在鉆井操作期間使用套管磨損圖來進行的套管磨損的估計和監(jiān)測的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了用于在鉆井操作期間監(jiān)測井的套管磨損的系統(tǒng)和方法。在所述鉆井操作的規(guī)劃階段期間，確定用于規(guī)劃的井的套管設計參數(shù)?；谒鎏坠茉O計參數(shù)來計算沿所述規(guī)劃的井的長度的磨損因數(shù)?；谒嬎愕难厮鲆?guī)劃的井的所述長度的磨損因數(shù)相對于所述套管設計參數(shù)中的一個或多個來產生套管磨損圖。通過計算裝置的顯示器來使所述產生的套管磨損圖可視化。所述可視化套管磨損圖使所述計算裝置的用戶能夠估計所述規(guī)劃的井的套管磨損，并且基于所分析的套管磨損來確定所述規(guī)劃的井的合適套管設計。
【專利說明】在鉆井操作期間使用套管磨損圖來進行的套管磨損的估計和 監(jiān)測
[0001] 相關申請的交叉引用
[0002] 本申請要求于2014年2月28日提交的標題為"Casing Wear Maps:Visualization and Interpretation Method to Estimate and Monitor Casing Wear" 的美國臨時專利 申請?zhí)?1/946,534的權益，該申請全文以引用方式并入本文。
[0003] 公開領域
[0004] 本公開大體涉及用于烴回收的鉆井應用領域，并且更具體地，涉及用于在鉆井操 作期間對井的套管磨損進行估計和監(jiān)測的應用。 技術背景
[0005] 在地下烴沉積物的探測和回收中，通常使用在鉆柱端部處附接到井底組件的鉆頭 將井孔或井筒鉆探到儲層巖層中。一旦將井筒鉆探到期望深度，一個或多個大直徑金屬管 或管子(稱為套管)設置在鉆探出的井內，以便輔助鉆井過程。套管形成井筒的主要結構部 件并且起到若干重要功能，包括但不限于防止地層壁坍陷到井筒中、將不同的地層區(qū)分離 以防止底層流體的流動或交叉流動，以及提供用于在鉆井時維持地層流體控制和壓力的裝 置。因此，用于規(guī)劃的井的合適套管設計必須考慮所預期的套管磨損，以便減輕在鉆井和/ 或生產期間在套管中發(fā)生高成本的故障的可能性。
[0006] 然而，一般難以預測會在鉆井操作期間預期的套管磨損的實際量。因此，具有用于 在鉆井操作的規(guī)劃階段和實時操作階段兩者期間分析套管磨損的原因和影響的可靠技術 是重要的。常規(guī)套管磨損分析技術可供用于預測套管嚴重磨損位置，例如基于指示鉆柱的 已知導致高側力的部分的數(shù)據(jù)。然而，此類常規(guī)技術通常無法提供用于快速分析在鉆井操 作過程中影響套管磨損的所有不同參數(shù)的效果的有效方式。
[0007] 附圖簡述
[0008] 以下參考附圖詳細描述本公開的說明性實施方案。
[0009] 圖1為用于在鉆井操作的規(guī)劃階段和操作階段中使用套管磨損圖來消除和監(jiān)測套 管磨損的示例性過程的流程圖。
[0010] 圖2為示出在一段時期內針對不同的井深度來估計的套管磨損變化的示例性三維 (3D)套管磨損圖。
[0011] 圖3為示出隨時間的針對兩個所選的井深度來估計的側向負載和套管磨損的變化 的二維(2D)套管磨損圖。
[0012] 圖4為示出針對不同套管類型和泥漿類型的磨損因數(shù)變化的示例性3D套管磨損 圖。
[0013] 圖5為示出基于鉆柱的變化的旋轉速和側向負載度的磨損因數(shù)變化的另一示例性 3D套管磨損圖。
[0014] 圖6示出用于規(guī)劃的井剖面的中間套管柱設計的示例性馮米塞斯(von Mises)等 效應力包絡。
[0015] 圖7為可實現(xiàn)本公開的實施方案的示例性計算機系統(tǒng)的方框圖。
[0016] 所示附圖僅是示例性的，而不旨在主張或暗示對其中可實現(xiàn)不同實施方案的環(huán) 境、架構、設計或方法的任何限制。
[0017]說明性實施方案的描述
[0018] 本公開的實施方案涉及提供套管磨損圖的圖形可視化以用于在鉆井操作的不同 階段期間估計和監(jiān)測套管磨損。盡管在本文中參考特定應用的示意性實施方案來描述本公 開，但應理解，實施方案不限于此。其他實施方案是可能的，并且在本文教導內容的精神和 范圍以及其中實施方案將具有顯著的實用性的另外領域內，可對實施方案進行修改。此外， 當結合一個實施方案描述特定特征、結構或特性時，應當認為，無論是否明確描述，使此類 特征、結構或者特性結合其它實施方案起作用在相關領域的技術人員的知識范圍內。
[0019] 本領域的技術人員還將顯而易見的是，如本文中所述，實施方案可以附圖中示出 的軟件、硬件、固件和/或實體的許多不同實施方案實現(xiàn)。專門控制硬件來實現(xiàn)實施方案的 任何實際軟件代碼并非對詳細描述的限制。因此，鑒于本文所呈現(xiàn)的詳細程度，實施方案操 作行為將在理解實施方案的修改和變型是可能的情況下進行描述。
[0020] 在本文中的詳細描述中，提及"一個實施方案"、"實施方案"、"示例實施方案"等等 表明所描述的實施方案可包括特定特征、結構或特性，但是每個實施方案可不一定包括所 述特定特征、結構或特性。此外，此類措詞不一定指同一實施方案。此外，當結合一個實施方 案描述特定特征、結構或特性時，應當認為，無論是否明確描述，使此類特征、結構或者特性 結合其它實施方案起作用在本領域的技術人員知識范圍內。
[0021] 如上所述，常規(guī)套管磨損估計技術通常無法準確預測井下套管中觀察到的實際磨 損量。因此，所公開的實施方案提供用于在鉆井操作的不同階段期間對套管磨損進行繪圖 和可視化的技術。例如，本文所公開的套管磨損繪圖和可視化技術可使用戶（例如，鉆井工 程師)能夠更好地理解套管磨損原因，并開發(fā)出可能策略以在鉆井操作的規(guī)劃階段和實時 操作階段期間減輕套管磨損所造成的影響。在一個實施方案中，可以通過用戶的計算裝置 的顯示器呈現(xiàn)的套管磨損圖的形式來向用戶提供估計或實際的井下套管磨損?？梢暬坠?磨損圖可為例如估計或實際的套管磨損相對于可能在鉆井操作過程中影響套管磨損的一 個或多個鉆井參數(shù)或其他因數(shù)的二維(2D)或三維(3D)圖形表示。
[0022]在一個實施方案中，可將套管磨損可視化為2D或3D圖，其中一個或多個相關鉆井 參數(shù)和/或套管磨損因數(shù)被選作為圖的軸線。套管磨損因數(shù)可為基于例如套管材料特性、與 壁接觸的鉆柱工具接頭以及操作中使用的鉆井泥漿來管控套管壁的磨損體積的實驗確定 參數(shù)。例如，鉆柱部分與套管內壁之間的接觸可導致在鉆井操作過程中在套管壁中形成槽。 在一個實施方案中，此類槽的深度可基于與內部套管壁的其中形成槽的部分相關聯(lián)的磨損 體積來確定。套管磨損因數(shù)也可基于像旋轉速度和正常負載的其他鉆井參數(shù)而變化。在這 個實例中，可以不同方式來分析和解釋可視化的套管磨損，以在整個鉆井操作期間進行規(guī) 劃并且監(jiān)測套管磨損。在另一實例中，此套管磨損圖可用于同時監(jiān)測套管磨損相對于多個 所規(guī)劃的鉆井操作的一個或多個磨損因數(shù)、側向力和磨損體積的變化，以有助于提供對磨 損原因以及減輕磨損方式的甚至更多了解。
[0023]以下參考圖1-7描述本公開的說明性實施方案和相關方法，如它們可例如用于計 算機系統(tǒng)中以基于針對鉆井操作的不同階段估計的套管磨損來確定套管設計。如本文所 用，術語"鉆井操作"可指在石油領域中在井場處進行的鉆井操作、完井操作和/或生產操作 中的任何一者?；谝韵赂綀D以及詳細描述，對于本領域的普通技術人員來說，所公開的實 施方案的其他特征和優(yōu)點將會更加明顯。這意味著所有此類另外特征和優(yōu)點均包括在本公 開的實施方案的范圍內。另外，所示出的附圖僅是示例性的，而非旨在斷言或暗示對其中可 實現(xiàn)不同實施方案的環(huán)境、架構、設計或過程的任何限制。
[0024] 圖1為用于在鉆井操作的不同階段期間使用可視化套管磨損圖來監(jiān)測套管磨損的 示例性方法100的過程流程圖。如圖1所示，方法100包括用于在鉆井操作的規(guī)劃階段110 (SP，在鉆井前規(guī)劃井)期間估計套管磨損的步驟，以及用于在鉆井操作（即，在正鉆探規(guī)劃 井時）的操作階段120(或"實時操作"）期間實時監(jiān)測套管磨損的步驟。因此，方法100的步驟 提供向總體鉆井操作應用套管磨損圖的實例，以便在規(guī)劃階段中產生對套管磨損的更準確 的估計，并且在實時操作期間具有更可靠的套管設計。盡管未在圖1中示出，應當理解，方法 100可在規(guī)劃階段110中包括與井規(guī)劃和套管設計相關的附加步驟，以及在操作階段120中 包括套管磨損監(jiān)測。
[0025] 在圖1所示實例中，方法100在規(guī)劃階段110中開始并行進到步驟112,在所述步驟 112中確定規(guī)劃的井的套管設計參數(shù)。應當注意，術語"套管設計參數(shù)"在本文中用于指套管 設計的可變特性或特征，而非物理套管自身的材料特性或特征。如圖1所示，此類套管設計 參數(shù)可包括例如但不限于規(guī)劃的井的井剖面、孔段和操作參數(shù)。在一個實施方案中，操作參 數(shù)可包括但不限于套管類型、泥漿類型、鉆柱旋轉速度、以及規(guī)劃的井所期望的一個或多個 類型的負載(例如，側向負載）。這些套管設計參數(shù)可例如用于規(guī)劃鉆井操作的不同階段。
[0026] 在步驟114中，來自步驟112的套管設計參數(shù)可用于確定各種套管磨損參數(shù)，包括 但不限于，一個或多個磨損因數(shù)、磨損位置和磨損體積。在一個實施方案中，磨損體積可為 指示基于套管設計參數(shù)而針對規(guī)劃的井的一部分計算的估計套管磨損量的值。如以下參考 圖2將更詳細地描述，這樣的磨損值可表達為表示套管期望的磨損量相對于其沿規(guī)劃的井 的長度的厚度的百分比?？苫诶绮凵顏泶_定磨損的百分比，所述槽可由于與鉆柱部分 的接觸形成在套管內壁中。在一個實施方案中，可基于針對井筒壁與規(guī)劃的井的相關部分 相關聯(lián)的部分計算的磨損體積來確定槽深。在步驟116中，套管磨損參數(shù)可用于產生套管磨 損圖。在一個實施方案中，所產生的套管磨損圖可為步驟114中確定的不同套管磨損參數(shù)的 組合。因此，在步驟116中產生的套管磨損圖可包括例如磨損因數(shù)相對于磨損沿規(guī)劃的井的 長度的預期位置和體積的映射。
[0027] 在步驟118中，可在計算裝置的顯示器上呈現(xiàn)所產生的套管磨損圖的可視化?？梢?化套管磨損圖可指示例如根據(jù)沿規(guī)劃的井的不同位置處的磨損體積估計的套管磨損的嚴 重性的變化?？梢暬缈捎糜谠阢@井操作的相應的規(guī)劃階段和操作階段期間，向計算裝 置的用戶提供所估計的套管磨損和實時監(jiān)測到的套管磨損的圖形表示。例如，用戶可在規(guī) 劃階段期間使用此信息來選擇合適套管設計，所述合適套管設計產生由可視化圖指示的套 管磨損，并且因此減小由于磨損而造成的套管故障的可能性。應當理解，各種技術中的任何 技術可用于基于套管磨損圖中提供的估計磨損和相關信息來確定適當套管設計。如以下使 用圖2-6所示實例更詳細地描述，可為此目的向用戶提供不同類型的套管磨損圖。
[0028] 圖2為示出在一段時期內針對不同的井深度估計的套管磨損變化的套管磨損圖 200的示例性三維（3D)圖形表示。套管磨損圖200示出例如在規(guī)劃用于井的一段操作時間 230內套管磨損210相對于測量深度220的變化。套管磨損210可表示例如示出為套管壁厚度 的百分比的套管內壁上的預期的磨損量。測量深度220的值可表示例如針對規(guī)劃的井確定 (例如，在圖1的步驟112中）的井剖面的一部分。如圖2所示，套管磨損圖200可被可視化為3D 圖，其中測量深度220、套管磨損210和操作時間230對應于3D圖的三個軸。套管磨損圖200的 可視化可例如用于識別出沿規(guī)劃的井的過度套管磨損的位置以及可具有最有害的影響的 規(guī)劃操作。因此，可隨后規(guī)劃用于減輕磨損的步驟。
[0029] 如將使用圖3所示實例所描述的，下一水平可視化和規(guī)劃可針對過度磨損的深度 而言。圖3為示出隨時間的針對兩個所選的井深度估計的側向負載和套管磨損的變化的二 維（2D)套管磨損圖300。這個實例中選擇的深度包括8，000ft的第一深度和8,100ft的第二 深度。因此，如圖3所示，套管磨損圖300描繪在8,000ft處的負載310以及對應磨損315,還有 在8,100ft處的負載320以及磨損325。這兩個深度可能已基于例如圖2的套管磨損圖200提 供的套管磨損信息來選擇。例如，所選擇的深度可由計算裝置用戶基于通過計算裝置的顯 示器向用戶呈現(xiàn)的套管磨損圖200的可視化指定。這個實例中的套管磨損圖300可用于向用 戶呈現(xiàn)與規(guī)劃的井的側向負載和磨損的變化相關的信息。
[0030] 如圖3所示，套管磨損圖300可被可視化為2D圖，所述2D圖在一個軸上示出側向力 或負載，而在另一個軸上示出規(guī)劃操作時間。第三軸可用于示出規(guī)劃的井的在各種深度處 的期望套管磨損。由套管磨損圖300呈現(xiàn)的信息可例如用于確定是否應改變側向力或負載 的量，例如通過改變規(guī)劃操作或鉆柱特性來改變，以便將期望套管磨損保持在可容許的范 圍內。
[0031] 如上所述，基于影響套管設計的各種基本參數(shù)的一個或多個磨損因數(shù)可用于對套 管磨損的不同計算中。在一個實施方案中，磨損因數(shù)可以基于時間以及與規(guī)劃的井相關聯(lián) 的其他操作參數(shù)(例如，套管類型、泥漿類型、鉆柱旋轉速度和側向負載)在任何給定套管深 度處變化。在一個實施方案中，所期望的套管磨損因數(shù)可與這些參數(shù)中的一個或多個相互 映射，如圖4和圖5所示。圖4示出3D套管磨損圖400的實例，其中磨損因數(shù)變化與不同套管類 型和不同泥漿類型相互映射。在圖5中，3D套管磨損圖500示出基于鉆柱的變化的旋轉速度 以及側向負載的磨損因數(shù)的變化。應當注意，僅為演示和討論目的而示出套管磨損圖400和 500每者中的數(shù)據(jù)，并且可不代表任何實際套管磨損數(shù)據(jù)?？赏ㄟ^實驗或通過使用各種磨損 因數(shù)估計技術中的任何技術確定實際的數(shù)據(jù)點。本文所公開的磨損繪圖技術隨后可用于基 于針對該特定操作獲取的套管磨損數(shù)據(jù)來描繪任何鉆井操作的磨損嚴重性。
[0032]圖6示出套管磨損圖620以及規(guī)劃的井平面600的中間套管柱610的馮米塞斯等效 應力包絡630。如前所述，僅為演示和討論目的而示出圖6所示的數(shù)據(jù)點。在圖6的實例中描 繪的可視化可有助于同時監(jiān)測套管磨損和其所有基本方面。與套管磨損圖和套管應力分析 結合的井剖面和操作可例如在規(guī)劃操作和實時操作期間用作綜合套管磨損檢測工具。
[0033]在一些實施方案中，可使用現(xiàn)場數(shù)據(jù)來應用其他繪圖方法?？舍槍μ囟ň鄬τ?側向負載和操作時間來繪制實際現(xiàn)場測量的套管磨損值。使用來自用于相同操作參數(shù)的圖 的讀數(shù)，可將此圖直接應用到其他井。這可用作為一種避開磨損因數(shù)的方式。對于任一個 圖，在每個軸上的變量可按期望進行變化，以便用于分析。可如圖所示那樣來選擇變量，或 所述變量也可為其中任何組合。例如，側向力乘以工具接頭直徑和鉆井旋轉速度(RPM)可與 總操作時間相互映射。
[0034] 返回參考圖1，在方法100的步驟118中可視化的套管圖可類似于以上參考圖2-6所 描述的套管磨損圖中的任何一者。在一個實施方案中，可視化套管磨損圖可用于識別出沿 規(guī)劃的井定位的潛在薄弱區(qū)域或故障點，在所述潛在薄弱區(qū)域或故障點中，所估計的套管 磨損可能過度(例如，高于預先確定的磨損閾值或容差）。一旦已經使用可視化套管磨損圖 識別此類過度磨損位置，可采用補救措施來減小套管故障風險，例如通過更新針對規(guī)劃的 井所選擇的套管設計來將所估計的套管磨損保持在整個鉆井操作可接收的公差限制內。應 當理解，各種技術中的任何技術可用于將以下內容考慮在內：基本參數(shù)中的任何不確定性 或用于在規(guī)劃階段110中估計套管磨損的磨損因數(shù)，以及在鉆井操作的非生產性階段期間 可發(fā)生的任何附加套管磨損。
[0035] 如圖1所示，在鉆探規(guī)劃的井時，方法100隨后可行進到鉆井操作的操作階段120。 在一個實施方案中，可以在多個階段中鉆探規(guī)劃的井。盡管井正在被鉆探，但是在步驟122 中，可獲得與鉆井過程的每個階段處發(fā)生的實際套管磨損相關的數(shù)據(jù)。在步驟124中，可按 周期或響應于改變在鉆井操作過程中檢測到的現(xiàn)場條件來對先前在規(guī)劃階段110的步驟 112中確定的套管設計參數(shù)(例如，規(guī)劃的井剖面、孔段和操作參數(shù))進行更新。在126中，所 更新的套管設計參數(shù)隨后可用于對套管磨損參數(shù)進行更新。在一個實施方案中，步驟126可 包括將規(guī)劃階段110的步驟114中計算的上述磨損體積或其他磨損值(例如，磨損百分比或 槽深)與步驟122中獲得的套管磨損數(shù)據(jù)進行比較，以便確定在期望套管磨損與實際套管磨 損之間是否存在任何偏差?？苫谒霰容^來更新套管磨損參數(shù)中的一個或多個(諸如磨 損因數(shù)），以最小化所確定的在估計套管磨損與實際套管磨損之間的任何偏差，并且由此提 高待可視化套管磨損圖的準確度。在步驟128中，所更新的套管設計和磨損參數(shù)隨后可供應 為用于更新套管磨損圖的輸入。在步驟130中，隨后可將所更新的套管磨損圖可視化。可在 實時操作期間連續(xù)地更新和監(jiān)測可視化套管磨損圖。以此方式，套管磨損圖可用作套管磨 損監(jiān)測工具，所述套管磨損監(jiān)測工具可有助于改善針對待鉆探的規(guī)劃的井的稍后階段確定 的套管磨損估計以及將用于規(guī)劃的井的套管設計。這可包括例如規(guī)劃先前可能未考慮在內 的任何附加磨損，例如由于與原始規(guī)劃的鉆井程序的不期望的偏差而造成的附加磨損。 [0036] 應當理解，方法100的步驟可由具有至少一個處理器和用于存儲指令的存儲器的 任何類型計算裝置執(zhí)行，所述程序可讀取和執(zhí)行所述指令，以便執(zhí)行用于實現(xiàn)方法100的步 驟的多個功能，如上所述。此類計算裝置實例包括但不限于:服務器、臺式計算機、膝上型計 算機、平板計算機或其他手持計算機、個人數(shù)字助理(PDA)、蜂窩電話、網(wǎng)絡設備、智能電話、 媒體播放器、導航裝置、游戲平臺，或任何這些計算裝置或其他計算裝置的組合。在一些實 現(xiàn)方案中，方法100可由分布式計算環(huán)境或服務器組執(zhí)行，其中方法100的步驟可由具有通 過通信網(wǎng)絡鏈接的共享或獨立的存儲器組件的多個處理裝置執(zhí)行。在此類分布式計算環(huán)境 中，程序模塊可位于包括存儲器存儲設備的本地和遠程計算機存儲介質中。因此，本公開可 使用各種硬件裝置、軟件或它們的組合實現(xiàn)。在圖7中示出用于實現(xiàn)所公開的實施方案的計 算機系統(tǒng)的實例。
[0037]現(xiàn)在參考圖7,呈現(xiàn)示出用于實現(xiàn)所公開的實施方案的特征和功能的系統(tǒng)700的一 個實施方案的框圖。系統(tǒng)700可為任何類型計算設備，包括但不限于，臺式計算機、膝上型計 算機、服務器、平板電腦和移動設備。除其他組件外，系統(tǒng)700包括處理器710、主存儲器702、 輔助存儲單元704、輸入/輸出接口 706和通信接口 708。
[0038]處理器710可為能夠執(zhí)行用于執(zhí)行所公開的實施方案的特征和功能的指令的任何 類型或任何數(shù)量的單核或多核處理器。輸入/輸出接口 706使得系統(tǒng)700能夠接收用戶輸入 (例如，從鍵盤和鼠標)并向一個或多個設備(諸如但不限于打印機、外部數(shù)據(jù)存儲設備和音 頻揚聲器)輸出信息。系統(tǒng)700可任選地包括單獨顯示接口 711，其能夠在集成顯示設備或外 部顯示設備上顯示信息。例如，顯示接口 711可包括用于提供增強圖形的指令或硬件(例如， 圖形卡或芯片）、觸摸屏和/或與一個或多個顯示裝置相關聯(lián)的多觸摸功能性。
[0039]主存儲器702是存儲當前已執(zhí)行的指令/數(shù)據(jù)或預先提取要執(zhí)行的指令/數(shù)據(jù)的易 失性存儲器。輔助存儲單元704是用于存儲持久數(shù)據(jù)的非易失性存儲器。輔助存儲單元704 可為或可包括任何類型數(shù)據(jù)存儲組件，諸如硬盤驅動器、閃存驅動器或存儲卡。在一個實施 方案中，輔助存儲單元704存儲計算機可執(zhí)行代碼/指令以及用于使用戶能夠執(zhí)行所公開的 實施方案的特征和功能的其他相關數(shù)據(jù)。
[0040]例如，根據(jù)所公開的實施方案，輔助存儲單元704可永久地存儲用于執(zhí)行用于最小 化套管磨損的上述程序的可執(zhí)行代碼/指令720。隨后，可執(zhí)行代碼/指令720在執(zhí)行期間由 處理器710從輔助存儲單元704加載到主存儲器702,以便執(zhí)行本公開的實施方案。另外，輔 助存儲單元704可以存儲其他可執(zhí)行代碼/指令和數(shù)據(jù)722,諸如但不限于，用于與所公開的 實施方案一起使用的儲層模擬應用(例如，Nexus?儲層模擬軟件)或地球建模軟件(例如， Dec i s i on S pace?地球建模軟件）。
[00411 通信接口 708使系統(tǒng)700能夠與通信網(wǎng)絡730通信。例如，網(wǎng)絡接口 708可包括網(wǎng)絡 接口卡和/或無線收發(fā)器用以使系統(tǒng)700能夠通過通信網(wǎng)絡730和/或直接利用其他裝置來 發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。
[0042]通信網(wǎng)絡730可為包括以下網(wǎng)絡中的一個或多個的組合的任何類型網(wǎng)絡:廣域網(wǎng)、 局域網(wǎng)、一個或多個專用網(wǎng)絡、因特網(wǎng)、電話網(wǎng)絡(諸如公共交換電話網(wǎng)(PSTN)的）、一個或 多個蜂窩網(wǎng)絡和/或無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡。通信網(wǎng)絡730可包括多個網(wǎng)絡節(jié)點（未描繪），諸如路由 器、網(wǎng)絡訪問點/網(wǎng)關、開關、DNS服務器、代理服務器和用于輔助設備之間的數(shù)據(jù)/通信路由 的其他網(wǎng)絡節(jié)點。
[0043]例如，在一個實施方案中，系統(tǒng)700可與一個或多個服務器734或數(shù)據(jù)庫732交互以 用于執(zhí)行所公開的實施方案的特征。例如，根據(jù)所公開的實施方案，系統(tǒng)700可以在產生磨 損因數(shù)圖過程中，針對所有磨損因數(shù)查詢數(shù)據(jù)庫732。此外，在某些實施方案中，系統(tǒng)700可 用作用于一個或多個客戶端設備的服務器系統(tǒng)，或者用于對等通信或與一個或多個設備/ 計算系統(tǒng)(例如，集群、柵格)進行并行處理的對等系統(tǒng)。
[0044] 盡管已描述關于上述實施方案的具體細節(jié)，但是上述硬件和軟件描述僅意圖為示 例性實施方案，而不意圖限制所公開的實施方案的結構或實現(xiàn)。例如，雖然未示出控制系統(tǒng) 100的許多其他內部組件，但是本領域的普通技術人員將了解，此類組件及其互連是眾所周 知的。
[0045] 此外，所公開的實施方案的某些方面(如上所述)可實施在使用一個或多個處理單 元/組件執(zhí)行的軟件中。該技術的程序方面可被視為通常呈承載或體現(xiàn)在一種類型機器可 讀介質上的可執(zhí)行代碼和/或相關聯(lián)的數(shù)據(jù)的形式的"產品"或"制品"。有形非暫態(tài)"存儲" 類型介質包括用于計算機、處理器等的存儲器或其他存儲裝置中的任一者或所有，或其相 關聯(lián)的模塊，諸如各種半導體存儲器、磁帶驅動器、磁盤驅動器、光盤或磁盤等，這些模塊可 隨時提供對軟件編程的存儲。
[0046] 此外，附圖中的流程圖和方框圖示出根據(jù)本發(fā)明的各種實施方案的系統(tǒng)、方法和 計算機程序產品的可能實現(xiàn)方案的架構、功能性和操作。也應注意，在一些替代實現(xiàn)方案 中，方框中提到的功能可不按附圖中提到和如本文所述的順序出現(xiàn)。例如，連續(xù)地示出的兩 個方框實際上可大致上同時執(zhí)行，或者這些方框有時可按相反順序執(zhí)行，這取決于所涉及 的功能性。也應指出，方框圖和/或流程圖的每個方框以及方框圖和/或流程圖中的方框組 合可由執(zhí)行指定功能或動作的基于專用硬件的系統(tǒng)、或者專用硬件和計算機指令的組合來 實現(xiàn)。
[0047] 如在本說明書和本說明書的任何權利要求中使用的，術語"計算機"、"服務器"、 "處理器"和"存儲器"都是指電子裝置或其他技術裝置。這些術語排除人或人群。如本文所 用，術語"計算機可讀介質"和"計算機可讀媒體"通常是指以計算機可讀形式存儲信息的有 形、物理和非暫態(tài)電子存儲介質。
[0048] 本說明書中描述的主題的實施方案可在計算系統(tǒng)中實現(xiàn)，所述計算系統(tǒng)包括后端 組件(例如，作為數(shù)據(jù)服務器），或包括中間件組件(例如，應用程序服務器），或包括前端組 件(例如，具有用戶可用來與本說明書描述的主題的實現(xiàn)進行交互的圖形用戶界面或網(wǎng)絡 瀏覽器的客戶端計算機），或一個或多個這種后端、中間件或前端組件的任何組合。系統(tǒng)組 件可通過任何數(shù)字數(shù)據(jù)通信形式或介質（例如，通信網(wǎng)絡)而互連。通信網(wǎng)絡實例包括局域 網(wǎng)（"LAN"）和廣域網(wǎng)（"WAN"）、跨網(wǎng)（例如，互聯(lián)網(wǎng)）、以及對等網(wǎng)絡(例如，自組織(ad hoc)對 等網(wǎng)絡）。
[0049] 計算系統(tǒng)可包括客戶端和服務器?？蛻舳撕头掌魍ǔ１舜诉h離，并且通常通過 通信網(wǎng)絡交互。客戶端與服務器的關系由于在相應的計算機上運行且彼此具有客戶端-月艮 務器關系的計算機程序而產生。在一些實施方案中，服務器將數(shù)據(jù)(例如，網(wǎng)頁)傳輸?shù)娇蛻?端設備（例如，為了向與客戶端設備交互的用戶顯示數(shù)據(jù)并從所述用戶接收用戶輸入）。在 客戶端設備處生成的數(shù)據(jù)(例如，用戶交互結果)可從客戶端設備接收在服務器處。
[0050] 應當理解，所公開的在過程中的步驟的任何具體順序或層級是示例性方法的說 明。基于設計偏好，應當理解，可對過程中的步驟的具體順序或層級重新排序，或將執(zhí)行所 有所示步驟。所述步驟中的一些可同時執(zhí)行。例如，在某些環(huán)境中，多任務和平行處理可為 有利的。此外，上述實施方案中的各種系統(tǒng)組件的分離不應理解為在所有實施方案中要求 這種分離，而應理解，所描述的程序組件和系統(tǒng)通?？梢黄鹫显趩蝹€軟件產品中或封裝 到多個軟件產品中。
[0051 ]此外，本文所描述的示例性方法可通過包括處理電路的系統(tǒng)或包括指令的計算機 程序產品實現(xiàn)，所述指令在由至少一個處理器執(zhí)行時，致使處理器執(zhí)行本文所描述的任何 方法。
[0052]所公開的實施方案相較于常規(guī)技術的優(yōu)點和區(qū)別包括但不限于:通過映射到一個 或多個鉆井參數(shù)的變化的磨損值(例如，磨損體積、磨損百分比或槽深)的可視化，將套管磨 損圖應用到鉆井操作的規(guī)劃階段和操作階段。如上所述，可利用2D和/或3D套管磨損圖以估 計用于通過監(jiān)測鉆井操作的不同階段的實際套管磨損來規(guī)劃新的套管設計或更新現(xiàn)有設 計的套管磨損。本文所公開的2D和3D套管磨損繪圖和可視化技術可使鉆井工程師能夠更好 地理解套管磨損原因，并開發(fā)出可能策略以減輕套管磨損的影響，例如，通過考慮基于多個 鉆井參數(shù)(包括但不限于操作時間、套管類型、泥漿類型、鉆柱旋轉速度和側向負載)的磨損 值的變化。此外，所公開的技術可用于提供用戶友好的套管磨損可視化工具，以用于在鉆井 操作的規(guī)劃階段和實時操作階段監(jiān)測套管磨損。
[0053] 如上所述，本公開的實施方案對在鉆井操作期間監(jiān)測井的套管磨損尤其有用。在 本公開的一個實施方案中，用于在鉆井操作期間監(jiān)測井的套管磨損的計算機實現(xiàn)的方法包 括:在鉆井操作的規(guī)劃階段期間，確定規(guī)劃的井的套管設計參數(shù);基于套管設計參數(shù)來計算 指示沿規(guī)劃的井的長度的套管磨損量的值;基于所計算的沿規(guī)劃的井長度的磨損值相對于 套管設計參數(shù)中的一個或多個來產生套管磨損圖；以及通過計算裝置的顯示器將所產生的 套管磨損圖可視化，可視化套管磨損圖使計算裝置的用戶能夠分析針對規(guī)劃的井所估計的 套管磨損，并且基于分析來確定規(guī)劃的井的合適套管設計。
[0054] 在另一實施方案中，所述方法還包括獲得與針對在鉆井操作的操作階段期間鉆探 的規(guī)劃的井的一部分確定的實際套管磨損相關的數(shù)據(jù);將所計算的磨損值與針對規(guī)劃的井 的部分所獲得的數(shù)據(jù)比較，以便確定在估計套管磨損與實際套管磨損之間的偏差；以及基 于所述比較來更新套管磨損圖，以最小化所確定的在估計套管磨損與實際套管磨損之間的 偏差。在又一實施方案中，套管設計參數(shù)包括井剖面、孔段和與規(guī)劃的井相關聯(lián)的操作參 數(shù)。在又一實施方案中，操作參數(shù)包括操作時間、套管類型、泥漿類型、鉆柱旋轉速度和一個 或多個類型的負載。在另一實施方案中，所產生的套管磨損圖包括所計算的沿規(guī)劃的井的 長度的磨損值相對于操作參數(shù)中的一個或多個的映射，并且所計算的磨損值是磨損體積、 磨損百分比或槽深中的至少一個。在另一實施方案中，在鉆井操作的相應的規(guī)劃階段和操 作階段期間，可視化套管磨損圖被顯示成與規(guī)劃的井的不同部分相關聯(lián)的估計套管磨損和 實際套管磨損的圖形表示。在一個實施方案中，圖形表示為套管磨損圖的二維圖形表示。在 另一實施方案中，圖形表示為套管磨損圖的三維圖形表示。
[0055] 在本公開的另一實施方案中，用于在鉆井操作期間監(jiān)測井的套管磨損的系統(tǒng)包 括:至少一個處理器;顯示接口，其聯(lián)接到處理器，用以在顯示裝置上顯示信息；以及聯(lián)接到 處理器的存儲器，其中存儲有指令，所述指令在由處理器執(zhí)行時，致使處理器執(zhí)行功能，所 述功能包括:在鉆井操作的規(guī)劃階段期間，確定規(guī)劃的井的套管設計參數(shù);基于套管設計參 數(shù)來計算指示沿規(guī)劃的井的長度的估計套管磨損量的磨損值;基于所計算的沿規(guī)劃的井的 長度的磨損值相對于套管設計參數(shù)中的一個或多個來產生套管磨損圖；以及通過顯示接口 在顯示裝置上將所產生的套管磨損圖可視化，可視化套管磨損圖使計算裝置的用戶能夠分 析針對規(guī)劃的井所估計的套管磨損，并且基于分析來確定規(guī)劃的井的合適套管設計。
[0056] 在本公開的又一實施方案中，計算機可讀存儲介質具有存儲在其中的指令，所述 指令在由計算機執(zhí)行時，致使計算機執(zhí)行多個功能，所述功能包括:在鉆井操作的規(guī)劃階段 期間，確定規(guī)劃的井的套管設計參數(shù);基于套管設計參數(shù)來計算指示沿規(guī)劃的井的長度的 估計套管磨損量的磨損值;基于所計算的沿規(guī)劃的井長度的磨損值相對于套管設計參數(shù)中 的一個或多個來產生套管磨損圖；以及通過顯示接口在顯示裝置上將所產生的套管磨損圖 可視化，可視化套管磨損圖使計算裝置的用戶能夠分析針對規(guī)劃的井所估計的套管磨損， 并且基于分析確定規(guī)劃的井的合適套管設計。
[0057] 盡管已描述關于上述實施方案的具體細節(jié)，但是上述硬件和軟件描述僅意圖為示 例性實施方案，而不意圖限制所公開的實施方案的結構或實現(xiàn)。例如，盡管未示出系統(tǒng)700 的許多其他內部組件，但是本領域的技術人員將理解，此類組件及其互連是眾所周知的。
[0058] 此外，所公開的實施方案的某些方面(如上所述)可實施在使用一個或多個處理單 元/組件執(zhí)行的軟件中。該技術的程序方面可被視為通常呈承載或體現(xiàn)在一種類型機器可 讀介質上的可執(zhí)行代碼和/或相關聯(lián)的數(shù)據(jù)的形式的"產品"或"制品"。有形非暫態(tài)"存儲" 類型介質包括用于計算機、處理器等的存儲器或其他存儲裝置中的任一者或所有，或其相 關聯(lián)的模塊，諸如各種半導體存儲器、磁帶驅動器、磁盤驅動器、光盤或磁盤等，這些模塊可 隨時提供對軟件編程的存儲。
[0059] 此外，附圖中的流程圖和方框圖示出根據(jù)本公開的各種實施方案的系統(tǒng)、方法和 計算機程序產品的可能實現(xiàn)方案的架構、功能性和操作。也應注意，在一些替代實現(xiàn)方案 中，方框中提到的功能可不按附圖中提到的順序出現(xiàn)。例如，連續(xù)地示出的兩個方框實際上 可大致上同時執(zhí)行，或這些方框有時可按相反順序執(zhí)行，這取決于所涉及的功能性。也應指 出，方框圖和/或流程圖中的每個方框以及方框圖和/或流程圖中的方框組合可由執(zhí)行指定 功能或動作的基于專用硬件的系統(tǒng)、或者專用硬件和計算機指令的組合來實現(xiàn)。
[0060] 以上特定的示例性實施方案并不旨在限制權利要求書的范圍。示例性實施方案可 通過包括、執(zhí)行或組合本公開中描述的一個或多個特征或功能來修改。
[0061] 如本文所用，除非上下文另外明確說明，否則單數(shù)形式"一(a/an)"和"所述(the)" 還意圖包括復數(shù)形式。將進一步理解，術語"包括(comprise)"和/或"包括(comprising)"在 用于本說明書和/或權利要求書中時，規(guī)定存在所陳述的特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或 部件，但不排除存在或添加一個或多個其他特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、部件和/或其群 組。隨附權利要求書中的所有裝置或步驟以及功能要素的相應結構、材料、動作和同等物意 圖包括用于結合如具體要求保護的其他所要求保護的要素來執(zhí)行所述功能的任何結構、材 料或動作。本公開的描述已出于說明和描述的目的來提供，但不意圖為詳盡的，或者使本發(fā) 明限于所公開的形式。在不背離本公開的范圍和精神的情況下，許多修改和變化對于本領 域的普通技術人員來說將顯而易見。本文所述說明性實施方案被提供來解釋本公開的原理 和其實際應用，并使本領域的技術人員能夠理解，所公開的實施方案可按需要修改用于特 定實現(xiàn)方案或用途。權利要求書的范圍意圖廣泛包括所公開的實施方案以及任何此類修 改。
【主權項】
1. 一種用于在鉆井操作期間監(jiān)測井的套管磨損的計算機實現(xiàn)的方法，所述方法包括： 在所述鉆井操作的規(guī)劃階段期間，確定規(guī)劃的井的套管設計參數(shù)； 基于所述于套管設計參數(shù)來計算指示沿所述規(guī)劃的井長度的估計套管磨損量的磨損 值； 基于所計算的沿所述規(guī)劃的井的所述長度的磨損值相對于所述套管設計參數(shù)中的一 個或多個來產生套管磨損圖；以及 通過計算裝置的顯示器將所產生的套管磨損圖可視化，所述可視化套管磨損圖使所述 計算裝置的用戶能夠分析針對所述規(guī)劃的井所估計的套管磨損，并且基于所述分析來確定 所述規(guī)劃的井的合適套管設計。2. 如權利要求1所述的方法，其還包括： 獲得與針對在所述鉆井操作的操作階段期間鉆探的所述規(guī)劃的井的一部分確定的實 際套管磨損相關的數(shù)據(jù)； 將所計算的磨損值與針對所述規(guī)劃的井的所述部分所獲得的數(shù)據(jù)比較，以便確定在所 述估計套管磨損與所述實際套管磨損之間的偏差；以及 基于所述比較來更新所述套管磨損圖，以最小化所確定的在所述估計套管磨損與所述 實際套管磨損之間的所述偏差。3. 如權利要求1所述的方法，其中所述套管設計參數(shù)包括井剖面、孔段和與所述規(guī)劃的 井相關聯(lián)的操作參數(shù)。4. 如權利要求3所述的方法，其中所述操作參數(shù)包括操作時間、套管類型、泥漿類型、鉆 柱旋轉速度和一個或多個類型的負載。5. 如權利要求4所述的方法，其中所產生的套管磨損圖包括所計算的沿所述規(guī)劃的井 的所述長度的磨損值相對于所述操作參數(shù)中的一個或多個的映射，并且所計算的磨損值是 磨損體積、磨損百分比或槽深中的至少一個。6. 如權利要求1所述的方法，其中在所述鉆井操作的所述相應的規(guī)劃階段和操作階段 期間，所述可視化套管磨損圖被顯示成與所述規(guī)劃的井的不同部分相關聯(lián)的所述估計套管 磨損和所述實際套管磨損的圖形表示。7. 如權利要求6所述的方法，其中所述圖形表示為所述套管磨損圖的二維圖形表示。8. 如權利要求6所述的方法，其中所述圖形表示為所述套管磨損圖的三維圖形表示。9. 一種用于在鉆井操作期間監(jiān)測井的套管磨損的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括： 至少一個處理器； 顯示接口，其聯(lián)接到所述處理器，用以在顯示裝置上顯示信息；以及 存儲器，其聯(lián)接到所述處理器，具有存儲在其中的指令，所述指令在由所述處理器執(zhí)行 時，致使所述處理器來執(zhí)行多個功能，包括以下功能： 在所述鉆井操作的規(guī)劃階段期間，確定規(guī)劃的井的套管設計參數(shù)； 基于所述套管設計參數(shù)來計算指示沿所述規(guī)劃的井的長度的估計套管磨損量的磨損 值； 基于所計算的沿所述規(guī)劃的井的所述長度的磨損值相對于所述套管設計參數(shù)中的一 個或多個來產生套管磨損圖；以及 通過所述顯示接口在所述顯示裝置上將所產生的套管磨損圖可視化，所述可視化套管 磨損圖使所述計算裝置的用戶能夠分析針對所述規(guī)劃的井所估計的套管磨損，并且基于所 述分析來確定所述規(guī)劃的井的合適套管設計。10. 如權利要求9所述的系統(tǒng)，其中由所述處理器執(zhí)行的所述功能還包括以下功能： 獲得與針對在所述鉆井操作的操作階段期間鉆探的所述規(guī)劃的井的一部分確定的實 際套管磨損相關的數(shù)據(jù)； 將所計算的磨損值與針對所述規(guī)劃的井的所述部分所獲得的數(shù)據(jù)比較，以便確定在所 述估計套管磨損與所述實際套管磨損之間的偏差；以及 基于所述比較來更新所述套管磨損圖，以最小化所確定的在所述估計套管磨損與所述 實際套管磨損之間的所述偏差。11. 如權利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述套管設計參數(shù)包括井剖面、孔段和與所述規(guī)劃 的井相關聯(lián)的操作參數(shù)。12. 如權利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述操作參數(shù)包括操作時間、套管類型、泥漿類型、 鉆柱旋轉速度和一個或多個類型的負載。13. 如權利要求12所述的系統(tǒng)，其中所產生的套管磨損圖包括所計算的沿所述規(guī)劃的 井的所述長度的磨損值相對于所述操作參數(shù)中的一個或多個的映射，并且所計算的磨損值 是磨損體積、磨損百分比或槽深中的至少一個。14. 如權利要求9所述的系統(tǒng)，其中在所述鉆井操作的所述相應的規(guī)劃階段和操作階段 期間，所述可視化套管磨損圖被顯示成與所述規(guī)劃的井的不同部分相關聯(lián)的所述估計套管 磨損和所述實際套管磨損的圖形表示。15. 如權利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述圖形表示為所述套管磨損圖的二維圖形表示。16. 如權利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述圖形表示為所述套管磨損圖的三維圖形表示。17. -種計算機可讀存儲介質，所述計算機可讀存儲介質中存儲有指令，所述指令在由 計算機執(zhí)行時，致使所述計算機來執(zhí)行多個功能，包括以下功能： 在所述鉆井操作的規(guī)劃階段期間，確定規(guī)劃的井的套管設計參數(shù)； 基于所述套管設計參數(shù)來計算指示沿所述規(guī)劃的井長度的估計套管磨損量的磨損值； 基于所計算的沿所述規(guī)劃的井的所述長度的磨損值相對于所述套管設計參數(shù)中的一 個或多個來產生套管磨損圖；以及 通過顯示裝置將所產生的套管磨損圖可視化，所述可視化套管磨損圖使所述計算裝置 的用戶能夠分析針對所述規(guī)劃的井所估計的套管磨損，并且基于所述分析來確定所述規(guī)劃 的井的合適套管設計。18. 如權利要求17所述的計算機可讀存儲介質，其中由所述計算機執(zhí)行的所述功能還 包括以下功能： 獲得與針對在所述鉆井操作的操作階段期間鉆探的所述規(guī)劃的井的一部分確定的實 際套管磨損相關的數(shù)據(jù)； 將所計算的磨損值與針對所述規(guī)劃的井的所述部分所獲得的數(shù)據(jù)比較，以便確定在所 述估計套管磨損與所述實際套管磨損之間的偏差；以及 基于所述比較來更新所述套管磨損圖，以最小化所確定的在所述估計套管磨損與所述 實際套管磨損之間的所述偏差。19. 如權利要求18所述的計算機可讀存儲介質，其中所述套管設計參數(shù)包括井剖面、孔 段和與所述規(guī)劃的井相關聯(lián)的操作參數(shù)，所述操作參數(shù)包括操作時間、套管類型、泥漿類 型、鉆柱旋轉速度和一個或多個類型的負載，所產生的套管磨損圖包括所計算的沿所述規(guī) 劃的井的所述長度的磨損值相對于所述操作參數(shù)中的一個或多個的映射，并且所計算的磨 損值是磨損體積、磨損百分比或槽深中的至少一個。20.如權利要求19所述的計算機可讀存儲介質，其中在所述鉆井操作的所述相應的規(guī) 劃階段和操作階段期間，所述可視化套管磨損圖被顯示成與所述規(guī)劃的井的不同部分相關 聯(lián)的所述估計套管磨損和所述實際套管磨損的圖形表示。
【文檔編號】E21B44/00GK105940182SQ201480074336
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2014年12月31日
【發(fā)明人】R·塞繆爾, A·阿尼科特
【申請人】蘭德馬克繪圖國際公司