(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の地層内にドリルホールを穿孔するための穿孔システムの性能を予測するための装置であって、
規定された地質モデルに従って単位深さ当たりの地層の地質的特徴を生成し、地質的特徴を表わす信号を出力するための手段であって、前記地質的特徴が少なくとも岩石強度を含む、手段と、
ドリルホールを穿孔する際に使用するために提案された穿孔設備の仕様を入力するための手段であって、前記仕様が推奨されたドリルビットのうちの少なくとも１つのビット仕様を含む、手段と、
穿孔メカニックスス・モデルに従って単位深さ当たりの地質的特徴の関数として提案された穿孔設備の仕様に応じて、予測される穿孔メカニックスを決定し、前記予測される穿孔メカニックスを表わす信号を出力するための手段であって、前記予測された穿孔メカニックスが、ビット摩耗、メカニカル効率、出力、及び操作用パラメータから成るグループから選択される少なくとも１つを含む、手段と、
穿孔システムでドリルホールを穿孔する際の制御パラメータを制御するための予測された穿孔メカニックス出力信号に反応する手段であって、前記制御パラメータが、ビット上重量、ｒｐｍ、ポンプ流量、及び水圧から成るグループから選択される少なくとも１つを含む、手段と、
ドリルホールの穿孔中に、リアルタイムで測定パラメータを得るための手段と、
前記測定パラメータを測定パラメータの逆算値と履歴照合するための手段であって、前記測定パラメータの逆算値が、穿孔メカニックス・モデル及び少なくとも１つの制御パラメータの関数であり、そして前記測定パラメータと前記測定パラメータの逆算値との間の規定された偏差に応じて、前記制御手段が、ａ）穿孔メカニックス・モデルを調整するステップ、ｂ）制御パラメータの制御を修正するステップ、及びｃ）警告操作を実行するステップ、から成るグループから選択される少なくとも１つを実行する、手段と、
を含むことを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、さらに、
単位深さ当たりの地質的特徴及び予測された穿孔メカニックスの表示を生成するための、地質的特徴の出力信号及び予測された穿孔メカニックスの出力信号に反応する手段とを含む、装置。
【請求項３】
請求項２記載の装置において、前記表示を生成する手段が、ａ）ディスプレイ・モニタ、及びｂ）プリンタ、からなるグループから選択される少なくとも１つを含み、そして単位深さ当たりの地質的特徴及び予測された穿孔メカニックスの表示がプリントアウトを含むことを特徴とする、装置。
【請求項４】
請求項１記載の装置において、前記地質的特徴を生成する手段が、さらに、ログ・データ、岩質、孔隙率、及びシェール塑性から成るグループから選択される少なくとも１つの追加の特徴を生成することを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項１記載の装置において、前記提案された穿孔設備の仕様を入力する手段が、さらに、ダウンホール・モータ、トップ・ドライブモータ、ロータリ・テーブルモータ、泥水システム、及び泥水ポンプから成るグループから選択される少なくとも１つの提案された穿孔設備の追加仕様を入力することを含むことを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項１記載の装置において、前記操作用パラメータが、ビット上重量、ロータリｒｐｍ（毎分回転数）、コスト、掘穿速度、及びトルクから成るグループから選択される少なくとも１つを含むことを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項６記載の装置において、さらに、掘穿速度が、掘穿の瞬間速度（ＲＯＰ）及び掘穿の平均速度（ＲＯＰ−ＡＶＧ）を含むことを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項２記載の装置において、
前記地質的特徴の表示が、曲線表示、百分率グラフ表示、及びバンド表示から成るグループから選択される少なくとも１つの図式表示を含み、
前記予測された穿孔メカニックスの表示が、曲線表示、百分率グラフ表現、及びバンド表示から成るグループから選択される少なくとも１つの図式表示を含むことを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項８記載の装置において、前記表示を生成する手段が、ａ）ディスプレイ・モニタ及びｂ）プリンタからなるグループから選択される少なくとも１つを含み、そして単位深さ当たりの地質的特徴及び予測された穿孔メカニックスの表示がプリントアウトを含むことを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項８記載の装置において、さらに、地質的特徴の少なくとも１つの図式表示、及び予測された穿孔メカニックスの少なくとも１つの図式表示が、色分けされることを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項８記載の装置において、岩石強度が、曲線表示、百分率グラフ表示、及びバンド表示から成るグループから選択される少なくとも１つの表示形式で表現され、
岩石強度の前記曲線表示が、閉じ込め岩石強度及び非閉じ込め岩石強度を含み、さらに、閉じ込め岩石強度及び非閉じ込め岩石強度のそれぞれの曲線の間のエリアが、グラフ式に図示され、閉じ込め応力の結果としての岩石強度の増加を表わし、
岩石強度の前記バンド表示が、所定の深さでの岩石強度の離散的な範囲を示すグラフ式の図解を提供し、さらに、前記岩石強度のバンド表示が、コード化され、軟岩強度範囲を表わす第１のコード、硬岩強度範囲を表わす第２のコード、及び１つ以上の中性岩強度範囲を表わす追加のコードを含む
ことを特徴とする装置。
【請求項１２】
請求項８記載の装置において、前記地質的特徴を生成する手段が、さらに、ログ・データ、岩質、孔隙率、及びシェール塑性から成るグループから選択される少なくとも１つの追加の特徴を生成し、
前記操作用パラメータが、ビット上重量、ビットｒｐｍ（毎分回転数）、コスト、掘穿速度、及びトルクから成るグループから選択される少なくとも１つを含むことを特徴とする装置。
【請求項１３】
請求項１２記載の装置において、
ログ・データが曲線表示の形式で表現され、前記ログ・データが岩質及び孔隙率に反応しやすい任意のログ・スイートを含み、
岩質が所定の地層内の異なるタイプの岩石を識別する際に使用するための百分率グラフの形式で表現され、前記百分率グラフが所定の深さでの各タイプの岩石の百分率を示し、
孔隙率が曲線表示の形式で表現され、
シェール塑性が、曲線表示、百分率グラフ表示、及びバンド表示から成るグループから選択される少なくとも１つの表示形式で表現され、
シェール塑性の前記曲線表示が、含水率、粘土タイプ、及び粘土容積から成るグループから選択される少なくとも１つのシェール塑性パラメータの曲線を含み、さらに、シェール塑性が、規定されたシェール塑性モデルに従って、含水率、粘土タイプ、及び粘土容積から決定され、そして、
前記シェール塑性の前記バンド表示が、所定の深さでのシェール塑性の離散的な範囲を示すグラフ式の図解を提供し、さらに、前記シェール塑性の前記バンド表示が、コード化され、低シェール塑性範囲を表わす第１のコード、高シェール塑性範囲を表わす第２のコード、及び１つ以上の中性シェール塑性範囲を表わす追加のコードを含む
ことを特徴とする装置。
【請求項１４】
請求項８記載の装置において、ビット摩耗が、規定されたビット摩耗モデルに従って、為された累積作業の関数として決定され、曲線表示及び百分率グラフ表示から成るグループから選択される少なくとも１つの表示形式で表現され、
ビット摩耗の前記曲線表示が、ビットでの比エネルギー・レベルとして表現されるビット作業、ビットによって為された累積作業、及び研磨による随意作業損失を含むことが出来、
前記百分率グラフ表示が、所定の深さでのビット摩耗状態を示し、さらに、ビット摩耗の百分率グラフがコード化され、期限切れビット寿命を表わす第１のコード、及び残存ビット寿命を表わす第２のコードを含む
ことを特徴とする装置。
【請求項１５】
請求項８記載の装置において、ビット・メカニカル効率が、規定されたメカニカル効率モデルに従って、所定のビットに対するトルク／ビット上重量サインの関数として決定され、曲線表示及び百分率グラフ表示から成るグループから選択される少なくとも１つの表示形式で表わされ、
ビット・メカニカル効率の前記曲線表示が、ビットでの全トルク及び切削トルクを含み、
ビット・メカニカル効率の前記百分率グラフ表示が、グラフ式で全トルクを図示し、全トルクが、切削トルク及び摩擦トルク・コンポーネントを含み、さらに、ビット・メカニカル効率の前記百分率グラフが、コード化され、切削トルクを表わす第１のコード、摩擦の制限されないトルクを表わす第２のコード、及び摩擦の制限されたトルクを表わす第３のコードを含む
ことを特徴とする装置。
【請求項１６】
請求項１５記載の装置において、メカニカル効率がさらに、メカニカル効率に悪影響を及ぼす穿孔システム操作上の制約を図示する百分率グラフの形式で表され、穿孔システム操作上の制約が、摩擦の制限されたトルクの発生を引き起こす制約に相当し、前記百分率グラフがさらに、各制約が、所定の深さでのメカニカル効率の摩擦が制限されたトルク・コンポーネントに及ぼす、対応する衝撃の百分率を示し、
穿孔システム操作上の制約が、最大のビット上トルク（ＴＯＢ）、最大のビット上重量（ＷＯＢ）、最小及び最大のビット毎分回転数（ＲＰＭ）、最大の掘穿速度（ＲＯＰ）、それらの任意の組合せ、及び制限されない状態、を含むことができ、さらに、メカニカル効率に関わる穿孔システム操作上の制約についての百分率グラフ表示が、コード化され、異なる制約を識別するために異なるコードを含む
ことを特徴とする装置。
【請求項１７】
請求項８記載の装置において、出力が、曲線表示及び百分率グラフ表示から成るグループから選択される少なくとも１つの表示形式で表わされ、
出力に対する前記曲線表示が、出力制限及び操作出力レベルを含み、前記出力制限が、ビットに適用されるべき最大出力に相当し、前記操作出力レベルが、制限される操作出力レベル、推奨される操作出力レベル、及び予測される操作出力レベルから成るグループから選択される少なくとも１つを含み、
出力の前記百分率グラフ表示が、出力に悪影響を及ぼす穿孔システム操作上の制約を図示し、前記穿孔システム操作上の制約が、結果として出力損失になる制約に相当し、前記出力制約の百分率グラフがさらに、各制約が所定の深さでの出力に及ぼす、対応する衝撃の百分率を示し、さらに、出力に関する穿孔システム操作上の制約の百分率グラフ表示が、コード化され、異なる制約を識別するために異なるコードを含む
ことを特徴とする装置。
【請求項１８】
請求項２記載の装置において、さらに、
地質的特徴及び予測された穿孔メカニックスに加えて、提案された穿孔設備の細部の表示を生成するための手段であって、前記提案された穿孔設備が、穿孔システムの性能を予測するのに用いられる少なくとも１つの推奨されるビット選択を含む、手段と
を含むことを特徴とする装置。
【請求項１９】
請求項１８記載の装置において、第１及び第２のビット選択が、ドリルホールの穿孔について予測される性能で用いられるよう推奨され、さらに、前記第１及び第２のビット選択が、それぞれ第１及び第２の識別子で識別され、前記第１及び第２の識別子が、地質的特徴及び予測される穿孔メカニックスと共に表示され、さらに、前記表示上での前記第１及び第２の識別子の位置決めが、前記第１及び第２のビット選択がそれぞれ当てはまる、予測される性能の部分に合致するように選択される
ことを特徴とする装置。
【請求項２０】
請求項２記載の装置において、さらに、
第１の推奨されたビット選択から第２の推奨されたビット選択へのビット選択の変更が、所定の深さで必要であることを、地質的特徴及び予測される穿孔メカニックスの表示上に示すためのビット選択の変更インディケータと
を含むことを特徴とする装置。
【請求項２１】
所定の地層内にドリルホールを穿孔するための穿孔システムの性能を予測するための方法において、
規定された地質モデルに従って単位深さ当たりの地層の地質的特徴を生成し、前記地質的特徴を表わす信号を出力するステップであって、前記地質的特徴が少なくとも岩石強度を含む、ステップと、
ドリルホールを穿孔する際に使用するために提案された穿孔設備の仕様を得るステップであって、前記仕様が推奨されたドリルビットのうちの少なくとも１つのビット仕様を含む、ステップと、
穿孔メカニックスス・モデルに従って単位深さ当たりの地質的特徴の関数として提案された穿孔設備の仕様に応じて、予測される穿孔メカニックスを決定し、前記予測される穿孔メカニックスを表わす信号を出力するステップであって、前記予測された穿孔メカニックスが、ビット摩耗、メカニカル効率、出力、及び操作用パラメータから成るグループから選択される少なくとも１つを含む、ステップと、
予測された穿孔メカニックス出力信号に応じて、穿孔システムでドリルホールを穿孔する際の制御パラメータを制御するステップであって、前記制御パラメータが、ビット上重量、ｒｐｍ、ポンプ流量、及び水圧から成るグループから選択される少なくとも１つを含む、ステップと、
ドリルホールの穿孔中にリアルタイムで測定パラメータを得るステップと、
前記測定パラメータを測定パラメータの逆算値と履歴照合するステップであって、前記測定パラメータの逆算値が、穿孔メカニックス・モデル及び少なくとも１つの制御パラメータからなるグループから選択される少なくとも１つの関数であり、そして前記測定パラメータと前記測定パラメータの逆算値との間の規定された偏差に応じて、前記制御するステップがさらに、ａ）穿孔メカニックス・モデルを調整するステップ、ｂ）制御パラメータの制御を修正するステップ、及びｃ）警告操作を実行するステップ、から成るグループから選択される少なくとも１つを実行するためのものである、ステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２２】
請求項２１記載の方法において、さらに、
地質的特徴の出力信号及び予測された穿孔メカニックスの出力信号に応じて、単位深さ当たりの地質的特徴及び予測された穿孔メカニックスの表示を生成するステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２３】
請求項２２記載の方法において、表示を生成するステップが、ａ）ディスプレイ・モニタ、及びｂ）プリンタ、からなるグループから選択される少なくとも１つを使用するステップを含み、そして単位深さ当たりの地質的特徴及び予測された穿孔メカニックスの表示がプリントアウトを含むことを特徴とする方法。
【請求項２４】
請求項２１記載の方法において、前記地質的特徴を生成するステップが、ログ・データ、岩質、孔隙率、及びシェール塑性から成るグループから選択される少なくとも１つの追加の特徴を生成するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項２５】
請求項２１記載の方法において、前記提案された穿孔設備の入力仕様を得るステップが、さらに、ダウンホール・モータ、トップ・ドライブモータ、ロータリ・テーブルモータ、泥水システム、及び泥水ポンプから成るグループから選択される少なくとも１つの提案された穿孔設備の追加仕様を得るステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項２６】
請求項２１記載の方法において、前記操作用パラメータが、ビット上重量、ビットｒｐｍ（毎分回転数）、コスト、掘穿速度、及びトルクから成るグループから選択される少なくとも１つを含むことを特徴とする方法。
【請求項２７】
請求項２６記載の方法において、さらに、掘穿速度が、掘穿の瞬間速度（ＲＯＰ）及び掘穿の平均速度（ＲＯＰ−ＡＶＧ）を含むことを特徴とする方法。
【請求項２８】
請求項２２記載の方法において、地質的特徴を表示するステップが、曲線表示、百分率グラフ表示、及びバンド表示から成るグループから選択される少なくとも１つの図式表示を表示するステップを含み、
予測された穿孔メカニックスを表示するステップが、曲線表示、百分率グラフ表示、及びバンド表示から成るグループから選択される少なくとも１つの図式表示を表示するステップを含む
ことを特徴とする方法。
【請求項２９】
請求項２８記載の方法において、表示を生成するステップが、ａ）ディスプレイ・モニタ及びｂ）プリンタ、からなるグループから選択される少なくとも１つを使用するステップを含み、そして単位深さ当たりの地質的特徴及び予測された穿孔メカニックスの表示がプリントアウトを含むことを特徴とする方法。
【請求項３０】
請求項２８記載の方法において、さらに、前記地質的特徴の少なくとも１つの図式表示、及び前記予測された穿孔メカニックスの少なくとも１つの図式表示が、カラー・コード化されることを特徴とする方法。
【請求項３１】
請求項２８記載の方法において、岩石強度が、曲線表示、百分率グラフ表示、及びバンド表示から成るグループから選択される少なくとも１つの表示形式で表現され、
岩石強度の前記曲線表示が、閉じ込め岩石強度及び非閉じ込め岩石強度を含み、さらに、閉じ込め岩石強度及び非閉じ込め岩石強度の各曲線間のエリアが、グラフ式に図示され、閉じ込め応力の結果としての岩石強度の増加を表わし、そして、
岩石強度の前記バンド表示が、所定の深さでの岩石強度の離散的な範囲を示すグラフ式の図解を提供し、さらに、前記岩石強度のバンド表示が、コード化され、軟岩強度範囲を表わす第１のコード、硬岩強度範囲を表わす第２のコード、及び１つ以上の中性岩強度範囲を表わす追加のコードを含む
ことを特徴とする方法。
【請求項３２】
請求項２８記載の方法において、前記地質的特徴を生成するステップが、さらに、ログ・データ、岩質、孔隙率、及びシェール塑性から成るグループから選択される少なくとも１つの追加の特徴を生成するステップを含み、そして、
前記操作用パラメータが、ビット上重量、ビットｒｐｍ（毎分回転数）、コスト、掘穿速度、及びトルクから成るグループから選択される少なくとも１つを含むことを特徴とする方法。
【請求項３３】
請求項３２記載の方法において、
ログ・データが曲線表示の形式で表現され、前記ログ・データが岩質及び孔隙率に反応しやすい任意のログ・スイートを含み、
岩質が所定の地層内の異なるタイプの岩石を識別する際に使用するための百分率グラフの形式で表現され、前記百分率グラフが所定の深さでの各タイプの岩石の百分率を示し、
孔隙率が曲線表示の形式で表現され、そして、
シェール塑性が、曲線表示、百分率グラフ表示、及びバンド表示から成るグループから選択される少なくとも１つの表示形式で表現され、
シェール塑性の前記曲線表示が、含水率、粘土タイプ、及び粘土容積から成るグループから選択される少なくとも１つのシェール塑性パラメータの曲線を含み、さらに、シェール塑性が、規定されたシェール塑性モデルに従って、含水率、粘土タイプ、及び粘土容積から決定されることを特徴とし、そして、
前記シェール塑性の前記バンド表示が、所定の深さでのシェール塑性の離散的な範囲を示すグラフ式の図解を提供し、さらに、前記シェール塑性の前記バンド表示が、コード化され、低シェール塑性範囲を表わす第１のコード、高シェール塑性範囲を表わす第２のコード、及び１つ以上の中性シェール塑性範囲を表わす追加のコードを含む
ことを特徴とする方法。
【請求項３４】
請求項２８記載の方法において、ビット摩耗が、規定されたビット摩耗モデルに従って、為された累積作業の関数として決定され、曲線表示及び百分率グラフ表示から成るグループから選択される少なくとも１つの表示形式で表現され、
ビット摩耗の前記曲線表示が、ビットでの比エネルギー・レベルとして表現されるビット作業、ビットによって為された累積作業、及び研磨による随意作業損失を含むことが出来、そして、
前記百分率グラフ表示が、所定の深さでのビット摩耗状態を示し、さらに、ビット摩耗の百分率グラフ表示がコード化され、期限切れビット寿命を表わす第１のコード、及び残存ビット寿命を表わす第２のコードを含む
ことを特徴とする方法。
【請求項３５】
請求項２８記載の方法において、ビット・メカニカル効率が、規定されたメカニカル効率モデルに従って、所定のビットに対するトルク／ビット上重量サインの関数として決定され、曲線表示及び百分率グラフ表示から成るグループから選択される少なくとも１つの表示形式で表わされ、
ビット・メカニカル効率の前記曲線表示が、ビットでの全トルク及び切削トルクを含み、そして、
ビット・メカニカル効率の前記百分率グラフ表示が、グラフ式で全トルクを図示し、全トルクが、切削トルク及び摩擦トルク・コンポーネントを含み、さらに、ビット・メカニカル効率の前記百分率グラフがコード化され、切削トルクを表わす第１のコード、摩擦の制限されないトルクを表わす第２のコード、及び摩擦の制限されたトルクを表わす第３のコードを含む
ことを特徴とする方法。
【請求項３６】
請求項３５記載の方法において、メカニカル効率がさらに、メカニカル効率に悪影響を及ぼす穿孔システム操作上の制約を図示する百分率グラフの形式で表され、穿孔システム操作上の制約が、摩擦の制限されたトルクの発生を引き起こす制約に相当し、前記百分率グラフがさらに、各制約が、所定の深さでのメカニカル効率の摩擦が制限されたトルク・コンポーネントに及ぼす、対応する百分率の衝撃を示し、
穿孔システム操作上の制約が、最大のビット上トルク（ＴＯＢ）、最大のビット上重量（ＷＯＢ）、最小及び最大の毎分回転数（ＲＰＭ）、最大の掘穿速度（ＲＯＰ）、それらの任意の組合せ、及び制限されない状態、を含むことができ、
メカニカル効率に関わる穿孔システム操作上の制約についての百分率グラフ表示が、コード化され、異なる制約を識別するために異なるコードを含む
ことを特徴とする方法。
【請求項３７】
請求項２８記載の方法において、出力が、曲線表示及び百分率グラフ表示から成るグループから選択される少なくとも１つの表示形式で表わされ、
出力に対する前記曲線表示が、出力制限及び操作出力レベルを含み、前記出力制限が、ビットに適用されるべき最大出力に相当し、前記操作出力レベルが、制限される操作出力レベル、推奨される操作出力レベル、及び予測される操作出力レベルから成るグループから選択される少なくとも１つを含み、そして、
出力の前記百分率グラフ表示が、出力に悪影響を及ぼす穿孔システム操作上の制約を図示し、前記穿孔システム操作上の制約が、結果として出力損失になる制約に相当し、前記出力制約の百分率グラフがさらに、各制約が所定の深さでの動出力に及ぼす、対応する百分率の衝撃を示し、さらに、出力に関する穿孔システム操作上の制約の百分率グラフ表示が、コード化され、異なる制約を識別するために異なるコードを含む
ことを特徴とする方法。
【請求項３８】
請求項２２記載の方法において、さらに、
地質的特徴及び予測された穿孔メカニックスに加えて、提案された穿孔設備の細部の表示を生成するステップであって、前記提案された穿孔設備が、穿孔システムの性能を予測するのに用いられる少なくとも１つの推奨されるビット選択を含む、ステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項３９】
請求項３８記載の方法において、第１及び第２のビット選択が、ドリルホールの穿孔について予測される性能で用いられるよう推奨され、さらに、前記第１及び第２のビット選択が、それぞれ第１及び第２の識別子で識別され、前記第１及び第２の識別子が、地質的特徴及び予測される穿孔メカニックスと共に表示され、さらに、前記表示上での前記第１及び第２の識別子の位置決めが、前記第１及び第２のビット選択がそれぞれ当てはまる、予測される性能の部分に合致するように選択されることを特徴とする方法。
【請求項４０】
請求項２２記載の方法において、さらに、
第１の推奨されたビット選択から第２の推奨されたビット選択へのビット選択の変更が、所定の深さで必要であることを、地質的特徴及び予測される穿孔メカニックスの表示上に示すステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項４１】
所定の地層のドリルホールを穿孔する際の穿孔システムの性能を予測するための、コンピュータによって実行されるコンピュータ読取り可能な媒体上に格納されるコンピュータ・プログラムにおいて、
規定された地質モデルに従って、単位深さ当たりの地層の地質的特徴を生成し、地質的特徴を表わす信号を出力するための命令であって、前記地質的特徴が少なくとも岩石強度を含む、命令と、
ドリルホールを穿孔する際に使用するために提案された穿孔設備の仕様を得るための命令であって、前記仕様が推奨されたドリルビットのうちの少なくとも１つのビット仕様を含む、命令と、
穿孔メカニックスス・モデルに従って、単位深さ当たりの地質的特徴の関数として提案された穿孔設備の仕様に応じて、予測される穿孔メカニックスを決定し、前記予測される穿孔メカニックスを表わす信号を出力するための命令であって、前記予測された穿孔メカニックスが、ビット摩耗、メカニカル効率、出力、及び操作用パラメータから成るグループから選択される少なくとも１つを含む、命令と、
予測された穿孔メカニックス出力信号に応じて、穿孔システムでドリルホールを穿孔する際の制御パラメータを制御するための命令であって、前記制御パラメータが、ビット上重量、ｒｐｍ、ポンプ流量、及び水圧から成るグループから選択される少なくとも１つを含む、命令と、
ドリルホールの穿孔中にリアルタイムで測定パラメータを得るための命令と、
前記測定パラメータを測定パラメータの逆算値と履歴照合するための命令であって、前記測定パラメータの逆算値が、穿孔メカニックス・モデル及び少なくとも１つの制御パラメータから成るグループから選択される少なくとも１つによる関数であり、前記制御パラメータを制御するための前記命令がさらに、前記測定パラメータと前記測定パラメータの逆算値との間の規定された偏差に応じて、ａ）穿孔メカニックス・モデルを調整するステップ、ｂ）制御パラメータの制御を修正するステップ、及びｃ）警告操作を実行するステップ、から成るグループから選択される少なくとも１つを実行するための命令を含む、命令と
を含むことを特徴とするコンピュータ・プログラム。
【請求項４２】
請求項４１記載のコンピュータ・プログラムにおいて、さらに地質的特徴の出力信号及び予測された穿孔メカニックスの出力信号に応じて、単位深さ当たりの地質的特徴及び予測された穿孔メカニックスの表示を生成するための命令とを含むことを特徴とするコンピュータ・プログラム。
【請求項４３】
請求項４２記載のコンピュータ・プログラムにおいて、表示を生成するステップが、ａ）ディスプレイ・モニタ、及びｂ）プリンタ、からなるグループから選択される少なくとも１つを使用するステップを含み、そして単位深さ当たりの地質的特徴及び予測された穿孔メカニックスの表示がプリントアウトを含むことを特徴とするコンピュータ・プログラム。
【請求項４４】
請求項４１記載のコンピュータ・プログラムにおいて、地質的特徴を生成するステップが、ログ・データ、岩質、孔隙率、及びシェール塑性から成るグループから選択される少なくとも１つの追加の特徴を生成するステップを含むことを特徴とするコンピュータ・プログラム。
【請求項４５】
請求項４１記載のコンピュータ・プログラムにおいて、提案された穿孔設備の入力の仕様を得るステップが、さらに、ダウンホール・モータ、トップ・ドライブモータ、ロータリ・テーブルモータ、泥水システム、及び泥水ポンプから成るグループから選択される少なくとも１つの提案された穿孔設備の追加仕様を得るステップを含むことを特徴とする、コンピュータ・プログラム。
【請求項４６】
請求項４１記載のコンピュータ・プログラムにおいて、前記操作用パラメータが、ビット上重量、ビットｒｐｍ（毎分回転数）、コスト、掘穿速度、及びトルクから成るグループから選択される少なくとも１つを含むことを特徴とするコンピュータ・プログラム。
【請求項４７】
請求項４６記載のコンピュータ・プログラムにおいて、さらに、掘穿速度が、掘穿の瞬間速度（ＲＯＰ）及び掘穿の平均速度（ＲＯＰ−ＡＶＧ）を含むことを特徴とするコンピュータ・プログラム。
【請求項４８】
請求項４２記載のコンピュータ・プログラムにおいて、地質的特徴を表示するステップが、曲線表示、百分率グラフ表示、及びバンド表示から成るグループから選択される少なくとも１つの図式表示を表示するステップを含み、
予測された穿孔メカニックスを表示するステップが、曲線表示、百分率グラフ表示、及びバンド表示から成るグループから選択される少なくとも１つの図式表示を表示するステップを含む
ことを特徴とするコンピュータ・プログラム。
【請求項４９】
請求項４８記載のコンピュータ・プログラムにおいて、表示を生成するステップが、ａ）ディスプレイ・モニタ及びｂ）プリンタ、からなるグループから選択される少なくとも１つを使用するステップを含み、そして単位深さ当たりの地質的特徴及び予測された穿孔メカニックスの表示が、プリントアウトを含むことを特徴とするコンピュータ・プログラム。
【請求項５０】
請求項４８記載のコンピュータ・プログラムにおいて、さらに、前記地質的特徴の少なくとも１つの図式表示、及び前記予測された穿孔メカニックスの少なくとも１つの図式表示が、カラー・コード化されることを特徴とするコンピュータ・プログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
係属中のアプリケーションへの相互参照
本出願は、現在では米国特許第５，７９４，７２０号である、１９９６年３月２５日に提出された米国特許０８／６２１，４１１号の一部継続出願である１９９８年３月２６日に提出された米国特許０９／０４８，３６０号の一部継続出願である、１９９８年１１月１３日に提出された米国特許第０９／１９２，３８９号の一部継続出願である。係属中の出願及び発行済み特許は、それらの全体がここに参考文献として組み入れられる。
【０００２】
本発明は地面の穿孔（ｄｒｉｌｌｉｎｇ）作業に関係し、特に、所定の地層用の穿孔システムの性能を予測するための方法及びシステム装置に関係する。
【０００３】
【従来の技術】
ご存じのように、油井及びガス井の穿孔産業について、そのまさに最初から、最も大きな難問のうちの１つは、下げ孔（ｄｏｗｎｈｏｌｅ）内で何が起こっているのかを現実に見ることが不可能であるという事実でだった。いかに作業を進行させるべきかを決定する際に、非常に重要になりうる下げ孔の状態及び／又は出来事がいくらでもある。そのような地下の穴の状態及び／又は出来事を分析検査しようと試みる方法がすべて間接であることは、言うまでもない。その程度だから、それらすべては決して理想的なものではなく、当産業では、より単純で、かつ（又は）より正確な方法を開発する努力が絶えずなされている。
【０００４】
一般的に、その技術へのアプローチは、特定の下げ孔の状態又は出来事に着目し、特定のその状態又は出来事を分析検査するための方向を開発することだった。例えば米国特許第５，３０５，８３６号は、そのビットで穿孔されている孔の岩質に基づいて、現在使用中のビットの摩耗が、電子的にモデルされ得る方法を開示している。これは、穿孔作業員がいつビットを取り替えるべきかを判断するのに役立つ。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
どのタイプのビットが、所定の地層の所定の部分で用いられるべきかを判断するプロセスは、従来から、よくても、非常に大まかで一般的な検討材料にのみ基づき、悪い場合は、科学的というよりも熟練及び憶測によってなされるものになってしまっている。
【０００６】
他の例が、他の種類の状態及び／又は出来事に対して与えられることが可能である。
さらに、知っていれば役立つ他の状態及び／又は出来事がある。しかしながら、それらはそれほど必要ではなく、それより重要な事を分析検査するためのより良い方法を開発することが優先されるので、これらの他の状態を評価するための方法に少ししかあるいは何の注意も払われてこなかった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本開示の１つの実施例に従って、所定の地層内でのドリルホールを穿孔するための穿孔システムの性能を予測するための装置は、規定された地質モデルに従って単位深さ当たりの地層の地質的特徴を生成するための手段を含む。地質的特徴を生成する手段は、地質的特徴を表わす信号を出力するためのものであり、そこでの地質的特徴は少なくとも岩石強度をさらに含む。装置はさらに、ドリルホールの穿孔での使用に向けて提案された穿孔設備の仕様を入力するための手段を含む。その仕様は、推奨されたドリルビットの少なくとも１つのビット仕様を含む。最後に、装置は規定された穿孔メカニックス・モデルに従って、単位深さ当たりの地質的特徴の関数として、提案された穿孔設備の仕様に応じて、予測される穿孔メカニックスを決定するための手段をさらに含む。予測される穿孔メカニックスを決定する手段はさらに、予測される穿孔メカニックスを表わす信号を出力するためのものである。予測される穿孔メカニックスは、ビット摩耗、メカニカル効率、出力、及び操作用パラメータから成るグループから選択される少なくとも１つを含む。
【０００８】
別の実施例では、装置がさらに、単位深さ当たりの地質的特徴及び予測された穿孔メカニックスの表示を生成するための、地質的特徴の出力信号及び予測された穿孔メカニックスの出力信号に反応する手段を含む。その表示を生成する手段は、ディスプレイ・モニタ又はプリンタのいずれかを含む。プリンタの例では、単位深さ当たりの地質的特徴及び予測された穿孔メカニックスの表示が、プリントアウトを含む。
【０００９】
別の実施例では、所定の地層内でのドリルホールの穿孔用の穿孔システムの性能を予測するための方法が、ａ）規定された地質モデルに従って単位深さ当たりの地層の地質的特徴を生成し、地質的特徴を表わす信号を出力するステップであって、その地質的特徴が少なくとも岩石強度を含む、ステップ、ｂ）ドリルホールの穿孔での使用に向けて提案された穿孔設備の仕様を得るステップであって、その仕様が、推奨されたドリルビットの少なくとも１つのビット仕様を含む、ステップ、ｃ）規定された穿孔メカニックス・モデルに従って、単位深さ当たりの地質的特徴の関数として、提案された穿孔設備の仕様に応じて、予測される穿孔メカニックスを決定し、予測される穿孔メカニックスを表わす信号を出力するステップであって、予測される穿孔メカニックスが、ビット摩耗、メカニカル効率、出力、及び操作用パラメータから成るグループから選択される少なくとも１つを含む、ステップ、といったステップを含む。
【００１０】
さらに別の実施例では、所定の地層内でのドリルホールの穿孔用の穿孔システムの性能を予測するための、コンピュータによって実行されるコンピュータ読取り可能な媒体上に格納されるコンピュータ・プログラムが、ａ）規定された地質モデルに従って単位深さ当たりの地層の地質的特徴を生成し、地質的特徴を表わす信号を出力するための命令であって、その地質的特徴が少なくとも岩石強度を含む、命令、ｂ）ドリルホールの穿孔での使用に向けて提案された穿孔設備の仕様を得るための命令であって、その仕様が、推奨されたドリルビットの少なくとも１つのビット仕様を含む、命令、ｃ）規定された穿孔メカニックス・モデルに従って、単位深さ当たりの地質的特徴の関数として、提案された穿孔設備の仕様に応じて、予測される穿孔メカニックスを決定し、予測される穿孔メカニックスを表わす信号を出力するための命令であって、その予測される穿孔メカニックスが、ビット摩耗、メカニカル効率、出力、及び操作用パラメータから成るグループから選択される少なくとも１つを含む、命令、を含む。
【００１１】
さらにまた、別の実施例では、所定の地層内のドリルホールを穿孔する際の指標として使用するのにふさわしい、穿孔システムの予測された性能についての表示が開示される。その表示は、単位深さ当たりの地層の地質的特徴を含み、そしてその地質的特徴は、規定された地質モデルに従って得られ、少なくとも岩石強度を含む。その表示はさらに、ドリルホールの穿孔での使用に向けて提案された穿孔設備の仕様を含む。その仕様は、推奨されたドリルビットの少なくとも１つのビット仕様を含む。最後に、その表示は、予測される穿孔メカニックスを含み、そしてその予測される穿孔メカニックスは、規定された穿孔メカニックス・モデルに従って、単位深さ当たりの地質的特徴の関数として、提案された穿孔設備の前記仕様に応じて決定される。予測される穿孔メカニックスは、ビット摩耗、メカニカル効率、出力、及び操作用パラメータから成るグループから選択される少なくとも１つを含む。
【００１２】
さらに、予測される性能の表示に関して、地質的特徴はさらに、曲線表示、百分率グラフ表示、及びバンド表示から成るグループから選択される少なくとも１つの図式表示を含み、そして予測される穿孔メカニックスの表示は、曲線表示、百分率グラフ表示、及びバンド表示から成るグループから選択される少なくとも１つの図式表示を含む。
【００１３】
本実施例は、有利に、所定の地層内でドリルホールを実際に穿孔する前及び穿孔する間に、様々な提案された穿孔設備に対する評価、さらに穿孔プログラムに関しての使用法、を提供する。穿孔設備、それの選択、及び使用法は、所定の地層内のドリルホールの特定の区間（複数可）に対して最適化されることができる。穿孔メカニックス・モデルは、有利に、岩質の変化を通して進行するビット摩耗の影響を考慮に入れる。推奨される操作用パラメータは、特定の岩質におけるビットの摩耗状態を反映し、そしてまた、使用される特定の穿孔装置の操作上の制約を考慮に入れる。所定の地層に対する単位深さ当たりの地質的特徴及び予測された穿孔メカニックスのプリントアウト又は表示は、穿孔操作員にとって、特に穿孔工程の最適化を行う際に用いる上で、非常に役立つ重要な情報を提供する。プリントアウトあるいは表示はさらに、有利に、予期される穿孔条件及び推奨される操作用パラメータのヘッド・アップ・ビューを提供する。
【００１４】
本発明についての先の説明並びに他の教え及び利点が、後で与えられるような本発明を実行するための最良のモードについての詳細な説明で、より明確になるだろう。以下の詳細説明では、次の添附図面に対して参照がなされるだろう。
【００１５】
【発明の実施の形態】
ここで図ｌを参照すると、穿孔システム１０は、ボアホール１４の上に配置される穿孔装置１２を含む。検層ツール（ｌｏｇｇｉｎｇ  ｔｏｏｌ）１６は、一般的にはドリルカラーであるサブ１８によって運ばれ、ドリルストリング２０に組み込まれ、ボアホール１４内に配置される。ドリルビット２２は、ドリルストリング２０の下端に位置し、地層２４にボアホール１４を彫る。掘穿泥水２６は、坑口３０近くの泥溜め２８から汲み上げられ、ドリルストリング２０の中の軸中心部の通路（図示されていない）を下って、ビット２２の開口から出て、環状領域３２を通して表面に戻る。金属ケーシング３４は、ボアホール１４の上部の保全を維持するために、ドリルビット２２より上のボアホール１４内に置かれる。
【００１６】
さらに図１を参照して、ドリルステム２０、サブ１８、及びボアホール１４の側壁３６との間の環状空間３２が、掘穿泥水のための戻り流路を形成する。泥水は、ポンプシステム３８によって坑口３０の近くの貯蔵坑から汲み出される。泥水は、ドリルストリング２０の全長にわたって延びる中心部通路につながれる泥水供給管路４０を通して移動する。掘削泥水は、このように、ドリルストリング２０の中を押し下げられ、ドリルビットを冷やし滑らかにするため、及び穿孔作業中に生産される地層の掘穿屑を地表に運び戻すために、ドリルビット２２の開口を通してボアホールに出る。流体排出ダクト４２は、ボアホール１４から泥溜め２８へ戻る泥水の流れを処理するために、ドリルホール頭部で環状通路３２に接続される。掘穿泥水は通常、事前に選定された泥水粘性及び濃度を維持するために、ガス抜き装置及び循環タンクのような様々な装置（示されていない）によって操作され処理される。
【００１７】
検層ツール又は器具１６は、音波（時には音響と呼ばれる）、中性子、ガンマ線、密度、光電子、核磁気共鳴、又は他の従来型の検層器具、あるいはそれらの組合せといった、任意の従来型の検層器具であり、地面のボアホールを囲む地層の岩質又は孔隙率を測定するために用いられる。
【００１８】
検層器具が図１のドリルストリング２０内に具体化されるので、そのシステムは、穿孔間測定（ＭＷＤ：ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｗｈｉｌｅ  ｄｒｉｌｌｉｎｇ）システム、つまり、穿孔工程が進行中に記録されるシステムと考えられる。その検層データは、従来型のダウンホール・レコーダ（示されていない）に格納されることができ、それは、ドリルストリング２０が取り出される時に地表でアクセスされるか、又は従来型の泥水パルス遠隔計測システムのような遠隔計測を用いて地表に伝送されることができる。いずれにしても、検層器具１６からの検層データは、データが、ここに記述されるような本開示の実施例に従って使用するために処理され得るように、地表の測定デバイス・プロセッサ４４に最終的に到達する。すなわちプロセッサ４４は、本開示の実施例での使用に適するように、検層データを処理する。
【００１９】
ＭＷＤ計測器に加えて、ワイヤーライン検層計測器が使用されてもよい。すなわち、ワイヤーライン検層計測器もまた、深さの関数としてボアホールを囲む地層の検層のために用いられることができる。ワイヤーライン計測器と共に、ワイヤーライン・トラック（示されていない）が、通常はドリルホールの地表部に置かれる。ワイヤーライン検層器具は、滑車及び深さ測定スリーブ上を通過する検層ケーブルでボアホールに吊される。検層器具は、ボアホールに沿って移動しながら、ボアホールを囲む地層を深さの関数として記録する。その検層データは、本開示の実施例での使用に適するよう検層データを処理するために、検層ケーブルを通して、検層トラック又はそのトラックの近くに配置されたプロセッサに伝送される。図ｌのＭＷＤ実施例と同様に、ワイヤーライン計測器は、岩質を測定するために使用されることのできる、例えば音波、中性子、ガンマ線、密度、光電子、核磁気共鳴、又は他の従来型の検層器具、あるいはそれらの組合せといった、地面のボアホールを囲む地層の岩質及び／又は孔隙率を測定するために用いることができるいかなる従来型の検層計測器をも含むことができる。
【００２０】
さらに再び図１を参照すると、所定の地層２４内にドリルホール１４のような一連のドリルホールを穿孔するための穿孔システム１０の性能を予測するための装置５０が示される。予測装置５０は、規定された一式の地質モデル及び穿孔メカニックス・モデルを含み、さらに最適化モード、予測モード、及び較正モードの操作（図３を参照して、本文の後段でさらに説明される）を含む。予測装置５０は、さらに任意の適切な市販のコンピュータ、コントローラ又はデータ処理装置を含むデバイス５２を含み、さらにここで説明されるような方法及び装置を実行するようプログラムされている。コンピュータ／コントローラ５２は、例えば任意の適切な入力装置（複数可）５８から、入力情報及び／又はコマンドを受け取るための少なくとも１つの入力を含む。入力装置（デバイス）５８は、キーボード、キーパッド、ポインティング・デバイス、又は同種のものを含み、さらにリモート・コンピュータ又はデータベースから入力情報を受け取るためのネットワーク・インターフェース又は他の通信インタフェースを含む。さらにまた、コンピュータ／コントローラ５２は、情報信号及び／又は装置制御コマンドを出力するための少なくとも１つの出力を含む。出力信号は、出力信号に含まれる情報の表示を生成する際に使用するためのディスプレイ・デバイス６０に信号ライン５４を通して出力されることができる。また出力信号は、出力信号に含まれる情報のプリントアウト６４を生成する際に使用するためのプリンタ装置６２に出力されることができる。また情報及び／又は制御信号は、必要に応じて、例えばここで説明されるように、穿孔装置１２のための１つ以上の様々な穿孔操作用パラメータを制御する際に使用するためのリモート・デバイスに、信号ライン６６を通して出力されることができる。言いかえれば、穿孔システムでドリルホール（あるいは区間）を実際に穿孔する際のパラメータを制御するために、予測された穿孔メカニックス出力信号に反応する適切なデバイス又は手段が、穿孔システム上に提供される。例えば、穿孔システムは、ダウンホール・モータ７０、トップ・ドライブモータ７２又はロータリ・テーブルモータ７４から選択される制御可能型モータのうちの１つといったような装置を含み、さらにそれらのそれぞれのモータの所定の毎分回転数は、遠隔制御されることができる。またそのパラメータは、ビット上重量（ｗｅｉｇｈｔ−ｏｎ−ｂｉｔ）、毎分回転数、泥水ポンプ流量、水圧、あるいは他の適切な穿孔システム制御パラメータといったグループから選択される１つ以上を含むことができる。
【００２１】
コンピュータ／コントローラ５２は、規定された地質モデルに従って、単位深さ当りの地層の地質的特徴を生成するための手段を提供する。さらにコンピュータ／コントローラ５２は、信号ライン５４、５６上に、地質的特徴を表わす信号の出力を提供する。入力装置５８は、ドリルホール（あるいはドリルホールの区間）の穿孔用に、提案される穿孔設備の仕様を入力するために使用されることができる。仕様は、推奨されるドリルビットの少なくとも１つのビット仕様を含む。さらにコンピュータ／コントローラ５２は、さらに規定された穿孔メカニックス・モデルに従って、単位深さ当りの地質的特徴の関数として、提案された穿孔設備の仕様に応じて予測される穿孔メカニックスを決定するための手段を提供する。さらにまたコンピュータ／コントローラ５２は、信号ライン５４、５６上に、予測される穿孔メカニックスを表わす信号の出力を提供する。
【００２２】
コンピュータ／コントローラ５２は、この技術分野ではよく知られたプログラミング技法を用いて、ここに記述されるような機能を実行するようプログラムされている。１つの実施例では、コンピュータ読取り可能な媒体が含まれ、そしてそのコンピュータ読取り可能な媒体はその上に格納されたコンピュータ・プログラムを持つ。コンピュータ／コントローラ５２によって実行されるそのコンピュータ・プログラムは、所定の地層のドリルホールを穿孔する穿孔システムの性能を予測するためのものである。コンピュータ・プログラムは、規定された地質モデルに従って単位深さ当りの地層の地質的特徴を生成し、そして地質的特徴を表わす信号を出力するための命令を含む。ただし、前記地質的特徴は少なくとも岩石強度を含む。またコンピュータ・プログラムは、ドリルホールを穿孔する際の使用に向けて提案された穿孔設備の仕様を得るための命令を含む。ただし、前記仕様は、推奨されるドリルビットについての少なくとも１つのビット仕様を含む。最後に、コンピュータ・プログラムは、規定された穿孔メカニックス・モデルに従って、単位深さ当たりの地質的特徴の関数として提案された穿孔設備の仕様に応じて、予測される穿孔メカニックスを決定し、予測される穿孔メカニックスを表わす信号を出力するための命令を含む。ただし、前記予測される穿孔メカニックスは、ビットの摩耗、機械効率、出力、及び操作用パラメータで構成されるグループから選択される少なくとも１つを含む。さらにコンピュータ／コントローラ５２によって実行されるためのコンピュータ・プログラムのプログラミングは、ここに記述され説明されるような実施例を実現するために、よく知られたプログラミング技法を用いて達成される。こうして、単位深さ当たりの所定の地層の地質が生成されることができ、さらに、穿孔システムの予測される穿孔メカニックス性能が決定される。さらにまた、その穿孔作業は、本文の後段でさらに説明されるように、その予測される性能を認識すると共に、有利に最適化されることができる。
【００２３】
好適な実施例では、地質的特徴が少なくとも岩の強度を含む。代替的な実施例では、さらに地質的特徴が、ログ・データ、岩質、孔隙率及びシェール塑性のうちの任意の１つ以上を含む。
【００２４】
上述されたように、入力デバイス５８は、ドリルホール（あるいはドリルホールの区間）の穿孔用に提案された穿孔設備の仕様を入力するために使用されることができる。好適な実施例では、その仕様が、推奨されたドリルビットの少なくとも１つのビット仕様を含む。代替的な実施例では、その仕様が、ダウンホール・モータ、トップ・ドライブモータ、ロータリ・テーブルモータ、泥水システム、及び泥水ポンプを含む設備のうちの１つ以上の仕様を含む。対応する仕様は、例えば特定の穿孔設備に関して適切なものとなるような、最大トルク出力、泥水のタイプ、又は泥水ポンプ出力定格を含む。
【００２５】
好適な実施例では、予測される穿孔メカニックスが、ビットの摩耗、機械効率、出力及び操作用パラメータで構成されるグループから選択される、穿孔メカニックスの少なくとも１つを含む。別の実施例では、操作用パラメータが、ビット上重量、回転ｒｐｍ（毎分回転数）、コスト、掘穿速度、及びトルクを含むことができるが、この下でさらに説明される。掘穿速度はさらに、掘穿の瞬間速度（ＲＯＰ）、及び掘穿の平均速度（ＲＯＰ−ＡＶＧ）を含む。
【００２６】
では図２を参照して、穿孔システムの性能を予測するための装置５０を用いて、所定の地層内に一連のドリルホールを穿孔するための方法を示す流れ図が、これから説明される。その方法は、さらに所定の地層内に１つ以上のドリルホール（あるいはドリルホールの区間）を穿孔する場合も関連させて、穿孔プログラム内での穿孔システム及びその使用法との両方を最適化するためのものである。その方法は、ステップ１００において、所定の地層に対する特定の穿孔プログラムの開始、又は穿孔プログラムの続行を含む。穿孔プログラムの続行に関しては、ある理由、例えば設備の故障又は停止時間のために、穿孔プログラムが中断され、その結果、穿孔プログラムがただ部分的に完了されているということである。故障した設備の修理あるいは交換の場合、本開示の方法は、ステップ１００で再開されることができる。できれば所定の穿孔プログラムの開始点から実装されることが好適であるが、特定の穿孔システム及びその使用を最適化するために、所定の穿孔プログラム中のいかなる地点からでも、本開示の方法が実装されることが可能であることに注意すべきである。
【００２７】
ステップ１０２で、所定の地層内にドリルホールを穿孔するための穿孔システムについての予測される穿孔性能が、本開示に従って生成される。さらに、所定のドリルホールの穿孔に対して予測される穿孔性能は、最適化モード及び予測モードから成るグループから選択される少なくとも１つのモードを用いて、規定された一式の地質及び穿孔メカニックス予測モデルに従って生成される。言いかえれば、穿孔システムについて予測される穿孔性能を生成する際には、最適化モード及び／又は予測モードのどちらかが使用される。予測される穿孔性能は、予測される穿孔メカニックス測定値を含む。最適化モード及び予測モードは、図３に関連して、さらに本文の後段で説明される。
【００２８】
ステップ１０４で、穿孔操作員は、所定のドリルホール（あるいはドリルホールの区間）の穿孔中に実際の穿孔メカニックス測定値を得るべきであるかどうかを決定する。ステップ１０６で、実際の穿孔メカニックス測定値（例えば操作用パラメータ）が得られることになっている場合、所定のドリルホール（あるいは区間）は、予測された穿孔性能を指標として用いる穿孔システムで穿孔される。さらにステップ１０６で、ドリルホール（あるいは区間）の穿孔中に、実際の穿孔メカニックス測定値が得られる。代替的に、前記の決定が、所定のドリルホール（あるいはドリルホールの区間）の穿孔中に操作用パラメータの測定値を得るものではない場合、さらに本文の後段で説明されるように、その方法はステップ１３２に移る。
【００２９】
ステップ１０８で、予測された穿孔性能が、操作の較正モードを用いて、実際の穿孔性能と比較される。その操作の較正モードは、図３を参照しながら本文でさらに説明される。その比較では、実際の穿孔メカニックス測定値が、予測された穿孔メカニックス測定値と比較される。その比較工程では、実際の性能と予測された性能との間の何らかの偏差を視覚的に判断するために、予測された性能に実際の性能のプロットを重ね合わせること（あるいはその逆も）が好適である。またその比較は、適切なデータを比較するためのコンピュータの支援で実現されてもよい。
【００３０】
図２のステップ１１０を参照すると、ステップ１１０は、規定された地質及び穿孔メカニックス・モデルが、特定の地質及び穿孔システムに対して最適化されているかどうかの問合せを含む。言いかえれば、そのモデルが特定の地質及び特定の穿孔システムに対して最適化されている場合、予測された穿孔メカニックス測定値と実際の穿孔メカニックス測定値との比較は、受入可能なものである。その後、その方法は、一連のドリルホールのうちのそれに続くドリルホールの穿孔に関連して、ステップ１１２に移る。他方、そのモデルが特定の地質及び穿孔システムに対して最適化されていない場合、その方法はステップ１１０からステップ１１４に移る。ステップ１０８での、予測された穿孔メカニックス測定値と実際の穿孔メカニックス測定値との比較が、受入可能なものでない場合、地質及び穿孔メカニックス・モデルのうちの少なくとも１つが、操作の較正モードを用いて微調整される。ステップ１１４で、地質及び穿孔メカニックス・モデルが、較正モードを用いて（すべて又は部分的に）微調整される。較正モードを用いて、地質及び穿孔メカニックス・モデルのすべて又はいくつかが、実際の性能と予測された穿孔性能との比較から判断されて、適切なものとなるよう微調整される。ステップ１１４でのモデルの微調整がなされると、その方法は、一連のドリルホールのうちのそれに続くドリルホールの穿孔に関連して、ステップ１１２に移る。
【００３１】
ステップ１１２で、現在のドリルホールの実際の穿孔性能が、前のドリルホール（複数可）の実際の性能と比較される。そのような比較によって、性能に何等かの改善が生じたかどうかを判断できる。例えば、その比較によって、前のドリルホールの２０日に対して、現在のドリルホールが１８日で穿孔されたことが明らかになる。ステップ１１２の後に続くステップ１１６で、地質及び穿孔メカニックス・モデルが前のドリルホール（複数可）に対して最適化されていたかどうかという問合せがなされる。モデルが最適化されていた場合、その方法はステップ１１８に移る。代替的に、モデルが前のドリルホール（複数可）に対して最適化されていなかった場合、その方法はステップ１２０に移る。
【００３２】
ステップ１１８で、穿孔性能について最適化された操作用パラメータの値が、文書化される。さらに、穿孔性能について最適化された操作用パラメータの値は、容易にアクセスして取り出せるような任意の適切な方式で文書化され及び／又は記録される。文書及び／又は記録は、例えば、進行状況報告、コンピュータ・ファイル、又はデータベースを含み得る。このように、ステップ１１８は、穿孔性能上の操作用パラメータを最適化する値の収集を促進する。最適化の値の例は、例えば最適化された穿孔による経済的利益、穿孔されようとする特定現場への移動の減少、ドリルホールの穿孔に要する時間の短縮、あるいは他の適切な値の測定などの様々な利益を含み得る。さらに単純な例で示すと、海洋穿孔プログラムを走らせるために、１日当たり１５万ドル台のコストがかかると考えられる。（穿孔システム及びその使用の最適化の結果として）ドリルホール当たり２日の節約あるいは減少は、ドリルホール当たり３０万ドルの節約に匹敵するだろう。３０個のドリルホールの穿孔プログラムに対して、最適化の結果を総合した場合の節約は、所定の穿孔プログラムに対して、潜在的に９００万ドルにもなる。
【００３３】
ステップ１２０で、何等かの設計変更が前のドリルホール（複数可）に対して為されたかどうかという問合せが為される。設計変更が為された場合、方法はステップ１２２に移る。ステップ１２２で、ステップ１１８と同様のやり方で、穿孔性能についての設計変更の値が、文書化される。すなわち、容易にアクセスして取り出せるような任意の適切な方式で文書化され（又は）記録される。文書及び／又は記録は、例えば、進行状況報告、コンピュータ・ファイル、又はデータベースを含み得る。このようにステップ１２２は、穿孔性能についての設計変更の値の収集を促進する。代替的に、いかなる設計変更も前のドリルホール（複数可）に対して行われていなかった場合、その方法はステップ１２４に進む。
【００３４】
ステップ１２４で、穿孔システムがその特定の地質に対して最適化されているかどうかという問合せが為される。例えば、現在のドリルホールで、穿孔システムが特定の地質に対して最適化されていない場合、特定の穿孔設備の制約が穿孔性能に厳しく影響しているかもしれない。例えば、泥水ポンプが所定の地質に対して不適切な場合、その結果生じる水力が不十分で、孔を十分に洗浄することができないし、そのことにより、特定の地質用の穿孔システムの穿孔性能に悪影響を与える。穿孔システムが、特定の地質に対して最適化されていない場合、その方法はステップ１２６に進み、最適化されている場合は、ステップ１２８に進む。ステップ１２６で、適切な設計変更が穿孔システムに実装されるか、あるいは為される。その設計変更は、設備の取替え、近代化及び／又は修正、あるいはその特定の地質に対して適切であると考えられるような他の設計変更を含むことができる。こうして、穿孔システムの設備及びその使用が、所定の地質に穿孔することに対して最適化されることができる。その後、方法はステップ１２８に進む。
【００３５】
ステップ１２８で、穿孔プログラムの最後のドリルホールが、穿孔されたかどうかという問合せが為される。最後のドリルホールが穿孔されていた場合、その方法はステップ１３０で終了する。最後のドリルホールがまだ穿孔されていない場合、その方法は、再びステップ１０２に進み、本文の上で説明されたような工程が継続する。
【００３６】
ステップ１３２で、穿孔システム操作用パラメータが得られそうにない場合、所定のドリルホール（あるいは区間）は、測定値が取られることなく、予測された穿孔性能をガイドとして用いる穿孔システムでもって穿孔される。ステップ１３２では、ドリルホール（あるいは区間）の穿孔中に、いかなる穿孔メカニックス測定値も得られない。ステップ１３２の現在のドリルホール（あるいは区間）の穿孔の完了時に、その方法はステップ１２８に進み、本文の上で説明されるような工程が継続する。
【００３７】
本開示の方法及び装置は、有利には、穿孔プログラム内の穿孔システム及びその使用の最適化が、早い時期に所定の穿孔プログラム内で得られるようにする。例えば、本方法及び装置を用いれば、最適化が、３０のドリルホールプログラムのうちの最初の２，３本のドリルホールまでに得られることができるだろうけれども、本方法又は装置を用いなければ、最適化は、３０のドリルホールプログラムのうちの１５本目のドリルホールまで得られないかもしれない。さらに本方法は、穿孔プログラム内の初期に適切な改善を行うよう促進する。穿孔プログラムの初期に為された改善に起因するいかなる経済的利益も、穿孔プログラムで穿孔される残りのドリルホールの数だけ掛け合わせられて、利益をもたらす。その結果、穿孔プログラムを委任している会社にとって重大で内容のある節約が、有利に達成される。特定の穿孔システム設備が最適化されて使用されていることを検証するために本方法と装置を用いて、穿孔プログラムの全般に渡って、各ドリルホールの穿孔の間に測定がなされる。さらに、穿孔システム設備の性能が、本開示の方法及び装置を用いて、より容易にモニタされることができ、さらに、潜在的な悪条件が実際に起こる前にそれらを識別するためにもモニタされることができる。
【００３８】
図３を参照して、総合的な穿孔システムのモデルが、予測モデル１４０によって提供される。その予測モデルは、さらに本方法及び装置に従う、地質モデル１４２及び穿孔メカニックス・モデル１４４を含む。図３は、様々な予測モデル１４０の概要、及びそれらがどのように共にリンクされているかを示す。さらに本文で説明されたように、予測モデル１４０は、図ｌのコンピュータ／コントローラ５２によって格納され実行される。
【００３９】
地質モデル１４２は、岩質モデル１４６、岩強度モデル１４８、及びシェール塑性モデル１５０を含む。その岩質モデルは、２０００年３月２８日に発行された「ＭＥＴＨＯＤ  ＦＯＲ  ＱＵＡＮＴＩＦＹＩＮＧ  ＴＨＥ  ＬＩＴＨＯＬＯＧＩＣ  ＣＯＭＰＯＳＩＴＩＯＮ  ＯＦ  ＦＯＲＭＡＴＩＯＮＳ  ＳＵＲＲＯＵＮＤＩＮＧ  ＥＡＲＴＨ  ＢＯＲＥＨＯＬＥＳ（地面のボアホールを囲む地層の岩質組成を数量化するための方法）」と題された米国特許第６，０４４，３２７号に記述されるような岩質モデルを含むことが好適である。なお、その特許は、参考文献として本文に取り入れられる。その岩質モデルは、岩質と孔隙率を含めて、所定の地層の岩質成分比を数量化する方法を提供する。岩質モデルは、例えば核磁気共鳴、光電子、中性子密度、音響、ガンマ線、及びスペクトル・ガンマ線を含めて、任意の岩質又は孔隙率に反応しやすいログ・スイート（ｌｏｇ  ｓｕｉｔｅ）を利用する。さらに岩質モデルは、改良されたマルチ組成分析を提供する。例えば、図４の岩質の列では、５７５フィートの深さに、砂岩、石灰石、ドロマイト、及びシェールを含む４つの組成が示される。組成は、特定のログ又はログのグループに重みを加えることができる。岩質モデルは、所定の岩質組成を解明する際に、特定のログが他のものより優れていることを認識している。例えば、ガンマ線ログが、最良のシェール・インディケータであることは一般によく知られている。石炭鉱床は、中性子ログによってはっきりと解明されることができるが、音響ログによっては、完全に見逃されることになる。所定の岩質が、それを最も正確に解明することのできるログ又はログのグループによって解明されるように、重み係数が適用される。さらに岩質モデルは、任意の岩質組成の最大濃度が、ゼロから１００パーセントまで変化できるようにし、そのことで、コア解析に合わせたモデルの較正が可能になる。また岩質モデルは、各々の岩質組成に対する制限された存在範囲を考慮に入れており、さらにコア分析に基づき得る。また岩質モデルは、岩質及び孔隙率を予測するのに適した他の任意のモデルをも含むことができる。
【００４０】
岩石強度モデル１４８は、１９９８年６月１６日に発行された「ＭＥＴＨＯＤＯＦ  ＡＳＳＡＹＩＮＧ  ＣＯＭＰＲＥＳＳＩＶＥ  ＳＴＲＥＮＧＴＨ  ＯＦＲＯＣＫ（岩石の圧縮強度を検査するための方法）」と題された米国特許第５，７６７，３９９号に記述されるような岩石強度モデルを含むことが好適である。なお、その特許は、本文に参考文献として取り入れられる。岩石強度モデルは、所定の地層内の閉じ込め応力（ｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔ  ｓｔｒｅｓｓ）及び岩石強度を判断する方法を提供する。また岩石強度モデルは、閉じ込め応力及び岩石強度を予測するのに適した他のいかなるモデルをも含むことができる。
【００４１】
シェール塑性モデル１５０は、２０００年４月１８日に発行された「ＭＥＴＨＯＤ  ＡＮＤ  ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＦＯＲ  ＱＵＡＮＴＩＦＹＩＮＧ  ＳＨＡＬＥ  ＰＬＡＳＴＩＣＩＴＹ  ＦＲＯＭ  ＷＥＬＬ  ＬＯＧＳ（ドリルホールログからシェール塑性を数量化するための方法及び装置）」と題された米国特許第６，０５２，６４９号に記述されるシェール塑性モデルを含むことが好適である。なお、その特許は、本文に参考文献として取り入れられる。シェール塑性モデルは、所定の地層のシェール塑性を数量化するための方法を提供する。またシェール塑性モデルは、シェール塑性を予測するのに適した他のいかなるモデルをも含むことができる。こうして、地質モデルは、所定の地層についての特定の地質アプリケーションのモデルを生成する準備が整う。
【００４２】
穿孔メカニックス・モデル１４４は、メカニカル効率モデル１５２、ホール洗浄効率モデル１５４、ビット摩耗モデル１５６、及び掘穿速度モデル１５８を含む。メカニカル効率モデル１５２は、１９９８年３月２６日に提出され「ＭＥＴＨＯＤ  ＯＦ  ＡＳＳＡＹＩＮＧ  ＤＯＷＮＨＯＬＥ  ＯＣＣＵＲＲＥＮＣＥＳＡＮＤ  ＣＯＮＤＩＴＩＯＮＳ（ダウンホールでの出来事及び状態を分析検査するための方法）」（代理人ドケットＢＴ−１３０７  ＣＩＰ１／５５２８．３２２）と題された係属中の特許出願番号０９／０４８，３６０に記述されているようなメカニカル効率モデルを含むことが好適である。なお、その特許出願は、本文に参考文献として取り入れられる。メカニカル効率モデルは、ビットのメカニカル効率を判断するための方法を提供する。メカニカル効率モデルでは、メカニカル効率は、切削するトルクの百分率で定義される。残りのトルクは摩擦として分散される。メカニカル効率モデルは、ａ）３Ｄビット形状を反映し、ｂ）切削トルク（ｃｕｔｔｉｎｇ  ｔｏｒｑｕｅ）とリンクされ、ｃ）作業の制約による影響を考慮に入れ、そしてｄ）トルク及びドラッグ（ｄｒａｇ）の解析を利用する。
【００４３】
ホール洗浄効率（ＨＣＥ）モデル１５４に関して、そのモデルは、穿孔流動性タイプ、水圧（ｈｙｄｒａｕｌｉｃｓ）、岩質及びシェール塑性を考慮に入れる。ホール洗浄効率モデルは、穿孔流動性及び水圧の有効性についての測度である。ホール洗浄効率が低い場合、除去されない又はゆっくり除去される掘穿屑が、穿孔メカニクスに悪影響を及ぼす。
【００４４】
ビット摩耗モデル１５６は、１９９８年８月１８日に発行され「ＭＥＴＨＯＤＯＦ  ＡＳＳＡＹＩＮＧ  ＤＯＷＮＨＯＬＥ  ＯＣＣＵＲＲＥＮＣＥＳ  ＡＮＤ  ＣＯＮＤＩＴＩＯＮＳ（ダウンホールでの出来事及び状態を分析検査するための方法）」と題された米国特許第５，７９４，７２０号に記述されたビット摩耗モデルを含むことが好適である。なお、その特許は、本文に参考文献として取り入れられる。ビット摩耗モデルは、ビット摩耗を決定するための、つまり、ビット寿命及び地層の研磨（ａｂｒａｓｉｖｉｔｙ）を予測するための方法を提供する。さらに、ビット摩耗モデルは、所定のビットに作業定格（ｗｏｒｋ  ｒａｔｉｎｇ）を適用するために用いられる。
【００４５】
掘穿速度モデル１５８は、１９９８年１月１６日に発行され「ＭＥＴＨＯＤ  ＯＦ  ＲＥＧＵＬＡＴＩＮＧ  ＤＲＩＬＬＩＮＧ  ＣＯＮＤＩＴＩＯＮＳ  ＡＰＰＬＩＥＤ  ＴＯ  Ａ  ＷＥＬＬ  ＢＩＴ（ドリルホールビットに適用される穿孔状態を調整するための方法）」と題された米国特許第５，７０４，４３６号に記述されるような掘穿速度モデルを含むことが好適である。なお、その特許は、本文に参考文献として取り入れられる。掘穿速度モデルは、操作用パラメータを最適化するため、並びにビット及び穿孔システムの掘穿速度を予測するための方法を提供する。ＲＯＰモデルは、掘穿速度を最大限にすること、ビットへの衝撃損傷を回避するために出力に制限を設けること、すべての操作上の制約を考慮すること、操作用パラメータを最適化すること、ビット誘発振動を最小限にすること、のうちの１つ以上を提供する。
【００４６】
本文で記述されるような穿孔メカニックス・モデル１４４は、所定の穿孔操作に置かれているドリルホール、ドリルホールの区間、又は一連のドリルホール、の穿孔に使用されるか、あるいは使用に向けて提案される、特定の穿孔システムの包括的なモデルの生成を提供する。穿孔メカニックス・モデル１４４はさらに、所定の地質での穿孔システムの穿孔メカニックス性能予測を生成できるようにする。実際の性能と予測された性能との比較が、穿孔メカニックス・モデルとの履歴を照合するために、また要求に応じて、それぞれの穿孔メカニックス・モデルを最適化するために、使用されることができる。
【００４７】
さらに図３を参照して、本方法及び装置は、いくつかの操作モードを含む。操作モードは、最適化モード、予測モード、及び較正モードを含む。様々な操作モードに対して、本開示の方法及び装置を用いて穿孔システムが最適化される時に達成される、ドリルホール当たりの日数短縮の測度を提供するための予測経済学が含まれる。
最適化モード
最適化モードにおいて、その目的は、穿孔システムの操作用パラメータを最適化することである。最適化基準は、１）掘穿速度を最大限にすること、２）ビットへの衝撃損傷を回避すること、３）すべての操作上の制約を考慮すること、そして４）ビット誘発振動を最小限にすることである。
【００４８】
最適化モードにおいて、岩質モデル１４６は、入力１６０上で、孔隙率ログ、岩質ログ、及び／又は泥水ログからのデータを受け取る。孔隙率又は岩質ログは、核磁気共鳴（ＮＭＲ）、光電子、中性子密度、音響、ガンマ線、及びスペクトル・ガンマ線、あるいは孔隙率又は岩質に反応しやすい他の任意のログを含むことができる。泥水ログは、シェールでない岩質組成を識別するために用いられる。ログ入力に応じて、岩質モデル１４６は、出力１６２上に、単位深さ当たりの所定の地層の岩質及び孔隙率の測度を提供する。岩質に関して、出力１６２は、単位深さ当たりの地層の各々の岩質組成の体積比を含むことが好適である。孔隙率に関して、出力１６２は、単位深さ当たりの地層の岩石内の孔隙量の体積比を含むことが好適である。出力１６２上の岩質及び孔隙率についての測度は、岩石強度モデル１４８、シェール塑性モデル１５０、メカニカル効率モデル１５２、ホール洗浄効率モデル１５４、ビット摩耗モデル１６２、及び掘穿速度モデル１５８に入力される。
【００４９】
岩石強度モデル１４８に関して、岩質及び孔隙率の出力１６２の測度を受け取ることに加えて、岩石強度モデル１４８はさらに、入力１６４で泥水重量及び間隙水圧データを受け取る。泥水重量は、オーバーバランスを計算するために用いられる。間隙水圧は、オーバーバランスを計算するために用いられるが、代替的には、設計のオーバーバランスが、間隙水圧を推定するために用いられてもよい。その入力に応じて、岩石強度モデル１４８は、出力１６６上に、単位深さ当たりの所定の地層の閉じ込め応力及び岩石強度についての測度を作成する。なかでも特に、岩石強度モデルは、オーバーバランス、有効な間隙水圧、閉じ込め応力、非閉じ込め岩石強度、及び閉じ込め岩石強度の測度を作成する。オーバーバランスは、間隙水圧を差し引いた泥水重量として定義される。有効間隙水圧は、間隙水圧に似ているが、シェール及び孔隙率の低い非シェールにおける透過率の減少を反映する。閉じ込め応力は、岩石の元の位置での閉じ込め応力の推定である。非閉じ込め岩石強度は、地球表面での岩石強度である。最後に、閉じ込め岩石強度とは、元の位置で応力が閉じ込められた状態での岩石強度である。示されるように、岩石強度出力１６６は、メカニカル効率モデル１５２、ビット摩耗モデル１６２、及び掘穿速度モデル１５８に入力される。
【００５０】
メカニカル効率モデル１５２に関しては、岩質及び孔隙率出力１６２、並びに閉じ込め応力及び岩石強度出力１６６を受け取ることに加えて、メカニカル効率モデル１５２は、入力１６８上に、すべて穿孔システムに関連する、操作上の制約、３Ｄビット・モデル、及びトルクとドラッグ、に関する入力データを受け取る。操作上の制約は、最大トルク、最大のビット上重量（ＷＯＢ）、最大と最小ＲＰＭ、及び最大掘穿速度を含む。特に、メカニカル効率に関して、穿孔システムでの操作上の制約は、最大トルク、最大のビット上重量（ＷＯＢ）、最小ＲＰＭ、及び最大掘穿速度を含む。操作上の制約は、特定の穿孔システムで達成されることができる最適化の量を制限する。さらに、メカニカル効率上での操作上の制約による影響の評価に関して、すべての制約がメカニカル効率及び出力の両方に影響を与えるとは限らないが、メカニカル効率又は出力のいずれかに影響を与えるこれらの制約の影響を数量化するために、制約のすべてを知っておくことが必要である。３Ｄビット・モデル入力は、ビット作業定格及びトルク‐ＷＯＢサインを含む。最後に、トルク及びドラッグ解析は、方向の計画、ケーシング及びドリル・ストリングの形状、泥水重量及び流量、摩擦係数、あるいはトルク及びドラッグの測定値を含む。トルク及びドラッグ解析は、どれだけの表面トルクが実際にビットに伝送されるかを判断するために必要である。代替的に、トルク及びドラッグ解析の代わりに、オフボトム及びオンボトムのトルクの測定値を用いることができる。さらに、穿孔間（ＭＷＤ）測定からの近ビットの測定システムを、トルク及びドラッグ解析の代わりに用いることができる。入力情報に応じて、メカニカル効率モデル１５２が、出力１７０に、単位深さ当たりの所定の地層内での穿孔システムに対して、メカニカル効率、制約の解析、予測されるトルク、及び最適のビット上重量（ＷＯＢ）の測度を作成する。なかでも特に、メカニカル効率モデル１５２は、全トルク、切削トルク、摩擦トルク、メカニカル効率、制約の解析、及び最適ＷＯＢ、の測度を提供する。全トルクは、ビットに適用されるトルクの合計を表す。切削トルクは、全トルクのうちの切削コンポーネントを表す。摩擦トルクは、全トルクのうちの摩擦コンポーネントである。メカニカル効率モデル１５２に関して、メカニカル効率は、切削する全トルクとして百分率で定義される。制約の解析は、各々の操作上の制約が原因で生じる、理論的な最大値からのメカニカル効率の減少分を数量化する。最後に、ＷＯＢがすべての操作上の制約を考慮しながら、掘穿速度を最大限にする最適ＷＯＢが決定される。最適ＷＯＢは、最適ＲＰＭを計算するために、掘穿速度モデル１５８によって用いられる。さらに、メカニカル効率モデル１５２は、ビット摩耗モデルに関して、さらに下で記述されるように、入力としても前の繰返しからのビット摩耗の測度を利用する。
【００５１】
ここでビット摩耗モデル１５６に関連して、ビット摩耗モデルは、出力１６２を介して岩質モデルからの入力を、出力１６６を介して岩石強度モデルからの入力を、出力１７０を介してメカニカル効率モデルからの入力を受け取る。さらに、ビット摩耗モデル１５６は、入力１７２上で３Ｄビット・モデル・データを受け取る。３Ｄビット・モデル入力は、ビット作業定格及びトルク‐ＷＯＢサインを含む。岩質、孔隙率、メカニカル効率、岩石強度、及び３Ｄビット・モデルの入力に応じて、ビット摩耗モデル１５６は、出力１７４上に、単位深さ当たりの所定の地層内でのビットに関する、比エネルギー、累積作業、地層研磨、及びビット摩耗、の測度を作成する。比エネルギーは、ビットに適用された全エネルギーであり、ビット横断面積でビット力を除算した値と等価である。ビットによって行われる累積作業は、岩石強度及びメカニカル効率の両方を反映する。地層研磨の測度は、地層研磨によって加速される摩耗をモデル化する。最後に、ビット摩耗の測度は、ビット軸方向接触面積及びメカニカル効率とリンクされる摩耗条件に相当する。出力１７４に加えて、ビット摩耗モデル１５６は、出力１７６上に、前の繰返しからのビット摩耗の測度をメカニカル効率モデル１５２に提供するステップを含み、そこで、メカニカル効率モデル１５２はさらに、出力１７０上にそのメカニカル効率出力データを計算する際に、前の繰返しからのビット摩耗の測度を利用する。
【００５２】
掘穿速度モデル１５８を説明するに先立って、まず、シェール塑性モデル１５０に戻る。図３に示されるように、シェール塑性モデル１５０は岩質モデルから入力を受け取る。特に、シェール容積は岩質モデル１４６から提供される。シェール塑性モデル１５０は、岩質及び孔隙率出力１６２を受け取ることに加えて、入力１７８上に規定されたドリルホールログからログデータを受け取るが、そのドリルホールログは、粘土タイプ、粘土水分、及び粘土容積に反応しやすい任意のログを含む。そのようなログは、核磁気共鳴（ＮＭＲ）、中性子密度、音響密度、スペクトル・ガンマ線、ガンマ線、及び陽イオン交換容量（ＣＥＣ）を含む。入力に応じて、シェール塑性モデル１５０は、出力１８０上に、単位深さ当たりの地層のシェール塑性の測度を作成する。特に、シェール塑性モデル１５０は、標準粘土タイプ、標準粘土含水率、標準粘土容積、及びシェール塑性、の測度を提供する。標準粘土タイプは、スメクタイトの最大濃度を明らかにするが、そのスメクタイトとは粘土膨潤を最もよく引き起こす可能性のある粘土タイプである。標準粘土含水率は、最大シェール塑性が生じる含水率を明らかにする。標準粘土容積は、塑性が生じることができる粘土容積の範囲を明らかにする。最後に、シェール塑性は標準粘土の特性の加重平均であり、全体的な塑性を反映する。
【００５３】
ホール洗浄効率モデル１５４に関して、モデル１５４は、シェール塑性モデル１５０からシェール塑性入力を、及び岩質モデル１４６から岩質入力を受け取る。岩質モデル出力１６２、及びシェール塑性モデル出力１８０を受け取ることに加えて、ホール洗浄効率モデル１５４は、入力１８２上に、水圧及び掘穿泥水データを受け取る。特に、水圧入力は、ビット直径の１平方インチ当たりの水圧馬力といった水圧効率についての任意の標準測度を含むことができる。さらに、掘穿泥水タイプは、水ベース泥水、オイルベース泥水、ポリマー、又は他のよく知られた泥水タイプを含む。入力に応じて、ホール洗浄効率モデル１５４は、出力１８４上に、単位深さ当たりの地層内のドリルホール（あるいは区間）を穿孔する際のビット及び穿孔システムについて予測されるホール洗浄効率の測度を作成する。ホール洗浄効率は、ここでは、予測された掘穿速度で実際の掘穿速度を除算したものとして定義される。他の穿孔メカニックス・モデルが完全なホール洗浄を仮定している一方で、ホール洗浄効率（ＨＣＥ）モデルは、理想的な動きから逸脱しているホール洗浄を補正するために、掘穿速度予測を修正するための測度である。したがって、ホール洗浄効率（ＨＣＥ）の測度は、岩質、シェール塑性、水圧、及び掘穿泥水タイプの影響を、掘穿速度の上に反映する。
【００５４】
では掘穿速度モデル１５８を参照して、掘穿速度モデル１５８は、メカニカル効率モデル１５２の出力１７０を介して、メカニカル効率、予測トルク及び最適ＷＯＢを受け取る。モデル１５８はさらに、ビット摩耗モデル１５６の出力１７４を介してビット摩耗を、岩石強度モデル１４８の出力１６６を介して岩石強度を、ＨＣＥモデル１５４の出力１８４を介して予測ＨＣＥを受け取る。さらに、掘穿速度モデル１５８は、入力１８６上に、操作上の制約情報を受け取る。特に、操作上の制約は、最大トルク、最大のビット上重量（ＷＯＢ）、最大と最小ＲＰＭ、及び最大掘穿速度を含む。さらに、操作上の制約が出力に及ぼす影響評価に関して、すべての制約がメカニカル効率及び出力の両方に影響を与えるとは限らないが、メカニカル効率又は出力のいずれかに影響を与える、これらの制約の影響を数量化するために、制約のすべてを知っておくことが必要である。入力に応じて、掘穿速度モデル１５８は、出力１８８上に、単位深さ当たりの地層内でのドリルホール（あるいは区間）を穿孔する際のビット及び穿孔システムについて、出力レベル解析、制約の解析、並びにそれに加えて、最適ＲＰＭ、掘穿速度、及び経済、の測度を作成する。なかでも特に、出力レベル解析は、出力の最大限度の決定を含む。出力の最大限度は、ビットに衝撃損傷をもたらすことなく、掘穿速度を最大限にする。操作用出力レベルは、操作上の制約によって出力の最大限度より小さい。制約の解析は、各々の操作上の制約が原因で生じる、出力の最大限度からの操作用出力レベルの減少分の数量化を含む。最適ＲＰＭは、すべての操作上の制約を考慮しながら、掘穿速度を最大限にするＲＰＭである。その掘穿速度は、最適ＷＯＢ及び最適ＲＰＭでの予測される掘穿速度である。最後に、経済とは、１フィート当たりの業界標準コスト分析であると言える。
予測モード
予測モードにおいて、その対象あるいは目的は、必ずしも最適ではない、ユーザ指定の操作用パラメータを備えた場合の穿孔性能を予測することである。操作上の制約は、このモードには当てはまらない。本文の後段で説明されるように、予測モードは、メカニカル効率モデル１５２、ビット摩耗モデル１５６、及び浸透率モデル１５８に関する例外はあるが、本質的に最適化モードに似ている。ホール洗浄効率がメカニカル操作用パラメータ（つまりユーザ指定ＷＯＢ及びユーザ指定ＲＰＭ）に依存しないので、ホール洗浄効率モデル１５４は、最適化モード及び予測モードの両方に対して同じである。
【００５５】
予測モードにおける、メカニカル効率モデル１５２に関して、岩質及び孔隙率出力１６２、並びに閉じ込め応力及び岩石強度出力１６６を受け取ることに加えて、メカニカル効率モデル１５２は、入力１６８上に、穿孔システムに関連する、ユーザ指定の操作用パラメータ及び３Ｄビット・モデルに関する入力データを受け取る。穿孔システムに対するユーザ指定の操作用パラメータは、ユーザ指定のビット上重量（ＷＯＢ）及びユーザ指定ＲＰＭを含むことが出来る。このオプションは、「もしそうであればどうなるか」というシナリオを評価するために用いられる。３Ｄビット・モデル入力は、ビット作業定格及びトルク‐ＷＯＢサインを含む。その入力に応じて、メカニカル効率モデル１５２は、出力１７０に、単位深さ当たりの所定の地層内での穿孔システムに対するメカニカル効率の測度を作成する。なかでも特に、メカニカル効率モデル１５２は、全トルク、切削トルク、摩擦トルク、及びメカニカル効率、の測度を提供する。全トルクは、ビットに適用されるトルクの合計を表す。予測モードにおいては、その全トルクは、ユーザ指定のビット上重量に相当する。切削トルクは、そのビット上の全トルクのうちの切削コンポーネントを表す。摩擦トルクは、そのビット上の全トルクのうちの摩擦コンポーネントである。
【００５６】
メカニカル効率モデル１５２に関して、メカニカル効率は、切削する全トルクとして百分率で定義される。また予測モードは、範囲別、すなわち、ビットのメカニカル効率トルク‐ＷＯＢサインに関してのメカニカル効率の範囲別の、メカニカル効率の解析を含む。メカニカル効率の第１の範囲は、ゼロＷＯＢから閾値ＷＯＢまでの第１のビット上重量（ＷＯＢ）の範囲によって定義され、そこでの閾値ＷＯＢは、岩石をちょうど掘穿するのに必要な所定のＷＯＢに相当し、さらに、ちょうど掘穿するとは、切込みの深さがゼロ（あるいは無視できる）に相当する。さらにメカニカル効率の第１の範囲は、効率的な研削（ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｇｒｉｎｄｉｎｇ）といった穿孔効率に相当する。メカニカル効率の第２の範囲は、閾値ＷＯＢから最適ＷＯＢまでの第２のビット上重量の範囲によって定義され、そこでの最適ＷＯＢは、ビット本体が地層に接触する前に、ビットで切込みの最大深をちょうど達成するのに必要な所定のＷＯＢに相当する。さらにメカニカル効率の第２の範囲は、効率的な切削（ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｃｕｔｔｉｎｇ）といった穿孔効率に相当する。メカニカル効率の第３の範囲は、最適ＷＯＢから研削ＷＯＢまでの第３のビット上重量の範囲によって定義され、そこでの研削ＷＯＢとは、ビットの切削トルクが本質的にちょうどゼロか又は無視できるようになるまで、減少させられるのに必要な所定のＷＯＢに相当する。さらにメカニカル効率の第３の範囲は、非効率的な切削（ｉｎｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｃｕｔｔｉｎｇ）といった穿孔効率に相当する。最後に、メカニカル効率の第４の範囲は、研削ＷＯＢからそれ以上の第４のビット上重量の範囲によって定義される。さらにメカニカル効率の第４の範囲は、非効率的な研削（ｉｎｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｇｒｉｎｄｉｎｇ）といった穿孔効率に相当する。第３及び第４の範囲に関して、ビットは最大の切込み深さを達成しているけれども、ＷＯＢが増大するにつれて、ビット本体の岩石層との摩擦接触もまた増大する。
【００５７】
さらに、メカニカル効率モデル１５２は、ビット摩耗モデルに関してさらに下で記述されるように、入力としても前の繰返しからのビット摩耗の測度を利用する。
【００５８】
では予測モードにおける、ビット摩耗モデル１５６に関連して、ビット摩耗モデルは、出力１６２を介して岩質モデルからの入力を、出力１６６を介して岩石強度モデルからの入力を、出力１７０を介してメカニカル効率モデルからの入力を受け取る。さらに、ビット摩耗モデル１５６は、入力１７２上で３Ｄビット・モデル・データを受け取る。３Ｄビット・モデル入力は、ビット作業定格及びトルク‐ＷＯＢサインを含む。岩質、孔隙率、メカニカル効率、岩石強度、及び３Ｄビット・モデルの入力に応じて、ビット摩耗モデル１５６は、出力１７４上に、単位深さ当たりの所定の地層内でのビットに関する、比エネルギー、累積作業、地層研磨、及びビット摩耗、の測度を作成する。比エネルギーは、ビットに適用された全エネルギーであり、ビット横断面積でビット力を除算した値と等価である。さらに、比エネルギーの計算は、ユーザ指定の操作用パラメータに基づく。ビットによって行われる累積作業は、岩石強度及びメカニカル効率の両方を反映する。ビットによって為された累積作業もまた、ユーザ指定の操作用パラメータに基づく。地層研磨の測度は、地層研磨が原因で加速される摩耗をモデル化する。最後に、ビット摩耗の測度は、ビット軸方向接触面積及びメカニカル効率とリンクされる摩耗条件に相当する。比エネルギー及び累積作業の計算と同様に、ビット摩耗の計算もユーザ指定の操作用パラメータに基づく。出力１７４に加えて、ビット摩耗モデル１５６は、出力１７６上に、前の繰返しからのビット摩耗の測度をメカニカル効率モデル１５２に提供するステップを含み、そこで、メカニカル効率モデル１５２はさらに、出力１７０上にそのメカニカル効率出力データを計算する際に、前の繰返しからのビット摩耗測度を利用する。
【００５９】
ここで掘穿速度モデル１５８を参照して、掘穿速度モデル１５８は、メカニカル効率モデル１５２の出力１７０を介して、メカニカル効率及び予測トルクを受け取る。モデル１５８はさらに、ビット摩耗モデル１５６の出力１７４を介してビット摩耗を、岩石強度モデル１４８の出力１６６を介して岩石強度を、ＨＣＥモデル１５４の出力１８４を介して予測ＨＣＥを受け取る。さらに、掘穿速度モデル１５８は、入力１８６上に、ユーザ指定の操作用パラメータを受け取る。特に、ユーザ指定の操作用パラメータは、ユーザ指定のビット上重量（ＷＯＢ）、ユーザ指定のＲＰＭを含む。上述されたように、この操作の予測モードは、「もしそうであればどうなるか」というシナリオを評価するために用いられる。その入力に応じて、掘穿速度モデル１５８は、出力１８８上に、単位深さ当たりの地層内でのドリルホール（あるいは区間）を、予測して穿孔する際のビット及び穿孔システムについて、出力レベル解析、並びにそれに加えて、掘穿速度、及び経済、の測度を作成する。なかでも特に、出力レベル解析は、出力の最大限度の決定を含む。出力の最大限度は、ビットに適用される時、ビットに衝撃損傷をもたらすことなく、掘穿速度を最大限にする規定された出力に相当する。ユーザ指定の操作用パラメータから生じる操作出力レベルは、出力の最大限度より小さいか、又は大きい。ビットへの衝撃損傷が起こりそうなドリルホールの区間を指し示し、あるいは明らかにするために、ビットにかかる出力の最大限度を越える操作出力レベルには、例えば適切なプログラミングによって、自動的にフラグを付けることができる。出力レベル解析は、所定の地層内でのドリルホール（あるいは区間）を穿孔する際の特定の穿孔システム及びその使用法に適用される。さらに、その掘穿速度は、ユーザ指定ＷＯＢ及びユーザ指定ＲＰＭを用いた場合に予測される掘穿速度である。最後に、経済とは、１フィート当たりの業界標準コスト分析である。
較正モード
最後に、較正モードにおいて、その対象あるいは目的は、測定された操作用パラメータに合わせて穿孔メカニックス・モデルを較正することである。さらに、地質モデルも測定されたコア・データに合わせて較正されることができる。任意のモデル又は一群のモデルを、部分的に又は完全に較正することが可能である。予測モードの時と同様に、操作上の制約は較正モードには当てはまらない。
【００６０】
まず地質モデル１４２から始めるが、測定されたコア・データが各地質モデルを較正するために用いられる。岩質モデルに関して、岩質モデル１４６は、入力１６０上に、孔隙率ログ、岩質ログ及び／又は泥水ログからのデータ、並びにコア・データを受け取る。上述されたように、孔隙率又は岩質ログは、核磁気共鳴（ＮＭＲ）、光電子、中性子密度、音響、ガンマ線、及びスペクトル・ガンマ線、あるいは孔隙率又は岩質に反応しやすい任意の他のログを含むことができる。泥水ログは非シェール岩質コンポーネントを識別するために用いられる。コア・データは、岩質モデルを較正するために用いられることができる測定されたコア・データを含む。測定コア・データでもって岩質モデルを較正することによって、予測される岩質組成が、測定されたコア組成とより良く一致するようになる。また測定されたコア孔隙率は、ログから引き出される任意の孔隙率を較正するために使用される。その入力に応じて、岩質モデル１４６は、出力１６２上に、単位深さ当たりの所定の地層の岩質及び孔隙率の測度を提供する。較正される岩質に関して、出力１６２は、単位深さ当たりの地層についての各々好適である。岩質組成の体積比を含むことが好適である。較正される孔隙率に関して、ログから引き出される出力１６２が、測定されたコア孔隙率に較正されることが好適である。また、あまり正確でないログが、より正確なログに較正されることができる。出力１６２上の岩質及び孔隙率についての較正は、岩石強度モデル１４８、シェール塑性モデル１５０、メカニカル効率モデル１５２、ホール洗浄効率モデル１５４、ビット摩耗モデル１５２、及び掘穿速度モデル１５８に入力される。
【００６１】
岩石強度モデル１４８に関して、入力及び出力は、最適化モードに関して本文の上で説明されたものとよく似ている。しかしながら、較正モードにおいては、入力１６４が、さらにコア・データを含む。コア・データは、岩石強度モデルを較正するために使用される測定されたコア・データを含む。較正によって、予測される岩石強度が、測定されたコア強度とより良く一致するようになる。さらに、測定された間隙水圧データが、閉じ込め応力計算を較正するために使用されることができる。
【００６２】
シェール塑性モデル１５０に関して、入力及び出力は、最適化モードに関して本文の上で説明されたものとよく似ている。しかしながら、較正モードにおいては、入力１７８が、さらにコア・データを含む。コア・データは、シェール塑性モデルを較正するために使用される測定されたコア・データを含む。較正によって、予測される塑性が、測定されたコア塑性とより良く一致するようになる。その入力に応じて、シェール塑性モデル１５０は、出力１８０上に、単位深さ当たりの所定の地層についてのシェール塑性の測度を提供する。較正されるシェール塑性に関して、出力１８０は、コア解析に合わせて較正される全体的な塑性を反映する、標準粘土特性の加重平均を含むことが好適である。
【００６３】
メカニカル効率モデル１５２に関して、入力及び出力は、次の例外はあるが、最適化モードに関して本文の上で説明されたものとよく似ている。較正モードにおいて、入力１６８は、操作上の制約も、トルク及びドラッグ解析も含まないけれども、測定された操作用パラメータを含む。測定された操作用パラメータは、ビット上重量（ＷＯＢ）、ＲＰＭ、掘穿速度、及びトルク（任意）を含み、それらは、メカニカル効率モデルを較正するために使用される。その入力に応じて、メカニカル効率モデル１５２は、出力１７０に、全トルク、切削トルク、摩擦トルク、及び較正されるメカニカル効率、の測度を提供する。全トルクに関して、全トルクとは、ビットに適用されるトルクの合計のことであり、それは、もしデータが利用可能であるなら、測定されたトルクに合わせて較正される。切削トルクは、ビット上の全トルクのうちの切削コンポーネントのことであり、実際のメカニカル効率に合わせて較正される。摩擦トルクは、そのビット上の全トルクのうちの摩擦コンポーネントのことであり、実際のメカニカル効率に合わせて較正される。較正されるメカニカル効率モデル１５２に関して、メカニカル効率は、切削する全トルクとして百分率で定義される。予測されるメカニカル効率は、実際のメカニカル効率に合わせて較正される。その較正は、もし測定されたトルクデータが利用可能であるなら、より正確になる。しかしながら、たとえトルクデータが利用できなくても、他の測定された操作用パラメータによって予測されたトルクを用いることで、メカニカル効率を部分的に較正することは可能である。
【００６４】
較正モードにおいても、範囲別の、すなわち、ビットのメカニカル効率のトルク‐ＷＯＢサインに関してのメカニカル効率の範囲別の、メカニカル効率の解析が含まれる。上で示されたように、メカニカル効率の第１の範囲は、ゼロＷＯＢから閾値ＷＯＢまでの第１のビット上重量（ＷＯＢ）の範囲によって定義され、そこでの閾値ＷＯＢは、岩石をちょうど掘穿するのに必要な所定のＷＯＢに相当し、さらに、ちょうど掘穿するとは、切込みの深さがゼロ（あるいは無視できる）に相当する。さらにメカニカル効率の第１の範囲は、効率的な研削といった穿孔効率に相当する。メカニカル効率の第２の範囲は、閾値ＷＯＢから最適ＷＯＢまでの第２のビット上重量の範囲によって定義され、そこでの最適ＷＯＢは、ビット本体が地層に接触する前に、ビットで切込みの最大深をちょうど達成するのに必要な所定のＷＯＢに相当する。さらにメカニカル効率の第２の範囲は、効率的な切削といった穿孔効率に相当する。メカニカル効率の第３の範囲は、最適ＷＯＢから研削ＷＯＢまでの第３のビット上重量の範囲によって定義され、そこでの研削ＷＯＢとは、ビットの切削トルクが本質的にちょうどゼロか又は無視できるようになるまで、減少させられるのに必要な所定のＷＯＢに相当する。さらにメカニカル効率の第３の範囲は、非効率的な切削といった穿孔効率に相当する。最後に、メカニカル効率の第４の範囲は、研削ＷＯＢからそれ以上の第４のビット上重量の範囲によって定義される。さらにメカニカル効率の第４の範囲は、非効率的な研削といった穿孔効率に相当する。第３及び第４の範囲に関して、ビットは最大の切込み深さを達成しているけれども、ＷＯＢが増大するにつれて、ビット本体の岩石層との摩擦接触もまた増大する。
【００６５】
ビット摩耗モデル１５６に関して、入力及び出力は、最適化モードに関して本文の上で説明されたものと似ている。しかしながら、較正モードにおいては、入力１７２が、さらにビット摩耗測定値を含む。ビット摩耗測定値は、ビットの現在の軸方向の接触面積の測度を含む。さらに、ビット摩耗測定値は、測定された操作用パラメータに基づくビットによって為される累積作業と相互に関連する。その入力に応じて、ビット摩耗モデル１５６は、出力１７４上に、所定の穿孔システム及び単位深さ当たりの地層に関して、比エネルギー、累積作業、較正される地層研磨、及び較正されるビット作業定格の測度を提供する。比エネルギーに関して、比エネルギーはビットに適用される全エネルギーに相当する。さらに、比エネルギーは、ビット横断面積でビット力を除算した値と等価であり、その計算はさらに、測定された操作用パラメータに基づく。累積作業に関して、ビットによって行われる累積作業は、岩石強度及びメカニカル効率の両方を反映する。さらに、累積作業の計算は、測定された操作用パラメータに基づく。計算される地層研磨に関して、ビット摩耗モデルは、地層研磨が原因で摩耗が加速される。その上、ビット摩耗測定及び為された累積作業は、地層研磨を較正するために使用されることができる。最後に、較正されるビット作業定格に関して、切れ味の悪いビット摩耗状態は、為された累積作業とリンクする。較正モードにおいては、所与のビットのビット作業定格は、為されるビット摩耗測定および較正作業に較正される。
【００６６】
ホール洗浄効率モデル１５４に関して、入力及び出力は、最適化モードに関して本文の上で説明されたものとよく似ている。しかしながら、較正モードにおいては、さらに本文の下で説明されるように、ホール洗浄効率が、掘穿速度モデル内で測定されるＨＣＥと相互に関連することによって較正される。
【００６７】
掘穿速度モデル１５８に関して、入力及び出力は、最適化モードに関して本文の上で説明されたものとよく似ている。しかしながら、較正モードにおいては、入力１８６が操作上の制約を含まないで、むしろ、測定された操作用パラメータ及びビット摩耗測定値を含む。測定された操作用パラメータは、ビット上重量（ＷＯＢ）、ＲＰＭ、掘穿速度、及びトルク（任意）を含む。ビット摩耗測定値は、ビットの現在の軸方向の接触面積の測度であり、均一及び不均一な摩耗のうちの優勢な摩耗タイプを識別する。例えば、衝撃損傷は不均一な摩耗形態である。測定された操作用パラメータ及びビット摩耗測定値は、掘穿速度モデルを較正するために用いられる。その入力に応じて、掘穿速度モデル１５８は、較正される掘穿速度、較正されるＨＣＥ、及び較正される出力制限、の測度を提供する。較正される掘穿速度に関して、較正される掘穿速度は、測定された操作用パラメータを用いた場合に予測される掘穿速度である。予測される掘穿速度は、補正ファクタとしてＨＣＥを用いて、測定された掘穿速度に合わせて較正される。較正されるＨＣＥに関して、ＨＣＥは、予測される掘穿速度で実際の速度を除算したものとして定義される。ＨＣＥモデルから予測されるＨＣＥは、掘穿速度モデル内で計算されたＨＣＥに合わせて較正される。最後に、較正される出力制限に関して、出力の最大限度は、ビットに衝撃損傷をもたらすこと無く、掘穿速度を最大限にする。測定された操作用パラメータに起因する操作出力レベルが、出力の制限を超過する場合、衝撃損傷が起こり得る。穿孔システムの性能予測を実現するためのソフトウェアあるいはコンピュータ・プログラムは、出力制限を超過するすべての操作出力レベルに自動的にフラグを立てるよう設定されることができる。さらにまた、出力制限は、切れ味の悪いビット上で実際に見られる摩耗タイプを反映するよう調整される。例えば、そのプログラムは衝撃損傷が起こりそうな区間にフラグを立てるが、切れ味の悪いビット上で見られる摩耗は大部分が不均一であるので、その出力制限は恐らく控えめ過ぎとなるため、引き上げられるべきである。
【００６８】
また、操作用パラメータの解析を含む性能解析が実行されてもよい。測定されるべき操作用パラメータは、ＷＯＢ、ＴＯＢ（任意）、ＲＰＭ、及びＲＯＰを含む。より正確な性能解析結果を得るには、ビット近くでの測定が好ましい。他の性能解析測定値は、ビット摩耗測定値、掘穿泥水タイプ及び水圧、並びに経済を含む。
概要
再び図１を参照して、所定の地層２４内にドリルホール１４を穿孔するための穿孔システム１０の性能を予測するための装置５０が、これからさらに説明される。予測装置５０は、規定された地質モデルに従って単位深さ当たりの地層の地質的特徴を生成するための、及び地質的特徴を表わす信号を出力するための、コンピュータ／コントローラ５２を含む。地質的特徴は少なくとも岩石強度を含むことが好適である。さらに、地質的特徴の生成手段５２は、ログ・データ、岩質、孔隙率、及びシェール塑性から成るグループから選択される追加の特徴のうちの少なくとも１つを生成する。
【００６９】
入力装置５８は、ドリルホールの穿孔用に提案された穿孔設備の仕様を入力するために提供され、そこでの仕様は、推奨されたドリルビットの少なくとも１つのビット仕様を含む。さらに、入力装置（複数可）５８は、ダウンホール・モータ、トップ・ドライブモータ、ロータリ・テーブルモータ、泥水システム、及び泥水ポンプから成るグループから選択される提案された穿孔設備のうちの、少なくとも１つの追加仕様をさらに含み得る、追加提案された穿孔設備入力仕様を入力するために使用される。
【００７０】
最後に、コンピュータ／コントローラ５２は、規定された穿孔メカニックス・モデルに従って、単位深さ当たりの地質特徴の関数として提案される穿孔設備の仕様に応じて予測される穿孔メカニックスを決定するためのものである。さらにコンピュータ／コントローラ５２は、ビット摩耗、メカニカル効率、出力、及び操作用パラメータ、から成るグループから選択される少なくとも１つを含む、予測される穿孔メカニックスを表わす信号を出力するためのものである。操作用パラメータは、ビット上重量、ロータリｒｐｍ（毎分回転数）、コスト、掘穿速度、及びトルク、から成るグループから選択される少なくとも１つを含む。さらに掘穿速度は、掘穿の瞬間速度（ＲＯＰ）及び掘穿の平均速度（ＲＯＰ−ＡＶＧ）を含む。
【００７１】
図１で示されたように、ディスプレイ６０及びプリンタ６２はそれぞれ、単位深さ当たりの地質的特徴及び予測される穿孔メカニックスの表示を生成するために、地質的特徴の出力信号及び予測される穿孔メカニックスの出力信号に反応する手段を提供する。プリンタ６２に関して、単位深さ当たりの地質的特徴及び予測される穿孔メカニックスの表示は、プリントアウト６４を含む。さらに、コンピュータ／コントローラ５２は、所定の予測される穿孔メカニックス出力信号に関して、ライン６６上に、穿孔運転制御信号を提供する。そのような実例において、穿孔システムはさらに、穿孔システムでドリルホールを実際に穿孔する際のパラメータを制御するための、予測された穿孔メカニックス出力信号に基づく穿孔運転制御信号に反応する１つ以上のデバイスを含む。典型的なパラメータは、ビット上重量、ｒｐｍ、ポンプ・フロー、及び水圧から成るグループから選択される少なくとも１つを含む。
予測性能の表示
ここで図４を参照して、所定の地層２４（図１）に対する穿孔システム５０（図１）の予測性能の表示２００が、さらに詳しく記述される。表示２００は、地質的特徴２０２の表示、及び予測される穿孔メカニックス２０４の表示を含む。地質的特徴２０２の表示は、曲線表示、百分率グラフ表示、及びバンド表示から成るグループから選択される少なくとも１つの図的表示を含む。さらに、予測される穿孔メカニックス２０４の表示は、曲線表示、百分率グラフ表示、及びバンド表示から成るグループから選択される少なくとも１つの図的表示を含む。好適である実施例では、地質的特徴２０２についての少なくとも１つの図的表示、及び予測される穿孔メカニックス２０４についての少なくとも１つの図的表示が、色分けされる。
ヘッダ説明
下記は、図４の中で示される様々な列の情報に関する、様々なシンボル、対応する概略説明、単位、データ範囲のリストである。このリストは、単に典型的なものであり、制限するものではないことに注意すべきである。このリストは、図４の図解についての完全な理解を提供するために、ここに組み入れられる。
他のシンボル、説明、単位、データ範囲が可能である。
0004623888.tif 000002
0004623888.tif 000003
0004623888.tif 000004
注釈1：それぞれの列に対して示される色は、図４で示されるように、それぞれのシェーディングによって表される。
深さ、ログ・データ、岩質、孔隙率
図４に示されるように、地層２０６の深さは、数値表現の形で表される。ログ・データ２０８は、曲線表示の形で表され、岩質及び孔隙率に反応しやすい任意のログ・スイートを含む。岩質２１０は、所定の地層内の異なるタイプの岩石を識別する際に使用するためのパーセンテージ・グラフの形で表され、そのパーセンテージ・グラフは、岩質に反応しやすい任意のログ・スイートから決定される通りに、所定の深さでの各タイプの岩石のパーセンテージを図示する。１つの実施例では、岩質百分率グラフが色分けされる。孔隙率２１２は、曲線表示の形で表わされ、孔隙率に反応しやすい任意のログ・スイートから決定される。
岩石強度
図４の表示２００上で、岩石強度２１４は、曲線表示２１６、百分率グラフ表示（示されていないが、２１０に似ている）、及びバンド表示２１８から成るグループから選択される少なくとも１つの表示形態で表わされる。岩石強度の曲線表示２１６は、閉じ込め岩石強度２２０及び非閉じ込め岩石強度２２２を含む。閉じ込め岩石強度２２０及び非閉じ込め岩石強度２２２のそれぞれの曲線間のエリア２２４が、グラフで図示されているが、それは、閉じ込め応力の結果としての岩石強度の増加を表わす。岩石強度のバンド表示２１８は、所定の深さでの岩石強度の離散的な範囲（ｄｉｓｃｒｅｔｅ  ｒａｎｇｅ）を示すグラフィカルな図解を提供し、より一般的に、所定のドリルホールに沿って岩石強度の様々な個別の範囲を示す。好適な実施例では、岩石強度のバンド表示２１８が色分けされ、軟岩強度範囲を表わす第１の色、硬岩強度範囲を表わす第２の色、及び１つ以上の中性岩強度範囲を表わす追加の色を含む。さらにまた、青色が軟岩強度範囲を示し、赤色が硬岩質強度範囲を示し、そして黄色が中性岩強度範囲を示すように用いられることができる。凡例２２６は、様々な表示された地質的特徴及び予測される穿孔メカニックスの解釈を助けるためにディスプレイ上に提供される。
シェール塑性
図５の表示２００上で、シェール塑性２２８は、曲線表示２３０、百分率グラフ表示（示されていないが、２１０に似ている）、及びバンド表示２３２から成るグループから選択される少なくとも１つの表示形態で表わされる。シェール塑性２２８の曲線表示２３０は、含水率、粘土タイプ、及び粘土容積から成るグループから選択されるシェール塑性パラメータの少なくとも２つの曲線を含み、そこでのシェール塑性は、規定されたシェール塑性モデル１５０（図３）に従って、含水率、粘土タイプ、及び粘土容積から決定される。さらに、シェール塑性の表示は、色分けされることが好適である。シェール塑性２２８のバンド表示２３２は、所定の深さでのシェール塑性の個別の範囲を示すグラフィカルな図解を提供し、より一般的には、所定のドリルホールに沿ってシェール塑性の様々な個別の範囲を示す。好適な実施例では、シェール塑性２２８のバンド表示２３２が色分けされ、低シェール塑性範囲を表わす第１の色、高シェール塑性範囲を表わす第２の色、及び１つ以上の中間シェール塑性範囲を表わす追加の色を含む。さらにまた、青色が低シェール塑性範囲を示し、赤色が高シェール塑性範囲を示し、そして黄色が中間シェール塑性範囲を示すように用いられることができる。上述されたように、表示２００上の凡例２２６は、様々な表示された地質的特徴及び予測される穿孔メカニックスの解釈を助けるために提供される。
ビット作業／摩耗関係
ビット摩耗２３４は、規定されたビット摩耗モデル１５６（図３）に従って、為された累積作業の関数として決定される。図５の表示２００上で、ビット摩耗２３４は、曲線表示２３６及び百分率グラフ表示２３８から成るグループから選択される少なくとも１つの表示形態で表わされる。ビット摩耗の曲線表示２３６は、ビットでの比エネルギー・レベルとして表わされるビット作業、ビットによって為された累積作業、及び研磨による任意の作業損失を含む。百分率グラフ表現に関して、ビット摩耗２３４は、所定の深さでのビット摩耗状態を示すグラフ式に図解される百分率グラフ２３８として表わされることができる。好適な実施例では、ビット摩耗のグラフ式に図解される百分率グラフ２３８が色分けされ、期限切れビット寿命を表わす第１の色２４０、及び残存ビット寿命を表わす第２の色２４２を含む。さらに、第１の色は赤、第２の色は緑が好適である。
メカニカル効率
ビット・メカニカル効率は、規定されたメカニカル効率モデル１５２（図３）に従って、所定のビットに対するトルク／ビット上重量サインの関数として決定される。図５の表示２００上で、ビット・メカニカル効率２４４は、曲線表示２４６及び百分率グラフ表示２４８から成るグループから選択される少なくとも１つの表示形態で表わされる。ビット・メカニカル効率の曲線表示２４６は、ビットでの全トルク（ＴＯＢ（ｆｔ・ｌｂ））及び切削トルク（ＴＯＢ−ＣＵＴ（ｆｔ・ｌｂ））を含む。ビット・メカニカル効率２４４の百分率グラフ表示２４８は、グラフ式で全トルクを図示し、そこでの全トルクは、切削トルク及び摩擦トルク・コンポーネントを含む。好適な実施例では、メカニカル効率のグラフ式に図示された百分率グラフ２４８が色分けされ、切削トルク２５０を図示する第１の色、摩擦の制限されないトルク２５２を図示する第２の色、及び摩擦の制限されたトルク２５４を図示する第３の色を含む。また凡例２２６が、メカニカル効率の様々なトルク・コンポーネントの解釈を助けるために提供される。さらにまた、第１の色は青、第２の色は黄、第３の色は赤が好適である。
【００７２】
曲線表示２４６及び百分率グラフ２４８に加えて、メカニカル効率２４４はさらに、メカニカル効率に悪影響を及ぼす穿孔システム操作上の制約を図示する百分率グラフ２５６の形で表される。穿孔システム操作上の制約は、摩擦の制限されたトルク（例えば百分率グラフ２４８内の参照番号２５４で図示されるような）の発生を引き起こす制約に相当し、その百分率グラフ２５６は、各制約が、所定の深さでのメカニカル効率の摩擦が制限されたトルク・コンポーネント上で及ぼす、対応する衝撃の百分率を示す。穿孔システム操作上の制約は、最大のビット上トルク（ＴＯＢ）、最大のビット上重量（ＷＯＢ）、最小の毎分回転数（ＲＰＭ）、最大の掘穿速度（ＲＯＰ）、それらの任意の組合せ、及び制限されない状態、を含むことができる。好適な実施例では、メカニカル効率に関わる穿孔システム操作上の制約についての百分率グラフ表示２５６が、色分けされ、異なる制約を識別するために異なる色を含む。さらに凡例２２６が、百分率グラフ表示２５６に関して、メカニカル効率についての様々な穿孔システム操作上の制約の解釈を助けるために提供される。
出力
図６の表示２００上で、出力２５８は、曲線表示２６０及び百分率グラフ表示２６２から成るグループから選択される少なくとも１つの表示形態で表わされる。出力２５８に対する曲線表示２６０は、出力制限（ＰＯＢ−ＬＩＭ（ｈｐ））及び操作出力レベル（ＰＯＢ（ｈｐ））を含む。出力制限（ＰＯＢ−ＬＩＭ（ｈｐ））は、ビットに適用されるべき最大出力に相当する。操作出力レベル（ＰＯＢ（ｈｐ））は、制限される操作出力レベル、推奨される操作出力レベル、及び予測される操作出力レベルから成るグループから選択される少なくとも１つを含む。曲線表示２６０に関して、出力制限（ＰＯＢ−ＬＩＭ（ｈｐ））及び操作出力レベル（ＰＯＢ（ｈｐ））の曲線間の差異が、制約を示している。
【００７３】
さらに出力２５８は、出力に悪影響を及ぼす穿孔システム操作上の制約を図示する百分率グラフ表示２６２の形で表される。穿孔システム操作上の制約は、結果として出力損失になる制約に相当する。出力制約百分率グラフ２６２は、各制約が、所定の深さでの出力上に及ぼす、対応する衝撃の百分率を示す。好適な実施例では、出力に関する穿孔システム操作上の制約の百分率グラフ表示２６２は、色分けされ、異なる制約を識別するために異なる色を含む。さらに、赤が最大ＲＯＰを識別するために、青が最大ＲＰＭを識別するために、紺色が制限されない状態を識別するために用いられることが好適である。さらに凡例２２６は、百分率グラフ表示２６２に関して、出力についての様々な穿孔システム操作上の制約の解釈を助けるために提供される。
操作用パラメータ
図６に示されるように、操作用パラメータ２６４は、曲線表示２６６の形で表わされる。上で説明されたように、操作用パラメータは、ビット上重量、ロータリｒｐｍ（毎分回転数）、コスト、掘穿速度、及びトルク、から成るグループから選択される少なくとも１つを含む。さらに掘穿速度は、掘穿瞬間速度（ＲＯＰ）及び掘穿平均速度（ＲＯＰ−ＡＶＧ）を含む。
ビット選択／推奨
さらに表示２００は、提案又は推奨される穿孔設備の詳細についての表示２６８を生成するための手段を提供する。すなわち、提案又は推奨される穿孔設備の詳細は、地質的特徴２０２及び予測される穿孔メカニックス２０４に加えて表示２００上に表示される。提案又は推奨される穿孔設備は、穿孔システムの性能を予測するために用いられる少なくとも１つのビットを含むことが好適である。さらに、それぞれ参照番号２７０及び２７２で示される、第１及び第２のビット選択が、ドリルホールの穿孔について予測される性能で用いられるよう推奨される。第１及び第２のビット選択は、それぞれ第１及び第２の識別子２７６及び２７８で識別される。また第１及び第２の識別子２７６及び２７８は、それぞれ、地質的特徴２０２及び予測される穿孔メカニックス２０４に加えて表示され、そこでの、表示２００上での第１及び第２の識別子の位置決めは、第１及び第２のビット選択がそれぞれ当てはまる、予測される性能の部分に合致するように選択される。さらにまた、その表示は、各推奨されるビット選択、及び対応するビット仕様の説明図を含み得る。
破線
さらに図６を参照すると、表示２００は、ビット選択の変更インディケータ２８０をさらに含む。ビット選択の変化インディケータ２８０は、第１の推奨されたビット選択２７０から第２の推奨されたビット選択２７２へのビット選択の変更が、所定の深さで必要であることを示すために提供される。ビット選択の変更インディケータ２８０は、地質的特徴２０２及び予測される穿孔メカニックス２０４に加えて、表示２００上に表示されることが好適である。
【００７４】
このように本開示の方法及び装置は、有利に、穿孔プログラム内での穿孔システム及びその使用の最適化が、穿孔プログラム内の早期に得られることを可能にする。さらに本方法及び装置は、穿孔プログラム内の早期に、適切な改善を行うよう促進する。穿孔プログラム内で早期に施される改善の結果として生じるいかなる経済的利益も、穿孔プログラム内で穿孔される残りのドリルホールの数だけ掛け合わせられて、利益をもたらす。穿孔プログラムを委任している会社にとって重大で実質的な節約が、有利に達成される。さらに、特定の穿孔システム設備が最適化されて使用されていることを検証するために、本発明の方法と装置により穿孔プログラムの全般に渡って、各ドリルホールの穿孔中に測定がなされる。さらに、穿孔システム設備の性能が、本開示の方法及び装置を用いて、より容易にモニタされることができ、さらに、潜在的な悪条件が実際に起こる前にそれらを識別するためにもモニタされることができる。
【００７５】
さらにまた、本方法及び装置の使用で、有利に、複数の油井のうち所定の油産出ドリルホールがオンラインでもたらされる、成功した穿孔作業を得るまでに要する時間が減少させられる。このように本開示の方法及び装置は、作業効率を高める。さらに、本方法及び装置の使用は、例えば所定の地理的ロケーションで３年間に渡って１００本台の油井を確立するという開発プロジェクトにとっては、特に有利である。本方法及び装置で、例えば以前の方法を使用すれば６０日（あるいはそれ以上）であるのに対して、３０日程度で、所定の油井を完成させ、ラインに載せることができる、つまり市場性のある商品にすることができる。本開示に従って穿孔システムの穿孔性能の効率が高められることで、石油生産に関する時間の利得が可能となり、それはさらに、より早い時期に市場取引が可能となる何百万ドルという石油製品に形を変える。あるいは、本方法及び装置を使用すれば、所定の期間で、同じ期間に以前の方法を用いて完成されるであろう油井の数以上に、１つ以上のさらなる油井が完成されることができる。言いかえれば、より少ない時間で新しい油井を穿孔することが、有利に、より早い時期に市場性のある商品となって換算される。
【００７６】
本実施例は、所定の地層内にドリルホールを実際に穿孔する前、及び穿孔中に、提案される様々な穿孔設備の評価、さらに穿孔プログラムに関する使用法、を提供する。穿孔設備の選択及び使用法が、所定の地層内でのドリルホール（あるいは区間）の特定の区間あるいは区間（複数）に対して最適化されることができる。穿孔メカニックス・モデルは、岩質の変化によって、進行するビット摩耗の影響を考慮に入れることで、利益をもたらす。推奨される操作用パラメータは、特定の岩質でのビットの摩耗状態を反映し、使用される特定の穿孔装置の操作上の制約もまた考慮に入れる。所定の地層に対して単位深さ当たりの地質的特徴及び予測される穿孔メカニックスのプリントアウトあるいは表示は、穿孔操作員にとって非常に役立ち、特に、穿孔プログラムの穿孔工程の最適化のために使用される、重要な情報を提供する。プリントアウトあるいは表示はさらに、有利に、予期される穿孔条件及び推奨される操作用パラメータについてのヘッド・アップ・ビューを提供する。
【００７７】
本実施例は、明確な形で、例えば図４を参照しながら本文で図解し説明したようなグラフの形式で、コミュニケートされる多くの複合した重大な情報を提供する。さらに、グラフの形式内に色を使用することで、重要な情報を強調する。さらにまた、表示２００は、有利に、穿孔者のロードマップを提供する。例えば、ガイドとしてその表示を持つことで、穿孔者は、所定のビットをいつ引くべきかの決定を支援される。その表示はさらに、性能及び穿孔メカニックスに対する操作上の制約の影響に関する情報を提供する。さらにまた、その表示は、推奨される操作用パラメータを選択する際の手助けとなる。表示を使用することで、より効率的で安全な穿孔が得られる。最も有益なことは、重要な情報が明確に伝達されることである。
リアルタイムな側面
本開示の別の実施例によれば、装置５０（図１）は、本文の上記で説明された通りで、さらに下で説明されるようなリアルタイムな側面を含む。特に、コンピュータ・コントローラ５２は、穿孔システムでドリルホールを穿孔する際の制御パラメータを制御するための予測される穿孔メカニックス出力信号に反応する。制御パラメータは、ビット上重量、ｒｐｍ、ポンプ流量、及び水圧、から成るパラメータのうちの少なくとも１つを含む。さらに、本文で説明されるように、コントローラ５２、検層計測器１６、測定デバイス・プロセッサ４４、及び他の適切なデバイスが、ドリルホールの穿孔中にリアルタイムで少なくとも１つの測定パラメータを得るために使用される。
【００７８】
コンピュータ・コントローラ５２は、さらに測定パラメータの逆算値と測定パラメータとを履歴照合させるための手段を含む。特に、測定パラメータの逆算値は、穿孔メカニックス・モデル及び少なくとも１つの制御パラメータ、の関数である。測定パラメータと測定パラメータの逆算値との間の規定された偏差に応じて、コントローラ５２は、次の、ａ）穿孔メカニックス・モデルを調整するステップ、ｂ）制御パラメータの制御を修正するステップ、あるいは、ｃ）警告操作を実行するステップ、のうちの少なくとも１つを実行する。
【００７９】
本開示の別の実施例によれば、穿孔システムの性能を予測するための方法及び装置は、所定の地層内でのドリルホールの穿孔中に、規定されたリアルタイム穿孔パラメータを測定するための手段を含む。穿孔パラメータは、所定のリアルタイム・パラメータを得るのに適した市販の（ＭＷＤデバイスのような）測定装置を用いて、ドリルホールの穿孔中に得られることができる。さらに穿孔システム装置は、所定のリアルタイム穿孔パラメータと、対応する予測されたパラメータとを比較するための、規定されたリアルタイム・モードで作用する。従って、本実施例は、一度だけか、繰り返しか、又は周期的なやり方で、１つ以上の操作モードを、単独か、又は組合せのいずれかで促進する。操作モードは、例えば、予測モード、較正モード、最適化モード、及びリアルタイム制御モードを含む。
【００８０】
本開示のさらに別の実施例では、コンピュータ・コントローラ５２は、この分野ではよく知られたプログラミング技法を用いて、本文で記述されるようなリアルタイム機能を実行するようプログラムされる。コンピュータ・ディスク又はコンピュータ読取り可能コードを伝達するための他の媒体（世界的なコンピュータ・ネットワーク、衛星通信など）といったような、コンピュータ読取り可能な媒体が含まれ、そのコンピュータ読取り可能な媒体は、その上に格納されたコンピュータ・プログラムを持つ。コンピュータ・コントローラ５２による実行用のコンピュータ・プログラムは、初期に開示されたものに似ていて、追加のリアルタイム能力の機能を持つ。
【００８１】
リアルタイム能力に関して、そのコンピュータ・プログラムは、予測される穿孔メカニックス出力信号に応じて、穿孔システムでドリルホールを穿孔する際の制御パラメータを制御するための命令を含み、そしてその制御パラメータは、ビット上重量、ｒｐｍ、ポンプ流量、及び水圧、からなるグループから選択される少なくとも１つを含む。またそのコンピュータ・プログラムは、ドリルホールの穿孔中にリアルタイムで測定パラメータを得るための命令を含む。最後に、そのコンピュータ・プログラムは、測定パラメータと測定パラメータの逆算値との履歴照合を行うための命令を含み、そこでの測定パラメータの逆算値とは、穿孔メカニックス・モデルと、少なくとも１つの制御パラメータとから成るグループから選択される少なくとも１つの関数である。さらに制御パラメータを制御するための命令は、測定パラメータと測定パラメータの逆算値との間の規定された偏差に応じて、ａ）穿孔メカニックス・モデルを調整するステップ、ｂ）制御パラメータの制御を修正するステップ、あるいはｃ）警告操作を実行するステップ、のうちの少なくとも１つを実行するための命令を含む。
【００８２】
穿孔予測解析システムの１つの実施例では、そのシステムが、ドリルホールの穿孔中に蓄積された実際のデータで見ること、及び、対応する計画段階で作られた予測と実際のデータとを比較することによって、履歴照合を実行する。履歴照合の結果に応じて、穿孔メカニックス予測モデルのいくつかの因数（例えば基礎的な仮定）が、予測された性能と実際の性能とがより良く照合するように調整される必要がある。これらの調整は、特定の地理的な地域に特有の地層環境に関係する様々な因数、及びその環境が特定のビット設計とどのようにインターフェースするかということ、に起因していると言える。
【００８３】
言及されたように、本実施例のリアルタイムの側面は、ドリルホールが穿孔されている間に、予測された性能と実際のパラメータとの比較を実行することを含む。リアルタイムの側面を持つことで、本実施例は、エンドオブジョブ分析の１つの欠点、すなわち、エンドオブジョブ分析と共に、「学習されたレッスン」がそれに続くドリルホールに単に適用されることができるだけであるという欠点を克服する。それとは対照的に、本実施例のリアルタイムの側面を持つことで、（穿孔されているドリルホールに適用可能な）穿孔メカニックス予測モデルに要求される任意の調整を行なうことができるし、特定のドリルホールに対する穿孔工程をより良く最適化するのに適した他の調整も行なうことができる。さらにリアルタイムの側面は、所定の現場でのドリルホール（複数可）に関する習熟曲線、及び各々のドリルホールに対応する最適化工程を、加速する。さらに本文の後段で説明されるように、これらの利点のすべてが、測定ツールとしてビットを用いることに依存しない。
リアルタイム最適化
ここで図７を参照して、本開示の実施例に従う、所定の地層用の穿孔システムの予測性能についてのディスプレイ３００が、前に本文で記述された図１の穿孔予測解析及び制御システム５０と関連させて示される。ディスプレイ３００は、深さに対するデータのプロットを含み、そのデータは、深さ３０２、ログ・データ３０４、岩質３０６、孔隙率３０８、岩石強度３１０、ビット摩耗３１２、及び操作用パラメータ３１４を含む。各それぞれのプロット用に表示されるデータは、図１〜６に関して本文の前段で説明されるように、そして後段で説明されるようにして得られる。
【００８４】
ディスプレイ３００の第１の領域３１６は、ＭＷＤセンサの深さ位置より上のそれぞれの深さに関係する情報及びデータによって特徴づけられる。第１の領域３１６のそのような情報は、本質的に、あたかも作業が完了した後にデータが収集され解析されたかのように、正確であると考えられる。従って、第１の領域３１６のデータは、たいていエンドオブジョブの場合の「較正モード」のように見える。操作用パラメータの列３１４内の実線３１８は、実際のＲＯＰを示し、そして破線３２０は、予測モデルが、実際の穿孔パラメータ（例えばＷＯＢ３２２及びＲＰＭ３２４）を用いてログ計算された岩石強度３１０から、ＲＯＰに対して予測していたものを表す。
【００８５】
「エンドオブジョブ」モードにおいて、穿孔予測解析及び制御システムは、所定のドリルホールに対する予測モデルの精度を評価するために、及び、特定の現場あるいは地域におけるそれに続くドリルホールに対する調整を必要に応じて行うために、予測されたＲＯＰと実際のＲＯＰとを比較する。リアルタイム（ＲＴ）ジョブであるため、接近した履歴照合が、達成され、予測モデルが所定の環境内でうまく作動していることを示すようになるまで、穿孔予測解析及び制御システム５０（図ｌ）が、所定のドリルホール内で作動しているビットに対して初期の穿孔段階で調整を行う。従って、穿孔予測解析及び制御システムは、よいオフセット情報があると仮定して、今後のＲＯＰをうまく予測すべき立場にある。より良く予測された今後のＲＯＰは、穿孔予測解析及び制御システムが、特定の現場のそれに続くドリルホール内で、いつビットの切れ味が悪くなり、引き抜かれるべきであるかを判断するのを支援することができる。
測定ツールとしてのビット
次の例は、岩石強度の逆算を取り扱うが、本文で開示されるような異なるパラメータに関して逆算を行うことが可能である。図７を再び参照して、第２の領域３２６は、ビットとＭＷＤセンサ間の区域におけるそれぞれの深さに対応する情報及びデータによって特徴づけられる。穿孔パラメータ・データ（例えばＷＯＢ、ＲＰＭ、及びＲＯＰ）は、ほとんど瞬時測定されることができるので、ビットの深さでのそれらのデータが知られる。穿孔予測解析及び制御システム５０（図１）は、ＭＷＤセンサの上の領域３１６では、よいＲＯＰ履歴照合を得る。従って、穿孔予測解析及び制御システム５０は、所定の深さ（複数可）での実際の穿孔パラメータ及び結果としてのＲＯＰから、何等かの「示唆される」測定パラメータを逆算することができる。
【００８６】
「示唆される」パラメータとは、ビットに対応する深さとＭＷＤセンサに対応する深さの間の区間である領域３２６内で生じるパラメータ（複数可）のことであり、したがって、測定デバイスが所与の時間内にその区間をまだ横断していないので、「示唆される」パラメータは、測定されたデータから計算されることはできない。関連するＭＷＤセンサ・データが利用可能になった後、穿孔予測解析及び制御システム５０は、そこから岩質及び岩石強度パラメータを決定することができる。そうして、例えば穿孔予測解析及び制御システム５０は、ログで計算された岩石強度と「示唆される」岩石強度とを比較することができる。図７では、ログで計算された岩石強度が、実線３２８として図示される。また、「示唆される」岩石強度は点線３３０として図示される。
【００８７】
以下の説明は、穿孔予測解析及び制御システム５０が、「示唆される」パラメータを決定するための、上記で説明された技術を利用する方法を説明する。「ビットでの」測定が、「検証」測定から外れ始めた場合、穿孔予測解析及び制御システムは、ダウンホールで何かが間違って進行したことを示唆する。ビットが破損されたか又はボールアップされた、坑洗浄効率に問題がある、穿孔効率が変化した、などである。例えば、領域３１６において利用可能であるように、対応する実際に測定されたパラメータ値が、ログ・データから引き出されることができるまでは、穿孔予測解析及び制御システム５０は、他の何等かの計算に対して、示唆されるパラメータ値を用いることになる。
【００８８】
良いオフセットデータが利用可能な場合、穿孔予測解析及び制御システム５０は、穿孔されているドリルホールの最適化を促進するために、それに依存することができる。しかしながら、全くオフセット情報の無い調査井を穿孔する場合、穿孔予測解析及び制御システムは、そのドリルホールを最適化するために穿孔ドリルホールからの「示唆される」データを用いる。
【００８９】
言いかえれば、逆算された測定パラメータの値は、測定パラメータの値と履歴照合されるか、あるいは比較される。第１の例では、逆算された測定パラメータは、ＭＷＤセンサのレベルより上のドリルホールの第１の区間（図７の領域３１６のような）の値に対応する。この第１の区間で逆算された値に関して、穿孔予測解析及び制御システムは履歴照合を実行する。この第１の区間で履歴照合を行う１つの理由は、穿孔予測解析及び制御システムが、穿孔メカニックス・モデル（複数可）が適切に動作しているかどうかを判定するためである。
【００９０】
第１の区間で、履歴照合比較での規定された量より大きな任意の偏差に関しては、穿孔解析及び制御システムは、予測穿孔メカニックスの生成用の穿孔メカニックス・モデルに対して適切な調整を行う。特に、偏差の許容レベルが達成されるまでは（つまり測定パラメータと測定パラメータの逆算値との間の履歴照合偏差が、偏差の許容レベル内になるまで）、穿孔予測解析及び制御システムは、それぞれのモデルの基礎を成す仮定を調整する。
【００９１】
さらに第１の区間に関連して、１つ以上のそれぞれの穿孔メカニックス・モデルに適切な調整を行うことで、穿孔解析及び制御システムは、ドリルホールをさらに穿孔するための、穿孔メカニックスについての対応する予測を向上させる。言いかえれば、穿孔解析及び制御システムは、穿孔工程中に穿孔メカニックス・モデルを微調整する。それに応じて、穿孔システムは、微調整された穿孔メカニックス・モデルに基づいて、１つ以上の制御パラメータの制御を修正する。微調整は、ドリルホールの穿孔が前進するにつれて、穿孔パラメータの最適化に役立つ。
【００９２】
第２の例では、（図７の領域３２６のような）ＭＷＤ測定デバイスとドリルビットとの間のドリルホールの第２の区間内で、穿孔予測解析及び制御システムが、第１の区間とはわずかに異なるやり方で、測定パラメータと測定パラメータの逆算値との履歴照合を利用する。この第２の区間で履歴照合を行う１つの理由は、穿孔予測解析及び制御システムが、ビットの状態、及びビットが地層とどのように相互作用しているかということを見抜くことができるようにするためである。
【００９３】
第２の区間内で、規定された制限より大きな偏差があることが履歴照合によって明らかになる場合、履歴照合の偏差は、穿孔システムによるドリルホールの穿孔に潜在的な問題があること（例えばビットに）を示す。そうではなくて、許容範囲内の履歴照合内の偏差は、予測された通りに穿孔システムによるドリルホールの穿孔がなされたことを示す。第２の区間内での測定パラメータの逆算値に関して、逆算値は、それぞれの区間に対してドリルホールを穿孔する際の実際のパラメータ（地質的な値は欠如している）によって示唆される。
【００９４】
ここで説明されたようなリアルタイムの機能は、穿孔予測解析及び制御システムの能力に強力な追加能力を提供する。
従って、本開示の穿孔システム方法及び装置は、穿孔モードが後に続く予測モードを実現するための、規定されたやり方で動作する。予測モードで得られるパラメータと、穿孔モードで得られたパラメータとの比較は、所定のドリルホール又はそれに続くドリルホールの予測モデル及び穿孔に関して修正し（又は）調整を行うことに関する有益な洞察力を提供する。また穿孔システムの方法及び装置は、単位深さ当たりの予測パラメータ（例えば予測岩石強度）に照らしてリアルタイム・パラメータを調べること、及び（例えば穿孔メカニックス・モデル内で用いられる基礎的な仮定に対して）適切な調整を行うこと、によって穿孔の最適化を実施する。
【００９５】
穿孔予測装置は、実際の穿孔サイトとは異なるロケーションに配置されることができる。すなわち、予測装置は、リモート・ロケーションにあって、インターネット又はそれと同種のものといったような世界的な通信網を介して実際の穿孔サイトとインタフェースすることができる。また予測装置は、リアルタイム・オペレーション・センタ（ＲＯＣ）にあってもよく、その場合のＲＯＣは、穿孔サイト及び穿孔装置とつながる衛星リンク又は他の適切な通信リンクを持つ。
【００９６】
また本実施例は、ドリルホールを穿孔している間の測定デバイスとして、規定のビットの使用を促進する。岩石の圧縮強度の変化の発生といったような、ドリルホール穿孔中の地層変化と共に、それに対応する変化が、ドリルホール穿孔中のビットの反応に生じる。例えば、地層の変化で、ビットは不平衡になるか、振動するか、あるいは他の同じような変化を受けることがある。穿孔システム装置は、適切な測定デバイスを用いて、ビット性能におけるそのような変化をモニタする。例えば、ビット性能をモニタするための１つの方法は、ビットの適切なセンサを介するものである。
【００９７】
ビットのセンサはまた、ボアホールの所定のパラメータをマッピングするための手段を提供することができる。例えば、ドリルホールの穿孔中に、穿孔システム装置は、測定パラメータの関数としてビットで測定された（あるいは実際の）岩質と、予測された岩質とを比較することができる。ビット内、あるいはドリルストリングに沿ったビットに最も近いところに配置される適切なセンサが使用され得る。
【００９８】
また穿孔システム装置は、穿孔センサがビットの後ろのドリルストリング上に配置される、典型的な穿孔間測定（ＭＷＤ）センサを含む。例えば、ＭＷＤセンサは、ほぼ５０〜１００フィート程度、ビットから離れたところにある。その結果、ＭＷＤセンサによって為される測定は、ドリルホールの穿孔中にリアルタイムで、ビットの後を遅れて進む。ビット摩耗のパラメータに関して、本実施例の方法は、ドリルホールを穿孔するステップと、穿孔しながら、予測されたビット摩耗パラメータ及び逆算されたビット摩耗パラメータ（ＭＷＤ測定値から決定されるような）を比較するステップとを含む。さらにその方法は、測定されるビット摩耗が、予測された摩耗に関連して周期的に更新され、全体的に最良の穿孔性能を達成するための適切な調整が推奨され（又は）為されるといった、ビット摩耗状態の強化を含む。言いかえれば、予測された摩耗性能は、測定されるビット摩耗性能を表わすリアルタイムで測定さえるパラメータと比較されることができる。
【００９９】
本実施例はさらに、１週間程度かそれ以上事後の最適化及び較正と比較されながら、事実上同日の「リアルタイム」での最適化及び較正を促進する。リアルタイムでの最適化及び較正は、有利に、ドリルホール穿孔中のビットの穿孔性能にプラスの効果を提供する。従って、本実施例の穿孔システム及び方法は、予測された穿孔パラメータ及び性能に対する実際のそれとの比較結果（あるいは履歴照合）に基づいて、現実世界のシナリオにより良く適合するように、適切なパラメータ調整を促進する。
【０１００】
実際のパラメータと予測されたパラメータとの相違がカバーされなくなる（つまり規定の最大量を越える）場合、本実施例の穿孔システム方法及び装置は、規定された反応に従って、それに応じて動作する。例えば、履歴照合に所定の制限を越える任意の偏差があると査定されることに反応して、穿孔システム及び方法は、予測された穿孔性能と実際のそれとの比較の結果の関数として様々なパラメータを調整する。予測された穿孔パラメータと実際のそれとの比較によって、不利な又は望ましくないビット摩耗であるという指摘がなされることもある。さらなる査定によって、その偏差が、ビット摩耗又は他のいくつかの悪条件によるものであるかどうかの指摘がなされることも可能である。
【０１０１】
典型的なシナリオでは、穿孔システムは、自動的な穿孔制御モードと手動の制御モードとの間で作動する。規定された制限を越える履歴照合の相違に応じて、本開示の実施例は警告操作を実行することができる。警告操作は、何かが間違っていて、注意が必要であるという指示を提供するステップを含む。またシステム及び方法は、自動の穿孔制御モードをやめて、対応する相違が解消されるまでは、自らを手動の制御モードに置く。
【０１０２】
また穿孔システム装置及び方法は、色分けされたインディケータ、あるいは所定の表示及び／又はフィールド・アプリケーションに適する他の適切なインディケータといったような適切な警報インディケータを含む警告操作を実行することができる。所定の警告操作において、ディスプレイに保持される規定の情報は、対応する情報に注意を引き付けるやり方で、強調表示されたり、動かされたりしてもよい。
【０１０３】
赤いインディケータは、例えば初期のビット故障の可能性があることを表わすために、提供されされてもよい。そのような初期のビット故障は、予測されたパラメータと実際のパラメータとの相違が、規定された最大限の相違より大きくなる場合に、引き起こされることがある。黄色のインディケータは、警告の状態を示してもよく、そこでは、予測されたパラメータと実際のパラメータとの相違が、規定された最小限の相違より大きいが、最大限の相違より小さい。最後に、緑のインディケータは、全体的に受入可能な状態を示してもよく、そこでは、予測されたパラメータと実際のパラメータとの相違が、規定された最小の相違より小さい。後の例においては、予測と実際との相違は予定通りで、穿孔は比較的乱されずに進み得る。
【０１０４】
本実施例は、適宜に、警報あるいは初期警告の形態を提供する。そうして、調整するか、あるいは調整しないかのリアルタイムの決定が、以前に可能であったよりも、より多くの情報に基づくやり方で為されることができる。さらに本実施例は、例えばディスプレイを利用して、ドリルホールの穿孔についてのリアルタイムでの観察を提供する。
【０１０５】
ドリルホールを穿孔しているドリルビットの実性能と予測性能との差に関してさらに説明すると、ビットが、検層ツールに先んじて、最初にボアホール内にあることが注目される。ビットでのリアルタイム・パラメータは、所定の量だけ、検層ツールより先んじている。ビットでのリアルタイム・パラメータが先行するのは、時間及び距離の見地においてであり、そのような時間及び距離は、検層ツールがドリルストリングに沿ってビットから離れて配置されているその対応する距離を、検層ツールが通過するのに要する時間に相当する。適切な穿孔メカニックス・モデルに関連して、ビットによって穿孔されている岩石の圧縮強度といったような特定の測定値が、これらのリアルタイム・パラメータでもって示唆されることができる。ビットでの他の典型的なリアルタイム・パラメータは、ＷＯＢ、ＲＰＭ及びトルクを含む。
【０１０６】
リアルタイム・パラメータ及び測定情報と共に、穿孔システム装置は、ビットが示唆したもの、つまり、示唆されたものが実際にそこにあったのか否かを検証するために、（ＭＷＤ設備のような）穿孔しながら検層する計測器を使用する。ＭＷＤ検層ツールは、予測されたパラメータ及び実際の性能によって与えられるような、ビットが示唆したものを連続的に検証するために使用されることができる。例えば、検層ツールが岩石強度に比例するパラメータを感知している場合、そのパラメータ情報は、処理のために穿孔システム予測兼解析装置に送られる。予測兼解析装置は、穿孔されている岩石の本当の状態についての指摘を作成することにより、その圧力情報を処理する。岩石の本当の状態が予測通りである場合、穿孔工程は先に進むことが許される。もし予測通りでない場合、穿孔工程は適切になるよう変更されるか、又は修正される。従って、穿孔予測及び解析システムは、規定されたやり方で、ドリルホールの穿孔を制御することができる。１つの規定されたやり方は、自動の穿孔制御モードと手動の穿孔制御モードとの間の交替を含む。
【０１０７】
別の典型的なＭＷＤツールは、ビット振動測定ツールを含む。振動データに基づいて、穿孔予測及び解析システムは、所定のビットがダウンホールでビット損傷を受けたかどうかの判定をする。振動測定ツール出力データ内に生じる反曲点は、振動レベルの較正あるいは更新が必要であることを示す。振動データに基づくビット・パラメータの最適化を用いて、穿孔予測及び解析システムは、所定のビットが、重大な又は破局的な損傷を発生すること無く、どれだけの力に耐えることができるかを判定する。そのような解析は、先のビット振動／性能の検討から引き出される性能データの使用を含み得る。ここで説明されるように、穿孔予測及び解析システムは、ここで説明されるような機能を実行するための適切なプログラム・コードを持つ少なくとも１つのコンピュータ読取り可能な媒体を含む。
【０１０８】
また本発明は、ボアホールの安定性関係の診断に関連する。適切な描写を用いて、ボアホール・マッピングが、所定の地層内の任意のひび割れを解析するために、実施されることができる。地層内のひび割れの配置が、穿孔の可能性に影響を及ぼすことがある。断裂又はひび割れのマッピングは、岩石が破損される範囲について、いくつかの指示を提供する。断裂は岩石強度の急速な低下の存在を示すものである。
【０１０９】
また、誤差が最小限になるよう留意することが重要である。多くの未知のものがある。あるダイレクトな量子化が存在しないならば、ある原因へ誤差を配分することは正しくない。これは推定と測定との差に関係する。穿孔しながら測定する適切な装置を用いるので、様々なログ・データを地表へ送ることができる。しかし、ダウンホールには多くの測定値がありながら、選択されたものしか地表へ送ることができない。そのような制限は、現在の技術では、可能な測定値のすべてを直ちに地表へ伝送することができないことが、主たる原因である。
【０１１０】
本実施例の穿孔システム装置及び方法はまた、測定ツールとしてビットを利用する。例えば、ビットの震動の高調波は、測定ツールとしてビットを使用することを可能にする。震動データは、較正の目的に役立つことが分かる。ドリルホールを穿孔するある例では、特定の岩質に関する、並びにＷＯＢ、トルク及びＲＯＰの様々なパラメータを指定するための、利用可能なデータを考慮に入れるために、ビットが指定されることができる。その方法は、ドリルホールを穿孔しＲＯＰをモニタするステップと、岩質を観察するステップと、プロセスの一環としてＷＯＢを決定するステップとを含む。この例において、ビットは、何が穿孔されつつあるかの予測を開始するための最初の測定デバイスであり、そして様々な検層ツールがビット測定値を検証する。
【０１１１】
本方法及びシステム装置はさらに、パラメータの逆算を含み、そうして、予測されたパラメータに逆算されたパラメータを重ね、何が実際に起こっているかを評価する。その後、その方法とシステムの装置は、そのビットに何が実際に起こっているかを決定することに応じて、微調整、及び／又は適切な調整を行う。従って、測定ツールとしてビットを用いれば、ダウンホールでビットに何が起こっているのかを分析検査するための５０〜１００フィート程度早い（段階での）事前通知が、可能となる。
【０１１２】
さらに、測定ツールとしてビットを用いると、ビットがまだ活動状態にある（つまり、穿孔を継続することができる）かどうか、あるいは他のしかるべき評価を分析検査することができる。例えば、ビット測定は、ビットが予期しない何かが行ったことを指摘することができる。ドリルストリング上のＭＷＤセンサは、ビット測定が指摘したものを検証することができる。ＭＷＤセンサは、予期されたより早かったのか、遅かったのか。講ずるべき適切な処置は何であるか。障害があるか。センサとしてビットを用いることによって、予測及び解析システムは、ビットが予測されたように機能しているかどうかを示すための振動を観察し（又は）測定することができる。従って、予測及び解析システムは、測定ツールとしてビットを用いて観察されるものに基づいて、推奨される穿孔パラメータを更新することができる。予測及び解析の装置は、測定ツールとしてビットを用いると共に、（例えばビットの１フィート先を見る）ルックアヘッド・アプリケーションに対して、穿孔装置があると予想される場所にパラメータを調整することができる。
【０１１３】
測定ツールとしてビットを用いることで、予測及び解析システムは、岩石の異方性、方向特性、圧縮強度、及び／又は孔隙率を分析検査することができる。水平のドリルホールについては、ドリルが垂直面から９０度の角度で進む必要がある。相対的な傾斜角度が変化しても、孔隙率は同じである。
【０１１４】
履歴照合モード又は最適化モードにおいて、ＭＷＤセンサは、ビットより５０〜１００フィート後ろにあるか、ビットのところにあるか、あるいは、ビットの前方を測定しているか、である。１つの操作モードでは、システムが提案を生成し、ドリルホールの穿孔中にその提案を利用する。例えば、その提案は、単位深さ当たりの岩質及び予測される岩石強度を含み得る。穿孔中に、システムは、所定の深さの岩石強度を逆算し、次に、その岩石強度の逆算された測度を、測定ツールが対応する境界線を横断する（つまり、地層を通過する）ことによって利用可能となる情報と、比較する。その後、システムは、予測された岩石強度及び実際の岩石強度との履歴照合を実行する。履歴照合の後に続いて、システムは適切なパラメータ調節（複数可）を行う。
【０１１５】
システムは、穿孔システムが、ビットで反応すると予測されたように反応していることを検証するか又は判定するために、履歴照合を実行する。システムはさらに、表示メカニックス及び有効な岩石強度の逆算値（予測された）、を利用するリアルタイム・モードで、動作する。センサが所定の深さ付近を通過する時、システムは圧縮の岩石強度（又は孔隙率）パラメータを計算する。泥水自動記録器が、測定された岩石強度と予測された岩石強度較正との対比と共に、用いられるが、そこでの泥水自動記録器は使用に先立って、適切に較正される。
【０１１６】
ここで説明されるように、穿孔予測解析及び制御システムは、ビットに近いところのデータを利用する。従って、そのシステム及び方法は、以前のいかなる不確定要素をも、はるかに小さくする。ドリルホールの穿孔に関して、このことは進歩である。経験に基づいて言えば、予期しない地質学的なシナリオがオフセット井で生じるのが、一般的である。
【０１１７】
本実施例によれば、リアルタイムは、データがダウンホールで取得される時刻と、そのデータが所定の瞬間に穿孔操作員に利用可能となる時刻との間の時間の消失によって特徴づけられることができる。すなわち、穿孔操作員がデータを得るまでに、どれくらいの時間がかかるかということである（２週間と１日との対比）。穿孔予測解析及び制御システムのリアルタイムの側面によって、システムは、短時間内にビットが何を行っているかを判定し、何が調整される必要があるかを判定することが出来、修正されたＷＯＢ、ＲＰＭ、又は他の適切な操作用パラメータをリアルタイムで出力する。
【０１１８】
ビット摩耗に関して、穿孔解析及び制御システムは、ビット摩耗インディケータを含む。ビット摩耗インディケータは、ビットが摩耗すると、ビット摩耗の異なった状態に対して異なるサイン又は音響信号が生成されるということを特徴とする。またシステムは、適切な測定デバイスを介して、ビットの摩耗状態の測定を決定するためのサインあるいは音響信号を測定する能力を含む。
【０１１９】
ここで説明されたように、操作用パラメータは、少なくとも１つの予測されたＲＰＭ、ＷＯＢ、コスト、ＲＯＰ及びＲＯＰ−ＡＶＧを含む。これらの予測された操作用パラメータは、図１の穿孔予測解析及び制御システム５０のディスプレイ出力に表示される。測定パラメータは、リアルタイムで測定されるか又は（例えば適切な計算によって）得られるドリルホールの穿孔に関連する任意のパラメータを含むことができる。測定パラメータは、１つ以上の操作用パラメータを含むことができる。制御パラメータは、ドリルホールの穿孔に影響を及ぼすか又は変更するために、手動で又は自動制御を介してのいずれかで、修正されるか又は制御されることを前提とする任意のパラメータを含むことができる。例えば、制御パラメータは、直接（あるいは間接の）制御を受ける１つ以上の操作用パラメータを含む。
【０１２０】
本発明のほんの少しの典型的な実施例が、上記で詳細に記述されたが、この分野の技術を持つ人々であれば、典型的な実施例において本発明の斬新な教え及び長所から大きく外れること無く、多くの修正が可能であることが容易に理解されるだろう。従って、そのような修正はすべて、次の特許請求の範囲に定義されるような本発明の範囲内で含まれるように意図される。特許請求の範囲では、手段及び機能の条項が、列挙された機能を実行するものとしてここに記述された構造、及び構造的な同等物だけでなく、等価な構造をもカバーするように意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、所定の地層における規定された穿孔プログラムに従って、ドリルホール（複数可）を穿孔するための穿孔システムの性能を予測するための装置を含む穿孔システムを図示する。
【図２】図２は、所定の地層における規定された穿孔プログラムに従って、ドリルホール（複数可）を穿孔するための穿孔システム及びその使用法を最適化するための方法であって、さらに穿孔システムの性能の予測も含む、方法を図示する。
【図３】図３は、本開示の穿孔性能を予測する方法及び装置の実施例に使用するための地質モデル及び穿孔メカニックス・モデルを示す。
【図４】図４は、本開示の方法及び装置に従って、所定の地層用の穿孔システムについて予測された性能を表示する１つの実施例を図示する。
【図５】図５は、本開示の方法及び装置に従って、所定の地層用の穿孔システムについて予測された性能を表示する１つの実施例を図示する。
【図６】図６は、本開示の方法及び装置に従って、所定の地層用の穿孔システムについて予測された性能を表示する１つの実施例を図示する。
【図７】図７は、本開示の穿孔予測解析及び制御システムのパラメータ及びリアルタイムな側面についての典型的な表示の実施例を図示する。
【符号の説明】
１２    穿孔装置
１４    ボアホール
１６    検層ツール
１８    サブ
２０    ドリルストリング
２２    ドリルビット
２４    地層
２６    掘穿泥水
２８    泥溜め
３０    坑口
３２    環状空間
３４    金属ケーシング
３６    側壁
３８    ポンプシステム
４０    泥水供給管路
４２    流体排出ダクト
７０    ダウンホール・モータ
７２    トップ・ドライブモータ
７４    ロータリ・テーブルモータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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