[发明专利]采用多个反馈回路的定向钻井方法和系统

说明书

一种定向钻井系统，其包括具有钻头和转向工具的井底钻具组件，所述转向工具被配置来实时调整钻井方向。所述系统还包括将第一转向控制信号提供给所述转向工具的第一反馈回路和将第二转向控制信号提供给所述转向工具的第二反馈回路。所述系统还包括一组传感器，其在钻井期间在沿着所述井底钻具组件的一个或多个点处测量应变和移动中的至少一者，其中所述第一转向控制信号和所述第二转向控制信号部分基于所述应变或所述移动测量值。

背景技术

在油气勘探和生产期间，收集和分析许多类型的信息。此信息用于确定储层中烃类的数量和质量，并且用于开发或修改烃类生产的策略。这些勘探和生产工作通常涉及钻探钻孔，其中钻孔中的至少一些被转换成永久性井装置(诸如生产井、注入井或监测井)。

许多钻井项目涉及在给定地层中同时钻探多个钻孔。由于此类钻井项目增加了此类钻孔的深度和水平延伸距离，因此存在以下增加的风险：此类钻孔可偏离他们的预期轨迹，并且在一些情况下，出现冲突或最终呈现此类较差布置以使得钻孔中的一个或多个必须被弃用。随钻测量(MWD)勘测技术可提供信息来指导此类钻井工作。

虽然使用勘测数据来指导钻井可有助于改进钻孔的轨迹，但是它也导致钻井延迟。目前，仅基于勘测数据对钻井操作进行实时控制是不可能的。针对此存在若干原因。首先，甚至(例如，获取钻头工具面、倾斜度和方位角/方向角的)快速勘测需要几分钟。此外，勘测数据通常在静止时间之后(例如，在钻井操作停止后3分钟)发送到表面。此外，由于通信带宽限制，可传输到表面的勘测数据的量受到限制。此外，新的定向钻井命令需要时间来确定和从地面传输到井底钻具组件(BHA)。目前，沿着钻孔路径在以至少30英尺间隔开的位置处获取勘测结果，其中在勘测位置之间无可用的钻井路径数据。尽管以较小的间隔收集勘测结果是可能的，但是钻井延迟与为指导钻井而收集的勘测数据的量和/或执行勘测的频率成比例地增加。

附图简述

因此，在附图和以下描述中公开采用多个反馈回路的各种定向钻井方法和系统。在附图中：

图1是示出定向钻井环境的示意图。

图2A和图2B是示出定向钻井控制部件的框图。

图3是示出定向钻井控制过程的示意图。

图4是示出井底钻具组件(BHA)动力学模型的示意图；

图5A-5C是示出钻井诊断实例的曲线图。

图6是示出岩石力学分析的曲线图的组合。

图7是示出定向钻井方法的流程图。

然而，应理解，在附图和详细描述中给出的具体的实施方案并不限制本公开。相反，它们为普通技术人员辨识与给出的实施方案中的一个或多个一起涵盖在所附权利要求书的范围中的替代形式、等同物和修改提供了基础。

具体实施方式

本文公开采用多个反馈回路的各种定向钻井方法和系统。示例性定向钻井系统包括具有钻头和转向工具的井底钻具组件(BHA)，所述转向工具被配置来自适应地控制钻井方向。系统还包括第一反馈回路(例如，延伸到地球表面的反馈回路)和第二反馈回路(例如，井下反馈回路)，所述第一反馈回路将第一控制信号提供到转向工具，所述第二反馈回路将第二控制信号提供到转向工具。系统还包括一组传感器，其在钻井期间在沿着井底钻具组件的一个或多个点处测量应变和移动中的至少一者，其中第一转向控制信号和第二转向控制信号部分基于应变或移动测量值。