calculations of the shaft rotation performed during operation 240, and they can be determined by one or several programmable adaptive controllers, programmable logic controllers, artificial neural networks and / or other adaptive and / or “learning” controllers or processing devices.

Каждая операция способов 200a и 200b может быть выполнена автоматически. Например, контроллер 190 на фиг. 1 может служить для автоматизированного выполнения сравнения торца долота операции 230, либо периодически, с произвольными интервалами, либо иным путем. Контроллер 190 может также служить для автоматизированной генерации и передачи сигналов управления, направляющих вращение вала в операции 240, как например, в ответ на сравнение торца долота, выполняемое в ходе операций 220 и 230.Each operation of methods 200a and 200b may be performed automatically. For example, the controller 190 of FIG. 1 may serve to automatically perform a comparison of the bit face of operation 230, either periodically, at arbitrary intervals, or otherwise. The controller 190 may also serve to automatically generate and transmit control signals directing the rotation of the shaft in operation 240, such as in response to a comparison of the end face of the bit performed during operations 220 and 230.

На фиг. 3 показана блок-схема устройства 300 согласно одному или более аспектам настоящего описания. Устройство 300 включает пользовательский интерфейс 305, ОНБК 310, приводную систему 315, буровую лебедку 320 и контроллер 325. Устройство 300 может функционировать в окружающей среде и/или в установке, показанной на фиг. 1. Например, ОНБК 310 может являться по существу аналогичным ОНБК 170, показанному на фиг. 1, приводная система 315 может являться по существу аналогичной верхнему приводу 140, показанному на фиг. 1, буровая лебедка 320 может являться по существу аналогичной буровой лебедке 130, показанной на фиг. 1, и/или контроллер 325 может являться по существу аналогичным контроллеру 190, показанному на фиг. 1. Устройство 300 может также применяться при осуществлении способа 200a, показанного на фиг. 2A, и/или способа 200b, показанного на фиг. 2B, среди прочих способов, описанных в настоящей заявке или включенных в рамки настоящего описания.In FIG. 3 is a block diagram of an apparatus 300 according to one or more aspects of the present description. The device 300 includes a user interface 305, BHA 310, a drive system 315, a drawworks 320 and a controller 325. The device 300 may operate in an environment and / or in the installation shown in FIG. 1. For example, the BHA 310 may be substantially similar to the BHA 170 shown in FIG. 1, the drive system 315 may be substantially similar to the top drive 140 shown in FIG. 1, the drawworks 320 may be substantially similar to the drawworks 130 shown in FIG. 1 and / or the controller 325 may be substantially similar to the controller 190 shown in FIG. 1. The device 300 may also be used in the method 200a shown in FIG. 2A and / or the method 200b shown in FIG. 2B, among other methods described in this application or included in the scope of the present description.

Пользовательский интерфейс 305 и контроллер 325 могут представлять собой отдельные элементы, которые связаны посредством проводных или беспроводных средств. В альтернативе пользовательский интерфейс 305 и контроллер 325 могут являться составляющими элементами одной системы или контроллера 327, как указано пунктирными линиями на фиг. 3.User interface 305 and controller 325 may be separate elements that are connected through wired or wireless means. Alternatively, user interface 305 and controller 325 may be constituent elements of a single system or controller 327, as indicated by dashed lines in FIG. 3.

Пользовательский интерфейс 305 включает приспособление 330 для ввода пользователем одной или более контрольных точек торца долота, и может также включать приспособление для ввода пользователем других контрольных точек, пределов и других входных данных. Приспособление 330 для ввода данных может включать клавиатуру, устройство идентификации речи, диск, кнопку, выключатель, ползунковый селектор, переключатель, джойстик, мышку, базу данных и/или другое стандартное или перспективное устройство ввода. Такие приспособления для ввода данных могут поддержать ввод данных из локальных и/или удаленных местоположений. В альтернативе, или дополнительно, приспособление 330 для ввода данных может включать приспособление для выбора пользователем заданных значений или диапазонов контрольных точек торца долота, например, посредством одного или нескольких выпадающих меню. Данные контрольных точек торца долота могут быть дополнительно или альтернативно выбраны контроллером 325 посредством выполнения одной или более процедур поиска в базе данных. Обычно приспособление 330 для ввода данных и/или другие элементы в рамках настоящего описания поддерживают работу и/или мониторинг от станций на буровой площадке, а также из одного или нескольких удаленных местоположений, посредством линии связи с системой, сети, локальной сети, глобальной сети, Интернета, спутниковой связи и/или радио, среди прочих средств.The user interface 305 includes a device 330 for the user to enter one or more control points of the bit end, and may also include a device for user input of other control points, limits, and other input data. The data entry device 330 may include a keyboard, a speech identification device, a disk, a button, a switch, a slide selector, a switch, a joystick, a mouse, a database, and / or other standard or advanced input device. Such data entry devices may support data entry from local and / or remote locations. Alternatively, or additionally, the data entry device 330 may include a device for the user to select setpoint values or ranges of control points for the bit face, for example, via one or more drop-down menus. The data of the control points of the end face of the bit can be additionally or alternatively selected by the controller 325 by performing one or more search procedures in the database. Typically, the data entry device 330 and / or other elements within the framework of the present description support operation and / or monitoring from stations at the rig site, as well as from one or more remote locations, through a communication link with the system, network, local area network, wide area network, Internet, satellite communications and / or radio, among other means.

Пользовательский интерфейс 305 может также включать дисплей 335 для вывода пользователю информации в текстовой, графической или видео форме. Дисплей 335 может также использоваться пользователем для ввода данных контрольных точек торца долота в соединении с приспособлением для ввода данных 330. Например, приспособление для ввода данных контрольных точек торца долота 330 может являться составной частью дисплея 335 или может быть подсоединено к нему.User interface 305 may also include a display 335 for displaying information to a user in text, graphic, or video form. The display 335 can also be used by the user to enter the data of the control points of the bit end in connection with the device for inputting data 330. For example, the device for entering the data of the control points of the end face of the bit 330 may be an integral part of the display 335 or may be connected to it.

ОНБК 310 может включать ИПБ датчик 340 давления в кольцевом пространстве, который предназначен для детектирования значения или диапазона давления в кольцевом пространстве, в или вблизи ИПБ части ОНБК 310, при этом он может быть по существу аналогичен датчику давления 170a, показанному на фиг. 1. Данные давления в кольцевом пространстве, полученные с помощью ИПБ датчика давления в кольцевом пространстве 340, могут отсылаться посредством электронного сигнала в контроллер 325 с помощью проводной или беспроводной передачи.BHA 310 may include an annular pressure annular pressure sensor 340, which is designed to detect a value or range of pressure in the annular space, in or near the LSI portion of the annular pressure sensor 310, and may be substantially similar to the pressure sensor 170a shown in FIG. 1. The pressure data in the annular space, obtained using the IPB of the pressure sensor in the annular space 340, can be sent by electronic signal to the controller 325 using a wired or wireless transmission.

ОНБК 310 может также включать ИПБ датчик 345 удара/вибрации, который предназначен для детектирования удара и/или вибрации в ИПБ части ОНБК 310, при этом он может быть по существу аналогичен датчику удара/вибрации 170b, показанному на фиг. 1. Данные удара/вибрации, полученные с помощью ИПБ датчика удара/вибрации 345, могут отсылаться посредством электронного сигнала в контроллер 325 с помощью проводной или беспроводной передачи.The BHA 310 may also include an IPB shock / vibration sensor 345, which is designed to detect shock and / or vibration in the IPB part of the BHA 310, and may be substantially similar to the shock / vibration sensor 170b shown in FIG. 1. Impact / vibration data obtained using the IPB of the impact / vibration sensor 345 may be sent by electronic signal to the controller 325 via wired or wireless transmission.

ОНБК 310 может также включать датчик перепада давления гидравлического забойного двигателя 350, который предназначен для детектирования значения или диапазона перепада давления в забойном двигателе ОНБК 310, при этом он может быть по существу аналогичен датчику 172a перепада давления забойного двигателя, показанному на фиг. 1. Данные перепада давления, полученные с помощью датчика перепада давления гидравлического забойного двигателя 350, можно отослать посредством электронного сигнала в контроллер 325 с помощью проводной или беспроводной передачи. Перепад давления гидравлического забойного двигателя может быть альтернативно или дополнительно вычислен, детектирован или определен иным путем на поверхности, например, посредством вычисления разности между поверхностным давлением в стояке, не доходя до забоя, и давлением при контакте долота с забоем при начале бурения и действии крутящего момента.The BHA 310 may also include a differential pressure sensor for the hydraulic downhole motor 350, which is designed to detect the value or range of the differential pressure in the bottomhole motor of the BHA 310, and may be substantially similar to the differential pressure sensor 172a of the downhole motor shown in FIG. 1. The differential pressure data obtained using the differential pressure sensor of the hydraulic downhole motor 350 can be sent by electronic signal to the controller 325 via wired or wireless transmission. The pressure drop of the hydraulic downhole motor can alternatively or additionally be calculated, detected or otherwise determined on the surface, for example, by calculating the difference between the surface pressure in the riser, not reaching the bottom, and the pressure when the bit contacts the face when the drilling starts and the torque acts .

ОНБК 310 может также включать магнитный датчик торца долота 355 и гравитационный датчик торца долота 360, которые вместе служат для определения текущего положения торца долота и которые вместе могут быть по существу аналогичны датчику торца долота 170c, показанному на фиг. 1. Магнитный датчик торца долота 355 может представлять собой или включать обычный или перспективный магнитный датчик торца долота, который определяет ориентацию торца долота относительно магнитного севера или географического севера. Гравитационный датчик торца долота 360 может представлять собой или включать стандартный или перспективный гравитационный датчик торца долота, который определяет ориентацию торца долота относительно гравитационного поля Земли. В примере осуществления магнитный датчик торца долота 355 может определять текущее положение торца долота, когда конец ствола скважины отклонен от вертикали менее чем на приблизительно 7°, а гравитационный датчик торца долота 360 может определять текущее положение торца долота, когда конец ствола скважины отклонен от вертикали более чем на приблизительно 7°. Впрочем, в рамках настоящего описания могут также применяться другие датчики торца долота, включая немагнитные датчики торца долота и негравитационные датчики наклона. В любом случае, ориентацию торца долота, определенную с помощью одного или нескольких датчиков торца долота (например, датчиков 355 и/или 360), можно отправить посредством электронного сигнала в контроллер 325 с помощью проводной или беспроводной передачи.The BHA 310 may also include a magnetic bit end sensor 355 and a gravitational bit end sensor 360, which together serve to determine the current position of the bit end and which together can be substantially similar to the bit end sensor 170c shown in FIG. 1. The magnetic bit end sensor 355 may be either a conventional or prospective magnetic bit end sensor that detects the orientation of the bit end relative to magnetic north or geographic north. The gravitational end face sensor 360 may be either a standard or prospective gravitational end face sensor that detects the orientation of the end face relative to the Earth’s gravitational field. In an exemplary embodiment, the magnetic end face sensor 355 can detect the current position of the end face of the bit when the end of the wellbore is deviated from the vertical by less than about 7 °, and the gravity sensor of the end face 360 can determine the current position of the end of the bit when the end of the wellbore is deviated from more than than about 7 °. However, other bit end sensors may also be used within the scope of the present description, including non-magnetic bit end sensors and non-gravity tilt sensors. In any case, the orientation of the bit face, determined using one or more sensors of the bit end (for example, sensors 355 and / or 360), can be sent by electronic signal to the controller 325 using a wired or wireless transmission.

ОНБК 310 может также включать ИПБ датчик 365 крутящего момента, который предназначен для детектирования значения или диапазона значений крутящего момента, приложенного к биту двигателем (двигателями) ОНБК 310, при этом он может быть по существу аналогичен датчику крутящего момента 172b, показанному на фиг. 1. Данные крутящего момента, полученные с помощью ИПБ датчика крутящего момента 365, можно отослать посредством электронного сигнала в контроллер 325 с помощью проводной или беспроводной передачи.The BHA 310 may also include an IPB torque sensor 365, which is designed to detect a value or range of torque values applied to the bit by the BHA 310 engine (s), and may be substantially similar to the torque sensor 172b shown in FIG. 1. The torque data obtained using the 365 torque sensor IPB can be sent via electronic signal to the controller 325 via wired or wireless transmission.

ОНБК 310 может также включать ИПБ датчик 370 нагрузки на долото, который предназначен для детектирования значения или диапазона значений нагрузки на долото в, или вблизи, ОНБК 310, при этом он может быть по существу аналогичен датчику 170d нагрузки на долото, показанному на фиг. 1. Данные нагрузки на долото, полученные с помощью датчика 370 нагрузки на долото, можно отослать посредством электронного сигнала в контроллер 325 с помощью проводной или беспроводной передачи.The BHA 310 may also include an IPB bit load sensor 370, which is designed to detect a value or a range of bit load values in or near the BHA 310, and may be substantially similar to the bit load sensor 170d shown in FIG. 1. The bit load data obtained by the bit load sensor 370 can be sent by electronic signal to the controller 325 via wired or wireless transmission.

Буровая лебедка 320 включает контроллер 390 и/или другое устройство для управления разматыванием и/или сматыванием бурового троса (такого как буровой трос 125, показанный на фиг. 1). Такое управление может включать управление вращением буровой лебедки (в или из) для регулировки высоты или положения крюка, и может также включать регулирование скорости, с которой крюк поднимается или опускается. Впрочем, примеры осуществления в рамках настоящего описания включают также такие, в которых система подачи бурильной колонны в скважину с помощью буровой лебедки может альтернативно представлять собой гидравлический подъемник или реечно-шестеренчатый подъемник подъемной системы буровой установки, в которых движение бурильной колонны вверх и вниз осуществляется с помощью механизма, отличного от буровой лебедки. Бурильная колонна может также иметь форму гибкой трубы, при этом движение бурильной колонны в и из скважины управляется устьевой головкой, которая захватывает и проталкивает/поднимает непрерывную колонну в/из скважины. Тем не менее, такие варианты осуществления могут также включать вариант контроллера 390, причем контроллер 390 может также служить для управления подачей и/или подъемом бурильной колонны.The drawworks 320 includes a controller 390 and / or another device for controlling the unwinding and / or reeling of the drill cable (such as drill cable 125 shown in FIG. 1). Such control may include controlling the rotation of the drawworks (to or from) to adjust the height or position of the hook, and may also include adjusting the speed at which the hook rises or lowers. However, exemplary embodiments within the framework of the present disclosure also include those in which the drill string feed system through the drawworks can alternatively be a hydraulic hoist or rack-and-pinion hoist of a drilling rig lifting system in which the drill string is moved up and down with using a mechanism other than a drawworks. The drill string may also be in the form of a flexible pipe, wherein the movement of the drill string into and out of the well is controlled by a wellhead that grips and pushes / lifts the continuous string into / out of the well. However, such embodiments may also include a variant of the controller 390, wherein the controller 390 may also serve to control the feed and / or rise of the drill string.

Приводная система 315 включает поверхностный датчик 375 крутящего момента, который предназначен для детектирования значения или диапазона реактивного кручения полого вала или бурильной колонны, почти так же, как датчик 140a крутящего момента, показанный на фиг. 1. Приводная система 315 также включает датчик положения полого вала 380, который предназначен для определения значения или диапазона углового положения полого вала, например, относительно географического севера или другой неподвижной точки. Данные поверхностного кручения и положения вала, полученные с помощью датчиков 375 и 380, соответственно, можно отослать посредством электронного сигнала в контроллер 325 с помощью проводной или беспроводной передачи. Приводная система 315 также включает контроллер 385 и/или другое устройство для управления угловым положением, скоростью и направлением вала или другого элемента бурильной колонны, присоединенного к приводной системе 315 (например, вала 145, показанного на фиг. 1).The drive system 315 includes a surface torque sensor 375, which is designed to detect the value or range of reactive torsion of a hollow shaft or drill string, much like the torque sensor 140a shown in FIG. 1. The drive system 315 also includes a position sensor for the hollow shaft 380, which is designed to determine the value or range of the angular position of the hollow shaft, for example, relative to geographic north or other fixed point. Surface torsion data and shaft positions obtained using sensors 375 and 380, respectively, can be sent via electronic signal to controller 325 using wired or wireless transmission. The drive system 315 also includes a controller 385 and / or other device for controlling the angular position, speed, and direction of the shaft or other drill string member connected to the drive system 315 (for example, shaft 145 shown in FIG. 1).

В примере осуществления приводная система 315, контроллер 385 и/или другой элемент устройства 300 может включать устройство для определения трения между бурильной колонной и стволом скважины. Например, такое устройство для определения трения может служить для детектирования возникновения и/или интенсивности трения, которое затем может быть вычтено из фактического "реактивного" крутящего момента, возможно контроллером 385 и/или другим контрольным элементом устройства 300.In an exemplary embodiment, the drive system 315, controller 385, and / or other element of device 300 may include a device for determining friction between the drill string and the borehole. For example, such a device for determining friction can serve to detect the occurrence and / or intensity of friction, which can then be subtracted from the actual "reactive" torque, possibly by a controller 385 and / or other control element of the device 300.

Контроллер 325 предназначен для приема одного или нескольких вышеописанных параметров от пользовательского интерфейса 305, ОНБК 310 и/или приводной системы 315, а также использования таких параметров для непрерывного, периодического или иного определения текущей ориентации торца долота. Контроллер 325 может также служить для генерации сигнала управления, например, посредством программируемого адаптивного контроля, и подачи сигнала управления приводной системе 315 и/или буровой лебедке 320 для регулирования и/или поддерживания ориентации торца долота. Например, контроллер 325 может выполнять способ 202, показанный на фиг. 2B, подавая один или несколько сигналов приводной системе 315 и/или буровой лебедке 320 для увеличения или уменьшения нагрузки на долото, и/или положение вала, что может требоваться для точного "регулирования" процесса бурения.The controller 325 is designed to receive one or more of the above parameters from the user interface 305, ONBC 310 and / or the drive system 315, as well as to use such parameters to continuously, periodically, or otherwise determine the current orientation of the bit face. The controller 325 may also serve to generate a control signal, for example, through programmable adaptive control, and supply a control signal to the drive system 315 and / or drawworks 320 to adjust and / or maintain the orientation of the bit end. For example, the controller 325 may execute the method 202 shown in FIG. 2B by supplying one or more signals to drive system 315 and / or drawworks 320 to increase or decrease the load on the bit and / or shaft position, which may be required to accurately “control” the drilling process.

Кроме того, как и в примере осуществления, изображенном на фиг. 3, контроллер 385 приводной системы 315 и/или контроллер 390 буровой лебедки 320 могут служить для генерации и передачи сигнала контроллеру 325. Следовательно, контроллер 385 приводной системы 315 может быть предназначен для влияния на управление ОНБК 310 и/или буровой лебедки 320, чтобы способствовать достижению и/или сохранению нужной ориентации торца долота. Аналогично, контроллер 390 буровой лебедки 320 может быть предназначен для влияния на управление ОНБК 310 и/или приводной системой 315, чтобы способствовать достижению и/или сохранению нужной ориентации торца долота. В альтернативе, или дополнительно, контроллер 385 приводной системы 315 и контроллер 390 буровой лебедки 320 могут обмениваться данными напрямую, как обозначено двойной стрелкой 392, показанной на фиг. 3. Таким образом, контроллер 385 приводной системы 315 и контроллер 390 буровой лебедки 320 могут взаимодействовать при достижении и/или сохранении нужной ориентации торца долота. Такое взаимодействие может не зависеть от контроля, осуществляемого в отношении или посредством контроллера 325 и/или ОНБК 310.In addition, as in the embodiment shown in FIG. 3, the controller 385 of the drive system 315 and / or the controller 390 of the drawworks 320 may serve to generate and transmit a signal to the controller 325. Therefore, the controller 385 of the drive system 315 may be designed to influence the control of the BHA 310 and / or the drawworks 320 to facilitate achieving and / or maintaining the desired orientation of the bit end. Similarly, drawworks controller 390 320 may be designed to influence the control of the BHA 310 and / or the drive system 315 to help achieve and / or maintain the desired bit face orientation. Alternatively, or additionally, the controller 385 of the drive system 315 and the controller 390 of the drawworks 320 can communicate directly, as indicated by the double arrow 392 shown in FIG. 3. Thus, the controller 385 of the drive system 315 and the controller 390 of the drawworks 320 can cooperate when reaching and / or maintaining the desired orientation of the bit end. Such interaction may be independent of the control carried out in relation to or through the controller 325 and / or the BHA 310.

На фиг. 4A показано схематическое изображение, по меньшей мере, части устройства 400a согласно одному или более аспектам настоящего описания. Устройство 400a является примером исполнения устройства 100, показанного на фиг. 1, и/или устройства 300, показанного на фиг. 3, и служит примером среды, в которой может быть осуществлен способ 200a, показанный на фиг. 2A, и/или способ 200b, показанный на фиг. 2B. Устройство 400a включает группу вводов 410 пользователя и, по меньшей мере, один главный модуль 420 управления, который может включать один или несколько процессоров. Вводы 410 пользователя включают положительный предел 410a крутящего момента вала, отрицательный предел 410b крутящего момента вала, положительный предел 410c скорости вала, отрицательный предел 410d скорости вала, положительный предел 410e колебания вала, отрицательный предел 410f колебания вала, ввод 410g нейтральной точки колебания вала и ввод 410h ориентации торца долота. Некоторые варианты осуществления включают ввод данных из предыдущих замеров 410p инклинометрии, заданную траекторию 410q бурения или предпочтительно и то, и другое. Указанные вводимые данные могут использоваться для получения ввода 410h ориентации торца долота, необходимого для удерживания ОНБК на заданной траектории бурения. Впрочем, в других вариантах осуществления ориентацию торца долота вводят напрямую. В других вариантах осуществления в объеме настоящего описания могут использоваться дополнительные или альтернативные вводы 410 пользователя. Ввод 410 пользователя может быть по существу аналогичен вводу 330 пользователя или другим элементам пользовательского интерфейса 305, показанным на фиг. 3. По меньшей мере, один модуль 420 управления может формировать, по меньшей мере, часть, или сам может быть сформирован, по меньшей мере, частью контроллера 325, показанного на фиг. 3, и/или контроллера 385 приводной системы 315, показанного на фиг. 3. В примере осуществления, показанном на фиг. 4A, по меньшей мере, один модуль 420 управления включает контроллера 420a торца долота и контроллер 420b буровой лебедки. В некоторых вариантах осуществления он также включает контроллер бурового насоса.In FIG. 4A is a schematic illustration of at least a portion of an apparatus 400a according to one or more aspects of the present disclosure. The device 400a is an exemplary embodiment of the device 100 shown in FIG. 1 and / or the device 300 shown in FIG. 3, and serves as an example of an environment in which the method 200a shown in FIG. 2A and / or the method 200b shown in FIG. 2B. Apparatus 400a includes a group of user inputs 410 and at least one main control module 420, which may include one or more processors. User inputs 410 include a positive shaft torque limit 410a, a negative shaft torque limit 410b, a positive shaft speed limit 410c, a negative shaft speed limit 410d, a positive shaft vibration limit 410e, a negative shaft vibration limit 410f, a shaft vibration neutral point 410g and input 410h bit face orientation. Some embodiments include inputting data from previous inclinometry measurements 410p, a predetermined drilling path 410q, or preferably both. The specified input data can be used to obtain input 410h orientation of the end face of the bit required to hold the BHA on a given drilling path. However, in other embodiments, the implementation of the orientation of the end face of the bit is introduced directly. In other embodiments, additional or alternative user inputs 410 may be used within the scope of the present description. User input 410 may be substantially similar to user input 330 or other user interface elements 305 shown in FIG. 3. At least one control module 420 may form at least a portion, or may itself be formed with at least a portion of the controller 325 shown in FIG. 3, and / or the controller 385 of the drive system 315 shown in FIG. 3. In the embodiment shown in FIG. 4A, at least one control module 420 includes a bit face controller 420a and a drawworks controller 420b. In some embodiments, it also includes a mud pump controller.

Устройство 400a также включает или иным способом объединено с группой датчиков 430. Группа датчиков 430 включает датчик 430a крутящего момента долота, датчик 430b крутящего момента вала, датчик 430c скорости вала, датчик 430d положения вала, датчик перепада давления гидравлического забойного двигателя 430e и датчик 430f ориентации торца долота. В других вариантах осуществления в рамках настоящего описания, впрочем, могут использоваться дополнительные или альтернативные датчики 430. В примере осуществления каждая группа датчиков 430 может располагаться на поверхности ствола скважины и не располагаться в скважине вблизи долота, оборудования низа бурильной колонны и/или любых приборов "для измерения в процессе бурения". В других вариантах осуществления, впрочем, один или несколько датчиков 430 могут не являться поверхностными датчиками. Например, в примере осуществления датчик 430b крутящего момента вала, датчик 430c скорости вала и датчик 430d положения вала могут являться поверхностными датчиками, тогда как датчик 430a крутящего момента долота, датчик перепада давления гидравлического забойного двигателя 430e и датчик 430f ориентации торца долота могут являться скважинными датчиками (например, ИПБ датчиками). Кроме того, некоторые из датчиков 430 могут быть по существу аналогичны соответствующим датчикам, показанным на фиг. 1 или фиг. 3.The device 400a also includes or is otherwise combined with a group of sensors 430. A group of sensors 430 includes a bit torque sensor 430a, a shaft torque sensor 430b, a shaft speed sensor 430c, a shaft position sensor 430d, a differential pressure sensor for the hydraulic downhole motor 430e and an orientation sensor 430f end face of the bit. In other embodiments, additional or alternative sensors 430 may, however, be used within the scope of the present description. In an exemplary embodiment, each group of sensors 430 may be located on the surface of the wellbore and may not be located in the well near the bit, the bottom of the drill string and / or any devices " for measurement while drilling. " In other embodiments, however, one or more sensors 430 may not be surface sensors. For example, in an embodiment, the shaft torque sensor 430b, the shaft speed sensor 430c, and the shaft position sensor 430d may be surface sensors, while the bit torque sensor 430a, the differential pressure sensor 430e and the bit face orientation sensor 430f may be downhole sensors (e.g. IPB sensors). In addition, some of the sensors 430 may be substantially similar to the corresponding sensors shown in FIG. 1 or FIG. 3.

Устройство 400a также включает или соединено с приводом 440 вала. Привод 440 вала может формировать, по меньшей мере, часть верхнего привода или другой приводной системы вращения, такой как верхний привод 140, показанный на фиг. 1, и/или приводная система 315, показанная на фиг. 3. Привод 440 вала служит для получения сигнала управления приводом вала, по меньшей мере, от одного модуля 420 управления, или же от других элементов устройства 400a. Сигнал управления приводом вала задает положение (например, азимут), направление вращения, скорость вращения и/или колебание вала. Контроллер торца долота 420a предназначен для генерации сигнала управления приводом вала с использованием данных, полученных от ввода 410 пользователя и датчиков 430.The device 400a also includes or is coupled to a shaft drive 440. The shaft drive 440 may form at least a portion of a top drive or other drive rotation system, such as top drive 140 shown in FIG. 1 and / or drive system 315 shown in FIG. 3. The shaft drive 440 is used to receive a control signal of the shaft drive from at least one control module 420, or from other elements of the device 400a. The shaft drive control signal sets the position (for example, azimuth), direction of rotation, speed of rotation and / or vibration of the shaft. The bit end controller 420a is designed to generate a shaft drive control signal using data received from user input 410 and sensors 430.

Контроллер 420a торца долота может сравнивать фактический крутящий момент вала с положительным пределом кручения вала, полученным из соответствующего ввода 410a пользователя. Фактический крутящий момент вала может быть определен с использованием данных, полученных от датчика 430b крутящего момента вала. Например, если фактический крутящий момент вала превышает положительный предел крутящего момента вала, то сигнал управления приводом вала может указать, чтобы привод 440 вала уменьшил крутящий момент, приложенный к валу. В примере осуществления контроллер 420a торца долота может служить для оптимизации параметров процесса бурения, связанных с фактическим крутящим моментом вала, например, максимально повышая фактический крутящий момент вала, не превышая при этом положительный предел кручения вала.The bit face controller 420a can compare the actual shaft torque with the positive shaft torsion limit obtained from the corresponding user input 410a. The actual shaft torque can be determined using data obtained from the shaft torque sensor 430b. For example, if the actual shaft torque exceeds a positive shaft torque limit, the shaft drive control signal may indicate that the shaft drive 440 reduces the torque applied to the shaft. In an embodiment, the bit face controller 420a may serve to optimize drilling process parameters related to the actual shaft torque, for example, maximizing the actual shaft torque without exceeding the positive shaft torsion limit.

Контроллер 420a торца долота, альтернативно или дополнительно, может сравнивать фактический крутящий момент вала с отрицательным пределом кручения вала, полученным от соответствующего ввода 410b пользователя. Например, если фактический крутящий момент вала меньше, чем отрицательный предел крутящего момента вала, то сигнал управления приводом вала может указать, чтобы привод 440 вала увеличил крутящий момент, приложенный к валу. В примере осуществления контроллер 420a торца долота может служить для оптимизации параметров процесса бурения, связанных с фактическим крутящим моментом вала, например, максимально снижая фактический крутящий момент вала, но не превышая при этом отрицательного предела кручения вала.The bit face controller 420a, alternatively or additionally, can compare the actual shaft torque with the negative shaft torsion limit obtained from the corresponding user input 410b. For example, if the actual shaft torque is less than the negative shaft torque limit, the shaft drive control signal may indicate that the shaft drive 440 will increase the torque applied to the shaft. In an embodiment, the bit end controller 420a may serve to optimize drilling process parameters associated with the actual shaft torque, for example, minimizing the actual shaft torque, but not exceeding the negative shaft torsion limit.

Контроллер 420a торца долота, альтернативно или дополнительно, может сравнивать фактическую скорость вала с положительным пределом скорости вала, полученным из соответствующего ввода 410c пользователя. Фактическая скорость вала может быть определена с использованием данных, полученных от датчика 430c скорости вала. Например, если фактическая скорость вала превышает положительный предел скорости вала, то сигнал управления приводом вала может указать, чтобы привод 440 вала снизил скорость вращения вала. В примере осуществления контроллер 420a торца долота может служить для оптимизации параметров процесса бурения, связанных с фактической скоростью вала, например, максимально повышая фактическую скорость вала, не превышая при этом положительный предел скорости вала.The bit end controller 420a, alternatively or additionally, can compare the actual shaft speed with the positive shaft speed limit obtained from the corresponding user input 410c. The actual shaft speed can be determined using data obtained from the shaft speed sensor 430c. For example, if the actual shaft speed exceeds a positive shaft speed limit, then the shaft drive control signal may indicate that the shaft drive 440 will reduce the shaft speed. In an embodiment, the bit face controller 420a may serve to optimize drilling process parameters related to the actual shaft speed, for example, maximizing the actual shaft speed without exceeding the positive shaft speed limit.

Контроллер 420a торца долота, альтернативно или дополнительно, может сравнивать фактическую скорость вала с отрицательным пределом скорости вала, полученным из соответствующего ввода 410d пользователя. Например, если фактическая скорость вала меньше, чем отрицательный предел скорости вала, то сигнал управления приводом вала может указать, чтобы привод 440 вала повысил скорость вращения вала. В примере осуществления контроллер 420a торца долота может служить для оптимизации параметров процесса бурения, связанных с фактической скоростью вала, например, максимально снижая фактическую скорость вала, не превышая при этом отрицательный предел скорости вала.The bit face controller 420a, alternatively or additionally, can compare the actual shaft speed with the negative shaft speed limit obtained from the corresponding user input 410d. For example, if the actual shaft speed is less than the negative shaft speed limit, then the shaft drive control signal may indicate that the shaft drive 440 will increase the shaft speed. In an embodiment, the bit end controller 420a may serve to optimize drilling process parameters related to the actual shaft speed, for example, minimizing the actual shaft speed as much as possible without exceeding the negative shaft speed limit.

Контроллер 420a торца долота, альтернативно или дополнительно, может сравнивать фактическую ориентацию (азимут) вала с положительным пределом колебания вала, полученным из соответствующего ввода 410e пользователя. Фактическая ориентация вала может быть определена с использованием данных, полученных от датчика 430d положения вала. Например, если фактическая ориентация вала превышает положительный предел колебания вала, то сигнал управления приводом вала может указать, чтобы привод 440 вала вращал вал до положительного предела колебания вала, или изменял параметры колебания вала таким образом, что фактическое колебание вала в положительном направлении (например, по часовой стрелке) не превышало положительный предел колебания вала. В примере осуществления контроллер 420a торца долота может служить для оптимизации параметров процесса бурения, связанных с фактическим колебанием вала, например, максимально повышая величину фактического колебания вала в положительном направлении, не превышая при этом положительный предел колебания вала.The bit face controller 420a, alternatively or additionally, can compare the actual shaft orientation (azimuth) with the positive shaft vibration limit obtained from the corresponding user input 410e. The actual shaft orientation can be determined using data obtained from the shaft position sensor 430d. For example, if the actual shaft orientation exceeds the positive limit of the shaft oscillation, the shaft drive control signal may indicate that the shaft drive 440 rotates the shaft to a positive limit of the shaft oscillation, or change the parameters of the shaft oscillation so that the actual shaft oscillation in the positive direction (for example, clockwise) did not exceed the positive limit of the shaft oscillation. In an embodiment, the bit end controller 420a may serve to optimize the parameters of the drilling process associated with the actual shaft oscillation, for example, maximizing the actual shaft oscillation in the positive direction without exceeding the positive limit of the shaft oscillation.

Контроллер 420a торца долота, альтернативно или дополнительно, может сравнивать фактическую ориентацию вала с отрицательным пределом колебания вала, полученным из соответствующего ввода 410f пользователя. Например, если фактическая ориентация вала меньше, чем отрицательный предел колебания вала, то сигнал управления приводом вала может указать, чтобы привод 440 вала вращал вал до отрицательного предела колебания вала, или изменял параметры колебания вала таким образом, что фактическое колебание вала в отрицательном направлении (например, против часовой стрелки) не превышает отрицательный предел колебания вала. В примере осуществления контроллер 420a торца долота может служить для оптимизации параметров процесса бурения, связанных с фактическим колебанием вала, например, максимально повышая фактическую величину колебания вала в отрицательном направлении, не превышая при этом отрицательного предела колебания вала.The bit end controller 420a, alternatively or additionally, can compare the actual shaft orientation with the negative shaft vibration limit obtained from the corresponding user input 410f. For example, if the actual shaft orientation is less than the negative limit of the shaft oscillation, the shaft drive control signal may indicate that the shaft drive 440 rotates the shaft to a negative limit of the shaft oscillation, or change the parameters of the shaft oscillation so that the actual shaft oscillation in the negative direction ( for example, counterclockwise) does not exceed the negative limit of the shaft oscillation. In an embodiment, the bit end controller 420a may serve to optimize drilling process parameters associated with the actual shaft oscillation, for example, maximizing the actual value of the shaft oscillation in the negative direction without exceeding the negative limit of the shaft oscillation.

Контроллер 420a торца долота, альтернативно или дополнительно, может сравнивать фактическую нейтральную точку колебания вала с вводом желаемой нейтральной точки колебания вала, полученного из соответствующего ввода 410g пользователя. Фактическая нейтральная точка колебания вала может быть определена с использованием данных, полученных от датчика 430d положения вала. Например, если нейтральная точка фактического колебания вала отличается от желаемой нейтральной точки колебания вала на заданную величину или выходит за пределы желаемого диапазона нейтральной точки колебания, то сигнал управления приводом вала может указать, чтобы привод 440 вала изменил параметры колебания вала, чтобы сделать соответствующее исправление.The bitface controller 420a, alternatively or additionally, can compare the actual neutral shaft vibration point with the input of the desired shaft shaft neutral point obtained from the corresponding user input 410g. The actual neutral vibration point of the shaft can be determined using data obtained from the shaft position sensor 430d. For example, if the neutral point of the actual vibration of the shaft differs from the desired neutral point of vibration of the shaft by a predetermined amount or falls outside the desired range of the neutral point of vibration, the control signal of the shaft drive may indicate that the shaft drive 440 has changed the parameters of the shaft vibration to make a corresponding correction.

Контроллер 420a торца долота, альтернативно или дополнительно, может сравнивать фактическую ориентацию торца долота с вводом ориентации торца долота, полученным из соответствующего ввода 410h пользователя. Ввод ориентации торца долота, полученный из ввода 410h пользователя, может представлять собой отдельное значение, характеризующее желаемую ориентацию торца долота. Он может быть введен непосредственно или получен из файлов данных инклинометрии 410p и заданной траектории 410q бурения с использованием, например, способа, описанного на фиг. 4C, 5A и 5B. Если фактическая ориентация торца долота отличается от значения ввода ориентации торца долота на заданную величину, то сигнал управления приводом вала может указать, чтобы привод 440 вала вращал вал на уровне, соответствующем необходимому исправлению ориентации торца долота. Однако ввод ориентации торца долота, полученный из ввода 410h пользователя, может альтернативно являться диапазоном, в пределах которого желательно остается ориентация торца долота. Например, если фактическая ориентация торца долота выходит за пределы диапазона ввода ориентации торца долота, то сигнал управления приводом вала может указать, чтобы привод 440 вала вращал вал на уровне, необходимом для восстановления фактической ориентации торца долота в пределах диапазона ввода ориентации торца долота. В примере осуществления фактическая ориентация торца долота сравнивается с вводом ориентации торца долота, который непосредственно введен или получен из файлов данных инклинометрии 410p и заданной траектории 410q бурения с использованием автоматизированного процесса. В некоторых вариантах осуществления это основано на заданном и/или постоянно обновляемом плане бурения (например, "проекте скважины"), по возможности с учетом ошибки продвижения по траектории бурения.The bit face controller 420a, alternatively or additionally, can compare the actual bit face orientation with the bit face orientation input obtained from the corresponding user input 410h. The input of the end face orientation obtained from the user input 410h may be a separate value characterizing the desired orientation of the end face of the bit. It can be directly entered or obtained from the inclinometry data files 410p and the predetermined drilling path 410q using, for example, the method described in FIG. 4C, 5A and 5B. If the actual orientation of the end face of the bit differs from the input value of the orientation of the end face of the bit by a predetermined value, the control signal of the shaft drive may indicate that the shaft drive 440 rotates the shaft at a level corresponding to the necessary correction of the orientation of the bit end. However, the input of the end face orientation obtained from the user input 410h may alternatively be a range within which the end face orientation is desired. For example, if the actual orientation of the bit face is outside the input range of the bit face orientation, the shaft drive control signal may indicate that the shaft drive 440 rotates the shaft at a level necessary to restore the actual bit face orientation within the bit end orientation input range. In an embodiment, the actual orientation of the bit face is compared with the input of the bit face orientation that is directly entered or obtained from the inclinometry data files 410p and the predetermined drilling path 410q using an automated process. In some embodiments, this is based on a predetermined and / or constantly updated drilling plan (for example, “well design”), if possible taking into account the error of progress along the drilling path.

В каждом из вышеуказанных сравнений и/или вычислений, выполняемых контроллером торца долота, фактический перепад давления гидравлического забойного двигателя и/или фактический крутящий момент долота может также использоваться при генерации сигнала привода вала. Фактический перепад давления гидравлического забойного двигателя может быть определен с использованием данных, полученных от датчика перепада давления 430e гидравлического забойного двигателя и/или путем измерения давления насоса перед тем, как долото приходит в контакт с плоскостью забоя и резко изменяет данное значение, а фактический крутящий момент долота может быть определен с использованием данных, полученных от датчика крутящего момента долота 430a. В альтернативе фактический крутящий момент долота может быть вычислен с использованием данных, полученных от датчика перепада давления гидравлического забойного двигателя 430e, поскольку фактический крутящий момент долота и фактический перепад давления гидравлического забойного двигателя пропорциональны.In each of the above comparisons and / or calculations performed by the bit face controller, the actual differential pressure of the hydraulic downhole motor and / or the actual bit torque can also be used to generate the shaft drive signal. The actual differential pressure of the hydraulic downhole motor can be determined using data obtained from the differential pressure sensor 430e of the hydraulic downhole motor and / or by measuring the pressure of the pump before the bit comes into contact with the face plane and abruptly changes this value, and the actual torque bits can be determined using data obtained from the torque sensor bit 430a. Alternatively, the actual bit torque can be calculated using data obtained from the differential pressure sensor of the hydraulic downhole motor 430e, since the actual bit torque and the actual differential pressure of the hydraulic downhole motor are proportional.

Одним из примеров, в котором может использоваться фактический перепад давления гидравлического забойного двигателя и/или фактический крутящий момент долота, является тот, когда нельзя исходить из фактической ориентации торца долота при получении точных или достаточно быстрых данных. Например, такой случай может иметь место в процессе "слепого" бурения (при полном поглощении бурового раствора) или других случаев, в которых бурильщик не получает данных от датчика 430f ориентации торца долота. В таких случаях фактический крутящий момент долота и/или фактический перепад давления гидравлического забойного двигателя могут использоваться для определения фактической ориентации торца долота. Например, если все другие параметры бурения остаются неизменными, изменение фактического крутящего момента долота и/или фактического перепада давления гидравлического забойного двигателя может указывать пропорциональное вращение ориентации торца долота в том же или в противоположном направлении бурения. Например, увеличение крутящего момента или перепада давления может указывать, что торец долота изменяется в противоположном направлении бурения, тогда как уменьшение крутящего момента или перепада давления может указывать, что торец долота перемещается в направлении бурения. Таким образом, данные, полученные от датчика 430a крутящего момента долота и/или датчика перепада давления 430e гидравлического забойного двигателя, могут использоваться контроллером 420 торца долота при генерации сигнала привода вала, в результате чего вал может вращаться таким образом, что исправляется или иным путем учитывается какое-либо изменение положения торца долота, которое характеризуется изменением фактического крутящего момента долота и/или при фактическом перепаде давления гидравлического забойного двигателя.One example in which the actual differential pressure of the hydraulic downhole motor and / or the actual torque of the bit can be used is when it is impossible to proceed from the actual orientation of the end face of the bit when obtaining accurate or reasonably fast data. For example, such a case may occur during blind drilling (with complete absorption of drilling fluid) or other cases in which the driller does not receive data from the bit face orientation sensor 430f. In such cases, the actual bit torque and / or the actual differential pressure of the hydraulic downhole motor can be used to determine the actual orientation of the bit face. For example, if all other drilling parameters remain unchanged, a change in the actual bit torque and / or the actual differential pressure of the hydraulic downhole motor may indicate a proportional rotation of the bit face orientation in the same or in the opposite direction of drilling. For example, an increase in torque or differential pressure may indicate that the end of the bit is changing in the opposite direction of drilling, while a decrease in torque or differential pressure may indicate that the end of the bit is moving in the direction of drilling. Thus, the data obtained from the bit torque sensor 430a and / or the differential pressure sensor 430e of the hydraulic downhole motor can be used by the bit face controller 420 to generate the shaft drive signal, whereby the shaft can rotate in such a way that it is corrected or otherwise taken into account any change in the position of the end face of the bit, which is characterized by a change in the actual torque of the bit and / or with the actual pressure drop of the hydraulic downhole motor.

Кроме того, при некоторых режимах работы данные, полученные контроллером 420 торца долота от датчика 430f ориентации торца долота, могут запаздывать от фактической ориентации торца долота. Например, датчик 430f ориентации торца долота может определять фактическое положение торца долота лишь периодически, или для передачи данных от торца долота до поверхности может требоваться значительный период времени. Фактически, в системах предшествующего уровня техники подобная задержка часто может составлять 30 секунд или более. Следовательно, в некоторых исполнениях в рамках настоящего описания может быть более точным или каким-либо иным образом выгодным, чтобы контроллер 420a торца долота использовал фактический крутящий момент и данные давления, полученные от датчика крутящего момента долота 430a и датчика 430e перепада давления гидравлического забойного двигателя, в дополнение, если не в альтернативе, к использованию данных фактического положения торца долота, полученных от датчика 430f ориентации торца долота. Впрочем, в некоторых вариантах осуществления настоящего описания могут применяться инклинометрические измерения в реальном времени, как раскрыто на фиг. 9A и 9B, для получения данных относительно направления ОНБК и ориентации торца долота.In addition, in some modes of operation, the data obtained by the bit face controller 420 from the bit face orientation sensor 430f may be delayed from the actual bit face orientation. For example, the bit face orientation sensor 430f may only determine the actual position of the bit face periodically, or a significant period of time may be required to transfer data from the bit face to the surface. In fact, in prior art systems, such a delay can often be 30 seconds or more. Therefore, in some implementations within the framework of the present description, it may be more accurate or otherwise beneficial that the bit face controller 420a uses the actual torque and pressure data obtained from the bit torque sensor 430a and the differential pressure sensor 430e of the hydraulic downhole motor, in addition, if not in the alternative, to using the actual bit-end position data obtained from the bit-end orientation sensor 430f. However, in some embodiments of the present description, real-time inclinometric measurements can be applied, as disclosed in FIG. 9A and 9B to obtain data regarding the direction of the BHA and the orientation of the end face of the bit.

Как показано на фиг. 4A, вводы 410 пользователя устройства 400a могут также включать номинальную нагрузку на долото 410i, номинальный перепад давления гидравлического забойного двигателя 410j, ввод 410k скорости проходки, ввод 410l нагрузки на долото, ввод 410m перепада давления гидравлического забойного двигателя и предельную нагрузку 410n на крюк, а также, по меньшей мере, один модуль 420 управления может также включать контроллер 420b буровой лебедки. Группа датчиков 430 устройства 400a может также включать датчик 430g нагрузки на крюк, датчик 430h давления бурового насоса, датчик 430i глубины долота, датчик 430j давления в кольцевом пространстве и датчик 410k скорости проходки. Каждая группа датчиков 430 может быть расположена на поверхности ствола скважины, в скважине (например, ИПБ) или в другом месте.As shown in FIG. 4A, the user inputs 410 of the device 400a may also include the nominal bit load 410i, the nominal differential pressure of the hydraulic downhole motor 410j, the input 410k of the penetration speed, the input 410l of the load on the bit, the input 410m of the differential pressure of the hydraulic bottom hole motor and the ultimate load 410n on the hook, and also, at least one control module 420 may also include a drawworks controller 420b. The sensor group 430 of the device 400a may also include a hook load sensor 430g, a mud pump pressure sensor 430h, a bit depth sensor 430i, an annular pressure sensor 430j, and a penetration rate sensor 410k. Each group of sensors 430 may be located on the surface of the wellbore, in the well (e.g., IPB), or elsewhere.

Как описано выше, контроллер 420a торца долота предназначен для генерации сигнала управления приводом вала с использованием данных, полученных из вводов 410 пользователя и от датчиков 430, с последующей подачей сигнала управления приводом вала к приводу 440 вала, управляя, таким образом, ориентацией торца долота путем регулирования ориентации и скорости вала. Таким образом, сигнал управления приводом вала служит для управления (по меньшей мере, частичного) ориентацией вала (например, азимутом), а также скоростью и направлением вращения вала (при наличии).As described above, the bit face controller 420a is designed to generate a shaft drive control signal using data obtained from user inputs 410 and from sensors 430, followed by a shaft drive control signal to the shaft drive 440, thereby controlling the orientation of the bit end by adjust the orientation and speed of the shaft. Thus, the control signal of the shaft drive serves to control (at least partially) the orientation of the shaft (for example, azimuth), as well as the speed and direction of rotation of the shaft (if any).

Контроллер 420b буровой лебедки предназначен для генерации сигнала управления приводом барабана буровой лебедки (или тормоза) также с использованием данных, полученных из ввода 410 пользователя и от датчиков 430. После этого контроллер 420b буровой лебедки подает сигнал управления приводом буровой лебедки к приводу 450 буровой лебедки, управляя, таким образом, направлением подачи и скоростью буровой лебедки. Привод 450 буровой лебедки может формировать, по меньшей мере, часть или может быть сформирован, по меньшей мере, частью буровой лебедки 130, показанной на фиг. 1, и/или буровой лебедки 320, показанной на фиг. 3. Объем настоящего описания также может быть применен или легко адаптирован к другим приспособлениям для регулировки вертикального положения бурильной колонны. Например, контроллер 420b буровой лебедки может являться контроллером подъема, а привод 450 буровой лебедки может представлять собой или включать приспособление для подъема бурильной колонны, отличное от или дополнительное к буровой лебедке (например, реечно-шестеренчатое подъемное устройство).A drawworks controller 420b is provided for generating a control signal for a drawworks drum drive (or brake) also using data received from a user input 410 and from sensors 430. After that, a drawworks controller 420b provides a control signal for a drawworks drive to a drawworks drive 450, thus controlling the feed direction and speed of the drawworks. The drawworks drive 450 may form at least a portion of, or may be formed, at least a portion of the drawworks 130 shown in FIG. 1 and / or drawworks 320 shown in FIG. 3. The scope of the present description can also be applied or easily adapted to other devices for adjusting the vertical position of the drill string. For example, the drawworks controller 420b may be a lift controller, and the drawworks drive 450 may comprise or include a drill string lifting device other than or additional to the drawworks (e.g., rack and pinion lifting device).

Устройство 400a также включает устройство 420c сравнения, которое сравнивает текущие данные нагрузки на крюк с номинальной нагрузкой на долото, получая текущую нагрузку на долото. Текущие данные нагрузки на крюк получают от датчика 430g нагрузки на крюк, а номинальную нагрузку на долото получают из соответствующего ввода пользователя 410i.The device 400a also includes a comparison device 420c that compares the current hook load data with the nominal bit load, obtaining the current bit load. The current hook load data is obtained from the hook load sensor 430g, and the nominal bit load is obtained from the corresponding user input 410i.

Контроллер буровой лебедки 420b сравнивает текущую нагрузку на долото с введенными данными нагрузки на долото. Текущую нагрузку на долото получают от устройства 420c сравнения, а введенные данные нагрузки на долото получают из соответствующего ввода 410i пользователя. Введенные данные нагрузки на долото, полученные из ввода 410i пользователя, могут являться отдельным значением, характеризующим требуемую нагрузку на долото. Например, если фактическая нагрузка на долото отличается от нагрузки на долото, введенной с заданной величиной, то сигнал управления приводом буровой лебедки может указать, чтобы привод 450 буровой лебедки подавал или сматывал трос на длину, соответствующую необходимому исправлению нагрузки на долото. Впрочем, введенные данные нагрузки на долото, полученные из ввода 410i пользователя, могут альтернативно являться диапазоном, в пределах которого желательно остается нагрузка на долото. Например, если фактическая нагрузка на долото выходит за пределы диапазона ввода нагрузки на долото, то сигнал управления приводом буровой лебедки может указать, чтобы привод 450 буровой лебедки подавал или сматывал трос на длину, необходимую для восстановления фактической нагрузки на долото в пределах диапазона ввода нагрузки на долото. В примере осуществления контроллер 420b буровой лебедки может служить для оптимизации параметров процесса бурения, связанных с нагрузкой на долото, например, максимально повышая фактическую нагрузку на долото, не превышая при этом значение или диапазон ввода нагрузки на долото.The drawworks controller 420b compares the current bit load with the input bit load data. The current bit load is obtained from the comparison device 420c, and the entered bit load data is obtained from the corresponding user input 410i. The entered bit load data obtained from user input 410i may be a separate value characterizing the required bit load. For example, if the actual bit load is different from the bit load entered with a predetermined value, then the winch drive control signal may indicate that the winch drive 450 feed or reel the cable to a length corresponding to the necessary correction of the bit load. However, the entered bit load data obtained from user input 410i may alternatively be a range within which the bit load is desired. For example, if the actual bit load is outside the input range of the bit load, the control signal of the drawworks drive may indicate that the drawworks drive 450 feed or reel the cable to the length necessary to restore the actual load on the bit within the load input range to bit. In an embodiment, a drawworks controller 420b may serve to optimize drilling process parameters associated with a bit load, for example, maximizing the actual bit load while not exceeding the value or input range of the bit load.

Устройство 400a также включает устройство 420d сравнения, которое сравнивает данные давления бурового насоса с номинальным перепадом давления гидравлического забойного двигателя, получая "нескорректированное" значение перепада давления гидравлического забойного двигателя. Данные по давлению бурового насоса получают от датчика давления бурового насоса 430h, а номинальный перепад давления гидравлического забойного двигателя получают из соответствующего ввода 410j пользователя.The device 400a also includes a comparison device 420d that compares the pressure of the mud pump with the nominal differential pressure of the hydraulic downhole motor to obtain an “uncorrected” differential pressure value of the hydraulic downhole motor. The mud pump pressure data is obtained from the mud pump pressure sensor 430h, and the nominal differential pressure of the hydraulic downhole motor is obtained from the corresponding user input 410j.

Устройство 400a также включает устройство 420e сравнения, которое использует нескорректированный перепад давления гидравлического забойного двигателя вместе с данными глубины долота и данными давления в кольцевом пространстве, с получением "скорректированного" или текущего перепада давления гидравлического забойного двигателя. Данные глубины долота получают от датчика 430i глубины долота, а данные давления в кольцевом пространстве получают от датчика 430j давления в кольцевом пространстве. Датчик 430j давления в кольцевом пространстве может являться поверхностным датчиком давления в кольцевом пространстве, таким как датчик 159, показанный на фиг. 1, и/или скважинным датчиком давления в кольцевом пространстве, таким как датчик 170a, показанный на фиг. 1, при этом и в том, и в другом случае он может измерять давление в кольцевом пространстве между обсадной колонной или диаметром ствола скважины и элементом бурильной колонны.The device 400a also includes a comparison device 420e that uses the uncorrected differential pressure of the hydraulic downhole motor along with bit depth data and pressure data in the annulus to obtain a “corrected” or current differential pressure of the hydraulic downhole motor. The bit depth data is obtained from the bit depth sensor 430i, and the annular pressure data is obtained from the annular pressure sensor 430j. The annular pressure sensor 430j may be a surface annular pressure sensor, such as the sensor 159 shown in FIG. 1 and / or a downhole annular pressure sensor, such as sensor 170a shown in FIG. 1, both in that and in the other case, it can measure the pressure in the annular space between the casing or borehole diameter and the drill string element.

Контроллер 420b буровой лебедки сравнивает текущее значение перепада давления гидравлического забойного двигателя с введенными данными перепада давления гидравлического забойного двигателя. Текущий перепад давления гидравлического забойного двигателя получают от устройства 420e сравнения, а введенные данные перепада давления гидравлического забойного двигателя получают из соответствующего ввода 410m пользователя. Введенные данные перепада давления гидравлического забойного двигателя, полученные из ввода 410m пользователя, могут являться отдельным значением, характеризующим требуемое значение перепада давления гидравлического забойного двигателя. Например, если текущее значение перепада давления гидравлического забойного двигателя отличается от введенного перепада давления гидравлического забойного двигателя на заданную величину, то сигнал управления приводом буровой лебедки может указать, чтобы привод 450 буровой лебедки подавал или сматывал трос на длину, соответствующую необходимому исправлению перепада давления гидравлического забойного двигателя. Впрочем, введенные данные перепада давления гидравлического забойного двигателя, полученные из ввода 410m пользователя, могут альтернативно являться диапазоном, в пределах которого желательно сохраняется перепад давления гидравлического забойного двигателя. Например, если текущее значение перепада давления гидравлического забойного двигателя выходит за пределы данного диапазона, то сигнал управления приводом буровой лебедки может указать, чтобы привод 450 буровой лебедки подавал или сматывал трос на длину, необходимую для восстановления текущего значения перепада давления гидравлического забойного двигателя в пределах введенного диапазона. В примере осуществления контроллер 420b буровой лебедки может служить для оптимизации параметров процесса бурения, связанных с перепадом давления гидравлического забойного двигателя, например, максимально повышая перепад давления гидравлического забойного двигателя, не превышая при этом введенное значение или диапазон.The drawworks controller 420b compares the current value of the differential pressure of the downhole motor with the entered differential pressure of the hydraulic downhole motor. The current differential pressure of the downhole motor is obtained from the comparison device 420e, and the entered differential pressure of the hydraulic downhole motor is obtained from the corresponding user input 410m. The entered differential pressure of the hydraulic downhole motor obtained from the input 410m of the user can be a separate value characterizing the desired value of the differential pressure of the hydraulic downhole motor. For example, if the current value of the differential pressure of the hydraulic downhole motor differs from the entered differential pressure of the hydraulic downhole motor by a predetermined value, then the winch drive control signal may indicate that the winch drive 450 feed or reel the cable to a length corresponding to the necessary correction of the differential pressure of the hydraulic bottomhole engine. However, the inputted differential pressure of the downhole motor obtained from the user input 410m may alternatively be a range within which the differential pressure of the downhole motor is desired. For example, if the current value of the differential pressure of the hydraulic downhole motor is outside this range, then the control signal of the drive of the drawworks can indicate that the drive 450 of the drawworks feed or reel the cable to the length necessary to restore the current value of the differential pressure of the hydraulic downhole motor within the entered range. In an exemplary embodiment, the drawworks controller 420b may serve to optimize drilling process parameters associated with the differential pressure of the downhole motor, for example, maximizing the pressure drop of the hydraulic downhole motor without exceeding the entered value or range.

Контроллер 420b буровой лебедки, дополнительно или альтернативно, может сравнивать фактические данные скорости проходки с введенными данными скорости проходки. Фактические данные скорости проходки получают от датчика 430k скорости проходки, а введенные данные скорости проходки получают из соответствующего ввода 410k пользователя. Введенные данные скорости проходки, полученные из ввода 410k пользователя, могут являться отдельным значением, характеризующим требуемую скорость проходки. Например, если фактическая скорость проходки отличается от введенной скорости проходки на заданную величину, то сигнал управления приводом буровой лебедки может указать, чтобы привод 450 буровой лебедки подавал или сматывал трос на длину, соответствующую необходимому исправлению скорости проходки. Впрочем, введенные данные скорости проходки, полученные из ввода 410k пользователя, альтернативно могут являться диапазоном, в пределах которого желательно остается скорость проходки. Например, если фактическая скорость проходки выходит за пределы введенного диапазона скорости проходки, то сигнал управления приводом буровой лебедки может указать, чтобы привод 450 буровой лебедки подавал или сматывал трос на длину, необходимую для восстановления фактической скорости проходки в пределах введенного диапазона скорости проходки. В примере осуществления контроллер 420b буровой лебедки может служить для оптимизации параметров процесса бурения, связанных со скоростью проходки, например, максимально повышая фактическую скорость проходки, не превышая при этом введенное значение или диапазон скорости проходки.The drawworks controller 420b may additionally or alternatively compare the actual penetration rate data with the entered penetration rate data. The actual penetration rate data is obtained from the penetration rate sensor 430k, and the entered penetration rate data is obtained from the corresponding user input 410k. Entered penetration rate data obtained from user input 410k may be a single value characterizing a desired penetration rate. For example, if the actual penetration rate differs from the entered penetration rate by a predetermined amount, then the winch drive control signal may indicate that the winch drive 450 feed or reel the cable to a length corresponding to the necessary correction of the penetration rate. However, the entered penetration rate data obtained from the user input 410k may alternatively be a range within which the penetration rate is desired. For example, if the actual penetration rate is outside the entered range of the penetration rate, then the winch drive control signal may indicate that the winch drive 450 feed or reel the cable to the length necessary to restore the actual penetration rate within the entered penetration rate range. In an exemplary embodiment, the drawworks controller 420b may serve to optimize drilling process parameters related to the penetration rate, for example, maximizing the actual penetration rate without exceeding the entered value or the penetration rate range.

Контроллер 420b буровой лебедки может также использовать данные, полученные от контроллера 420a торца долота, генерируя сигнал управления приводом буровой лебедки. Изменения в фактической нагрузке на долото могут вызвать изменения в фактическом крутящем моменте долота, фактическом перепаде давления гидравлического забойного двигателя и фактической ориентации торца долота. Например, по мере роста нагрузки, приложенной к долоту, фактическая ориентация торца долота может вращаться в направлении, противоположном направлению вращения долота (из-за реактивного крутящего момента), при этом фактический крутящий момент долота и давление гидравлического забойного двигателя могут пропорционально вырасти. Следовательно, контроллер 420a торца долота может направить контроллеру 420b буровой лебедки данные, указывающие, требуется ли подавать трос буровой лебедки или сматывать, и возможно соответствующую скорость подачи, необходимую для приведения фактической ориентации торца долота в соответствие с введенным значением или диапазоном ориентации торца долота, обеспечиваемым соответствующим вводом 410h пользователя. В примере осуществления контроллер 420b буровой лебедки может также подавать данные контроллеру 420a торца долота, чтобы вращать вал по часовой стрелке или против часовой стрелки на величину и/или со скоростью, достаточными, чтобы компенсировать увеличенную или уменьшенную нагрузку на долото, глубину долота или давление в кольцевом пространстве.The drawworks controller 420b may also use data received from the bit end controller 420a to generate a control signal for the drawworks drive. Changes in the actual load on the bit can cause changes in the actual torque of the bit, the actual differential pressure of the hydraulic downhole motor, and the actual orientation of the end of the bit. For example, as the load applied to the bit increases, the actual orientation of the bit end may rotate in the opposite direction to the bit rotation (due to reactive torque), while the actual bit torque and downhole hydraulic pressure may increase proportionally. Therefore, the bit face controller 420a may send data to the drawworks controller 420b indicating whether it is necessary to feed the winch cable or reel, and possibly the appropriate feed rate necessary to bring the actual bit face orientation into line with the entered value or bit face orientation range provided corresponding user input 410h. In an embodiment, the drawworks controller 420b may also provide data to the bit face controller 420a to rotate the shaft clockwise or counterclockwise by an amount and / or at a speed sufficient to compensate for the increased or decreased load on the bit, bit depth or pressure in annular space.

Как показано на фиг. 4A, ввод 410 пользователя может также включать ввод 410n предела натяжения. При генерации сигнала управления приводом буровой лебедки контроллер 420b буровой лебедки может обеспечивать, что буровая лебедка не натянет трос с превышением предела натяжения, полученного из ввода 410n пользователя. Предел натяжения также известен как предельная нагрузка на крюк и, среди прочих параметров, может зависеть от конкретной конфигурации буровой установки.As shown in FIG. 4A, user input 410 may also include input of tension limit 410n. When generating a control signal for the drawworks drive, the drawworks controller 420b can ensure that the drawworks do not pull the cable beyond the tension limit obtained from the user input 410n. The tension limit is also known as the ultimate load on the hook and, among other parameters, may depend on the specific configuration of the rig.

В примере осуществления контроллер 420b буровой лебедки может также направлять данные контроллеру 420a торца долота, чтобы контроллер 420a торца долота вращал вал, например, на величину, в направлении и/или со скоростью, достаточными, чтобы компенсировать достижение или превышение предела натяжения. Контроллер 420a торца долота может также направлять данные контроллеру 420b буровой лебедки, чтобы контроллер 420b буровой лебедки увеличивал или уменьшал нагрузку на долото, или регулировал подачу бурильной колонны, например, на величину, в направлении и/или со скоростью, достаточными, чтобы надлежащим образом регулировать ориентацию торца долота.In an exemplary embodiment, the drawworks controller 420b may also forward data to the bit face controller 420a so that the bit face controller 420a rotates the shaft, for example, an amount in the direction and / or at a speed sufficient to compensate for reaching or exceeding the tension limit. The bit face controller 420a may also forward data to the drawworks controller 420b so that the drawworks controller 420b increases or decreases the load on the bit, or adjusts the feed of the drill string, for example, by an amount, in the direction and / or at a speed sufficient to properly adjust bit end orientation.

Далее на фиг. 4B показано обобщенное схематическое изображение, по меньшей мере, части другого варианта осуществления устройства 400b. Как и устройство 400a, устройство 400b является примером исполнения устройства 100, показанного на фиг. 1, и/или устройства 300, показанного на фиг. 3, и служит примером среды, в которой может быть осуществлен способ 200a, показанный на фиг. 2A, и/или способ 200b, показанный на фиг. 2B.Next, in FIG. 4B shows a generalized schematic representation of at least part of another embodiment of an apparatus 400b. Like device 400a, device 400b is an exemplary embodiment of device 100 shown in FIG. 1 and / or the device 300 shown in FIG. 3, and serves as an example of an environment in which the method 200a shown in FIG. 2A and / or the method 200b shown in FIG. 2B.

Как и устройство 400a, устройство 400b включает группу вводов 410 пользователя и, по меньшей мере, один модуль 420 управления. По меньшей мере, один модуль управления 420 включает контроллер 420a торца долота и контроллер 420b буровой лебедки, описанные выше, а также контроллер 420c бурового насоса. Устройство 400b также включает или иным способом связано с группой датчиков 430, приводом 440 вала и приводом 450 буровой лебедки, как и устройство 400a. Устройство 400b также включает или иным способом связано с приводом 460 бурового насоса, который предназначен для управления работой бурового насоса, такого как буровой насос 180, показанный на фиг. 1. В примере осуществления устройства 400b, показанного на фиг. 4B, каждая группа датчиков 430 может быть расположена на поверхности ствола скважины, в скважине (например, ИПБ) или в другом месте.Like device 400a, device 400b includes a group of user inputs 410 and at least one control module 420. At least one control module 420 includes a bit end controller 420a and a drawworks controller 420b described above, as well as a mud pump controller 420c. The device 400b also includes or is otherwise connected to a group of sensors 430, a shaft drive 440 and a drawworks drive 450, as is the device 400a. The device 400b also includes, or is otherwise connected to, a mud pump actuator 460 that is designed to control the operation of the mud pump, such as the mud pump 180 shown in FIG. 1. In the exemplary embodiment of the device 400b shown in FIG. 4B, each group of sensors 430 may be located on the surface of the wellbore, in the well (e.g., IPB), or elsewhere.

Контроллер 420c бурового насоса предназначен для генерации сигнала управления приводом бурового насоса с использованием данных, полученных от вводов пользователя 410 и датчиков 430. После этого контроллер 420c бурового насоса подает сигнал управления приводом бурового насоса приводу 460 бурового насоса, регулируя, таким образом, скорость, расход и/или давление бурового насоса. Контроллер 420c бурового насоса может формировать, по меньшей мере, часть или может быть сформирован, по меньшей мере, частью контроллера 190, показанного на фиг. 1, и/или контроллера 325, показанного на фиг. 3.The mud pump controller 420c is designed to generate a mud pump drive control signal using data received from user inputs 410 and sensors 430. Thereafter, the mud pump controller 420c provides a mud pump drive control signal to the mud pump actuator 460, thereby controlling speed, flow rate and / or mud pump pressure. The mud pump controller 420c may form at least a portion, or may be formed, at least a portion of the controller 190 shown in FIG. 1 and / or the controller 325 shown in FIG. 3.

Как описано выше, перепад давления гидравлического забойного двигателя может быть пропорционально или иным образом связано с ориентацией торца долота, нагрузкой на долото и/или крутящим моментом долота. Следовательно, контроллер 420c бурового насоса может использоваться для воздействия на фактический перепад давления гидравлического забойного двигателя, способствуя приведению фактической ориентации торца долота в соответствие с введенным значением или диапазоном ориентации торца долота, которое обеспечивается соответствующим вводом пользователя. Такая работа контроллера 420c бурового насоса может являться независимой от работы контроллера 420a торца долота и контроллера 420b буровой лебедки. В альтернативе, как обозначено двойными стрелками 462, показанными на фиг. 4B, работа контроллера 420c бурового насоса по обеспечению или поддерживанию требуемой ориентации торца долота может выполняться совместно или во взаимодействии с контроллером 420a торца долота и контроллером 420b буровой лебедки.As described above, the differential pressure of the hydraulic downhole motor may be proportionally or otherwise related to the orientation of the bit face, the load on the bit and / or the torque of the bit. Therefore, the mud pump controller 420c can be used to influence the actual differential pressure of the hydraulic downhole motor, helping to bring the actual orientation of the bit face into line with the entered value or range of bit face orientation that is provided by the corresponding user input. Such operation of the mud pump controller 420c may be independent of the operation of the bit face controller 420a and the drawworks controller 420b. Alternatively, as indicated by the double arrows 462 shown in FIG. 4B, the operation of the mud pump controller 420c to provide or maintain the desired bit face orientation can be performed in conjunction with or in conjunction with the bit face controller 420a and the drawworks controller 420b.

Контроллеры 420a, 420b и 420c, показанные на фиг. 4A и 4B, могут являться или включать программируемые или независимые от модели адаптивные контроллеры, такие как поставляемые фирмами CyberSoft, General Cybernation Group. Контроллеры 420a, 420b и 420c также, все вместе или независимо, могут применяться на любом стандартном или перспективном вычислительном устройстве, таком как один или более персональных компьютеров или серверов, переносных устройств, ПЛК систем и/или универсальных ЭВМ, среди прочих.The controllers 420a, 420b and 420c shown in FIG. 4A and 4B may or may include programmable or model-independent adaptive controllers, such as those supplied by CyberSoft, General Cybernation Group. The controllers 420a, 420b and 420c can also, collectively or independently, be used on any standard or advanced computing device, such as one or more personal computers or servers, portable devices, PLC systems and / or mainframes, among others.

Фиг. 4C является другой обобщенной блок-схемой, идентифицирующей примерные элементы другой альтернативной системы 400c управления бурением (размещаемой на буровой площадке) устройства 100, показанной на фиг. 1. В данном примере осуществления блок-схема включает главный контроллер 402, включающий вычислительную машину 404 торца долота, модуль 420 управления, включающий контроллер 420a торца долота, контроллер 420b буровой лебедки и контроллер 420f бурового насоса. Кроме того, система управления включает устройство 470 ввода пользователя, которое может принимать вводы 410, показанные на фиг. 4A, дисплей 472 вывода, а также датчики 430, соединенные с главным контроллером 402. В показанном варианте осуществления вычислительная 404 машина торца долота и модуль управления 420 представляют собой приборы, которые могут совместно использовать один и тот же процессор или работать с использованием отдельных процессоров, выполняя различные, но совместные функции. Соответственно, показан главный 402 контроллер, который включает в себя контроллеры буровой лебедки, торца долота и бурового насоса, а также вычислительную машину 404 торца долота. Впрочем, в других вариантах осуществления вычислительная машина 404 торца долота работает с использованием отдельного процессора для его вычислений и определений траектории. Устройство 470 входа пользователя и дисплей 472 могут включать, по меньшей мере, часть пользовательского интерфейса, такого как пользовательский интерфейс 305, показанный на фиг. 3. Пользовательский интерфейс и контроллер могут являться отдельными элементами, которые связаны с помощью проводных или беспроводных средств. Впрочем, альтернативно они могут, например, являться составными элементами отдельной системы.FIG. 4C is another generalized block diagram identifying exemplary elements of another alternative drilling control system 400c (located at the wellsite) of the device 100 shown in FIG. 1. In this embodiment, the block diagram includes a main controller 402 including a bit face computer 404, a control module 420 including a bit face controller 420a, a drawworks controller 420b, and a mud pump controller 420f. In addition, the control system includes a user input device 470 that can receive inputs 410 shown in FIG. 4A, an output display 472, as well as sensors 430 connected to the main controller 402. In the shown embodiment, the bit end computing machine 404 and the control module 420 are devices that can share the same processor or operate using separate processors, performing various but collaborative functions. Accordingly, a main controller 402 is shown, which includes controllers for a drawworks, a bit face and a mud pump, as well as a bit face computer 404. However, in other embodiments, the bit end computing machine 404 operates using a separate processor to calculate and determine the path. User input device 470 and display 472 may include at least a portion of a user interface, such as user interface 305 shown in FIG. 3. The user interface and controller may be separate elements that are connected using wired or wireless means. However, alternatively they can, for example, be components of a separate system.

Как указано выше, план бурения включает профиль ствола скважины или заданную траекторию бурения. План бурения представляет собой предварительно выбранную траекторию пробуриваемого ствола скважины, обычно до того как условия не потребуют внесения в план бурения изменений. Обычно он определяет ключевые точки изгиба ствола скважины и оптимальные степени изгиба, которые используются для достижения позиционной цели или целей ствола скважины, называемых целевыми местоположениями. По мере возможности главный контроллер 402 управляет буровой установкой, направляя ОНБК в целевое местоположение по заданной траектории бурения в пределах указанной зоны допуска.As indicated above, the drilling plan includes a wellbore profile or a predetermined drilling path. A drilling plan is a preselected trajectory of a drilled wellbore, usually before conditions require changes to the drilling plan. Typically, it identifies key bending points of the wellbore and the optimal degrees of bending that are used to achieve the positional goal or goals of the wellbore, called target locations. To the extent possible, the main controller 402 controls the rig, directing the BHA to the target location along a predetermined drilling path within the specified tolerance zone.

Вычислительная машина 404 представляет собой контроллер или часть контроллера, предназначенные для вычисления контрольной траектории бурения для ОНБК. Указанная траектория придерживается заданной траектории бурения ствола скважины в пределах допустимой погрешности, известной как зона допуска (также называемая в настоящем описании как "цилиндр допуска" в качестве примера). На основе позиционных и других откликов, а также на основе исходной, заданной траектории бурения, вычислительная машина 404 торца долота либо задает рекомендуемые угловые настройки торца долота в пределах 0-360 градусов и дистанцию бурения в футах или метрах при данной настройке параметров торца долота, либо дает рекомендацию продолжать бурение в режиме роторного бурения. Предпочтительно, угловые настройки по возможности минимально отличаются от пробуренной секции в целях минимизации резких изгибов, которые могут усложнять установку обсадной трубы. Данные рекомендации обеспечивают движение ОНБК в нужном направлении с эффективным достижением целевого местоположения.Computing machine 404 is a controller or part of a controller for calculating a control drilling path for a BHA. This path follows a predetermined path of wellbore drilling within the margin of error known as the tolerance zone (also referred to herein as the “tolerance cylinder” as an example). Based on positional and other responses, as well as on the basis of the initial, predetermined drilling path, the bit face computer 404 either sets the recommended angular settings of the bit end within 0-360 degrees and the drilling distance in feet or meters with this setting of the bit end parameters, or gives recommendation to continue drilling in rotary drilling mode. Preferably, the angular settings as little as possible differ from the drilled section in order to minimize sharp bends, which can complicate the installation of the casing. These recommendations provide the BHA in the right direction with the effective achievement of the target location.

Вычислительная машина 404 торца долота вводит рекомендации на основе ряда факторов. Например, вычислительная машина 404 торца долота рассматривает исходную контрольную траекторию бурения, оценивает направляющие ориентировки и оценивает прогнозируемую глубину долота в реальном времени. В некоторых вариантах осуществления указанная машина 404 оценивает дополнительную информацию, которая помогает идентифицировать местоположение и направление ОНБК. В других вариантах машина 404 оценивает только направляющие ориентировки и исходную траекторию бурения.The end face calculator 404 introduces recommendations based on a number of factors. For example, a bit face calculator 404 examines an initial control drilling path, estimates guide orientations, and estimates the predicted bit depth in real time. In some embodiments, said machine 404 evaluates additional information that helps to identify the location and direction of the BHA. In other embodiments, machine 404 only evaluates guiding orientations and the original drilling path.

Исходная контрольная траектория бурения может быть непосредственно введена пользователем или может быть вычислена вычислительной машиной 404 торца долота на основе параметров, введенных пользователем. Направляющие ориентировки могут быть определены на основе предыдущих или существующих координатных данных из результатов периодических или оперативных геофизических исследований для теоретического определения положения долота. Это может включать, например, параметры изгиба или интенсивность отклонения ствола скважины, получаемые через определенные пользователем интервалы бурения на заданную глубину. Указанные параметры могут использоваться в качестве исходных точек для следующей пробуриваемой контрольной кривой и могут быть получены из анализа текущего характера бурения с учетом предыдущих параметров бурения. Вычисление расстояния по прямой до заданного целевого местоположения можно выполнить на основе прогнозируемой позиции долота в реальном времени. Указанная прогнозируемая позиция долота в реальном времени может быть вычислена вычислительной машиной 404 торца долота или модулем 420 управления на основе статических и/или динамических данных, полученных от датчиков 430. Если значения вычислены модулем 420 управления, они могут направляться вычислительной машине 404 торца долота для дополнительной обработки. Указанные значения прогнозируемой глубины долота могут быть вычислены с использованием любого числа методов, включающих, например, метод минимальной дуги, метода направляющих ориентировок и линейного метода. После вычисления положения оно используется в качестве исходной точки для вычисления нормального зазора и любой последующей контрольной траектории или для вычисления уточненной траектории.The initial control drilling path can be directly entered by the user or can be calculated by the end face computing machine 404 based on the parameters entered by the user. Guiding orientations can be determined on the basis of previous or existing coordinate data from the results of periodic or operational geophysical surveys to theoretically determine the position of the bit. This may include, for example, bending parameters or borehole deviation rate obtained at user defined drilling intervals to a predetermined depth. These parameters can be used as starting points for the next drilled control curve and can be obtained from an analysis of the current nature of drilling, taking into account previous drilling parameters. The calculation of the distance in a straight line to a given target location can be performed based on the predicted bit position in real time. The indicated real-time predicted bit position can be calculated by the bit face computer 404 or the control module 420 based on static and / or dynamic data received from the sensors 430. If the values are calculated by the control module 420, they can be sent to the bit face computer 404 for additional processing. The indicated values of the predicted bit depth can be calculated using any number of methods, including, for example, the minimum arc method, the guide orientation method and the linear method. After calculating the position, it is used as a starting point for calculating the normal clearance and any subsequent reference path, or for calculating the refined path.

Используя указанные вводы, вычислительная машина 404 торца долота определяет, где фактическая траектория бурения совпадает с заданной или контрольной траекторией бурения. На основе полученных данных вычислительная машина 404 торца долота создает команды управления, способствующие удерживанию фактической траектории бурения на заданной траектории бурения, то есть в пределах зоны допуска. Указанные команды могут быть выведены как команды ориентации торца долота, которые могут использоваться во вводе 410h на фиг. 4A. В некоторых вариантах осуществления созданные команды управления основаны на степени отклонения фактической траектории бурения относительно заданной траектории бурения, как дополнительно описано ниже. Примерный способ 500, осуществляемый вычислительной машиной торца долота 404 для определения уровня отклонения от желаемой траектории и для определения уточненной траектории, показан на фиг. 5A.Using these inputs, the bit face calculator 404 determines where the actual drilling path coincides with a predetermined or reference drilling path. Based on the obtained data, the bit end end computer 404 generates control commands that help to keep the actual drilling path on a given drilling path, that is, within the tolerance zone. These commands can be output as bit face orientation commands, which can be used in input 410h in FIG. 4A. In some embodiments, the generated control commands are based on the degree of deviation of the actual drilling path relative to a given drilling path, as further described below. An exemplary method 500, implemented by a bit end face 404 computer to determine the level of deviation from the desired path and to determine the updated path, is shown in FIG. 5A.

На фиг. 5A способ 500 может начинаться с операции 502, в которой вычислительная машина 404 торца долота принимает введенную пользователем контрольную или заданную траекторию бурения. Контрольная или заданная траектория бурения представляет собой желаемую траекторию, которая может быть основана на ряде факторов, но обычно является наиболее эффективной траекторией, ведущей от буровой установки до целевого местоположения.In FIG. 5A, method 500 may begin with operation 502, in which the bit end end computer 404 receives a user-entered control or predetermined drilling path. A reference or predetermined drilling path is a desired path that can be based on a number of factors, but is usually the most efficient path leading from the rig to the target location.

В операции 504 вычислительная машина 404 торца долота оценивает текущую желаемую траекторию бурения, направляющие ориентировки и прогнозируемую глубину долота. Как описано выше, направляющие ориентировки основаны на предыдущих замерах инклинометрии и прогнозируемых значениях глубины долота, или позицию долота определяет вычислительная машина 404 торца долота, модуль 420 управления, или другой контроллер или модуль в главном контроллере 402. Полученные данные передаются от вычислительного элемента вычислительной машине 404 торца долота и включают значение интенсивности отклонения ствола скважины, которое используется для вычисления корректирующих кривых в случае необходимости, как описано ниже. В данном случае, в качестве первой итерации текущая желаемая траектория бурения может соответствовать контрольной или заданной траектории бурения, определенной в плане бурения, принятом в операции 502.In operation 504, the bit face calculator 404 estimates the current desired drilling path, guiding orientations, and the predicted bit depth. As described above, the guiding orientations are based on previous inclinometry and predicted bit depths, or the position of the bit is determined by the bit end end computer 404, the control module 420, or another controller or module in the main controller 402. The received data is transmitted from the computational element to the computer 404 the end face of the bit and include the value of the intensity of the deviation of the wellbore, which is used to calculate correction curves, if necessary, as described below. In this case, as a first iteration, the current desired drilling path may correspond to a control or predetermined drilling path defined in the drilling plan adopted in operation 502.

В операции 506 вычислительная машина 404 торца долота определяет фактическую траекторию бурения на основе направляющих ориентировок и прогнозируемой глубины долота. Как указано выше, дополнительные данные могут использоваться для определения фактической траектории бурения, а в некоторых вариантах осуществления направляющие ориентировки могут использоваться для оценки фактической траектории бурения, если определение фактической траектории бурения сомнительно или необходимый сенсорный ввод для вычисления ограничен. В операции 508 вычислительная машина 404 торца долота определяет, находится ли фактическая траектория в пределах зоны допуска, определенной текущей желаемой траекторией бурения. Зона допуска или зона продолжения бурения показана и описана на фиг. 5B.In operation 506, the bit face calculator 404 determines the actual drilling path based on the guiding orientations and the predicted bit depth. As indicated above, additional data may be used to determine the actual drilling path, and in some embodiments, guidance may be used to estimate the actual drilling path if determining the actual drilling path is uncertain or the touch input required for calculation is limited. In operation 508, the bit face calculator 404 determines whether the actual path is within the tolerance zone determined by the current desired drilling path. The tolerance zone or the continued drilling zone is shown and described in FIG. 5B.

На фиг. 5B показан пример заданной траектории 530 бурения ствола скважины, обозначенной пунктирной линией. Заданная траектория 530 ствола скважины формирует ось предполагаемого цилиндра 532 допуска, пороговой зоны 534 и зоны 536 коррекции. До тех пор пока фактическая траектория бурения находится в пределах цилиндра 532 допуска, фактическая траектория бурения находится в пределах приемлемого диапазона отклонения от заданной траектории бурения, и бурение можно продолжать без регулировки управления. Цилиндр допуска может быть определен в пределах определенных процентных долей расстояния от желаемой траектории или от диаметра скважины, и может частично зависеть от факторов, которые отличаются для каждой предлагаемой скважины. Например, альтернативно зона коррекции может быть установлена на уровне приблизительно 50% отклонения или приблизительно 20% отклонения от заданной траектории, тогда как пороговая зона может быть установлена приблизительно на уровне 25% или приблизительно 10% отклонения от заданной траектории. Таким образом, возвращаясь к фиг. 5A, если вычислительная машина 404 торца долота решает, что фактическая траектория находится в пределах зоны допуска вокруг заданной траектории бурения в операции 508, то тогда процесс может просто возвращаться к операции 504, ожидая подтверждения следующей направляющей ориентировки и/или прогнозируемой глубины долота.In FIG. 5B shows an example of a predetermined wellbore drilling path 530, indicated by a dashed line. A predetermined wellbore path 530 forms the axis of the proposed tolerance cylinder 532, threshold zone 534, and correction zone 536. As long as the actual drilling path is within the tolerance cylinder 532, the actual drilling path is within an acceptable range of deviation from the predetermined drilling path, and drilling can be continued without control adjustment. The tolerance cylinder can be determined within certain percentages of the distance from the desired trajectory or from the diameter of the well, and may partially depend on factors that differ for each proposed well. For example, alternatively, a correction zone can be set at about 50% deviation or about 20% deviation from a given path, while a threshold zone can be set at about 25% or about 10% deviation from a given path. Thus, returning to FIG. 5A, if the bit face calculator 404 determines that the actual path is within the tolerance zone around the predetermined drilling path in step 508, then the process may simply return to step 504, awaiting confirmation of the next guide orientation and / or predicted bit depth.

Если в операции 508 вычислительная машина 404 торца долота решает, что фактическая траектория бурения выходит за пределы цилиндра 532 допуска, показанного на фиг. 5B, то тогда вычислительная машина 404 торца долота определяет, находится ли фактическая траектория в пределах пороговой зоны 534, при этом модуль 420 управления может генерировать один или более сигналов управления, которые обеспечивают удерживание ОНБК в желаемом направлении. Пороговая зона 534 на фиг. 5B концентрически расположена вокруг цилиндра 532 допуска. Она включает внутреннюю границу, определяемую цилиндром 532 допуска, и внешнюю границу, определяемую зоной 536 коррекции. Если фактическая траектория бурения находилась в пороговой зоне 534, то фактическую траекторию бурения можно оценить как умеренно отклонившуюся от заданной траектории 530 бурения. В данном варианте осуществления зона 536 коррекции концентрически расположена вокруг пороговой зоны 534 и определяет всю область за переделами пороговой зоны 534. Если фактическая траектория бурения находилась в зоне 536 коррекции, то фактическую траекторию бурения можно оценить как значительно отклонившуюся от заданной траектории бурения 530.If, at step 508, the bit end calculator 404 decides that the actual drilling path is outside the tolerance cylinder 532 shown in FIG. 5B, then the bit-end computing machine 404 determines whether the actual path is within the threshold zone 534, and the control unit 420 can generate one or more control signals that enable the BHA to be held in the desired direction. The threshold zone 534 in FIG. 5B is concentrically located around tolerance cylinder 532. It includes an inner boundary defined by tolerance cylinder 532 and an outer boundary defined by correction zone 536. If the actual drilling path was in the threshold zone 534, then the actual drilling path can be estimated as moderately deviating from the given drilling path 530. In this embodiment, the correction zone 536 is concentrically located around the threshold zone 534 and defines the entire area outside the threshold zone 534. If the actual drilling path was in the correction zone 536, then the actual drilling path can be estimated as significantly deviating from the specified drilling path 530.

Далее, возвращаясь к фиг. 5A, если фактическая траектория бурения находится в пределах пороговой зоны 534 в операции 510, то вычислительная машина 404 торца долота может вычислять трехмерную криволинейную секционную траекторию из прогнозируемой позиции долота в направлении заданной траектории 530 бурения в операции 512. Как указано выше, данное вычисление может быть основано на данных, полученных из текущих или предыдущих файлов инклинометрии, и может включить прогноз глубины долота или позиции долота и значения интенсивности отклонения ствола скважины. Расчетная криволинейная траектория предпочтительно включает ориентацию торца долота, требуемую для движения по криволинейной секции, и измеренную глубину бурения в футах или метрах, требуемую, например, для возвращения ОНБК в зону допуска с максимально возможной эффективностью, но с минимизацией какой-либо избыточной коррекции.Next, returning to FIG. 5A, if the actual drilling path is within the threshold zone 534 in step 510, then the bit face calculator 404 can calculate a three-dimensional curved sectional path from the predicted bit position in the direction of the given drilling path 530 in step 512. As indicated above, this calculation may be based on data obtained from current or previous inclinometry files and may include a prediction of bit depth or bit position and the value of the deviation intensity of the wellbore. The calculated curved path preferably includes the orientation of the bit end required to move along the curved section and the measured drilling depth in feet or meters, required, for example, to return the BHA to the tolerance zone with the highest possible efficiency, but with minimizing any excessive correction.

Указанная скорректированная направляющая траектория, в качестве одного или нескольких сигналов управления, подается в модуль 420 управления в операции 514. Таким образом, один или несколько контроллеров 420a, b, f на фиг. 4C принимают данные по желаемой ориентации торца долота и другую рекомендательную информацию, которые позволяют контроллеру генерировать один или более сигналов управления, которые направляют ОНБК. От заданной траектории бурения модуль 420 управления и/или другие элементы системы 400c управления бурением, расположенные на буровой площадке, могут управлять буровой лебедкой, верхним приводом и буровым насосом, регулируя направление ОНБК согласно скорректированной траектории.The specified corrected guide path, as one or more control signals, is supplied to the control unit 420 in operation 514. Thus, one or more controllers 420a, b, f in FIG. 4C receives data on the desired bit face orientation and other advisory information that allows the controller to generate one or more control signals that direct the BHA. From a predetermined drilling path, the control module 420 and / or other elements of the drilling control system 400c located at the drilling site can control the winch, top drive and mud pump by adjusting the direction of the BHA according to the adjusted path.

Отсюда процесс возвращается к операции 504, в которой вычислительная машина 404 торца долота оценивает текущую заданную траекторию, направляющие ориентировки и прогнозируемую глубину долота. В данном случае текущая заданная траектория изменяется с помощью криволинейной секции траектории, вычисленной в операции 512. Соответственно в ходе следующей итерации траектория бурения, оцениваемая как "заданная" траектория бурения, становится корректируемой траекторией.From here, the process returns to operation 504, in which the bit face calculator 404 estimates the current predetermined path, guiding orientations, and the predicted bit depth. In this case, the current predetermined path is changed using the curved section of the path calculated in step 512. Accordingly, during the next iteration, the drilling path, evaluated as a “predetermined” drilling path, becomes the corrected path.

Если в операции 510 фактическая траектория бурения не находилась в пределах пороговой зоны 534, то тогда вычислительная машина 404 торца долота определяет, что фактическая траектория бурения должна находиться в зоне 536 коррекции, и определяет, является ли заданная траектория критической траекторией бурения в операции 516. Критическая траектория бурения обычно является траекторией, в случае которой существуют факторы, которые ограничивают целесообразность создания новой заданной траектории бурения к целевому местоположению. Например, критическая траектория бурения может являться траекторией, выбранной с целью обхода подземных пластов горной породы, при этом области за пределами пороговой зоны 534 включают пласт горной породы. Конечно, определение заданной траектории бурения как критической траектории может быть сделано по любой причине.If in operation 510 the actual drilling path was not within the threshold zone 534, then the bit face computer 404 determines that the actual drilling path should be in the correction zone 536 and determines whether the predetermined path is a critical drilling path in operation 516. Critical a drilling path is usually a path in which there are factors that limit the appropriateness of creating a new predetermined drilling path to the target location. For example, a critical drilling path may be a path selected to bypass underground rock formations, with areas outside of threshold zone 534 including a rock formation. Of course, the definition of a given drilling path as a critical path can be made for any reason.

Если заданная траектория бурения не определена как критическая траектория в операции 516, то вычислительная машина 404 торца долота генерирует новую заданную траекторию на основе прогнозируемого текущего местоположения долота относительно целевого местоположения. Указанная новая заданная траектория может являться независимой, или даже может не пересекаться с исходной планируемой траекторией, и может быть выработана на основе, например, наиболее эффективной траектории к целевому местоположению из текущего. Например, новая траектория может включать минимальную величину изгиба, требуемую от прогнозируемого текущего местоположения долота до целевого. Новая заданная траектория может указывать измеренную глубину, наклон, азимут, север-юг и восток-запад, торец долота и интенсивность отклонения ствола скважины или изгиб через равные расстояния между точками наблюдений, например приблизительно через 100 футов или 30 метров. Траектория, данные ориентации торца долота, а также другие данные могут быть направлены в модуль управления 420, при этом модуль управления 420 может регулировать ОНБК, чтобы следовать по новой траектории с максимально возможной точностью. Указанные выводимые данные могут включать расчетный рекомендуемый угол торца долота и оставшееся расстояние бурения. Процесс снова возвращается к операции 504, в которой вычислительная машина 404 торца долота оценивает текущую заданную траекторию, направляющие ориентировки и прогнозируемую глубину долота. Теперь текущая заданная траектория потока является новой заданной траекторией, вычисленной в операции 518.If the predetermined drilling path is not defined as a critical path in operation 516, then the bit face calculator 404 generates a new predetermined path based on the predicted current location of the bit relative to the target location. The specified new predetermined path may be independent, or may even not intersect with the original planned path, and may be generated based, for example, on the most efficient path to the target location from the current one. For example, a new path may include the minimum amount of bend required from the predicted current location of the bit to the target. The new predetermined path may indicate the measured depth, inclination, azimuth, north-south and east-west, the end face of the bit and the intensity of the deviation of the wellbore or bend at equal distances between the observation points, for example, after about 100 feet or 30 meters. The trajectory, bit face orientation data, as well as other data can be sent to the control module 420, while the control module 420 can adjust the BHA to follow the new path with the greatest possible accuracy. The indicated output may include the estimated recommended bit end angle and the remaining drilling distance. The process returns to operation 504, in which the bit end end computer 404 estimates the current predetermined path, guiding orientations, and the predicted bit depth. Now, the current predetermined flow path is the new predetermined path calculated in step 518.

Если заданная траектория определена как критическая траектория в операции 516, то тогда вычислительная машина 404 торца долота создает траекторию, следуя по которой долото пересекается с исходной заданной траекторией при непрерывном бурении. Для этого, как указано в операции 520, вычислительная машина 404 торца долота вычисляет, по меньшей мере, первую трехмерную криволинейную секционную траекторию ("перекрестную траекторию") от прогнозируемой позиции долота до заданной траектории бурения или до цели. Необязательно вычислительная машина 404 торца долота может дополнительно вычислять вторую трехмерную криволинейную секционную траекторию, чтобы объединять ОНБК на заданной траектории из перекрестной траектории перед достижением цели. Указанные криволинейные секционные траектории могут быть разделены на удерживаемую или прямую секцию в зависимости от того, насколько далеко отклонился ОНБК в зону коррекции. Конечно, если траектория пересечения будет задана без второй трехмерной криволинейной секционной траектории, то уточненный план будет удерживаемой, или прямой секцией, от отклонения до новой цели, конечной цели или местоположения на исходной заданной траектории.If a predetermined path is defined as a critical path in step 516, then the bit face end computer 404 creates a path, following which the bit intersects the original predetermined path in continuous drilling. To this end, as indicated in step 520, the bit face calculator 404 calculates at least a first three-dimensional curved sectional path (“cross path”) from the predicted bit position to a predetermined drilling path or to a target. Optionally, the bit end calculator 404 may further calculate a second three-dimensional curved sectional path to combine the BHA on a given path from the cross path before reaching the target. These curved sectional paths can be divided into a held or a straight section, depending on how far the BHA deviated into the correction zone. Of course, if the intersection path is defined without a second three-dimensional curvilinear sectional path, then the refined plan will be held, or a direct section, from deviation to a new target, final destination or location on the original given path.

Вычислительная машина 404 торца долота подает уточненную направляющую траекторию, включающую только что сгенерированную кривую (кривые) в форме одного или более сигналов управления, модулю 420 управления в операции 514. Как указано выше, уточненная заданная траектория может включать измеренную глубину, наклон, азимут, север-юг и восток-запад, торец долота и интенсивность отклонения ствола скважины через равные расстояния между точками наблюдений, например, приблизительно через 100 футов или 30 метров. В ходе следующей итерации вычислительная машина 404 торца долота оценивает текущую заданную траекторию, направляющие ориентировки и прогнозируемую глубину долота, причем текущая заданная траектория является скорректированной заданной траекторией в операции 504.The bit face calculator 404 provides an updated guide path including the newly generated curve (s) in the form of one or more control signals to the control module 420 in step 514. As indicated above, the specified target path may include the measured depth, inclination, azimuth, north -yug and east-west, the end face of the bit and the intensity of the deviation of the wellbore through equal distances between the observation points, for example, after about 100 feet or 30 meters. During the next iteration, the bit face calculator 404 estimates the current predetermined path, the guiding orientations and the predicted bit depth, the current predetermined path being the adjusted predetermined path in operation 504.

Способ 500 повторно выполняют в ходе процесса бурения с целью сохранения фактической траектории бурения на заданной траектории и изменения заданной траектории в зависимости от обстоятельств. В некоторых вариантах осуществления процесс идет непрерывно в реальном времени. Это может успешно обеспечить ускоренное бурение без необходимости в остановках, чтобы технолог сверялся с планом бурения или оценивал данные инклинометрии. В других вариантах осуществления процесс повторяют после заданного периода или интервала бурения, такого как, например, приблизительно 90 секунд, приблизительно пять минут, приблизительно десять минут, приблизительно тридцать минут или какой-либо другой продолжительности. В альтернативе итерация может выполняться при проходке до заданной глубины бурения. Например, процесс может быть повторен, когда существующий ствол скважины удлиняется приблизительно на пять футов (≈1,5 м), приблизительно на десять футов (≈3 м), приблизительно на пятьдесят футов (≈15 м) или на какую-либо другую глубину. Интервал процесса может также включать и временную, и глубинную составляющие. Например, процесс может включить бурение в течение, по меньшей мере, приблизительно тридцати минут или до тех пор, пока ствол скважины не удлинится приблизительно на десять футов. В другом примере интервал может включать бурение до тех пор, пока ствол скважины не удлинится приблизительно на двадцать футов, но не дольше чем приблизительно девяносто минут. Конечно, вышеуказанные значения времени и глубины для интервала являются всего лишь примерами, и многие другие значения также включены в объем настоящего описания.The method 500 is re-performed during the drilling process in order to maintain the actual drilling path on a given path and changing the given path, as the case may be. In some embodiments, the process is ongoing in real time. This can successfully provide accelerated drilling without the need for shutdowns, so that the technologist consults the drilling plan or evaluates the inclinometry data. In other embodiments, the process is repeated after a predetermined drilling period or interval, such as, for example, approximately 90 seconds, approximately five minutes, approximately ten minutes, approximately thirty minutes, or any other duration. Alternatively, iteration may be performed while driving to a predetermined drilling depth. For example, the process can be repeated when an existing wellbore extends approximately five feet (≈1.5 m), approximately ten feet (≈3 m), approximately fifty feet (≈15 m), or some other depth . The process interval may also include both time and depth components. For example, the process may include drilling for at least about thirty minutes, or until the wellbore extends by about ten feet. In another example, the interval may include drilling until the wellbore extends about twenty feet, but no longer than about ninety minutes. Of course, the above time and depth values for the interval are merely examples, and many other values are also included in the scope of the present description.

После вычисления вычислительной машиной 404 торца долота, обычно с помощью электроники, скорректированная траектория для исходного плана бурения и скорректированная траектория до целевого местоположения передаются элементам управления системы управления буровой площадки. После вычисления коррекции вычислительная машина 404 торца долота или другой элемент управления буровой площадки, включающий модуль управления 420, вводит рекомендации торца долота или команды, которые могут быть выполнены на буровой установке.After the end face of the bit is calculated by the computer 404, usually electronically, the corrected path for the original drilling plan and the adjusted path to the target location are passed to the controls of the rig site control system. After calculating the correction, the bit face calculator 404 or other well site control element, including the control module 420, introduces bit end recommendations or instructions that can be executed on the rig.

В некоторых вариантах осуществления пользователь может выборочно контролировать, создает ли вычислительная машина 404 торца долота новую заданную траекторию до цели или же создает скорректированную заданную траекторию к исходному плану, когда фактическая траектория бурения находится в зоне 536 коррекции. Например, пользователь может выбрать функцию по умолчанию, которая делает указание опции корректировки вычислить траекторию до "цели" или "исходного плана". В некоторых вариантах осуществления установка по умолчанию может быть активна в течение только определенных частей исходной траектории бурения.In some embodiments, the user can selectively control whether the bit face calculator 404 creates a new predetermined path to the target, or creates an adjusted predetermined path to the original plan when the actual drilling path is in correction zone 536. For example, the user may select a default function that instructs the correction option to calculate the path to the “target” or “source plan”. In some embodiments, the default setting may be active for only certain parts of the original drilling path.

Поскольку решения по управлению траекторией основаны на величине отклонения буровой скважины от заданной траектории, после каждого инклинометрического измерения может быть выполнено нормальное плановое бесконтактное сканирование заданной скважины. Если положение бурения находится в пороговой зоне, то обычно рекомендуется сдвиг буровой скважины назад к плану. Если скважина продолжает отклоняться от плана и входит в зону коррекции, то обычно в качестве коррекции вычисляется измененная заданная траектория до цели или выполняется коррекция исходного плана.Since trajectory control decisions are based on the deviation of the borehole from a given trajectory, after each inclinometric measurement, a normal scheduled non-contact scan of a given well can be performed. If the drilling position is in the threshold zone, then a shift of the borehole back to the plan is usually recommended. If the well continues to deviate from the plan and enters the correction zone, then usually a modified predetermined trajectory to the target is calculated as correction or correction of the initial plan is performed.

В некоторых вариантах осуществления оценивают одну или более переменных в дополнение или вместо оперативного прогнозирования глубины долота или направляющих ориентировок. Вводимые переменные могут варьироваться в каждом вычислении. Кроме того, интенсивность отклонения ствола скважины или кривизна могут использоваться для вычисления подходящей кривой, которая ограничивает величину колебания и предотвращает выход за пределы траектории бурения. Интенсивность отклонения ствола скважины или кривизна могут быть получены посредством анализа с использованием текущих параметров бурения ОНБК на основе предыдущих параметров бурения или их комбинации.In some embodiments, one or more variables are evaluated in addition to or instead of online prediction of bit depth or guiding orientations. Input variables may vary in each calculation. In addition, the intensity of the deviation of the wellbore or curvature can be used to calculate a suitable curve that limits the amount of oscillation and prevents going beyond the drilling path. The borehole deviation rate or curvature can be obtained by analysis using the current drilling parameters of the BHA based on previous drilling parameters or a combination thereof.

При создании измененного плана бурения, который возвращает ОНБК на исходную траекторию бурового долота, когда, например, прогнозируемое положение долота находится в пределах пороговой зоны 534 или когда заданная траектория бурения значительно отклонилась и является критической траекторией, задача состоит в том, чтобы возвратиться на исходную, заданную траекторию бурения до достижения целевого местоположения. Профиль кривой, тем не менее, все еще рассматривается, поскольку профиль кривой может влиять на трение, колебание и другие факторы. Значение интенсивности отклонения ствола скважины может использоваться для вычисления одного или обоих вычислений кривой, как и раньше, при этом первая кривая поворачивает долото по исходной заданной траектории или к цели, а необязательная вторая кривая позволяет ОНБК более быстро выровняться и следовать по заданной траектории с ограниченной величиной, или без выхода за пределы или избыточной коррекции. Один из способов определения профиля кривой включает вычисление профиля "кривая-прямая" или "кривая-прямая-кривая" до конечной точки или целевого местоположения в исходном плане, а затем выполнение повторного вычисления в конечной точке "цель-минус-1", период измерения инклинометрии или вычисление расстояния, или другой период. Вычисление предпочтительно выполняют с помощью электроники. Оно продолжается, доходя до точки цель-минус-2 и так далее, пока вычисление не прекращается. Последнее успешное вычисление профиля может служить для получения одной или двух дуг, имеющих наименьшую допустимую кривизну с соответствующей протяженностью бурения. Указанные значения определяют рекомендуемую информацию торца долота для первой кривой коррекции, которая используется для выработки новой траектории бурения и для направления ОНБК. Когда фактическая траектория бурения достигает конечной кривой, пересекающей исходный план бурения, в дополнительном варианте осуществления, в котором используется вторая, конечная кривая, возвращаемая к исходному плану бурения, то указанную конечную кривую бурят со второй расчетной длиной бурения и степенью кривизны.When creating a modified drilling plan that returns the BHA to the original path of the drill bit, when, for example, the predicted position of the bit is within the threshold zone 534 or when the specified drilling path deviates significantly and is a critical path, the task is to return to the original, predetermined drilling path to reach the target location. The curve profile, however, is still under consideration, since the curve profile can affect friction, vibration and other factors. The value of the deviation intensity of the wellbore can be used to calculate one or both calculations of the curve, as before, with the first curve turning the bit along the original given path or towards the target, and the optional second curve allows the BHA to more quickly align and follow a given path with a limited value , or without going beyond or excessive correction. One way to determine the profile of a curve involves calculating a curve-straight or curve-straight-curve profile to an endpoint or a target location in the original plan, and then recalculating at the target-minus-1 endpoint, measurement period inclinometry or distance calculation, or another period. The calculation is preferably carried out electronically. It continues, reaching the goal-minus-2 point, and so on, until the calculation stops. The last successful profile calculation can be used to obtain one or two arcs having the smallest permissible curvature with the corresponding drilling length. The indicated values determine the recommended bit face information for the first correction curve, which is used to generate a new drilling path and to guide the BHA. When the actual drilling path reaches the final curve intersecting the original drilling plan, in a further embodiment, using a second, final curve returning to the original drilling plan, the specified final curve is drilled with a second estimated drilling length and degree of curvature.

Следует отметить, что хотя цилиндр 532 допуска и пороговая зона 534 показаны в виде цилиндров без круглого поперечного сечения, они могут иметь другую форму, включая, помимо прочего, овальную, коническую, параболическую или другую, например, или могут не являться концентрическими вокруг заданной траектории 530 бурения. Альтернативные формы могут, например, позволять долоту отклоняться от заданной траектории в одном направлении больше, чем в другом, в зависимости, например, от геологических залежей на одной стороне заданной траектории. Кроме того, хотя описанный пример включает три зоны (зону допуска, пороговую зону и зону коррекции), это необходимо всего лишь для пояснения. В другие варианты осуществления могут быть включены дополнительные зоны, и могут оцениваться дополнительные факторы при решении, следует ли создавать траекторию, которая пересекает исходную заданную траекторию, следует ли создавать траекторию, которая идет непосредственно к целевому местоположению, не пересекая исходную заданную траекторию бурения, или насколько DLS может быть щадящей на корректирующей кривой (кривых).It should be noted that although the tolerance cylinder 532 and the threshold zone 534 are shown as cylinders without a circular cross-section, they may have a different shape, including but not limited to oval, conical, parabolic or other, for example, or may not be concentric around a given path 530 drilling. Alternative forms may, for example, allow the bit to deviate from a given trajectory in one direction more than in the other, depending, for example, on geological deposits on one side of a given trajectory. In addition, although the described example includes three zones (tolerance zone, threshold zone, and correction zone), this is only necessary for explanation. In other embodiments, additional zones may be included, and additional factors may be assessed when deciding whether to create a path that intersects the original predetermined path, whether to create a path that goes directly to the target location without intersecting the original predetermined drilling path, or how much DLS can be gentle on the correction curve (s).

В некоторых примерах осуществления бурильщик может увеличить или уменьшить размер допуска в процессе бурения, вводя данные в вычислительную машину 404 торца долота. Это может способствовать минимизации или предотвращению избыточной корректировки или избыточного колебания в траектории бурения.In some embodiments, the driller may increase or decrease the tolerance during drilling by entering data into the bit end end computer 404. This can help minimize or prevent over-adjustment or over-fluctuations in the drilling path.

После вычисления вывод данных от вычислительной машины 404 торца долота может выступать в качестве вводимых данных для модуля 420 управления на фиг. 4C, или модуля 420 управления на фиг. 4A. Например, вывод данных от вычислительной машины торца долота 404 может включать, среди прочего, ориентацию торца долота, пригодную в качестве ввода 410h на фиг. 4A. На данной фигуре ориентация торца долота служит вводом в устройство 400a и используется контроллером 420a торца долота для управления приводом 440 вала. Дополнительный вывод данных от вычислительной машины 404 торца долота может использоваться в качестве вводов в устройство 400a. С помощью указанных вводов контроллер торца долота 420a, контроллер 420b буровой лебедки и контроллер 420f бурового насоса могут управлять буровой установкой или ОНБК непосредственно, направляя ОНБК по желаемой траектории бурения.After calculation, the output of data from the end face computer 404 may act as input to the control unit 420 of FIG. 4C, or control module 420 of FIG. 4A. For example, data output from a bit end computer 404 may include, but is not limited to, bit end orientation suitable as input 410h in FIG. 4A. In this figure, the bit face orientation serves as input to the device 400a and is used by the bit face controller 420a to control the shaft drive 440. An additional data output from the end face computer 404 may be used as inputs to the device 400a. Using these inputs, the bit end controller 420a, the drawworks controller 420b and the mud pump controller 420f can control the rig or BHA directly by guiding the BHA along the desired drilling path.

В некоторых вариантах осуществления может использоваться модуль оповещения для предупреждения бурильщиков и/или станции контрольного наблюдения скважин об отклонении долота от заданной траектории бурения, о какой-либо потенциальной проблеме с системой бурения или для сообщения другой информации, требующей внимания. Когда бурильщики не присутствуют на буровой установке, то есть бурильщик(и) находится на удалении от буровой установки, модуль оповещения может быть связан с вычислительной машиной 404 торца долота таким образом, что когда вычислительная машина 404 торца долота обнаруживает отклонение долота от заданной траектории бурения, модуль оповещения предупреждает бурильщика и, в некоторых случаях, может ожидать ручного вмешательства пользователя, например, подтверждения, перед направлением долота по новой траектории. Указанное предупреждение может осуществляться на буровой установке с помощью любых подходящих средств и может отображаться на дисплее 472 в форме визуального сигнала тревоги. В альтернативе, предупреждение может представлять собой звуковой сигнал тревоги или может вызывать передачу сигнала тревоги посредством радиосигнала, направляемого в определенные местоположения или конкретным лицам.In some embodiments, a warning module may be used to warn drillers and / or well monitoring stations of the deviation of the bit from a given drilling path, of any potential problem with the drilling system, or to report other information that needs attention. When drillers are not present on the rig, that is, the driller (s) is away from the rig, the alert module may be coupled to the bit face calculator 404 so that when the bit end calculator 404 detects a bit deviation from the predetermined drilling path, the notification module warns the driller and, in some cases, can wait for manual user intervention, for example, confirmation, before the bit is guided along a new path. This warning may be carried out at the rig using any suitable means and may be displayed on the display 472 in the form of a visual alarm. Alternatively, the warning may be an audible alarm or may cause an alarm to be transmitted via a radio signal sent to specific locations or to specific individuals.

В дополнение к передаче сигнала тревоги на дисплей 472 или в другое местоположение около буровой установки, аварийный модуль может передавать сигнал тревоги на прилегающие объекты (вне буровой площадки). Это может позволить проводить внешний контроль и может позволить бурильщику выполнять удаленное регулирование. Указанные сигналы тревоги могут передаваться с помощью любой подходящей линии связи. Например, в некоторых вариантах осуществления, когда модуль оповещения подает аварийный сигнал в удаленное местоположение, сигнал тревоги может идти через систему спутниковой связи. Более конкретно, один или несколько орбитальных (обычно в фиксированном положении) спутников могут использоваться для передачи сигналов связи (потенциально двунаправленных) между станцией контрольного наблюдения скважины и модулем оповещения на морской буровой платформе. В альтернативе для связи между модулем оповещения и бурильщиками или станцией контрольного наблюдения скважин могут использоваться радио, сотовые, оптические или стационарные проводные системы передачи сигнала. В ситуациях, когда местоположением нефтяной скважины является морская платформа, может использоваться система спутниковой связи, поскольку такие системы связи как сотовая, проводная и корабль-берег в некоторых ситуациях являются непрактичными или ненадежными. Необходимо отметить, что внешний контроль и регулирование могут быть выполнены без конкретных сигналов тревоги, но с использованием описанных систем удаленного доступа.In addition to transmitting an alarm to a display 472 or to another location near the rig, the emergency module can transmit an alarm to adjacent objects (outside the rig site). This may allow external monitoring and may allow the driller to perform remote control. These alarms may be transmitted using any suitable communication line. For example, in some embodiments, when the alert module sends an alarm to a remote location, the alarm may go through a satellite communications system. More specifically, one or more orbital (usually in a fixed position) satellites can be used to transmit communication signals (potentially bi-directional) between the well monitoring station and the warning module on the offshore drilling platform. In the alternative, radio, cellular, optical, or fixed wired signal transmission systems may be used to communicate between the alert module and drillers or a well monitoring station. In situations where the location of the oil well is an offshore platform, a satellite communications system may be used, since communications systems such as cellular, wireline and ship-to-shore are in some situations impractical or unreliable. It should be noted that external control and regulation can be performed without specific alarms, but using the described remote access systems.

Станция централизованного контрольного наблюдения скважин в большинстве случаев может являться компьютером или сервером, который соединен с множеством модулей оповещения, каждый из которых помещен на различных буровых платформах. Станция контрольного наблюдения скважин может получать различные типы сигналов (например, спутниковые, радио, сотовые, проводные, оптические, корабль-берег и телефонные) с нескольких буровых площадок, на которых установлен модуль оповещения. Станция контрольного наблюдения скважин может также передавать избирательную информацию с модуля оповещения на определенный удаленный пользовательский терминал группы удаленных пользовательских терминалов, связанных с модулем оповещения. Станция контрольного наблюдения скважин может также получать информацию или команды от удаленного пользовательского терминала. Удаленный пользовательский терминал, через станцию контрольного наблюдения скважин и модуль оповещения, отображает параметры бурения или добычи на скважине, связанной с модулем оповещения.A central monitoring station for monitoring wells in most cases can be a computer or server, which is connected to many warning modules, each of which is placed on different drilling platforms. A well monitoring station can receive various types of signals (for example, satellite, radio, cellular, wired, optical, ship-shore and telephone) from several drilling sites on which the warning module is installed. The well monitoring station may also transmit selective information from the alert module to a specific remote user terminal of a group of remote user terminals associated with the alert module. A well monitoring station may also receive information or commands from a remote user terminal. The remote user terminal, through the well monitoring station and the alert module, displays the drilling or production parameters for the well associated with the alert module.

Станция контрольного наблюдения скважин в большинстве случаев может размещаться в центральном терминале данных и может быть связана с модулем оповещения на буровой площадке, например, через линию спутниковой связи. Станция контрольного наблюдения может позволять пользователям определять тревоги на основе информации и данных, собранных на буровой площадке (площадках) с помощью различных методов репликации и синхронизации. По этой причине полученные данные могут по существу не являться оперативными в каждом варианте осуществления изобретения, поскольку сигналы тревоги зависят от данных, которые были переданы от буровой площадки в центральный терминал данных по радио или спутниковой связи (что по определению отнимает некоторое время).In most cases, a monitoring station for monitoring wells can be located in a central data terminal and can be connected to a warning module at a drilling site, for example, via a satellite communication line. A monitoring monitoring station can allow users to identify alarms based on information and data collected at a drilling site (s) using various replication and synchronization methods. For this reason, the received data may not be substantially operational in each embodiment of the invention, since the alarms depend on the data that was transmitted from the drilling site to the central data terminal by radio or satellite (which, by definition, takes some time).

В одном варианте осуществления примерный модуль оповещения контролирует один, два или более определенных процессов или параметров. Рабочая секция и фактические значения, на которые установлен сигнал тревоги, также обычно происходит из базы данных и метаданных, и поэтому, когда параметр относится к конкретному типу данных, соответствующие операции могут быть выбраны пользователем.In one embodiment, an example alert module monitors one, two, or more specific processes or parameters. The working section and the actual values on which the alarm is set also usually comes from the database and metadata, and therefore, when the parameter refers to a specific data type, the corresponding operations can be selected by the user.

На фиг. 6A показана блок-схема способа 600a согласно одному или более аспектам настоящего описания. Способ 600a может быть выполнен во взаимодействии с одним или более элементами устройства 100, показанного на фиг. 1, в процессе работы устройства 100. Например, способ 600a может быть выполнен с целью оптимизации эффективности бурения в процессе операций бурения, выполняемых посредством устройства 100, может быть выполнен любой из систем управления, раскрытых на любой из фигур в настоящей заявке, включая, среди прочих, фиг. 3 и 4A-C.In FIG. 6A is a flowchart of a method 600a according to one or more aspects of the present description. The method 600a may be performed in conjunction with one or more elements of the device 100 shown in FIG. 1, during operation of device 100. For example, method 600a may be performed to optimize drilling efficiency during drilling operations performed by device 100, any of the control systems disclosed in any of the figures in this application may be performed, including, among others, FIG. 3 and 4A-C.

Способ 600a включает операцию 602, в ходе которой детектируют, собирают или иным путем получают параметры для вычисления удельной механической энергии. Указанные параметры могут быть упомянуты в настоящей заявке как параметры удельной механической энергии и могут использоваться в качестве ввода в фиг. 4A-C и других. Параметры удельной механической энергии включают статические и динамические параметры. Таким образом, некоторые указанные параметры изменяются по существу непрерывно. Указанные динамические параметры удельной механической энергии включают нагрузку на долото, частоту вращения бурового долота, крутящий момент бурильной колонны и скорость проходки бурового долота через пласт. Другие параметры удельной механической энергии изменяются редко, например после подъема бурильной колонны, достижения породы нового типа и изменения типа долота, среди прочих событий. Указанные статические параметры удельной механической энергии включают механический кпд и диаметр бурового долота.Method 600a includes operation 602, during which parameters for calculating specific mechanical energy are detected, collected, or otherwise obtained. These parameters may be referred to in this application as specific mechanical energy parameters and may be used as input in FIG. 4A-C and others. Specific mechanical energy parameters include static and dynamic parameters. Thus, some of these parameters change essentially continuously. The indicated dynamic parameters of the specific mechanical energy include the load on the bit, the rotational speed of the drill bit, the torque of the drill string and the speed of penetration of the drill bit through the formation. Other parameters of specific mechanical energy rarely change, for example, after raising a drill string, reaching a new type of rock and changing the type of bit, among other events. Specified static parameters of specific mechanical energy include mechanical efficiency and drill bit diameter.

Параметры удельной механической энергии могут быть по существу или полностью получены автоматически, с небольшой потребностью во вводе пользователя, или без него. Например, в ходе первой итерации, в процессе выполнения операций способа 600a, статические параметры удельной механической энергии могут быть получены посредством автоматического запроса из базы данных. Таким образом, в ходе последующих итераций статические параметры удельной механической энергии могут не потребовать повторного получения, например, если тип бурового долота или характеристики пласта не изменились после предыдущего повтора способа 600a. Поэтому выполнение операции 602 во многих итерациях может потребовать определения лишь динамических параметров удельной механической энергии. Определение динамических параметров удельной механической энергии может быть выполнено посредством или при ином взаимодействии с различными датчиками, такими как датчики, показанные на фиг. 1, 3, 4A и/или 4B.The specific mechanical energy parameters can be essentially or completely obtained automatically, with little or no user input. For example, during the first iteration, during the operations of method 600a, the static parameters of the specific mechanical energy can be obtained through an automatic query from the database. Thus, during subsequent iterations, the static parameters of the specific mechanical energy may not require re-production, for example, if the type of drill bit or the characteristics of the formation have not changed after the previous repetition of method 600a. Therefore, the execution of operation 602 in many iterations may require the determination of only dynamic parameters of specific mechanical energy. The determination of the dynamic parameters of the specific mechanical energy can be carried out by means of or in other interaction with various sensors, such as the sensors shown in FIG. 1, 3, 4A and / or 4B.

Последующая операция 604 в способе 600a включает вычисление удельной механической энергии. В примере осуществления удельную механическую энергию вычисляют согласно следующей формуле:Subsequent operation 604 in method 600a involves calculating the specific mechanical energy. In an embodiment, the specific mechanical energy is calculated according to the following formula:

MSE = MEP×[(4×WOB)/(π×DIA2)+(480×RPM×TOR)/(ROP×DIA2)],MSE = MEP × [(4 × WOB) / (π × DIA 2 ) + (480 × RPM × TOR) / (ROP × DIA 2 )],

в которой:wherein:

MSE = удельная механическая энергия (фунты на квадратный дюйм);MSE = specific mechanical energy (pounds per square inch);

МЕР = механический кпд (отношение);MER = mechanical efficiency (ratio);

WOB = нагрузка на долото (фунты);WOB = Chisel Load (lbs);

ДИАМЕТР = диаметр бурового долота (дюймы);DIAMETER = drill bit diameter (inches);

RPM = частота вращения долота (об/мин);RPM = bit rotation frequency (rpm);

TOR = крутящий момент бурильной колонны (футо-фунты); иTOR = drill string torque (foot-pounds); and

ROP = скорость проходки (футы в час).ROP = rate of penetration (feet per hour).

МЕР может быть также назван как коэффициент полезного действия бурового долота. В примере осуществления МЕР равен 0,35. Впрочем, МЕР может изменяться в зависимости от одного или более различных факторов, таких как, например, тип долота, тип пласта и/или другие факторы.MEP may also be referred to as the efficiency of the drill bit. In an embodiment, MEP is 0.35. However, MEP may vary depending on one or more different factors, such as, for example, bit type, reservoir type and / or other factors.

Способ 600a также включает операцию 606 решения, в ходе которой значение удельной механической энергии, вычисленное в ходе предыдущей операции 604, сравнивается с идеальной удельной механической энергией. Идеальная удельная механическая энергия, используемая для сравнения в операции 606 решения, может являться отдельным значением, таким как 100%. В альтернативе идеальная удельная механическая энергия, используемая для сравнения в операции 606 решения, может являться целевым диапазоном значений, таким как 90-100%. В альтернативе идеальная удельная механическая энергия может являться диапазоном значений, полученных из усовершенствованного анализа области, которую предстоит бурить, учитывающего различные пласты, пробуриваемые в текущей операции.The method 600a also includes a decision operation 606, during which the specific mechanical energy calculated in the previous step 604 is compared with the ideal specific mechanical energy. The ideal specific mechanical energy used for comparison in the decision operation 606 may be a single value, such as 100%. Alternatively, the ideal specific mechanical energy used for comparison in the decision operation 606 may be a target range of values, such as 90-100%. In the alternative, the ideal specific mechanical energy may be a range of values derived from an advanced analysis of the area to be drilled, taking into account the various formations drilled in the current operation.

Если в ходе операции 606 определено, что удельная механическая энергия, вычисленная в операции 604, равна идеальной удельной механической энергии или находится в пределах идеального диапазона удельной механической энергии, способ 600a может быть повторен с повторным выполнением операции 602. Однако если в операции 606 определено, что расчетная удельная механическая энергия не равна идеальной удельной механической энергии или не находится в пределах идеального диапазона удельной механической энергии, то выполняют дополнительную операцию 608. В ходе операции 608 один или более рабочих параметров регулируют с целью приближения удельной механической энергии к идеальному значению удельной механической энергии или значению в пределах идеального диапазона удельной механической энергии. Например, одновременно обращаясь к фиг. 1 и 6A, выполнение операции 608 может включать увеличение или уменьшение нагрузки на долото, частоту вращения бурового долота и/или крутящий момент бурильной колонны, передачу сигнала управления от контроллера 190 верхнему приводу 140 и/или буровой лебедке 130, с целью изменения частоты вращения бурового долота, крутящего момента бурильной колонны и/или нагрузки на долото. После выполнения операции 608, способ 600a может быть повторен с повтором операции 602.If it is determined in step 606 that the specific mechanical energy calculated in step 604 is equal to the ideal specific mechanical energy or is within the ideal range of the specific mechanical energy, method 600a may be repeated to repeat step 602. However, if it is determined in step 606, that the calculated specific mechanical energy is not equal to the ideal specific mechanical energy or is not within the ideal range of specific mechanical energy, then perform additional operation 608. B during operation 608, one or more operating parameters are adjusted to approximate the specific mechanical energy to an ideal value of the specific mechanical energy or a value within an ideal range of specific mechanical energy. For example, while referring to FIG. 1 and 6A, operation 608 may include increasing or decreasing the load on the bit, the rotational speed of the drill bit and / or the torque of the drill string, transmitting a control signal from the controller 190 to the upper drive 140 and / or the winch 130, in order to change the rotational speed of the drill drill bit, drill string torque and / or bit load. After performing operation 608, method 600a may be repeated with repeating operation 602.

Каждая из операций способа 600a может быть выполнена автоматизированно. Например, автоматизированное определение динамических параметров удельной механической энергии и поиск в базе данных статических параметров удельной механической энергии уже было описано выше применительно к операции 602. Контроллер 190 на фиг. 1 (а также другие, описанные в настоящей заявке) может служить для автоматического выполнения вычисления удельной механической энергии в операции 604, и могут также служить для автоматизированного выполнения сравнения удельной механической энергии в операции решения 606, в которой и вычисление, и сравнение удельной механической энергии могут выполняться периодически, через случайные интервалы, или иным образом. Контроллер может также служить для автоматической генерации и передачи сигналов управления в операции 608, например, в ответ на сравнение удельной механической энергии в операции 606.Each of the operations of method 600a may be performed automatically. For example, automated determination of the dynamic parameters of specific mechanical energy and a search in the database of static parameters of specific mechanical energy have already been described above with respect to operation 602. The controller 190 in FIG. 1 (as well as others described in this application) can serve to automatically perform the calculation of specific mechanical energy in operation 604, and can also serve to automatically perform a comparison of specific mechanical energy in the operation of solution 606, in which both calculation and comparison of specific mechanical energy may be performed periodically, at random intervals, or otherwise. The controller may also serve to automatically generate and transmit control signals in operation 608, for example, in response to a comparison of specific mechanical energy in operation 606.

На фиг. 6B показана блок-схема устройства 690 согласно одному или более аспектам настоящего описания. Устройство 690 включает пользовательский интерфейс 692, буровую лебедку 694, приводную систему 696 и контроллер 698. Устройство 690 может применяться в пределах окружающей среды и/или устройства, показанного на фиг. 1, 3 и 4A-4C. Например, буровая лебедка 694 может являться по существу аналогичной буровой лебедке 130, показанной на фиг. 1, приводная система 696 может являться по существу аналогичной верхнему приводу 140, показанному на фиг. 1, и/или контроллер 698 может являться по существу аналогичным контроллеру 190, показанному на фиг. 1. Устройство 690 может также применяться при осуществлении способа 200a, показанного на фиг. 2A, способа 200b, показанного на фиг. 2B, способа 500, на фиг. 5A, и/или способа 600a, показанного на фиг. 6A.In FIG. 6B is a block diagram of an apparatus 690 in accordance with one or more aspects of the present disclosure. The device 690 includes a user interface 692, a drawworks 694, a drive system 696 and a controller 698. The device 690 can be used within the environment and / or device shown in FIG. 1, 3 and 4A-4C. For example, drawworks 694 may be substantially similar to drawworks 130 shown in FIG. 1, the drive system 696 may be substantially similar to the top drive 140 shown in FIG. 1, and / or the controller 698 may be substantially similar to the controller 190 shown in FIG. 1. Device 690 may also be used in the method 200a shown in FIG. 2A, the method 200b shown in FIG. 2B, method 500, in FIG. 5A and / or the method 600a shown in FIG. 6A.

Пользовательский интерфейс 692 и контроллер 698 могут являться отдельными элементами, которые связаны через проводные или беспроводные средства. Впрочем, пользовательский интерфейс 692 и контроллер 698 могут альтернативно являться составляющими элементами отдельной системы 699, как указано пунктирными линиями на фиг. 6B.User interface 692 and controller 698 may be separate elements that are connected through wired or wireless means. However, user interface 692 and controller 698 may alternatively be constituent elements of a separate system 699, as indicated by dashed lines in FIG. 6B.

Пользовательский интерфейс 692 включает приспособления 692a для ввода пользователем одного или более заданных значений и/или диапазонов эффективности (например, MER) и приспособления 692b для ввода пользователем одного или более заданных значений и/или диапазонов диаметра долота. Каждое из приспособлений 692a, 692b для ввода данных может включать клавиатуру, устройство идентификации речи, диск, кнопку, выключатель, ползунковый селектор, переключатель, джойстик, мышку, базу данных (например, с информацией по смещению) и/или другое стандартное или перспективное устройство ввода данных. Такие приспособления для ввода данных могут поддерживать ввод данных из локальных и/или удаленных местоположений. В альтернативе, или дополнительно, приспособления 692a и/или 692b для ввода данных могут включать приспособление для выбора пользователем заданных значений или диапазонов MER и диаметра бурового долота, например, посредством одного или нескольких выпадающих меню. Данные MER и DIA, дополнительно или альтернативно, могут быть выбраны контроллером 698 при выполнении одного или более процедур поиска в базе данных. Обычно приспособление для ввода данных и/или другие элементы в объеме настоящего описания могут поддерживать работу и/или контроль системы со станций на буровой площадке, а также из одного или более удаленных местоположений, связанных с системой по линии связи, сети, локальной сети, глобальной сети, интернету и/или радио, среди прочих средств.User interface 692 includes devices 692a for user input of one or more setpoints and / or performance ranges (e.g., MER) and devices 692b for user input of one or more setpoints and / or bit diameter ranges. Each of the data entry devices 692a, 692b may include a keyboard, a speech identification device, a disk, a button, a switch, a slide selector, a switch, a joystick, a mouse, a database (for example, with offset information) and / or another standard or advanced device data entry. Such data entry devices may support data entry from local and / or remote locations. Alternatively, or additionally, data entry devices 692a and / or 692b may include a device for the user to select MER values or ranges and drill bit diameters, for example, via one or more drop-down menus. The MER and DIA data, optionally or alternatively, can be selected by the 698 controller when performing one or more database searches. Typically, a data entry device and / or other elements within the scope of the present description may support the operation and / or control of the system from stations at the drilling site, as well as from one or more remote locations associated with the system via a communication line, network, local area network, global networks, the Internet and / or radio, among other means.

Пользовательский интерфейс 692 может также включать дисплей 692c для визуального отображения информации пользователю в текстовой, графической или видео форме. Дисплей 692c может также использоваться пользователем для введения данных MER и DIA во взаимодействии с приспособлениями 692a и 692b для ввода данных. Например, приспособления для ввода заданных данных кпд и диаметра долота 692a и 692b могут входить в состав или иным образом соединены с дисплеем 692c.User interface 692 may also include a display 692c for visually displaying information to a user in text, graphic, or video form. Display 692c may also be used by a user to enter MER and DIA data in conjunction with data entry devices 692a and 692b. For example, devices for entering predetermined efficiency data and bit diameters 692a and 692b may be included in or otherwise connected to a display 692c.

Буровая лебедка 694 включает датчик 694a скорости проходки, который предназначен для детектирования значения или диапазона скорости проходки, и может быть по существу аналогичен датчику 130a скорости проходки, показанному на фиг. 1. Данные скорости проходки, полученные с помощью датчика 694a скорости проходки, можно послать посредством электронного сигнала контроллеру 698 с помощью проводной или беспроводной передачи. Буровая лебедка 694 также включает контур 694b управления и/или другие средства для управления подачей и/или сматыванием бурового троса (такого как буровой трос 125, показанный на фиг. 1).Winch 694 includes a penetration rate sensor 694a that is designed to detect a value or range of penetration rate, and may be substantially similar to the penetration rate sensor 130a shown in FIG. 1. The penetration rate data obtained by the penetration rate sensor 694a may be sent by electronic signal to the controller 698 via wired or wireless transmission. The drawworks 694 also includes a control loop 694b and / or other means for controlling the feed and / or reeling of the drill cable (such as drill cable 125 shown in FIG. 1).

Приводная система 696 включает датчик 696a крутящего момента, который предназначен для детектирования значения или диапазона реактивного крутящего момента бурильной колонны, почти такие же, как датчик крутящего момента 140a и бурильная колонна 155, показанные на фиг. 1. Приводная система 696 также включает датчик 696b скорости долота, который предназначен для детектирования значения или диапазона частоты вращения бурового долота в стволе скважины (например, частота вращения бурового долота), почти такие же, как датчик 140b скорости долота, буровое долото 175 и ствол скважины 160, показанные на фиг. 1. Приводная система 696 также включает датчик 696c нагрузки на долото, который предназначен для детектирования значения или диапазона нагрузки на долото, почти такой же, как датчик 140c нагрузки на долото, показанный на фиг. 1. В альтернативе, или дополнительно, датчик нагрузки на долото 696c может быть расположен отдельно от приводной системы 696, в каком-либо другом элементе, показанном на фиг. 6B, либо в другом месте. Крутящий момент бурильной колонны, скорость вращения бурового долота и данные нагрузки на долото, полученные с помощью датчиков 696a, 696b, 696c, соответственно, можно послать посредством электронного сигнала в контроллер 698, с помощью проводной или беспроводной передачи. Приводная система 696 также включает контур 696d управления и/или другие средства, предназначенные для управления угловым положением, скоростью и направлением вала или другого элемента бурильной колонны, соединенного с приводной системой 696 (такого как вал 145, показанный на фиг. 1). Контур 696d управления и/или другой элемент приводной системы 696 может также включать средства для управления гидравлическим забойным двигателем (двигателями). Таким образом, частота вращения долота в рамках настоящего описания может включать данные по потокам бурового насоса, преобразованные в частоту вращения бурового долота гидравлического забойного двигателя, которые могут быть добавлены к частоте вращения колонны для определения общего значения частоты вращения долота.The drive system 696 includes a torque sensor 696a that is designed to detect the value or range of the reactive torque of the drill string, almost the same as the torque sensor 140a and drill string 155 shown in FIG. 1. The drive system 696 also includes a bit speed sensor 696b that is designed to detect a value or a range of a bit’s rotational speed in the wellbore (eg, rotational speed of the drill bit), almost the same as the bit speed sensor 140b, the drill bit 175 and the barrel wells 160 shown in FIG. 1. The drive system 696 also includes a bit load sensor 696c that is designed to detect a value or range of a bit load, almost the same as the bit load sensor 140c shown in FIG. 1. Alternatively, or in addition, the load sensor on the bit 696c may be located separately from the drive system 696, in any other element shown in FIG. 6B, or elsewhere. The drill string torque, drill bit rotation speed, and bit load data obtained using sensors 696a, 696b, 696c, respectively, can be sent via electronic signal to controller 698 via wired or wireless transmission. The drive system 696 also includes a control loop 696d and / or other means for controlling the angular position, speed and direction of the shaft or other element of the drill string connected to the drive system 696 (such as shaft 145 shown in FIG. 1). The control loop 696d and / or other element of the drive system 696 may also include means for controlling the hydraulic downhole motor (s). Thus, the bit rotational speed, as used herein, may include mud pump flow data converted to the rotational speed of the drill bit of the hydraulic downhole motor, which can be added to the rotational speed of the column to determine the total value of the rotational speed of the bit.

Контроллер 698 предназначен для получения вышеописанных параметров удельной механической энергии от пользовательского интерфейса 692, буровой лебедки 694 и приводной системы 696 и использования параметров удельной механической энергии для непрерывного, периодического или иного вычисления удельной механической энергии. Контроллер 698 также предназначен для подачи сигнала буровой лебедке 694 и/или приводной системе 696 на основе расчетной удельной механической энергии. Например, контроллер 6980 может выполнить способ 200a, показанный на фиг. 2A, и/или способ 200b, показанный на фиг. 2B, и, следовательно, подать один или несколько сигналов буровой лебедке 694 и/или приводной системе 696 для увеличения или уменьшения нагрузки на долото и/или скорости вращения бурового долота, что может потребоваться для оптимизации эффективности бурения (на основе удельной механической энергии).The controller 698 is designed to receive the above-mentioned specific mechanical energy parameters from the user interface 692, a hoist 694 and a drive system 696, and to use the specific mechanical energy parameters for continuous, periodic or other calculation of the specific mechanical energy. The controller 698 is also designed to provide a signal to the drawworks 694 and / or the drive system 696 based on the calculated specific mechanical energy. For example, the controller 6980 may execute the method 200a shown in FIG. 2A and / or the method 200b shown in FIG. 2B, and therefore, provide one or more signals to the drawworks 694 and / or drive system 696 to increase or decrease the load on the bit and / or the rotation speed of the drill bit, which may be required to optimize drilling efficiency (based on specific mechanical energy).

На фиг. 6C показана блок-схема способа 600b оптимизации процесса бурения на основе оперативно вычисленной удельной механической энергии согласно одному или более аспектам настоящего описания. Полученные данные могут использоваться во взаимодействии с любой из систем, раскрытых в настоящем описании. Способ 600b может быть выполнен с помощью устройства 100, показанного на фиг. 1, устройства 300, показанного на фиг. 3, устройства 400a, показанный на фиг. 4A, устройства 400b показанного на фиг. 4B, и/или устройства 690, показанного на фиг. 6B. Способ 600b может быть также выполнен совместно с выполнением способа 200a, показанного на фиг. 2A, способа 200b, показанного на фиг. 2B, и/или способа 600a, показанного на фиг. 6A. Способ 600b, показанный на фиг. 6C, может включать или формировать, по меньшей мере, часть способа 600a, показанного на фиг. 6A.In FIG. 6C is a flowchart of a drilling process optimization method 600b based on an operatively calculated specific mechanical energy according to one or more aspects of the present disclosure. The data obtained can be used in conjunction with any of the systems disclosed in the present description. Method 600b may be performed using device 100 shown in FIG. 1, of the device 300 shown in FIG. 3, the apparatus 400a shown in FIG. 4A, the apparatus 400b of FIG. 4B and / or the device 690 shown in FIG. 6B. Method 600b may also be performed in conjunction with method 200a shown in FIG. 2A, the method 200b shown in FIG. 2B and / or the method 600a shown in FIG. 6A. The method 600b shown in FIG. 6C may include or form at least a portion of the method 600a shown in FIG. 6A.

В ходе операции 612 способа 600b базовую удельную механическую энергию определяют для оптимизации эффективности бурения на основе удельной механической энергии, путем изменения нагрузки на долото. Поскольку базовая удельная механическая энергия, определенная в операции 612, используется для оптимизации путем изменения нагрузки на долото, в настоящем описании используется условное обозначение MSEBLWOB.In operation 612 of method 600b, the base specific mechanical energy is determined to optimize drilling efficiency based on the specific mechanical energy by changing the load on the bit. Since the base specific mechanical energy determined in step 612 is used for optimization by changing the load on the bit, the symbol MSE BLWOB is used in the present description.

В следующей операции 614 изменяют нагрузку на долото. Такое изменение может включать либо увеличение, либо уменьшение нагрузки на долото. Увеличение или уменьшение нагрузки на долото в ходе операции 614 могут происходить в пределах определенных, заданных предельных значений нагрузки на долото. Например, изменение нагрузки на долото может составлять не более чем приблизительно 10%. Впрочем, другие проценты также включены в объем настоящего описания, где такие проценты находятся в пределах или вне заданных пределов нагрузки на долото. Нагрузка на долото может быть изменена вручную, посредством ввода оператора, или нагрузка на долото может быть изменена автоматически, посредством сигналов, переданных контроллером, системой управления и/или другим элементом буровой установки и связанным устройством. Как указано выше, такие сигналы могут подаваться посредством удаленного управления из другого местоположения.In the next operation 614, the load on the bit is changed. Such a change may include either an increase or decrease in the load on the bit. An increase or decrease in the load on the bit during operation 614 can occur within certain specified threshold values of the load on the bit. For example, the change in the load on the bit can be no more than approximately 10%. However, other percentages are also included in the scope of the present description, where such percentages are within or outside the specified limits of the load on the bit. The load on the bit can be changed manually, by entering the operator, or the load on the bit can be changed automatically, through signals transmitted by the controller, the control system and / or other element of the rig and the associated device. As indicated above, such signals may be provided by remote control from another location.

После этого в ходе операции 616 бурение продолжается с измененной нагрузкой на долото в течение заданного интервала бурения ΔWOB. Интервал ΔWOB может представлять собой заданный период времени, например пять минут, десять минут, тридцать минут или какой-либо другой продолжительности. В альтернативе интервал ΔWOB может являться заданной глубиной проходки при бурении. Например, операция 616 может включать продолжение бурения с измененной нагрузкой на долото до тех пор, пока существующий ствол скважины не будет углублен на пять футов, десять футов, пятьдесят футов или на некоторую другую глубину. Интервал ΔWOB может также включать и временную, и глубинную составляющие. Например, интервал ΔWOB может включать бурение в течение, по меньшей мере, тридцати минут или до тех пор, пока ствол скважины не будет углублен на десять футов. В другом примере интервал ΔWOB может включать бурение до тех пор, пока ствол скважины не будет углублен на двадцать футов, но не более чем в течение девяноста минут. Конечно, вышеописанные значения времени и глубины для интервала ΔWOB являются лишь примерами, и многие другие значения также включены в объем настоящего описания.After that, during operation 616, drilling continues with a modified bit load for a predetermined drilling interval ΔWOB. The ΔWOB interval may be a predetermined period of time, for example, five minutes, ten minutes, thirty minutes, or some other duration. Alternatively, the ΔWOB interval may be a predetermined drilling penetration depth. For example, operation 616 may include continuing drilling with a modified bit load until the existing wellbore is deepened by five feet, ten feet, fifty feet, or some other depth. The ΔWOB interval may also include both time and depth components. For example, the ΔWOB interval may include drilling for at least thirty minutes or until the wellbore is ten feet deep. In another example, the ΔWOB interval may include drilling until the wellbore is recessed twenty feet, but not more than ninety minutes. Of course, the above-described time and depth values for the ΔWOB interval are only examples, and many other values are also included in the scope of the present description.

После продолжения бурения в течение интервала ΔWOB с измененной нагрузкой на долото выполняют операцию 618 для определения MSEΔWOB, полученной в результате работы с измененной нагрузкой на долото в течение интервала ΔWOB. В следующей операции решения 620 измененную MSEΔWOB сравнивают с базовой MSEBLWOB. Если измененная MSEΔWOB является предпочтительной по сравнению с MSEBLWOB, способ 600b продолжают до операции 622. А если измененная MSEΔWOB не является предпочтительной по сравнению с MSEBLWOB, способ 600b продолжают до операции 624, в которой нагрузку на долото восстанавливают до его значения перед тем, как была выполнена операция 614, и затем способ продолжают до операции 622.After continuing drilling during the ΔWOB interval with the modified bit load, step 618 is performed to determine the MSE ΔWOB resulting from working with the modified bit load during the ΔWOB interval. In the next step of decision 620, the modified MSE ΔWOB is compared with the base MSE BLWOB . If the modified MSE ΔWOB is preferred over MSE BLWOB , method 600b is continued until operation 622. And if the modified MSE ΔWOB is not preferred compared to MSE BLWOB , method 600b is continued until operation 624, in which the bit load is restored to its value before how operation 614 was performed, and then the method continues to operation 622.

Определение, производимое в ходе операции решения 620, может быть выполнено вручную или автоматически, контроллером, системой управления и/или другим элементом буровой установки и связанным устройством. Определение может включать определение значения MSEΔWOB как предпочтительное, если оно меньше и/или по существу равно MSEBLWOB. Впрочем, дополнительные или альтернативные факторы могут также играть роль в определении, выполняемом в ходе операции 620.The determination made during the operation of decision 620 may be performed manually or automatically by a controller, a control system, and / or another element of the rig and the associated device. The determination may include determining the value of MSE ΔWOB as preferred if it is less and / or substantially equal to MSE BLWOB . However, additional or alternative factors may also play a role in the determination made during operation 620.

В ходе операции 622 способа 600b определяют базовую удельную энергию для оптимизации эффективности бурения на основе удельной механической энергии путем изменения частоты вращения долота. Поскольку базовая удельная механическая энергия, определенная в операции 622, используется для оптимизации путем изменения частоты вращения бурового долота, в настоящем описании используется обозначение MSEBLRPM.In step 622 of method 600b, a baseline specific energy is determined to optimize drilling efficiency based on specific mechanical energy by varying the bit speed. Since the base specific mechanical energy determined in step 622 is used for optimization by changing the rotational speed of the drill bit, the designation MSE BLRPM is used in the present description.

В следующей операции 626 изменяют частоту вращения бурового долота. Такое изменение может включать либо увеличение, либо уменьшение частоты вращения бурового долота. Увеличение или уменьшение частоты вращения бурового долота в ходе операции 626 может происходить в пределах определенных, заданных предельных значений частоты вращения бурового долота. Например, изменение частоты вращения бурового долота может составлять не более чем приблизительно 10%. Впрочем, другие проценты также включены в объем настоящего описания, где такие проценты находятся в пределах или вне заданных пределов частоты вращения бурового долота. Частота вращения бурового долота может быть изменена вручную, посредством ввода оператора, или частота вращения бурового долота может быть изменена автоматически, посредством сигналов, переданных контроллером, системой управления и/или другим элементом буровой установки и связанным усройством.In a next step 626, the rotational speed of the drill bit is changed. Such a change may include either an increase or decrease in the rotational speed of the drill bit. An increase or decrease in the rotational speed of the drill bit during operation 626 may occur within certain, predetermined limit values for the rotational speed of the drill bit. For example, the change in rotational speed of the drill bit may be no more than about 10%. However, other percentages are also included in the scope of the present description, where such percentages are within or outside the specified limits of the rotational speed of the drill bit. The rotational speed of the drill bit can be changed manually, by entering the operator, or the rotational speed of the drill bit can be changed automatically, by signals transmitted by the controller, control system and / or other element of the drilling rig and the associated device.

После этого, в ходе операции 628, бурение продолжают с измененной частотой вращения бурового долота в течение заданного интервала бурения ΔRPM. Интервал ΔRPM может представлять собой заданный период времени, например пять минут, десять минут, тридцать минут или некоторой другой продолжительности. В альтернативе интервал ΔRPM может являться заданной глубиной проходки при бурении. Например, операция 628 может включать продолжение бурения с измененной частотой вращения бурового долота до тех пор, пока существующий ствол скважины не будет углублен на пять футов, десять футов, пятьдесят футов или некоторую другую глубину. Интервал ΔRPM может также включать и временную, и глубинную составляющие. Например, интервал ΔRPM может включать бурение в течение, по меньшей мере, тридцати минут или до тех пор, пока ствол скважины не будет углублен на десять футов. В другом примере интервал ΔRPM может включать бурение до тех пор, пока ствол скважины не будет углублен на двадцать футов, но не более чем в течение девяноста минут. Конечно, вышеописанные значения времени и глубины для интервала ΔRPM являются лишь примерами, и многие другие значения также включены в объем настоящего описания.Thereafter, during operation 628, drilling is continued at a modified rotational speed of the drill bit for a predetermined drilling interval ΔRPM. The ΔRPM interval may be a predetermined period of time, for example, five minutes, ten minutes, thirty minutes, or some other duration. Alternatively, the ΔRPM interval may be a predetermined drilling penetration depth. For example, operation 628 may include continuing drilling at a modified rotational speed of the drill bit until the existing wellbore is deepened by five feet, ten feet, fifty feet, or some other depth. The ΔRPM interval may also include both time and depth components. For example, the ΔRPM interval may include drilling for at least thirty minutes or until the wellbore is ten feet deep. In another example, the ΔRPM interval may include drilling until the wellbore is recessed twenty feet, but not more than ninety minutes. Of course, the above time and depth values for the ΔRPM interval are only examples, and many other values are also included in the scope of the present description.

После продолжения процесса бурения в течение интервала ΔRPM с измененной частотой вращения бурового долота выполняют операцию 630 с целью определения MSEΔRPM, полученной в результате работы с измененной частотой вращения бурового долота в течение интервала ΔRPM. В следующей операции решения 632 измененная MSEΔRPM сравнивают с базовой MSEBLRPM. Если измененная MSEΔRPM является предпочтительной по сравнению с MSEBLRPM, способ 600b возвращают к операции 612. А если измененная MSEΔRPM не является предпочтительной по сравнению с MSEBLRPM, способ 600b продолжают до стадии 634, в которой частоту вращения бурового долота восстанавливают до его значения перед тем, как была выполнена операция 626, и затем способ продолжают до операции 612.After continuing the drilling process for the ΔRPM interval with the changed drill bit rotation speed, operation 630 is performed to determine the MSE ΔRPM obtained as a result of working with the changed drill bit rotation speed during the ΔRPM interval. In the next decision operation 632, the modified MSE ΔRPM is compared with the base MSE BLRPM . If the altered MSE ΔRPM is preferred over the MSE BLRPM , method 600b returns to step 612. And if the altered MSE ΔRPM is not preferred over MSE BLRPM , the method 600b continues to step 634, in which the rotational speed of the drill bit is restored to its value before step 626 was performed, and then the method continues to step 612.

Определение, сделанное в ходе операции решения 632, может быть выполнено вручную или автоматически, контроллером, системой управления и/или другим элементом буровой установки и связанным устройством. Определение может включать определение значения MSEΔRPM как предпочтительное, если оно меньше и/или по существу равно MSEBLRPM. Впрочем, дополнительные или альтернативные факторы также могут играть роль в определении, выполняемом в ходе операции 632.The determination made during decision 632 may be performed manually or automatically by the controller, control system and / or other element of the rig and associated device. The determination may include determining the value of MSE ΔRPM as preferred if it is smaller and / or substantially equal to MSE BLRPM . However, additional or alternative factors may also play a role in the determination made during operation 632.

Кроме того, после выполнения операций 632 и/или 634 способ 600b не должен быть немедленно возвращен к операции 612 при следующей итерации. Например, следующая итерация способа 600b может быть задержана на заданный промежуток времени или до проходки на заданную глубину. В альтернативе, способ 600b может закончиться после выполнения операций 632 и/или 634.Furthermore, after performing operations 632 and / or 634, method 600b should not immediately return to operation 612 at the next iteration. For example, the next iteration of method 600b may be delayed by a predetermined period of time or until sinking to a predetermined depth. Alternatively, method 600b may end after performing operations 632 and / or 634.

На фиг. 6D показана блок-схема способа 600c оптимизации процесса бурения на основе оперативно вычисленной удельной механической энергии согласно одному или более аспектам настоящего описания. Способ 600c может быть выполнен с помощью устройства 100, показанного на фиг. 1, устройства 300, показанного на фиг. 3, устройства 400a, показанного на фиг. 4A, устройства 400b, показанного на фиг. 4B, и/или устройства 690, показанного на фиг. 6B. Способ 600c может быть также выполнен во взаимодействии с выполнением способа 200a, показанного на фиг. 2A, способа 200b, показанного на фиг. 2B, способа 600a, показанного на фиг. 6 A, и/или способа 600b, показанного на фиг. 6C. Способ 600c, показанный на фиг. 6D, может включать или формировать, по меньшей мере, часть способа 600a, показанного на фиг. 6A, и/или способа 600b, показанного на фиг. 6C.In FIG. 6D is a flowchart of a drilling process optimization method 600c based on an operatively calculated specific mechanical energy according to one or more aspects of the present disclosure. Method 600c may be performed using device 100 shown in FIG. 1, of the device 300 shown in FIG. 3, of the device 400a shown in FIG. 4A, of the device 400b shown in FIG. 4B and / or the device 690 shown in FIG. 6B. Method 600c may also be performed in conjunction with the execution of method 200a shown in FIG. 2A, the method 200b shown in FIG. 2B, the method 600a shown in FIG. 6A and / or the method 600b shown in FIG. 6C. The method 600c shown in FIG. 6D may include or form at least part of the method 600a shown in FIG. 6A and / or the method 600b shown in FIG. 6C.

В ходе операции 640 способа 600c определяют базовую удельную механическую энергию для оптимизации эффективности бурения на основе удельной механической энергии путем уменьшения нагрузки на долото. Поскольку базовая удельная механическая энергия, определенная в операции 640, используется для оптимизации путем уменьшения нагрузки на долото, в настоящем описании используется обозначение MSEBL-WOB.In operation 640 of method 600c, the baseline specific mechanical energy is determined to optimize drilling efficiency based on the specific mechanical energy by reducing the load on the bit. Since the base specific mechanical energy determined in step 640 is used for optimization by reducing the load on the bit, the designation MSE BL-WOB is used in the present description.

В следующей операции 642 уменьшают нагрузку на долото. Уменьшение нагрузки на долото в ходе операции 642 может происходить в пределах определенных, заданных предельных значений нагрузки на долото. Например, уменьшение нагрузки на долото может составлять не более чем приблизительно 10%. Впрочем, другие проценты также включены в объем настоящего описания, где такие проценты находятся в пределах или вне заданных пределов нагрузки на долото. Нагрузка на долото может быть вручную уменьшена посредством ввода оператора, или нагрузка на долото может быть автоматически уменьшена посредством сигналов, переданных контроллером, системой управления и/или другим элементом буровой установки и связанным устройством.In a next step, 642 reduces the load on the bit. The decrease in the load on the bit during operation 642 can occur within certain specified threshold values of the load on the bit. For example, a reduction in the load on the bit may be no more than about 10%. However, other percentages are also included in the scope of the present description, where such percentages are within or outside the specified limits of the load on the bit. The load on the bit can be manually reduced by entering the operator, or the load on the bit can be automatically reduced by signals transmitted by the controller, the control system and / or another element of the rig and the associated device.

После этого, в ходе операции 644, бурение продолжают с уменьшенной нагрузкой на долото в течение заданного интервала бурения -ΔWOB. Интервал -ΔWOB может представлять собой заданный период времени, например пять минут, десять минут, тридцать минут или некоторой другой продолжительности. В альтернативе интервал -ΔWOB может являться заданной глубиной проходки при бурении. Например, операция 644 может включать продолжение процесса бурения с уменьшенной нагрузкой на долото до тех пор, пока существующий ствол скважины не будет углублен на пять футов, десять футов, пятьдесят футов или на некоторую другую глубину. Интервал -ΔWOB может также включать и временную, и глубинную составляющую. Например, интервал -ΔWOB может включать бурение в течение, по меньшей мере, тридцати минут или до тех пор, пока ствол скважины будет углублен на десять футов. В другом примере интервал -ΔWOB может включать бурение до тех пор, пока ствол скважины не будет углублен на двадцать футов, но не более чем в течение девяноста минут. Конечно, вышеописанные значения времени и глубины для интервала -ΔWOB являются лишь примерами, и многие другие значения также включены в объем настоящего описания.Thereafter, during operation 644, drilling is continued with a reduced bit load for a predetermined drilling interval of -ΔWOB. The -ΔWOB interval may be a predetermined period of time, for example, five minutes, ten minutes, thirty minutes, or some other duration. Alternatively, the -ΔWOB interval may be a predetermined drilling penetration depth. For example, operation 644 may include continuing the drilling process with a reduced bit load until the existing wellbore is deepened by five feet, ten feet, fifty feet, or some other depth. The -ΔWOB interval may also include both time and depth component. For example, the -ΔWOB interval may include drilling for at least thirty minutes or until the wellbore is ten feet deep. In another example, the -ΔWOB interval may include drilling until the wellbore is recessed twenty feet, but not more than ninety minutes. Of course, the above-described values of time and depth for the interval -ΔWOB are only examples, and many other values are also included in the scope of the present description.

После продолжения процесса бурения в течение интервала -ΔWOB с уменьшенной нагрузкой на долото, выполняют операцию 646 с целью определения MSE-ΔWOB, полученной в результате работы с уменьшенной нагрузкой на долото в течение интервала -ΔWOB. В следующей операции решения 648 уменьшенную MSE-ΔWOB сравнивают с базовой MSEBL-WOB. Если уменьшенная MSE-ΔWOB является предпочтительной по сравнению с MSEBL-WOB, то способ 600c продолжают до операции 652. А если уменьшенная MSE-ΔWOB не является предпочтительной по сравнению с MSEBL-WOB, способ 600c продолжают до операции 650, в которой нагрузку на долото восстанавливают до ее значения перед тем, как была выполнена операция 642, и затем способ продолжают до операции 652.After continuing the drilling process for the −ΔWOB interval with a reduced bit load, step 646 is performed to determine the MSE −ΔWOB resulting from the reduced bit load during the −ΔWOB interval. In the next decision operation 648, the reduced MSE -ΔWOB is compared with the base MSE BL-WOB . If the reduced MSE- ΔWOB is preferred over the MSE BL-WOB , then the method 600c is continued until operation 652. And if the reduced MSE- ΔWOB is not preferred compared to the MSE BL-WOB , the method 600c is continued until operation 650, in which the load the bit is restored to its value before operation 642 was performed, and then the method continues to operation 652.

Определение, сделанное в ходе операции решения 648, может быть выполнено вручную или автоматически, контроллером, системой управления и/или другим элементом буровой установки и связанным устройством. Определение может включать определение значения MSE-ΔWOB как предпочтительное, если оно меньше и/или по существу равно MSEBL-WOB. Впрочем, дополнительные или альтернативные факторы могут также играть роль в определении, выполняемом в ходе операции 648.The determination made during the operation of decision 648 can be performed manually or automatically, by the controller, the control system and / or another element of the rig and the associated device. The determination may include determining the value of MSE- ΔWOB as preferred if it is less and / or substantially equal to MSE BL-WOB . However, additional or alternative factors may also play a role in the determination made during operation 648.

В ходе операции 652 способа 600c определяют базовую удельную механическую энергию для оптимизации эффективности бурения на основе удельной механической энергии путем увеличения нагрузки на долото. Поскольку базовая удельная механическая энергия, определенная в операции 652, используется для оптимизации путем увеличения нагрузки на долото, в настоящем описании используется обозначение MSEBL+WOB.In operation 652 of method 600c, the base specific mechanical energy is determined to optimize drilling efficiency based on the specific mechanical energy by increasing the load on the bit. Since the base specific mechanical energy determined in step 652 is used for optimization by increasing the load on the bit, the designation MSE BL + WOB is used in the present description.

В следующей операции 654 увеличивают нагрузку на долото. Увеличение нагрузки на долото в ходе операции 654 может происходить в пределах определенных, заданных предельных значений нагрузки на долото. Например, увеличение нагрузки на долото может составлять не более чем приблизительно 10%. Впрочем, другие проценты также включены в объем настоящего описания, где такие проценты находятся в пределах или вне заданных пределов нагрузки на долото. Нагрузка на долото может быть вручную увеличена посредством ввода оператора, или нагрузку на долото может быть автоматически увеличена, посредством сигналов, переданных контроллером, системой управления и/или другим элементом буровой установки и связанным устройством.In the next operation 654 increase the load on the bit. The increase in the load on the bit during operation 654 can occur within certain specified threshold values of the load on the bit. For example, an increase in the load on the bit can be no more than about 10%. However, other percentages are also included in the scope of the present description, where such percentages are within or outside the specified limits of the load on the bit. The load on the bit can be manually increased by operator input, or the load on the bit can be automatically increased by signals transmitted by the controller, control system and / or other element of the rig and the associated device.

После этого, в ходе операции 656, бурение продолжают с увеличенной нагрузкой на долото в течение заданного интервала бурения +ΔWOB. Интервал +ΔWOB может представлять собой заданный период времени, например пять минут, десять минут, тридцать минут или некоторой другой продолжительности. В альтернативе интервал After that, during operation 656, drilling is continued with an increased load on the bit for a predetermined drilling interval + ΔWOB. The interval + ΔWOB may be a predetermined period of time, for example, five minutes, ten minutes, thirty minutes, or some other duration. Alternative interval

+ΔWOB может являться заданной глубиной проходки при бурении. Например, операция 656 может включать продолжение процесса бурения с увеличенной нагрузкой на долото до тех пор, пока существующий ствол скважины не будет углублен на пять футов, десять футов, пятьдесят футов или некоторую другую глубину. Интервал +ΔWOB может также включать и временную, и глубинную составляющие. Например, интервал +ΔWOB может включать бурение в течение, по меньшей мере, тридцати минут или до тех пор, пока ствол скважины не будет углублен на десять футов. В другом примере, интервал +ΔWOB может включать бурение до тех пор, пока ствол скважины не будет углублен на двадцать футов, но не более чем в течение девяноста минут.+ ΔWOB may be a given depth of penetration during drilling. For example, operation 656 may include continuing the drilling process with an increased load on the bit until the existing wellbore is deepened by five feet, ten feet, fifty feet, or some other depth. The interval + ΔWOB may also include both time and depth components. For example, the + ΔWOB interval may include drilling for at least thirty minutes or until the wellbore is ten feet deep. In another example, the + ΔWOB interval may include drilling until the wellbore is recessed twenty feet, but not more than ninety minutes.

После продолжения процесса бурения в течение интервала +ΔWOB с увеличенной нагрузкой на долото выполняют операцию 658 с целью определения MSE+ΔWOB, полученной в результате работы с увеличенной нагрузкой на долото в течение интервала +ΔWOB. В следующей операции решения 660 измененную MSE+ΔWOB сравнивают с базовой MSEBL+WOB. Если измененная MSE+ΔWOB является предпочтительной по сравнению с MSEBL+WOB, способ 600c продолжают до операции 664. А если измененная MSE+ΔWOB не является предпочтительной по сравнению с MSEBL+WOB, способ 600c продолжают до операции 662, в которой нагрузку на долото восстанавливают до ее значения перед тем, как была выполнена операция 654, и затем способ продолжают до операции 664.After continuing the drilling process during the + ΔWOB interval with an increased bit load, step 658 is performed to determine the MSE + ΔWOB resulting from working with the increased bit load during the + ΔWOB interval. In the next step of decision 660, the modified MSE + ΔWOB is compared with the base MSE BL + WOB . If the modified MSE + ΔWOB is preferred over MSE BL + WOB , the method 600c is continued until operation 664. And if the modified MSE + ΔWOB is not preferred compared to MSE BL + WOB , the method 600c is continued until operation 662, in which the bit is restored to its value before operation 654 was performed, and then the method continues to operation 664.

Определение, сделанное в ходе операции решения 660, может быть выполнено вручную или автоматически, контроллером, системой управления и/или другим элементом буровой установки и связанным устройством. Определение может включать определение значения MSE+ΔWOB как предпочтительное, если оно меньше и/или по существу равно MSEBL+WOB. Впрочем, дополнительные или альтернативные факторы могут также играть роль в определении, выполняемом в ходе операции 660.The determination made during decision 660 may be performed manually or automatically by the controller, control system and / or other element of the rig and associated device. The determination may include determining the value of MSE + ΔWOB as preferred if it is less and / or substantially equal to MSE BL + WOB . However, additional or alternative factors may also play a role in the determination made during operation 660.

В ходе операции 664 способа 600c определяют базовую удельную механическую энергию для оптимизации эффективности бурения на основе удельной механической энергии путем уменьшения частоты вращения долота, частоты вращения бурового долота. Поскольку базовая удельная механическая энергия, определенная в операции 664, используется для оптимизации путем уменьшения частоты вращения бурового долота, в настоящем описании используется обозначение MSEBL-RPM.In step 664 of method 600c, the baseline specific mechanical energy is determined to optimize drilling efficiency based on the specific mechanical energy by reducing the bit rotation frequency and the drill bit rotation frequency. Since the base specific mechanical energy determined in step 664 is used for optimization by reducing the rotational speed of the drill bit, the designation MSE BL-RPM is used in the present description.

В следующей операции 666 уменьшают частоту вращения бурового долота. Уменьшение частоты вращения бурового долота в ходе операции 666 может происходить в пределах определенных заданных предельных значений частоты вращения бурового долота. Например, уменьшение частоты вращения бурового долота может составлять не более чем приблизительно 10%. Впрочем, другие проценты также включены в объем настоящего описания, где такие проценты находятся в пределах или вне заданных пределов частоты вращения бурового долота. Частота вращения бурового долота может быть уменьшена вручную, посредством ввода оператора, или частота вращения бурового долота может быть уменьшена автоматически, посредством сигналов, переданных контроллером, системой управления и/или другим элементом буровой установки и связанным устройством.In a next step 666, the rotational speed of the drill bit is reduced. A decrease in the rotational speed of the drill bit during operation 666 may occur within certain predetermined limit values for the rotational speed of the drill bit. For example, a decrease in drill bit rotation speed may be no more than about 10%. However, other percentages are also included in the scope of the present description, where such percentages are within or outside the specified limits of the rotational speed of the drill bit. The rotational speed of the drill bit can be manually reduced by operator input, or the rotational speed of the drill bit can be automatically reduced by signals transmitted by the controller, control system and / or other element of the rig and the associated device.

После этого в ходе операции 668 бурение продолжают с уменьшенной частотой вращения бурового долота в течение заданного интервала бурения -ΔRPM. Интервал -ΔRPM может представлять собой заданный период времени, например пять минут, десять минут, тридцать минут или некоторой другой продолжительности. В альтернативе интервал -ΔRPM может являться заданной глубиной проходки при бурении. Например, операция 668 может включать продолжение процесса бурения с уменьшенной частотой вращения бурового долота до тех пор, пока существующий ствол скважины не будет углублен на пять футов, десять футов, пятьдесят футов или на некоторую другую глубину. Интервал -ΔRPM может также включать и временную, и глубинную сотавляющие. Например, интервал -ΔRPM может включать бурение в течение, по меньшей мере, тридцати минут или до тех пор, пока ствол скважины не будет углублен на десять футов. В другом примере интервал -ΔRPM может включать бурение до тех пор, пока ствол скважины не будет углублен на двадцать футов, но не более чем в течение девяноста минут.Thereafter, during operation 668, drilling is continued at a reduced drill bit rotational speed for a predetermined drilling interval −ΔRPM. The -ΔRPM interval may be a predetermined period of time, for example, five minutes, ten minutes, thirty minutes, or some other duration. Alternatively, the -ΔRPM interval may be a predetermined drilling penetration depth. For example, operation 668 may include continuing the drilling process at a reduced rotational speed of the drill bit until the existing wellbore is deepened by five feet, ten feet, fifty feet, or some other depth. The -ΔRPM interval may also include both time and depth components. For example, the -ΔRPM interval may include drilling for at least thirty minutes or until the wellbore is ten feet deep. In another example, the -ΔRPM interval may include drilling until the wellbore is recessed twenty feet, but not more than ninety minutes.

После продолжения процесса бурения в течение интервала -ΔRPM с уменьшенной частотой вращения бурового долота выполняют операцию 670 с целью определения MSE-ΔRPM, полученной в результате работы с уменьшенной частотой вращения бурового долота в течение интервала -ΔRPM. В следующей операции решения 672 уменьшенную MSE-ΔRPM сравнивают с базовой MSEBL-RPM. Если измененная MSE-ΔRPM является предпочтительной по сравнению с MSEBL-RPM, способ 600c продолжают до операции 676. А если измененная MSE-ΔRPM не является предпочтительной по сравнению с MSEBL-RPM, способ 600c продолжают до операции 674, в которой частоту вращения бурового долота восстанавливают до его значения перед тем, как была выполнена операция 666, и затем способ продолжают до операции 676.After continuing the drilling process during the −ΔRPM interval with a reduced drill bit speed , step 670 is performed to determine the MSE -ΔRPM resulting from operating at a reduced drill bit speed during the −ΔRPM interval. In the next decision step 672, the reduced MSE -ΔRPM is compared with the base MSE BL-RPM . If the modified MSE -ΔRPM is preferred over the MSE BL-RPM , the method 600c is continued until step 676. And if the modified MSE -ΔRPM is not preferred compared to the MSE BL-RPM , the method 600c is continued until step 674, in which the speed the drill bit is restored to its value before operation 666 was performed, and then the method continues to operation 676.

Определение, сделанное в ходе операции решения 672, может быть выполнено вручную или автоматически, контроллером, системой управления и/или другим элементом буровой установки и связанным устройством. Определение может включать определение значения MSE-ΔRPM как предпочтительное, если оно меньше и/или по существу равно MSEBL-RPM. Впрочем, дополнительные или альтернативные факторы могут также играть роль в определении, выполняемом в ходе операции 672.The determination made during decision 672 may be performed manually or automatically by the controller, control system and / or other element of the rig and the associated device. The determination may include determining the value of MSE -ΔRPM as preferred if it is less and / or substantially equal to MSE BL-RPM . However, additional or alternative factors may also play a role in the determination made during operation 672.

В ходе операции 676 способа 600c определяют базовую удельную механическую энергию для оптимизации эффективности бурения на основе удельной механической энергии путем увеличения частоты вращения долота, частоты вращения бурового долота. Поскольку базовая удельная механическая энергия, определенная в операции 676, используется для оптимизации путем увеличения частоты вращения бурового долота, в настоящем описании используется обозначение MSEBL+RPM.In step 676 of method 600c, the base specific mechanical energy is determined to optimize drilling efficiency based on the specific mechanical energy by increasing the rotational speed of the bit, the rotational speed of the drill bit. Since the base specific mechanical energy determined in step 676 is used for optimization by increasing the rotational speed of the drill bit, the designation MSE BL + RPM is used in the present description.

В следующей операции 678 увеличивают частоту вращения бурового долота. Увеличение частоты вращения бурового долота в ходе операции 678 может происходить в пределах определенных, заданных предельных значений частоты вращения бурового долота. Например, увеличение частоты вращения бурового долота может составлять не более чем приблизительно 10%. Впрочем, другие проценты также включены в объем настоящего описания, где такие проценты находятся в пределах или вне заданных пределов частоты вращения бурового долота. Частота вращения бурового долота может быть увеличена вручную, посредством ввода оператора, или частота вращения бурового долота может быть увеличена автоматически, посредством сигналов, переданных контроллером, системой управления и/или другим элементом буровой установки и связанным устройством.In a subsequent operation 678, the rotational speed of the drill bit is increased. An increase in the rotational speed of the drill bit during operation 678 can occur within certain, predetermined limit values for the rotational speed of the drill bit. For example, an increase in the rotational speed of the drill bit can be no more than about 10%. However, other percentages are also included in the scope of the present description, where such percentages are within or outside the specified limits of the rotational speed of the drill bit. The rotational speed of the drill bit can be increased manually, by entering the operator, or the rotational speed of the drill bit can be increased automatically, through signals transmitted by the controller, the control system and / or other element of the drilling rig and the associated device.

После этого, в ходе операции 680, бурение продолжают с увеличенной частотой вращения бурового долота в течение заданного интервала бурения +ΔRPM. Интервал +ΔRPM может представлять собой заданный период времени, например пять минут, десять минут, тридцать минут или некоторой другой продолжительности. В альтернативе интервал +ΔRPM может являться заданной глубиной проходки при бурении. Например, операция 680 может включать продолжение процесса бурения с увеличенной частотой вращения бурового долота до тех пор, пока существующий ствол скважины не будет углублен на пять футов, десять футов, пятьдесят футов или на некоторую другую глубину. Интервал +ΔRPM может также включать и временную, и глубинную составляющие. Например, интервал +ΔRPM может включать бурение в течение, по меньшей мере, тридцати минут или до тех пор, пока ствол скважины не будет углублен на десять футов. В другом примере интервал +ΔRPM может включать бурение до тех пор, пока ствол скважины не будет углублен на двадцать футов, но не более чем в течение девяноста минут.Thereafter, during operation 680, drilling is continued at an increased rotational speed of the drill bit for a predetermined drilling interval + ΔRPM. The interval + ΔRPM may be a predetermined period of time, for example, five minutes, ten minutes, thirty minutes, or some other duration. Alternatively, the + ΔRPM interval may be a predetermined drilling penetration depth. For example, operation 680 may include continuing the drilling process at an increased rotational speed of the drill bit until the existing wellbore is deepened by five feet, ten feet, fifty feet, or some other depth. The interval + ΔRPM may also include both time and depth components. For example, the + ΔRPM interval may include drilling for at least thirty minutes or until the wellbore is ten feet deep. In another example, the + ΔRPM interval may include drilling until the wellbore is recessed twenty feet, but not more than ninety minutes.

После продолжения процесса бурения в течение интервала +ΔRPM с увеличенной частотой вращения бурового долота выполняют операцию 682 с целью определения MSE+ΔRPM, полученной в результате работы с увеличенной частотой вращения бурового долота в течение интервала +ΔRPM. В следующей операции решения 684 увеличенная MSE+ΔRPM сравнивают с базовой MSEBL+RPM. Если измененная MSE+ΔRPM является предпочтительной по сравнению с MSEBL+RPM, способ 600c продолжают до операции 688. А если измененная MSE+ΔRPM не является предпочтительной по сравнению с MSEBL+RPM, способ 600c продолжают до операции 686, в которой частоту вращения бурового долота восстанавливают до его значения перед тем, как была выполнена операция 678, и затем способ продолжают до операции 688.After continuing the drilling process during the + ΔRPM interval with an increased drill bit rotation speed, operation 682 is performed to determine the MSE + ΔRPM resulting from operating at an increased drill bit rotation speed during the + ΔRPM interval. In the next decision step 684, the increased MSE + ΔRPM is compared with the base MSE BL + RPM . If the modified MSE + ΔRPM is preferred over MSE BL + RPM , the method 600c is continued until operation 688. And if the modified MSE + ΔRPM is not preferred compared to MSE BL + RPM , the method 600c is continued until operation 686, in which the speed the drill bit is restored to its value before operation 678 was performed, and then the method continues to operation 688.

Определение, сделанное в ходе операции решения 684, может быть выполнено вручную или автоматически, контроллером, системой управления и/или другим элементом буровой установки и связанным устройством. Определение может включать определение значения MSE+ΔRPM как предпочтительное, если оно меньше и/или по существу равно MSEBL+RPM. Впрочем, дополнительные или альтернативные факторы могут также играть роль в определении, выполняемом в ходе операции 684.The determination made during the operation of decision 684 may be performed manually or automatically by the controller, control system and / or other element of the rig and the associated device. The determination may include determining the value of MSE + ΔRPM as preferred if it is less and / or substantially equal to MSE BL + RPM . However, additional or alternative factors may also play a role in the determination made during operation 684.

Операция 688 включает ожидание в течение заданного периода времени или интервал глубины бурения перед повтором способа 600c с возвратом к операции 640. При этом в примере осуществления интервал может составлять до 0 секунд или 0 футов, а способ возвращают к операции 640 по существу сразу после выполнения операций 684 и/или 686. В альтернативе способ 600c может не требовать итерации, при этом способ 600c может по существу завершаться после выполнения операций 684 и/или 686.Operation 688 includes waiting for a predetermined period of time or an interval of drilling depth before repeating method 600c, returning to operation 640. In this embodiment, the interval may be up to 0 seconds or 0 feet, and the method returns to operation 640 essentially immediately after operations 684 and / or 686. Alternatively, the method 600c may not require iteration, while the method 600c may essentially end after operations 684 and / or 686.

Кроме того, интервалы бурения ΔWOB, +ΔWOB, - ΔRPM и +ΔROM могут быть по существу идентичными в пределах одной итерации способа 600c. В альтернативе один или более интервалов могут изменяться в продолжительности или глубине по сравнению с другими интервалами. Точно так же величина, на которую нагрузка на долото уменьшается и увеличивается в операциях 642 и 654, может являться по существу идентичной или может изменяться по отношению друг к другу в пределах одной итерации способа 600c. Величина, на которую частота вращения бурового долота уменьшается и увеличивается в операциях 666 и 678, может являться по существу идентичной или может изменяться по отношению друг к другу в пределах одной итерации способа 600c. Изменения нагрузки на долото и частоты вращения бурового долота могут также изменяться или оставаться такими же относительно последующих итераций способа 600c.In addition, the drilling intervals ΔWOB, + ΔWOB, - ΔRPM and + ΔROM can be substantially identical within the same iteration of method 600c. In the alternative, one or more intervals may vary in duration or depth compared to other intervals. Similarly, the amount by which the load on the bit decreases and increases in operations 642 and 654 may be substantially identical or may vary with respect to each other within the same iteration of method 600c. The amount by which the rotational speed of the drill bit decreases and increases in operations 666 and 678 may be substantially identical or may vary with respect to each other within the same iteration of method 600c. Changes in the bit load and rotational speed of the drill bit may also change or remain the same with respect to subsequent iterations of method 600c.

Как описано выше, один или более аспектов настоящего описания могут использоваться в процессе бурения или для его контроля на основе удельной механической энергии. Впрочем, один или более аспектов настоящего описания, дополнительно или альтернативно, могут применяться в процессе бурения или для его контроля на основе ΔT. Таким образом, как описано выше, в процессе бурения крутящий момент передается от верхнего привода или другого привода вращения к бурильной колонне. Крутящий момент, требуемый для вращения долота, может упоминаться как крутящий момент на долоте, и может контролироваться с использованием датчика, такого как датчик крутящего момента 140a, показанный на фиг. 1, датчик 355 крутящего момента, показанный на фиг. 3, один или более датчиков 430, показанных на фиг. 4A и 4B, датчик 696a крутящего момента, показанный на фиг. 6B, и/или одно или более устройств для измерения крутящего момента ОНБК.As described above, one or more aspects of the present description can be used in the drilling process or for its control based on specific mechanical energy. However, one or more aspects of the present description, additionally or alternatively, can be used in the drilling process or for its control based on ΔT. Thus, as described above, during drilling, torque is transmitted from the top drive or other rotation drive to the drill string. The torque required to rotate the bit can be referred to as the torque on the bit, and can be monitored using a sensor, such as the torque sensor 140a shown in FIG. 1, the torque sensor 355 shown in FIG. 3, one or more sensors 430 shown in FIG. 4A and 4B, the torque sensor 696a shown in FIG. 6B, and / or one or more devices for measuring the torque of the BHA.

В ходе бурения бурильная колонна подвергается различным типам вибрации, включая осевые (продольные) колебания, изгибные (поперечные) колебания и крутильные (вращательные) колебания. Крутильные колебания обусловлены нелинейным взаимодействием между долотом, бурильной колонной и стволом скважины. Как описано выше, указанная крутильная вибрация может включать прерывистые колебания, характеризуемые периодическими остановками (в ходе которых ОНБК "прилипает" к стволу скважины), и интервалы с большой угловой скоростью ОНБК (в ходе которых ОНБК "скользит" относительно ствола скважины).During drilling, the drill string undergoes various types of vibrations, including axial (longitudinal) vibrations, bending (transverse) vibrations and torsional (rotational) vibrations. Torsional vibrations are caused by non-linear interaction between the bit, drill string and borehole. As described above, said torsional vibration may include intermittent vibrations characterized by intermittent shutdowns (during which the BHA “sticks” to the wellbore) and intervals with a high angular velocity of the BHA (during which the BHA “slides” relative to the wellbore).

Прерывистое движение ОНБК вызывает оперативные изменения крутящего момента на долоте или ΔT. Данная ΔT может использоваться для обеспечения Сигнализации прерывистого движения (СПД) согласно одному или более аспектам настоящего описания. Например, параметр ΔT или СПД могут быть отображены визуально с помощью индикатора "Stop Light" (стоп-сигнал), зеленое свечение которого может указывать на приемлемый режим работы (например, параметр СПД равен 0-15), желтый свет может указывать, что неизбежно прерывистое движение (например, параметр СПД равен 16-25), и красный свет может указывать, что прерывистое движение, вероятно, уже происходит (например, параметр СПД превышает 25). Впрочем, данные примерные пороговые значения могут регулироваться в ходе работы, поскольку они могут изменяться в зависимости от условий бурения. Параметр ΔT или СПД, альтернативно или дополнительно, могут быть отображены графически (например, путем показа текущих и предыдущих данных), акустически (например, с помощью сигнализатора) и/или посредством приборной панели или индикатора прибора. Комбинации данных вариантов отображения также включены в объем настоящего описания. Например, вышеописанный индикатор "Stop Light" может непрерывно показывать параметр СПД независимо от его значения, а акустический аварийный сигнал может быть запущен, если параметр СПД превышает заданное значение (например, 25).Intermittent movement of the BHA causes operational changes in the torque on the bit or ΔT. This ΔT may be used to provide Intermittent Motion Alarm (STD) in accordance with one or more aspects of the present disclosure. For example, the ΔT parameter or SPD can be visually displayed using the “Stop Light” indicator, the green light of which can indicate an acceptable mode of operation (for example, the SPD parameter is 0-15), yellow light can indicate that it is inevitable intermittent movement (for example, the SPD parameter is 16-25), and a red light may indicate that intermittent motion is probably already occurring (for example, the SPD parameter is greater than 25). However, these approximate threshold values can be adjusted during operation, as they can vary depending on the drilling conditions. The parameter ΔT or SPD, alternatively or additionally, can be displayed graphically (for example, by showing current and previous data), acoustically (for example, using an alarm) and / or by means of the dashboard or indicator of the device. Combinations of these display options are also included in the scope of the present description. For example, the “Stop Light” indicator described above can continuously show the SPD parameter regardless of its value, and an acoustic alarm can be triggered if the SPD parameter exceeds a preset value (for example, 25).

Контроллер процесса бурения или другое устройство в рамках настоящего описания может включать один или более аспектов процесса или контроля бурения, основанных на параметре ΔT или СПД, как описано выше. Например, контроллер, такой как контроллер 190, показанный на фиг. 1, контроллер 325, показанный на фиг. 3, контроллер 420, показанный на фиг. 4A или 4B, и/или контроллер 698, показанный на фиг. 6B, может автоматически регулировать частоту вращения бурового долота бурильной колонны с коротким импульсом увеличения или уменьшения частоты вращения бурового долота (например, +/-5 частоты вращения бурового долота), прерывая гармоничную прерывистую вибрацию либо до, либо в момент обнаружения прерывистого движения, а затем возвращаться до нормальной частоты вращения бурового долота. Контроллер может служить для автоматического повышения или снижения частоты вращения бурового долота на заданную или регулируемую пользователем величину или процент в течение заданной или регулируемой пользователем продолжительности, при попытке выведения процесса бурения из гармонического состояния. В альтернативе контроллер может автоматически продолжать повышать или понижать частоту вращения бурового долота с приращением до тех пор, пока параметр ΔT или СПД не будет указывать, что работа с прерывистым движением была остановлена.A drilling process controller or other device within the scope of the present description may include one or more aspects of a drilling process or control based on a ΔT or SPD parameter, as described above. For example, a controller such as controller 190 shown in FIG. 1, the controller 325 shown in FIG. 3, the controller 420 shown in FIG. 4A or 4B, and / or the controller 698 shown in FIG. 6B can automatically adjust the rotational speed of the drill bit of the drill string with a short pulse to increase or decrease the rotational speed of the drill bit (for example, +/- 5 rotational speed of the drill bit), interrupting harmonious intermittent vibration either before or at the moment of detecting intermittent movement, and then return to normal drill bit speed. The controller can be used to automatically increase or decrease the speed of the drill bit by a predetermined or user-adjustable value or percentage for a specified or user-controlled duration, in an attempt to bring the drilling process out of harmonic state. Alternatively, the controller may automatically continue to increase or decrease the rotational speed of the drill bit in increments until the ΔT or SPD parameter indicates that intermittent operation has been stopped.

В примере осуществления контроллер с поддержкой ΔT или СПД может дополнительно автоматически уменьшать нагрузку на долото, если прерывистое движение интенсивное, что может быть обусловлено избыточно высокой целевой нагрузкой на долото. Такое автоматическое снижение нагрузки на долото может включать одну регулировку или пошаговую регулировку, кратковременную или длительную, и может быть продолжено, пока параметр ΔT или СПД не будет указывать, что прерывистая работа была остановлена.In an embodiment, a controller with ΔT or SPD support can additionally automatically reduce the load on the bit if the intermittent movement is intense, which may be due to an excessively high target load on the bit. Such automatic reduction of the load on the bit may include one adjustment or step-by-step adjustment, short-term or long-term, and can be continued until the ΔT or SPD parameter indicates that intermittent operation has been stopped.

Контроллер с поддержкой ΔT или СПД может дополнительно автоматически повышать нагрузку на долото, например, чтобы найти верхний предел нагрузки на долото при прерывистом движении. Например, если все другие возможные параметры бурения оптимизированы или отрегулированы в пределах соответствующих диапазонов, контроллер может автоматически повышать нагрузку на долото с приращением, пока параметр ΔT или СПД не приблизится или не сравняется с его верхним пределом (например, 25).A controller with ΔT or SPD support can additionally automatically increase the load on the bit, for example, to find the upper limit of the load on the bit during intermittent movement. For example, if all other possible drilling parameters are optimized or adjusted within the respective ranges, the controller can automatically increase the load on the bit incrementally until the ΔT or SPD parameter approaches or reaches its upper limit (for example, 25).

В примере осуществления процесс или контроль бурения на основе ΔT, согласно одному или более аспектам настоящего описания, может функционировать согласно одному или более аспектам следующего псевдокода:In an embodiment, a ΔT-based drilling process or control, in accordance with one or more aspects of the present description, may operate in accordance with one or more aspects of the following pseudo-code:

IF (counter <= Process_Time)IF (counter <= Process_Time)

IF (counter = = 1)IF (counter = = 1)

Minimum_Torque = Realtime_TorqueMinimum_Torque = Realtime_Torque

PRINT ("Minimum", Minimum_Torque)PRINT ("Minimum", Minimum_Torque)

Maximum_Torque = Realtime_TorqueMaximum_Torque = Realtime_Torque

PRINT ("Maximum", Maximum_Torque)PRINT ("Maximum", Maximum_Torque)

ENDEnd

IF (Realtime_Torque < Minimum_Torque)IF (Realtime_Torque <Minimum_Torque)

Minimum_Torque = Realtime_TorqueMinimum_Torque = Realtime_Torque

ENDEnd

IF (Maximum_Torque < Realtime_Torque)IF (Maximum_Torque <Realtime_Torque)

Maximum_Torque = Realtime_TorqueMaximum_Torque = Realtime_Torque

ENDEnd

Torque_counter = (Torque_counter + Realtime_Torque)Torque_counter = (Torque_counter + Realtime_Torque)

Average_Torque = (Torque_counter / counter)Average_Torque = (Torque_counter / counter)

counter = counter + 1counter = counter + 1

PRINT ("Process_Time", Process_Time)PRINT ("Process_Time", Process_Time)

ELSEELSE

SSA = ((Maximum_Torque - Minimum_Torque)/Average_Torque)*100SSA = ((Maximum_Torque - Minimum_Torque) / Average_Torque) * 100

где Process_Time является временем, прошедшим с начала контроля параметра ΔT или СПД, Minimum_Torque является минимальным крутящим моментом на долоте, который присутствует в течение Process_Time, Maximum_Torque является максимальным крутящим моментом на долоте, который присутствует в течение Process_Time, Realtime_Torque является текущим крутящим моментом на долоте, Average_Torque является средним крутящим моментом на долоте в течение Process_Time и СПД является параметром Сигнализации прерывистого движения.where Process_Time is the time elapsed since the start of monitoring the ΔT or SPD parameter, Minimum_Torque is the minimum torque on the bit that is present during Process_Time, Maximum_Torque is the maximum torque on the bit that is present during Process_Time, Realtime_Torque is the current torque on the bit, Average_Torque is the average torque on the bit during Process_Time and SPD is the Intermittent Alarm parameter.

Как описано выше, параметр ΔT или СПД может применяться в, или иначе согласно способу 200a, показанному на фиг. 2A, способу 200b, показанному на фиг. 2B, способу 600a, показанному на фиг. 6A, способу 600b, показанному на фиг. 6C, и/или способу 600c, показанному на фиг. 6D. Например, как показано на фиг. 7A, параметр ΔT или СПД можно заменить параметром удельной механической энергии, описанным выше применительно к фиг. 6A. В альтернативе параметр ΔT или СПД могут отслеживаться в дополнение к параметру удельной механической энергии, описанному выше в отношении фиг. 6A, при этом процесс или контроль бурения основан и на удельной механической энергии, и на параметре ΔT или СПД.As described above, the ΔT or DPS parameter can be applied to, or otherwise, according to the method 200a shown in FIG. 2A, the method 200b shown in FIG. 2B, the method 600a shown in FIG. 6A, the method 600b shown in FIG. 6C, and / or the method 600c shown in FIG. 6D. For example, as shown in FIG. 7A, the parameter ΔT or SPD can be replaced by the specific mechanical energy parameter described above with respect to FIG. 6A. Alternatively, the ΔT or SPD parameter may be monitored in addition to the specific mechanical energy parameter described above with respect to FIG. 6A, wherein the drilling process or control is based on both specific mechanical energy and ΔT or SPD.

На фиг. 7A показана блок-схема способа 700a согласно одному или более аспектам настоящего описания. Способ 700a может быть выполнен во взаимодействии с одним или более элементами устройства 100, показанного на фиг. 1, устройства 300, показанного на фиг. 3, устройства 400a, показанного на фиг. 4A, устройства 400b, показанного на фиг. 4B, и/или устройства 690, показанного на фиг. 6B, в ходе их работы.In FIG. 7A is a flowchart of a method 700a according to one or more aspects of the present description. The method 700a may be performed in conjunction with one or more elements of the device 100 shown in FIG. 1, of the device 300 shown in FIG. 3, of the device 400a shown in FIG. 4A, of the device 400b shown in FIG. 4B and / or the device 690 shown in FIG. 6B, in the course of their work.

Способ 700a включает операцию 702, в ходе которой измеряются текущие параметры ΔT. В следующей операции 704 вычисляют ΔT. Если ΔT в достаточной мере равен желаемому ΔT или иначе идеальному, как определено в ходе операции решения 706, способ 700a повторяют, и повторяют операцию 702. "Идеальный" может соответствовать описанному выше. Итерация способа 700a может выполняться по существу немедленно, или перед итерацией способа 700a может присутствовать период задержки, после которого повторяется операция 702. Если ΔT не является идеальным, как определено в ходе операции решения 706, способ 700a продолжают до операции 708, в ходе которой один или несколько параметров бурения (например, нагрузка на долото, частота вращения бурового долота и т.д.) регулируют с целью улучшения ΔT. После выполнения операции 708 способ 700a повторяют, а также повторяют операцию 702. Такая итерация может выполняться по существу немедленно, или перед итерацией способа 700a может присутствовать период задержки, после которого повторяется операция 702.Method 700a includes an operation 702 during which current ΔT parameters are measured. In the next operation 704, ΔT is calculated. If ΔT is sufficiently equal to the desired ΔT or otherwise ideal, as determined during decision operation 706, the method 700a is repeated and operation 702 is repeated. "Ideal" may be as described above. The iteration of method 700a can be carried out essentially immediately, or before the iteration of method 700a there may be a delay period after which operation 702 is repeated. If ΔT is not ideal, as determined during decision operation 706, method 700a continues until operation 708, during which or several drilling parameters (e.g., bit load, drill bit speed, etc.) are adjusted to improve ΔT. After operation 708 is completed, method 700a is repeated, and operation 702 is repeated. Such an iteration can be carried out essentially immediately, or a delay period may be present before the iteration of method 700a, after which operation 702 is repeated.

На фиг. 7B показана блок-схема способа 700b контроля ΔT и/или СПД согласно одному или более аспектам настоящего описания. Способ 700b может быть выполнен с помощью устройства 100, показанного на фиг. 1, устройства 300, показанного на фиг. 3, устройства 400a, показанного на фиг. 4A, устройства 400b, показанного на фиг. 4B, и/или устройства 690, показанного на фиг. 6B. Способ 700b может быть также выполнен во взаимодействии с выполнением способа 200a, показанного на фиг. 2A, способа 200b, показанного на фиг. 2B, способ 600a показанный на фиг. 6A, способ 600b показанный на фиг. 6C, способ 600c показанный на фиг. 6D, и/или способ 700a, показанный на фиг. 7A. Способ 700b, показанный на фиг. 7B, может включать или формировать, по меньшей мере, часть способа 700a, показанного на фиг. 7A.In FIG. 7B is a flow chart of a method 700b for monitoring ΔT and / or SPD according to one or more aspects of the present description. Method 700b may be performed using device 100 shown in FIG. 1, of the device 300 shown in FIG. 3, of the device 400a shown in FIG. 4A, of the device 400b shown in FIG. 4B and / or the device 690 shown in FIG. 6B. Method 700b may also be performed in conjunction with the execution of method 200a shown in FIG. 2A, the method 200b shown in FIG. 2B, the method 600a shown in FIG. 6A, the method 600b shown in FIG. 6C, the method 600c shown in FIG. 6D and / or the method 700a shown in FIG. 7A. The method 700b shown in FIG. 7B may include or form at least part of the method 700a shown in FIG. 7A.

В ходе операции 712 способа 700b определяют базовое ΔT для оптимизации на основе ΔT путем изменения нагрузки на долото. Поскольку базовое ΔT, определенное в операции 712, используется для оптимизации путем изменения нагрузки на долото, в настоящем описании используется обозначение ΔTBLWOB.In operation 712 of method 700b, a baseline ΔT is determined for optimization based on ΔT by changing the bit load. Since the base ΔT determined in step 712 is used for optimization by changing the load on the bit, the designation ΔT BLWOB is used in the present description.

В следующей операции 714 изменяют нагрузку на долото. Такое изменение может включать либо увеличение, либо уменьшение нагрузки на долото. Увеличение или уменьшение нагрузки на долото в ходе операции 714 могут происходить в пределах определенных заданных предельных значений нагрузки на долото. Например, изменение нагрузки на долото может составлять не более чем приблизительно 10%. Впрочем, другие проценты также включены в объем настоящего описания, где такие проценты находятся в пределах или вне заданных пределов нагрузки на долото. Нагрузка на долото может быть изменена вручную, посредством ввода оператора, или нагрузка на долото может быть изменена автоматически, посредством сигналов, переданных контроллером, системой управления и/или другим элементом буровой установки и связанным устройством. Как указано выше, такие сигналы могут подаваться посредством удаленного управления из другого местоположения.In the next operation 714, the load on the bit is changed. Such a change may include either an increase or decrease in the load on the bit. An increase or decrease in the load on the bit during operation 714 can occur within certain specified limit values of the load on the bit. For example, the change in the load on the bit can be no more than approximately 10%. However, other percentages are also included in the scope of the present description, where such percentages are within or outside the specified limits of the load on the bit. The load on the bit can be changed manually, by entering the operator, or the load on the bit can be changed automatically, through signals transmitted by the controller, the control system and / or other element of the rig and the associated device. As indicated above, such signals may be provided by remote control from another location.

После этого в ходе операции 716, бурение продолжают с измененной нагрузкой на долото в течение заданного интервала бурения ΔWOB. Интервал ΔWOB может являться заданным периодом времени, например пять минут, десять минут, тридцать минут или некоторой другой продолжительности. В альтернативе интервал ΔWOB может являться заданной глубиной проходки при бурении. Например, операция 716 может включать продолжение процесса бурения с измененной нагрузкой на долото до тех пор, пока существующий ствол скважины не будет углублен на пять футов, десять футов, пятьдесят футов или на некоторую другую глубину. Интервал ΔWOB может также включать и временную, и глубинную составляющие. Например, интервал ΔWOBThereafter, during operation 716, drilling is continued with a modified bit load for a predetermined drilling interval ΔWOB. The ΔWOB interval may be a predetermined period of time, for example, five minutes, ten minutes, thirty minutes, or some other duration. Alternatively, the ΔWOB interval may be a predetermined drilling penetration depth. For example, operation 716 may include continuing the drilling process with a modified bit load until the existing wellbore is deepened by five feet, ten feet, fifty feet, or some other depth. The ΔWOB interval may also include both time and depth components. For example, the interval ΔWOB

может включать бурение в течение, по меньшей мере, тридцати минут или до тех пор, пока ствол скважины не будет углублен на десять футов. В другом примере интервал ΔWOB может включать бурение до тех пор, пока ствол скважины не будет углублен на двадцать футов, но не более чем в течение девяноста минут. Конечно, вышеописанные значения времени и глубины для интервала ΔWOB являются лишь примерами, и многие другие значения также включены в объем настоящего описания.may include drilling for at least thirty minutes or until the wellbore is ten feet deep. In another example, the ΔWOB interval may include drilling until the wellbore is recessed twenty feet, but not more than ninety minutes. Of course, the above-described time and depth values for the ΔWOB interval are only examples, and many other values are also included in the scope of the present description.

После продолжения процесса бурения в течение интервала ΔWOB с измененной нагрузкой на долото выполняют операцию 718 с целью определения ΔTΔWOB, полученного в результате работы с измененной нагрузкой на долото в течение интервала ΔWOB. В следующей операции решения 720 измененный ΔTΔWOB сравнивают с базовым ΔTBLWOB. Если измененный ΔTΔWOB является предпочтительным по сравнению с ΔTBLWOB, способ 700b продолжают до операции 722. А если измененный ΔTΔWOB не является предпочтительным по сравнению с ΔTBLWOB, способ 700b продолжают до операции 724, в которой нагрузку на долото восстанавливают до ее значения перед тем, как была выполнена операция 714, и затем способ продолжают до операции 722.After continuing the drilling process during the ΔWOB interval with the modified bit load, step 718 is performed to determine the ΔT ΔWOB resulting from working with the modified bit load during the ΔWOB interval. In the next decision operation 720, the changed ΔT ΔWOB is compared with the base ΔT BLWOB . If the altered ΔT ΔWOB is preferred over ΔT BLWOB , the method 700b is continued until operation 722. And if the altered ΔT ΔWOB is not preferred compared to ΔT BLWOB , the method 700b is continued until operation 724, in which the load on the bit is restored to its value before how operation 714 was performed, and then the method continues to operation 722.

Определение, сделанное в ходе операции решения 720, может быть выполнено вручную или автоматически, контроллером, системой управления и/или другим элементом буровой установки и связанным устройством. Определение может включать определение значения ΔTΔWOB как предпочтительное, если оно меньше и/или по существу равно ΔTBLWOB. Впрочем, дополнительные или альтернативные факторы могут также играть роль в определении, выполняемом в ходе операции 720.The determination made during decision 720 may be performed manually or automatically by the controller, control system and / or other element of the rig and associated device. The determination may include determining the value of ΔT ΔWOB as preferred if it is less and / or substantially equal to ΔT BLWOB . However, additional or alternative factors may also play a role in the determination made during operation 720.

В ходе операции 722 способа 700b определяют базовое ΔT для оптимизации на основе ΔT путем изменения частоты вращения долота. Поскольку базовое ΔT, определенное в операции 722, используется для оптимизации путем изменения частоты вращения бурового долота, в настоящем описании используется обозначение ΔTBLRPM.In operation 722 of method 700b, a baseline ΔT is determined for optimization based on ΔT by changing the bit speed. Since the baseline ΔT determined in step 722 is used for optimization by changing the rotational speed of the drill bit, the designation ΔT BLRPM is used in the present description.

В следующей операции 726 изменяют частоту вращения бурового долота. Такое изменение может включать либо увеличение, либо уменьшение частоты вращения бурового долота. Увеличение или уменьшение частоты вращения бурового долота в ходе операции 726 могут происходить в пределах определенных заданных предельных значений частоты вращения бурового долота. Например, изменение частоты вращения бурового долота может составлять не более чем приблизительно 10%. Впрочем, другие проценты также включены в объем настоящего описания, где такие проценты находятся в пределах или вне заданных пределов частоты вращения бурового долота. Частота вращения бурового долота может быть изменена вручную, посредством ввода оператора, или частота вращения бурового долота может быть изменена автоматически, посредством сигналов, переданных контроллером, системой управления и/или другим элементом буровой установки и связанным устройством.In a subsequent operation 726, the rotational speed of the drill bit is changed. Such a change may include either an increase or decrease in the rotational speed of the drill bit. An increase or decrease in the rotational speed of the drill bit during operation 726 may occur within certain predetermined limit values for the rotational speed of the drill bit. For example, the change in rotational speed of the drill bit may be no more than about 10%. However, other percentages are also included in the scope of the present description, where such percentages are within or outside the specified limits of the rotational speed of the drill bit. The rotational speed of the drill bit can be manually changed by operator input, or the rotational speed of the drill bit can be changed automatically by signals transmitted by the controller, control system and / or other element of the rig and the associated device.

После этого в ходе операции 728, бурение продолжают с измененной частотой вращения бурового долота в течение заданного интервала бурения ΔRPM. Интервал ΔRPM может представлять собой заданный период времени, например пять минут, десять минут, тридцать минут или некоторой другой продолжительности. В альтернативе интервал ΔRPM может являться заданной глубиной проходки при бурении. Например, операция 728 может включать продолжение процесса бурения с измененной частотой вращения бурового долота до тех пор, пока существующий ствол скважины не будет углублен на пять футов, десять футов, пятьдесят футов или на некоторую другую глубину. Интервал ΔRPM может также включать и временную, и глубинную составляющие. Например, интервал ΔRPM может включать бурение в течение, по меньшей мере, тридцати минут или до тех пор, пока ствол скважины не будет углублен на десять футов. В другом примере интервал ΔRPM может включать бурение до тех пор, пока ствол скважины не будет углублен на двадцать футов, но более чем в течение девяноста минут. Конечно, вышеописанные значения времени и глубины для интервала ΔRPM являются лишь примерами, и многие другие значения также включены в объем настоящего описания.Thereafter, during operation 728, drilling is continued at a modified rotational speed of the drill bit for a predetermined drilling interval ΔRPM. The ΔRPM interval may be a predetermined period of time, for example, five minutes, ten minutes, thirty minutes, or some other duration. Alternatively, the ΔRPM interval may be a predetermined drilling penetration depth. For example, operation 728 may include continuing the drilling process at a modified rotational speed of the drill bit until the existing wellbore is deepened by five feet, ten feet, fifty feet, or some other depth. The ΔRPM interval may also include both time and depth components. For example, the ΔRPM interval may include drilling for at least thirty minutes or until the wellbore is ten feet deep. In another example, the ΔRPM interval may include drilling until the wellbore is recessed twenty feet, but more than ninety minutes. Of course, the above time and depth values for the ΔRPM interval are only examples, and many other values are also included in the scope of the present description.

После продолжения процесса бурения в течение интервала ΔRPM с измененной частотой вращения бурового долота, выполняют операцию 730 с целью определения ΔTΔRPM, полученного в результате работы с измененной частотой вращения бурового долота в течение интервала ΔRPM. В следующей операции решения 732 измененный ΔTΔRPM сравнивают с базовым ΔTBLRPM. Если измененный ΔTΔRPM является предпочтительным по сравнению с ΔTBLRPM, способ 700b возвращают к операции 712. А если измененный ΔTΔRPM не является предпочтительным по сравнению с ΔTBLRPM, способ 700b продолжают до операции 734, в которой частоту вращения бурового долота восстанавливают до его значения перед тем, как была выполнена операция 726, и затем способ продолжают до операции 712.After continuing the drilling process for the ΔRPM interval with the changed drill bit rotation speed, operation 730 is performed to determine the ΔT ΔRPM obtained as a result of working with the changed drill bit rotation speed during the ΔRPM interval. In the next decision operation 732, the changed ΔT ΔRPM is compared with the base ΔT BLRPM . If the changed ΔT ΔRPM is preferred over ΔT BLRPM , method 700b is returned to operation 712. And if the changed ΔT ΔRPM is not preferred compared to ΔT BLRPM , method 700b is continued until operation 734, in which the drill bit speed is restored to its value before operation 726 was performed, and then the method continues to operation 712.

Определение, сделанное в ходе операции решения 732, может быть выполнено вручную или автоматически, контроллером, системой управления и/или другим элементом буровой установки и связанным устройством. Определение может включать определение значения ΔTΔRPM как предпочтительное, если оно меньше и/или по существу равно ΔTBLRPM. Впрочем, дополнительные или альтернативные факторы могут также играть роль в определении, выполняемом в ходе операции 732.The determination made during the operation of decision 732 may be performed manually or automatically by the controller, control system and / or other element of the rig and the associated device. The determination may include determining the ΔT ΔRPM value as preferred if it is less and / or substantially equal to ΔT BLRPM . However, additional or alternative factors may also play a role in the determination made during operation 732.

Кроме того, после выполнения операций 732 и/или 734 способ 700b может не возвращаться сразу к операции 712 в следующей итерации. Например, следующая итерация способа 700b может быть задержана на заданный промежуток времени или до заданной глубины бурения. В альтернативе способ 700b может закончиться после выполнения операции 732 и/или 734.In addition, after performing operations 732 and / or 734, method 700b may not immediately return to operation 712 in the next iteration. For example, the next iteration of method 700b may be delayed by a predetermined period of time or to a predetermined drilling depth. Alternatively, method 700b may end after step 732 and / or 734.

На фиг. 7C показана блок-схема способа 700c оптимизации процесса бурения, основанного на оперативно вычисленном ΔT согласно одному или более аспектам настоящего описания. Способ 700c может быть выполнен с помощью устройства 100, показанного на фиг. 1, устройства 300, показанного на фиг. 3, устройства 400a, показанного на фиг. 4A, устройства 400b, показанного на фиг. 4B, и/или устройства 690, показанного на фиг. 6B. Способ 700c может быть также выполнен во взаимодействии с выполнением способа 200a, показанного на фиг. 2A, способа 200b, показанного на фиг. 2B, способа 600a, показанного на фиг. 6A, способа 600b, показанного на фиг. 6C, способа 600c, показанного на фиг. 6D, способа 700a, показанного на фиг. 7A, и/или способа 700b, показанного на фиг. 7B. Способ 700c, показанный на фиг. 7C, может включать или формировать, по меньшей мере, часть способа 700a, показанного на фиг. 7A, и/или способа 700b, показанного на фиг. 7B.In FIG. 7C is a flowchart of a drilling process optimization method 700c based on an operatively calculated ΔT according to one or more aspects of the present disclosure. Method 700c may be performed using device 100 shown in FIG. 1, of the device 300 shown in FIG. 3, of the device 400a shown in FIG. 4A, of the device 400b shown in FIG. 4B and / or the device 690 shown in FIG. 6B. The method 700c may also be performed in conjunction with the execution of the method 200a shown in FIG. 2A, the method 200b shown in FIG. 2B, the method 600a shown in FIG. 6A, the method 600b shown in FIG. 6C, the method 600c shown in FIG. 6D, the method 700a shown in FIG. 7A and / or the method 700b shown in FIG. 7B. The method 700c shown in FIG. 7C may include or form at least part of the method 700a shown in FIG. 7A and / or the method 700b shown in FIG. 7B.

В ходе операции 740 способа 700c определяют базовое ΔT для оптимизации на основе ΔT путем уменьшения нагрузки на долото. Поскольку базовое ΔT, определенное в операции 740, используется для оптимизации путем уменьшения нагрузки на долото, в настоящем описании используется обозначение ΔTBL-WOB.In operation 740 of method 700c, a baseline ΔT is determined for optimization based on ΔT by reducing the load on the bit. Since the base ΔT determined in step 740 is used for optimization by reducing the load on the bit, the designation ΔT BL-WOB is used in the present description.

В следующей операции 742 уменьшают нагрузку на долото. Уменьшение нагрузки на долото в ходе операции 742 может происходить в пределах определенных, заданных предельных значений нагрузки на долото. Например, уменьшение нагрузки на долото может составлять не более чем приблизительно 10%. Впрочем, другие проценты также включены в объем настоящего описания, где такие проценты находятся в пределах или вне заданных пределов нагрузки на долото. Нагрузка на долото может быть уменьшена вручную, посредством ввода оператора или автоматически посредством сигналов, переданных контроллером, системой управления и/или другим элементом буровой установки и связанным устройством.In a subsequent operation 742, the load on the bit is reduced. The decrease in the load on the bit during operation 742 can occur within certain specified threshold values of the load on the bit. For example, a reduction in the load on the bit may be no more than about 10%. However, other percentages are also included in the scope of the present description, where such percentages are within or outside the specified limits of the load on the bit. The load on the bit can be reduced manually, by entering the operator or automatically by signals transmitted by the controller, control system and / or other element of the rig and the associated device.

После этого в ходе операции 744, бурение продолжают с уменьшенной нагрузкой на долото в течение заданного интервала бурения -ΔWOB. Интервал -ΔWOB может представлять собой заданный период времени, например пять минут, десять минут, тридцать минут или некоторой другой продолжительности. В альтернативе интервал -ΔWOB может являться заданной глубиной проходки при бурении. Например, операция 744 может включать продолжение процесса бурения с уменьшенной нагрузкой на долото до тех пор, пока существующий ствол скважины не будет углублен на пять футов, десять футов, пятьдесят футов или на некоторую другую глубину. Интервал -ΔWOB может также включать и временную, и глубинную составляющие. Например, интервал -ΔWOB может включать бурение в течение, по меньшей мере, тридцати минут или до тех пор, пока ствол скважины не будет углублен на десять футов. В другом примере интервал -ΔWOB может включать бурение до тех пор, пока ствол скважины не будет углублен на двадцать футов, но не более чем в течение девяноста минут. Конечно, вышеописанные значения времени и глубины для интервала -ΔWOB являются лишь примерами, и многие другие значения также включены в объем настоящего описания.Thereafter, during operation 744, drilling is continued with a reduced bit load for a predetermined drilling interval of −ΔWOB. The -ΔWOB interval may be a predetermined period of time, for example, five minutes, ten minutes, thirty minutes, or some other duration. Alternatively, the -ΔWOB interval may be a predetermined drilling penetration depth. For example, operation 744 may include continuing the drilling process with a reduced bit load until the existing wellbore is deepened by five feet, ten feet, fifty feet, or some other depth. The -ΔWOB interval may also include both time and depth components. For example, the -ΔWOB interval may include drilling for at least thirty minutes or until the wellbore is ten feet deep. In another example, the -ΔWOB interval may include drilling until the wellbore is recessed twenty feet, but not more than ninety minutes. Of course, the above-described values of time and depth for the interval -ΔWOB are only examples, and many other values are also included in the scope of the present description.

После продолжения процесса бурения в течение интервала -ΔWOB с уменьшенной WOB выполняют операцию 746 с целью определения значения ΔT-ΔWOB, полученного в результате работы с уменьшенной нагрузкой на долото в течение интервала -ΔWOB. В следующей операции решения 748 уменьшают ΔT-ΔWOB, сравнивают с базовым ΔTBL-WOB. Если уменьшенный ΔT-ΔWOB является предпочтительным по сравнению с ΔTBL-WOB, способ 700c продолжают до операции 752. А если уменьшенный ΔT-ΔWOB не является предпочтительным по сравнению с ΔTBL-WOB, способ 700c продолжают до операции 750, в которой нагрузку на долото восстанавливают до его значения перед тем, как была выполнена операция 742, и затем способ продолжают 752.After continuing the drilling process during the −ΔWOB interval with the reduced WOB, step 746 is performed to determine the ΔT -ΔWOB value obtained by operating with the reduced bit load during the −ΔWOB interval. In the next step , solutions 748 reduce ΔT -ΔWOB , compared with the base ΔT BL-WOB . If a reduced ΔT -ΔWOB is preferred over ΔT BL-WOB , the method 700c is continued until operation 752. And if a reduced ΔT -ΔWOB is not preferred compared to ΔT BL-WOB , the method 700c is continued until operation 750, in which the load the bit is restored to its value before operation 742 was performed, and then the method continues to 752.

Определение, сделанное в ходе операции решения 748, может быть выполнено вручную или автоматически, контроллером, системой управления и/или другим элементом буровой установки и связанным устройством. Определение может включать определение значения ΔT-ΔWOB как предпочтительное, если оно меньше и/или по существу равно ΔTBL-WOB. Впрочем, дополнительные или альтернативные факторы могут также играть роль в определении, выполняемом в ходе операции 748.The determination made during decision 748 may be performed manually or automatically by the controller, control system and / or other element of the rig and associated device. The determination may include determining the value of ΔT -ΔWOB as preferred if it is less and / or substantially equal to ΔT BL-WOB . However, additional or alternative factors may also play a role in the determination made during operation 748.

В ходе операции 752 способа 700c определяют базовое ΔT для оптимизации на основе ΔT путем увеличения нагрузки на долото. Поскольку базовое ΔT, определенное в операции 752, используется для оптимизации путем увеличения нагрузки на долото, в настоящем описании используется обозначение ΔTBL+WOB.In operation 752 of method 700c, a baseline ΔT is determined for optimization based on ΔT by increasing the load on the bit. Since the base ΔT determined in step 752 is used for optimization by increasing the load on the bit, the designation ΔT BL + WOB is used in the present description.

В следующей операции 754 увеличивают нагрузку на долото. Увеличение нагрузки на долото в ходе операции 754 может происходить в пределах определенных заданных предельных значений нагрузки на долото. Например, увеличение нагрузки на долото может составлять не более чем приблизительно 10%. Впрочем, другие проценты также включены в объем настоящего описания, где такие проценты находятся в пределах или вне заданных пределов нагрузки на долото. Нагрузка на долото может быть увеличена вручную, посредством ввода оператора, или нагрузка на долото может быть увеличена автоматически, посредством сигналов, переданных контроллером, системой управления и/или другим элементом буровой установки и связанным устройством.In the next operation 754 increase the load on the bit. The increase in the load on the bit during operation 754 can occur within certain specified limit values of the load on the bit. For example, an increase in the load on the bit can be no more than about 10%. However, other percentages are also included in the scope of the present description, where such percentages are within or outside the specified limits of the load on the bit. The load on the bit can be increased manually, by entering the operator, or the load on the bit can be increased automatically, through signals transmitted by the controller, control system and / or other element of the rig and the associated device.

После этого в ходе операции 756 бурение продолжают с увеличенной нагрузкой на долото в течение заданного интервала бурения +ΔWOB. Интервал +ΔWOB может представлять собой заданный период времени, например пять минут, десять минут, тридцать минут или некоторой другой продолжительности. В альтернативе интервал +ΔWOB может являться заданной глубиной проходки при бурении. Например, операция 756 может включать продолжение процесса бурения с увеличенной нагрузкой на долото до тех пор, пока существующий ствол скважины не будет углублен на пять футов, десять футов, пятьдесят футов или на некоторую другую глубину. Интервал +ΔWOB может также включать и временную, и глубинную составляющие. Например, интервал +ΔWOB может включать бурение в течение, по меньшей мере, тридцати минут или до тех пор, пока ствол скважины не будет углублен на десять футов. В другом примере интервал +ΔWOB может включать бурение до тех пор, пока ствол скважины не будет углублен на двадцать футов, но не более чем в течение девяноста минут.Thereafter, during operation 756, drilling is continued with an increased load on the bit for a predetermined drilling interval + ΔWOB. The interval + ΔWOB may be a predetermined period of time, for example, five minutes, ten minutes, thirty minutes, or some other duration. In the alternative, the + ΔWOB interval may be a predetermined drilling penetration depth. For example, operation 756 may include continuing the drilling process with an increased load on the bit until the existing wellbore is deepened by five feet, ten feet, fifty feet, or some other depth. The interval + ΔWOB may also include both time and depth components. For example, the + ΔWOB interval may include drilling for at least thirty minutes or until the wellbore is ten feet deep. In another example, the + ΔWOB interval may include drilling until the wellbore is recessed twenty feet, but not more than ninety minutes.

После продолжения процесса бурения в течение интервала +ΔWOB с увеличенной нагрузкой на долото, выполняют операцию 758 с целью определения ΔT+ΔWOB, полученного в результате работы с увеличенной нагрузкой на долото в течение интервала +ΔWOB. В следующей операции решения 760 измененный ΔT+ΔWOB сравнивают с базовым ΔTBL+WOB. Если измененный ΔT+ΔWOB является предпочтительным по сравнению с ΔTBL+WOB, способ 700c продолжают до операции 764. А если измененный ΔT+ΔWOB не является предпочтительным по сравнению с ΔTBL+WOB, способ 700c продолжают до операции 762, в которой нагрузку на долото восстанавливают до его значения перед тем, как была выполнена операция 754, и затем способ продолжают до операции 764.After continuing the drilling process during the + ΔWOB interval with an increased bit load, step 758 is performed to determine the ΔT + ΔWOB resulting from working with the increased bit load during the + ΔWOB interval. In the next decision operation 760, the changed ΔT + ΔWOB is compared with the base ΔT BL + WOB . If the altered ΔT + ΔWOB is preferred over ΔT BL + WOB , the method 700c is continued until operation 764. And if the altered ΔT + ΔWOB is not preferred compared to ΔT BL + WOB , the method 700c is continued until operation 762, in which the load the bit is restored to its value before operation 754 was performed, and then the method continues to operation 764.

Определение, сделанное в ходе операции решения 760, может быть выполнено вручную или автоматически, контроллером, системой управления и/или другим элементом буровой установки и связанным устройством. Определение может включать определение значения ΔT+ΔWOB как предпочтительное, если оно меньше и/или по существу равно ΔTRL+WOB. Впрочем, дополнительные или альтернативные факторы могут также играть роль в определении, выполняемом в ходе операции 760.The determination made during decision 760 may be performed manually or automatically by the controller, control system and / or other element of the rig and the associated device. The determination may include determining the value of ΔT + ΔWOB as preferred if it is less and / or substantially equal to ΔT RL + WOB . However, additional or alternative factors may also play a role in the determination made during operation 760.

В ходе операции 764 способа 700c определяют базовое ΔT для оптимизации на основе ΔT путем уменьшения частоты вращения долота. Поскольку базовое ΔT, определенное в операции 764, используется для оптимизации путем уменьшения частоты вращения бурового долота, в настоящем описании используется обозначение ΔTBL-RPM.In operation 764 of method 700c, a baseline ΔT is determined for optimization based on ΔT by reducing the bit speed. Since the baseline ΔT determined in step 764 is used for optimization by reducing the rotational speed of the drill bit, the notation ΔT BL-RPM is used in the present description.

В следующей операции 766 уменьшают частоту вращения бурового долота. Уменьшение частоты вращения бурового долота в ходе операции 766 может происходить в пределах определенных заданных предельных значений частоты вращения бурового долота. Например, уменьшение частоты вращения бурового долота может составлять не более чем приблизительно 10%. Впрочем, другие проценты также включены в объем настоящего описания, где такие проценты находятся в пределах или вне заданных пределов частоты вращения бурового долота. Частота вращения бурового долота может быть уменьшена вручную, посредством ввода оператора, или частота вращения бурового долота может быть уменьшена автоматически, посредством сигналов, переданных контроллером, системой управления и/или другим элементом буровой установки и связанным устройством.In a subsequent operation 766, the rotational speed of the drill bit is reduced. A decrease in the rotational speed of the drill bit during operation 766 may occur within certain predetermined limit values for the rotational speed of the drill bit. For example, a decrease in drill bit rotation speed may be no more than about 10%. However, other percentages are also included in the scope of the present description, where such percentages are within or outside the specified limits of the rotational speed of the drill bit. The rotational speed of the drill bit can be manually reduced by operator input, or the rotational speed of the drill bit can be automatically reduced by signals transmitted by the controller, control system and / or other element of the rig and the associated device.

После этого в ходе операции 768 бурение продолжают с уменьшенной частотой вращения бурового долота в течение заданного интервала бурения -ΔRPM. Интервал -ΔRPM может представлять собой заданный период времени, например пять минут, десять минут, тридцать минут или некоторой другой продолжительности. В альтернативе интервал -ΔRPM может являться заданной глубиной проходки при бурении. Например, операция 768 может включать продолжение процесса бурения с уменьшенной частотой вращения бурового долота до тех пор, пока существующий ствол скважины не будет углублен на пять футов, десять футов, пятьдесят футов или на некоторую другую глубину. Интервал -ΔRPM может также включать и временную, и глубинную составляющие. Например, интервал -ΔRPM может включать бурение в течение, по меньшей мере, тридцати минут или до тех пор, пока ствол скважины не будет углублен на десять футов. В другом примере интервал -ΔRPM может включать бурение до тех пор, пока ствол скважины не будет углублен на двадцать футов, но более чем в течение девяноста минут.Thereafter, during operation 768, drilling is continued at a reduced rotational speed of the drill bit for a predetermined drilling interval of −ΔRPM. The -ΔRPM interval may be a predetermined period of time, for example, five minutes, ten minutes, thirty minutes, or some other duration. Alternatively, the -ΔRPM interval may be a predetermined drilling penetration depth. For example, operation 768 may include continuing the drilling process at a reduced rotational speed of the drill bit until the existing wellbore is deepened by five feet, ten feet, fifty feet, or some other depth. The -ΔRPM interval may also include both time and depth components. For example, the -ΔRPM interval may include drilling for at least thirty minutes or until the wellbore is ten feet deep. In another example, the -ΔRPM interval may include drilling until the wellbore is recessed twenty feet, but for more than ninety minutes.

После продолжения процесса бурения в течение интервала -ΔRPM с уменьшенной частотой вращения бурового долота выполняют операцию 770 с целью определения значения ΔT-ΔRPM, полученного в результате работы с уменьшенной частотой вращения бурового долота в течение интервала -ΔRPM. В следующей операции решения 772 уменьшенный ΔT-ΔRPM сравнивают с базовым ΔTBL-RPM. Если измененный ΔT-ΔRPM является предпочтительным по сравнению с ΔTBL-RPM, способ 700c продолжают до операции 776. А если измененный ΔT-ΔRPM не является предпочтительным по сравнению с ΔTBL-RPM, способ 700c продолжают до операции 774, в которой частоту вращения бурового долота восстанавливают до ее значения перед тем, как была выполнена операция 766, и затем способ продолжают до операции 776.After continuing the drilling process during the −ΔRPM interval with a reduced drill bit speed , step 770 is performed to determine the ΔT -ΔRPM value obtained by operating at a reduced drill bit speed during the −ΔRPM interval. In the next decision step 772, the reduced ΔT -ΔRPM is compared with the base ΔT BL-RPM . If the modified ΔT -ΔRPM is preferred over ΔT BL-RPM , the method 700c is continued until step 776. And if the modified ΔT -ΔRPM is not preferred compared to ΔT BL-RPM , method 700c is continued until step 774, in which the speed the drill bit is restored to its value before operation 766 was performed, and then the method continues to operation 776.

Определение, сделанное в ходе операции решения 772, может быть выполнено вручную или автоматически, контроллером, системой управления и/или другим элементом буровой установки и связанным устройством. Определение может включать определение значения ΔT-ΔRPM как предпочтительного, если оно меньше и/или по существу равно ΔTBL-RPM. Впрочем, дополнительные или альтернативные факторы могут также играть роль в определении, выполняемом в ходе операции 772.The determination made during decision 772 may be performed manually or automatically by the controller, control system and / or other element of the rig and the associated device. The determination may include determining the value of ΔT -ΔRPM as preferred if it is less and / or substantially equal to ΔT BL-RPM . However, additional or alternative factors may also play a role in the determination made during operation 772.

В ходе операции 776 способа 700c определяют базовое ΔT для оптимизации на основе ΔT путем увеличения частоты вращения долота. Поскольку базовое ΔT, определенное в операции 776, используется для оптимизации путем увеличения частоты вращения бурового долота, в настоящем описании используется обозначение ΔTBL+RPM.In operation 776 of method 700c, a baseline ΔT is determined for optimization based on ΔT by increasing the bit speed. Since the baseline ΔT determined in step 776 is used for optimization by increasing the rotational speed of the drill bit, the notation ΔT BL + RPM is used in the present description.

В следующей операции 778 увеличивают частоту вращения бурового долота. Увеличение частоты вращения бурового долота в ходе операции 778 может происходить в пределах определенных заданных предельных значений частоты вращения бурового долота. Например, увеличение частоты вращения бурового долота может составлять не более чем приблизительно 10%. Впрочем, другие проценты также включены в объем настоящего описания, где такие проценты находятся в пределах или вне заданных пределов частоты вращения бурового долота. Частота вращения бурового долота может быть увеличена вручную, посредством ввода оператора, или частота вращения бурового долота может быть увеличена автоматически, посредством сигналов, переданных контроллером, системой управления и/или другим элементом буровой установки и связанным устройством.In a next operation 778, the rotational speed of the drill bit is increased. An increase in the rotational speed of the drill bit during operation 778 may occur within certain predetermined limit values for the rotational speed of the drill bit. For example, an increase in the rotational speed of the drill bit can be no more than about 10%. However, other percentages are also included in the scope of the present description, where such percentages are within or outside the specified limits of the rotational speed of the drill bit. The rotational speed of the drill bit can be increased manually, by entering the operator, or the rotational speed of the drill bit can be increased automatically, through signals transmitted by the controller, the control system and / or other element of the drilling rig and the associated device.

После этого, в ходе операции 780, бурение продолжают с увеличенной частотой вращения бурового долота в течение заданного интервала бурения +ΔRPM. Интервал +ΔRPM может представлять собой заданный период времени, например пять минут, десять минут, тридцать минут или некоторой другой продолжительности. В альтернативе интервал +ΔRPM может являться заданной глубиной проходки при бурении. Например, операция 780 может включать продолжение процесса бурения с увеличенной частотой вращения бурового долота до тех пор, пока существующий ствол скважины не будет углублен на пять футов, десять футов, пятьдесят футов или на некоторую другую глубину. Интервал +ΔRPM может также включать и временную, и глубинную составляющие. Например, интервал +ΔRPM может включать бурение в течение, по меньшей мере, тридцати минут или до тех пор, пока ствол скважины будет углублен на десять футов. В другом примере интервал +ΔRPM может включать бурение до тех пор, пока ствол скважины не будет углублен на двадцать футов, но не более чем в течение девяноста минут.Thereafter, during operation 780, drilling is continued at an increased rotational speed of the drill bit for a predetermined drilling interval + ΔRPM. The interval + ΔRPM may be a predetermined period of time, for example, five minutes, ten minutes, thirty minutes, or some other duration. Alternatively, the + ΔRPM interval may be a predetermined drilling penetration depth. For example, operation 780 may include continuing the drilling process at an increased rotational speed of the drill bit until the existing wellbore is deepened by five feet, ten feet, fifty feet, or some other depth. The interval + ΔRPM may also include both time and depth components. For example, the + ΔRPM interval may include drilling for at least thirty minutes or until the wellbore is ten feet deep. In another example, the + ΔRPM interval may include drilling until the wellbore is recessed twenty feet, but not more than ninety minutes.

После продолжения процесса бурения в течение интервала +ΔRPM с увеличенной частотой вращения бурового долота выполняют операцию 782 с целью определения ΔT+ΔRPM, полученного в результате работы с увеличенной частотой вращения бурового долота в течение интервала +ΔRPM. В следующей операции решения 784 увеличенное ΔT+ΔRPM сравнивают с базовым ΔTBL+RPM. Если измененный ΔT+ΔRPM является предпочтительным по сравнению с ΔTBL+RPM, способ 700c продолжают до операции 788. А если измененное ΔT+ΔRPM не является предпочтительным по сравнению с ΔTBL+RPM, способ 700c продолжают до операции 786, в которой частоту вращения бурового долота восстанавливают до его значения перед тем, как была выполнена операция 778, и затем способ продолжают до операции 788.After continuing the drilling process during the + ΔRPM interval with an increased drill bit rotation speed, operation 782 is performed to determine ΔT + ΔRPM obtained as a result of operating with an increased drill bit rotation speed during the + ΔRPM interval. In the next step of decision 784, the increased ΔT + ΔRPM is compared with the base ΔT BL + RPM . If the modified ΔT + ΔRPM is preferred over ΔT BL + RPM , method 700c is continued until operation 788. And if the changed ΔT + ΔRPM is not preferred compared to ΔT BL + RPM , method 700c is continued until operation 786, in which the speed the drill bit is restored to its value before operation 778 was performed, and then the method continues to operation 788.

Определение, сделанное в ходе операции решения 784, может быть выполнено вручную или автоматически, контроллером, системой управления и/или другим элементом буровой установки и связанным устройством. Определение может включать определение значения ΔT+ΔRPM как предпочтительного, если оно меньше и/или по существу равно ΔTBL+RPM. Впрочем, дополнительные или альтернативные факторы могут также играть роль в определении, выполняемом в ходе операции 784.The determination made during decision 784 may be performed manually or automatically by the controller, control system and / or other element of the rig and the associated device. The determination may include determining the value of ΔT + ΔRPM as preferred if it is less and / or substantially equal to ΔT BL + RPM . However, additional or alternative factors may also play a role in the determination made during operation 784.

Операция 788 включает ожидание в течение заданного периода времени или бурения до заданного интервала глубины перед повтором способа 700c с возвратом к операции 740. При этом в примере осуществления интервал может составлять всего 0 секунд или 0 футов, а способ возвращают к операции 740 по существу немедленно после выполнения операций 784 и/или 786. В альтернативе способ 700c может не потребовать итерации, при этом способ 700c может по существу заканчиваться после выполнения операций 784 и/или 786.Step 788 includes waiting for a predetermined period of time or drilling to a predetermined depth interval before repeating method 700c, returning to step 740. In this embodiment, the interval may be as little as 0 seconds or 0 feet, and the method returns to step 740 essentially immediately after performing operations 784 and / or 786. Alternatively, the method 700c may not require iteration, while the method 700c may essentially end after performing operations 784 and / or 786.

Кроме того, интервалы бурения -ΔWOB, +ΔWOB, -ΔRPM и +ΔROM могут быть по существу идентичными в пределах одной итерации способа 700c. В альтернативе один или более интервалов могут варьироваться по продолжительности или глубине относительно других интервалов. Точно так же величина, на которую нагрузка на долото уменьшается и увеличивается в операциях 742 и 754, может являться по существу идентичной или может варьироваться по отношению друг к другу в пределах одной итерации способа 700c. Величина, на которую частота вращения бурового долота уменьшается и увеличивается в операциях 766 и 778, может являться по существу идентичной или может варьироваться по отношению друг к другу в пределах одной итерации способа 700c. Изменения нагрузки на долото и частоты вращения бурового долота могут также изменяться или оставаться теми же относительно последующих итераций способа 700c.In addition, the drilling intervals -ΔWOB, + ΔWOB, -ΔRPM and + ΔROM can be substantially identical within the same iteration of method 700c. Alternatively, one or more intervals may vary in duration or depth relative to other intervals. Similarly, the amount by which the load on the bit decreases and increases in operations 742 and 754 may be substantially identical or may vary with respect to each other within the same iteration of method 700c. The amount by which the rotational speed of the drill bit decreases and increases in operations 766 and 778 may be substantially identical or may vary with respect to each other within the same iteration of method 700c. Changes in the load on the bit and the rotational speed of the drill bit may also change or remain the same relative to subsequent iterations of the method 700c.

На фиг. 8A показано схематическое изображение устройства 800 согласно одному или более аспектам настоящего описания. Устройство 800 может включать или составлять, по меньшей мере, часть устройства 100, показанного на фиг. 1, устройства 300, показанного на фиг. 3, устройства 400a, показанного на фиг. 4A, устройства 400b, показанного на фиг. 4B, устройства 400c, показанного на фиг. 4C, и/или устройства 690, показанного на фиг. 6B. Устройство 800 представляет собой пример осуществления, в котором один или более способов в рамках настоящего описания могут быть выполнены или иным путем осуществлены, включая способ 200a, показанный на фиг. 2A, способ 200b, показанный на фиг. 2B, способ 500, показанный на фиг. 5A, способ 600a, показанный на фиг. 6A, способ 600b, показанный на фиг. 6C, способ 600c, показанный на фиг. 6D, способ 700a, показанный на фиг. 7A, способ 700b, показанный на фиг. 7B, и/или способ 700c, показанный на фиг. 7C.In FIG. 8A is a schematic illustration of an apparatus 800 according to one or more aspects of the present description. The device 800 may include or constitute at least a portion of the device 100 shown in FIG. 1, of the device 300 shown in FIG. 3, of the device 400a shown in FIG. 4A, of the device 400b shown in FIG. 4B, the device 400c shown in FIG. 4C, and / or the device 690 shown in FIG. 6B. Apparatus 800 is an exemplary embodiment in which one or more of the methods described herein may be performed or otherwise implemented, including the method 200a shown in FIG. 2A, the method 200b shown in FIG. 2B, the method 500 shown in FIG. 5A, the method 600a shown in FIG. 6A, the method 600b shown in FIG. 6C, the method 600c shown in FIG. 6D, the method 700a shown in FIG. 7A, the method 700b shown in FIG. 7B and / or the method 700c shown in FIG. 7C.

Устройство 800 включает множество ручных или автоматизированных вводов данных, которые в совокупности именуются в настоящем описании как вводы 802. Устройство также включает множество контроллеров, вычислительных устройств, датчиков и других процессоров, в совокупности именуемых в настоящем описании как процессоры 804. Данные от различных вводов 802 передаются различным процессорам 804, как показано на фиг. 8A стрелкой 803. Устройство 800 также включает множество датчиков, кодовых датчиков положения, механизмов управления, приводов, двигателей и других сенсорных, измерительных и приводных устройств, в совокупности именуемых в настоящем описании как устройства 808. Различные данные и сигналы, в совокупности именуемые в настоящем описании как данные 806, передаются между различными процессорами 804 и различными устройствами 808, как показано на фиг. 8A стрелками 805.Apparatus 800 includes a variety of manual or automated data inputs, collectively referred to herein as inputs 802. The apparatus also includes multiple controllers, computing devices, sensors, and other processors, collectively referred to herein as processors 804. Data from various inputs 802 transmitted to various processors 804, as shown in FIG. 8A by arrow 803. Device 800 also includes a plurality of sensors, encoder encoders, control mechanisms, actuators, motors, and other sensory, measuring, and driving devices, collectively referred to herein as devices 808. Various data and signals, collectively referred to herein description as data 806 are transmitted between various processors 804 and various devices 808, as shown in FIG. 8A arrows 805.

Устройство 800 может также включать, быть связано с, или связано иным путем, с дисплеем 810, который может управляться или получать данные иным путем от одного или нескольких процессоров 804, если также не от других элементов устройства 800. Дисплей 810 может также именоваться в настоящем описании как операторский интерфейс, который может дополнительно включать один или более вводов 802 и/или процессоров 804.The device 800 may also include, be connected to, or otherwise connected to, a display 810, which may be controlled or receive data in another way from one or more processors 804, if not also from other elements of the device 800. Display 810 may also be referred to herein description as an operator interface, which may further include one or more inputs 802 and / or processors 804.

В примере осуществления, показанном на фиг. 8A, вводы 802 включают приспособления для введения следующих заданных значений, предельных значений, диапазонов и других данных:In the embodiment shown in FIG. 8A, inputs 802 include devices for inputting the following setpoints, limit values, ranges, and other data:

ввод 802a забойного давления;bottomhole pressure input 802a;

ввод 802b контрольного положения штуцера;input 802b control position fitting;

ввод 802c предельного значения перепада давления;enter 802c differential pressure limit value;

ввод 802d контрольного значения перепада давления;differential pressure input 802d;

ввод 802e предельного натяжения троса буровой лебедки;input of the 802e limit of drawworks cable tension;

ввод 802f предельного значения удельной механической энергии;input 802f specific mechanical energy limit value;

ввод 802g целевого значения удельной механической энергии;input 802g target value of specific mechanical energy;

ввод 802h заданного значения расхода бурового раствора;input 802h of the set value of the flow rate of the drilling fluid;

ввод 802i номинального значения давления насоса;input of 802i nominal pressure of the pump;

ввод 802j отрицательной амплитуды вала;input 802j negative shaft amplitude;

ввод 802k положительной амплитуды вала;input 802k positive shaft amplitude;

ввод 802l заданного значения скорости проходки;enter 802l setpoint rate of penetration;

ввод 802m насоса;input of 802m pump;

ввод 802n положения торца долота;bit end position input 802n;

ввод 802o частоты вращения бурового долота верхнего привода;input of the rotational speed of the drill bit of the top drive;

ввод 802p предельного крутящего момента верхнего привода;input of 802p top drive torque limit;

ввод 802q контрольного значения нагрузки на долото; иinput of 802q control value of the load on the bit; and

ввод 802r номинального значения нагрузки на долото.input of 802r nominal value of loading on a bit.

Впрочем, вводы 802 могут включать приспособления для введения дополнительных или альтернативных заданных значений, предельных значений, диапазонов и других данных в рамках настоящего описания.However, inputs 802 may include devices for introducing additional or alternative setpoints, limit values, ranges, and other data as part of the present description.

Ввод 802a забойного давления может указывать значение максимального требуемого давления газообразной и/или другой среды в нижнем конце ствола скважины. В альтернативе ввод 802a забойного давления может указывать диапазон, в пределах которого желательно поддерживается давление в забое ствола скважины. Такое давление может быть выражено как абсолютное давление или манометрическое давление (например, относительно атмосферного давления или какого-либо другого заданного давления).The bottomhole pressure input 802a may indicate the value of the maximum required pressure of the gaseous and / or other medium at the lower end of the wellbore. In the alternative, bottomhole pressure input 802a may indicate a range within which bottomhole pressure is desirably maintained. Such pressure can be expressed as absolute pressure or gauge pressure (for example, relative to atmospheric pressure or some other predetermined pressure).

Ввод 802b контрольного положения штуцера может являться заданной точкой или значением, которое указывает желательное положение штуцера. В альтернативе ввод 802b контрольного положения штуцера может указывать диапазон, в пределах которого желательно поддерживается положение дроссельной катушки. Штуцер может представлять собой устройство, имеющее проходное отверстие или другие средства, которые позволяют регулировать расход текучей среды и/или давление. Штуцер может быть установлен на конце штуцерной линии, которая является трубой высокого давления, идущей от выпускного отверстия на блоке противовыбросового превентора, через который жидкость под давлением в стволе скважины может течь из скважины через штуцерную линию к штуцеру, понижая, таким образом, давление текучей среды (например, до атмосферного давления). Ввод 802b контрольного положения штуцера может являться двойным индикатором, отражающим положение штуцера как "открытое" или "закрытое". В альтернативе ввод 802b контрольного положения штуцера может быть указан в процентах, указывающих степень, на которую штуцер частично открыт или закрыт.Entering the nozzle reference position 802b may be a set point or value that indicates the desired nozzle position. In the alternative, input 802b of the control position of the fitting may indicate a range within which the position of the choke coil is desirably maintained. The fitting may be a device having a bore or other means that allow you to adjust the flow rate of the fluid and / or pressure. The fitting can be installed at the end of the nozzle line, which is a high pressure pipe extending from the outlet on the blowout preventer block, through which liquid under pressure in the wellbore can flow from the well through the nozzle line to the nozzle, thereby lowering the pressure of the fluid (for example, to atmospheric pressure). Entering the nozzle reference position 802b may be a dual indicator reflecting the nozzle position as “open” or “closed”. Alternatively, input 802b of the control position of the nozzle may be indicated as a percentage indicating the extent to which the nozzle is partially open or closed.

Ввод 802c предельного значения перепада давления может являться значением, указывающим максимальный или минимальный перепад давления в гидравлическом забойном двигателе. В альтернативе ввод 802c предельного значения перепада давления может указывать диапазон, в пределах которого желательно поддерживается перепад давления в гидравлическом забойном двигателе. Ввод контрольного значения перепада давления 802d может являться заданной точкой или значением, указывающим требуемый перепад давления в гидравлическом забойном двигателе. В примере осуществления ввод 802c предельного значения перепада давления является значением, указывающим максимальный требуемый перепад давления в гидравлическом забойном двигателе, а ввод 802 контрольного значения перепада давления контрольного значения является значением, указывающим номинальный требуемый перепад давления в гидравлическом забойном двигателе.Entering the 802c differential pressure limit value may be a value indicating a maximum or minimum pressure differential in a downhole hydraulic motor. Alternatively, entering an 802c differential pressure limit value may indicate a range within which a differential pressure in the downhole hydraulic motor is desirably maintained. The input of the 802d differential pressure reference can be a set point or a value indicating the desired differential pressure in the downhole hydraulic motor. In an embodiment, the input 802c of the differential pressure limit value is a value indicating the maximum required differential pressure in the downhole motor, and the input 802 of the reference differential pressure control value is a value indicating the nominal required differential pressure in the hydraulic downhole motor.

Ввод 802e предельного натяжения троса буровой лебедки может являться значением, указывающим максимальное усилие, приложенное к буровой лебедке буровым тросом (например, при поддерживании бурильной колонны над забоем или при подъеме оборудования, установленного в стволе скважины). Например, ввод предельного натяжения троса буровой лебедки 802e может указывать максимальную нагрузку на крюк, которая должна поддерживаться буровой лебедкой в ходе работы. Ввод предельного натяжения троса буровой лебедки 802e может быть выражен как максимальный вес или натяжение бурового троса, которое может выдержать буровая лебедка без повреждения буровой лебедки, бурового троса и/или другого оборудования.Entering 802e of the maximum drawbar tension can be a value indicating the maximum force applied to the drill winch by the drill cable (for example, while maintaining the drill string over the bottom or when lifting equipment installed in the wellbore). For example, entering the limit tension of the 802e winch cable may indicate the maximum hook load that the winch must support during operation. Entering the limit tension of the 802e drawworks cable can be expressed as the maximum weight or drawbar tension that the drawworks can withstand without damaging the drawworks, drill cable and / or other equipment.

Ввод 802f предельного значения удельной механической энергии может являться значением, указывающим максимальную или минимальную удельную механическую энергию, требуемую в ходе бурения. В альтернативе ввод 802f предельного значения удельной механической энергии может являться диапазоном, в пределах которого удельная механическая энергия желательно поддерживается в ходе бурения. Как описано выше, фактическое значение удельной механической энергии, по меньшей мере, частично зависит от нагрузки на долото, диаметра долота, скорости вращения бурового долота, крутящего момента бурильной колонны и скорости проходки, каждое из которых может регулироваться согласно аспектам настоящего описания с поддерживанием желательной удельной механической энергии. Ввод 802g целевого значения удельной механической энергии может являться значением, указывающим требуемую удельную механическую энергию, или диапазоном, в пределах которого удельная механическая энергия желательно поддерживается в ходе бурения. В примере осуществления ввод 802f предельного значения удельной механической энергии является значением или диапазоном, указывающим максимальную и/или минимальную удельную механическую энергию, а ввод 802g целевого значения удельной механической энергии - значением, указывающим требуемую номинальную удельную механическую энергию.Entering the 802f specific mechanical energy limit value may be a value indicating the maximum or minimum specific mechanical energy required during drilling. Alternatively, inputting 802f of the specific mechanical energy limit value may be a range within which the specific mechanical energy is desirably maintained during drilling. As described above, the actual value of the specific mechanical energy is at least partially dependent on the load on the bit, the diameter of the bit, the rotational speed of the drill bit, the torque of the drill string and the penetration rate, each of which can be adjusted according to aspects of the present description while maintaining the desired specific mechanical energy. Entering 802g of the target specific mechanical energy value may be a value indicating the desired specific mechanical energy, or a range within which the specific mechanical energy is desirably maintained during drilling. In an embodiment, the input 802f of the specific mechanical energy limit value is a value or range indicating the maximum and / or minimum specific mechanical energy, and the 802g input of the specific mechanical energy specific value is a value indicating the desired nominal specific mechanical energy.

Ввод заданного значения расхода бурового раствора 802h может являться значением, указывающим максимальный, минимальный или номинальный требуемый расход бурового раствора на выпуске бурового насоса. В альтернативе ввод заданного значения расхода бурового раствора 802h может являться диапазоном, в пределах которого желательно поддерживается расход бурового раствора. Ввод 802i номинального давления насоса может являться значением, указывающим текущее, требуемое, начальное, измеренное или другое номинальное давление бурового насоса. Номинальное давление бурового насоса обычно является разностью между давлением бурового раствора и давлением в кольцевом пространстве или в стволе скважины, когда бурильная колонна удерживается над забоем.Entering a predetermined mud flow rate 802h may be a value indicating a maximum, minimum, or nominal required mud flow rate at the outlet of the mud pump. Alternatively, entering a predetermined flow rate of the 802h drilling fluid may be a range within which a drilling fluid flow is desirably maintained. Entering the 802i nominal pump pressure may be a value indicating the current, required, initial, measured, or other nominal pressure of the mud pump. The nominal pressure of the mud pump is usually the difference between the mud pressure and the pressure in the annular space or in the borehole when the drill string is held above the bottom.

Ввод 802j отрицательной амплитуды вала может являться значением, указывающим максимальное требуемое вращение вала из нейтральной точки колебания вала в первом угловом направлении, тогда как ввод 802k положительной амплитуды вала может являться значением, указывающим максимальное требуемое вращение вала из нейтральной точки колебания вала в противоположном угловом направлении. Например, в ходе работы верхнего привода, который вызывает колебание вала, ввод 802j отрицательной амплитуды вала может указывать максимальное требуемое вращение вала по часовой стрелке в направлении нейтральной точки колебания, а ввод 802k положительной амплитуды вала может указывать максимальное требуемое вращение вала против часовой стрелки в направлении нейтральной точки колебания.Negative shaft amplitude input 802j may be a value indicating the maximum required shaft rotation from the neutral shaft oscillation point in the first angular direction, while positive shaft amplitude input 802j may be the value indicating the maximum required shaft rotation from the neutral shaft oscillation point in the opposite angular direction. For example, during operation of the top drive that causes the shaft to oscillate, inputting negative shaft amplitude 802j may indicate the maximum required rotation of the shaft clockwise in the direction of the neutral point of vibration, and entering 802k positive amplitude of the shaft may indicate the maximum required rotation of the shaft counterclockwise neutral point of oscillation.

Ввод 802l заданного значения скорости проходки может являться значением, указывающим максимальную, минимальную или номинальную требуемую скорость проходки. В альтернативе ввод заданного значения скорости проходки 802l может являться диапазоном, в пределах которого желательно поддерживается скорость проходки.Entering the 802l setpoint rate of the penetration rate may be a value indicating the maximum, minimum, or nominal required penetration rate. Alternatively, entering a predetermined value of the 802l penetration rate may be a range within which the penetration rate is desirably maintained.

Ввод 802m насоса может являться значением, указывающим максимальный, минимальный или номинальный требуемый расход, мощность, скорость (например, число ходов в минуту) и/или другой рабочий параметр, связанный с работой бурового насоса. Например, буровой насос фактически может включать больше одного насоса, при этом ввод 802m насоса может указывать требуемое максимальное или номинальное общее давление, расход или другие параметры на выпуске нескольких буровых насосов, или же насосная система работает совместно с несколькими буровыми насосами.The input of the 802m pump may be a value indicating the maximum, minimum, or nominal required flow rate, power, speed (e.g., number of strokes per minute) and / or other operating parameter associated with the operation of the mud pump. For example, a mud pump may actually include more than one pump, with an 802m pump inlet may indicate the required maximum or nominal total pressure, flow rate, or other parameters at the outlet of several mud pumps, or the pump system works in conjunction with several mud pumps.

Ввод 802n положения торца долота может являться значением, указывающим требуемую ориентацию торца долота. В альтернативе ввод 802n положения торца долота может являться диапазоном, в пределах которого желательно поддерживается торец долота. Ввод 802n положения торца долота может быть выражен как один или несколько углов относительно неподвижной или заданной координатной точки. Например, ввод 802n положения торца долота может представлять требуемую ориентацию торца долота по азимуту относительно географического севера и/или требуемый наклон торца долота относительно вертикали. Как описано выше, в некоторых вариантах осуществления его вводят напрямую, или он может быть основан на заданной траектории бурения. В процессе бурения с использованием способа на фиг. 5A ориентация торца долота может быть рассчитана на основе других данных, таких как данные инклинометрии или данные по направлению и величина отклонения от заданной траектории бурения. Это может являться значением, которое оценивают для направления ОНБК по измененной траектории бурения.The bit end position input 802n may be a value indicating a desired bit end orientation. In an alternative, bit end position input 802n may be a range within which a bit end is desirably maintained. The bit end position input 802n may be expressed as one or more angles with respect to a fixed or predetermined coordinate point. For example, inputting the bit end position 802n may represent the desired azimuthal orientation of the bit end relative to geographic north and / or the desired inclination of the bit end relative to the vertical. As described above, in some embodiments, it is administered directly, or it can be based on a predetermined drilling path. During drilling using the method of FIG. 5A, the bit face orientation can be calculated based on other data, such as inclinometry data or directional data and the amount of deviation from a given drilling path. This may be the value that is estimated for the direction of the BHA along an altered drilling path.

Ввод 802o скорости вращения верхнего привода может являться значением, указывающим максимальную, минимальную или номинальную требуемую частоту вращения верхнего привода. В альтернативе ввод 802o может являться диапазоном, в пределах которого желательно поддерживается частота вращения верхнего привода. Ввод 802p предельного крутящего момента верхнего привода может являться значением, указывающим максимальный крутящий момент, развиваемый верхним приводом.The input of the 802o speed of the top drive may be a value indicating the maximum, minimum, or nominal required speed of the top drive. Alternatively, the 802o input may be a range within which the top drive rotational speed is desirably maintained. The input of the upper drive limit torque 802p may be a value indicating the maximum torque developed by the upper drive.

Ввод 802q контрольного значения нагрузки на долото может являться значением, указывающим максимальную, минимальную или номинальную требуемую нагрузку на долото, возникающую в результате действия веса бурильной колонны на буровое долото, хотя также могут учитываться другие силы, влияющие на нагрузку на долото, такие как трение между бурильной колонной и стволом скважины. В альтернативе ввод 802q контрольного значения нагрузки на долото может являться диапазоном, в котором желательно поддерживается нагрузка на долото. Ввод 802r номинального значения нагрузки на долото может являться значением, указывающим текущее, требуемое, начальное, измеренное или другое номинальное значение нагрузки на долото, в котором учитывается нагрузка на крюк и вес бурильной колонны, когда последняя удерживается над забоем.Entering the 802q drill bit reference value may be a value indicating the maximum, minimum, or nominal required bit load resulting from the action of the weight of the drill string on the drill bit, although other forces affecting the bit load, such as friction between drill string and borehole. Alternatively, entering an 802q bit load reference value may be a range in which a bit load is desirably maintained. Entering the 802r nominal bit load value may be a value indicating the current, required, initial, measured, or other nominal bit load value, which takes into account the hook load and drill string weight when the drill string is held above the bottom.

Один или более вводов 802 может включать клавиатуру, устройство идентификации речи, диск, джойстик, мышку, базу данных и/или другое стандартное или перспективное устройство ввода. Один или более вводов 802 может поддерживать ввод данных из локальных и/или удаленных местоположений. Один или больше вводов 802 может включать средства для выбора пользователем заданных контрольных точек, значений или диапазонов, например, с помощью одного или нескольких выпадающих меню. Один или более вводов 802, дополнительно или альтернативно, может обеспечивать автоматизированное введение посредством одного или более процессоров 804, например, путем выполнения одной или более процедур поиска в базе данных. Один или более вводов 802, возможно в соединении с другими элементами устройства 800, может поддерживать работу и/или контроль со станций на буровой площадке, а также из одного или более удаленных местоположений. Каждый из вводов 802 может иметь индивидуальные приспособления для ввода, хотя два или более из вводов 802 могут вместе иметь одно приспособление для ввода. Один или более вводов 802 может позволять ввод оператору, хотя один или больше вводов 802 альтернативно может обеспечивать автоматический ввод данных компьютером, программным обеспечением, модулем, подпрограммой, путем поиска в базе данных, алгоритмом, вычислением и/или иным путем. Один или более вводов 802 может служить для такого автоматического ввода данных, но с переопределенной функцией, посредством которой человек-оператор может одобрить или скорректировать автоматически введенные данные.One or more of the inputs 802 may include a keyboard, a speech identification device, a disk, a joystick, a mouse, a database, and / or another standard or prospective input device. One or more inputs 802 may support data input from local and / or remote locations. One or more entries 802 may include means for the user to select preset control points, values, or ranges, for example, using one or more drop-down menus. One or more inputs 802, additionally or alternatively, can provide automated input by one or more processors 804, for example, by performing one or more database searches. One or more of the inputs 802, possibly in conjunction with other elements of the device 800, may support operation and / or monitoring from stations at the wellsite, as well as from one or more remote locations. Each of the inputs 802 may have individual input devices, although two or more of the inputs 802 may together have one input device. One or more of the inputs 802 may allow input to the operator, although one or more of the inputs 802 may alternatively provide automatic input of data by a computer, software, module, subroutine, by searching the database, algorithm, calculation, and / or otherwise. One or more inputs 802 may serve for such automatic data entry, but with an overridden function by which a human operator can approve or adjust automatically entered data.

В примере осуществления, показанном на фиг. 8A, устройства 808 включают следующие элементы:In the embodiment shown in FIG. 8A, devices 808 include the following elements:

датчик 808a положения блока;block position sensor 808a;

датчик 808b давления в кольцевом пространстве;annular pressure sensor 808b;

датчик 808c положения штуцера;fitting 808c;

датчик 808d нагрузки на крепление неподвижного конца троса;a fixed load cable end load sensor 808d;

кодовый датчик 808e положения буровой лебедки;winch position encoder 808e;

датчик 808f давления бурового раствора;drilling fluid pressure sensor 808f;

гравитационный датчик 808g ИПБ торца долота;Gravity sensor 808g IPB bit end face;

магнитный датчик 808h ИПБ торца долота;magnetic bit sensor 808h IPB;

датчик 808i расхода возвратной линии;return line flow sensor 808i;

датчик 808j веса бурового раствора в возвратной линии;return line weight sensor 808j;

кодовый датчик 808k положения верхнего привода;top drive encoder 808k;

датчик 808l крутящего момента верхнего привода;top drive torque sensor 808l;

привод 808m штуцера;fitting drive 808m;

привод 808n буровой лебедки;drawworks drive 808n;

двигатель 808o буровой лебедки;drawworks engine 808o;

привод 808p бурового насоса;mud pump drive 808p;

привод 808q верхнего привода; иtop drive 808q drive; and

двигатель 808r верхнего привода.top drive engine 808r.

Впрочем, устройства 808 могут включать дополнительные или альтернативные устройства в рамках настоящего описания. Устройства 808 предназначены для работы во взаимодействии с соответствующими буровой лебедкой, штуцером, буровым насосом, верхним приводом, блоком, бурильной колонной и/или другими элементами буровой установки. В альтернативе устройства 808 также включают один или более других элементов буровой установки из указанных.However, devices 808 may include additional or alternative devices as part of the present description. Devices 808 are designed to work in conjunction with a suitable drawworks, fitting, mud pump, top drive, block, drill string, and / or other elements of the rig. In an alternative, devices 808 also include one or more of the other elements of a rig out of these.

Датчик 808a положения блока может представлять собой или включать оптический датчик, радиодатчик, оптический или другой кодовый датчик положения или датчик другого типа, предназначенный для детектирования относительного или абсолютного вертикального положения блока. Датчик положения блока 808a может быть соединен, или может представлять собой единое целое, с блоком, кронблоком, буровой лебедкой и/или другим элементом устройства 800 или буровой установки.The block position sensor 808a may be or include an optical sensor, a radio sensor, an optical or other encoder position sensor, or another type of sensor for detecting the relative or absolute vertical position of the block. The position sensor of block 808a may be connected, or may be integral, with the block, crown block, drawworks and / or other element of device 800 or drilling rig.

Датчик 808b давления в кольцевом пространстве предназначен для детектирования давления в кольцевом пространстве, определенном между бурильной колонной и обсадной трубой или стволом скважины, и может представлять собой или включать один или более преобразователей, тензометров и/или других устройств для детектирования изменений давления или детектирования давления иным образом. Датчик 808b давления в кольцевом пространстве может быть присоединен к обсадной трубе, бурильной колонне и/или другому элементу устройства 800 или буровой установки, и может быть установлен на или вблизи поверхности ствола скважины, немного ниже поверхности или значительно глубже в стволе скважины.The annular pressure sensor 808b is designed to detect annular pressure defined between the drill string and the casing or borehole, and may comprise or include one or more transducers, strain gauges, and / or other devices for detecting pressure changes or other pressure detection way. The annulus pressure sensor 808b may be coupled to the casing, drill string and / or other element of the device 800 or rig, and may be mounted on or near the surface of the wellbore, slightly lower than the surface, or much deeper in the wellbore.

Датчик 808c положения штуцера предназначен для определения того, открыт ли штуцер, или закрыт, и может также служить для определения степени, на которую штуцер частично открыт или закрыт. Датчик 808c положения штуцера может быть соединен, или может представлять собой единое целое, со штуцером, приводом штуцера и/или другим элементом устройства 800 или буровой установки. Штуцер может альтернативно поддерживать установленное давление или стабилизировать массовый расход, например, в зависимости от давления в кольцевом пространстве. Это может быть измерено с помощью дополнительного массового расходомера 808s.The fitting position sensor 808c is for determining whether the fitting is open or closed, and may also serve to determine the extent to which the fitting is partially open or closed. The nozzle position sensor 808c may be coupled, or may be integral, with the nozzle, the nozzle drive, and / or another element of the device 800 or of the drilling rig. The fitting can alternatively maintain the set pressure or stabilize the mass flow, for example, depending on the pressure in the annular space. This can be measured using an optional 808s mass flow meter.

Датчик 808d нагрузки на крепление неподвижного конца предназначен для определения натяжения бурового троса на или вблизи крепления неподвижного конца. Он может включать один или более преобразователей, тензометров и/или других датчиков, присоединенных к буровому тросу.The fixed-end mount load sensor 808d is for detecting drill cable tension at or near the fixed-end mount. It may include one or more transducers, strain gauges, and / or other sensors attached to the drill cable.

Кодовый датчик 808e положения буровой лебедки предназначен для определения углового положения шкивов буровой лебедки, на которые опирается буровой трос. Он может включать один или более оптических кодовых датчиков положения, интерферометров и/или других датчиков, предназначенных для определения углового положения шкива и/или любого изменения углового положения шкива. Кодовый датчик 808e положения буровой лебедки может включать один или более элементов, соединенных, или представляющих единое целое, со шкивом и/или стационарной частью буровой лебедки.The winch position encoder 808e is designed to determine the angular position of the winch pulleys on which the drill cable rests. It may include one or more optical encoder encoders, interferometers and / or other sensors designed to determine the angular position of the pulley and / or any change in the angular position of the pulley. The drawworks position encoder 808e may include one or more elements connected to or integrally with a pulley and / or stationary part of the drawworks.

Датчик 808f давления бурового раствора предназначен для измерения давления рабочей жидкости на выходе из забойного двигателя и может представлять собой или включать один или несколько преобразователей, тензометров и/или других устройств для определения давления жидкости. Он может быть соединен, или может представлять собой единое целое, с буровым насосом и, таким образом, размещен на поверхности или вблизи устья скважины.The mud pressure sensor 808f is designed to measure the pressure of the working fluid at the outlet of the downhole motor and may comprise or include one or more transducers, strain gauges and / or other devices for determining fluid pressure. It can be connected, or can be a single unit, with a mud pump and, thus, placed on the surface or near the wellhead.

Гравитационный датчик 808g ИПБ торца долота предназначен для определения ориентации торца долота на основе гравитации. Магнитный датчик 808h ИПБ торца долота предназначен для определения ориентации торца долота на основе магнитного поля. Указанные датчики 808g и 808h могут быть соединены, или могут представлять собой единое целое, с узлом ИПБ и, таким образом, размещены в скважине.Gravity sensor 808g IPB of the end face of the bit is designed to determine the orientation of the end face of the bit based on gravity. The magnetic end face sensor 808h IPB is designed to determine the orientation of the end face of the bit based on the magnetic field. These sensors 808g and 808h can be connected, or can be a single unit, with the IPB node and, thus, are placed in the well.

Датчик 808i потока возвратной линии предназначен для определения расхода бурового раствора в возвратной линии, который может быть выражен в галлон/мин. Датчик веса бурового раствора в возвратной линии 808j предназначен для измерения веса бурового раствора, текущего по возвратной линии. Указанные датчики 808i и 808j могут быть соединены с возвратной линией и, таким образом, могут быть размещены на поверхности или вблизи устья скважины.The return line flow sensor 808i is for detecting the flow rate of the drilling fluid in the return line, which can be expressed in gallons / min. The mud weight sensor in the return line 808j is designed to measure the weight of the drilling fluid flowing along the return line. Said sensors 808i and 808j can be connected to a return line and thus can be placed on the surface or near the wellhead.

Кодовый датчик 808k положения верхнего привода предназначен для определения углового положения вала. Он может включать один или более оптических кодовых датчиков положения, интерферометров и/или других датчиков, предназначенных для определения углового положения вала и/или любого изменения углового положения вала относительно верхнего привода, географического севера или некоторой другой неподвижной координатной точки. Датчик 808l крутящего момента верхнего привода предназначен для измерения крутящего момента, приложенного верхним двигателем, или крутящего момента, необходимого для вращения вала или бурильной колонны с текущей скоростью. Указанные датчики 808k и 808l могут быть соединены, или могут представлять собой единое целое, с верхним приводом.The encoder 808k position of the top drive is designed to determine the angular position of the shaft. It may include one or more optical encoders, interferometers and / or other sensors designed to determine the angular position of the shaft and / or any change in the angular position of the shaft relative to the top drive, geographic north, or some other fixed coordinate point. The top drive torque sensor 808l is for measuring the torque applied by the top engine or the torque needed to rotate the shaft or drill string at the current speed. These sensors 808k and 808l can be connected, or can be a single unit, with top drive.

Привод 808m штуцера предназначен для приведения в действие штуцера для переведения штуцера в открытое, закрытое положение и/или одно или более положений между полностью открытым и полностью закрытым положением. Привод штуцера может являться гидравлическим, пневматическим, механическим, электрическим или комбинацией перечисленного.Choke actuator 808m is designed to actuate a choke to move the choke to an open, closed position and / or one or more positions between a fully open and a fully closed position. The fitting drive may be hydraulic, pneumatic, mechanical, electrical, or a combination of the above.

Привод 808n буровой лебедки предназначен для подачи электрического сигнала двигателю 808o буровой лебедки для приведения ее в действие. Привод 808o буровой лебедки предназначен для вращения шкива, на который опирается буровой трос, подаваемый или сматываемый таким образом.The drawworks drive 808n is designed to provide an electrical signal to the drawworks motor 808o to drive it. The drawworks drive 808o is designed to rotate the pulley on which the drill cable rests, fed or wound in this way.

Привод 808p бурового насоса предназначен для подачи электрического сигнала буровому насосу и регулирования, таким образом, расхода и/или давления бурового насоса на выходе. Привод 808q верхнего привода предназначен для подачи электрического сигнала двигателю верхнего привода 808r для приведения его в действие. Двигатель верхнего привода 808r предназначен для вращения вала и вращения, таким образом, бурильной колонны, соединенной с валом.The mud pump drive 808p is designed to provide an electrical signal to the mud pump and thereby control the flow rate and / or pressure of the mud pump at the outlet. The top drive 808q is intended to provide an electrical signal to the top drive 808r to drive it. The top drive motor 808r is designed to rotate the shaft and thus rotate the drill string connected to the shaft.

В примере осуществления, показанном на фиг. 8A, данные 806, передаваемые между устройствами 808 и процессорами 804, включают следующее:In the embodiment shown in FIG. 8A, data 806 transmitted between devices 808 and processors 804 includes the following:

положение 806a блока;block position 806a;

давление 806b в кольцевом пространстве;pressure 806b in the annular space;

положение 806c штуцера;fitting position 806c;

нагрузка 806d на крюк;load 806d per hook;

давление 806e бурового раствора;drilling fluid pressure 806e;

ход/фаза 806f бурового насоса;mud pump stroke / phase 806f;

вес 806g бурового раствора;weight 806g of drilling fluid;

положение 806h вала;shaft position 806h;

возвратный поток 806i;return flow 806i;

торец 806j долота;end face 806j bits;

крутящий момент 806k верхнего привода;806k top drive torque;

сигнал 806l включения штуцера;connection signal 806l;

сигнал 806m включения буровой лебедки;winch enable signal 806m;

сигнал 806n включения бурового насоса;mud pump turn-on signal 806n;

сигнал 806o включения верхнего привода; иtop drive enable signal 806o; and

сигнал 806p ограничения крутящего момента верхнего привода.top drive torque limit signal 806p.

Впрочем, данные 806, передаваемые между устройствами 808 и процессорами 804, могут включать дополнительные или альтернативные данные в рамках настоящего описания.However, data 806 transmitted between devices 808 and processors 804 may include additional or alternative data as part of the present description.

В примере осуществления, показанном на фиг. 8A, процессоры 804 включают следующие элементы:In the embodiment shown in FIG. 8A, processors 804 include the following elements:

контроллер 804a штуцера;fitting controller 804a;

контроллер 804b барабана;a drum controller 804b;

контроллер 804c бурового насоса;mud pump controller 804c;

контроллер 804d колебания;oscillation controller 804d;

контроллер 804e положения вала;shaft position controller 804e;

контроллер 804f торца долота;bit end controller 804f;

устройство 804g для вычисления d-экспоненты;a device 804g for calculating the d-exponent;

устройство 804h для вычисления скорректированной d-экспоненты;a device 804h for calculating the adjusted d-exponent;

устройство 804i для вычисления удельной механической энергии;device 804i for calculating specific mechanical energy;

устройство 804l для вычисления скорости проходки;a device 804l for calculating the rate of penetration;

устройство 804m для вычисления фактической глубины;a device 804m for calculating the actual depth;

устройство 804n для вычисления нагрузки на долото;a device 804n for calculating the load on the bit;

датчик 804o заклинивания/проскальзывания; иjamming / slipping sensor 804o; and

диаграмма 804p результатов замеров инклинометрии.chart 804p results of measurements of inclinometry.

Впрочем, процессоры 804 могут включать дополнительные или альтернативные контроллеры, устройства для вычисления, датчики, накопители данных и/или другие процессоры в рамках настоящего описания.However, processors 804 may include additional or alternative controllers, computing devices, sensors, data storage devices and / or other processors as part of the present description.

Контроллер 804a штуцера предназначен для получения забойного давления, установленного вводом 802a забойного давления, давления 806b в кольцевом пространстве от датчика 808b давления в кольцевом пространстве, положения штуцера 806c от датчика 808c положения штуцера, а также веса 806g бурового раствора от датчика веса бурового раствора в возвратной линии 808j. Контроллер 804a штуцера может также получать данные забойного давления от устройства 804k для вычисления давления. В альтернативе процессоры 804 могут включать устройство сравнения, суммирующее или другое устройство, выполняющее алгоритм, в котором используются установочные параметры забойного давления, полученные из ввода 802a забойного давления, и текущее забойное давление, полученное от устройства 804k для вычисления давления, при этом результат подобного алгоритма поступает в контроллер 804a штуцера вместо или в дополнение к установочным параметрам забойного давления и/или текущему давлению забоя. Контроллер 804a штуцера предназначен для обработки полученных данных и генерации сигнала включения штуцера 806l, который затем передается приводу 808 штуцера.The nozzle controller 804a is designed to obtain a bottomhole pressure set by the bottomhole pressure input 802a, the annular pressure 806b from the annular pressure sensor 808b, the nozzle position 806c from the nozzle position sensor 808c, and the mud weight 806g from the mud weight sensor in the return lines 808j. The union controller 804a may also receive bottomhole pressure data from a pressure calculating device 804k. Alternatively, processors 804 may include a comparison device, an adder or other device that performs an algorithm that uses the bottomhole pressure settings obtained from the bottomhole pressure input 802a and the current bottomhole pressure obtained from the pressure calculator 804k, the result of a similar algorithm enters the fitting controller 804a instead of or in addition to the bottomhole pressure settings and / or the current bottomhole pressure. A choke controller 804a is designed to process the received data and generate a choke on signal 806l, which is then transmitted to the choke actuator 808.

Например, если текущее забойное давление превышает установленное забойное давление, то сигнал включения штуцера 806l может указывать, чтобы привод штуцера 808m больше открывал штуцер, увеличивая, таким образом, возвратный поток и уменьшая текущее забойное давление. Аналогичным образом, если текущее забойное давление меньше, чем установленное забойное давление, то тогда сигнал включения штуцера 806l может указывать, чтобы привод 808mFor example, if the current bottom-hole pressure exceeds the set bottom-hole pressure, then the enable signal of the nozzle 806l may indicate that the drive of the nozzle 808m opens the nozzle more, thereby increasing the return flow and decreasing the current bottom-hole pressure. Similarly, if the current bottomhole pressure is less than the set bottomhole pressure, then the enable signal of the fitting 806l may indicate that the actuator 808m

штуцера больше закрывал штуцер, уменьшая, таким образом, возвратный поток и увеличивая текущее забойное давление. Включение привода 808m штуцера может выполняться пошагово, при этом сигнал 806l включения штуцера неоднократно указывает, чтобы привод 808m штуцера открывался или закрывался на заданную величину, пока текущее забойное давление не будет соответствовать установленным параметрам забойного давления. В альтернативе сигнал 806l включения штуцера может указывать, чтобы привод 808m штуцера открывался или закрывался на величину, пропорциональную текущей разности между текущим забойным давлением и установленным забойным давлением.the nozzle closed the nozzle more, thus reducing the return flow and increasing the current bottomhole pressure. The choke actuator 808m can be turned on step by step, while the choke enable signal 806l repeatedly indicates that the choke actuator 808m opens or closes by a predetermined amount until the current bottom-hole pressure matches the set bottom-hole pressure parameters. Alternatively, the choke enable signal 806l may indicate that the choke actuator 808m opens or closes proportionally to the current difference between the current bottomhole pressure and the set bottomhole pressure.

Контроллер 804b барабана предназначен для получения заданного значения скорости проходки из ввода 802l заданного значения скорости проходки, а также текущей скорости проходки от устройства 804l для вычисления скорости проходки. Контроллер 804b барабана также предназначен для получения данных нагрузки на долото от устройства сравнения, суммирующего или другого устройства, выполняющего алгоритм, в котором используется контрольное значение нагрузки на долото из ввода 802g контрольного значения нагрузки на долото и текущая нагрузка на долото от устройства 804n для вычисления нагрузки на долото. Указанные данные нагрузки на долото могут быть изменены на основе текущих данных удельной механической энергии. В альтернативе контроллер 804b барабана предназначен для получения контрольного значения нагрузки на долото из ввода 802g контрольного значения нагрузки на долото и текущего значения нагрузки на долото от устройства 804n для вычисления нагрузки на долото непосредственно, а затем выполнения сравнения нагрузки на долото или суммирующего алгоритма непосредственно. Контроллер 804b барабана также предназначен для получения данных перепада давления от устройства сравнения, суммирующего или другого устройства, выполняющего алгоритм, в котором используется контрольное значение перепада давления, полученное из ввода 802d контрольного значения перепада давления и текущего значения перепада давления, полученного от одного из процессоров 804, который предназначен для определения текущего значения перепада давления. Текущее значение перепада давления может быть скорректировано с учетом давления 806b в кольцевом пространстве.The drum controller 804b is designed to obtain a predetermined rate of penetration from an input 802l of a predetermined rate of penetration, as well as the current penetration rate from the device 804l to calculate the penetration rate. The drum controller 804b is also designed to receive bit load data from a comparator, summarizer or other device that performs an algorithm that uses a bit load reference value from an 802g input of the bit load reference value and a current bit load from the 804n device to calculate the load on the chisel. The indicated bit load data can be changed based on current specific mechanical energy data. Alternatively, the drum controller 804b is designed to obtain a bit load reference value from input 802g of a bit load reference value and a current bit load value from the device 804n to directly calculate the bit load, and then perform a bit load comparison or a summing algorithm directly. The drum controller 804b is also designed to receive differential pressure data from a comparison device, a summing device, or another device that implements an algorithm that uses a differential pressure reference value obtained from an 802d input of a differential pressure control and a current differential pressure value received from one of the processors 804 , which is designed to determine the current value of the differential pressure. The current differential pressure value can be adjusted to account for the pressure 806b in the annular space.

Контроллер 804b барабана предназначен для обработки полученных данных и для генерации сигнала 806m включения буровой лебедки, который затем передается приводу 808n буровой лебедки. Например, если текущее значение нагрузки на долото, полученное от устройства 804n для вычисления нагрузки на долото меньше, чем контрольное значение нагрузки на долото, полученной из ввода 802q контрольного значения нагрузки на долото, то сигнал 806m включения буровой лебедки может указывать приводу буровой лебедки 808n, чтобы он управлял двигателем буровой лебедки, который в свою очередь подает буровой трос. Если текущее значение нагрузки на долото меньше, чем контрольное значение нагрузки на долото, то сигнал включения буровой лебедки 806m может указывать приводу буровой лебедки 808n, чтобы он управлял двигателем буровой лебедки 808o, который в свою очередь сматывает буровой трос.The drum controller 804b is designed to process the received data and to generate a winch enable signal 806m, which is then transmitted to the winch drive 808n. For example, if the current value of the load on the bit received from the device for calculating the load on the bit is less than the control value of the load on the bit obtained from the input 802q of the control value of the load on the bit, then the winch enable signal 806m may indicate the winch drive 808n, so that he drives the winch motor, which in turn feeds the drill cable. If the current value of the bit load is less than the reference value of the bit load, then the winch enable signal 806m may indicate the winch drive 808n to drive the winch motor 808o, which in turn wraps the drill cable.

Если текущее значение скорости проходки, полученное от устройства 804l для вычисления скорости проходки меньше, чем заданное значение скорости проходки, полученное из ввода 802l заданного значения скорости проходки, то сигнал включения буровой лебедки 806m может указывать приводу буровой лебедки 808n, чтобы он управлял двигателем буровой лебедки, который в свою очередь подает буровой трос. Если текущее значение скорости проходки превышает заданное значение скорости проходки, то сигнал 806m включения буровой лебедки может указывать приводу буровой лебедки 808n, чтобы он управлял двигателем буровой лебедки 808o, который в свою очередь сматывает буровой трос.If the current penetration rate value received from the penetration rate calculator 804l is less than the predetermined penetration rate value obtained from the 802l input of the predetermined penetration rate, then the winch enable signal 806m may indicate the winch drive 808n to drive the winch motor , which in turn feeds the drill cable. If the current penetration rate exceeds a predetermined penetration rate, then the winch enable signal 806m may indicate the winch drive 808n to drive the winch motor 808o, which in turn wraps the drill cable.

Если текущее значение перепада давления меньше, чем контрольное значение перепада давления, полученное из ввода 802d контрольного значения перепада давления, то сигнал 806m включения буровой лебедки может указывать приводу буровой лебедки 808n, чтобы он управлял двигателем буровой лебедки 808o, который в свою очередь подает буровой трос. Если текущее значение перепада давления превышает контрольное значение перепада давления, то сигнал включения буровой лебедки 806m может указывать приводу 808n буровой лебедки, чтобы он управлял двигателем 808o буровой лебедки, который в свою очередь сматывает буровой трос.If the current differential pressure value is less than the differential pressure control value obtained from input 802d of the differential pressure control value, then the winch enable signal 806m can indicate the winch drive 808n to drive the winch motor 808o, which in turn feeds the drill cable . If the current differential pressure value exceeds the differential pressure reference value, then the winch enable signal 806m may indicate the winch drive 808n to drive the winch motor 808o, which in turn wraps the drill cable.

Контроллер 804c бурового насоса предназначен для получения данных хода/фазы 806f бурового насоса, давления 806e бурового раствора от датчика 808f давления бурового раствора, текущего значения перепада давления, текущего значения удельной механической энергии от устройства 804i для вычисления удельной механической энергии, текущего значения скорости проходки от устройства 804l для вычисления скорости проходки, показателя заклинивания/проскальзывания от датчика 804o заклинивания/проскальзывания, заданного расхода бурового раствора из ввода 802h заданного значения расхода бурового раствора, а также данных насоса из ввода 802m насоса. Затем контроллер 804c бурового насоса использует указанные данные, чтобы генерировать сигнал 806n включения бурового насоса, который передается буровому насосу 808p.The mud pump controller 804c is designed to receive mud pump stroke / phase data 806f, mud pressure 806e from the mud pressure sensor 808f, the current differential pressure value, the current value of the specific mechanical energy from the device 804i for calculating the specific mechanical energy, the current value of the penetration rate from devices 804l for calculating the penetration rate, the index of jamming / slipping from the sensor 804o jamming / slipping, the specified flow rate of the drilling fluid from the input 802h rear The mud flow rate as well as the pump data from the 802m pump input. The mud pump controller 804c then uses the indicated data to generate a mud pump enable signal 806n, which is transmitted to the mud pump 808p.

Контроллер 804d колебания предназначен для получения текущего положения вала 806h, текущего крутящего момента 806k верхнего привода, показателя заклинивания/проскальзывания от датчика 804o заклинивания/проскальзывания, текущего значения скорости проходки от устройства 804l для вычисления скорости проходки и предельных значений амплитуды колебания вала из вводов 802j и 802k. Затем контроллер 804d колебания использует указанные данные, чтобы генерировать ввод контроллеру 804e положения вала для использования в генерации сигнала 806o включения верхнего привода. Например, если показатель заклинивания/проскальзывания от датчика 804o заклинивания/проскальзывания укажет, что происходит заклинивание/проскальзывание, то тогда сигнал, генерируемый контроллером 804d колебания, указывает, что должно быть начато колебание или увеличена его амплитуда.The oscillation controller 804d is designed to obtain the current position of the shaft 806h, the current top drive torque 806k, the jamming / slipping index from the jamming / slipping sensor 804o, the current penetration rate from the device 804l to calculate the penetration rate, and the limit values of the amplitude of the oscillation of the shaft from inputs 802j and 802k. Then, the vibration controller 804d uses the specified data to generate an input to the shaft position controller 804e for use in generating the top drive enable signal 806o. For example, if the jamming / slipping index from the jamming / slipping sensor 804o indicates that jamming / slipping is occurring, then the signal generated by the oscillation controller 804d indicates that the oscillation should be started or its amplitude should be increased.

Контроллер 804e положения вала предназначен для получения сигнала от контроллера 804d колебания, заданной частоты вращения бурового долота верхнего привода из ввода частоты вращения бурового долота верхнего привода 802o, сигнала от контроллера 804f торца долота, текущего значения нагрузки на долото от устройства 804n для вычисления нагрузки на долото, а также текущего положения 806j торца долота от, по меньшей мере, одного из датчиков 808g и 808h ИПБ торца долота. Контроллер 804e положения вала может также служить для получения заданного значения предельного крутящего момента верхнего привода из ввода 802p предельного крутящего момента верхнего привода, хотя указанное заданное значение может быть скорректировано устройством сравнения, суммирующим или другим устройством с учетом текущего значения удельной механической энергии, где текущее значение удельной механической энергии получено от устройства 804i для вычисления удельной механической энергии. Контроллер 804e положения вала может быть также предназначен для получения показателя заклинивания/проскальзывания от датчика заклинивания/проскальзывания 804o. Затем контроллер 804e положения вала использует указанные данные, чтобы генерировать сигнал включения верхнего привода 806o.The shaft position controller 804e is designed to receive a signal from the oscillation controller 804d, a predetermined top drive drill bit rotation speed from input of a top drive 802o drill bit rotation frequency, a signal from the bit end controller 804f, the current value of the bit load from the device 804n to calculate the bit load as well as the current position of the bit end face 806j from at least one of the bit end face sensors 808g and 808h. The shaft position controller 804e can also be used to obtain the upper drive limit torque setpoint from the upper drive limit input 802p, although the specified target value can be adjusted by a comparison device, a summing device or other device taking into account the current value of the specific mechanical energy, where the current value specific mechanical energy received from the device 804i for calculating specific mechanical energy. The shaft position controller 804e may also be designed to obtain a jamming / slipping index from the jamming / slipping sensor 804o. The shaft position controller 804e then uses the specified data to generate an enable signal for the top drive 806o.

Например, сигнал 806o включения верхнего привода указывает приводу 808q верхнего привода, чтобы он управлял двигателем 808r верхнего привода, который в свою очередь вращает вал на скорости, указанной вводом 802o скорости вращения верхнего привода. Однако это может произойти только тогда, когда другие вводы не отменяют данную задачу. Например, если сигнал включения верхнего привода 806o направлен сигналом от контроллера 804d колебания, то он также указывает приводу 808q верхнего привода, чтобы он управлял двигателем 808r верхнего привода, который вращает вал с колебанием. Кроме того, сигнал от контроллера 804d торца долота может отменять или иным образом влиять на сигнал 806o включения верхнего привода, вращательно ориентируя вал в определенном статическом положении или устанавливая нейтральную точку колебания.For example, the top drive enable signal 806o instructs the top drive 808q to drive the top drive motor 808r, which in turn rotates the shaft at the speed indicated by the top drive rotational speed input 802o. However, this can only happen when other entries do not cancel this task. For example, if the enable signal of the top drive 806o is directed by a signal from the oscillation controller 804d, it also tells the top drive 808q to drive the top drive motor 808r that rotates the shaft with the oscillation. In addition, the signal from the bit end controller 804d may cancel or otherwise affect the top drive enable signal 806o by rotationally orienting the shaft in a certain static position or by setting a neutral oscillation point.

Контроллер 804f торца долота предназначен для получения положения торца долота, установленную вводом 802n положения торца долота, а также текущего положения 806j торца долота, по меньшей мере, от одного из датчиков 808g ИПБ торца долота и 808h. Контроллер 804f торца долота может также служить для получения данных перепада давления. Затем контроллер 804f торца долота использует указанные данные, чтобы генерировать сигнал, который подается в контроллер 804e положения вала. Устройство 804g для вычисления d-экспоненты предназначено для получения текущего значения скорости проходки от устройства 804l для вычисления скорости проходки, текущего значения перепада давления и/или других данных давления, диаметра долота, текущего значения нагрузки на долото от устройства 804n для вычисления нагрузки на долото, а также текущего веса 806g бурового раствора от датчика 808j веса бурового раствора в возвратной линии. Затем устройство 804g для вычисления d-экспоненты использует указанные данные для вычисления d-экспоненты, которая является фактором оценки скорости проходки и обнаружения или прогноза зон аномального порового давления. Принятие всех других параметров постоянно, при этом d-экспонента должна увеличиваться с глубиной при бурении в пластах с нормальным давлением, тогда как обращение данной динамики служит признаком бурения в пластах с потенциальным аномально высоким давлением. Сигнал от устройства для вычисления d-экспоненты 804g необязательно выводится на дисплей 810, а также подается в вычислительную машину 404 торца долота. Следовательно, модуль 420 управления может остановить бурение или скорректировать заданную траекторию, рассматривая область, вызывающую повышение значения, получаемого от устройства для вычисления d-экспоненты 804g, как отклонение от заданной траектории за пределы зоны допуска. Это предпочтительно может позволить автоматически указать главному контроллеру, чтобы он направил бурение в другом направлении для предотвращения бурения в области с потенциальным аномально высоким давлением. Устройство для вычисления d-экспоненты всего лишь является другим подходящим способом или алгоритмом для анализа скорости проходки, а также является другим вычислением, которое может быть выполнено подобно вычислению удельной механической энергии.The bit face controller 804f is designed to obtain a bit face position set by inputting the bit end position 802n, as well as the bit end current position 806j, from at least one of the bit end face sensors 808g and 808h. The bitface controller 804f may also be used to receive differential pressure data. Then, the bit end controller 804f uses the specified data to generate a signal that is supplied to the shaft position controller 804e. The device 804g for calculating the d-exponent is designed to obtain the current value of the penetration rate from the device 804l to calculate the penetration rate, the current value of the pressure drop and / or other pressure data, the diameter of the bit, the current value of the load on the bit from the device 804n to calculate the load on the bit, as well as the current mud weight 806g from the mud weight sensor 808j in the return line. Then, the d-exponent calculator 804g uses the indicated data to calculate the d-exponent, which is a factor in estimating the penetration rate and detecting or predicting zones of abnormal pore pressure. Acceptance of all other parameters is constant, while the d-exponent should increase with depth when drilling in formations with normal pressure, while the reversal of this dynamics is a sign of drilling in formations with potential anomalously high pressure. The signal from the device for calculating the d-exponent 804g is optionally displayed on the display 810, and also fed to the end face bit calculator 404. Therefore, the control unit 420 can stop drilling or correct a predetermined path, considering the region causing the increase in the value received from the device for calculating the d-exponent 804g as a deviation from the predetermined path outside the tolerance zone. This may advantageously allow the main controller to be automatically instructed to direct the drilling in the other direction to prevent drilling in areas of potential abnormally high pressure. The device for calculating the d-exponent is just another suitable method or algorithm for analyzing the penetration rate, and it is also another calculation that can be performed similar to calculating the specific mechanical energy.

Устройство 804h для вычисления скорректированной d-экспоненты может быть предназначено для получения по существу тех же данных, которые получает устройство 804g для вычисления d-экспоненты. В альтернативе устройство 804h для вычисления скорректированной d-экспоненты предназначено для получения текущей d-экспоненты, вычисляемой устройством 804g для вычисления d-экспоненты. Затем устройство 804h для вычисления скорректированной d-экспоненты использует указанные данные для вычисления скорректированной d-экспоненты, которая исправляет значение d-экспоненты с учетом веса бурового раствора и которая может быть связана непосредственно с давлением пласта, а не дифференциальным давлением. Сигнал от устройства 804g для вычисления d-экспоненты выводится, например, на дисплей 810.The adjusted d-exponent calculator 804h may be designed to obtain substantially the same data as the d-exponent calculator 804g. Alternatively, the adjusted d-exponent calculator 804h is for obtaining the current d-exponent calculated by the 804g calculator for the d-exponent. Then, the corrected d-exponent calculator 804h uses the indicated data to calculate the corrected d-exponent, which corrects the d-exponent based on the weight of the drilling fluid and which may be directly related to formation pressure rather than differential pressure. The signal from the device 804g for calculating the d-exponent is displayed, for example, on the display 810.

Устройство 804i для вычисления удельной механической энергии предназначено для получения текущих данных частоты вращения бурового долота из ввода 802o скорости вращения верхнего привода, крутящего момента 806k верхнего привода от датчика 808l крутящего момента верхнего привода, а также текущего значения нагрузки на долото от устройства 804n для вычисления нагрузки на долото. Затем устройство для вычисления удельной механической энергии 804i использует указанные данные для вычисления текущего значения удельной механической энергии, которое передается контроллеру 804b барабана, контроллеру положения вала 804e и контроллеру 804c бурового насоса. Устройство 804i для вычисления удельной механической энергии может также служить для получения предельного значения удельной механической энергии, заданного вводом 802f предельного значения удельной механической энергии, при этом 804i устройство для вычисления удельной механической энергии может также служить для сравнения текущего значения удельной механической энергии с заданным предельным значением удельной механической энергии и инициирования предупреждения, если текущее значение удельной механической энергии превышает заданное предельное значение удельной механической энергии. Устройство 804i для вычисления удельной механической энергии может также служить для получения целевого значения удельной механической энергии, заданного вводом 802g целевого значения удельной механической энергии, при этом устройство 804i для вычисления удельной механической энергии может также служить для генерации сигнала, указывающего разность между текущим значением удельной механической энергии и целевым значением удельной механической энергии. Данный сигнал может использоваться одним или несколькими процессорами 804 для корректировки различных значений данных, используемых таким образом, например, для регулирования текущего или контрольного значения нагрузки на долото, используемого контроллером 804b барабана, и/или заданного предельного значения крутящего момента верхнего привода, используемого контроллером 804e положения вала, как описано выше.The specific mechanical energy calculation device 804i is for obtaining current drill bit speed data from the top drive rotational speed input 802o, the top drive torque 806k from the top drive torque sensor 808l, and the current bit load value from the load calculation device 804n on the chisel. Then, the specific mechanical energy calculator 804i uses the data to calculate the current specific mechanical energy value that is transmitted to the drum controller 804b, the shaft position controller 804e, and the mud pump controller 804c. The specific mechanical energy calculation device 804i may also serve to obtain a specific mechanical energy limit set by inputting the specific mechanical energy limit value 802f, while the 804i specific mechanical energy calculation device may also be used to compare the current specific mechanical energy value with a predetermined limit value specific mechanical energy and initiating a warning if the current value of specific mechanical energy exceeds a predetermined redelnoe a value of the mechanical energy. The specific mechanical energy calculator 804i may also serve to obtain a target specific mechanical energy value set by inputting the target specific mechanical energy value 802g, while the specific mechanical energy calculator 804i may also generate a signal indicative of a difference between the current specific mechanical specific value energy and the target value of specific mechanical energy. This signal may be used by one or more processors 804 to adjust various data values used in this way, for example, to adjust the current or control value of the bit load used by the drum controller 804b and / or a predetermined upper drive torque limit used by the controller 804e shaft position as described above.

Устройство 804k для вычисления давления предназначено для получения давления 806b в кольцевом пространстве от датчика 808b давления в кольцевом пространстве, давления бурового раствора 806e от датчика 808f давления бурового раствора, веса 806g бурового раствора от датчика 808j веса бурового раствора в возвратной линии, а также фактической вертикальной глубины от устройства 804m для вычисления фактической глубины. Затем устройство 804k для вычисления давления используют указанные данные для вычисления текущего забойного давления, которое передается контроллеру 804a штуцера. Однако перед отправкой контроллеру 804a штуцера текущее забойное давление может быть сравнено с заданным значением забойного давления, полученным из ввода 802a забойного давления, при этом контроллер 804a штуцера может использовать только разность между текущим забойным давлением и заданным значением забойного давления при генерации сигнала 806l включения штуцера. Указанное сравнение между текущим забойным давлением и заданным забойным давлением может быть выполнено устройством 804k для вычисления давления, контроллером 804a штуцера или другими процессорами 804.The pressure calculating device 804k is configured to receive annular pressure 806b from the annular pressure sensor 808b, drilling fluid pressure 806e from the mud pressure sensor 808f, drilling fluid weight 806g from the mud weight sensor 808j in the return line, and also the actual vertical depths from the 804m device to calculate the actual depth. The pressure calculating device 804k then uses the indicated data to calculate the current bottomhole pressure, which is transmitted to the nozzle controller 804a. However, before sending the choke to the controller 804a, the current bottomhole pressure can be compared with a bottomhole pressure value obtained from the bottomhole pressure input 802a, while the choke controller 804a can only use the difference between the current bottomhole pressure and the bottomhole pressure setpoint when generating the choke on signal 806l. The specified comparison between the current bottomhole pressure and the target bottomhole pressure can be performed by a pressure calculating device 804k, a choke controller 804a, or other processors 804.

Устройство 804l для вычисления скорости проходки предназначено для получения положения блока 806a от положения блока 808a с последующим использованием полученных данных для вычисления текущего значения скорости проходки. Затем текущее значение скорости проходки передается в устройство 804m для вычисления фактической глубины, контроллер 804b барабана, контроллер 804c бурового насоса и контроллер 804d колебания.The driving speed calculator 804l is intended to obtain the position of the block 806a from the position of the block 808a and then using the obtained data to calculate the current value of the driving speed. Then, the current penetration rate value is transmitted to the device 804m for calculating the actual depth, the drum controller 804b, the mud pump controller 804c, and the vibration controller 804d.

Устройство 804m для вычисления фактической глубины предназначено для получения текущего положения торца долота 806j, по меньшей мере, от одного из датчиков торца долота 808g и 808h, диаграммы 804p результатов замеров инклинометрии и текущей измеренной глубины, вычисляемой от текущего значения скорости проходки, полученного от устройства 804l для вычисления скорости проходки. Затем устройство 804m для вычисления фактической глубины использует указанные данные для вычисления фактической вертикальной глубины, которая передается в устройство 804k для вычисления давления.The device 804m for calculating the actual depth is designed to obtain the current position of the end face of the bit 806j from at least one of the sensors of the end face of the bit 808g and 808h, diagram 804p of the results of measurements of inclinometry and the current measured depth calculated from the current value of the penetration rate received from the device 804l to calculate the rate of penetration. Then, the device 804m for calculating the actual depth uses the specified data to calculate the actual vertical depth, which is transmitted to the device 804k for calculating the pressure.

Устройство 804n для вычисления нагрузки на долото предназначено для получения показателя заклинивания/проскальзывания от датчика 804o заклинивания/проскальзывания, а также текущей нагрузки на крюк 806d от датчика 808d нагрузки на крепление неподвижного конца троса. Устройство 804n для вычисления нагрузки на долото может также служить для получения номинального веса колонны, удерживаемой над забоем, который может отличаться от номинальной нагрузки на долото, полученной из ввода 802r номинальной нагрузки на долото, и текущей нагрузки на крюк 806d, полученной от датчика 808d нагрузки на крепление неподвижного конца. В любом случае, устройство 804n для вычисления нагрузки на долото предназначено для вычисления текущей нагрузки на долото на основе текущей нагрузки на крюк, текущего веса колонны и показателя заклинивания/проскальзывания. Затем текущее значение нагрузки на долото передается контроллеру 804e положения вала, устройству 804g для вычисления d-экспоненты, устройству 804h для вычисления скорректированной d-экспоненты, устройству 804i для вычисления удельной механической энергии и контроллеру барабана 804b.The bit load calculator 804n is designed to obtain a jamming / slipping index from the jamming / slipping sensor 804o, as well as the current load on the hook 806d from the load sensor 808d for attaching the fixed end of the cable. The bit load calculator 804n may also serve to obtain the nominal weight of the column held over the face, which may differ from the nominal bit load obtained from the input 802r of the nominal bit load and the current load on the hook 806d received from the load sensor 808d on fixing the fixed end. In any case, the bit load calculator 804n is for calculating the current bit load based on the current hook load, the current column weight and the jamming / slipping index. Then, the current value of the bit load is transmitted to the shaft position controller 804e, the device 804g for calculating the d-exponent, the device 804h for calculating the adjusted d-exponent, the device 804i for calculating the specific mechanical energy and the drum controller 804b.

Датчик 804o заклинивания/проскальзывания предназначен для получения текущего крутящего момента 806k верхнего привода и использования полученных данных для генерации показателя заклинивания/проскальзывания, который затем подается в контроллер 804c бурового насоса, контроллер 804d колебания и контроллер 804e положения вала. Датчик 804o заклинивания /проскальзывания измеряет изменения крутящего момента 806k верхнего привода во времени, которые являются показателем того, может ли долото показывать прерывистое движение (заклинивание/проскальзывание), что указывает на то, что крутящий момент верхнего привода и/или нагрузку на долото требуется уменьшить, или необходимо изменить амплитуду колебаний вала.The jamming / slipping sensor 804o is designed to obtain the current top drive torque 806k and using the acquired data to generate a jamming / slipping index, which is then supplied to the mud pump controller 804c, the vibration controller 804d and the shaft position controller 804e. The jamming / slipping sensor 804o measures the top drive torque 806k in time, which is an indication of whether the bit may show intermittent movement (jamming / slipping), which indicates that the upper drive torque and / or bit load need to be reduced , or it is necessary to change the amplitude of the shaft oscillations.

Процессоры 804 могут быть выполнены вместе как одно устройство обработки или как множество устройств обработки. Каждый процессор 804 может включать одну или более программ или другие программные модули, подмодули, подпрограммы, стандартные подпрограммы, конечные автоматы, алгоритмы. Каждый процессор 804 может дополнительно включать одно или более компьютерных запоминающих устройств или другие средства для хранения цифровых данных. Аспекты одного или более процессоров 804 могут быть по существу аналогичны описанным в настоящей заявке применительно к любому контроллеру или другому устройству обработки данных. Соответственно, процессоры 804 могут включать или состоять, по меньшей мере, из части контроллера 190 на фиг. 1, контроллера 325 на фиг. 3, контроллера 420 на фиг. 4A-C и контроллера 698 на фиг. 6B, например.Processors 804 may be implemented together as a single processing device or as a plurality of processing devices. Each processor 804 may include one or more programs or other program modules, submodules, subroutines, standard subroutines, state machines, algorithms. Each processor 804 may further include one or more computer storage devices or other means for storing digital data. Aspects of one or more processors 804 may be substantially similar to those described herein with respect to any controller or other data processing device. Accordingly, processors 804 may include or consist of at least a portion of controller 190 in FIG. 1, the controller 325 in FIG. 3, the controller 420 of FIG. 4A-C and controller 698 in FIG. 6B, for example.

На фиг. 8B показан модуль управления системы 812 согласно одному или более аспектам настоящего описания. Модуль 812 управления системы является одним из возможных вариантов исполнения устройства 800, показанного на фиг. 8A, и может применяться во взаимодействии с или может быть размещен в устройстве 100, показанном на фиг. 1, а также в любом из устройств 300, 400a, 400b, 400c и 790, показанных на фиг. 3, 4A-C и 7B соответственно. Модуль 812 управления системы может также применяться для осуществления одного или более аспектов способов, показанных на любой из фиг. 2A, 2B, 5A, 6A, 6C, 7A, 7B и 7C.In FIG. 8B shows a control module of a system 812 in accordance with one or more aspects of the present description. The system control module 812 is one possible embodiment of the device 800 shown in FIG. 8A, and may be used in conjunction with or may be housed in the device 100 shown in FIG. 1, as well as in any of the devices 300, 400a, 400b, 400c and 790 shown in FIG. 3, 4A-C and 7B, respectively. System control module 812 may also be used to implement one or more aspects of the methods shown in any of FIGs. 2A, 2B, 5A, 6A, 6C, 7A, 7B and 7C.

Модуль 812 управления системы включает модуль 814 интерфейса, модуль 816 передачи данных и ведущий модуль 818 управления процессом бурения. Модуль 814 включает модуль 814a ручного ввода 814b данных и модуль вывода изображения. Ведущий модуль 818 управления процессом бурения включает модуль 818a данных от датчиков, модуль 818b передачи сигнала управления, модуль 818c управления ОНБК, модуль 420b управления буровой лебедки, модуль 420a управления верхнего привода, модуль 420f управления бурового насоса, модуль 818g оптимизации скорости проходки, модуль 818h оптимизации срока службы долота, модуль 818i оптимизации на основе удельной механической энергии, модуль 818j оптимизации на основе d-экспоненты, модуль 818k оптимизации на основе скорректированной d-экспоненты и модуль 818m оптимизации ОНБК.The system control module 812 includes an interface module 814, a data communication module 816, and a drilling process control master module 818. Module 814 includes a manual data input module 814b 814a and an image output module. The master drilling process control module 818 includes sensor data module 818a, a control signal transmission module 818b, a BHA control module 818c, a drawworks control module 420b, a top drive control module 420a, a mud pump control module 420f, a penetration rate optimization module 818g, a 818h module bit life optimization, specific mechanical energy optimization module 818i, d-exponent optimization module 818j, adjusted d-exponent optimization module 818k, and optimization module 818m tion BHA.

Модуль 814a ручного ввода данных предназначен для облегчения ввода пользователем различных контрольных значений, рабочих диапазонов, пластовых условий, параметров оборудования и/или других данных, включающих план бурения или данные для определения плана бурения. Например, модуль 814a ручного ввода данных может обеспечивать вводы 802, показанные на фиг. 8A, среди прочих. Такие данные могут быть получены модулем 814a ручного ввода данных через модуль 816 передачи данных, который может включать или поддерживать один или более соединителей, портов и/или других средств для получения данных от различных устройств для ввода данных. Модуль 814b вывода изображения предназначен для вывода индикации относительно того, что пользователь успешно произвел частичный или полный ввод, чему способствует модуль 814a ручного ввода данных. Такая индикация может включать визуальную индикацию некоторого типа, например, индикацию посредством вывода текста или графических знаков, или другой информации, посредством включения одного или более световых индикаторов или светодиодов, или изменения цвета световых индикаторов, светодиодов, графического знака или символа, среди прочих.Manual data entry module 814a is intended to facilitate user input of various control values, operating ranges, formation conditions, equipment parameters and / or other data including a drilling plan or data for determining a drilling plan. For example, manual data input module 814a may provide inputs 802 shown in FIG. 8A, among others. Such data can be obtained by the manual data input module 814a through the data transmission module 816, which may include or support one or more connectors, ports and / or other means for receiving data from various data input devices. The image output module 814b is intended to display an indication that the user has successfully made partial or full input, which is facilitated by the manual data input module 814a. Such an indication may include some type of visual indication, for example, an indication by outputting text or graphic characters, or other information, by turning on one or more light indicators or LEDs, or by changing the color of the light indicators, LEDs, graphic sign or symbol, among others.

Ведущий модуль 818 управления процессом бурения предназначен для получения ввода данных, выполненного пользователем из модуля 814 интерфейса, который в некоторых вариантах осуществления связан через модуль 816 передачи данных, как в примере осуществления, изображенном на фиг. 8B.The master drilling process control module 818 is designed to receive user input from an interface module 814, which in some embodiments is coupled via a data transfer module 816, as in the embodiment shown in FIG. 8B.

Модуль 818a данных от датчиков ведущего модуля 818 управления процессом бурения также получает сенсорные или измеренные данные от различных датчиков, сенсоров, кодовых датчиков и других подобных устройств, связанных с различным оборудованием и элементами буровой установки. Примеры таких сенсорных и получающих информацию устройств включают устройства 430, показанные на фиг. 4A, и устройств 806 на фиг. 8A, среди прочих фигур, включенных в настоящую заявку. Указанные сенсорные данные могут быть также получены модулем 818a данных от датчиков через модуль 816 передачи данных.The data module 818a from the sensors of the host drilling process control module 818 also receives sensory or measured data from various sensors, sensors, code sensors and other similar devices associated with various equipment and elements of the drilling rig. Examples of such sensory and information-receiving devices include devices 430 shown in FIG. 4A, and devices 806 in FIG. 8A, among other figures included in the present application. Said sensor data may also be obtained by the sensor data module 818a from the sensors via the data transmission module 816.

Модуль 718b передачи сигнала управления служит интерфейсом между модулями управления ведущего модуля 818 управления процессом бурения и фактическими рабочими системами. Например, он отправляет и принимает сигналы 130 управления буровой лебедке, верхнему приводу 140, буровому насосу 180 и, в некоторых вариантах осуществления, ОНБК 170 на фиг. 1. Модуль 718c управления ОНБК может использоваться, когда управление ОНБК осуществляется в скважине.The control signal transmission module 718b serves as an interface between the control modules of the master drilling process control module 818 and the actual operating systems. For example, it sends and receives control signals 130 for drawworks, top drive 140, mud pump 180, and, in some embodiments, BHA 170 in FIG. 1. The BHA control module 718c may be used when the BHA is controlled in the well.

Модуль 420b управления буровой лебедки, модуль 420a управления верхнего привода и модуль 420f управления бурового насоса используются для генерации сигналов управления, посылаемых через модуль 718b передачи сигнала управления буровой лебедке, верхнему приводу и буровому насосу. Они могут соответствовать контроллерам, показанным на фиг. 4C.Winch control module 420b, top drive control module 420a and mud pump control module 420f are used to generate control signals sent through the control signal transmission module 718b of the drawworks, top drive and mud pump. They may correspond to the controllers shown in FIG. 4C.

В некоторых вариантах осуществления ведущий модуль 818 управления процессом бурения может включать не все показанные модули 818g-m оптимизации, при этом каждый из модулей оптимизации отдельно заказывается пользователем. Соответственно, некоторые варианты осуществления могут включать только один из модулей оптимизации, тогда как другие варианты осуществления включают больше одного модуля оптимизации. Таким образом, ведущий модуль 818 управления процессом бурения может иметь такую конфигурацию, в которой доступные модули взаимодействуют, достигая значений оптимизации с учетом всех модулей оптимизации, доступных в ведущем модуле управления процессом бурения. Это дополнительно обсуждается ниже со ссылкой на фиг. 8C.In some embodiments, the leading drilling process control module 818 may not include all of the optimization modules 818g-m shown, with each of the optimization modules being separately ordered by the user. Accordingly, some embodiments may include only one of the optimization modules, while other embodiments include more than one optimization module. Thus, the leading drilling process control module 818 can be configured in such a way that the available modules cooperate to achieve optimization values, taking into account all optimization modules available in the drilling drilling process control module. This is further discussed below with reference to FIG. 8C.

Показанный на фиг. 8B модуль 818g оптимизации скорости проходки определяет способы или корректировки процессов, которые улучшают скорость проходки ОНБК. Модуль 818g оптимизации скорости проходки получает данные от модуля 430 данных от датчиков, а также другие данные, включая данные, касающиеся ориентации торца долота, среди прочих, с целью определения наиболее эффективного способа максимизации скорости проходки. После оценки указанных и/или других факторов модуль 818g оптимизации скорости проходки связывается с модулями 818c, 420a, 420b и 420f управления таким образом, чтобы модули контроля могли определить, могут ли управляющие изменения оптимизировать скорость проходки таким путем, который максимально повышает производительность и эффективность.Shown in FIG. 8B, the penetration rate optimization module 818g determines methods or process adjustments that improve the BHA penetration rate. The sinking speed optimization module 818g receives data from the sensor data module 430, as well as other data, including data regarding the orientation of the bit end, among others, in order to determine the most efficient way to maximize the sinking speed. After evaluating these and / or other factors, the penetration rate optimization module 818g is coupled to the control modules 818c, 420a, 420b, and 420f so that the control modules can determine if the control changes can optimize the penetration rate in a way that maximizes productivity and efficiency.

Модуль 818h оптимизации срока службы долота может оценивать данные, полученные от модуля 430 данных от датчиков, а также данные ориентации торца долота, включая азимут, данные отклонения ориентации торца долота, продолжительность бурения, чтобы определить наиболее эффективный способ сохранения срока службы долота без снижения эффективности или производительности. После оценки указанных или других факторов модуль оптимизации срока службы долота взаимодействует с модулями 818c, 420a, 420b, 420f управления так, чтобы модули управления могли определить, действительно ли изменения регулирования сохранили срок службы долота таким путем, который максимизирует производительность и эффективность.The bit life optimization module 818h can evaluate the data received from the sensor data module 430, as well as the bit face orientation data, including azimuth, bit face orientation deviation data, and drilling duration, to determine the most efficient way to maintain bit life without sacrificing performance or performance. After evaluating these or other factors, the bit life optimization module interacts with the control modules 818c, 420a, 420b, 420f so that the control modules can determine whether the regulatory changes have preserved the bit life in a way that maximizes productivity and efficiency.

Модуль 818i оптимизации на основе удельной механической энергии выполняет процессы оптимизации на основе удельной механической энергии, описанные выше применительно к фиг. 6A, 6C и 6D. Выводы 818i модуля оптимизации могут быть связаны с модулями 818c, 420a, 420b, 420f, управления чтобы фактически осуществлять изменения, которые приводят к повышению эффективности.The specific mechanical energy optimization module 818i performs the specific mechanical energy optimization processes described above with respect to FIG. 6A, 6C and 6D. The conclusions 818i of the optimization module may be connected to the control modules 818c, 420a, 420b, 420f in order to actually implement changes that lead to increased efficiency.

Модуль 818j оптимизации на основе d-экспоненты может включать устройство 804g для вычисления d-экспоненты, которое предназначено для определения d-экспоненты и оценки скорости проходки, что позволяет обнаруживать или прогнозировать зоны с аномальным поровым давлением. Таким образом, поскольку модуль d-экспоненты определяет разность при нормальном давлении, модуль d-экспоненты может взаимодействовать с модулями 818c, 420a, 420b, 420f управления при оценке, что делает необходимыми какие-либо изменения управления для эффективного бурения.The d-exponent-based optimization module 818j may include a d-exponent calculator 804g, which is designed to determine the d-exponent and estimate the penetration rate, which makes it possible to detect or predict zones with abnormal pore pressure. Thus, since the d-exponent module determines the difference at normal pressure, the d-exponent module can interact with the control modules 818c, 420a, 420b, 420f in the evaluation, which makes any control changes necessary for efficient drilling.

Модуль 818k оптимизации на основе скорректированной d-экспоненты может включать устройство 804h для вычисления скорректированной d-экспоненты. Используя полученные данные, модуль 818k оптимизации корректирует значение d-экспоненты с учетом веса бурового раствора, который может быть связан непосредственно с пластовым давлением, а не с дифференциальным давлением. Указанное скорректированное значение может также поступать в модули 818c, 420a, 420b, 420f управления при оценке, что делает необходимыми какие-либо изменения управления для эффективного бурения.The adjusted d-exponent optimization module 818k may include a device 804h for calculating the adjusted d-exponent. Using the data, the optimization module 818k corrects the d-exponent value taking into account the weight of the drilling fluid, which can be associated directly with reservoir pressure, and not with differential pressure. The indicated corrected value may also go to the control units 818c, 420a, 420b, 420f during evaluation, which makes any control changes necessary for efficient drilling.

Модуль 818m оптимизации ОНБК может оценивать данные, полученные от модуля 430 данных от датчиков, ввод данных в модуле ручного ввода данных 714a, а также другие доступные данные, с целью определения профилей оптимизации для ОНБК. В некоторых вариантах осуществления модуль 818m оптимизации ОНБК обрабатывает информацию, полученную от других модулей в ведущем модуле 718 управления процессом бурения. Используя данную информацию, модуль оптимизации ОНБК 818m выдает данные модулям 818c, 420a, 420b, 420f управления при оценке, что делает необходимыми какие-либо изменения управления ОНБК при оптимизации ОНБК.The BHA optimization module 818m may evaluate data received from the sensor data module 430, data input in the manual data input module 714a, as well as other available data, in order to determine optimization profiles for the BHA. In some embodiments, the BHA optimization module 818m processes the information received from other modules in the drilling process control master module 718. Using this information, the BHA optimization module 818m provides data to the control modules 818c, 420a, 420b, 420f during evaluation, which makes any changes to the BHA control necessary during the optimization of the BHA.

Как и модуль 420b управления буровой лебедки, модуль 420a управления верхнего привода и модуль 420f управления бурового насоса получают информацию от модулей оптимизации, они обрабатывают данные для определения, каким образом, положительно или отрицательно, взаимодействие рекомендованных изменений влияет на общую производительность системы скважин, и генерируют сигналы управления, инструктирующие буровую лебедку 130, верхний привод 140 и буровой насос 180, показанные на фиг. 1, осуществляя изменения с максимальной эффективностью.Like the drawworks control module 420b, the top drive control module 420a and the mud pump control module 420f receive information from the optimization modules, they process the data to determine how, positively or negatively, the interaction of the recommended changes affects the overall productivity of the well system and generate control signals instructing the drawworks 130, top drive 140 and mud pump 180 shown in FIG. 1, implementing changes with maximum efficiency.

На фиг. 8C показан примерный способ 830, выполняемый ведущим модулем 818 управления процессом бурения для оптимизации общего процесса бурения на буровой установке. Как описано выше, некоторые варианты осуществления ведущего модуля 818 управления процессом бурения не включают все модули оптимизации, показанные на фиг. 8B. Таким образом, способ 830 рассматривает обстоятельства, при которых ведущий модуль управления процессом бурения включает один, больше одного или не все из показанных модулей оптимизации. Предполагается, что указанные модули являются примерными и что в них могут быть включены другие модули оптимизации.In FIG. 8C shows an example method 830 performed by a leading drilling process control module 818 to optimize an overall drilling process in a drilling rig. As described above, some embodiments of the host drilling process control module 818 do not include all of the optimization modules shown in FIG. 8B. Thus, method 830 considers circumstances in which a leading drilling process control module includes one, more than one, or not all of the optimization modules shown. It is assumed that these modules are exemplary and that other optimization modules may be included in them.

Способ 830 включает операции, которые выполняются параллельно, и могут не выполняться последовательно. В некоторых вариантах осуществления указанные параллельные пути способа представляют собой альтернативные пути и могут быть осуществлены на основе конфигурации ведущего модуля управления процессом бурения и/или доступности модулей оптимизации. Например, с операции 832 способ 830 продолжают до операций 834, 840, 846, 852, 858. Все они описаны ниже.Method 830 includes operations that are performed in parallel, and may not be performed in sequence. In some embodiments, the indicated parallel paths of the method are alternative paths and can be implemented based on the configuration of the host drilling process control module and / or the availability of optimization modules. For example, from operation 832, method 830 continues to operations 834, 840, 846, 852, 858. They are all described below.

На фиг. 8C, в операции 832 ведущий модуль 718 управления процессом бурения получает ручные вводы и/или данные датчиков из модуля 814a ручного ввода данных и/или модуля 430 данных от датчиков (ввод или данные датчиков не показаны). В некоторых случаях ведущий модуль 718 управления процессом бурения может получать доступ к данным динамики, сохраненным в предыдущих замерах инклинометрии.In FIG. 8C, in operation 832, the drilling process master module 718 receives manual inputs and / or sensor data from the manual data input module 814a and / or data module 430 from the sensors (input or sensor data not shown). In some cases, the leading drilling process control module 718 can access the dynamics data stored in previous inclinometry measurements.

Используя указанную информацию и данные, модули оптимизации в ведущем модуле 818 управления процессом бурения вычисляют или иным образом обрабатывают данные, используя алгоритмы для определения значения оптимизации для любого числа факторов, влияющих на эффективность или производительность бурения, включая скорость проходки. В некоторых вариантах осуществления альтернативные пути на фиг. 8C зависят от доступности модулей оптимизации. Например, с операции 832 способ 830 продолжают до операции 834, если ведущий модуль 818 управления процессом бурения из модулей оптимизации включает только модуль 818g оптимизации скорости проходки. В альтернативе, с операции 832 способ 830 продолжают до операции 840, если ведущий модуль 818 управления процессом бурения включает только один из модуля 818i оптимизации на основе удельной механической энергии, модуля 818j оптимизации на основе d-экспоненты, модуля 818k оптимизации на основе скорректированной d-экспоненты и модуля 818m оптимизации ОНБК. Опять же, в альтернативе, начиная с операции 832, способ 830 продолжают до операции 846, если ведущий модуль 818 управления процессом бурения включает больше одного модуля оптимизации. Способ 832 продолжают до операции 852, если ведущий модуль 818 управления процессом бурения включает модуль 818g оптимизации скорости проходки и один из модуля 818i оптимизации на основе удельной механической энергии, модуля 818j оптимизации на основе d-экспоненты, модуля 818k оптимизации на основе скорректированной d-экспоненты и модуля 818m оптимизации ОНБК. Способ 832 продолжают до операции 858, если ведущий модуль 818 управления процессом бурения включает модуль 818g оптимизации скорости проходки и больше одного модуля 818i, 818j, 818k, 818l, 818m оптимизации.Using the specified information and data, the optimization modules in the host drilling process control module 818 calculate or otherwise process the data using algorithms to determine the optimization value for any number of factors affecting drilling efficiency or productivity, including drilling speed. In some embodiments, alternative paths in FIG. 8C depend on the availability of optimization modules. For example, from operation 832, method 830 continues to operation 834 if the leading drilling process control module 818 from the optimization modules includes only the penetration rate optimization module 818g. Alternatively, from operation 832, method 830 continues to operation 840 if the lead drilling process control module 818 includes only one of the specific mechanical energy optimization module 818i, the d-exponent optimization module 818j, and the adjusted d- optimization module 818k Exponent and BHA optimization module 818m. Again, in an alternative, starting from operation 832, method 830 continues to operation 846 if the master drilling process control module 818 includes more than one optimization module. Method 832 continues to operation 852 if the leading drilling process control module 818 includes penetration rate optimization module 818g and one of the specific mechanical energy optimization module 818i, the d-exponent optimization module 818j, and the d-exponent adjusted optimization module 818k and BHA optimization module 818m. Method 832 continues to operation 858 if the host drilling process control module 818 includes a penetration rate optimization module 818g and more than one optimization module 818i, 818j, 818k, 818l, 818m.

В альтернативных вариантах осуществления ведущий модуль 818 управления процессом бурения выполняет все операции способа вместо обработки их как альтернативных операций, как описано выше. Таким образом, хотя ведущий модуль управления процессом бурения включает множество модулей оптимизации, он все еще оценивает модуль 818g оптимизации скорости проходки независимо в операции 834, оценивает один из других модулей оптимизации независимо в операции 840, и точно так же с операциями 846, 852 и 858.In alternative embodiments, the leading drilling process control module 818 performs all the operations of the method instead of processing them as alternative operations, as described above. Thus, although the leading drilling process control module includes many optimization modules, it still evaluates the penetration rate optimization module 818g independently in operation 834, evaluates one of the other optimization modules independently in operation 840, and in the same way with operations 846, 852 and 858 .

При обстоятельствах, когда в ведущий модуль 818 управления процессом бурения включен только модуль 818g оптимизации скорости проходки или ведущий модуль 818 управления предназначен для оценки только модуля 818g оптимизации скорости проходки, в операции 834, модуль 818g оптимизации скорости проходки определяет изменения параметров бурения, которые оптимизируют процесс бурения на основе скорости проходки с использованием ручных вводов и/или данных от датчиков. Указанные изменения параметров бурения передаются в модуль 818c управления ОНБК, модуль 420b управления буровой лебедки, модуль 420a управления верхнего привода и/или модуль 420f управления бурового насоса. В операции 836 указанные модули управления изменяют один или более сигналов управления, посылаемых ОНБК, буровой лебедке, верхнему приводу и/или буровому насосу для изменения параметра (параметров) бурения, необходимых для оптимизации процесса бурения на основе скорости проходки.In circumstances where only the penetration rate optimization module 818g is included in the drilling process control master module 818 or the control master module 818 is designed to evaluate only the penetration rate optimization module 818g, in operation 834, the penetration rate optimization module 818g determines changes in drilling parameters that optimize the process drilling based on penetration rate using manual inputs and / or sensor data. These drilling parameter changes are transmitted to the BHA control module 818c, the drawworks control module 420b, the top drive control module 420a and / or the mud pump control module 420f. In operation 836, said control modules modify one or more control signals sent by the BHA to the drawworks, top drive and / or mud pump to change the drilling parameter (s) needed to optimize the drilling process based on the penetration rate.

При обстоятельствах, когда в ведущий модуль 818 управления процессом бурения включен только один модуль оптимизации, или ведущий модуль 818 управления предназначен для оценки только одного модуля 840 оптимизации, в операции, с помощью модуля 818i оптимизации на основе удельной механической энергии, модуля 818j оптимизации на основе d-экспоненты, модуля 818k оптимизации на основе скорректированной d-экспоненты и модуля 818m оптимизации ОНБК ведущий модуль 818 управления процессом бурения может вычислить одно из удельной механической энергии, d-экспоненты, скорректированной d-экспоненты и значений оптимизации ОНБК, на основе данных, полученных от модуля данных от датчиков или модуля 814a ручного ввода данных. На основе указанных данных, в операции 842, ведущий модуль 818 управления процессом бурения может определить изменения параметра бурения, необходимые для оптимизации процесса бурения на основе одного вычисленного значения из удельной механической энергии, d-экспоненты, скорректированной d-экспоненты и значений оптимизации ОНБК. Указанные изменения параметра бурения поступают в модуль 818c управления ОНБК, модуль 420b управления буровой лебедки, модуль 420a управления верхнего привода и/или модуль 420f управления бурового насоса. В операции 844 указанные модули управления изменяют сигналы управления, посылаемые ОНБК, буровой лебедке, верхнему приводу и/или буровому насосу с целью изменения параметров бурения, необходимых для оптимизации процесса бурения на основе вычисленного значения.In circumstances where only one optimization module is included in the drilling process control master module 818, or the control master module 818 is designed to evaluate only one optimization module 840, in operation, using the specific mechanical energy optimization module 818i, the optimization module 818j based on d-exponent, optimization module 818k based on the adjusted d-exponent and BHA optimization module 818m, the leading drilling process control module 818 can calculate one of the specific mechanical energy, d-exposure nt, adjusted d-exponent, and BHA optimization values based on data received from a data module from sensors or a manual data input module 814a. Based on these data, in operation 842, the drilling process control module 818 can determine the drilling parameter changes needed to optimize the drilling process based on one calculated value from the specific mechanical energy, d-exponent, adjusted d-exponent, and BHA optimization values. These drilling parameter changes are provided to the BHA control module 818c, the drawworks control module 420b, the top drive control module 420a and / or the mud pump control module 420f. In operation 844, said control modules alter control signals sent to the BHA, drawworks, top drive and / or mud pump to change the drilling parameters necessary to optimize the drilling process based on the calculated value.

При обстоятельствах, когда в ведущий модуль управления процессом бурения включено больше одного модуля оптимизации, в операции 846 с помощью модулей 818i, 818j, 818k, 8181, 818m оптимизации ведущий модуль 818 управления процессом бурения предпочтительно вычисляет больше одного (обычно, по меньшей мере, два) параметра из удельной механической энергии, d-экспоненты, скорректированной d-экспоненты и значений оптимизации ОНБК, на основе данных, полученных от модуля данных от датчиков или модуля 814a ручного ввода данных. На основе указанных данных, в операции 848, ведущий модуль управления процессом бурения 818 может определить изменения параметра бурения, необходимые для оптимизации процесса бурения на основе ряда расчетных значений. Данные изменения параметра бурения поступают в модуль 818c управления ОНБК, модуль 420b управления буровой лебедки, модуль 420a управления верхнего привода и/или модуль 420f управления бурового насоса, и в операции 850 указанные модули управления изменяют сигналы управления, посылаемые ОНБК, буровой лебедке, верхнему приводу и/или буровому насосу с целью изменения параметров бурения, необходимых для оптимизации процесса бурения на основе ряда вычисленных значений.In circumstances where more than one optimization module is included in the leading drilling process control module, in operation 846, using the optimization modules 818i, 818j, 818k, 8181, 818m, the leading drilling process control module 818 preferably calculates more than one (usually at least two ) a parameter from specific mechanical energy, d-exponent, adjusted d-exponent, and BHA optimization values based on data received from a data module from sensors or a manual data input module 814a. Based on the above data, in operation 848, the leading drilling process control module 818 can determine changes in the drilling parameter necessary to optimize the drilling process based on a number of calculated values. These drilling parameter changes are provided to the BHA control module 818c, the drawworks control module 420b, the top drive control module 420a and / or the mud pump control module 420f, and in operation 850, these control modules change the control signals sent to the BHA, the drawworks to the top drive and / or a mud pump in order to change the drilling parameters necessary to optimize the drilling process based on a series of calculated values.

При обстоятельствах, когда в ведущий модуль 818 управления процессом бурения включен модуль 818g оптимизации скорости проходки и только один другой модуль оптимизации или ведущий модуль 818 управления предназначен для оценки только модуля 818g оптимизации скорости проходки и только одного другого модуля оптимизации, в операции 854, ведущий модуль 818 управления процессом бурения предпочтительно определяет изменения параметра бурения, необходимые для оптимизации процесса бурения на основе одного вычисленного значения и значение оптимизации скорости проходки. Указанные значения поступают в модули управления и, в операции 856, указанные модули управления могут изменить сигналы управления, посылаемые ОНБК, буровой лебедке, верхнему приводу и/или буровому насосу с целью изменения параметров бурения, необходимых для оптимизации процесса бурения на основе вычисленного значения.In circumstances where a penetration rate optimization module 818g is included in the drilling process control master module 818 and only one other optimization module or the control master module 818 is designed to evaluate only the penetration rate optimization module 818g and only one other optimization module, in operation 854, the master module 818, the drilling process control preferably determines the drilling parameter changes necessary to optimize the drilling process based on one calculated value and the optimization value c orosti penetration. The indicated values are supplied to the control modules and, in operation 856, these control modules can change the control signals sent to the BHA, the drawworks, the top drive and / or the mud pump to change the drilling parameters necessary to optimize the drilling process based on the calculated value.

При обстоятельствах, когда в ведущий модуль управления процессом бурения включены модуль оптимизации скорости проходки и больше одного дополнительного модуля оптимизации, в операции 858, с помощью модулей 818i, 818j, 818k, 8181, 818m оптимизации ведущий модуль 818 управления процессом бурения вычисляет больше одного параметра из d-экспоненты, скорректированной d-экспоненты и значений оптимизации ОНБК, на основе данных, полученных от модуля данных от датчиков и/или модуля 814a ручного ввода данных. В данном случае, ведущий модуль 818 управления процессом бурения оценивает скорость проходки, определяя изменения параметра бурения, необходимые для оптимизации процесса бурения. Таким образом, ведущий модуль 818 управления процессом бурения может оценивать множество вычисленных значений, полученных от модулей оптимизации, включая скорость проходки, для определения оптимизированных изменений параметра бурения. Указные изменения параметра бурения поступают в модули 818c, 420b, 420a и/или 420f управления, и в операции 862 указанные модули управления изменяют сигналы управления, посылаемые ОНБК, буровой лебедке, верхнему приводу и/или буровому насосу с целью изменения параметров бурения, необходимых для оптимизации процесса бурения на основе множества вычисленных значений.In circumstances where a driving speed optimization module and more than one additional optimization module are included in the leading drilling process control module, in operation 858, using the optimization modules 818i, 818j, 818k, 8181, 818m, the leading drilling process control module 818 calculates more than one parameter from d-exponent, adjusted d-exponent, and BHA optimization values based on data received from the data module from the sensors and / or manual data input module 814a. In this case, the leading drilling process control module 818 estimates the penetration rate by determining changes in the drilling parameter necessary to optimize the drilling process. Thus, the leading drilling process control module 818 can evaluate a plurality of calculated values received from optimization modules, including sinking speed, to determine optimized changes in the drilling parameter. Indicated changes in the drilling parameter are provided to the control modules 818c, 420b, 420a and / or 420f, and in operation 862, said control modules change the control signals sent to the BHA, the drawworks, the top drive and / or the mud pump to change the drilling parameters necessary for optimization of the drilling process based on a variety of calculated values.

Независимо от того, какой путь используется, после отправки измененных сигналов управления из ведущего модуля управления процессом бурения модуль 814b вывода изображения предпочтительно обновляет дополнительный, но предпочтительный дисплей интерфейса в операции 838, отображая указанные новые измененные сигналы управления. Дисплей интерфейса далее обсуждается в настоящем описании и включен в него.No matter which path is used, after sending the modified control signals from the master drilling process control module, the image output module 814b preferably updates the additional, but preferred interface display in operation 838, displaying the indicated new changed control signals. An interface display is further discussed and incorporated herein.

В некоторых случаях ведущий модуль 818 управления процессом бурения выполняет все или некоторые из операций 834, 840, 846, 852, 858 в одно и то же время, или в достаточно быстрой последовательности, почти одновременно, и сигналы управления изменяются на основе множественных вводов из системы.In some cases, the drilling control module 818 performs all or some of the operations 834, 840, 846, 852, 858 at the same time, or in a fairly fast sequence, almost simultaneously, and the control signals change based on multiple inputs from the system .

На фиг. 9A и 9B показаны блок-схемы, детализирующие способы оптимизации точности наклонно-направленного бурения в ходе операций бурения, выполняемых с помощью устройства 100 на фиг. 1. При осуществлении способов фиг. 9A и 9B может использоваться любая из систем управления, раскрытых в настоящей заявке, включая фиг. 1, 3, 4A-C, 6B, 8A и 8B. Данные, полученные в режиме реального времени в указанных способах, могут быть сконфигурированы в качестве вводов на фиг. 4A с целью оптимизации процесса бурения и вычисления позиции долота для идентификации и корректировки каких-либо отклонений долота от заданной траектории бурения в ходе операций бурения.In FIG. 9A and 9B are flowcharts detailing methods for optimizing the accuracy of directional drilling during drilling operations performed by the apparatus 100 in FIG. 1. In the implementation of the methods of FIG. 9A and 9B, any of the control systems disclosed herein may be used, including FIG. 1, 3, 4A-C, 6B, 8A and 8B. Real-time data in these methods can be configured as inputs in FIG. 4A in order to optimize the drilling process and calculate the position of the bit to identify and correct any deviations of the bit from a given drilling path during drilling operations.

На фиг. 9A показана блок-схема способа 900 согласно одному или более аспектам настоящего описания. Способ 900 может быть выполнен во взаимодействии с одним или более элементами устройства 100, показанного на фиг. 1, в ходе работы устройства 100. Например, способ 900 может быть выполнен с целью оптимизации точности наклонно-направленного бурения в ходе операций бурения, выполняемых с помощью устройства 100.In FIG. 9A shows a flowchart of a method 900 in accordance with one or more aspects of the present description. The method 900 may be performed in conjunction with one or more elements of the device 100 shown in FIG. 1, during operation of the device 100. For example, method 900 may be performed to optimize the accuracy of directional drilling during drilling operations performed using the device 100.

Способ 900 включает операцию 910, в ходе которой положение торца долота в реальном времени, глубина скважины, вращение трубы, нагрузка на крюк, перепад давления и/или другие данные поступают в контроллер или другое устройство для обработки данных (например, любой контроллер 190, 325, 420, 402, 698, 804, 812 или другие, описанные в настоящей заявке). Данные могут быть получены от различных приборов на буровой установке и/или датчиков, предназначенных для подобных измерений (таких как датчики, показанные на фиг. 1, 4A, 8 A, и другие). Операция 910 также может включать получение смоделированного резкого изгиба ствола и/или другие данные плана бурения, взятые от инклинометрических замеров или полученные иным путем. В следующей операции 920 оперативные и/или смоделированные данные, полученные в ходе операции 910, используются для вычисления инклинометрических проекций в реальном времени перед последним результатом стандартной инклинометрии. Инклинометрическая проекция в реальном времени, вычисленная в ходе операции 920, может затем, необязательно, временно использоваться в качестве следующей стандартной точки инклинометрии в ходе последующей операции 930. Способ 900 может также включать операцию 940, выполняемую после операции 920 и/или операции 930, в ходе которой инклинометрическая проекция в реальном времени, вычисленная в ходе операции 920, сравнивается с планом бурения в соответствующей глубине скважины. Операция 950 может выполняться после операции 930 и/или до операции 940, при этом во время нее технолог по наклонно-направленному бурению получает инклинометрическую проекцию в реальном времени, вычисленную в ходе операции 920, и/или результаты сравнения, выполненного в ходе операции 940. Следовательно, технолог по наклонно-направленному бурению может более точно оценить продвижение текущей операции бурения даже в отсутствие какого-либо прямого наклона и измерений азимута на глубине скважины.The method 900 includes an operation 910, in which the position of the end face of the bit in real time, the depth of the well, the rotation of the pipe, the load on the hook, pressure drop and / or other data are fed to a controller or other device for processing data (for example, any controller 190, 325 , 420, 402, 698, 804, 812 or others described in this application). Data can be obtained from various instruments on the rig and / or sensors designed for such measurements (such as the sensors shown in Figs. 1, 4A, 8 A, and others). Operation 910 may also include obtaining simulated sharp bending of the trunk and / or other drilling plan data taken from inclinometric measurements or otherwise obtained. In the next operation 920, operational and / or simulated data obtained during operation 910 are used to calculate the real-time inclinometric projections before the last result of standard inclinometry. The real-time inclinometric projection calculated in step 920 may then optionally be temporarily used as the next standard inclinometry point in subsequent step 930. The method 900 may also include step 940, performed after step 920 and / or step 930, in which the real-time inclinometric projection calculated in step 920 is compared with the drilling plan at the corresponding depth of the well. Operation 950 may be performed after operation 930 and / or prior to operation 940, while during it the directional drilling technologist receives an in-line projection in real time calculated during operation 920 and / or the results of the comparison performed during operation 940. Therefore, the directional drilling technologist can more accurately evaluate the progress of the current drilling operation even in the absence of any direct inclination and azimuth measurements at the depth of the well.

В примере осуществления в рамках настоящего описания способ 900 затем повторят так, что поток способа возвращают к операции 910 и начинают снова. Итерация способа 900 может использоваться для оценки работы оборудования низа бурильной колонны. Кроме того, итерация может позволить модели вычисления проекции инклинометрии в реальном времени обновляться каждый раз при получении данных инклинометрии. Применение способа 900, по меньшей мере, в некоторых вариантах осуществления, может помочь технологу по наклонно-направленному бурению в процессе бурения при применении радиуса набора кривизны и угловой скорости поворота к безроторным интервалам и проекциям по интервалам, проходимым посредством роторного бурения.In an exemplary embodiment, as part of the present description, method 900 is then repeated so that the process flow returns to operation 910 and starts again. An iteration of method 900 can be used to evaluate the bottom of the drill string. In addition, the iteration may allow the real-time inclinometry projection calculation model to be updated each time the inclinometry data is received. The application of method 900, in at least some embodiments, can help a directional drilling technologist during drilling by applying the radius of curvature set and the angular velocity of rotation to rotor-free intervals and projections along the intervals traversed by rotary drilling.

Как описано выше, обычный подход включает проведение стандартной инклинометрии в каждом соединении бурильной трубы с целью получения измерения наклона и азимута для нового положения инклинометрии. Таким образом, в предшествующем уровне техники проводят измерения после того, как скважина пробурена. В отличие от этого, с помощью способа 900 и других способов, в объеме настоящего описания, перед последней стандартной инклинометрией проводят измерения в реальном времени, которые могут предоставить технологу по наклонно-направленному бурению информацию относительно продвижения и эффективности операции безроторного или роторного бурения.As described above, a conventional approach involves performing standard inclinometry at each joint of the drill pipe to obtain a tilt and azimuth measurement for the new inclinometer position. Thus, in the prior art, measurements are taken after a well has been drilled. In contrast, using method 900 and other methods, within the scope of the present description, real-time measurements are taken before the last standard inclinometry, which can provide the directional drilling technologist with information regarding the progress and effectiveness of the rotary or rotary drilling operation.

На фиг. 9B показана блок-схема упрощенного варианта способа 900, показанного на фиг. 9A, который обозначен как 900a. Способ 900a включает операцию 910, в ходе которой от приборов на буровой установке получают данные положения торца долота и измерений глубины скважины. Операция 910 может также включать получение данных модели или плана бурения, соответствующие оперативным данным, полученным от приборов на буровой установке. Такой прием оперативных и/или смоделированных данных может происходить в одном или нескольких контроллерах, устройствах обработки данных и/или других устройствах, таких как контроллер 190, показанный на фиг. 1.In FIG. 9B is a flowchart of a simplified version of the method 900 shown in FIG. 9A, which is designated as 900a. Method 900a includes operation 910, during which data from the position of the end face of the bit and the measurements of the depth of the well are obtained from devices on the rig. Step 910 may also include obtaining model data or a drilling plan corresponding to operational data received from instruments at the drilling rig. Such reception of operational and / or simulated data may occur in one or more controllers, data processing devices, and / or other devices, such as the controller 190 shown in FIG. one.

В следующей операции 960 указанные измерения используют вместе с моделированными или вычисленными данными, полученными из предыдущих замеров инклинометрии (например, включающими темп набора кривизны стволом, резкое искривление ствола и т.д.), с целью отслеживания проходки скважины путем вычисления проекции инклинометрии в реальном времени, с последующим сравнением проекции с планом бурения. Затем повторяют операции 910 и 960, по возможности с темпами или интервалами, которые дают высокую степень разрешения. Операция 960 может также включать усреднение полученных данных по интервалам глубины (например, усреднение последних полученных данных с ранее полученными данными). Таким образом, данные, полученные в ходе операции 910 и обработанные в ходе операции 960, могут обеспечивать точное разрешение, возможно на основании фут-за-футом в ходе операции безроторного бурения, и могут демонстрировать, как на конкретную операцию бурения может повлиять или влияет то, насколько точно поддерживается определенный торец долота.In a next operation 960, these measurements are used together with simulated or calculated data obtained from previous inclinometry measurements (for example, including the rate of set of curvature of the wellbore, sharp curvature of the wellbore, etc.) in order to track well penetration by calculating the projection of real-time inclinometry , followed by a comparison of the projection with the drilling plan. Operations 910 and 960 are then repeated, if possible at rates or intervals that give a high degree of resolution. Operation 960 may also include averaging the received data over depth intervals (for example, averaging the latest received data with previously received data). Thus, the data obtained during operation 910 and processed during operation 960 can provide accurate resolution, possibly based on foot-by-foot during the rotary drilling operation, and can demonstrate how a particular drilling operation can be affected or affected by how accurately a specific end face is supported.

Обзор с высоким разрешением текущей скважины в сопоставлении с планом бурения часто является ключевым в определении эффективности операции безроторного бурения. Например, в пределах интервала с соединением внахлест технологу по наклонно-направленному бурению может потребоваться (например, согласно плану бурения) выполнить безроторное бурение на отрезке 20 футов, 50 футов роторного бурения, а затем опять 20 футов безроторного бурения. Обычно бурильщик не будет знать эффективность данной секции, пока он не получит данные следующего замера инклинометрии, выполняемого после попытки выполнить операцию "безроторного-роторного-безроторного" бурения. Впрочем, согласно одному или более аспектам настоящего описания, бурильщик может вычислить, используя проекции инклинометрии в реальном времени в ходе операции "безроторного-роторного-безроторного" бурения, прогнозируемую траекторию долота в скважине. Таким образом, точность, с которой выполняется операция "безроторного-роторного-безроторного" бурения, может быть существенно увеличена, и в случае применения при осуществлении способа на фиг. 5A обеспечивает более точную коррекцию направления по сравнению с обычными системами. Кроме того, способы 900 и 900a могут включать обновление радиуса набора кривизны и модель по каждому замеру инклинометрии в режиме реального времени, обеспечивая, таким образом, повышение точности каждого последующего замера, проекции инклинометрии и/или стадии бурения.A high-resolution survey of the current well in comparison with the drilling plan is often key in determining the effectiveness of the rotary drilling operation. For example, within a lap span, a directional drilling technologist may need to (for example, according to a drilling plan) perform rotary-free drilling on a 20-foot, 50-foot rotary drilling segment, and then again 20-foot rotary drilling. Typically, the driller will not know the effectiveness of this section until he receives the data of the next inclinometry measurement performed after trying to perform the “rotary-rotor-rotorless” drilling operation. However, according to one or more aspects of the present description, a driller can calculate, using real-time inclinometry projections during a rotary-rotor-rotorless drilling operation, the predicted bit path in the well. Thus, the accuracy with which the rotary-rotor-rotorless drilling operation is performed can be significantly increased, and if the method of FIG. 5A provides more accurate directional correction than conventional systems. In addition, methods 900 and 900a may include updating the radius of curvature of the set and the model for each inclinometry measurement in real time, thereby improving the accuracy of each subsequent measurement, projection of inclinometry and / or the drilling stage.

Фиг. 10A и 10B являются примерными изображениями пользовательских дисплеев, передающих информацию о местоположении долота пользователю. Дисплей на Фигурах может являться любым дисплеем, описанным в настоящей заявке, включая дисплеи 335, 472, 692c и 810. На фиг. 10A показано схематическое изображение операторского интерфейса 1000 согласно одному или более аспектам настоящего описания. Интерфейс 100 может использоваться человеком-оператором в ходе наклонно-направленного бурения и/или других операций бурения для контроля отношения между ориентацией торца долота и положением вала. В примере осуществления интерфейс 1000 представляет собой один из нескольких дисплеев, выбираемых пользователем в процессе операций бурения, и может быть включен в качестве или в пределах операторских интерфейсов, буровых операций и/или буровых устройств, описанных в системах в настоящей заявке и системах, включенных путем ссылки, интерфейс 100 может быть также исполнен в виде ряда инструкций, записанных на машиночитаемом носителе, таком как описанный в одной или более указанных ссылок.FIG. 10A and 10B are exemplary images of user displays transmitting bit location information to a user. The display in the Figures may be any display described in this application, including displays 335, 472, 692c and 810. In FIG. 10A is a schematic diagram of an operator interface 1000 in accordance with one or more aspects of the present description. The interface 100 can be used by a human operator during directional drilling and / or other drilling operations to control the relationship between the orientation of the end face of the bit and the position of the shaft. In an embodiment, the interface 1000 is one of several displays selected by the user during drilling operations, and may be included as or within the operator interfaces, drilling operations and / or drilling devices described in the systems in this application and systems included by links, the interface 100 may also be executed as a series of instructions recorded on a computer-readable medium, such as described in one or more of these links.

Интерфейс 100 используется технологом наклонно-направленного бурения в процессе бурения с целью контроля ОНБК в трехмерном пространстве. Система управления или компьютер, который управляет одним или несколькими другими операторскими интерфейсами в ходе процесса бурения, могут также обеспечивать отображение интерфейса 1000. В альтернативе, интерфейс 1000 может управляться или отображаться отдельной системой управления или компьютером, и может отображаться на компьютерном дисплее (мониторе), отличном от того, на который выводятся остальные изображения процесса бурения.The interface 100 is used by the directional drilling technologist during the drilling process to control the BHA in three-dimensional space. A control system or a computer that controls one or more other operator interfaces during the drilling process may also provide an interface 1000. Alternatively, the interface 1000 may be controlled or displayed by a separate control system or computer, and may be displayed on a computer display (monitor), different from that to which the remaining images of the drilling process are displayed.

Система управления или компьютер, управляющие интерфейсом 1000, включают "инклинометрический" или другой канал данных, или включают иные средства для получения и/или считывания данных от датчиков, передаваемых от ОНБК, оборудования "измерения в процессе бурения" и/или других средств измерения параметра бурения, где подобная передача может выполняться посредством Протокола обмена данными с буровой, языка разметки и/или другого протокола передачи данных. Такие электронные данные могут включать данные по ориентации торца долота на основе гравитации, данные по ориентации торца долота на основе магнитного поля, данные по ориентации азимута торца долота и/или данные по ориентации наклона торца долота, среди прочих. В примере осуществления электронные данные включают данные по ориентации торца долота на основе магнитного поля, когда ориентация торца долота меньше, чем приблизительно 7° относительно вертикали, и альтернативно включают данные по ориентации торца долота на основе гравитации, когда ориентация торца долота превышает приблизительно 7° относительно вертикали. Впрочем, в других вариантах осуществления электронные данные могут включать данные по ориентации торца долота и на основе гравитации, и на основе магнитного поля. Данные по ориентации азимута торца долота могут относиться к азимутальному направлению удаленного конца бурильной колонны относительно географического севера, верхней стороны ствола скважины и/или другой заданной ориентации. Данные по ориентации наклона торца долота могут относиться к наклону удаленного конца бурильной колонны относительно вертикали.The control system or computer that controls the interface 1000 includes an "inclinometric" or other data channel, or other means for receiving and / or reading data from sensors transmitted from the BHA, "measuring while drilling" equipment and / or other parameter measuring tools drilling, where such a transmission can be performed using the Protocol of data exchange with the drilling, markup language and / or other data transfer protocol. Such electronic data may include data on the orientation of the bit end face based on gravity, data on the orientation of the bit end based on the magnetic field, data on the orientation of the azimuth of the bit end and / or data on the orientation of the bit end, among others. In an exemplary embodiment, electronic data includes data on the orientation of the bit face based on the magnetic field when the orientation of the bit end is less than about 7 ° relative to the vertical, and alternatively includes data on the orientation of the bit end based on gravity when the orientation of the bit end is greater than about 7 ° relative verticals. However, in other embodiments, electronic data may include bit face orientation based on both gravity and magnetic field. Bit azimuth orientation data may relate to the azimuthal direction of the distal end of the drill string relative to geographic north, the upper side of the wellbore and / or other specified orientation. The bit end inclination orientation data may relate to the inclination of the distal end of the drill string relative to the vertical.

Как показано на фиг. 10A, интерфейс 1000 может быть изображен, как по существу напоминающий форму диска или мишени, имеющей множество концентрических вложенных колец 1005. Данные по ориентации торца долота на основе магнитного поля представлены в интерфейсе 1000 символами 1010, а данные по ориентации торца долота на основе гравитации представлены символами 1015. Интерфейс 1000 также включает символы 1020, указывающие положения вала. В примере осуществления, показанном на фиг. 10A, символы 1010 магнитных данных торца долота являются круглыми, символы 1015 гравитационных данных торца долота являются прямоугольными, и символы 1020 данных о положении вала являются треугольными, что позволяет, таким образом, отличить различные типы данных друг от друга. Конечно, в рамках настоящего описания могут использоваться другие формы. Символы 1010, 1015, 1020 дополнительно или альтернативно могут отличаться друг от друга цветом, размером, подсветкой, частотой мерцания и/или другими графическими средствами.As shown in FIG. 10A, the interface 1000 may be depicted as essentially resembling a disk or target shape having a plurality of concentric nested rings 1005. The magnetic field orientation information for the bit end is represented in the interface 1000 by 1010, and the gravity bit end orientation data is presented characters 1015. The interface 1000 also includes characters 1020 indicating shaft positions. In the embodiment shown in FIG. 10A, bitface magnetic data symbols 1010 are circular, bitface gravity data symbols 1015 are rectangular, and shaft position data symbols 1020 are triangular, thereby distinguishing different types of data from each other. Of course, other forms may be used within the framework of the present description. Symbols 1010, 1015, 1020 may additionally or alternatively differ from each other in color, size, backlight, flicker frequency and / or other graphic means.

Символы 1010, 1015, 1020 могут указывать только самые последние измерения положения торца долота (символы 1010, 1015) и вала символа (120). Впрочем, как и в примере осуществления, показанном на фиг. 10A и 10B, интерфейс 1000 может включать представление предыдущих измерений положения торца долота и вала, при этом показывается последнее измерение и несколько предыдущих измерений. Таким образом, например, каждое кольцо 1005 в интерфейсе 1000 может представлять итерацию измерения или счет, или заданный интервал времени, или иным путем указывать динамику между новым измерением (измерениями) и предыдущим измерением (измерениями). В примере осуществления, показанном на фиг. 10A, в диске присутствует пять таких колец 1005 (внешнее кольцо предназначено для указания других данных), причем каждое кольцом 1005 представляет измерения данных или итерацию передачи, или счет. Символы 1010, 1015 торца долота могут включать число, указывающее относительную давность каждого измерения. В других вариантах осуществления цвет, форма и/или другие знаки могут графически отображать относительную давность измерения. Хотя на фиг. 10A это не показано, данная концепция может также применяться для отображения предыдущих данных о положении вала.Symbols 1010, 1015, 1020 may indicate only the most recent measurements of the position of the end face of the bit (symbols 1010, 1015) and the shaft of the symbol (120). However, as in the embodiment shown in FIG. 10A and 10B, the interface 1000 may include a representation of previous measurements of the position of the end face of the bit and shaft, with the last measurement and several previous measurements being shown. Thus, for example, each ring 1005 in the interface 1000 may represent a measurement iteration or count, or a predetermined time interval, or otherwise indicate the dynamics between the new measurement (s) and the previous measurement (s). In the embodiment shown in FIG. 10A, five such rings 1005 are present in the disk (an outer ring is used to indicate other data), each ring 1005 representing data measurements or transmission iteration, or counting. The bit end symbols 1010, 1015 may include a number indicating the relative age of each measurement. In other embodiments, the implementation of the color, shape and / or other signs can graphically display the relative duration of the measurement. Although in FIG. 10A is not shown, this concept can also be used to display previous shaft position data.

Интерфейс 1000 может также включать пояснение обозначений данных 1025, связанных с формой, цветом и/или другими параметрами символов 1010, 1015, 1020 данных для соответствующих данных, представленным символами. Интерфейс 1000 может также включать текстовый и/или другой тип индикатора 1030 текущего режима настройки торца долота. Например, режим торца долота может быть установлен на отображение только гравитационных данных торца долота, только магнитных данных торца долота или их комбинации (возможно на основе текущего наклона торца долота и/или конца бурильной колонны). Индикатор 1030 может также указывать текущее время системы. Индикатор 1030 может также идентифицировать вторичный канал либо контролируемый параметр или параметр, иным путем отображаемый интерфейсом 1000. Например, в примере осуществления, показанном на фиг. 10A, индикатор 1030 указывает, что комбинация ("Комбо") режима торца долота в настоящий момент выбрана пользователем, что глубина долота контролируется по вторичному каналу и что текущее время системы - 13:09:04.The interface 1000 may also include an explanation of the data symbols 1025 associated with the shape, color and / or other parameters of the data symbols 1010, 1015, 1020 for the corresponding data represented by symbols. The interface 1000 may also include a text and / or other type of indicator 1030 of the current setting mode of the end face of the bit. For example, the end face mode can be set to display only gravitational end face data, only magnetic end face data, or a combination thereof (possibly based on the current tilt of the end face and / or the end of the drill string). Indicator 1030 may also indicate the current system time. Indicator 1030 may also identify a secondary channel or a monitored parameter or parameter otherwise displayed by the interface 1000. For example, in the embodiment shown in FIG. 10A, the indicator 1030 indicates that the combination (“Combo”) of the bit face mode is currently selected by the user, that the bit depth is controlled by the secondary channel and that the current system time is 13:09:04.

Интерфейс 1000 может также включать текстовый и/или другой тип индикатора 1035, показывающий текущую или последнюю ориентацию торца долота. Индикатор 1035 может также показывать текущий режим измерения торца долота (например, гравитационный или магнитный). Индикатор 1035 может также показывать время, в которое было выполнено или получено последнее измерение торца долота, а также и значение любого параметра, отслеживаемого в тот момент вторым каналом. Например, в примере осуществления, показанном на фиг. 10A, последнее измерение торца долота было выполнено гравитационным датчиком торца долота и показало, что ориентация торца долота составляла -75°, что измерение было выполнено в 13:00:13 по часам системы и что последняя глубина долота, измеренная в указанное время, составляла 1830 футов.The interface 1000 may also include a textual and / or other type of indicator 1035 showing the current or last orientation of the bit end. Indicator 1035 may also show the current mode of measurement of the end face of the bit (for example, gravitational or magnetic). Indicator 1035 can also show the time at which the last measurement of the end face of the bit was made or received, as well as the value of any parameter that was being monitored at that moment by the second channel. For example, in the embodiment shown in FIG. 10A, the last measurement of the end face of the bit was carried out by the gravitational sensor of the end face of the bit and showed that the orientation of the end of the bit was -75 °, that the measurement was performed at 13:00:13 according to the system’s clock, and that the last bit depth measured at the indicated time was 1830 ft.

Интерфейс 1000 может также включать текстовый и/или другой тип индикатора 1040, показывающий текущий или последний наклон удаленного конца бурильной колонны. Индикатор 1040 может также показывать время, в которое было выполнено или получено последнее измерение наклона, а также значение любого параметра, отслеживаемого в тот момент вторым каналом. Например, в примере осуществления, показанном на фиг. 10A, последняя величина наклона конца бурильной колонны составляла 8°, при этом данное измерение было выполнено в 13:00:04 по часам системы, а последняя глубина долота, измеренная в указанное время, составляла 1830 футов. Интерфейс 1000 может также включать дополнительный графический или другой тип индикатора 1040a, показывающий текущий или последний наклон. Таким образом, например, интерфейс 1000 может отображать текущую или последнюю величину наклона с помощью и текстового индикатора (например, индикатора 1040), и графического индикатора (например, индикатора 1040a). В варианте осуществления, показанном на фиг. 10A, графический индикатор наклона 1040a представляет текущую или последнюю величину наклона в виде дугообразной полосы, длина которой указывает степень, в которой наклон отклоняется относительно вертикали, и где направление, в котором тянется полоса (например, по часовой стрелке или против часовой стрелки), может указывать направление наклона (например, север или юг).Interface 1000 may also include a text and / or other type of indicator 1040 showing the current or last tilt of the distal end of the drill string. Indicator 1040 can also show the time at which the last tilt measurement was taken or received, as well as the value of any parameter that was being tracked by the second channel at that time. For example, in the embodiment shown in FIG. 10A, the last inclination of the end of the drill string was 8 °, and this measurement was taken at 13:00:04 hours of the system, and the last bit depth measured at the indicated time was 1830 feet. The interface 1000 may also include an additional graphical or other type of indicator 1040a showing the current or last tilt. Thus, for example, the interface 1000 can display the current or last tilt value using both a text indicator (e.g., indicator 1040) and a graphic indicator (e.g., indicator 1040a). In the embodiment shown in FIG. 10A, a tilt graph indicator 1040a represents the current or last tilt value in the form of an arcuate strip, the length of which indicates the degree to which the tilt deviates relative to the vertical, and where the direction in which the strip extends (for example, clockwise or counterclockwise) indicate the direction of inclination (e.g. north or south).

Интерфейс 1000 может также включать текстовый и/или другой тип индикатора 1045, показывающий текущую или последнюю ориентацию азимута удаленного конца бурильной колонны. Индикатор 1045 может также показывать время, в которое было выполнено или получено последнее измерение азимута, а также значение любого параметра, отслеживаемого в тот момент вторым каналом. Например, в примере осуществления, показанном на фиг. 10A, последнее значение азимута конца бурильной колонны составляло 67°, при этом данное измерение было выполнено в 12:59:55 по часам системы, а последняя глубина долота, измеренная в указанное время, составляла 1830 футов. Интерфейс 1000 может также включать дополнительный графический или другой тип индикатора 1045a, показывающий текущую или последнюю величину наклона. Таким образом, например, интерфейс 1000 может отображать текущий или последний наклон с помощью и текстового индикатора (например, индикатора 1045), и графического индикатора (например, индикатора 1045a). В варианте осуществления, показанном на фиг. 10A, графический индикатор 1045a азимута представляет текущее или последнее измерение азимута в виде дугообразной полосы, длина которой указывает степень, в которой ориентация азимута отклоняется от географического севера или некоторого другого заданного положения, и где направление, в котором тянется полоса (например, по часовой стрелке или против часовой стрелки), может указывать направление азимута (например, северо-восток или северо-запад).The interface 1000 may also include a textual and / or other type of indicator 1045 showing the current or last azimuth orientation of the distal end of the drill string. Indicator 1045 can also show the time at which the last azimuth measurement was made or received, as well as the value of any parameter that was being tracked by the second channel at that time. For example, in the embodiment shown in FIG. 10A, the last azimuth of the end of the drill string was 67 °, and this measurement was taken at 12:59:55 hours of the system, and the last bit depth measured at the indicated time was 1830 feet. The interface 1000 may also include an additional graphical or other type of indicator 1045a showing the current or latest tilt value. Thus, for example, the interface 1000 can display the current or last slope using both a text indicator (e.g., indicator 1045) and a graphic indicator (e.g., indicator 1045a). In the embodiment shown in FIG. 10A, an azimuth graph indicator 1045a represents the current or last azimuth measurement in the form of an arc strip, the length of which indicates the degree to which the azimuth orientation deviates from geographic north or some other predetermined position, and where the direction in which the strip stretches (e.g., clockwise or counterclockwise), may indicate the direction of the azimuth (for example, northeast or northwest).

В некоторых вариантах осуществления интерфейс 1000 включает данные, соответствующие заданной траектории бурения и фактической траектории бурения, описанных на фиг. 4C и 5A. Указанные данные могут предоставить бурильщику визуальный индикатор местоположения долота ОНБК относительно заданной траектории бурения и/или целевого местоположения. Кроме того, данные, регистрируемые в динамике, отображаемые в интерфейсе 1000 на фиг. 10A, можно оценить при вычислении положения ОНБК, независимо от того, отклоняется ли ОНБК от заданной траектории бурения и в какой зоне, показанной на фиг. 5B, ОНБК расположено.In some embodiments, the interface 1000 includes data corresponding to a predetermined drilling path and an actual drilling path described in FIG. 4C and 5A. These data can provide the driller with a visual indicator of the location of the BHA bit relative to a given drilling path and / or target location. In addition, the data recorded in the dynamics displayed in the interface 1000 in FIG. 10A can be estimated in calculating the position of the BHA, regardless of whether the BHA deviates from a given drilling path and in which zone shown in FIG. 5B, BHA located.

На фиг. 10B показано увеличенное изображение части интерфейса 1000, показанного на фиг. 10A. В вариантах осуществления, в которых интерфейс 1000 изображен в форме диска или мишени, последние измерения положения торца долота и вала могут быть расположены ближе к краю диска, а предыдущие показания могут отступать к середине диска. Например, в примере осуществления, показанном на фиг. 2, последнее показание было получено за 8 минут до отображаемого в текущий момент времени системы, следующее показание было получено за 7 минут до первого, а самое старое показание было получено на 6 минут раньше, чем остальные, в общей сложности в течение 21 минуты регистрации. Показания, полученные несколько часов или секунд назад, могут указывать продолжительность/единицу времени символами "ч" или "с".In FIG. 10B is an enlarged view of a portion of the interface 1000 shown in FIG. 10A. In embodiments in which the interface 1000 is depicted in the form of a disk or a target, the latest measurements of the position of the end face of the bit and shaft may be located closer to the edge of the disk, and previous readings may recede to the middle of the disk. For example, in the embodiment shown in FIG. 2, the last reading was received 8 minutes before the system currently displayed, the next reading was received 7 minutes before the first, and the oldest reading was received 6 minutes earlier than the others, for a total of 21 minutes of registration. Readings taken hours or seconds ago may indicate the duration / unit of time with the characters “h” or “s”.

Как также показано на фиг. 10B, при наведении курсора мыши пользователя или других графических средств ввода пользователя на один из символов положения торца долота или вала 1010, 1015, 1020 может быть показана временная метка символа, а также вторичный индикатор (если таковой присутствует) в окне 1050. Временные метки могут зависеть от параметров настройки устройства в фактическое время регистрации измерения. Символы 1010, 1015 торца долота могут показывать время, прошедшее после регистрации измерения сенсорным устройством (например, относительно текущего времени системы). Вторичные каналы, настроенные, чтобы показывать временную метку, могут показывать временную метку, соответствующую устройству, регистрирующему измерение.As also shown in FIG. 10B, hovering the mouse cursor of a user or other graphical input means of the user on one of the position symbols of the end face of the bit or shaft 1010, 1015, 1020, the time mark of the symbol can be shown, as well as a secondary indicator (if present) in the window 1050. Time marks can depend on the device settings at the actual time the measurement was recorded. Symbols 1010, 1015 of the end face of the bit may indicate the time elapsed after the measurement was recorded by the touch device (for example, relative to the current time of the system). Secondary channels configured to show a timestamp can show a timestamp corresponding to the device registering the measurement.

В варианте осуществления, показанном на фиг. 10A и 10B, интерфейс 1000 показывает абсолютное положение вала верхнего привода, ориентированного на географический север, верхнюю сторону скважины или на некоторое другое заданное направление. Интерфейс 1000 также показывает текущие и предыдущие данные торца долота, полученные от скважинных приборов. Интерфейс 1000, другие операторские интерфейсы в рамках настоящего описания и/или другие приборы в рамках настоящего описания могут иметь, обеспечивать и/или демонстрировать упрощенное понимание эффекта реактивного крутящего момента на измерения торца долота, точно контролируя и одновременно отображая измерения положения и торца долота, и вала пользователю.In the embodiment shown in FIG. 10A and 10B, the interface 1000 shows the absolute position of the top drive shaft oriented to geographic north, the top of the well, or some other predetermined direction. The interface 1000 also displays current and previous bitface data received from downhole tools. An interface 1000, other operator interfaces within the framework of the present description and / or other devices within the framework of the present description may have, provide and / or demonstrate a simplified understanding of the effect of reactive torque on the measurements of the end face of the bit, accurately controlling and simultaneously displaying measurements of the position and end face of the bit, and shaft to the user.

Ввиду вышеизложенного, а также фигур и ссылок, включенных в настоящую заявку, средним специалистам в данной области техники будет очевидно, что в настоящем описании предложен способ видимой демонстрации отношений между ориентацией торца долота и ориентацией вала, при этом такой способ включает: получение электронных данных на постоянной основе, которые включают данные по ориентации вала и, по меньшей мере, одно из данных по ориентации торца долота на основе гравитации и данных по ориентации торца долота на основе магнитного поля и вывод электронных данных на дисплей, доступный для обзора пользователя, в историческом формате, отображающем данные, полученные в последнем измерении и множестве предыдущих измерений. Электронные данные могут также включать данные азимута торца долота, связывающие ориентацию азимута бурильной колонны около долота. Электронные данные могут далее включить торец долота данные склонности, связывая склонность бурильной колонны около долота. Данные положения вала могут связывать ориентацию вала, верхнего привода, ведущей трубы и/или другие устройства роторного двигателя с долотом и/или торцом долота. Электронные данные могут быть получены от ИПБ и/или других сенсорных/измерительных скважинных устройств.In view of the foregoing, as well as the figures and references included in this application, it will be obvious to those of ordinary skill in the art that the present description provides a method for visually demonstrating the relationship between the orientation of the end face of the bit and the orientation of the shaft, this method including: obtaining electronic data on permanent basis, which includes data on the orientation of the shaft and at least one of the data on the orientation of the end face of the bit based on gravity and data on the orientation of the end face of the bit based on the magnetic field and output electrons to the display data that is available for user review, in the historic format that displays data from the last measurement and a plurality of previous measurements. Electronic data may also include bit face azimuth data relating the drill string azimuth orientation near the bit. Electronic data may further include the bit-end inclination data, linking the drill string propensity near the bit. These shaft positions can relate the orientation of the shaft, top drive, lead pipe and / or other rotary engine devices to the bit and / or end face of the bit. Electronic data can be obtained from IPB and / or other sensory / measuring downhole devices.

Способ может также включать соединение электронных данных с показаниями времени, основанных на определенных моментах, в которые были выполнены измерения, дающие электронные данные. В примере осуществления самые последние данные могут быть отображены в текстовой форме, а предыдущие данные могут быть показаны графически, например в виде индикации в форме диска или мишени. Графический дисплей может включать зависимые от времени или времяспецифические символы или другие изображения, которые в режиме, доступном для пользователя, могут временно отображать данные, относящиеся к указанному времени (например, всплывающие данные). Иконки могут иметь числовую, текстовую, цветовую или другую индикацию по давности относительно других иконок. Иконки могут соответствовать времени, последнему на крае диска, первому в центре диска. Иконки могут отображать изменение во времени от измерения, зарегистрированного соответствующим сенсорным устройством, до текущего времени компьютерной системы. Дисплей может также отображать текущее время системы.The method may also include combining electronic data with time indications based on specific points at which measurements were taken to produce electronic data. In an embodiment, the most recent data can be displayed in text form, and previous data can be displayed graphically, for example, as an indication in the form of a disk or a target. The graphic display may include time-dependent or time-specific characters or other images that, in a user-accessible mode, may temporarily display data related to a specified time (e.g., pop-up data). Icons can have a numerical, text, color or other indication by prescription relative to other icons. Icons can correspond to the time, the last at the edge of the disc, the first in the center of the disc. Icons can display a change in time from the measurement recorded by the corresponding touch device to the current time of the computer system. The display can also display the current system time.

В настоящем описании также предложено устройство, содержащее приспособления для приема электронных данных на постоянной основе, где электронные данные включают данные по ориентации вала и, по меньшей мере, одно из данных по ориентации торца долота на основе гравитации и данных по ориентации торца долота на основе магнитного поля и приспособления для вывода электронных данных на дисплей, доступный для обзора пользователя, в историческом формате, отображающем данные, полученные в последнем измерении и множестве предыдущих измерений.The present disclosure also provides a device comprising devices for receiving electronic data on an ongoing basis, where the electronic data includes data on the orientation of the shaft and at least one of the data on the orientation of the bit end based on gravity and the data on the orientation of the bit end based on magnetic fields and devices for outputting electronic data to a display accessible for user review in a historical format displaying data obtained in the last measurement and many previous measurements.

Варианты осуществления в рамках настоящего описания могут предоставлять определенные преимущества по сравнению с предшествующим уровнем техники. Например, когда данные положения торца долота и вала объединены на одном дисплее, это может помочь оператору или другому работнику понять отношения между положением вала и торцом долота. Объединение данных положения торца долота и вала на одном дисплее может дополнительно или альтернативно помочь пониманию отношений, посредством которых реактивный крутящий момент связан с положением торца долота и/или вала.Embodiments within the scope of the present disclosure may provide certain advantages over the prior art. For example, when these positions of the end face of the bit and the shaft are combined on one display, this can help the operator or other worker to understand the relationship between the position of the shaft and the end of the bit. Combining bit end and shaft position data on a single display can additionally or alternatively help to understand the relationships by which reactive torque is associated with the bit and / or shaft end position.

На фиг. 11 показана примерная система 1100 для осуществления одного или более вариантов осуществления, по меньшей мере, части устройства и/или способов, описанных в настоящей заявке. Система 1100 включает процессор 1102, устройство 1104 ввода, устройство 1106 хранения данных, видеоконтроллер 1108, системную память 1110, дисплей 1114 и устройство 1116 связи, связанные одной или более шинами 1112. Устройство 1106 хранения данных может являться дискетой, жестким диском, компакт-диском, DVD, накопителем на оптических дисках или любой другой формой устройства хранения данных. Кроме того, устройство хранения данных 1106 может быть способно к приему дискеты, CD, DVD или любой другой формы машиночитаемого носителя, который может содержать машиноисполняемые команды. Устройство 1116 связи может являться модемом, сетевой картой или любым другим устройством, с помощью которого система 1100 может связываться с другими системами.In FIG. 11 shows an exemplary system 1100 for implementing one or more embodiments of at least a portion of the device and / or methods described herein. System 1100 includes a processor 1102, an input device 1104, a data storage device 1106, a video controller 1108, a system memory 1110, a display 1114, and a communication device 1116 connected to one or more buses 1112. The data storage device 1106 may be a floppy disk, a hard disk, or a compact disk , DVD, optical disc drive or any other form of storage device. In addition, the storage device 1106 may be capable of receiving a floppy disk, CD, DVD, or any other form of computer-readable medium that may contain computer-executable instructions. Communication device 1116 may be a modem, network card, or any other device by which system 1100 can communicate with other systems.

Компьютерная система обычно включает, по меньшей мере, аппаратное оборудование, способное к выполнению машиночитаемых команд, а также программное обеспечение для выполнения действий (обычно машиночитаемых команд), которые производят желаемый результат. Кроме того, компьютерная система может включать гибриды аппаратного оборудования и программного обеспечения, а также компьютерные подсистемы.A computer system typically includes at least hardware capable of executing machine-readable instructions, as well as software for performing actions (usually machine-readable instructions) that produce the desired result. In addition, a computer system may include hybrids of hardware and software, as well as computer subsystems.

Аппаратное оборудование обычно включает, по меньшей мере, процессорные платформы, такие как пользовательские машины (также известные как персональные компьютеры или серверы), а также карманные устройства обработки данных (такие как, например, смартфоны, КПК, а также персональные вычислительные устройства). Кроме того, аппаратное оборудование обычно включает любое физическое устройство, которое способно к хранению машиночитаемых команд, например память или другие устройства хранения данных. Другие формы аппаратного оборудования включают подсистемы аппаратного оборудования, включающие устройства передачи, такие как модемы, карты-модемы, порты и порт-карты, например. Аппаратное оборудование может также включать, по меньшей мере, в рамках настоящего описания, многомодальную технологию, как например устройства и/или системы, позволяющие пользователям использовать множественные формы ввода и вывода, включающие голос, клавиатуры и перо - попеременно в том же взаимодействии, применении или интерфейсе.Hardware typically includes at least processor platforms, such as user machines (also known as personal computers or servers), as well as handheld data processing devices (such as smartphones, PDAs, as well as personal computing devices). In addition, hardware typically includes any physical device that is capable of storing machine-readable instructions, such as memory or other storage devices. Other forms of hardware include hardware subsystems, including transmission devices such as modems, modem cards, ports, and port cards, for example. Hardware may also include, at least as part of the present description, multimodal technology, such as devices and / or systems, allowing users to use multiple forms of input and output, including voice, keyboards and a pen, alternately in the same interaction, application or interface.

Программное обеспечение может включать любой машинный код, сохраненный на любом носителе, таком как RAM или ROM, машинный код, сохраненный на других устройствах (таких как дискеты, CD или DVD, например), и может включать исполняемый код, операционную систему, а также исходный или объектный код, например. Кроме того, программное обеспечение может охватывать любой набор инструкций, исполняемых в пользовательской машине или сервере и, в данной форме, часто называемых программой или исполняемым кодом.The software may include any machine code stored on any medium, such as RAM or ROM, machine code stored on other devices (such as floppy disks, CDs or DVDs, for example), and may include executable code, an operating system, as well as the source or object code, for example. In addition, the software may encompass any set of instructions executed on a user machine or server and, in this form, often referred to as a program or executable code.

Гибриды (комбинации программного обеспечения и аппаратного оборудования) становятся все более обычными как устройства для обеспечения повышенной функциональности и эффективности компьютерных систем. Гибрид может быть создан, когда то, что традиционно является программными функциями, непосредственно вшивают в кремниевый кристалл в процессе производства - это возможно, так как программное обеспечение может быть собрано и переведено в бинарный код, и, точно так же бинарный код может быть представлен непосредственно в кремнии. Как правило, функции гибрида (изготовленного аппаратного оборудования) разработаны, чтобы работать без прошивки программным обеспечением. Соответственно, необходимо понимать, что гибриды и другие комбинации аппаратного оборудования и программного обеспечения также включены в определение компьютерной системы в настоящей заявке и, таким образом, предусмотрены настоящим описанием как возможно эквивалентные структуры и эквивалентные способы.Hybrids (combinations of software and hardware) are becoming more common as devices to provide enhanced functionality and efficiency to computer systems. A hybrid can be created when what is traditionally a software function is directly sewn into a silicon crystal during the manufacturing process - this is possible, since the software can be assembled and converted into binary code, and, in the same way, binary code can be represented directly in silicon. As a rule, the functions of a hybrid (manufactured hardware) are designed to work without firmware firmware. Accordingly, it must be understood that hybrids and other combinations of hardware and software are also included in the definition of a computer system in this application and are thus provided by this description as equivalent structures and equivalent methods as possible.

Машиночитаемые носители могут включать пассивное запоминающее устройство, такое как оперативное запоминающее устройство (RAM), а также полупостоянное запоминающее устройство, например CD или DVD. Кроме того, вариант осуществления настоящего описания может быть воплощен в виде RAM компьютера и может эффективно преобразовывать стандартный компьютер в новую специальную вычислительную машину.Computer-readable media may include a passive storage device, such as random access memory (RAM), as well as a semi-permanent storage device, such as a CD or DVD. In addition, an embodiment of the present description may be embodied in the form of a computer RAM and can efficiently convert a standard computer into a new dedicated computing machine.

Структуры данных являются определенными организациями данных, которые могут обеспечивать вариант осуществления настоящего описания. Например, структура данных может предоставить организацию данных или организацию исполняемого кода (исполняемого программного обеспечения). Кроме того, сигналы данных переносятся в передающей среде и сохраняются, а также транспортируют различные структуры данных и, таким образом, могут использоваться для транспорта варианта осуществления изобретения. В настоящем описании следует отметить, что процессы с подобными названиями могут быть выполнены подобным способом, если не указано иное.Data structures are defined data organizations that can provide an embodiment of the present description. For example, a data structure may provide data organization or organization of executable code (executable software). In addition, data signals are carried in a transmission medium and stored, as well as transporting various data structures and, thus, can be used for transporting an embodiment of the invention. In the present description, it should be noted that processes with similar names can be performed in a similar manner, unless otherwise indicated.

Контроллеры и/или системы настоящего описания могут быть разработаны так, чтобы работать на любой определенной архитектуре. Например, контроллеры и/или системы могут исполняться на одном или нескольких компьютерах, в сетях Ethernet, локальных сетях, глобальных сетях, Интернете, интранете, карманных и других портативных и беспроводных устройствах и сетях.The controllers and / or systems of the present description can be designed to work on any specific architecture. For example, controllers and / or systems can run on one or more computers, Ethernet networks, local area networks, wide area networks, the Internet, intranets, handheld devices, and other portable and wireless devices and networks.

Ввиду всего вышеизложенного, а также фиг. 1-11, средним специалистам в данной области техники будет очевидно, что в настоящем описании предложен способ направления оборудования низа бурильной колонны в ходе процесса бурения от буровой установки к подземному целевому местоположению. Способ включает разработку плана бурения, включающего траекторию бурения и допустимый предел погрешности в виде зоны допуска; получение данных, характеризующих ориентировку и проекцию глубины долота; определение фактического местоположения оборудования низа бурильной колонны на основе ориентировки и проекции глубины долота; определение, находится ли долото в пределах зоны допуска; сравнение фактического местоположения оборудования низа бурильной колонны с заданной траекторией бурения с целью определения уровня отклонения оборудования низа бурильной колонны от фактической траектории бурения; создание измененной траектории бурения, основанной на величине идентифицированного отклонения от заданной траектории, включающее: создание измененной траектории бурения, которая пересекает заданную траекторию бурения, если уровень отклонения от заданной траектории меньше, чем пороговый уровень отклонения, и создание измененной траектории бурения к целевому местоположению, которая не пересекает заданную траекторию бурения, если уровень отклонения от заданной траектории превышает пороговый уровень отклонения; определение требуемой ориентации торца долота с целью направления оборудования низа бурильной колонны по измененной траектории бурения; автоматическая и электронная генерация сигналов управления буровой установки в контроллере управления движением; и вывод сигналов управления буровой установки к буровой лебедке и верхнему приводу с целью направления оборудования низа бурильной колонны по измененной траектории бурения.In view of the foregoing, as well as FIG. 1-11, it will be apparent to those of ordinary skill in the art that the present disclosure provides a method for guiding the bottom of a drill string during a drilling process from a rig to an underground target location. The method includes developing a drilling plan, including a drilling path and an acceptable margin of error in the form of a tolerance zone; obtaining data characterizing the orientation and projection of the depth of the bit; determination of the actual location of the equipment of the bottom of the drill string based on the orientation and projection of the depth of the bit; determining if the bit is within the tolerance zone; comparing the actual location of the equipment of the bottom of the drill string with a given drilling path to determine the level of deviation of the equipment of the bottom of the drill string from the actual path of drilling; creating a modified drilling path based on the amount of the identified deviation from the given path, including: creating a modified drilling path that intersects the given drilling path if the level of deviation from the given path is less than the threshold deviation level, and creating a modified drilling path to the target location, which does not cross a predetermined drilling path if the level of deviation from a given path exceeds a threshold level of deviation; determination of the required orientation of the end face of the bit in order to direct the equipment of the bottom of the drill string along the changed drilling path; automatic and electronic generation of drilling rig control signals in the motion control controller; and outputting control signals of the drilling rig to the drawworks and top drive in order to direct the equipment of the bottom of the drill string along the altered drilling path.

В настоящем описании также предложен способ применения вала для регулировки гидравлического двигателя при проходке ствола скважины в направлении, имеющем горизонтальный компонент, где вал и гидравлический двигатель присоединены на противоположных концах бурильной колонны, при этом способ включает: контроль фактической ориентации торца долота, приводимого в движение гидравлическим двигателем, посредством контроля параметра процесса бурения, характеризующего различие между фактической ориентацией торца долота и требуемой ориентацией торца долота; и регулировку положения вала на величину, которая зависит от контролируемого параметра процесса бурения. Величина регулирования положения вала может являться достаточной для компенсации различия между фактической и требуемой ориентацией торца долота. Регулировка положения вала может включать регулировку углового положения вала относительно ствола скважины, вертикального положения вала относительно ствола скважины или и того, и другого. Контроль параметра процесса бурения, характеризующего различие между фактической и требуемой ориентацией торца долота, может включать контроль множества параметров процесса бурения, характеризующих различия между фактической и требуемой ориентацией торца долота, а величина регулирования положения вала может также зависеть от каждого множества параметров процесса бурения.The present disclosure also provides a method of using a shaft to adjust a hydraulic motor while driving a wellbore in a direction having a horizontal component, where the shaft and hydraulic motor are connected at opposite ends of the drill string, the method including: monitoring the actual orientation of the end face of the bit driven by the hydraulic engine, by controlling the parameter of the drilling process, characterizing the difference between the actual orientation of the bit end and the required orientation it toolface; and adjusting the position of the shaft by an amount that depends on the controlled parameter of the drilling process. The amount of adjustment of the shaft position may be sufficient to compensate for the difference between the actual and the required orientation of the bit end. Adjusting the shaft position may include adjusting the angular position of the shaft relative to the wellbore, the vertical position of the shaft relative to the wellbore, or both. Monitoring a drilling process parameter characterizing the difference between the actual and required orientation of the bit end may include controlling a plurality of drilling process parameters characterizing the differences between the actual and desired orientation of the bit end, and the amount of shaft position control may also depend on each set of drilling process parameters.

Контроль параметра процесса бурения может включать контроль данных, полученных от датчика ориентации торца долота, а величина регулирования положения вала может зависеть от данных датчика ориентации торца долота. Датчик торца долота может включать гравитационный датчик торца долота и/или магнитный датчик торца долота.Monitoring a drilling process parameter may include monitoring data received from the bit face orientation sensor, and the amount of shaft position control may depend on the bit face orientation sensor data. The bit end sensor may include a gravitational bit end sensor and / or a magnetic bit end sensor.

Параметр процесса бурения может включать осевую нагрузку на долото, глубину долота в стволе скважины и/или скорость проникновения долота в ствол скважины. Параметр процесса бурения может включать перепад гидравлического давления в гидравлическом двигателе, который может быть скорректирован с учетом контролируемого давления текучей среды, присутствующей в кольцевом пространстве, определяемом между стволом скважины и бурильной колонной.The parameter of the drilling process may include the axial load on the bit, the depth of the bit in the wellbore and / or the rate of penetration of the bit into the wellbore. The parameter of the drilling process may include the differential pressure of the hydraulic motor, which can be adjusted to take into account the controlled pressure of the fluid present in the annular space defined between the wellbore and the drill string.

В примере осуществления контроль параметра процесса бурения, характеризующего различие между фактической и требуемой ориентацией торца долота, включает контроль данных, полученных от датчика ориентации торца долота, контроль нагрузки на долото, контроль глубины долота в стволе скважины, контроль скорости проходки (проникновения долота в ствол скважины), и контроль перепада гидравлического давления в гидравлическом двигателе. Регулировка положения вала может включать регулировку положения вала на величину, которая зависит от контролируемых данных датчика ориентации торца долота, контролируемой нагрузки на долото, контролируемой глубины долота в стволе скважины, контролируемой скорости проходки и указанного контролируемого перепада давления в гидравлическом двигателе.In an exemplary embodiment, monitoring a drilling process parameter characterizing the difference between the actual and desired bit face orientation includes monitoring data received from the bit face orientation sensor, monitoring the load on the bit, monitoring the depth of the bit in the wellbore, monitoring the penetration rate (penetration of the bit into the wellbore ), and control of the differential pressure in the hydraulic motor. Adjusting the position of the shaft may include adjusting the position of the shaft by an amount that depends on the monitored data of the bit face orientation sensor, the monitored load on the bit, the monitored bit depth in the wellbore, the monitored penetration rate and the specified monitored differential pressure in the hydraulic motor.

Контроль параметра процесса бурения и регулировка положения вала могут быть выполнены одновременно с работой гидравлического двигателя. Регулировка положения вала может включать управление буровой лебедкой, которая регулирует нагрузку на долото на величину, которая зависит от контролируемого параметра процесса бурения. Регулировка положения вала может включать регулировку нейтрального углового положения вала, при этом способ может дополнительно включать колебание вала, вращение вала на заданный угол от нейтрального положения в направлении по часовой стрелке и против часовой стрелки.The control of the drilling process parameter and the adjustment of the shaft position can be performed simultaneously with the operation of the hydraulic motor. Adjusting the position of the shaft may include controlling the winch, which adjusts the load on the bit by an amount that depends on the controlled parameter of the drilling process. Adjusting the shaft position may include adjusting the neutral angular position of the shaft, the method may further include oscillating the shaft, rotating the shaft by a predetermined angle from the neutral position in a clockwise and counterclockwise direction.

В настоящем описании также предложена система для применения вала с целью регулировки гидравлического двигателя при проходке ствола скважины в направлении, имеющем горизонтальный компонент, где вал и гидравлический двигатель присоединены на противоположных концах бурильной колонны. В примере осуществления система включает приспособления для контроля фактической ориентации торца долота, которое приводится в движение гидравлическим двигателем, включает приспособления для контроля параметра процесса бурения, характеризующего различие между фактической ориентацией торца долота и требуемой ориентацией торца долота, и приспособления для регулировки положения вала на величину, которая зависит от контролируемого параметра процесса бурения.The present disclosure also provides a system for applying a shaft to adjust a hydraulic motor while sinking a wellbore in a direction having a horizontal component, where the shaft and hydraulic motor are connected at opposite ends of the drill string. In an embodiment, the system includes devices for monitoring the actual orientation of the bit end, which is driven by a hydraulic motor, includes devices for monitoring a drilling process parameter characterizing the difference between the actual orientation of the bit ends and the required orientation of the bit ends, and devices for adjusting the shaft position by which depends on the controlled parameter of the drilling process.

Настоящее описание также обеспечивает устройство для применения вала с целью регулировки гидравлического двигателя при проходке ствола скважины в направлении, имеющем горизонтальный компонент, где вал и гидравлический двигатель присоединены на противоположных концах бурильной колонны. В примере осуществления устройство включает датчик, предназначенный для обнаружения параметра процесса бурения, характеризующего различие между фактической ориентацией торца долота, которое приводится в движение гидравлическим двигателем, и требуемой ориентацией торца долота; и контроллер торца долота, предназначенный для регулировки фактической ориентации торца долота посредством генерации сигнала управления приводом вала, регулирующего привод вала с целью регулировки углового положения вала в зависимости от контролируемого параметра процесса бурения.The present disclosure also provides a device for applying a shaft to adjust a hydraulic motor while driving a wellbore in a direction having a horizontal component, where the shaft and hydraulic motor are connected at opposite ends of the drill string. In an embodiment, the device includes a sensor for detecting a parameter of a drilling process characterizing the difference between the actual orientation of the bit end that is driven by the hydraulic motor and the desired orientation of the bit end; and a bit face controller for adjusting the actual orientation of the bit face by generating a shaft drive control signal regulating the shaft drive to adjust the angular position of the shaft depending on the controlled parameter of the drilling process.

В настоящем описании также предложен способ применения вала для регулировки гидравлического двигателя при проходке ствола скважины в направлении, имеющем горизонтальный компонент, где вал и гидравлический двигатель присоединены на противоположных концах бурильной колонны. В примере осуществления способ включает контроль перепада гидравлического давления в гидравлическом двигателе с одновременным управлением гидравлическим двигателем, а также регулировкой ориентации торца долота гидравлического двигателя посредством регулировки углового положения вала в зависимости от контролируемого перепада давления. Контролируемый перепад давления может являться скорректированным перепадом давления, вычисленным с использованием контролируемого давления текучей среды, присутствующей в кольцевом пространстве, определяемом между стволом скважины и бурильной колонной. Способ может дополнительно включать контроль текущей ориентации торца долота двигателя с одновременным управлением гидравлическим двигателем и регулировкой углового положения вала в зависимости от контролируемой ориентации торца долота. Способ может дополнительно включать контроль нагрузки на долото гидравлического двигателя с одновременным управлением гидравлическим двигателем и регулировкой углового положения вала в зависимости от контролируемой нагрузки на долото. Способ может дополнительно включать контроль глубины долота гидравлического двигателя в стволе скважины с одновременным управлением гидравлическим двигателем и регулировкой углового положения вала в зависимости от контролируемой глубины долота. Способ может дополнительно включать контроль скорости проникновения гидравлического двигателя в ствол скважины с одновременным управлением гидравлическим двигателем и регулировкой углового положения вала в зависимости от контролируемой скорости проходки. Регулировка ориентации торца долота может включать регулировку углового положения вала в зависимости от контролируемой нагрузки на долото и контролируемой скорости проходки. В альтернативе регулировка ориентации торца долота может включать регулировку углового положения вала в зависимости от контролируемой нагрузки на долото, контролируемой скорости проходки и текущей ориентации торца долота. Регулировка ориентации торца долота гидравлического двигателя может дополнительно включать управление буровой лебедкой, которая регулирует нагрузку на долото гидравлического двигателя в зависимости от контролируемого перепада давления. Угловое положение вала может являться нейтральным положением, при этом способ может дополнительно включать колебание вала, вращение вала на заданный угол от нейтрального положения в направлении по часовой стрелке и против часовой стрелки.The present disclosure also provides a method of using a shaft to adjust a hydraulic motor while driving a wellbore in a direction having a horizontal component, where the shaft and hydraulic motor are connected at opposite ends of the drill string. In an exemplary embodiment, the method includes controlling the differential pressure of the hydraulic motor while simultaneously controlling the hydraulic motor, as well as adjusting the orientation of the end face of the hydraulic motor bit by adjusting the angular position of the shaft depending on the controlled differential pressure. The controlled pressure drop may be a corrected pressure drop calculated using the controlled pressure of the fluid present in the annular space defined between the wellbore and the drill string. The method may further include monitoring the current orientation of the end face of the motor bit while controlling the hydraulic motor and adjusting the angular position of the shaft depending on the controlled orientation of the end face of the bit. The method may further include monitoring the load on the bit of the hydraulic motor while simultaneously controlling the hydraulic motor and adjusting the angular position of the shaft depending on the controlled load on the bit. The method may further include controlling the depth of the bit of the hydraulic motor in the wellbore while controlling the hydraulic motor and adjusting the angular position of the shaft depending on the controlled bit depth. The method may further include controlling the penetration rate of the hydraulic motor into the wellbore while simultaneously controlling the hydraulic motor and adjusting the angular position of the shaft depending on the controlled penetration rate. Adjusting the face orientation of the bit may include adjusting the angular position of the shaft depending on the controlled load on the bit and the controlled speed of penetration. Alternatively, adjusting the face orientation of the bit may include adjusting the angular position of the shaft depending on the controlled load on the bit, the controlled speed of penetration, and the current orientation of the face of the bit. Adjusting the orientation of the end face of the hydraulic motor bit may further include controlling a drawworks that adjusts the load on the hydraulic motor bit depending on the controlled differential pressure. The angular position of the shaft may be a neutral position, the method may further include oscillating the shaft, rotating the shaft by a predetermined angle from the neutral position in a clockwise and counterclockwise direction.

В настоящем описании также предложена система для применения вала с целью регулировки гидравлического двигателя при проходке ствола скважины в направлении, имеющем горизонтальный компонент, где вал и гидравлический двигатель присоединены на противоположных концах бурильной колонны. В примере осуществления система включает приспособление для измерения перепада гидравлического давления в гидравлическом двигателе с одновременным управлением гидравлическим двигателем и приспособлением для регулировки ориентации торца долота гидравлического двигателя, где приспособление для регулировки ориентации торца долота включает приспособление для регулировки углового положения вала в зависимости от измеряемого перепада давления. Система может дополнительно включать приспособление для определения текущей ориентации торца долота двигателя с одновременным управлением гидравлическим двигателем, где приспособление для регулировки углового положения вала может также служить для регулировки углового положения вала в зависимости от контролируемой ориентации торца долота. Система может дополнительно включать приспособление для измерения нагрузки на долото гидравлического двигателя с одновременным управлением гидравлическим двигателем, где приспособление для регулировки углового положения вала может также служить для регулировки углового положения вала в зависимости от контролируемой нагрузки на долото. Система может дополнительно включать приспособление для определения глубины долота гидравлического двигателя в стволе скважины с одновременным управлением гидравлическим двигателем, где приспособление для регулировки углового положения вала может также служить для регулировки углового положения вала в зависимости от определяемой глубины долота. Система может дополнительно включать приспособление для измерения скорости проникновения гидравлического двигателя в ствол скважины с одновременным управлением гидравлическим двигателем, где приспособление для регулировки углового положения вала может также служить для регулировки углового положения вала в зависимости от контролируемой скорости проходки. Приспособление для регулировки ориентации торца долота может дополнительно включать приспособление для управления буровой лебедкой, которая регулирует нагрузку на долото гидравлического двигателя в зависимости от измеряемого перепада давления.The present disclosure also provides a system for applying a shaft to adjust a hydraulic motor while sinking a wellbore in a direction having a horizontal component, where the shaft and hydraulic motor are connected at opposite ends of the drill string. In an embodiment, the system includes a device for measuring a differential pressure of a hydraulic motor while simultaneously controlling a hydraulic motor and a device for adjusting the orientation of the end face of the hydraulic motor, where the device for adjusting the orientation of the end face of the bit includes a device for adjusting the angular position of the shaft depending on the measured differential pressure. The system may further include a device for determining the current orientation of the end face of the motor bit while controlling the hydraulic motor, where the device for adjusting the angular position of the shaft can also serve to adjust the angular position of the shaft depending on the controlled orientation of the end face of the bit. The system may further include a device for measuring the load on the bit of the hydraulic motor while controlling the hydraulic motor, where the device for adjusting the angular position of the shaft can also serve to adjust the angular position of the shaft depending on the controlled load on the bit. The system may further include a device for determining the depth of the bit of the hydraulic motor in the wellbore while controlling the hydraulic motor, where the device for adjusting the angular position of the shaft can also serve to adjust the angular position of the shaft depending on the determined depth of the bit. The system may further include a device for measuring the penetration rate of the hydraulic motor into the wellbore while controlling the hydraulic motor, where the device for adjusting the angular position of the shaft can also serve to adjust the angular position of the shaft depending on the controlled penetration rate. The tool for adjusting the orientation of the bit end may further include a device for controlling the drawworks, which adjusts the load on the bit of the hydraulic motor depending on the measured pressure drop.

В настоящем описании также предложено устройство для применения вала с целью регулировки гидравлического двигателя при проходке ствола скважины в направлении, имеющем горизонтальный компонент, где вал и гидравлический двигатель присоединены на противоположных концах бурильной колонны. В примере осуществления устройство включает датчик давления, предназначенный для измерения перепада гидравлического давления в гидравлическом двигателе в процессе работы гидравлического двигателя, и контроллер торца долота, предназначенный для регулировки ориентации торца долота гидравлического двигателя посредством генерации сигнала управления приводом вала, который указывает двигателю вала регулировать угловое положение вала в зависимости от измеряемого перепада давления. Устройство может дополнительно включать датчик ориентации торца долота, предназначенный для определения текущей ориентации торца долота, где контроллер торца долота может служить для генерации сигнала управления приводом вала, также основанного на определяемой текущей ориентации торца долота. Устройство может дополнительно включать датчик нагрузки на долото, предназначенный для детектирования данных, характеризующих величину нагрузки на долото гидравлического двигателя, а также контроллер буровой лебедки, предназначенный для взаимодействия с контроллером торца долота при регулировке ориентации торца долота посредством генерации сигнала управления буровой лебедки, который указывает буровой лебедке управлять буровой лебедкой, где сигнал управления буровой лебедки может быть основан на измеряемой нагрузке на долото. Устройство может дополнительно включать датчик скорости проходки, предназначенный для определения скорости проходки ствола скважины, где сигнал управления буровой лебедки может быть также основан на определяемой скорости проходки.The present disclosure also provides a device for applying a shaft to adjust a hydraulic motor while driving a wellbore in a direction having a horizontal component, where the shaft and hydraulic motor are connected at opposite ends of the drill string. In an embodiment, the apparatus includes a pressure sensor for measuring a differential pressure of a hydraulic motor during operation of the hydraulic motor, and a bit face controller for adjusting the orientation of the bit end of the hydraulic motor by generating a shaft drive control signal that causes the shaft motor to adjust the angular position shaft depending on the measured differential pressure. The device may further include a bit face orientation sensor for detecting the current bit face orientation, where the bit face controller may serve to generate a shaft drive control signal also based on the detected current bit face orientation. The device may further include a bit load sensor for detecting data characterizing the amount of load on the hydraulic motor bit, as well as a drawworks controller for interacting with the bit face controller when adjusting the bit face orientation by generating a drill winding control signal that indicates the drill the winch to control the winch, where the control signal of the winch can be based on the measured load on the bit. The device may further include a penetration rate sensor for detecting a borehole penetration rate, where a winch control signal may also be based on a detectable penetration rate.

Способы и устройство в рамках настоящего описания включают способы и устройство, направленные на автоматическое получение и/или сохранение требуемой ориентации торца долота посредством контроля параметров процесса бурения, которые ранее не применялись для автоматической ориентации торца долота и включают один или более из фактического периода давления гидравлического забойного двигателя, фактической ориентации торца долота, фактической нагрузки на долото, фактической глубины долота, фактической скорости проходки, фактического колебания вала. Примеры комбинаций указанных параметров процесса бурения, которые могут применяться согласно одному или более аспектам настоящего описания для получения и/или сохранения требуемой ориентации торца долота, включают следующееMethods and apparatus within the framework of the present description include methods and apparatus aimed at automatically obtaining and / or maintaining the required orientation of the bit face by controlling parameters of the drilling process that were not previously used for automatic orientation of the bit face and include one or more of the actual hydraulic bottomhole pressure period engine, the actual orientation of the end face of the bit, the actual load on the bit, the actual depth of the bit, the actual speed of penetration, the actual count fucking shaft. Examples of combinations of these drilling process parameters that can be used according to one or more aspects of the present description to obtain and / or maintain the desired orientation of the bit end include the following

ΔP и TF;ΔP and TF;

ΔP, TF и WOB;ΔP, TF and WOB;

ΔP, TF, WOB и ГЛУБИНУ;ΔP, TF, WOB and DEPTH;

ΔP и WOB;ΔP and WOB;

ΔP, TF и ГЛУБИНУ;ΔP, TF and DEPTH;

ΔP, TF, WOB и ROP;ΔP, TF, WOB and ROP;

ΔP и ROP;ΔP and ROP;

ΔP, TF и ROP;ΔP, TF and ROP;

ΔP, TF, WOB и OSC;ΔP, TF, WOB and OSC;

ΔP и ГЛУБИНУ;ΔP and DEPTH;

ΔP, TF и OSC;ΔP, TF and OSC;

ΔP, TF, ГЛУБИНУ и ROP;ΔP, TF, DEPTH and ROP;

ΔP и OSC;ΔP and OSC;

ΔP, WOB и ГЛУБИНУ;ΔP, WOB and DEPTH;

ΔP, TF, ГЛУБИНУ и OSC;ΔP, TF, DEP and OSC;

TF и ROP;TF and ROP;

ΔP, WOB и ROP;ΔP, WOB and ROP;

ΔP, WOB, ГЛУБИНУ и ROP;ΔP, WOB, DEPTH and ROP;

TF и ГЛУБИНУ;TF and DEPTH;

ΔP, WOB и OSC;ΔP, WOB and OSC;

ΔP, WOB, ГЛУБИНУ и OSC;ΔP, WOB, DEP and OSC;

TF и OSC;TF and OSC;

ΔP, ГЛУБИНУ и ROP;ΔP, DEPTH and ROP;

ΔP, ГЛУБИНУ, ROP и OSC;ΔP, DEPTH, ROP and OSC;

WOB и ГЛУБИНУ;WOB and DEPTH;

ΔP, ГЛУБИНУ и OSC;ΔP, DEP and OSC;

ΔP, TF, WOB, ГЛУБИНУ и ROP;ΔP, TF, WOB, DEPTH and ROP;

WOB и OSC;WOB and OSC;

ΔP, ROP и OSC;ΔP, ROP and OSC;

ΔP, TF, WOB, ГЛУБИНУ и OSC;ΔP, TF, WOB, DEP and OSC;

ROP и OSC;ROP and OSC;

ΔP, TF, WOB, ROP и OSC;ΔP, TF, WOB, ROP and OSC;

ROP и ГЛУБИНУ; иROP and DEPTH; and

ΔP, TF, WOB, ГЛУБИНУ, ROP и OSC;ΔP, TF, WOB, DEP, ROP and OSC;

где ΔP представляет собой фактический перепад давления гидравлического забойного двигателя, TF представляет собой фактическую ориентацию торца долота, нагрузка на долото представляет собой фактическую нагрузку на долото, глубина представляет собой фактическую глубину долота, скорость проходки представляет собой фактическую скорость проходки и OSC представляет собой фактическую частоту колебания вала, скорость, амплитуду, нейтральную точку и/или крутящий момент.where ΔP represents the actual differential pressure of the hydraulic downhole motor, TF represents the actual orientation of the bit face, the load on the bit represents the actual load on the bit, the depth represents the actual depth of the bit, the penetration rate represents the actual penetration rate and the OSC represents the actual oscillation frequency shaft, speed, amplitude, neutral point and / or torque.

В примере осуществления обеспечивается требуемая ориентация торца долота (например, пользователем, компьютером или компьютерной программой), а устройство согласно одному или более аспектам настоящего описания затем отслеживает и управляет фактической ориентацией торца долота, как описано выше. Впрочем, при отслеживании и управлении фактической ориентацией торца долота, данные параметра операции бурения могут контролироваться с целью зафиксировать, а затем обновить в реальном времени отношение между перепадом давления гидравлического забойного двигателя и крутящим моментом долота, изменениями нагрузки на долото и крутящим моментом долота и изменениями в положении вала и фактической ориентацией торца долота, среди прочих возможных отношений в рамках настоящего описания. Затем полученная информация может использоваться для контроля фактической ориентации торца долота путем изменения одного или нескольких контролируемых параметров процесса бурения.In the embodiment, the desired orientation of the bit end is provided (for example, by a user, computer or computer program), and the device according to one or more aspects of the present description then monitors and controls the actual orientation of the bit end, as described above. However, when tracking and controlling the actual orientation of the bit face, the data of the drilling operation parameter can be monitored in order to record and then update in real time the relationship between the differential pressure of the hydraulic downhole motor and the bit torque, changes in the bit load and bit torque and changes in the position of the shaft and the actual orientation of the end of the bit, among other possible relationships within the framework of the present description. Then, the obtained information can be used to control the actual orientation of the bit face by changing one or more controlled parameters of the drilling process.

Таким образом, например, требуемая ориентация торца долота может быть введена пользователем, при этом ротационная приводная система согласно аспектам настоящего описания может вращать бурильную колонну до тех пор, пока контролируемая ориентация торца долота и/или другие данные параметра процесса бурения не выявят движения скважинного инструмента. Затем автоматизированное устройство настоящего описания продолжает управлять ротационным двигателем, пока не будет получена требуемая ориентация торца долота. Затем выполняют наклонно-направленное бурение. Если фактическая ориентация торца долота уходит в сторону от требуемой ориентации торца долота, что может быть указано контролируемыми данными параметра процесса бурения, роторный привод может реагировать, вращая вал и/или бурильную колонну в направлении по часовой стрелке или против часовой стрелки, согласно отношению между контролируемыми данными параметра бурения и ориентацией торца долота. Если используется режим колебаний, устройство может изменять амплитуду колебания (например, увеличивая или уменьшая часть колебаний по часовой стрелке), приводя фактическую ориентацию торца долота в соответствие с планом. Альтернативно или дополнительно система буровой лебедки может реагировать на отклонение ориентации торца долота, подавая или сматывая буровой трос, и/или может реагировать система бурового насоса, увеличивая или уменьшая перепад давления гидравлического забойного двигателя. Если фактическая ориентация торца долота отклоняется от требуемой ориентации с превышением заданного (регулируемого пользователем) предела в течение периода с более длительной, чем заданная (регулируемая пользователем), продолжительностью, то устройство может подавать звуковой и/или визуальный сигнал предупреждения. Затем оператор может позволить продолжение автоматического контроля или принять ручное управление.Thus, for example, the desired bit face orientation can be entered by the user, while the rotary drive system according to aspects of the present description can rotate the drill string until the controlled bit face orientation and / or other drilling process parameter data detects movement of the downhole tool. Then, the automated device of the present description continues to control the rotary engine until the desired orientation of the bit face is obtained. Then, directional drilling is performed. If the actual orientation of the end of the bit moves away from the desired orientation of the end of the bit, which can be indicated by the controlled parameter data of the drilling process, the rotary drive can respond by rotating the shaft and / or drill string in a clockwise or counterclockwise direction, according to the relationship between the controlled drilling parameter data and bit face orientation. If an oscillation mode is used, the device can change the amplitude of the oscillation (for example, increasing or decreasing part of the oscillations clockwise), bringing the actual orientation of the end face of the bit in accordance with the plan. Alternatively or additionally, the winch system may respond to a deviation in the orientation of the bit end by feeding or reeling up the drill cable, and / or the mud pump system may respond by increasing or decreasing the differential pressure of the hydraulic downhole motor. If the actual orientation of the end face of the bit deviates from the desired orientation in excess of the specified (user-adjustable) limit for a period longer than the specified (user-adjustable) duration, the device may give an audible and / or visual warning signal. The operator can then allow continued automatic control or accept manual control.

Данный подход может также применяться для управления ориентацией торца долота с известной ориентацией вала до и после соединения, что позволяет сократить время, требуемое на соединение. Например, ориентация вала может контролироваться в забое при известной ориентации торца долота, нагрузке на долото и/или перепаде давления забойного двигателя. Затем могут быть установлены зажимы, и ориентация вала может регистрироваться, а затем сравниваться с вышеописанным отношением (отношениями). Затем может быть выполнено соединение, и ориентация вала может регистрироваться только перед снятием зажимов. В данной точке ориентация вала может быть возвращена к той, которая была перед соединением. Затем оператор на буровой установке или автоматизированный контроллер могут начать процедуру "автоориентации", при этом устройство может вращать вал в некоторое положение, а затем возвращать в забой. Таким образом, оператору, возможно, не потребуется ждать определения ориентации торца долота и, возможно, не потребуется возвращаться к забою наугад. Следовательно, аспекты настоящего описания могут обеспечить существенную экономию времени в ходе соединений.This approach can also be used to control the orientation of the bit face with a known shaft orientation before and after the connection, which reduces the time required for connection. For example, the orientation of the shaft can be controlled in the face with a known orientation of the end of the bit, the load on the bit and / or the pressure drop of the downhole motor. Then, clamps can be set, and the shaft orientation can be recorded and then compared with the above ratio (s). Then a connection can be made, and the orientation of the shaft can be recorded only before removing the clamps. At this point, the shaft orientation can be returned to the one before the connection. Then the operator on the rig or the automated controller can begin the "auto-orientation" procedure, while the device can rotate the shaft to a certain position, and then return to the bottom. Thus, the operator may not need to wait to determine the orientation of the bit end and may not need to return to the face at random. Therefore, aspects of the present description can provide significant time savings during connections.

Кроме того, способы в рамках настоящего описания могут быть локальными или удаленными по природе. Указанные способы, а также любые контроллеры, описанные в настоящей заявке, могут обеспечиваться одним или более интеллектуальными адаптивными контроллерами, программируемыми логическими контроллерами, искусственными нейронными сетями и/или другими адаптивными, и/или "обучающимися" контроллерами или устройствами обработки данных. Например, такие способы могут быть применены или выполнены посредством ПЛК, ПКА, ПК, одного или более серверов, настольных станций, портативных компьютеров и/или любой другой формы или типа вычислительного устройства с соответствующей способностью.In addition, the methods within the framework of the present description may be local or remote in nature. These methods, as well as any controllers described in this application, can be provided by one or more intelligent adaptive controllers, programmable logic controllers, artificial neural networks and / or other adaptive, and / or “learning” controllers or data processing devices. For example, such methods can be applied or performed by means of a PLC, PKA, PC, one or more servers, desktop stations, laptop computers and / or any other form or type of computing device with the corresponding ability.

Используемый в настоящем описании термин "по существу" означает, что числовое количество находится в пределах приблизительно 20 процентов, предпочтительно в пределах приблизительно 10 процентов и более предпочтительно в пределах приблизительно 5 процентов от указанного значения. В предпочтительном варианте осуществления указанные термины относятся к количествам в пределах приблизительно 1 процента, в пределах приблизительно 0,5 процентов или даже в пределах приблизительно 0,1 процентов от указанного значения.Used in the present description, the term "essentially" means that the numerical amount is in the range of about 20 percent, preferably in the range of about 10 percent, and more preferably in the range of about 5 percent of the specified value. In a preferred embodiment, these terms refer to amounts in the range of about 1 percent, in the range of about 0.5 percent, or even in the range of about 0.1 percent of the specified value.

Термин "приблизительно", используемый в настоящем описании, в целом следует понимать, как относящийся к обоим числам в числовом диапазоне. Например, "приблизительно 1-2" следует понимать как "от приблизительно 1 до приблизительно 2". Кроме того, следует понимать, что все числовые диапазоны в настоящем описании включают каждое целое число, или 1/10 целого числа, в пределах диапазона.The term “approximately” as used herein is generally understood to refer to both numbers in a numerical range. For example, “about 1-2” should be understood as “from about 1 to about 2”. In addition, it should be understood that all numerical ranges in the present description include each integer, or 1/10 of an integer, within the range.

Также в настоящее описание путем ссылки полностью включен каждый из следующих документов:Also in the present description by reference, each of the following documents is fully incorporated:

патент США 6,050,348 (Richarson и др.)U.S. Patent 6,050,348 (Richarson et al.)

патент США 5,474,142 (Bowden);U.S. Patent 5,474,142 (Bowden);

патент США 5,713,422 (Dhindsa);U.S. Patent 5,713,422 (Dhindsa);

патент США 6,192,998 (Pinckard);U.S. Patent 6,192,998 (Pinckard);

патент США 6,026,912 (King и др.);U.S. Patent 6,026,912 (King et al.);

патент США 7,059,427 (Power и др.);U.S. Patent 7,059,427 (Power et al.);

патент США 6,029,951 (Guggari);U.S. Patent 6,029,951 (Guggari);

"A Real-Time Implementation of MSE", AADE-05-NTCE-66;"A Real-Time Implementation of MSE", AADE-05-NTCE-66;

"Maximizing Drill Rates with Real-Time Surveillance of Mechanical Specific Energy", SPE 92194;"Maximizing Drill Rates with Real-Time Surveillance of Mechanical Specific Energy", SPE 92194;

"Comprehensive Drill-Rate Management Process to Maximize Rate of Penetration", SPE 102210; и"Comprehensive Drill-Rate Management Process to Maximize Rate of Penetration", SPE 102210; and

"Maximizing ROP with Real-Time Analysis of Digital Data and MSE", IPTC 10607."Maximizing ROP with Real-Time Analysis of Digital Data and MSE", IPTC 10607.

Выше изложены признаки нескольких вариантов осуществления, чтобы средние специалисты в данной области техники могли лучше понять аспекты настоящего описания. Средние специалисты в данной области техники должны понимать, что они могут с готовностью применить настоящее описание в качестве основы для разработки или модификации других способов и структур с целью выполнения тех же цели и/или достижения тех же преимуществ вариантов осуществления, предложенных в настоящей заявке. Средние специалисты в данной области техники также должны понимать, что такие эквивалентные толкования не отступают от сущности и объема настоящего описания, в которое они могут внести различные модификации, замены и изменения, не отступая при этом от сущности и объема настоящего описания.The features of several embodiments are set forth above so that those of ordinary skill in the art can better understand aspects of the present description. Those of ordinary skill in the art should understand that they can readily apply the present description as a basis for developing or modifying other methods and structures in order to fulfill the same purpose and / or achieve the same advantages of the embodiments proposed herein. Those of ordinary skill in the art should also understand that such equivalent interpretations do not depart from the essence and scope of the present description, into which they can make various modifications, replacements, or changes without departing from the essence and scope of the present description.

Claims (21)

1. Способ непрерывного бурения к целевому местоположению, содержащий следующие стадии:
получение ввода, включающего в себя заданную траекторию бурения к целевому местоположению;
определение прогнозируемого местоположения оборудования низа бурильной колонны системы бурения при непрерывном бурении;
сравнение прогнозируемого местоположения оборудования низа бурильной колонны с заданной траекторией бурения для определения величины отклонения;
создание измененной траектории бурения к целевому местоположению, выбранной на основе величины отклонения от заданной траектории бурения;
автоматическое и электронное создание одного или более сигналов управления буровой установки на поверхности скважины для направления оборудования низа бурильной колонны буровой системы к целевому местоположению по измененной траектории бурения.
1. A method of continuous drilling to a target location, comprising the following steps:
obtaining an input including a predetermined drilling path to a target location;
determination of the predicted location of the bottom hole equipment of the continuous drilling system;
comparing the predicted location of the equipment of the bottom of the drill string with a given drilling path to determine the magnitude of the deviation;
creating a modified drilling path to a target location selected based on a deviation from a predetermined drilling path;
automatic and electronic creation of one or more control signals of the drilling rig on the surface of the well to direct the equipment of the bottom of the drill string of the drilling system to the target location along the changed drilling path.
2. Способ по п.1, в котором целевым местоположением является пласт, содержащий природную нефть и/или газ.2. The method according to claim 1, in which the target location is a reservoir containing natural oil and / or gas. 3. Способ по п.1 или 2, в котором создание измененной траектории бурения к целевому местоположению включает в себя электронное вычисление, по меньшей мере, одной кривой из прогнозируемого местоположения оборудования низа бурильной колонны, пересекающей заданную траекторию бурения, или электронное вычисление новой заданной траектории бурения, которая не пересекает заданную траекторию бурения и направлена из прогнозируемого местоположения оборудования низа бурильной колонны к целевому местоположению, или то и другое.3. The method according to claim 1 or 2, in which the creation of a modified drilling path to the target location includes the electronic calculation of at least one curve from the predicted location of the equipment of the bottom of the drill string intersecting a given drilling path, or electronic calculation of a new specified path drilling, which does not cross a predetermined drilling path and is directed from the predicted location of the bottom of the drill string equipment to the target location, or both. 4. Способ по п.2, который дополнительно содержит следующие стадии:
повторное определение прогнозируемого положения оборудования низа бурильной колонны буровой системы;
сравнение прогнозируемого местоположения оборудования низа бурильной колонны с новой измененной траекторией бурения;
создание с помощью электроники второй измененной траектории бурения к целевому местоположению;
автоматическое и электронное создание одного или более сигналов управления буровой установки для направления оборудования низа бурильной колонны системы бурения по второй измененной траектории бурения к целевому местоположению.
4. The method according to claim 2, which further comprises the following stages:
re-determining the predicted position of the bottom of the drill string of the drilling system;
comparing the predicted location of the bottom of the drill string with a new modified drilling path;
electronically creating a second modified drilling path to the target location;
automatic and electronic creation of one or more control signals of the drilling rig to direct the equipment of the bottom of the drill string of the drilling system along the second modified drilling path to the target location.
5. Способ по любому из пп.1-4, в котором определение прогнозируемого положения оборудования низа бурильной колонны включает в себя определение прогнозируемого местоположения бурового долота оборудования низа бурильной колонны, и определение прогнозируемого местоположения бурового долота включает оценку данных одного или более замеров инклинометрии.5. The method according to any one of claims 1 to 4, in which the determination of the predicted position of the bottom of the drill string includes determining the predicted location of the drill bit of the equipment of the bottom of the drill string, and the determination of the predicted location of the drill bit includes evaluating the data of one or more inclinometry measurements. 6. Способ по п.1, в котором создание измененной траектории бурения осуществляется на основании того, превышает ли величина отклонения от заданной траектории пороговое значение.6. The method according to claim 1, in which the creation of a modified drilling path is carried out on the basis of whether the deviation from the given path exceeds a threshold value. 7. Способ по п.6, в котором создание измененной траектории бурения на основании того, превышает ли величина отклонения пороговое значение, и который включает в себя создание измененной траектории бурения, пересекающей заданную траекторию бурения, если уровень отклонения от заданной траектории превышает первую пороговую величину отклонения, и создание измененной траектории бурения, которая не пересекает заданную траекторию бурения, если уровень отклонения превышает вторую пороговую величину отклонения.7. The method according to claim 6, in which the creation of a modified drilling path based on whether the deviation exceeds the threshold value, and which includes the creation of a modified drilling path crossing the predetermined drilling path if the level of deviation from the given path exceeds the first threshold value deviations, and the creation of a modified drilling path that does not intersect a predetermined drilling path if the level of deviation exceeds the second threshold value of the deviation. 8. Способ по п.1, в котором заданная траектория бурения включает в себя зону допуска, и создание измененной траектории бурения осуществляется, когда прогнозируемое положение оборудования низа бурильной колонны пересекает границу зоны допуска, и не осуществляется, когда прогнозируемое положение оборудования низа бурильной колонны находится в пределах зоны допуска.8. The method according to claim 1, in which the predetermined drilling path includes a tolerance zone, and a modified drilling path is created when the predicted position of the bottom hole equipment crosses the boundary of the tolerance zone, and is not carried out when the predicted position of the bottom hole is within the tolerance zone. 9. Способ по п.7, который дополнительно содержит получение ввода, инициированного пользователем, указывающего, следует ли создавать новую заданную траекторию к цели, которая не пересекает заданную траекторию бурения, когда отклонение оборудования низа бурильной колонны превышает вторую пороговую величину отклонения от заданной траектории.9. The method according to claim 7, which further comprises receiving user-initiated input indicating whether to create a new predetermined path to the target that does not intersect the predetermined drilling path when the deviation of the equipment of the bottom of the drill string exceeds a second threshold value of deviation from the given trajectory. 10. Способ по п.1, который дополнительно содержит вычисление с помощью электроники значения ориентации торца долота и измеренной глубины, требуемой для направления оборудования низа бурильной колонны к целевому местоположению.10. The method according to claim 1, which further comprises computing electronically the values of the orientation of the bit end and the measured depth required to direct the equipment of the bottom of the drill string to the target location. 11. Способ по п.1, в котором создание измененной траектории бурения к целевому местоположению включает следующие стадии:
вычисление с помощью электроники первой трехмерной кривой;
вычисление с помощью электроники удерживающей секции;
необязательное вычисление с помощью электроники второй трехмерной кривой, при этом первая и необязательная вторая трехмерные кривые являются частью измененной траектории бурения, необязательная вторая трехмерная кривая соединяет измененную траекторию с исходной заданной траекторией бурения в местоположении, расположенном перед целевым местоположением.
11. The method according to claim 1, in which the creation of a modified path of drilling to the target location includes the following stages:
electronically calculating the first three-dimensional curve;
electronic calculation of the holding section;
optional electronically calculating a second three-dimensional curve, wherein the first and optional second three-dimensional curves are part of a modified drilling path, an optional second three-dimensional curve connects the modified path to the original predetermined drilling path at a location located in front of the target location.
12. Способ по п.1, который содержит определение зоны допуска, пороговой зоны и зоны коррекции вокруг заданной траектории бурения, при этом сравнение прогнозируемого положения оборудования низа бурильной колонны с заданной траекторией бурения включает в себя определение зоны, содержащей определенную проекцию оборудования низа бурильной колонны, и после создания измененной траектории бурения к целевому местоположению определяют новую зону допуска, новую пороговую зону и новую зону коррекции вокруг измененной траектории бурения.12. The method according to claim 1, which comprises determining a tolerance zone, a threshold zone, and a correction zone around a predetermined drilling path, wherein comparing a predicted position of the bottom of the drill string with a predetermined drilling path includes determining a zone containing a specific projection of the bottom of the drill string , and after creating the changed drilling path to the target location, a new tolerance zone, a new threshold zone and a new correction zone around the changed drilling path are determined. 13. Способ по п.1, в котором определение прогнозируемого положения оборудования низа бурильной колонны включает в себя применение прогноза инклинометрии в реальном времени в качестве направляющей ориентировки.13. The method according to claim 1, in which the determination of the predicted position of the equipment of the bottom of the drill string includes the use of real-time inclinometry forecast as a guide orientation. 14. Способ по п.13, в котором прогноз в реальном времени выполняют с применением способа, включающего в себя, по меньшей мере, одно из минимальной дуги искривления, направляющих ориентировок или прямой линии, или прогноз в реальном времени включает ввод ориентации торца долота.14. The method according to item 13, in which the real-time forecast is performed using the method that includes at least one of the minimum curvature arc, guiding orientations or a straight line, or the real-time forecast includes entering the orientation of the bit end. 15. Способ по п.1, в котором создание измененной траектории бурения к целевому местоположению включает в себя вычисление с помощью электроники первой трехмерной кривой, удерживающей секции и необязательной второй трехмерной кривой, которая направляет оборудование низа бурильной колонны по заданной траектории бурения, при этом каждая из первой и необязательной второй трехмерных кривых вычислена посредством вычисления с помощью электроники любых кривых, требуемых для пересечения заданной траектории бурения в целевом местоположении, вычисления с помощью электроники любых кривых, требуемых для пересечения заданной траектории бурения в первом местоположении, расположенном перед целевым местоположением, причем каждая кривая имеет приемлемую для оборудования низа бурильной колонны величину кривизны; вычисления с помощью электроники любых кривых, требуемых для пересечения заданной траектории бурения во втором местоположении, расположенном перед первым местоположением, причем кривые имеют недопустимую величину кривизны, первое и второе местоположения разделены на выбранное измеренное расстояние, и выбора вычисленных кривых, которые пересекают заданную траекторию в первом местоположении перед достижением целевого местоположения.15. The method according to claim 1, in which the creation of a modified path of drilling to the target location includes calculating electronically the first three-dimensional curve, the holding section and the optional second three-dimensional curve, which directs the equipment of the bottom of the drill string along a predetermined drilling path, each from the first and optional second three-dimensional curves calculated by electronically calculating any curves required to intersect a given drilling path at the target location, subtracting electronically tracking any curves required to intersect a predetermined drilling path at a first location in front of the target location, each curve having a curvature value acceptable for the bottom of the drill string; electronically calculating any curves required to intersect a predetermined drilling path at a second location in front of the first location, the curves having an unacceptable curvature, the first and second locations are separated by the selected measured distance, and selecting the calculated curves that intersect the predetermined path in the first location before reaching the target location. 16. Система для непрерывного бурения к целевому местоположению, содержащая приемное устройство для получения ввода, включающего заданную траекторию бурения к целевому местоположению, сенсорное устройство для определения прогнозируемого положения оборудования низа бурильной колонны буровой системы, первое логическое устройство для сравнения прогнозируемого положения оборудования низа бурильной колонны с заданной траекторией бурения для определения уровня отклонения, второе логическое устройство для создания измененной траектории бурения к целевому местоположению, выбранной на основании величины отклонения от заданной траектории бурения, и генератор сигнала управления буровой установки для автоматического и электронного создания одного или более сигналов управления буровой установки, которые направляют оборудование низа бурильной колонны системы бурения к целевому местоположению по измененной траектории бурения.16. A system for continuous drilling to a target location, comprising a receiver for receiving an input including a predetermined drilling path to a target location, a sensor device for determining a predicted position of the bottom hole equipment of the drilling system, a first logic device for comparing the predicted position of the bottom hole equipment with a predetermined drilling path to determine the level of deviation, the second logical device for creating a modified path drilling to a target location selected based on a deviation from a predetermined drilling path, and a drilling rig control signal generator for automatically and electronically generating one or more drilling rig control signals that direct the bottom of the drillstring of the drilling system to the target location along a modified drilling path. 17. Система по п.16, в которой целевым местоположением является пласт, содержащий природную нефть и/или газ.17. The system of claim 16, wherein the target location is a formation containing natural oil and / or gas. 18. Система по п.17, содержащая привод буровой лебедки, верхний привод и буровой насос, при этом генератор сигнала управления способен подавать один или более сигналов управления буровой лебедке, верхнему приводу и буровому насосу для изменения направления движения оборудования низа бурильной колонны при возобновлении бурения.18. The system of claim 17, comprising a drawworks drive, a top drive and a mud pump, wherein the control signal generator is capable of supplying one or more control signals to the drawworks, top drive and a mud pump to change the direction of movement of the bottom of the drill string when resuming drilling . 19. Система по п.17 или 18, в которой второе логическое устройство обеспечивает создание измененной траектории бурения на основании того, превышает ли величина отклонения от заданной траектории пороговое значение, и содержит приспособление для создания измененной траектории бурения, которая пересекает заданную траекторию бурения, если уровень отклонения превышает первую пороговую величину отклонения и приспособление для создания измененной траектории бурения, которая не пересекает заданную траекторию бурения, если уровень отклонения превышает вторую пороговую величину отклонения.19. The system according to 17 or 18, in which the second logic device provides the creation of a modified drilling path based on whether the deviation from a given path exceeds a threshold value, and contains a device for creating a modified drilling path that intersects a given drilling path, if the deviation level exceeds the first deviation threshold value and the device for creating a modified drilling path that does not intersect the predetermined drilling path if the deviation level p Raises the second deviation threshold. 20. Способ непрерывного направления оборудования низа бурильной колонны в ходе процесса бурения от буровой установки до подземного целевого местоположения, содержащий следующие стадии:
разработка плана бурения, включающего в себя траекторию бурения и допустимый предел погрешности в виде зоны допуска при непрерывном бурении;
получение данных, характеризующих одну или более направляющих ориентировок и прогноз глубины долота;
определение фактического местоположения оборудования низа бурильной колонны на основе одной или более направляющих ориентировок и прогноза глубины долота;
определение нахождения бурового долота в пределах зоны допуска;
сравнение фактического местоположения оборудования низа бурильной колонны с заданной траекторией бурения для определения уровня отклонения оборудования низа бурильной колонны от фактической траектории бурения;
создание измененной траектории бурения на основании величины отклонения, включающее в себя создание измененной траектории бурения, которая пересекает заданную траекторию бурения, если уровень отклонения превышает первую пороговую величину отклонения, и создание измененной траектории бурения к целевому местоположению, которое не пересекает заданную траекторию бурения, если уровень отклонения превышает вторую пороговую величину отклонения;
определение требуемой ориентации торца долота для направления оборудования низа бурильной колонны по измененной траектории бурения;
автоматическое и электронное создание одного или более сигналов управления буровой установки в контроллере управления движением;
подача одного или более сигналов управления буровой лебедке и верхнему приводу для направления оборудования низа бурильной колонны по измененной траектории бурения.
20. A method for continuously guiding downhole equipment during a drilling process from a drilling rig to an underground target location, comprising the following steps:
development of a drilling plan, which includes a drilling path and an acceptable margin of error in the form of a tolerance zone for continuous drilling;
obtaining data characterizing one or more guiding orientations and prediction of bit depth;
determining the actual location of the bottom of the drill string equipment based on one or more guiding orientations and prediction of bit depth;
determining the location of the drill bit within the tolerance zone;
comparing the actual location of the equipment of the bottom of the drill string with a given drilling path to determine the level of deviation of the equipment of the bottom of the drill string from the actual path of drilling;
creating a modified drilling path based on a deviation amount, including creating a modified drilling path that intersects a predetermined drilling path if the deviation level exceeds a first deviation threshold value, and creating a modified drilling path to a target location that does not intersect a predetermined drilling path if level the deviation exceeds the second threshold deviation;
determination of the required orientation of the end face of the bit for the direction of the equipment of the bottom of the drill string along the changed drilling path;
automatic and electronic generation of one or more drilling rig control signals in a motion control controller;
supplying one or more control signals to the drawworks and top drive for guiding the bottom of the drill string along an altered drilling path.
21. Способ по п.20, в котором целевым местоположением является пласт, содержащий природную нефть и/или газ. 21. The method according to claim 20, in which the target location is a reservoir containing natural oil and / or gas.
RU2010115758/03A 2007-09-21 2008-09-19 Automated device, and methods for controlled directional drilling RU2471980C2 (en)

Applications Claiming Priority (11)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/859,378 US7823655B2 (en) 2007-09-21 2007-09-21 Directional drilling control
US11/859,378 2007-09-21
US98586907P 2007-11-06 2007-11-06
US60/985,869 2007-11-06
US11/952,511 2007-12-07
US11/952,511 US7938197B2 (en) 2006-12-07 2007-12-07 Automated MSE-based drilling apparatus and methods
US1609307P 2007-12-21 2007-12-21
US61/016,093 2007-12-21
US2632308P 2008-02-05 2008-02-05
US61/026,323 2008-02-05
PCT/US2008/077125 WO2009039448A2 (en) 2007-09-21 2008-09-19 Automated directional drilling apparatus and methods

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010115758A RU2010115758A (en) 2011-10-27
RU2471980C2 true RU2471980C2 (en) 2013-01-10

Family

ID=40468803

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010115758/03A RU2471980C2 (en) 2007-09-21 2008-09-19 Automated device, and methods for controlled directional drilling

Country Status (5)

Country Link
CN (1) CN101868595B (en)
CA (2) CA2698743C (en)
MX (2) MX2010003062A (en)
RU (1) RU2471980C2 (en)
WO (2) WO2009039448A2 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2622280C2 (en) * 2013-02-21 2017-06-13 Хэллибертон Энерджи Сервисиз, Инк. Systems and methods for optimisation of the borehole creation in the shale formation
RU2639219C2 (en) * 2013-12-20 2017-12-20 Халлибертон Энерджи Сервисез, Инк. Closed cycle of drilling parameters control
RU2657033C2 (en) * 2013-08-22 2018-06-08 Халлибертон Энерджи Сервисез, Инк. Drilling method and system with automated waypoint or borehole path updates based on survey data corrections
RU2663653C1 (en) * 2015-02-26 2018-08-08 Хэллибертон Энерджи Сервисиз, Инк. Improved estimation of well bore logging based on results of measurements of tool bending moment
RU2670302C2 (en) * 2014-12-31 2018-10-22 Халлибертон Энерджи Сервисез, Инк. Automated design of the optimal directional drilling path
RU2670818C2 (en) * 2014-01-27 2018-10-25 Нэшнел Ойлвелл Варко Норвей Ас Improved control of well bore trajectories
RU2754892C1 (en) * 2018-03-26 2021-09-08 Бейкер Хьюз Холдингз Ллк Estimation of parameters of directional drilling based on model during downhole operations

Families Citing this family (75)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8672055B2 (en) 2006-12-07 2014-03-18 Canrig Drilling Technology Ltd. Automated directional drilling apparatus and methods
WO2008070829A2 (en) 2006-12-07 2008-06-12 Nabors Global Holdings Ltd. Automated mse-based drilling apparatus and methods
US11725494B2 (en) 2006-12-07 2023-08-15 Nabors Drilling Technologies Usa, Inc. Method and apparatus for automatically modifying a drilling path in response to a reversal of a predicted trend
US7823655B2 (en) 2007-09-21 2010-11-02 Canrig Drilling Technology Ltd. Directional drilling control
CA2642713C (en) 2008-11-03 2012-08-07 Halliburton Energy Services, Inc. Drilling apparatus and method
US9388635B2 (en) 2008-11-04 2016-07-12 Halliburton Energy Services, Inc. Method and apparatus for controlling an orientable connection in a drilling assembly
US8528663B2 (en) 2008-12-19 2013-09-10 Canrig Drilling Technology Ltd. Apparatus and methods for guiding toolface orientation
US8510081B2 (en) 2009-02-20 2013-08-13 Canrig Drilling Technology Ltd. Drilling scorecard
GB2469866B (en) 2009-05-01 2013-08-28 Dynamic Dinosaurs Bv Method and apparatus for applying vibrations during borehold operations
EP2559846B1 (en) * 2010-04-12 2019-06-12 Shell International Research Maatschappij B.V. Methods and systems for drilling
CA2794214C (en) * 2010-05-10 2015-01-06 Halliburton Energy Services, Inc. An apparatus and a control method for controlling the apparatus
US20120024606A1 (en) * 2010-07-29 2012-02-02 Dimitrios Pirovolou System and method for direction drilling
WO2013015958A2 (en) * 2011-07-22 2013-01-31 Landmark Graphics Corporation Method and system of displaying data associated with drilling a borehole
EP2773837B1 (en) * 2011-11-04 2018-10-03 Services Petroliers Schlumberger Method and system for an automatic milling operation
US8210283B1 (en) 2011-12-22 2012-07-03 Hunt Energy Enterprises, L.L.C. System and method for surface steerable drilling
US9157309B1 (en) 2011-12-22 2015-10-13 Hunt Advanced Drilling Technologies, LLC System and method for remotely controlled surface steerable drilling
US8596385B2 (en) 2011-12-22 2013-12-03 Hunt Advanced Drilling Technologies, L.L.C. System and method for determining incremental progression between survey points while drilling
US9297205B2 (en) 2011-12-22 2016-03-29 Hunt Advanced Drilling Technologies, LLC System and method for controlling a drilling path based on drift estimates
US9404356B2 (en) 2011-12-22 2016-08-02 Motive Drilling Technologies, Inc. System and method for remotely controlled surface steerable drilling
US11085283B2 (en) 2011-12-22 2021-08-10 Motive Drilling Technologies, Inc. System and method for surface steerable drilling using tactical tracking
CA2857201C (en) * 2011-12-28 2016-11-15 Halliburton Energy Services, Inc. Systems and methods for automatic weight on bit sensor calibration and regulating buckling of a drillstring
US9194228B2 (en) * 2012-01-07 2015-11-24 Merlin Technology, Inc. Horizontal directional drilling area network and methods
US8517093B1 (en) 2012-05-09 2013-08-27 Hunt Advanced Drilling Technologies, L.L.C. System and method for drilling hammer communication, formation evaluation and drilling optimization
US9982532B2 (en) 2012-05-09 2018-05-29 Hunt Energy Enterprises, L.L.C. System and method for controlling linear movement using a tapered MR valve
US9057258B2 (en) 2012-05-09 2015-06-16 Hunt Advanced Drilling Technologies, LLC System and method for using controlled vibrations for borehole communications
US9290995B2 (en) 2012-12-07 2016-03-22 Canrig Drilling Technology Ltd. Drill string oscillation methods
EP2749907A1 (en) * 2012-12-28 2014-07-02 Services Pétroliers Schlumberger Well-logging viewer with icons
US20140344301A1 (en) * 2013-05-14 2014-11-20 Chesapeake Operating, Inc. System and method for managing drilling
US10920576B2 (en) 2013-06-24 2021-02-16 Motive Drilling Technologies, Inc. System and method for determining BHA position during lateral drilling
US8818729B1 (en) 2013-06-24 2014-08-26 Hunt Advanced Drilling Technologies, LLC System and method for formation detection and evaluation
US8996396B2 (en) 2013-06-26 2015-03-31 Hunt Advanced Drilling Technologies, LLC System and method for defining a drilling path based on cost
GB2539794B (en) * 2013-12-17 2020-10-21 Halliburton Energy Services Inc Drilling modeling calibration, including estimation of drill string stretch and twist
US9416649B2 (en) * 2014-01-17 2016-08-16 General Electric Company Method and system for determination of pipe location in blowout preventers
EP3726005A1 (en) * 2014-02-12 2020-10-21 Weatherford Technology Holdings, LLC Method and apparatus for communicating incremental depth and other useful data to downhole tool
US11106185B2 (en) 2014-06-25 2021-08-31 Motive Drilling Technologies, Inc. System and method for surface steerable drilling to provide formation mechanical analysis
US9428961B2 (en) 2014-06-25 2016-08-30 Motive Drilling Technologies, Inc. Surface steerable drilling system for use with rotary steerable system
EP3186478B1 (en) 2014-08-29 2020-08-05 Landmark Graphics Corporation Directional driller quality reporting system and method
CA2957434C (en) 2014-09-03 2022-05-17 Halliburton Energy Services, Inc. Automated wellbore trajectory control
US9890633B2 (en) 2014-10-20 2018-02-13 Hunt Energy Enterprises, Llc System and method for dual telemetry acoustic noise reduction
CN105626030A (en) * 2014-11-07 2016-06-01 中国海洋石油总公司 Well drilling parameter monitoring system and monitoring method
WO2016076829A1 (en) 2014-11-10 2016-05-19 Halliburton Energy Services, Inc. Gain scheduling based toolface control system for a rotary steerable drilling tool
GB2544016B (en) 2014-11-10 2021-03-31 Halliburton Energy Services Inc Feedback based toolface control system for a rotary steerable drilling tool
WO2016076826A1 (en) 2014-11-10 2016-05-19 Halliburton Energy Services, Inc. Advanced toolface control system for a rotary steerable drilling tool
US10883355B2 (en) 2014-11-10 2021-01-05 Halliburton Energy Services, Inc. Nonlinear toolface control system for a rotary steerable drilling tool
US10094209B2 (en) 2014-11-26 2018-10-09 Nabors Drilling Technologies Usa, Inc. Drill pipe oscillation regime for slide drilling
WO2016100693A1 (en) 2014-12-19 2016-06-23 Schlumberger Canada Limited Drilling measurement systems and methods
US9784035B2 (en) 2015-02-17 2017-10-10 Nabors Drilling Technologies Usa, Inc. Drill pipe oscillation regime and torque controller for slide drilling
CN108291426B (en) * 2015-12-01 2021-06-01 斯伦贝谢技术有限公司 Closed loop control of borehole curvature
MX2018010684A (en) * 2016-03-04 2019-07-08 Transocean Innovation Labs Ltd Methods, apparatuses, and systems for human machine interface (hmi) operations.
CN107201877B (en) * 2016-03-18 2021-04-27 中国石油化工股份有限公司 Closed-loop control method and system for rotary steering drilling
CA3014293C (en) * 2016-04-14 2019-11-19 Landmark Graphics Corporation Parameter based roadmap generation for downhole operations
US9745843B1 (en) * 2016-06-09 2017-08-29 Noralis Limited Method for determining position with improved calibration
US11933158B2 (en) 2016-09-02 2024-03-19 Motive Drilling Technologies, Inc. System and method for mag ranging drilling control
US10436658B2 (en) 2016-10-28 2019-10-08 Weatherford Technology Holdings, Llc Automated load cell identification
WO2018106254A1 (en) * 2016-12-09 2018-06-14 Halliburton Energy Services, Inc. Directional drilling with stochastic path optimization of operating parameters
US10378282B2 (en) 2017-03-10 2019-08-13 Nabors Drilling Technologies Usa, Inc. Dynamic friction drill string oscillation systems and methods
WO2019005908A1 (en) * 2017-06-27 2019-01-03 Schlumberger Technology Corporation Real-time well construction process inference through probabilistic data fusion
US10830033B2 (en) 2017-08-10 2020-11-10 Motive Drilling Technologies, Inc. Apparatus and methods for uninterrupted drilling
WO2019033039A1 (en) 2017-08-10 2019-02-14 Motive Drilling Technologies, Inc. Apparatus and methods for automated slide drilling
CN111279050B (en) * 2017-09-11 2023-01-17 吉奥奎斯特系统公司 Well planning system
US10480291B2 (en) * 2017-11-06 2019-11-19 Weatherford Technology Holdings, Llc Control system for hydrocarbon recovery tools
EP3707346A1 (en) * 2017-11-06 2020-09-16 Weatherford Technology Holdings, LLC Control system for hydrocarbon recovery tools
EP3740643A4 (en) * 2018-01-19 2021-10-20 Motive Drilling Technologies, Inc. System and method for analysis and control of drilling mud and additives
CA3099952A1 (en) 2018-05-14 2019-11-21 National Oilwell Varco, L.P. Intelligent monitoring for drilling process automation
CA3014816C (en) * 2018-08-17 2020-11-10 Pason Systems Corp. Methods and systems for performing automated drilling of a wellbore
US11519255B2 (en) * 2018-10-16 2022-12-06 Halliburton Energy Services, Inc. Downhole tool dynamic and motion measurement with multiple ultrasound transducer
US11401794B2 (en) * 2018-11-13 2022-08-02 Motive Drilling Technologies, Inc. Apparatus and methods for determining information from a well
CN109630019A (en) * 2018-12-29 2019-04-16 北京中岩大地科技股份有限公司 Drilling rod, hole-drilling system, drilling method for correcting error with deviation-correcting function
CN109901401B (en) * 2019-04-02 2022-04-05 北京中晟高科能源科技有限公司 Ground orientation system control method and device
US11466556B2 (en) 2019-05-17 2022-10-11 Helmerich & Payne, Inc. Stall detection and recovery for mud motors
US11549357B2 (en) 2019-10-11 2023-01-10 Pason Systems Corp. Methods, systems and media for controlling a toolface of a downhole tool
GB2595549B (en) * 2020-03-26 2022-06-29 Landmark Graphics Corp Physical parameter projection for wellbore drilling
CA3095505A1 (en) 2020-10-06 2022-04-06 Pason Systems Corp. Methods, systems, and media for controlling a toolface of a downhole tool
CA3099282A1 (en) 2020-11-13 2022-05-13 Pason Systems Corp. Methods, systems, and computer-readable media for performing automated drilling of a wellbore
US11885212B2 (en) 2021-07-16 2024-01-30 Helmerich & Payne Technologies, Llc Apparatus and methods for controlling drilling

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2161701C2 (en) * 1999-03-18 2001-01-10 Абрамов Генрих Саакович System of well path control in drilling process
RU2208153C2 (en) * 2001-10-02 2003-07-10 Закрытое акционерное общество Научно-производственная фирма "Самарские Горизонты" Drilling process control system
US20040028476A1 (en) * 2000-01-12 2004-02-12 The Charles Machine Works, Inc. System and method for automatically drilling and backreaming a horizontal bore underground
US7000710B1 (en) * 2002-04-01 2006-02-21 The Charles Machine Works, Inc. Automatic path generation and correction system

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4854397A (en) * 1988-09-15 1989-08-08 Amoco Corporation System for directional drilling and related method of use
AU1321892A (en) * 1991-12-09 1993-07-19 Bob J. Patton System for controlled drilling of boreholes along planned profile
US6050348A (en) * 1997-06-17 2000-04-18 Canrig Drilling Technology Ltd. Drilling method and apparatus
US6092610A (en) * 1998-02-05 2000-07-25 Schlumberger Technology Corporation Actively controlled rotary steerable system and method for drilling wells
US20020104685A1 (en) * 2000-11-21 2002-08-08 Pinckard Mitchell D. Method of and system for controlling directional drilling
US6523623B1 (en) * 2001-05-30 2003-02-25 Validus International Company, Llc Method and apparatus for determining drilling paths to directional targets
US7404454B2 (en) * 2006-05-05 2008-07-29 Varco I/P, Inc. Bit face orientation control in drilling operations
WO2008070829A2 (en) * 2006-12-07 2008-06-12 Nabors Global Holdings Ltd. Automated mse-based drilling apparatus and methods

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2161701C2 (en) * 1999-03-18 2001-01-10 Абрамов Генрих Саакович System of well path control in drilling process
US20040028476A1 (en) * 2000-01-12 2004-02-12 The Charles Machine Works, Inc. System and method for automatically drilling and backreaming a horizontal bore underground
RU2208153C2 (en) * 2001-10-02 2003-07-10 Закрытое акционерное общество Научно-производственная фирма "Самарские Горизонты" Drilling process control system
US7000710B1 (en) * 2002-04-01 2006-02-21 The Charles Machine Works, Inc. Automatic path generation and correction system

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2622280C2 (en) * 2013-02-21 2017-06-13 Хэллибертон Энерджи Сервисиз, Инк. Systems and methods for optimisation of the borehole creation in the shale formation
RU2657033C2 (en) * 2013-08-22 2018-06-08 Халлибертон Энерджи Сервисез, Инк. Drilling method and system with automated waypoint or borehole path updates based on survey data corrections
RU2639219C2 (en) * 2013-12-20 2017-12-20 Халлибертон Энерджи Сервисез, Инк. Closed cycle of drilling parameters control
US10907465B2 (en) 2013-12-20 2021-02-02 Halliburton Energy Services, Inc. Closed-loop drilling parameter control
RU2670818C2 (en) * 2014-01-27 2018-10-25 Нэшнел Ойлвелл Варко Норвей Ас Improved control of well bore trajectories
RU2670818C9 (en) * 2014-01-27 2018-11-28 Нэшнел Ойлвелл Варко Норвей Ас Improved control of well bore trajectories
RU2670302C2 (en) * 2014-12-31 2018-10-22 Халлибертон Энерджи Сервисез, Инк. Automated design of the optimal directional drilling path
US10662753B2 (en) 2014-12-31 2020-05-26 Halliburton Energy Services, Inc. Automated optimal path design for directional drilling
RU2663653C1 (en) * 2015-02-26 2018-08-08 Хэллибертон Энерджи Сервисиз, Инк. Improved estimation of well bore logging based on results of measurements of tool bending moment
RU2754892C1 (en) * 2018-03-26 2021-09-08 Бейкер Хьюз Холдингз Ллк Estimation of parameters of directional drilling based on model during downhole operations
US11268370B2 (en) 2018-03-26 2022-03-08 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Model-based parameter estimation for directional drilling in wellbore operations

Also Published As

Publication number Publication date
RU2010115758A (en) 2011-10-27
CA2700258C (en) 2012-11-13
MX2010003063A (en) 2010-08-11
CA2698743C (en) 2016-01-05
WO2009039453A2 (en) 2009-03-26
MX337489B (en) 2016-03-08
CA2700258A1 (en) 2009-03-26
WO2009039448A3 (en) 2009-05-07
MX2010003062A (en) 2010-04-07
WO2009039448A2 (en) 2009-03-26
WO2009039453A3 (en) 2009-05-07
CA2698743A1 (en) 2009-03-26
CN101868595A (en) 2010-10-20
CN101868595B (en) 2014-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2471980C2 (en) Automated device, and methods for controlled directional drilling
US11434743B2 (en) Automated directional drilling apparatus and methods
US11143011B2 (en) Real-time modification of a slide drilling segment based on continuous downhole data
US20220049593A1 (en) Method and apparatus for transitioning between rotary drilling and slide drilling while maintaining a bit of a bottom hole assembly on a wellbore bottom
US11466556B2 (en) Stall detection and recovery for mud motors
US20200080409A1 (en) System and method for optimizing drilling with a rotary steerable system
US11111770B2 (en) Automated steering using operating constraints
US20200024901A1 (en) Maintaining Dynamic Friction in a Wellbore Through Harmonic Rotary Oscillations
US20230313668A1 (en) Methods and systems for drilling
US10934831B2 (en) Downhole drilling using a network of drilling rigs
RU2424430C2 (en) Automatic drilling machine on base of (mechanic specific energy) mse
US11408228B2 (en) Methods and systems for improving confidence in automated steering guidance
US11725494B2 (en) Method and apparatus for automatically modifying a drilling path in response to a reversal of a predicted trend
US20230114148A1 (en) Systems and methods for regulating weight on bit (wob)
US11879321B2 (en) Methods and systems for drilling
US20230258074A1 (en) Systems and methods for zeroing for drilling
US20230184039A1 (en) Systems and methods for drilling with miso, tool face wagging, return to neutral, and spindle reaction time improvements
US20230243214A1 (en) System and method for bayesian geosteering
WO2023140871A1 (en) Methods and systems for drilling

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200920