[发明专利]一种用于确定钻柱的卡瓦状态的方法和系统

说明书

本发明涉及一种用于确定钻柱的卡瓦状态的方法和系统。监测和控制系统被配置为在预定的时间间隔处获取大钩载荷数据，且利用获取的大钩载荷数据确定在预定的时间间隔之间的大钩载荷变化。该监测和控制系统还确定对应于每个大钩载荷变化的钻柱的卡瓦状态。通过将噪音临界值与每个大钩载荷变化相比较来确定所述卡瓦状态。基于所述钻柱的预定参数来确定所述噪音临界值。本发明的方法和系统精确地确定了钻柱的卡瓦状态，从而提高钻机的操作效率。

技术领域

本发明总体涉及油气领域，尤其涉及但不限于，一种用于在油气钻塔中控制钻井操作的方法和系统。本发明的其他实施方案公开了一种用于确定钻柱的卡瓦状态的方法和系统，以用于有效控制钻井操作。

背景技术

在油田操作中，钻井工艺可被各种各样的问题阻碍。井下条件、岩石特性和表面装备的精确测量能够使许多钻井风险最小化，从而提高钻机的操作效率。

注意到的是，为了油气井的有效钻井，在钻塔站处生成可靠且精确的实时操作监控数据是必要的。油气井的钻井的成本降低，并且通过减少非生产时间实现了钻机的操作效率的提高。

传统地，通过测量实时变量，例如钻头深度、钻孔深度、垂直深度以及钻头在底部状态，来监测和控制钻机的非生产时间。实时变量的可靠且精准的测量能够更好地量化和测量钻井性能。现有的技术还描述了一种根据实时数据自动的钻井性能分析的方法。由于钻头深度、钻孔深度、垂直深度以及钻头在底部状态的确定取决于钻柱的卡瓦状态值，可靠且精准地确定卡瓦状态能够使非生产时间最小化，并且使钻井表现最大化，因此使钻井操作效率最大化。

另外，通过每小时更快的钻井进尺也可以提高操作效率。钻井表现的关键性能指标(KPI)由钻井操作数据得到，且有助于钻井操作效率测量和提高。起下钻速率(trippingrate)的KPI由钻头深度以及在下放和起升钻杆时的立架计数器的改变速率确定。套管运行速率(casing run rate)的KPI也由钻头深度和在下放套管接头时的立架计数器的改变速率确定。根据作为一个主要参数的卡瓦状态确定钻头深度和立架计数器的改变。因此，对起下钻速率的精确的测量和更好的控制很大程度上取决于可靠且精准的钻柱的卡瓦状态值。因此，应理解，钻井操作效率取决于可靠且精准的钻柱的卡瓦状态值。

一些传统的技术还建议通过钻塔系统和实时操作中心系统(RTOC)之间的有效协作来提高钻井操作效率。可靠且精准的钻柱的卡瓦状态值可获得高品质的钻井操作数据。此数据实时地从钻塔系统传输到基于RTOC系统的镇上，在镇上有经验的工程师为钻井操作提供关键的实时远程决定支持。RTOC系统还支持工作流和应用，该工作流和应用可以在事故发生之前预测钻井危害，并且向钻塔团队及时建议缓解方法。因此，可以断定的是，可靠且精准的卡瓦状态值能够实现有效协作和提高钻井操作效率。

根据上述内容，可以理解的是，通过可靠且精确地测量卡瓦状态可以实现钻井的操作效率上的提高。总体而言，卡瓦状态(slip status,SST)的确定取决于可获得的实时大钩载荷(real-time hook load,RTHL)数据和大钩载荷临界值(大钩载荷临界值的预配置值-PCTHL)的品质。被广泛遵循的用于确定SST的传统方法是基于PCTHL。在这样的SST确定的传统方法中，PCTHL是静态的、人工的且基于个体判断的。此方法通常易于出错且可能导致错误的PCTHL说明，这会导致不可靠且不精确的SST确定。同时，在特定的钻井操作中，PCTHL值可能需要根据大钩载荷、大钩速度和大钩位移等的改变值而指定。当柱重量低时，此机制不能在起下钻的开始、结束以及套管下放工作的开始处提供精确的SST确定。这导致在起下钻的开始和结束以及套管工作的开始处，不能精确确定钻头深度和立架计数器值。在起下钻的开始和结束处缺少自动的精确的卡瓦测量机制的情况下，实时钻井操作数据，例如，钻孔深度、钻头深度、垂直深度、钻头在底部状态以及立架计数器无法被精确地确定，从而对操作监控和钻井操作效率的测量和提高产生不利影响。

鉴于上述讨论内容，有需要研发一种改进的用于确定钻柱的精确的卡瓦状态的方法，以克服上述的一个或多个限制。

发明内容