[发明专利]自动化井筒轨迹控制

说明书

所公开的实施方案包括一种被配置来执行自动化井筒轨迹控制以在实际井筒轨迹路径与计划井筒轨迹路径之间进行校正的系统、方法或计算机程序产品。例如，在一个实施方案中，控制器被配置来获取在钻探操作期间收集的实时数据；确定所述实际井筒轨迹路径是否偏离所述计划井筒轨迹路径；并且自动地启动所述井筒轨迹控制，以使用所提供的校正约束将所述实际井筒轨迹路径改变到最低增量井筒能量校正路径。所述校正路径可任选地包括样条、悬重、圆弧或回旋曲线。

发明背景

本发明大体上涉及定向钻井方法，尤其是针对用于生产烃类产品的井。更具体地，本发明涉及用于执行可转向钻探工具的自动化控制以沿着计划轨迹钻井的方法和系统。

在钻探操作开始时，钻探人员通常建立钻探计划，所述钻探计划包括目标位置以及通向所述目标位置的钻探路径。在钻探操作期间，实际井筒轨迹由于未预期的原因而偏离计划的井路径并非是罕见的。必须采取使井筒轨迹回到期望路径的措施。这种偏差校正机制对于任何钻井操作来说都是至关重要的。

附图简述

本发明的说明性实施方案在以下参考附图进行详细描述，所述附图以引用的方式并入本文中并且其中：

图1是示出根据本公开方面的用于井筒轨迹控制的比例积分微分控制器的反馈信号的图解。

图2示出根据本公开方面的利用用于确定实时路径数据的随钻测量组件的井的示意图。

图3示出根据本公开方面的具有用于确定实时路径数据的电缆或电缆地层测试组件的井的示意图。

图4示出根据本公开方面的利用用于确定实时路径数据的随钻测井组件的海底井的示意图。

图5是示出根据本公开方面的控制系统的一个实施方案的框图。

图6是描绘根据本公开方面的用于执行自动化轨迹控制的方法的流程图。

图7是描绘根据本公开方面的实际钻探路径与计划钻探路径之间的趋向角度与偏差矢量长度的图解。

图8是描绘根据本公开方面的最低能量算法/求解程序过程的流程图。

所示附图仅是示例性的，而不旨在主张或暗示对其中可实现不同实施方案的环境、架构、计划或方法的任何限制。

详述

本发明大体上涉及定向钻井方法，尤其是针对用于生产烃类产品的井。更具体地，本发明涉及用于执行可转向钻探工具的自动化控制以沿着计划轨迹钻井的方法和系统。

本文详细描述本公开的说明性实施方案。为了清晰起见，并非实际实现方式的所有特征都在本说明书中进行描述。当然应该理解的是，在任何这种实施方案的开发中，必须做出许多实现特定的决定以获得特定的实现目标，这些目标因不同的实现而不同。此外，应该理解的是，这种开发努力可能是复杂且耗时的，但是仍将是受益于本公开的本领域一般技术人员的常规任务。

此外，如本文所使用的术语“联接(couple)”或“联接(couples)”旨在意指间接或直接连接。因此，如果第一装置联接到第二装置，所述连接可以是通过直接连接或通过借由其他装置和连接进行的间接电气或机械连接。如本文所使用的术语“上游”意指沿着流动路径朝向流动源，并且如本文所使用的术语“下游”意指沿着流动路径远离流动源。如本文所使用的术语“井上”意指沿着钻柱或孔从远端朝向表面，并且如本文所使用的术语“井下”意指沿着钻柱或孔从表面朝向远端。

将理解，术语“油井钻探设备”或“油井钻探系统”不旨在将用这些术语所描述的设备和过程的使用限制为钻探油井。术语还大体上包括对天然气井或烃类井进行钻探。另外，此类井可用于与从地下开采烃类或其他物质有关的生产、监控、或注入。这还可以包括地热井，所述地热井旨在提供热能而非烃类的源。