АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ УСТРОЙСТВО И СПОСОБЫ ДЛЯ НАКЛОННО-НАПРАВЛЕННОГО БУРЕНИЯ

1. Способ бурения к целевому местоположению, содержащий следующие стадии:
получение ввода, включающего заданную траекторию бурения к целевому местоположению;
определение прогнозируемого местоположения оборудования низа бурильной колонны системы бурения;
сравнение прогнозируемого местоположения оборудования низа бурильной колонны с заданной траекторией бурения для определения величины отклонения;
создание измененной траектории бурения к целевому местоположению, выбранной на основе величины отклонения от заданной траектории бурения;
автоматическое и электронное создание одного или более сигналов управления буровой установки на поверхности скважины для направления оборудования низа бурильной колонны буровой системы к целевому местоположению по измененной траектории бурения.
2. Способ по п.1, в котором создание измененной траектории бурения к целевому местоположению включает электронное вычисление, по меньшей мере, одной кривой из прогнозируемого местоположения оборудования низа бурильной колонны, пересекающей заданную траекторию бурения, или включает электронное вычисление новой заданной траектории бурения, которая не пересекает заданную траекторию бурения и направлена из прогнозируемого местоположения оборудования низа бурильной колонны к целевому местоположению, или то и другое.
3. Способ по п.2, который дополнительно содержит следующие стадии:
повторное определение прогнозируемого положения оборудования низа бурильной колонны буровой системы;
сравнение прогнозируемого местоположения оборудования низа бурильной колонны с новой измененной траекторией бурения;
создание с помощью электроники второй измененной траектории бурения к целевому местоположению;
автоматическое и электронное создание одного или более сигналов управления буровой установки для направления оборудования низа бурильной колонны системы бурения по второй измененной траектории бурения к целевому местоположению.
4. Способ по любому из пп.1-3, в котором определение прогнозируемого положения оборудования низа бурильной колонны включает определение прогнозируемого местоположения бурового долота оборудования низа бурильной колонны, и определение прогнозируемого местоположения бурового долота включает оценку данных одного или более замеров инклинометрии.
5. Способ по п.1, в котором создание измененной траектории бурения осуществляется на основании того, превышает ли величина отклонения от заданной траектории пороговое значение.
6. Способ по п.5, в котором создание измененной траектории бурения на основании того, превышает ли величина отклонения пороговое значение, который включает создание измененной траектории бурения, которая пересекает заданную траекторию бурения, если уровень отклонения от заданной траектории превышает первую пороговую величину отклонения, и создание измененной траектории бурения, которая не пересекает заданную траекторию бурения, если уровень отклонения превышает вторую пороговую величину отклонения.
7. Способ по п.1, в котором заданная траектория бурения включает зону допуска, и создание измененной траектории бурения осуществляется, когда прогнозируемое положение оборудования низа бурильной колонны пересекает границу зоны допуска, и не осуществляется, когда прогнозируемое положение оборудования низа бурильной колонны находится в пределах зоны допуска.
8. Способ по п.6, который дополнительно включает получение ввода, инициированного пользователем, указывающего, следует ли создавать новую заданную траекторию к цели, которая не пересекает заданную траекторию бурения, когда отклонение оборудования низа бурильной колонны превышает вторую пороговую величину отклонения от заданной траектории.
9. Способ по п.1, который дополнительно включает вычисление с помощью электроники значения ориентации торца долота и измеренной глубины, требуемой для направления оборудования низа бурильной колонны к целевому местоположению.
10. Способ по п.1, в котором создание измененной траектории бурения к целевому местоположению включает следующие стадии:
вычисление с помощью электроники первой трехмерной кривой;
вычисление с помощью электроники удерживающей секции;
необязательное вычисление с помощью электроники второй трехмерной кривой, при этом первая и необязательная вторая трехмерные кривые являются частью измененной траектории бурения, необязательная вторая трехмерная кривая соединяет измененную траекторию с исходной, заданной траекторией бурения в местоположении, расположенном перед целевым местоположением.
11. Способ по п.1, который включает определение зоны допуска, пороговой зоны и зоны коррекции вокруг заданной траектории бурения, при этом сравнение прогнозируемого положения оборудования низа бурильной колонны с заданной траекторией бурения включает определение того, какая зона содержит определенную проекцию оборудования низа бурильной колонны, и после создания измененной траектории бурения к целевому местоположению определяют новую зону допуска, новую пороговую зону и новую зону коррекции вокруг измененной траектории бурения.
12. Способ по п.1, в котором определение прогнозируемого положения оборудования низа бурильной колонны включает применение прогноза инклинометрии в реальном времени в качестве направляющей ориентировки.
13. Способ по п.12, в котором прогноз в реальном времени выполняют с применением способа, включающего, по меньшей мере, одно из минимальной дуги искривления, направляющих ориентировок или прямой линии, или прогноз в реальном времени включает ввод ориентации торца долота.
14. Способ по п.1, в котором создание измененной траектории бурения к целевому местоположению включает вычисление с помощью электроники первой трехмерной кривой, удерживающей секции и необязательной второй трехмерной кривой, которая направляет оборудование низа бурильной колонны по заданной траектории бурения, при этом каждая из первой и необязательной второй трехмерных кривых вычислена посредством вычисления с помощью электроники любых кривых, требуемых для пересечения заданной траектории бурения в целевом местоположении, вычисления с помощью электроники любых кривых, требуемых для пересечения заданной траектории бурения в первом местоположении, расположенном перед целевым местоположением, причем каждая кривая имеет приемлемую для оборудования низа бурильной колонны величину кривизны; вычисления с помощью электроники любых кривых, требуемых для пересечения заданной траектории бурения во втором местоположении, расположенном перед первым местоположением, причем кривые имеют недопустимую величину кривизны, первое и второе местоположение разделены на выбранное измеренное расстояние, и выбора вычисленных кривых, которые пересекают заданную траекторию в первом местоположении перед достижением целевого местоположения.
15. Система для бурения к целевому местоположению, содержащая приемное устройство для получения ввода, включающего заданную траекторию бурения к целевому местоположению, сенсорное устройство для определения прогнозируемого положения оборудования низа бурильной колонны буровой системы, первое логическое устройство для сравнения прогнозируемого положения оборудования низа бурильной колонны с заданной траекторией бурения для определения уровня отклонения, второе логическое устройство для создания измененной траектории бурения к целевому местоположению, выбранной на основании величины отклонения от заданной траектории бурения, и генератор сигнала управления буровой установки для автоматического и электронного создания одного или более сигналов управления буровой установки, которые напаравляют оборудование низа бурильной колонны системы бурения к целевому местоположению по измененной траектории бурения.
16. Система по п.15, содержащая привод буровой лебедки, верхний привод и буровой насос, при этом генератор сигнала управления подает один или более сигналов управления буровой лебедке, верхнему приводу и буровому насосу для изменения направления движения оборудования низа бурильной колонны при возобновлении бурения.
17. Система по п.15 или 16, в которой второе логическое устройство обеспечивает создание измененной траектории бурения на основании того, превышает ли величина отклонения от заданной траектории пороговое значение, и включает приспособление для создания измененной траектории бурения, которая пересекает заданную траекторию бурения, если уровень отклонения превышает первое пороговую величину отклонения и приспособление для создания измененной траектории бурения, которая не пересекает заданную траекторию бурения, если уровень отклонения превышает вторую пороговую величину отклонения.
18. Способ направления оборудования низа бурильной колонны в ходе процесса бурения от буровой установки до подземного целевого местоположения, содержащий следующие стадии:
разработка плана бурения, включающего траекторию бурения и допустимый предел погрешности в виде зоны допуска;
получение данных, характеризующих одну или более направляющих ориентировок и прогноз глубины долота;
определение фактического местоположения оборудования низа бурильной колонны на основе одной или более направляющих ориентировок и прогноза глубины долота;
определение нахождения бурового долота в пределах зоны допуска;
сравнение фактического местоположения оборудования низа бурильной колонны с заданной траекторией бурения для определения уровня отклонения оборудования низа бурильной колонны от фактической траектории бурения;
создание измененной траектории бурения на основании величины отклонения, включающее создание измененной траектории бурения, которая пересекает заданную траекторию бурения, если уровень отклонения превышает первую пороговую величину отклонения, и создание измененной траектории бурения к целевому местоположению, которое не пересекает заданную траекторию бурения, если уровень отклонения превышает вторую пороговую величину отклонения;
определение требуемой ориентации торца долота для направления оборудования низа бурильной колонны по измененной траектории бурения;
автоматическое и электронное создание одного или более сигналов управления буровой установки в контроллере управления движением;
подача одного или более сигналов управления буровой лебедке и верхнему приводу для направления оборудования низа бурильной колонны по измененной траектории бурения.