ПЛАНИРОВАНИЕ СКВАЖИНЫ С ПОМОЩЬЮ ГЕОМЕХАНИЧЕСКОГО СДВИГА
BOREHOLE PLANNING USING A GEOMECHANICAL SHIFT

Перекрестная ссылка на родственную заявку
[0001] Настоящая заявка испрашивает приоритет по обычной заявке на патент США № 16/248 943 под названием WELL PLANNING USING GEOMECHANICS NUDGE, поданной 16 января 2019 г., содержание которой включено в настоящий документ посредством ссылки.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] В ходе бурения стволов скважины вглубь земной поверхности возникают различные типы проблем. Одной из возникающих проблем является механическое разрушение стенки ствола скважины, которое может возникнуть в результате взаимодействия окружающего пласта породы и работ по бурению скважины. В попытке предвидеть и устранить подобные разрушения механические свойства пласта породы могут быть смоделированы с помощью модели механических свойств геологической среды (MEM - англ.: mechanical earth model), которая может позволить имитировать и оценивать влияние работ по бурению, различных планов скважин и т. д. на эффективность и безопасность бурения скважин. Механические свойства породы, а также ориентация бурения/скважины, давление и температура бурового раствора, среди прочего, являются факторами, управляющими этим взаимодействием и определяющими устойчивость ствола скважины. Исходя из анизотропии местных напряжений в пласте и деформации породы, а также прочностных неоднородностей и анизотропии, должен существовать ряд траекторий, которые делают бурение скважин более безопасным и эффективным по сравнению с бурением в других направлениях.
[0003] Таким образом, анализ геомеханических данных и моделирования является неотъемлемой частью планирования трассы скважины (т. е. траектории, вдоль которой будет пробурена скважина). Такой анализ может предоставить решение и/или рекомендацию в отношении благоприятных ориентаций скважины и практических методов бурения на основании интеграции геомеханического моделирования в систему планирования скважины. Более того, такой анализ может учитывать другие инженерные факторы проектирования скважины, например, степень искривления ствола скважины, которые могут быть объединены и включены в модель для улучшения конструкции скважины.
[0004] Это геомеханическое моделирование для процесса проектирования скважины обычно основывается на опыте интегрированного многопрофильного геолого-геофизического моделирования и возможностях моделирования на основе аналитики больших массивов данных. Таким образом, этот процесс обычно осуществляется с помощью метода проб и ошибок междисциплинарной командой с широким спектром опыта. Процесс обычно начинается с плана скважины («инженерно-изыскательные работы»), после чего план скважины итеративно заменяется другими планами скважины (модификациями предыдущего плана скважины), пока не будет выбрана результирующая трасса скважины. Успех и эффективность процесса определения того, как изменить план скважины, во многом зависят от опыта оператора и эффективного взаимодействия между системой планирования скважины и системой геомеханического моделирования.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Раскрывается способ планирования и бурения скважины. Способ включает получение геомеханических и геологических данных для подземной области и получение начальной траектории скважины, включающей в себя трассу скважины и опорные точки. Каждая опорная точка имеет один или более интервалов трассы скважины, связанных с ней. Способ включает проведение анализа устойчивости ствола скважины вдоль траектории скважины частично на основе геомеханических и геологических данных. Проведение анализа устойчивости ствола скважины включает в себя идентификацию подмножества интервалов трассы скважины вдоль траектории скважины в качестве имеющих риск неустойчивости. Способ включает вычисление геомеханического сдвига для одной или более опорных точек вдоль траектории скважины. Геомеханический сдвиг вычисляют в качестве производной устойчивости ствола скважины в одной или более опорных точках. Способ включает модификацию одной или более опорных точек и одного или более интервалов трассы скважины, связанных с ними, частично на основе геомеханического сдвига для генерирования модифицированной траектории скважины.
[0005] Кроме того, раскрывается вычислительная система. Вычислительная система включает в себя один или более процессоров и запоминающую систему, включающую в себя один или более энергонезависимых компьютерочитаемых носителей, хранящих команды, которые при выполнении по меньшей мере одним из одного или более процессоров инициируют выполнение вычислительной системой операций. Операции включают в себя получение геомеханических и геологических данных для подземной области и получение начальной траектории скважины, включающей в себя трассу скважины и опорные точки. Каждая опорная точка имеет один или более интервалов трассы скважины, связанных с ней. Операции включают в себя проведение анализа устойчивости ствола скважины вдоль траектории скважины частично на основе геомеханических и геологических данных. Проведение анализа устойчивости ствола скважины включает в себя идентификацию подмножества интервалов трассы скважины вдоль траектории скважины в качестве имеющих риск неустойчивости. Операции включают в себя вычисление геомеханического сдвига для одной или более опорных точек вдоль траектории скважины. Геомеханический сдвиг вычисляют в качестве производной устойчивости ствола скважины в одной или более опорных точках. Операции включают в себя модификацию одной или более опорных точек и одного или более интервалов трассы скважины, связанных с ними, частично на основе геомеханического сдвига для генерирования модифицированной траектории скважины.
[0006] Кроме того, раскрывается энергонезависимый компьютерочитаемый носитель. На носителе хранятся команды, которые при выполнении по меньшей мере одним из одного или более процессоров инициируют выполнение вычислительной системой операций. Операции включают в себя получение геомеханических и геологических данных для подземной области и получение начальной траектории скважины, включающей в себя трассу скважины и опорные точки. Каждая опорная точка имеет один или более интервалов трассы скважины, связанных с ней. Операции включают в себя проведение анализа устойчивости ствола скважины вдоль траектории скважины частично на основе геомеханических и геологических данных. Проведение анализа устойчивости ствола скважины включает в себя идентификацию подмножества интервалов трассы скважины вдоль траектории скважины в качестве имеющих риск неустойчивости. Операции включают в себя вычисление геомеханического сдвига для одной или более опорных точек вдоль траектории скважины. Геомеханический сдвиг вычисляют в качестве производной устойчивости ствола скважины в одной или более опорных точках. Операции включают в себя модификацию одной или более опорных точек и одного или более интервалов трассы скважины, связанных с ними, частично на основе геомеханического сдвига для генерирования модифицированной траектории скважины.
Следует понимать, что это краткое изложение предназначено только для представления некоторых аспектов настоящих способов, систем и носителей, которые подробно описываются и/или заявляются ниже. Соответственно это краткое изложение не несет ограничительного характера.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
[0007] Сопровождающие графические материалы, которые включены в данное описание и являются его частью, иллюстрируют варианты осуществления настоящих идей и, вместе с описанием, служат для объяснения принципов настоящих идей. На фигурах:
[0008] на фиг. 1 изображен пример системы, содержащей различные компоненты управления для работы с различными аспектами геологической среды согласно одному варианту осуществления;
[0009] на фиг. 2 изображена блок-схема способа бурения, например, включающего проектирование и оптимизацию плана скважины с помощью анализа геомеханического сдвига, согласно одному варианту осуществления;
[0010] на фиг. 3 изображена траектория скважины в подземной области согласно одному варианту осуществления;
[0011] на фиг. 4 изображена траектория скважины, изображенная на фиг. 3, с наложенным на нее результатом анализа устойчивости ствола скважины согласно одному варианту осуществления;
[0012] на фиг. 5 изображен интервал с высоким риском траектории скважины, изображенной на фиг. 4, согласно одному варианту осуществления;
[0013] на фиг. 6 изображена визуализация траектории скважины, изображенной на фиг. 4, с анализом геомеханического сдвига, рассчитанным для ее опорной точки, согласно одному варианту осуществления;
[0014] на фиг. 7 изображена другая траектория скважины в подземной области с двумя вычислениями геомеханического сдвига, выполненными вдоль ее интервала, согласно одному варианту осуществления;
[0015] на фиг. 8 изображено концептуальное представление вычисления геомеханического сдвига согласно одному варианту осуществления;
[0016] на фиг. 9 изображен схематический вид вычислительной системы согласно одному варианту осуществления.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0017] Далее будут подробно рассмотрены варианты осуществления, примеры которых проиллюстрированы на сопровождающих графических материалах и фигурах. В последующем подробном описании изложены многочисленные конкретные детали для обеспечения полного понимания изобретения. Однако среднему специалисту в данной области техники будет очевидно, что изобретение может быть осуществлено на практике без этих конкретных деталей. В иных случаях, известные способы, процедуры, компоненты, схемы и сети подробно не описываются, чтобы неоправданно не затруднять понимание аспектов вариантов осуществления.
[0018] Кроме того, следует понимать, что, хотя термины первый, второй и т. д. могут применяться в настоящем документе для описания различных элементов, эти элементы не должны ограничиваться этими терминами. Эти термины применяются только для отличения одного элемента от другого. Например, первый объект или этап может называться вторым объектом или этапом, и, аналогичным образом, второй объект или этап может называться первым объектом или этапом, без отступления от объема настоящего изобретения. Как первый объект или этап, так и второй объект или этап являются объектами или этапами соответственно, но они не должны рассматриваться как один и тот же объект или этап.
[0019] Терминология, применяемая в описании в настоящем документе, предназначена для описания конкретных вариантов осуществления и не должна рассматриваться как ограничивающая. В контексте описания и прилагаемой формулы изобретения все формы единственного числа также включают в себя формы множественного числа, если контекст явно не указывает на иное. Кроме того, следует понимать, что термин «и/или» в контексте настоящего документа означает и охватывает любые возможные комбинации одного или более связанных перечисляемых элементов. Далее следует понимать, что термины «включает», «включающий», «содержит» и/или «содержащий» в контексте настоящего описания указывают на наличие указанных признаков, целых величин, этапов, операций, элементов и/или компонентов, но не исключают наличие или добавление одного или более иных признаков, целых величин, этапов, операций, элементов, компонентов и/или их групп. Далее, в контексте настоящего документа термин «если» может рассматриваться в значении «когда» или «при», или «в ответ на определение», или «в ответ на обнаружение», в зависимости от контекста.
[0020] Следует обратить внимание на процедуры, способы, методики и последовательности действий обработки, которые соответствуют некоторым вариантам осуществления. Некоторые операции в описанных в настоящем документе процедурах, способах, методиках и последовательностях действий обработки могут быть объединены, и/или порядок некоторых операций может меняться.
На фиг. 1 изображен пример системы 100, которая содержит различные компоненты 110 управления для работы с различными аспектами геологической среды 150 (например, среды, которая содержит геологический бассейн, коллектор 151, одно или более разрывных нарушений 153-1, одно или более геологических тел 153-2 и т. п.). Например, компоненты 110 управления могут обеспечить непосредственное или опосредованное управление обнаружением, бурением, нагнетанием, извлечением и т. д. в отношении геологической среды 150. В свою очередь, дополнительная информация о геологической среде 150 может стать доступной в виде обратной связи 160 (например, необязательно в качестве входных данных для одного или более из компонентов 110 управления).
В примере, изображенном на фиг. 1, компоненты 110 управления включают в себя компонент 112 сейсмических данных, компонент 114 дополнительной информации (например, скважинные/каротажные данные), компонент 116 обработки данных, компонент 120 имитации, компонент 130 атрибутов, компонент 142 анализа/визуализации и компонент 144 рабочих процессов. В процессе работы сейсмические данные и другая информация, поступающая в компоненты 112 и 114, может применяться в качестве входных данных в компонент 120 имитации.
В иллюстративном варианте осуществления компонент 120 имитации может базироваться на сущностях 122. Сущности 122 могут включать в себя сущности геологической среды или геологические объекты, такие как скважины, поверхности, тела, коллекторы и т. д. В системе 100 сущности 122 могут включать в себя виртуальные представления реальных физических сущностей, которые реконструированы в целях имитации. Сущности 122 могут включать в себя сущности, в основе которых лежат данные, полученные при помощи обнаружения, наблюдения и т. д. (например, сейсмические данные 112 и другая информация 114). Сущность может быть охарактеризована одним или более свойствами (например, сущность геометрическая опорная сеть модели геологической среды может быть охарактеризована свойством пористость). Такие свойства могут представлять одно или более измерений (например, полученные данные), вычислений и т. д.

В иллюстративном примере компонент 120 имитации может функционировать совместно с программной рабочей средой, такой как интегрированная объектно-ориентированная среда. В такой рабочей среде сущности могут включать в себя сущности, в основе которых лежат заданные классы, для помощи в моделировании и имитации. Коммерчески доступным примером интегрированной объектно-ориентированной среды является рабочая среда MICROSOFT .NET(Редмонд, Вашингтон), которая предоставляет набор расширяемых классов объектов. В рабочей среде.NET класс объектов инкапсулирует модуль многократно применяемого кода и связанные с ним структуры данных. Классы объектов могут применяться для создания экземпляров объектов для применения программой, сценарием и т. д. Например, классы буровых скважин могут определять объекты для представления буровых скважин на основе скважинных данных.
В примере, изображенном на фиг. 1, компонент 120 имитации может обрабатывать информацию для соответствия одному или более атрибутам, заданным компонентом 130 атрибутов, который может содержать библиотеку атрибутов. Такая обработка может иметь место до ввода данных в компонент 120 имитации (например, с помощью компонента 116 обработки данных). В качестве примера компонент 120 имитации может осуществлять операции над входящей информацией на основе одного или более атрибутов, заданных компонентом 130 атрибутов. В иллюстративном варианте осуществления компонент 120 имитации может создавать одну или более моделей геологической среды 150, которые могут служить для имитации поведения геологической среды 150 (например, в ответ на одно или более действий, которые могут иметь как природный, так и искусственный характер). В примере, изображенном на фиг. 1, компонент 142 анализа/визуализации может обеспечивать взаимодействие с моделью или результатами на основе модели (например, результатами имитации и т. д.). В качестве примера выходные данные из компонента 120 имитации могут представлять собой входные данные для одного или более других рабочих процессов, как указано компонентом 144 рабочих процессов.
TM
TM
В качестве примера компонент 120 имитации может включать в себя один или более элементов имитатора, такого как имитатор коллектора ECLIPSE (Schlumberger Limited, Хьюстон, Техас), имитатор коллектора INTERSECT (Schlumberger Limited, Хьюстон, Техас) и т. д. В качестве примера компонент имитации, имитатор и т. д. могут включать в себя элементы для реализации одной или более бессеточных методик (например, для решения одного или более уравнений и т. д.). В качестве примера коллектор или коллекторы могут имитироваться в отношении одной или более методик увеличения производительности скважин (например, термического процесса, такого как парогравитационный дренаж (SAGD - англ.: steam assisted gravity drainage), и т. д.).

В иллюстративном варианте осуществления компоненты 110 управления могут включать в себя элементы коммерчески доступной рабочей среды, такой как программная рабочая среда PETREL, реализующая различные функции, начиная от интерпретации сейсмических данных и заканчивая имитационным моделированием (Schlumberger Limited, Хьюстон, Техас). Рабочая среда PETREL предоставляет компоненты, которые позволяют оптимизировать операции разведки и разработки. Рабочая среда PETREL включает в себя программные компоненты, реализующие различные функции, начиная от интерпретации сейсмических данных и заканчивая имитационным моделированием, которые могут выводить информацию для применения в повышении производительности коллектора, например, за счет повышения продуктивности группы активов. Применение такой рабочей среды может помочь различным специалистам (например, геофизикам, геологам и инженерам-разработчикам) в разработке совместных рабочих процессов и интеграции операций для оптимизации процессов. Такая рабочая среда может считаться приложением и может считаться управляемым данными приложением (например, где данные вводят для целей моделирования, имитации и т. д.).

В иллюстративном варианте осуществления различные аспекты компонентов 110 управления могут включать в себя надстройки или подключаемые модули, которые функционируют согласно спецификациям инфраструктурной среды. Например, коммерчески доступная инфраструктурная среда, продаваемая в качестве инфраструктурной среды OCEAN (Schlumberger Limited, Хьюстон, Техас), позволяет осуществить интегрирование надстроек (или подключаемых модулей) в рабочий процесс для рабочей среды PETREL. Инфраструктурная среда OCEAN применяет инструменты.NET (Microsoft Corporation, Редмонд, Вашингтон) и предлагает стабильные, удобные для пользователя интерфейсы для эффективной разработки. В иллюстративном варианте осуществления различные компоненты могут быть реализованы в качестве надстроек (или подключаемых модулей), которые соответствуют и функционируют в соответствии со спецификациями инфраструктурной среды (например, в соответствии со спецификациями интерфейса прикладного программирования (API - англ.: application programming interface) и т. д.).

На фиг. 1 также изображен пример рабочей среды 170, которая содержит уровень 180 имитации модели, а также уровень 190 сервисов рабочей среды, уровень 195 ядра рабочей среды и уровень 175 модулей. Рабочая среда 170 может включать в себя коммерчески доступную рабочую среду OCEAN, причем уровень 180 имитации модели представляет собой коммерчески доступный модельно-ориентированный программный пакет PETREL, который содержит приложения рабочей среды OCEAN. В иллюстративном варианте осуществления программное обеспечение PETREL может считаться управляемым данными приложением. Программное обеспечение PETREL может включать в себя рабочую среду для построения и визуализации моделей.
В качестве примера рабочая среда может включать в себя элементы для реализации одной или более методик генерирования сетки. Например, рабочая среда может включать в себя входной компонент для получения информации в результате интерпретации сейсмических данных, одного или более атрибутов по меньшей мере частично на основе сейсмических данных, каротажных данных, данных изображений и т. д. Такая рабочая среда может включать в себя компонент генерирования сети, который обрабатывает входную информацию необязательно совместно с другой информацией, чтобы осуществить генерирование сети.
В примере, изображенном на фиг. 1, уровень 180 имитации модели может предоставлять объекты 182 предметной области, функционировать в качестве источника 184 данных, осуществлять рендеринг 186 и предоставлять различные пользовательские интерфейсы 188. Рендеринг 186 может предоставлять графическую среду, в которой приложения могут отображать свои данные, а пользовательские интерфейсы 188 могут обеспечивать общий внешний вид для компонентов пользовательского интерфейса приложения.
В качестве примера объекты 182 предметной области могут включать в себя объекты сущности, объекты свойства и необязательно другие объекты. Объекты сущности могут применяться для геометрического представления скважин, поверхностей, тел, коллекторов и т. д., а объекты свойства могут применяться для предоставления значений свойств, а также версий данных и параметров отображения. Например, объекты сущности могут представлять скважину, для которой объект свойство предоставляет каротажную информацию, а также информацию о версии и визуально отображаемую информацию (например, для отображения скважины в качестве части модели).
В примере, изображенном на фиг. 1, данные могут храниться в одном или более источниках данных (или хранилищах данных, по существу физических запоминающих устройствах), которые могут располагаться в одних и тех же или различных физических областях и могут быть доступны через одну или более сетей. Уровень 180 имитации модели может быть выполнен с возможностью моделирования проектов. Таким образом, конкретный проект может быть сохранен, причем сохраненная информация о проекте может включать в себя входные данные, модели, результаты и дела. Таким образом, по завершении сеанса моделирования пользователь может сохранить проект. Позже к проекту можно будет получить доступ и восстановить его с помощью уровня 180 имитации модели, который может воссоздать примеры релевантных объектов предметной области.
В примере, изображенном на фиг. 1, геологическая среда 150 может включать в себя слои (например, стратификацию), которые содержат коллектор 151 и один или более других элементов, таких как разрывное нарушение 153-1, геологическое тело 153-2 и т. д. В качестве примера геологическая среда 150 может быть оснащена любым из множества различных датчиков, детекторов, приводов и т. д. Например, оборудование 152 может включать в себя схему связи для приема и передачи информации в отношении одной или более сетей 155. Такая информация может включать в себя информацию, связанную с внутрискважинным оборудованием 154, которое может представлять собой оборудование для получения информации, оказания содействия в извлечении ресурсов и т. д. Другое оборудование 156 может быть расположено удаленно от буровой площадки и включать в себя сенсорную, детекторную, излучающую или другую схему. Такое оборудование может включать в себя запоминающую схему и схему связи для хранения и передачи данных, команд и т. д. В качестве примера один или более спутников могут быть обеспечены в целях связи, получения данных и т. д. Например, на фиг. 1 изображен спутник, поддерживающий связь с сетью 155, который может быть выполнен с возможностью обмена данными, причем спутник может дополнительно или в качестве альтернативы включать в себя схему для формирования изображений (например, пространственных, спектральных, временных, радиометрических и т. д.).
На фиг. 1 также изображена геологическая среда 150 как необязательно включающая в себя оборудование 157 и 158, связанное со скважиной, которая включает в себя по существу горизонтальный участок, который может пересекаться с одной или более трещин 159. Например, рассмотрим скважину в сланцевом пласте, который может включать в себя естественные трещины, искусственные трещины (например, трещины ГРП) или комбинацию естественных и искусственных трещин. В качестве примера скважина может быть пробурена для коллектора, который распространен в боковом направлении. В таком примере могут существовать латеральные изменения свойств, напряжений и т. д., причем оценка таких изменений может оказывать содействие в планировании, выполнении операций и т. д. для разработки распространенного в боковом направлении коллектора (например, путем гидравлического разрыва, нагнетания, добычи и т. д.). В качестве примера оборудование 157 и/или 158 может включать в себя компоненты, систему, системы и т. д. для гидравлического разрыва, сейсмического обнаружения, анализа сейсмических данных, оценки одной или более трещин и т. д.

Как указано выше, система 100 может применяться для осуществления одного или более рабочих процессов. Рабочий процесс может представлять собой процесс, который включает в себя множество рабочих этапов. Рабочий этап может работать с данными, например, для создания новых данных, обновления существующих данных и т. д. В качестве примера рабочий этап может работать с одними или более входными данными и выдавать один или более результатов, например, на основе одного или более алгоритмов. В качестве примера система может включать в себя редактор рабочих процессов для создания, редактирования, выполнения и т. д. рабочего процесса. В таком примере редактор рабочих процессов может предоставлять выбор одного или более заданных рабочих этапов, одного или более настроенных рабочих этапов и т. д. В качестве примера рабочий процесс может представлять собой рабочий процесс, реализуемый в программном обеспечении PETREL, например, которое работает с сейсмическими данными, сейсмическим(-и) атрибутом(-ами) и т. д. В качестве примера рабочий процесс может представлять собой процесс, реализуемый в рабочей среде OCEAN. В качестве примера рабочий процесс может включать в себя одни или более рабочих этапов, которые осуществляют доступ к модулю, такому как подключаемый модуль (например, внешний исполняемый код и т. д.).
[0021] На фиг. 2 изображена блок-схема способа 200 планирования и бурения скважины согласно одному варианту осуществления. Более конкретно, способ 200 может относиться к определению трассы скважины, вдоль которой может быть пробурена скважина, и в некоторых вариантах осуществления также к управлению операциями бурения вдоль определенной трассы скважины. Однако некоторые варианты осуществления способа 200 могут не включать в себя бурения, а скорее могут включать в себя визуализацию двухмерного или трехмерного рендеринга определенной скважины. Кроме того, следует понимать, что различные действия, показанные на фиг. 2 и описанные в настоящем документе, могут быть выполнены вне показанной последовательности, два или более действий могут быть объединены или проведены параллельно или любые из действий могут быть выделены в два или более отдельных действий без отступления от объема настоящего изобретения.
[0022] Рассмотрим теперь конкретный вариант осуществления, показанный на фиг. 2, в котором способ 200 может начинаться с получения геомеханических и/или геологических данных в качестве входных данных, например, на этапе 202. Геомеханические данные могут включать в себя данные, связанные с механическими свойствами представляющей интерес подземной области, например, пласта(-ов) породы, через который(-е) скважина может быть пробурена, чтобы достичь цели, такой как коллектор углеводородов. Такие данные могут включать в себя характеристики напряжений пласта породы и подобные показатели. Кроме того, геологические данные могут указывать тип породы, структуру и т. д. Способ 200 также может включать получение или определение начальной траектории скважины, например, на этапе 204.
[0023] На фиг. 3 показан пример начальной траектории 300 скважины внутри подземной области 302. Начальная траектория 300 скважины проходит от устья 304 скважины на поверхности (например, глубина=0) до цели 306, которая может быть смещена от устья 304 скважины как вертикально (по глубине), так и горизонтально (в северо-восточной плоскости). Кроме того, начальная траектория 300 скважины может определять опорные точки 308 (или «точки наблюдения») на различных глубинных интервалах вдоль траектории 300 скважины. Каждая опорная точка 308 может характеризоваться наличием одного или более связанных с ней интервалов (например, за исключением наименее глубоко расположенной и наиболее глубоко расположенной опорных точек 308, причем каждая опорная точка 308 может характеризоваться наличием двух связанных с ней интервалов).
[0024] Как показано на фиг. 2, способ 200 может включать в себя определение геомеханических и геологических свойств вдоль траектории скважины с помощью геомеханических и геологических данных, например, на этапе 206. Затем способ 200 может включать проведение анализа устойчивости ствола скважины вдоль траектории скважины на основе геомеханических и геологических свойств, например, на этапе 208. Определение устойчивости ствола скважины проводится с помощью ориентированной на ствол скважины модели, например, на этапе 208. Пример ориентированной на ствол скважины модели предоставляется посредством Stonefish DLL, которая обеспечивает моделирование геомеханической чувствительности на траектории ствола скважины. Кроме того, вычислительная мощность для ориентированного на ствол скважины моделирования может быть развернута в облачной инфраструктуре, которая обеспечивает интеграцию геомеханических данных и моделирования с системами планирования скважины, а также их передачу в указанные системы.
[0025] Например, анализ устойчивости ствола скважины может определить напряжение и деформацию, вызванные работами по созданию ствола скважины, риск разрушения ствола буровой скважины, безопасный и стабильный диапазон плотности бурового раствора, взаимосвязь ориентации и устойчивости ствола буровой скважины, а также оценку неопределенности данных и калибровку модели.
[0026] Результат этого анализа устойчивости ствола скважины может быть отображен на траектории 300 скважины, как показано на фиг. 4. Как можно видеть, спектр значений для одного или более показателей устойчивости может накладываться на саму траекторию 300, например, вдоль промежутков или интервалов между опорными точками 308. Например, показателем устойчивости может быть минимальная плотность бурового раствора для предотвращения обрушения породы в скважину, причем более высокие значения плотности бурового раствора указывают на снижение устойчивости. Далее способ 200 может включать анализ риска бурения на основе анализа устойчивости ствола скважины и предложить рекомендации для обновления и оптимизации плана скважины, например, создания нового плана скважины, который является модификацией начального плана скважины, например, на этапе 210. Такие модификации могут включать в себя регулировки местоположения различных опорных точек 308 вдоль траектории 300 скважины.
[0027] Затем способ 200 может включать идентификацию интервалов с высоким риском вдоль траектории скважины, например, на этапе 212. Например, обратившись повторно к фиг. 4, можно идентифицировать интервал 400 с высоким риском. В конкретном примере интервал 400 с высоким риском может быть идентифицирован в качестве глубинного интервала с потенциальной проблемой неустойчивости (например, со значением риска, которое выше, чем у других (или всех) интервалов, и/или значением риска, которое превышает заданное пороговое значение допустимого риска), например, узким диапазоном плотности бурового раствора. В конкретном примере может быть идентифицирован интервал с наихудшей потенциальной проблемой неустойчивости по сравнению с каждым из других интервалов. В других вариантах осуществления любое подмножество, состоящее из одного или более интервалов, может быть идентифицировано в качестве характеризующегося высоким риском. Глубинные интервалы могут быть одинаковыми по глубине/протяженности вдоль траектории 300 скважины, например, может применяться определенное расстояние, такое как 20 метров, или этот параметр может быть установлен другим путем. На фиг. 5 изображен увеличенный вид интервала 400, идентифицированного в качестве имеющего высокий риск на этапе 212.
[0028] Как будет описано более подробно ниже, далее способ 200 может включать вычисление геомеханического «сдвига» или тенденции для интервала, например, на этапе 214. В другом варианте осуществления геомеханический сдвиг может быть вычислен для одного, некоторых или всех интервалов вдоль траектории скважины. «Геомеханическая тенденция» представляет собой производную состояния устойчивости ствола скважины к изменениям ориентации скважины (сдвиги или коррекции относительно текущего положения) в одной или более опорных точках вдоль запланированной трассы скважины.
[0029] Способ 200 может также включать применение вычисленного геомеханического сдвига, например, на этапе 215, в качестве вектора силы к опорной точке при двухмерной и/или трехмерной визуализации траектории скважины в подземной области, что более подробно будет описано ниже. Более того, в некоторых реализациях это может запускать режим интерактивного графического дизайна, например, в котором траектория скважины показана вместе с вычисленной геомеханической тенденцией/сдвигом, что может облегчить работу пользователя и упростить выполнение анализа.
[0030] Далее способ 200 может перейти к модификации интервала(-ов) на основе геомеханического сдвига, например, на этапе 216. В частности, местоположение и/или угол проходки ствола скважины в опорной точке могут регулироваться, например, путем перемещения опорной точки. В свою очередь, это может повлиять на местоположение и угол проходки глубинных интервалов, связанных с указанной опорной точкой. Этот рабочий процесс может быть итеративным, поскольку одна модификация опорной точки может привести к повторному вычислению траектории скважины (например, возвращению на этап 208), а также последующему анализу (210) устойчивости ствола скважины и/или вычислению другого геомеханического сдвига (214) в одной, некоторых или всех опорных точках вдоль траектории скважины. Способ 200 может позволить сравнить несколько сценариев для траектории скважины, например, на основе состояния устойчивости ствола скважины, диапазона плотности бурового раствора, степени искривления ствола скважины или любых других релевантных факторов. Выбранная траектория скважины может минимизировать риск обрушения породы в скважину и риск потери бурового раствора и/или минимизировать плотность бурового раствора для улучшения производительности бурения (например, на основе скорости проходки).
[0031] На фиг. 6 изображено визуальное отображение геомеханического сдвига, вычисленного для опорной точки 600. Как изображено на фигуре, сдвиг представлен в качестве окружности 602 с центром в точке 600. Внутренняя область окружности 602 может быть закрашена, заштрихована или другим образом заполнена для отображения ожидаемых изменений показателя устойчивости ствола скважины, например, если опорная точка 600 перемещается в другое местоположение внутри окружности 602, например, перемещая тем самым участок траектории скважины 300, как обозначено пунктирной линией 604. Кроме того, такая визуализация сдвига может быть легко воспринята пользователем-человеком.
[0032] Аналогично, на фиг. 7 изображена траектория 700 скважины, в которой вдоль интервала 702 проведено геомеханическое сканирование. Геомеханический сдвиг может быть вычислен для подмножества или каждой опорной точки вдоль трассы 700 скважины. Например, вычисление геомеханического сдвига может применять ускоряющую/демпфирующую силу (вектор) с помощью ручки регулировки, когда система планирования скважины и/или пользователь пытаются отрегулировать ориентацию/местоположение анализируемых опорных точек. Две полярные диаграммы 704, 706 справа демонстрируют фоновый анализ методом геомеханического сканирования с применением геомеханических данных и модели (например, вычислением сдвига/тенденции).
n
i
i
[0033] Например, запланированная трасса скважины может быть задана  опорными точками (например, точками наблюдения) ( =1,2, …, n), и готово предварительное условие запуска геомеханического моделирования (например, геомеханическая модель и геологическое описание до бурения для анализируемой залежи были созданы и введены в систему, например, на этапе 202). Состояние/показатель устойчивости ствола скважины и их изменение в опорной точке представлены как:
и геомеханический сдвиг (вектор тенденции) представлен как:
MD(i-1)
MD(i),
i
i
i
где x является глубиной трассы скважины= до представляет интервалы трассы скважины, на которые может повлиять регулировка этой опорной точки , является результатом сканирования устойчивости ствола скважины как функции от регулировки углов ориентации буровой скважины (азимутального угла и угла отклонения ствола скважины) в точке , является весовой функцией, которая может быть связана с риском механического разрушения буровой скважины, и является штрафным коэффициентом, представляющим другие геомеханические факторы, которые могут быть не включены в анализ методом геомеханического сканирования. Два примера результат сканирования в двух интервалах, на которые воздействовала эта опорная точка , показаны на фиг. 7, как отмечено выше.
i
Геомеханический сдвиг может работать непосредственно в системе планирования скважины, как показано на фиг. 7. Вектор тенденции в опорной точке  будет применяться с помощью «ручки регулировки», когда пользователь работает над траекторией скважины и запускает в работу эту опорную точку.
i
На фиг. 8 изображено вычисление геомеханического сдвига в опорной точке . На графике различные окружности обозначают контур состояния устойчивости ствола скважины, а векторы представляют геомеханический сдвиг для изменения (регулировки) азимутального угла и угла отклонения ствола скважины в опорной точке. Другими словами, на фиг. 8 изображен один пример изменений устойчивости ствола скважины () и геомеханического сдвига (), вычисленного в одной опорной точке.
i
Геомеханический сдвиг также может быть определен и вычислен в пространственной системе координат (север-восток-вертикаль), где положение опорной точки  представляет собой параметры изменения для анализа методом сканирования и регулировки трассы ствола скважины, как показано ссылочной позицией 602. Путем введения этого сдвига и проведения анализа геомеханических данных и модели может быть достигнуты прямой перенос геомеханической модели в план траектории скважины и оптимизация. Имитатор геомеханического моделирования находится в фоновом режиме для сканирования потенциального направления движения в интервале трассы скважины (от MD(i-1) до MD(i)) и проведения имитации.
[0034] Некоторые варианты осуществления этого способа 200 могут применяться вне проектирования трассы скважины на основе устойчивости ствола скважины и безопасности бурения. Фактически, некоторые варианты осуществления могут применяться к другим частям программ планирования скважины, бурения и заканчивания скважины, например, геомеханический сдвиг может быть определен в отношении возможности гидравлического разрыва коллектора и добычи без выпадения песка в скважине, где углы ствола скважины и углы перфораций, проходящие через пласт коллектора, являются важными факторами, влияющими на показатели продуктивности скважины. Таким образом, этот геомеханический сдвиг может быть расширен и применен к программам проектирования гидравлического разрыва ствола скважины и проектирования добычи без выпадения песка в скважине.
[0035] Кроме того, устройство может применяться в фазе выполнения бурения скважины, когда измеренные и наблюдаемые данные бурения предполагают обновление предыдущей модели бурения, причем этот способ 200 может применяться для сканирования любых потенциальных изменений трассы скважины перед долотом, вычисления геомеханического сдвига для управления долотом для продолжения бурения, например, на этапе 208.
[0036] В некоторых вариантах осуществления способы настоящего изобретения могут быть выполнены вычислительной системой. На фиг. 9 изображен пример такой вычислительной системы 900 в соответствии с некоторыми вариантами осуществления. Вычислительная система 900 может содержать компьютер или компьютерную систему 901A, которая может представлять собой отдельную компьютерную систему 901A или конфигурацию распределенных компьютерных систем. Компьютерная система 901A содержит один или более модулей 902 анализа, которые выполнены с возможностью выполнения различных задач в соответствии с некоторыми вариантами осуществления, такими как один или более способов, описанных в настоящем документе. Выполнение этих различных задач модуль 902 анализа осуществляет независимо или во взаимодействии с одним или более процессорами 904, который (которые) подключен (подключены) к одному или более запоминающим носителям 906. Процессор(-ы) 904 также подключен (или подключены) к сетевому интерфейсу 907 для обеспечения компьютерной системе 901A возможности связи по сети 909 передачи данных с одной или более дополнительными компьютерными системами и/или вычислительными системами, такими как 901B, 901C и/или 901D (следует отметить, что компьютерные системы 901B, 901C и/или 901D могут иметь или могут не иметь ту же архитектуру, что компьютерная система 901A, и могут находиться в других физических местоположениях, например, компьютерные системы 901A и 901B могут находиться в пункте обработки, находясь при этом на связи с одной или более компьютерными системами, такими как 901C и/или 901D, которые находятся в одном или более центрах обработки данных, и/или находятся в различных странах на разных континентах).
[0037] Процессор может включать в себя микропроцессор, микроконтроллер, процессорный модуль или подсистему, программируемую интегральную схему, программируемую матрицу логических элементов или другое устройство управления или вычислительное устройство.

[0038] Запоминающие носители 906 могут быть реализованы в виде одной или более компьютерочитаемых или машиночитаемых запоминающих носителей. Следует отметить, что хотя в иллюстративном варианте осуществления на фиг. 9 запоминающий носитель 906 изображен как расположенный в компьютерной системе 901A, в некоторых вариантах осуществления запоминающий носитель 906 может быть распределен внутри и/или по множеству внутренних и/или внешних корпусов вычислительной системы 901A и/или дополнительных вычислительных систем. Запоминающие носители 906 могут включать в себя одну или более разных форм памяти, включающих в себя полупроводниковые запоминающие устройства, такие как динамические или статические запоминающие устройства с произвольной выборкой (ДЗУПВ или СЗУПВ), стираемые и программируемые постоянные запоминающие устройства (СППЗУ), электрически стираемые и программируемые постоянные запоминающие устройства (ЭСППЗУ) и флэш-память, магнитные диски, такие как несъемные, гибкие и съемные диски, другие магнитные носители, включающие в себя ленточные, оптические носители, такие как компакт-диски (CD) или цифровые видеодиски (DVD), диски BLURAY или иные типы оптических запоминающих устройств или иных типов устройств хранения информации. Следует отметить, что команды, описанные выше, могут быть предоставлены на одном компьютерочитаемом или машиночитаемом запоминающем носителе или могут быть предоставлены на множественных компьютерочитаемых или машиночитаемых запоминающих носителях, распределенных в большой системе, имеющей, возможно, множественные узлы. Считается, что такой компьютерочитаемый или машиночитаемый запоминающий носитель или носители должен (должны) быть частью изделия (или изделия промышленного производства). Изделие может означать любой изготовленный один компонент или множество компонентов. Запоминающий носитель или носители могут находиться либо в машине, выполняющей машиночитаемые команды, либо находиться на удаленном объекте, с которого машиночитаемые команды могут загружаться по сети для выполнения.
[0039] В некоторых вариантах осуществления вычислительная система 900 содержит один или более модулей 908 анализа геомеханического сдвига. В примере вычислительной системы 900 компьютерная система 901A содержит модуль 908 анализа геомеханического сдвига. В некоторых вариантах осуществления один модуль анализа геомеханического сдвига может применяться для выполнения некоторых аспектов одного или более вариантов осуществления способов, описанных в настоящем документе. В других вариантах осуществления множество модулей анализа геомеханического сдвига могут применяться для выполнения некоторых аспектов способов, описанных в настоящем документе.
[0040] Следует понимать, что вычислительная система 900 представляет собой просто один пример вычислительной системы, и что вычислительная система 900 может иметь больше или меньше компонентов, чем показано, может сочетать в себе дополнительные компоненты, не изображенные в иллюстративном варианте осуществления на фиг. 9, и/или вычислительная система 900 может иметь другую конфигурацию или размещение компонентов, изображенных на фиг. 9. Различные компоненты, показанные на фиг. 9, могут быть реализованы в аппаратном обеспечении, программном обеспечении или комбинации аппаратного обеспечения и программного обеспечения, включая одну или более интегральных схем обработки сигналов и/или специализированных интегральных схем.
[0041] Кроме того, этапы в способах обработки, описываемых в настоящем документе, могут быть реализованы путем выполнения одного или более функциональных модулей в устройстве обработки информации, таком как процессоры общего назначения или специализированные чипы, такие как ASIC, FPGA, PLD или иные соответствующие устройства. Данные модули, комбинации данных модулей и/или их комбинация с базовым аппаратным обеспечением включаются в объем настоящего изобретения.
Вычислительные интерпретации, модели и/или другие средства интерпретации могут быть итеративно оптимизированы; причем эта концепция применима к описанным в настоящем документе способам. Это может включать в себя применение контуров обратной связи, которые выполняются на алгоритмической основе, например, на вычислительном устройстве (например, вычислительной системе 900, показанной на фиг. 9), и/или посредством ручного управления со стороны пользователя, который может определять, является ли данный этап, действие, шаблон, модель или набор кривых достаточно точными для оценки рассматриваемого подземного трехмерного геологического пласта.
[0042] Вышеприведенное описание, в целях пояснения, было описано со ссылкой на конкретные варианты осуществления. Однако, вышеприведенное описание не является исчерпывающим или ограничивающим настоящее изобретение конкретными описанными формами. Возможны многие модификации и вариации, принимая во внимание вышеизложенные идеи. Более того, порядок, в котором иллюстрируются и описываются элементы описываемого здесь способа может быть изменен, и/или два или более элемента могут появляться одновременно. Варианты осуществления были выбраны и описаны в порядке, который наилучшим образом поясняет принципы настоящего изобретения и его практическое применение, в целях обеспечения специалистов в данной области техники возможностью наилучшего применения раскрытых вариантов осуществления, а также различных вариантов осуществления с различными модификациями, подходящими для определенного предусмотренного вида применения.