[发明专利]用于钻井作业的方位角锁定的方法和系统

说明书

本发明提供了用于控制钻井作业的方法和系统。该方法和系统包括：将钻井工具输送到钻孔中并且操作该钻井工具以沿一定方向钻井；通过方位角感测设备在第一时间创建第一信号并且在第二时间创建第二信号，其中该第一信号和该第二信号中的每一者指示该钻井工具的方向，并且该第一信号和该第二信号中的每一者受到未知但基本上恒定的偏移误差或未知但基本上恒定的比例因子误差中的至少一者的影响；将该第一信号与该第二信号进行比较；以及基于该第一信号与该第二信号的该比较来调整该钻井方向。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年12月14日提交的美国专利申请15/841763的权益，该申请全文以引用方式并入本文。

背景技术

1.技术领域

本发明整体涉及井下作业以及在钻井作业期间锁定方位角钻井方向。

2.相关技术的描述

在地下深处钻出钻孔以用于许多应用，诸如二氧化碳封存、地热生产以及油气勘探和生产。在所有这些应用中，钻出钻孔，使得它们穿过位于地表下方的地层中包含的材料(例如，热量、气体或流体)或允许触及这种材料。可将不同类型的工具和仪器设置在钻孔中以执行各种任务和测量。

当执行井下操作时，并且具体地在钻井作业期间，重要的是了解钻井方向，以确保达到期望的地层和/或沉积物，或者确保考虑到与钻井相关联的其他考虑因素。也就是说，需要能够保持例如由可旋转转向系统钻出的井筒的轨迹为直的。确保“直线度”可以增加穿透率以及改善在钻井完成后运行套管的能力。通常，无论垂直钻井还是水平钻井，都可以使用加速度计来确保倾斜度。然而，确保水平面内的方向(平行于地面或相对于地面倾斜)可能会有更多问题，并且需要复杂的系统和/或方向改变后校正。

发明内容

本文公开了用于控制钻井作业的方法和系统。该方法和系统包括：将钻井工具输送到井孔中并且操作该钻井工具以沿一定方向钻井；通过方位角感测设备在第一时间创建第一信号并且在第二时间创建第二信号，其中该第一信号和该第二信号中的每一者指示该钻井工具的该方向，并且该第一信号和该第二信号中的每一者受到未知但基本上恒定的偏移误差或未知但基本上恒定的比例因子误差中的至少一者的影响；将该第一信号与该第二信号进行比较；以及基于该第一信号与该第二信号的该比较来调整该钻井方向。

附图说明

在本说明书结束时的权利要求书中特别指出并明确要求保护被视为本发明的主题。通过以下结合附图的详细描述，本发明的前述和其他特征和优点将变得显而易见，其中类似的元件具有类似的编号，附图中：

图1为可采用本公开的实施方案的用于执行井下操作的系统的示例；

图2是根据本公开的实施方案的方位角锁定系统的示意图；

图3是根据本公开的实施方案的用于执行方位角锁定操作的流程；

图4A是根据本公开的实施方案的来自方位角感测设备的信号的理想形状；

图4B是示出在钻井作业期间的操作时段期间从根据本公开的实施方案的方位角感测设备获得的数据点集合与图4A的理想形状的比较的曲线图；

图4C是示出根据本公开的实施方案的当前方位角感测设备信号与图4B的锁定钻井方向数据点集合的比较的曲线图；并且

图5是根据本公开的实施方案的从磁力计获得的磁场数据集合和从加速度计获得的加速度数据集合的示意性曲线图。

具体实施方式