用于钻井控制的流体属性实时分析制造技术

描述了基于钻井环境中对流体属性的实时测量和分析来控制钻井操作的技术。可以收集传感器数据，该传感器数据提供对钻头周围钻井流体(换言之，井下泥浆)的流体属性(例如，密度和流变性)的测量结果。可以将测量结果提供给计算环形物中的井下压力损失的液压模型。基于此计算，可以执行等效循环密度(ECD)的计算。在一些实施方式中，实时执行关于收集的传感器数据的计算。实时压力损失和ECD计算可以用于控制井底循环压力。计算结果可以用于自动控制钻井操作。操作。操作。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于钻井控制的流体属性实时分析
[0001]优先权要求
[0002]本申请要求于2019年3月7日递交的美国专利申请No.16/295,788的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术介绍

[0003]钻井环境中的条件可能对钻井操作(例如，石油和天然气提取装置的操作)产生不利影响。例如，钻柱附近的泥浆的次优流体属性可能对钻井操作产生不利影响，导致安全隐患、效率低下和成本增加。

技术实现思路

[0004]本公开的实施方式一般涉及基于所确定的流体属性来控制钻井的技术。更具体地，本公开的实施方式涉及测量钻井流体的井下流体属性(例如密度和流变性)并基于测量的属性执行实时计算的钻井控制平台。计算可以包括压力损失计算、等效循环密度(ECD)计算，或实时压力损失和ECD两种计算。实时计算的结果可以用于控制钻井操作。
[0005]一般而言，本说明书中描述的主题的方面可以体现在执行各种操作的方法中。这些操作包括访问描述钻井环境中钻井流体的流体属性的传感器数据。传感器数据由布置在钻井环境中以测量流体属性的一个或多个传感器设备生成。分析传感器数据以生成钻井流体的ECD值。分析传感器数据以生成ECD值可以关于传感器数据的生成实时执行。至少部分地基于ECD值，传输至少一个控制信号以修改在钻井环境中工作的钻井装置的至少一项操作。至少一个控制信号的传输可以关于传感器数据的生成和分析实时执行。
[0006]这些和其他实施方式可以各自可选地包括以下方面中的一个或多个。
[0007]在一些实施方式中，传感器数据描述钻井流体的密度和流变性中的一种或多种。
[0008]在一些实施方式中，进一步分析传感器数据以生成钻井流体的总压力损失。
[0009]在一些实施方式中，进一步基于总压力损失发送至少一个控制信号。
[0010]在一些实施方式中，ECD值的图形表示可以关于传感器数据的生成和分析在用户接口(UI)中实时地呈现。
[0011]在一些实施方式中，图形表示示出了关于时间和深度中的一个或多个的ECD值的变化。
[0012]在一些实施方式中，分析传感器数据包括将传感器数据作为输入提供给至少一个模型，该模型已被训练以基于传感器数据来输出ECD值。可以使用至少一种机器学习(ML)算法来训练至少一个模型，
[0013]在一些实施方式中，输出ECD值进一步用于重新训练该至少一个模型。
[0014]在一些实施方式中，至少一个控制信号被传输以修改至少一个操作，该至少一个操作改变钻井流体的重量和流变性中的一个或多个。
[0015]在一些实施方式中，至少一个控制信号被传输以修改至少一个操作，该至少一个操作改变钻井流体的循环速度。
[0016]在一些实施方式中，至少一个控制信号被传输以修改至少一个操作，该至少一个操作通过施加来自节流阀的表面背压来调整钻井流体的井下压力。
[0017]任何方面的其他实施方式包括被配置为执行这些方法的操作的相应系统、装置或计算机程序。本公开还提供了一种耦接到一个或多个处理器并具有存储在介质上的指令的计算机可读存储介质。当由一个或多个处理器执行时，所述指令使一个或多个处理器根据本公开中提供的方法的实施方式执行操作。本公开还提供了一种用于实现这些方法的系统。该系统包括一个或多个处理器以及耦接到该一个或多个处理器的计算机可读存储介质。指令存储在介质上。指令可由一个或多个处理器执行。当指令被执行时使一个或多个处理器根据实施方式执行操作。
[0018]与以前可用的技术相比，压力损失、ECD或压力损失和ECD两者的实时计算可以用于对井底循环压力进行更精细的控制。基于传感器设备收集的传感器数据执行计算。采用的传感器设备可以比传统上可行的可能每隔几个小时进行一次的手动属性测量更频繁地执行自动流体属性测量，这有效地实时提供关于泥浆状态的信息。使用实时传感器数据计算ECD会产生可以用于控制钻孔压力的最新ECD值。例如，计算值可以用于将压力维持在特定压力范围内，从而提供增加的安全性、降低的成本和降低的风险。在一些实施方式中，该平台通过定期(例如每隔几秒)收集传感器数据来获得实时流体属性测量结果、使用一个或多个液压模型来分析传感器数据以计算压力损失、以及基于压力损失实时计算ECD值。计算结果可以发送给钻机操作员，以便及时做出关于压力控制的决策。该结果还可以用于自动控制钻井操作，例如压力控制操作。实施方式提供了压力损失和ECD值的实时计算。压力损失和ECD值的实时计算可以用于控制井下压力。这种控制避免了钻井操作中的井涌和漏失。
[0019]使用本公开所述的技术，可以调整泥浆参数以比以前使用的技术更快地改变ECD。平台获得的实时ECD计算可以允许循环速度的准确调整和轻松调整，以基于各种操作需求修改ECD。此外，受控压力钻井操作可以通过基于操作参数调整钻井时施加的表面背压来操纵ECD。在要提供额外井下压力的情况下，可以执行操作以从节流阀施加表面背压。本公开中描述的代码可以通过允许准确确定适合特定情况的ECD来使此类操作更有效和更准确。
[0020]许多不同的条件可能会影响钻井流体的完整性，例如固体去除不足或钻井流体污染，这两种情况都会改变钻井流体的属性。这种情况可以通过平台执行的压力损失和ECD的实时计算来检测。这种情况，如果未被检测和未被解决，可能会使钻井操作出现问题，例如井涌或漏失。因此，通过提供ECD的实时和准确结果，各实施方式确保更顺畅的钻井操作，减少钻井时间并提高安全性以达到使用传统的、以前可用的技术达不到的程度。
[0021]应当理解，根据本公开的实施方式可以包括本公开中描述的方面和特征的任何组合。根据本公开的实施方式不限于本公开中具体描述的方面和特征的组合，还包括所提供的方面和特征的任何其他适当组合。
[0022]在附图和描述中阐述了本公开的一个或多个实施方式的细节。本公开的其他特征和优点将通过说明书和附图以及权利要求而变得显而易见。
附图说明
[0023]图1描绘了根据本公开的实施方式的用于控制钻井操作的示例系统。
[0024]图2描绘了根据本公开的实施方式的用于控制钻井操作的示例过程的流程图。
[0025]图3描绘了根据本公开的实施方式的计算结果的示例可视化。
[0026]图4描绘了根据本公开的实施方式的示例计算系统。
具体实施方式
[0027]本公开的实施涉及基于钻井环境中对流体属性的实时测量和分析来控制钻井操作的技术。收集传感器数据，该传感器数据提供钻头周围钻井流体的流体属性的测量结果。流体属性可以包括例如密度、流变性或密度和流变性两者。钻井流体也可以被描述为井下泥浆。测量结果被提供给计算环形物中的井下压力损失的液压模型。基于该计算，执行ECD的计算。在一些实施方式中，实时执行关于传感器数据的收集的计算。压力损失、ECD或压力损失和ECD两者的实时计算可以用于控制井底循环压力。在一些实施方式中，计算结果用于自动控制钻井操作。计算结果也可以通过用户接口(UI)或消息服务被提供给操作员。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种由至少一个处理器执行的计算机实施的方法，所述方法包括：所述至少一个处理器访问描述钻井环境中钻井流体的流体属性的传感器数据，其中，所述传感器数据由布置在所述钻井环境中以周期性地测量所述流体属性的一个或多个传感器设备生成；所述至少一个处理器分析所述传感器数据以生成所述钻井流体的等效循环密度ECD值，其中，分析所述传感器数据以生成所述ECD值是关于所述传感器数据的生成实时执行的；以及至少部分地基于所述ECD值，所述至少一个处理器传输至少一个控制信号以修改在所述钻井环境中操作的钻井装置的至少一项操作，其中，所述至少一个控制信号的传输是关于所述传感器数据的生成和分析实时执行的。2.根据权利要求1所述的计算机实施的方法，其中，所述传感器数据描述所述钻井流体的密度和流变性中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的计算机实施的方法，其中：进一步分析所述传感器数据以生成所述钻井流体的总压力损失；以及进一步基于所述总压力损失发送所述至少一个控制信号。4.根据权利要求1所述的计算机实施的方法，进一步包括：所述至少一个处理器在用户接口UI中关于所述传感器数据的生成和分析实时呈现所述ECD值的图形表示。5.根据权利要求4所述的计算机实施的方法，其中，所述图形表示示出了关于时间和深度中的一个或多个的所述ECD值的变化。6.根据权利要求1所述的计算机实施的方法，其中，分析所述传感器数据包括：将所述传感器数据作为输入提供给至少一个模型，所述模型已使用至少一种机器学习ML算法进行了训练以基于所述传感器数据来输出所述ECD值。7.根据权利要求6所述的计算机实施的方法，其中，所述输出ECD值进一步被用于重新训练所述至少一个模型。8.根据权利要求1所述的计算机实施的方法，其中，所述至少一个控制信号被传输以修改所述至少一个操作，所述至少一个操作改变所述钻井流体的重量和流变性中的一个或多个。9.根据权利要求1所述的计算机实施的方法，其中，所述至少一个控制信号被传输以修改所述至少一个操作，所述至少一个操作改变所述钻井流体的循环速度。10.根据权利要求1所述的计算机实施的方法，其中，所述至少一个控制信号被传输以修改所述至少一个操作，所述至少一个操作通过施加来自节流阀的表面背压来调整所述钻井流体的井下压...

【专利技术属性】
技术研发人员：奥代，
申请(专利权)人：沙特阿拉伯石油公司，
类型：发明
国别省市：