鉆探系統(tǒng)及用于監(jiān)測(cè)和顯示用于鉆探系統(tǒng)的鉆探操作的鉆探參數(shù)的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及鉆探系統(tǒng)及用于監(jiān)測(cè)和顯示用于鉆探系統(tǒng)的鉆探操作的鉆探參數(shù)的方法，具體地公開了一種用于監(jiān)測(cè)用于地下鉆探操作的鉆探參數(shù)的鉆探系統(tǒng)和方法。
【專利說(shuō)明】鉆探系統(tǒng)及用于監(jiān)測(cè)和顯示用于鉆探系統(tǒng)的鉆探操作的鉆探參數(shù)的方法
[0001]相關(guān)串請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)是美國(guó)外觀設(shè)計(jì)申請(qǐng)N0.29/460，812的繼續(xù)申請(qǐng)，該外觀設(shè)計(jì)申請(qǐng)于2013年7月15日提交，出于所有目的，該外觀設(shè)計(jì)申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容以參引的方式被結(jié)合在本申請(qǐng)中。
[0003]版權(quán)記錄
[0004]本專利文件的公開內(nèi)容的一部分包括受到版權(quán)保護(hù)的材料。該版權(quán)所有者并不反對(duì)任何人對(duì)該專利文獻(xiàn)或該專利公開內(nèi)容進(jìn)行復(fù)制，就像它在專利商標(biāo)局專利文檔或檔案中所出版的那樣，然而在別的方面無(wú)論如何均保留所有的版權(quán)權(quán)利。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0005]本發(fā)明涉及一種用于在土壤地層(earthen format1n)中形成鉆孔的鉆探系統(tǒng)，并且尤其涉及一種鉆探系統(tǒng)和一種用于監(jiān)測(cè)用于地下鉆探操作的鉆探參數(shù)的方法。

【背景技術(shù)】
[0006]諸如燃?xì)狻⒂?、或地?zé)徙@探之類的地下鉆探通常涉及貫穿地底深處的地層進(jìn)行鉆孔。這種鉆孔通過(guò)將鉆頭連接至稱之為“鉆桿”的長(zhǎng)管段以形成通常稱之為“鉆柱”的組件來(lái)形成。鉆柱從地表延伸至鉆孔的底部。鉆頭旋轉(zhuǎn)，使得鉆頭推進(jìn)到土壤中，從而形成鉆孔。在旋轉(zhuǎn)鉆探中，通過(guò)在地表處旋轉(zhuǎn)鉆柱來(lái)旋轉(zhuǎn)所述鉆頭。泥漿馬達(dá)可用于如已知的那樣來(lái)旋轉(zhuǎn)鉆頭。一般而言，當(dāng)鉆頭鉆入到地層中的鉆入速度(“R0P”)盡可能高，同時(shí)鉆探系統(tǒng)的振動(dòng)盡可能低時(shí)，獲得了最佳鉆探。鉆入速度是多個(gè)變量的函數(shù)，所述多個(gè)變量包括鉆頭的旋轉(zhuǎn)速度和鉆壓(“W0B”)。鉆探環(huán)境并且尤其是硬巖鉆探會(huì)將相當(dāng)大的振動(dòng)和沖擊引入到鉆柱中，這對(duì)于鉆探性能具有負(fù)面影響。通過(guò)鉆頭的旋轉(zhuǎn)、用于使鉆頭旋轉(zhuǎn)的馬達(dá)、鉆探泥漿的泵送及鉆柱中的不穩(wěn)定等導(dǎo)致振動(dòng)。振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致鉆柱的多個(gè)部件的過(guò)早毀損、鉆頭的過(guò)早磨鈍，或者會(huì)導(dǎo)致鉆探系統(tǒng)部件的嚴(yán)重故障。最佳鉆探應(yīng)該把鉆探系統(tǒng)的振動(dòng)和這種振動(dòng)對(duì)各種操作參數(shù)或鉆柱部件的沖擊考慮在內(nèi)。鉆探環(huán)境及該鉆探系統(tǒng)在鉆探操作期間的振動(dòng)會(huì)使對(duì)于鉆架操作者而言難于確保鉆探參數(shù)如所期望地或最佳地操作。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本公開內(nèi)容的實(shí)施方式是一種用于在土壤地層中形成鉆孔的鉆探系統(tǒng)。所述鉆探系統(tǒng)可包括鉆柱，所述鉆柱構(gòu)造成旋轉(zhuǎn)以在鉆探操作期間在土壤地層中形成鉆孔。所述鉆柱根據(jù)一個(gè)或一個(gè)或多個(gè)鉆探參數(shù)操作以形成鉆孔。所述鉆探系統(tǒng)可包括多個(gè)傳感器，所述多個(gè)傳感器構(gòu)造成在鉆探操作期間獲得鉆探數(shù)據(jù)，所述鉆探數(shù)據(jù)表征一個(gè)或多個(gè)鉆探參數(shù)，所述多個(gè)傳感器中的至少一個(gè)由鉆柱支承。該鉆柱系統(tǒng)可還包括計(jì)算裝置，所述計(jì)算裝置構(gòu)造成基于從多個(gè)傳感器獲得的鉆探數(shù)據(jù)來(lái)確定用于鉆探操作的一個(gè)或多個(gè)鉆探參數(shù)的第一組多個(gè)操作范圍。所述第一組多個(gè)操作范圍可基于在操作范圍期間操作鉆柱的第一持續(xù)時(shí)間。所述第一組多個(gè)操作范圍包括用于一個(gè)或多個(gè)鉆探參數(shù)中的每一個(gè)的至少一個(gè)優(yōu)選操作范圍和用于一個(gè)或多個(gè)鉆探參數(shù)中的每一個(gè)的至少一個(gè)次優(yōu)選操作范圍。計(jì)算裝置可還構(gòu)造成確定用于一個(gè)或多個(gè)鉆探參數(shù)的第二組更新的多個(gè)操作范圍。所述第二組更新的多個(gè)操作范圍基于在第一持續(xù)時(shí)間之后操作鉆柱的第二持續(xù)時(shí)間，所述第二組更新的多個(gè)操作范圍包括用于一個(gè)或多個(gè)鉆探參數(shù)中的每一個(gè)的至少一個(gè)優(yōu)選操作范圍和至少一個(gè)次優(yōu)選操作范圍。第二組更新的多個(gè)操作范圍的至少一個(gè)優(yōu)選操作范圍可不同于用于第一組多個(gè)操作范圍的至少一個(gè)優(yōu)選操作范圍。計(jì)算裝置可包括諸如圖形用戶界面之類的用戶界面，所述用戶界面構(gòu)造成在計(jì)算機(jī)顯示器上顯示用于一個(gè)或多個(gè)鉆探參數(shù)的第一組多個(gè)操作范圍的視覺表示。該用戶界面構(gòu)造成在第一持續(xù)時(shí)間之后，顯示用于一個(gè)或多個(gè)鉆探參數(shù)的第二組更新的多個(gè)操作范圍的視覺表示。
[0008]本公開內(nèi)容的另一實(shí)施方式是用于監(jiān)測(cè)和顯示用于鉆柱的一個(gè)或多個(gè)鉆探參數(shù)的計(jì)算機(jī)執(zhí)行方法、系統(tǒng)和非暫時(shí)性的有形計(jì)算機(jī)可讀取介質(zhì)，所述鉆柱操作以在土壤地層中形成鉆孔。該方法包括經(jīng)由計(jì)算機(jī)處理器確定用于鉆探操作所用的一個(gè)或多個(gè)鉆探參數(shù)的第一組多個(gè)操作范圍。所述第一組多個(gè)操作范圍可基于在鉆探操作期間操作鉆柱的第一持續(xù)時(shí)間。所述第一組多個(gè)操作范圍包括用于一個(gè)或多個(gè)鉆探參數(shù)中的每一個(gè)的至少一個(gè)優(yōu)選操作范圍和用于一個(gè)或多個(gè)鉆探參數(shù)中的每一個(gè)的至少一個(gè)次優(yōu)選操作范圍。響應(yīng)于通過(guò)計(jì)算機(jī)處理器確定第一組多個(gè)操作范圍的步驟，該方法可包括經(jīng)由圖形用戶界面在計(jì)算機(jī)顯示器上顯示用于一個(gè)或多個(gè)鉆探參數(shù)的第一組多個(gè)操作范圍的視覺表示。該方法包括經(jīng)由計(jì)算機(jī)處理器確定用于一個(gè)或多個(gè)鉆探參數(shù)的第二組更新的多個(gè)操作范圍。所述第二組更新的多個(gè)操作范圍可基于在第一持續(xù)時(shí)間之后操作鉆柱的第二持續(xù)時(shí)間。第二組更新的多個(gè)操作范圍包括用于一個(gè)或多個(gè)鉆探參數(shù)中的每一個(gè)的至少一個(gè)優(yōu)選操作范圍和至少一個(gè)次優(yōu)選操作范圍。第二組更新的多個(gè)操作范圍的至少一個(gè)優(yōu)選操作范圍不同于用于第一組多個(gè)操作范圍的至少一個(gè)優(yōu)選操作范圍。響應(yīng)于確定第二組更新的多個(gè)操作范圍的步驟，該方法可經(jīng)由圖形用戶界面在計(jì)算機(jī)顯示器上顯示用于一個(gè)或多個(gè)鉆探操作參數(shù)的第二組更新的多個(gè)操作范圍。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]對(duì)于本申請(qǐng)的說(shuō)明性實(shí)施方式的前述總結(jié)以及下列詳細(xì)說(shuō)明將在結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀時(shí)得到最佳理解。出于說(shuō)明本申請(qǐng)的目的，在視圖中示出了說(shuō)明性的實(shí)施方式。然而，應(yīng)該理解的是，本申請(qǐng)并不限于所示的精確結(jié)構(gòu)和手段。在視圖中:
[0010]圖1根據(jù)本公開內(nèi)容的實(shí)施方式的鉆探系統(tǒng)的示意圖；
[0011]圖2A是在圖1中所示的鉆探系統(tǒng)中使用的計(jì)算裝置的框圖；
[0012]圖2B是示出了圖1中所示的鉆探系統(tǒng)的一個(gè)或多個(gè)計(jì)算裝置的網(wǎng)絡(luò)的框圖；
[0013]圖3是工藝流程圖，示出了用于監(jiān)測(cè)和顯示用于圖1中所示的鉆探系統(tǒng)的鉆探操作的鉆探參數(shù)的方法；
[0014]圖4A是與圖2A中所示的計(jì)算裝置相關(guān)聯(lián)的用戶界面的顯像，示出了用于圖1中所示的鉆探系統(tǒng)的鉆探操作的多個(gè)輸入；
[0015]圖4B是與圖2A中所示的計(jì)算裝置相關(guān)聯(lián)的用戶界面的顯像，示出了一個(gè)或多個(gè)鉆探參數(shù)可如何與用于圖1中所示的鉆探系統(tǒng)的鉆探操作的示例性鉆探數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)；
[0016]圖4C和圖4D是與圖2A中所示的計(jì)算裝置相關(guān)聯(lián)的圖形用戶界面的顯像，示出了用于一個(gè)或多個(gè)鉆探參數(shù)的多個(gè)操作范圍和實(shí)際操作參數(shù)；
[0017]圖5A和圖5B是示出了圖4C和圖4D中所示的用戶界面的一部分的顯像，分別示出了用于鉆壓(WOB)的第一組多個(gè)操作范圍和用于鉆壓的第二組更新的多個(gè)操作范圍；
[0018]圖6A和圖6B是示出了圖4C和圖4D中所示的用戶界面的一部分的顯像，分別示出了用于鉆入速度(ROP)的第一組多個(gè)操作范圍和用于鉆入速度的第二組更新的多個(gè)操作范圍；
[0019]圖7A和圖7B是示出了圖4C和圖4D中所示的用戶界面的一部分的顯像，分別示出了用于鉆探泥漿流動(dòng)速率的第一組多個(gè)操作范圍和用于鉆探泥漿流動(dòng)速率的第二組更新的多個(gè)操作范圍；
[0020]圖8A和圖8B是示出了圖4C和圖4D中所示的用戶界面的一部分的顯像，分別示出了用于鉆頭旋轉(zhuǎn)速度(RPM)的第一組多個(gè)操作范圍和用于鉆頭旋轉(zhuǎn)速度的第二組更新的多個(gè)操作范圍；以及
[0021]圖9A和圖9B是示出了圖4C和圖4D中所示的用戶界面的一部分的顯像，分別示出了用于壓差的第一組多個(gè)操作范圍和用于壓差的第二組更新的多個(gè)操作范圍。

【具體實(shí)施方式】
[0022]參照?qǐng)D1，鉆探系統(tǒng)或鉆探設(shè)備I構(gòu)造成在鉆探操作期間在土壤地層3中鉆出鉆孔2。鉆探系統(tǒng)I包括用于在土壤地層3中形成鉆孔2的鉆柱4以及至少一個(gè)計(jì)算裝置100。該計(jì)算裝置100可包括一個(gè)或多個(gè)軟件應(yīng)用。該計(jì)算裝置100和所述一個(gè)或多個(gè)軟件應(yīng)用執(zhí)行多種用于監(jiān)測(cè)鉆探操作、控制鉆探操作、和顯示與鉆探操作相關(guān)的信息的方法，如在下文中進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明的那樣。盡管將鉆孔2示出為豎直鉆孔，但本文中所描述的系統(tǒng)和方法可用于定向鉆探操作。例如，鉆柱4可構(gòu)造成在土壤地層3中形成這樣的鉆孔2，所述鉆孔2的一部分沿著橫向于與土壤地層3的地表11垂直的軸線的方向取向。
[0023]繼續(xù)參照?qǐng)D1，鉆探系統(tǒng)或鉆探設(shè)備I包括由地表11支承的鉆塔(derrick)9。鉆塔9支承鉆柱4。鉆柱4具有頂端4a、底端4b、設(shè)置于鉆柱4的頂端4a處的頂部接頭(sub) 45、和設(shè)置于鉆柱4的底端4b處的井下組件6。鉆柱4可還包括多個(gè)鉆探管段(未示出)，所述多個(gè)鉆探管段連接在一起以形成鉆柱。井下組件6包括頂端6a和底端6b。鉆頭8聯(lián)接至井下組件6的遠(yuǎn)端6b。鉆探系統(tǒng)I具有諸如頂部驅(qū)動(dòng)器或旋轉(zhuǎn)平臺(tái)之類的原動(dòng)機(jī)(prime mover)，其構(gòu)造成旋轉(zhuǎn)鉆柱4以控制鉆頭8的旋轉(zhuǎn)速度(PRM)和該鉆頭8上的扭矩。鉆柱4和鉆頭8的旋轉(zhuǎn)由此限定出鉆孔2。按照慣例，泵10構(gòu)造成將諸如鉆探泥漿之類的流體14向下泵送通過(guò)鉆柱4中的內(nèi)部通道。在于鉆頭8處離開之后，返回的鉆探泥漿16向上經(jīng)過(guò)形成在土壤地層3中的處于鉆柱4與鉆孔2之間的環(huán)形通道而流至地表11。泥漿馬達(dá)40(例如螺旋容積式泵或“莫諾(Moineau)式”泵)可以結(jié)合到井下組件6中。泥漿馬達(dá)由通過(guò)泵且圍繞在上述環(huán)形通道中的鉆柱4周圍的鉆探泥漿14的流動(dòng)來(lái)驅(qū)動(dòng)。泥漿馬達(dá)可旋轉(zhuǎn)該鉆頭8。
[0024]如在本文中所使用的鉆探操作指的是限定出鉆孔2的一個(gè)或多個(gè)鉆探行程(drill run)。例如，鉆探操作可包括用于限定鉆孔2的豎直段的第一鉆探行程、用于限定鉆孔2的彎曲段的第二鉆探行程、和用于限定出鉆孔2的水平段的第三鉆探行程。多于或少于三個(gè)鉆探行程都是可能的。對(duì)于困難的鉆探操作而言，出于烴類抽提的目的，可完成多達(dá)10-15個(gè)鉆進(jìn)行程以限定出鉆孔2。應(yīng)該明白的是，可將一個(gè)或多個(gè)井下組件用于每一個(gè)相應(yīng)的鉆探行程。如本文中所描述的系統(tǒng)、方法、軟件應(yīng)用可用于執(zhí)行下列方法，所述方法監(jiān)測(cè)和控制鉆探操作以及監(jiān)測(cè)和控制鉆探操作中的特定鉆探行程。
[0025]在所示實(shí)施方式中，計(jì)算裝置100構(gòu)造成導(dǎo)致對(duì)于用于鉆探參數(shù)中的每一個(gè)的多個(gè)操作范圍的視覺表示的顯像并且構(gòu)造成隨著鉆探操作進(jìn)行來(lái)更新該顯像。如將在下文中進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明的那樣，計(jì)算裝置100可導(dǎo)致用于特定鉆探參數(shù)的操作設(shè)定點(diǎn)或目標(biāo)、優(yōu)選操作范圍、次優(yōu)選操作范圍、和不優(yōu)選的或極限操作范圍的顯示。由于計(jì)算裝置100可導(dǎo)致對(duì)于操作參數(shù)的多個(gè)范圍的視覺表示的顯像，因此，用戶可觀察到在鉆探操作期間調(diào)整一個(gè)鉆探參數(shù)對(duì)于另一個(gè)鉆探參數(shù)的影響。
[0026]參照?qǐng)D1，鉆探系統(tǒng)I可包括多個(gè)傳感器，所述多個(gè)傳感器構(gòu)造成在鉆探操作期間測(cè)量鉆探數(shù)據(jù)。鉆探數(shù)據(jù)可包括預(yù)期操作參數(shù)，例如，用于鉆壓(WOB)的預(yù)期操作參數(shù)、鉆頭旋轉(zhuǎn)速度RPM、和用于給定鉆探計(jì)劃的穿入速度鉆入速度(ROP)。傳感器可由鉆柱井下組件支承或者設(shè)置于地表11。在所示實(shí)施方式中，鉆柱頂部接頭45包括用于測(cè)量鉆探數(shù)據(jù)的一個(gè)或多個(gè)傳感器。例如，所述一個(gè)或多個(gè)傳感器可以是應(yīng)變儀48，所述應(yīng)變儀48測(cè)量頂部接頭45上的軸向載荷(或起吊載荷)、彎曲載荷和扭轉(zhuǎn)載荷。該頂部接頭45傳感器還包括三軸加速度計(jì)49，該三軸加速度計(jì)49感測(cè)鉆柱4的頂端4a處的振動(dòng)。
[0027]繼續(xù)參照?qǐng)D1，井下組件6可還包括一個(gè)或多個(gè)傳感器，所述一個(gè)或多個(gè)傳感器構(gòu)造成測(cè)量鉆孔中的一個(gè)或多個(gè)鉆探參數(shù)。此外，該井下組件6包括振動(dòng)分析系統(tǒng)46,該振動(dòng)分析系統(tǒng)46構(gòu)造成基于與從鉆孔中的傳感器獲得的鉆探操作有關(guān)的信息來(lái)確定多個(gè)振動(dòng)參數(shù)。在下文中將進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明振動(dòng)分析模塊。井下組件傳感器可呈應(yīng)變儀、加速度計(jì)及磁力儀的形式。例如，井下組件6可包括測(cè)量鉆壓(WOB)的井下應(yīng)變儀7。在名稱為“用于測(cè)量在鉆井中操作的鉆頭上的重量和扭矩的設(shè)備”的美國(guó)專利文獻(xiàn)N0.6，547，016描述了一種用于利用井下應(yīng)變儀測(cè)量鉆壓的系統(tǒng)，因此，將該專利文獻(xiàn)全部以參引的方式結(jié)合到本文中。此外，應(yīng)變儀7可構(gòu)造成測(cè)量鉆頭扭矩(“Τ0Β”)和鉆頭彎曲彎矩(“BOB”)以及鉆壓。在替代實(shí)施方式中，鉆柱可包括接頭(未示出標(biāo)號(hào))，該結(jié)構(gòu)接頭結(jié)合了用于測(cè)量鉆壓(WOB)、鉆頭扭矩(TOB)和鉆頭彎曲鉆頭彎矩(BOB)的傳感器。這種接頭可稱之為“WTB接頭”。
[0028]此外，井下組件傳感器可還包括至少一個(gè)磁力儀42。該磁力儀構(gòu)造成利用例如在名稱為“用于確定鉆柱的角度取向的方法和系統(tǒng)”的美國(guó)專利文獻(xiàn)N0.7，681，663中的技術(shù)來(lái)測(cè)量鉆頭8的瞬時(shí)旋轉(zhuǎn)速度，該美國(guó)專利文獻(xiàn)的全部?jī)?nèi)容以參引的方式結(jié)合到本文中。井下組件傳感器可還包括沿x、y和z軸(未示出)取向(通常范圍為±250g)的機(jī)械振動(dòng)儀44，該加速度計(jì)機(jī)械振動(dòng)儀44構(gòu)造成測(cè)量軸向和橫向振動(dòng)。盡管機(jī)械振動(dòng)儀加速度計(jì)44示出為設(shè)置在井下組件6上，但是應(yīng)該明白的是，可將多個(gè)機(jī)械振動(dòng)儀加速度計(jì)44沿鉆柱4安裝于沿鉆柱4的多個(gè)位置，使得可對(duì)沿該鉆柱的多個(gè)位置處的軸向和橫向振動(dòng)信息進(jìn)行測(cè)量。
[0029]如上所述，井下組件6包括振動(dòng)分析系統(tǒng)46。該振動(dòng)分析系統(tǒng)46構(gòu)造成從加速度計(jì)44接收與鉆柱4的軸向、橫向和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)相關(guān)的數(shù)據(jù)?；趶募铀俣扔?jì)接收到的信息，該振動(dòng)分析系統(tǒng)46可確定鉆柱4上的加速度計(jì)的位置處的測(cè)量到的軸向振動(dòng)的振幅和頻率以及由于前后渦動(dòng)所導(dǎo)致的測(cè)量到的橫向振動(dòng)的振幅和頻率。測(cè)量到的軸向和橫向振動(dòng)的幅度和頻率可被稱之為測(cè)量到的振動(dòng)信息。所述測(cè)量到的振動(dòng)信息還可被傳送至地表11并且由計(jì)算裝置100進(jìn)行處理。該振動(dòng)分析系統(tǒng)46可還從磁力儀42接收與鉆柱在磁力儀42位置處的瞬時(shí)旋轉(zhuǎn)速度相關(guān)的數(shù)據(jù)。該振動(dòng)分析系統(tǒng)46隨后確定由于粘滯滑動(dòng)所導(dǎo)致的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的振幅和頻率。通過(guò)計(jì)算鉆柱在給定時(shí)間段內(nèi)的最大瞬時(shí)旋轉(zhuǎn)速度與最小瞬時(shí)旋轉(zhuǎn)速度之間的差異來(lái)確定測(cè)量到的實(shí)際扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的頻率和振幅。由此，測(cè)量到的振動(dòng)信息可還包括測(cè)量到的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。
[0030]井下組件可還包括至少第一壓力傳感器51和第二壓力傳感器52，所述第一壓力傳感器51和所述第二壓力傳感器52測(cè)量流過(guò)鉆孔2中的鉆探系統(tǒng)部件的鉆探泥漿的壓力。例如，第一壓力傳感器51和第二壓力傳感器52分別測(cè)量(沿鉆孔向下)流經(jīng)鉆柱4的鉆探泥漿的壓力和沿鉆孔向上流經(jīng)鉆孔壁與鉆柱4之間的環(huán)形間隙的鉆探泥漿的壓力。壓差被認(rèn)為是沿鉆孔向下流動(dòng)的鉆探泥漿與沿鉆孔向上流動(dòng)的鉆探泥漿之間的壓力差。壓力信息可被傳送至計(jì)算裝置100。
[0031]此外，鉆探系統(tǒng)I可還包括一個(gè)或多個(gè)傳感器，所述一個(gè)或多個(gè)傳感器設(shè)置在地表處，例如設(shè)置在鉆塔9上。例如，鉆探系統(tǒng)可包括用于確定鉆壓的起吊載荷傳感器30和用于感測(cè)鉆柱4的鉆柱旋轉(zhuǎn)速度的附加傳感器32。起吊載荷傳感器30例如通過(guò)利用應(yīng)變儀測(cè)量絞車?yán)|線(未編號(hào))中的張力來(lái)測(cè)量鉆頭的懸掛重量。該纜線行進(jìn)通過(guò)三個(gè)支承件并且所述支承件將已知的橫向位移施加在該纜線上。應(yīng)變儀測(cè)量纜線中由于張力而導(dǎo)致的橫向應(yīng)變的大小，該橫向應(yīng)變的大小隨后用于計(jì)算軸向載荷和鉆壓。
[0032]鉆探系統(tǒng)I可還包括鉆探數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)12，該鉆探數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)12與計(jì)算裝置100電子通信。該鉆探數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)12構(gòu)造成接收、處理和存儲(chǔ)已經(jīng)如上所述從多種井下和地表傳感器獲得的數(shù)據(jù)。因此，多種用于傳送的系統(tǒng)和方法均可用于在鉆柱部件與鉆探數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)12之間傳送數(shù)據(jù)。例如，在有線管道實(shí)施方案中，來(lái)自井下組件傳感器的數(shù)據(jù)被傳送至頂部接頭45。來(lái)自頂部接頭45傳感器的數(shù)據(jù)以及來(lái)自有線管道系統(tǒng)中的井下組件傳感器的數(shù)據(jù)可利用無(wú)線遙測(cè)裝置被傳送至鉆探數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)12和/或計(jì)算裝置100。一個(gè)這種用于無(wú)線遙測(cè)裝置的方法公開在于2009年2月20日提交的名稱為“來(lái)自旋轉(zhuǎn)元件的同步遙測(cè)術(shù)”的美國(guó)專利申請(qǐng)N0.12/389, 950中，該美國(guó)專利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容以參引的方式被結(jié)合到本文中。此外，鉆探系統(tǒng)I可包括泥漿脈沖遙測(cè)系統(tǒng)。例如，泥漿脈沖裝置5可被結(jié)合到井下組件6中。該泥漿脈沖遙測(cè)系統(tǒng)將諸如來(lái)自振動(dòng)分析系統(tǒng)46的振動(dòng)信息之類的來(lái)自井下裝置的數(shù)據(jù)編碼，利用脈沖裝置5將編碼脈沖傳送至地表11。此夕卜，鉆探數(shù)據(jù)可利用諸如聲學(xué)傳送或電磁傳送之類的其它方式傳送至地表。
[0033]參照?qǐng)D2A，任何適用的計(jì)算裝置100可構(gòu)造成群集(host) 了用于監(jiān)測(cè)、控制和預(yù)測(cè)如在本文中所述的鉆探操作信息的軟件應(yīng)用。將會(huì)明白的是，計(jì)算裝置100可包括任何適當(dāng)?shù)难b置，所述任何適當(dāng)?shù)难b置的示例包括臺(tái)式計(jì)算裝置、服務(wù)器計(jì)算裝置、便攜式計(jì)算裝置，例如筆記本計(jì)算機(jī)、平板電腦、或者智能手機(jī)。在圖2A中所示的示例性實(shí)施方式中，計(jì)算裝置100包括處理部分102、存儲(chǔ)部分104、輸入/輸出部分106、和用戶界面(UI)部分108。所強(qiáng)調(diào)的是，該計(jì)算裝置100的方框圖描繪是示例性的且并非意在暗示特定實(shí)施方案和/或構(gòu)造。處理部分102、存儲(chǔ)部分104、輸入/輸出部分106和用戶界面部分108可被聯(lián)接在一起以允許在其間進(jìn)行通信。如應(yīng)該了解到的那樣，上述部件中的任一部件可橫越一個(gè)或多個(gè)分離的裝置和/或位置進(jìn)行分布。例如，處理部分102、存儲(chǔ)部分104、輸入/輸出部分106和用戶界面部分108中的任一個(gè)均可與鉆探數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)12電子通信，鉆探數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)12如上所述可以是與如本文中所述的計(jì)算裝置100相似的計(jì)算裝置。此外，處理部分102、存儲(chǔ)部分104、輸入/輸出部分106和用戶界面部分108中的任一個(gè)均能夠從設(shè)置在鉆柱4上的振動(dòng)分析系統(tǒng)46和/或傳感器接收鉆探數(shù)據(jù)。
[0034]在多個(gè)實(shí)施方式中，輸入/輸出部分106包括計(jì)算裝置100的接收器、計(jì)算裝置100的傳送器、或用于有線連接的電子連接器、或其組合。該輸入/輸出部分106能夠接收和/或提供與同諸如國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)之類的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信相關(guān)的信息。如應(yīng)該了解到的那樣，傳送和接收功能可還由位于計(jì)算裝置100的外部的一個(gè)或多個(gè)裝置提供。例如，輸入/輸出部分106可與沿鉆孔向下設(shè)置在井下組件6上的一個(gè)或多個(gè)傳感器和/或鉆探數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)12電子通信。
[0035]取決于處理器的確切構(gòu)造和類型，存儲(chǔ)部分104可以是易失性的(例如某些類型的隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM))、非易失性的(例如只讀存儲(chǔ)器(ROM)、閃存等)、或者其組合。計(jì)算裝置100可包括附加存儲(chǔ)器(例如，可移動(dòng)存儲(chǔ)器和/或固定存儲(chǔ)器)，所述附加存儲(chǔ)器包括但不限于磁帶、閃存、智能卡、CD-ROM、數(shù)字通用光盤(DVD)或其它光學(xué)存儲(chǔ)器、卡型盒式磁帶機(jī)、磁帶、磁盤存儲(chǔ)器或其它磁存儲(chǔ)裝置、通用串行總線(USB)兼容存儲(chǔ)器、或者可用于存儲(chǔ)信息并可由計(jì)算裝置100存取的任何其它介質(zhì)。
[0036]計(jì)算裝置100還可包括用戶界面部分108，該用戶界面部分108包括輸入裝置110和/或顯示器112 (輸入裝置110和顯示器112未示出)，該用戶界面部分108使得用戶能夠與計(jì)算裝置100通信。用戶界面108可包括輸入裝置，所述輸入裝置提供用于經(jīng)由例如按鈕、軟鍵盤、鼠標(biāo)、聲動(dòng)控制器、觸屏、計(jì)算裝置100的運(yùn)動(dòng)、視覺線索(例如，在計(jì)算裝置100上的攝像機(jī)前移動(dòng)手)等來(lái)控制計(jì)算裝置100的能力。用戶界面108可經(jīng)由圖形用戶界面提供輸出，所述輸出包括視覺信息，例如經(jīng)由顯示器112對(duì)于用于一個(gè)或多個(gè)鉆探參數(shù)的操作范圍的視覺表示。其它輸出可包括聲頻信息(例如，經(jīng)由揚(yáng)聲器)、機(jī)械信息(例如，經(jīng)由振動(dòng)機(jī)構(gòu))、或其組合。在多種構(gòu)造中，用戶界面108可包括顯示器、觸屏、鍵盤、鼠標(biāo)、加速度計(jì)、運(yùn)動(dòng)檢測(cè)器、揚(yáng)聲器、麥克風(fēng)、攝像機(jī)、或者其組合。用戶界面108可還包括用于輸入諸如指紋信息、視網(wǎng)膜信息、聲音信息、和/或面部特征信息之類的生物統(tǒng)計(jì)信息以便獲得用于訪問(wèn)計(jì)算裝置100的具體生物統(tǒng)計(jì)信息的任何適用的裝置。
[0037]參照?qǐng)D2B，示出了示例性的且適用的通信體系結(jié)構(gòu)，該通信體系結(jié)構(gòu)可有助于監(jiān)測(cè)鉆探系統(tǒng)I的鉆探操作。這種示例性體系結(jié)構(gòu)可包括一個(gè)或多個(gè)計(jì)算裝置100、150和160，所述一個(gè)或多個(gè)計(jì)算裝置中的每一個(gè)均可經(jīng)由共用的通信網(wǎng)絡(luò)180而與數(shù)據(jù)庫(kù)170和鉆探數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)12電子通信。盡管被示意性地示出為與計(jì)算裝置100分離開，但數(shù)據(jù)庫(kù)170也可以是計(jì)算裝置100的存儲(chǔ)部分104的部件。應(yīng)該明白的是，可設(shè)想出多種適用的替代通信體系結(jié)構(gòu)。當(dāng)已將鉆探控制和監(jiān)測(cè)應(yīng)用安裝到諸如上述計(jì)算裝置之類的計(jì)算裝置100上時(shí)，它可在諸如國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)之類的共用網(wǎng)絡(luò)180上的其它計(jì)算裝置之間傳遞信息。對(duì)于當(dāng)前構(gòu)造，用戶24可經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)180將與一個(gè)或多個(gè)鉆探參數(shù)有關(guān)的信息傳送至井下組件6的供應(yīng)商的計(jì)算裝置150，或者導(dǎo)致這種傳送發(fā)生，或者作為替換經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)180將所述信息傳遞至另一第三方26 (例如鉆探系統(tǒng)所有者)的計(jì)算裝置160。第三方26可經(jīng)由顯示器查看如在本文中所述的用于一個(gè)或多個(gè)鉆探參數(shù)的多個(gè)操作范圍。
[0038]圖2B中所示的計(jì)算裝置100可由例如井位處的鉆架操作者、井位所有者、鉆探公司、和/或鉆探系統(tǒng)部件的任何制造商或供應(yīng)商、或諸如提供鉆柱設(shè)計(jì)服務(wù)的第三方之類的其它服務(wù)提供商完全或部分操作。如應(yīng)該了解到的那樣，上述參與者中的每一個(gè)和/或其它相關(guān)的參與者可操作任何數(shù)量的相應(yīng)的計(jì)算機(jī)并且可利用包括例如諸如國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)之類的廣域網(wǎng)(WAN)或局域網(wǎng)(LAN)的任何數(shù)量的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部地和外部地通信。數(shù)據(jù)庫(kù)170可例如用于存儲(chǔ)與一個(gè)或多個(gè)鉆探參數(shù)、來(lái)自前一鉆探行程的多個(gè)操作范圍、當(dāng)前鉆探行程相關(guān)的數(shù)據(jù)和與用于鉆柱部件的模型相關(guān)的數(shù)據(jù)。
[0039]參照?qǐng)D3，諸如計(jì)算裝置之類的鉆探系統(tǒng)I群集了下列軟件應(yīng)用，所述軟件應(yīng)用促使處理器102執(zhí)行用于獲得、確定和顯示用于包括至少最佳操作參數(shù)的鉆探參數(shù)的多個(gè)操作范圍的方法200。在方框210中，軟件應(yīng)用可獲得與一個(gè)或多個(gè)鉆探參數(shù)相關(guān)的鉆探信息。例如，鉆探應(yīng)用可從其中存儲(chǔ)有鉆探信息的一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)存取鉆探信息。此外，如應(yīng)該了解到的那樣，軟件應(yīng)用可導(dǎo)致用戶界面在計(jì)算機(jī)顯示器上顯示用于鉆探操作信息入口的一個(gè)或多個(gè)域。同樣，軟件應(yīng)用可接收鉆探信息。
[0040]在方框220中，軟件應(yīng)用可經(jīng)由處理器確定用于一個(gè)或多個(gè)鉆探參數(shù)的第一組多個(gè)操作范圍。所述第一組操作范圍可基于在鉆探操作期間操作鉆柱4的第一持續(xù)時(shí)間或時(shí)刻或時(shí)間。所述第一組多個(gè)操作范圍的確定可基于在步驟210中獲得的鉆探信息以及在鉆探操作期間獲得的實(shí)際的和測(cè)量到的鉆探信息。
[0041]一個(gè)或多個(gè)鉆探參數(shù)可還包括第一或控制組的鉆探參數(shù),所述鉆探參數(shù)通?？捎摄@探設(shè)備操作者進(jìn)行控制?？刂平M的鉆探參數(shù)可用于幫助控制鉆探操作并且可以是可被最佳化的鉆探參數(shù)。在下文中對(duì)最佳化進(jìn)行討論?？刂平M的鉆探參數(shù)包括但不限于鉆入速度(ROP)、鉆壓(WOB)、泥漿流速、鉆頭旋轉(zhuǎn)速度和壓差。此外，鉆探參數(shù)可包括第二或過(guò)程相關(guān)組的鉆探參數(shù)，所述鉆探參數(shù)的值是鉆探操作的結(jié)果。過(guò)程相關(guān)組的鉆探參數(shù)可包括扭矩(千英尺-磅(kft-lb))、旋轉(zhuǎn)速度(RPM)、馬達(dá)速度(RPM)、機(jī)械比能(千磅/平方英寸(ksi))、均方誤差(MSE)離散(千磅/平方英寸(ksi))、機(jī)械比能的斜率(千磅/平方英寸(ksi))、壓力(千磅/平方英寸(ksi))、渦動(dòng)、鉆頭跳動(dòng)、和粘滯滑動(dòng)。應(yīng)該了解到的是，在顯示鉆探參數(shù)期間可使用任何單位制。過(guò)程相關(guān)的鉆探參數(shù)是測(cè)量值或計(jì)算值并且無(wú)需是可最佳化的，如上所述。軟件應(yīng)用構(gòu)造成在控制鉆探參數(shù)和過(guò)程相關(guān)的鉆探參數(shù)之間進(jìn)行區(qū)分，并且構(gòu)造成因此顯示可適用的操作范圍。例如，控制組的鉆探參數(shù)可包括最佳操作范圍以及優(yōu)選操作范圍。包括控制組的鉆探參數(shù)和過(guò)程相關(guān)的鉆探參數(shù)的每一個(gè)鉆探參數(shù)可以根據(jù)名為用于監(jiān)測(cè)和控制地下鉆探的系統(tǒng)和方法的美國(guó)專利N0.8，453，764(’764專利)中描述的方法和系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量、計(jì)算和/或預(yù)測(cè)，該美國(guó)專利的全部?jī)?nèi)容以參引的方式被結(jié)合在本文中。此外，在本公開內(nèi)容的實(shí)施方式中，本公開內(nèi)容可還包括存取和利用表示鉆柱的預(yù)限定模型和預(yù)期鉆探參數(shù)的數(shù)據(jù)，例如在’ 764專利中所述。
[0042]返回至方框220，軟件應(yīng)用可限定每個(gè)操作范圍的端點(diǎn)(參見圖5A-9B中的端點(diǎn)460,462....474)，使得用戶界面可產(chǎn)生一種顯像，該顯像示出了一個(gè)操作范圍與另一操作范圍所具有的關(guān)聯(lián)性。在下文中對(duì)與如何確定所述端點(diǎn)相關(guān)的細(xì)節(jié)進(jìn)行討論。
[0043]在方框220中確定的多個(gè)操作范圍可包括I)用于每一個(gè)鉆探參數(shù)的至少一個(gè)優(yōu)選的操作范圍，和2)用于每一個(gè)鉆探參數(shù)的至少一個(gè)次優(yōu)選的操作范圍。優(yōu)選操作范圍可具有多于一個(gè)(多個(gè))的優(yōu)選操作范圍。例如，優(yōu)選操作范圍可包括最佳操作范圍和正常操作范圍。次優(yōu)選的操作范圍可具有多于一個(gè)(多個(gè))次優(yōu)選的操作范圍。次優(yōu)選的操作范圍可包括高操作范圍、惡劣操作范圍、和危險(xiǎn)操作范圍中的至少一種。因此，多個(gè)操作范圍可以被稱之為第一、第二、第三...等操作范圍。例如，第一操作范圍指的是最佳操作范圍，第二操作范圍指的是正常操作范圍，第三操作范圍指的是高操作范圍，第四操作范圍指的是惡劣操作范圍，并且第五操作范圍指的是危險(xiǎn)操作范圍。每一個(gè)鉆探參數(shù)可包括前述操作范圍中的一個(gè)或多個(gè)。在某些情況下，特定鉆探參數(shù)可包括最佳操作范圍，如在下文中進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明的那樣。
[0044]最佳操作范圍420 (圖5A)是用于特定鉆探參數(shù)的操作值的范圍，其可產(chǎn)生用于給定鉆探計(jì)劃的最高的鉆入速度。該鉆探計(jì)劃可考慮到預(yù)期鉆入速度和對(duì)于鉆柱部件的預(yù)期磨損。此外，最佳操作范圍的確定可考慮到用于在鉆探期間由傳感器獲得的若干鉆探參數(shù)、地表數(shù)據(jù)和井下數(shù)據(jù)的預(yù)期操作值和實(shí)際操作值。例如，最佳操作范圍考慮到了鉆入速度、旋轉(zhuǎn)速度、扭矩、鉆壓、流速、壓差、均方誤差、以及橫向、軸向和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)數(shù)據(jù)，如在下文中進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明的那樣。由此，根據(jù)示例性實(shí)施方式，最佳操作范圍可以是用于特定鉆探參數(shù)的操作值的范圍，其可產(chǎn)生最高的鉆入速度并且在鉆柱部件上產(chǎn)生程度最小的磨損。該鉆探計(jì)劃可由此包括對(duì)于鉆柱部件磨損的評(píng)估。預(yù)期磨損可基于鉆探行程期間遇到的預(yù)期的預(yù)計(jì)振動(dòng)程度和處于預(yù)計(jì)振動(dòng)程度下的鉆柱部件的損失性能分析?？筛鶕?jù)美國(guó)專利N0.8，453，764中公開的系統(tǒng)和方法來(lái)確定可表示鉆柱部件的磨損的振動(dòng)數(shù)據(jù)和損失性能分析，該美國(guó)專利以參引的方式被結(jié)合到本文中。
[0045]繼續(xù)參照?qǐng)D3，根據(jù)方框220中的示例性實(shí)施方式，軟件應(yīng)用可確定用于最佳操作范圍的端點(diǎn)。端點(diǎn)確定可基于:1)在最佳鉆探操作(在下文中進(jìn)一步討論)期間獲得的存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)170或存儲(chǔ)部分104中的數(shù)據(jù)，2)在前一鉆探行程中獲得并存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)170或存儲(chǔ)部分104中的數(shù)據(jù)，或者3)在當(dāng)前鉆探行程期間實(shí)時(shí)獲得的可存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)170和/或存儲(chǔ)部分104中的數(shù)據(jù)。在最佳鉆探操作之后(或者在鉆探行程期間)，軟件應(yīng)用可確定、例如可導(dǎo)致作為旋轉(zhuǎn)速度、流速、壓差的函數(shù)的鉆壓的顯像，該顯像示出了均方誤差、以及橫向、軸向和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)數(shù)據(jù)是如何在每個(gè)給定鉆探參數(shù)設(shè)定點(diǎn)改變的。參見圖4B，圖4B示出了顯像350，該顯像350包括用于鉆探操作所用的過(guò)程相關(guān)的鉆探參數(shù)的示例性圖形352a至352h。應(yīng)該了解到的是，I)旋轉(zhuǎn)速度可顯示成鉆壓、流速、和壓差的函數(shù)，和2)流速可顯示為旋轉(zhuǎn)速度、鉆壓、和壓差等的函數(shù)。軟件應(yīng)用可由此通過(guò)考慮鉆壓、旋轉(zhuǎn)速度、流速、壓差如何與在鉆探操作期間獲得的均方誤差和橫向、軸向和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)數(shù)據(jù)相關(guān)來(lái)確定用于鉆壓、旋轉(zhuǎn)速度、流速、壓差的最佳操作范圍。盡管下面參照最佳鉆探操作來(lái)討論對(duì)于最佳操作范圍端點(diǎn)的確定，但是應(yīng)當(dāng)了解到的是，軟件應(yīng)用構(gòu)造成導(dǎo)致鉆探行程期間的最佳操作范圍的顯像。
[0046]根據(jù)用于最佳鉆探操作的示例性實(shí)施方式，對(duì)于最佳鉆探操作，可對(duì)用于諸如旋轉(zhuǎn)速度、鉆壓、流速和壓差之類的鉆探參數(shù)的設(shè)定點(diǎn)參數(shù)進(jìn)行選擇。最佳鉆探參數(shù)由此是一個(gè)或多個(gè)鉆探最佳行程，所述一個(gè)或多個(gè)鉆探最佳行程用于獲得確定最佳操作范圍的端點(diǎn)所需要的信息。例如，最佳鉆探操作可被啟動(dòng)，并且可改變旋轉(zhuǎn)速度、鉆壓、流速和壓差。對(duì)鉆探操作的改變可被測(cè)量以解釋旋轉(zhuǎn)速度、鉆壓、流速和壓差的變化。特別地，最佳鉆探操作可根據(jù)最佳矩陣(optimizat1n matrix)進(jìn)行。最佳矩陣可限定兩個(gè)鉆探參數(shù)，例如鉆壓和旋轉(zhuǎn)速度，這兩個(gè)鉆探參數(shù)在最佳鉆探行程期間改變。例如，可以選擇等于60rpm的旋轉(zhuǎn)速度和等于20k Ib (千磅)WOB的WOB作為鉆探設(shè)定點(diǎn)。對(duì)于每個(gè)相應(yīng)的鉆探參數(shù)，最佳矩陣將用于旋轉(zhuǎn)速度和鉆壓的數(shù)值改變預(yù)定量，例如加上或減去5、10、20等。在示例性實(shí)施方式中，選定的旋轉(zhuǎn)速度可以為50、60和70rpm(每分鐘轉(zhuǎn)數(shù))并且鉆壓的選定數(shù)值可以是20千磅(k-lb)、25千磅和30千磅。其它矩陣可將旋轉(zhuǎn)速度選擇成50、60和70rpm，用于流速值的選定值可以是525、550和575。應(yīng)該了解到的是，諸如實(shí)驗(yàn)工具的設(shè)計(jì)之類的其它方法可用于確定和/或發(fā)展用于最佳鉆探操作的鉆探參數(shù)設(shè)定點(diǎn)。然后針對(duì)在上述最佳矩陣中所限定的每一個(gè)鉆探參數(shù)組合開始最佳鉆探行程。每一個(gè)最佳鉆探行程可以繼續(xù)進(jìn)行預(yù)定的持續(xù)時(shí)間，例如足以測(cè)量相關(guān)數(shù)據(jù)并將相關(guān)數(shù)據(jù)傳送至計(jì)算裝置100的時(shí)間段。應(yīng)該了解到的是，數(shù)據(jù)獲取時(shí)間可基于在鉆探系統(tǒng)中使用的特定傳感器和控制系統(tǒng)以及正獲取的數(shù)據(jù)的類型進(jìn)行改變。例如，當(dāng)僅將振動(dòng)數(shù)據(jù)發(fā)送至計(jì)算裝置用于確定最佳操作范圍時(shí)，每個(gè)最佳鉆探行程將持續(xù)進(jìn)行至少這樣的時(shí)長(zhǎng)，所述時(shí)長(zhǎng)是鉆柱中的傳感器測(cè)量振動(dòng)數(shù)據(jù)并將振動(dòng)數(shù)據(jù)傳送至鉆探數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)12和/或計(jì)算裝置100所花費(fèi)的時(shí)長(zhǎng)。每個(gè)最佳鉆探行程將隨后持續(xù)進(jìn)行至少特定的持續(xù)時(shí)間。如果與振動(dòng)數(shù)據(jù)一起傳送其它數(shù)據(jù)，最佳鉆探行程可繼續(xù)進(jìn)行更長(zhǎng)的持續(xù)時(shí)間。來(lái)自每個(gè)最佳鉆探行程的數(shù)據(jù)可被存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)170或者存儲(chǔ)部分104中。
[0047]軟件應(yīng)用可基于用于鉆入速度的最大值來(lái)確定端點(diǎn)，其考慮到在鉆探最佳操作期間獲得的振動(dòng)數(shù)據(jù)，利用上述美國(guó)專利N0.8，453，764中公開的系統(tǒng)和方法產(chǎn)生了鉆柱部件的最小的預(yù)期磨損。此外，軟件應(yīng)用可還使得用戶能夠輸入用于端點(diǎn)最佳化確定的信息。例如，用戶可限制用于進(jìn)行最佳化分析的特定數(shù)據(jù)。圖形用戶界面構(gòu)造成導(dǎo)致用于隨著時(shí)間的流逝而獲得和測(cè)量到的數(shù)據(jù)的對(duì)數(shù)圖的顯像。用戶然后可選擇在最佳鉆探操作期間用于執(zhí)行最佳化分析的時(shí)間范圍。應(yīng)該了解到的是，可將其它方法用于確定用于鉆探參數(shù)的最佳操作范圍，只要該最佳操作考慮到包括振動(dòng)信息和預(yù)期鉆柱部件使用壽命的鉆探信息即可。換言之，最佳操作范圍可如上所述進(jìn)行計(jì)算，或者可基于與鉆柱部件和預(yù)計(jì)的振動(dòng)信息相關(guān)的信息。
[0048]正常操作范圍430 (圖5A)和最佳操作范圍420可以重疊。例如,最佳操作范圍420可落入到優(yōu)選或正常操作范圍430的一部分內(nèi)。高操作范圍440 (圖5A)被限定成鉆探參數(shù)處于操作中時(shí)的高級(jí)別。惡劣操作范圍451 (圖5A)是惡劣的操作級(jí)別。危險(xiǎn)操作范圍450 (圖5A)被限定成操作在該特定范圍繼續(xù)進(jìn)行將導(dǎo)致災(zāi)難性損傷或者系統(tǒng)故障的操作范圍。
[0049]由于鉆探環(huán)境的復(fù)雜性，例如鉆柱的壓力、軸向振動(dòng)、橫向振動(dòng)和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)、土壤地層特性、和鉆柱設(shè)計(jì)及特性，因此預(yù)期鉆探性能與具體鉆探參數(shù)的值之間的關(guān)系對(duì)于每一個(gè)鉆探參數(shù)而言可以不是線性的。換言之，對(duì)于每一個(gè)鉆探參數(shù)而言，可存在正常操作范圍、高操作范圍、惡劣操作范圍和危險(xiǎn)操作范圍，這些操作范圍與給定鉆探參數(shù)的尺度(scale)的線性增加無(wú)關(guān)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的是，特定鉆探參數(shù)可具有正常的和最佳的操作范圍，所述正常的和最佳的操作范圍是有界限的，或者落在次優(yōu)選的操作范圍(例如參見圖5A和圖5B)之間。每一個(gè)鉆探參數(shù)可由此具有、并且可被顯示為具有多于一個(gè)的(例如多個(gè))正常操作范圍、多于一個(gè)的(例如多個(gè))高操作范圍、多于一個(gè)的(例如多個(gè))危險(xiǎn)操作范圍。運(yùn)行軟件應(yīng)用的計(jì)算裝置100可如上在方框220中所述確定用于每一個(gè)鉆探參數(shù)的多個(gè)操作范圍、用于每一個(gè)鉆探參數(shù)的具體操作范圍的界限和數(shù)量，并顯示沿鉆探參數(shù)的尺度的那些范圍。隨著在鉆探操作期間測(cè)量鉆探參數(shù)，用戶可隨后設(shè)想出多個(gè)鉆探參數(shù)之間的復(fù)雜關(guān)系。操作范圍可被更新成從一個(gè)鉆探行程至另一鉆探行程的鉆探狀況改變或鉆探操作轉(zhuǎn)變。
[0050]再次參照?qǐng)D3，在方框230中，軟件應(yīng)用可導(dǎo)致用戶界面例如在計(jì)算裝置100的顯示屏上顯示用于一個(gè)或多個(gè)鉆探操作參數(shù)的第一組多個(gè)操作范圍的視覺表示。在方框230中，軟件操作可導(dǎo)致處理器102向用戶界面發(fā)起指令以在方框230中響應(yīng)于確定第一組多個(gè)操作范圍的步驟來(lái)顯示多個(gè)操作范圍的視覺表示。在方框230中，軟件應(yīng)用可還導(dǎo)致用戶界面相對(duì)于次優(yōu)選的操作范圍中的每一個(gè)來(lái)設(shè)置每一個(gè)優(yōu)選操作范圍，以便在視覺上表明優(yōu)選操作范圍是否設(shè)置在兩個(gè)次優(yōu)選的操作范圍之間，例如如在圖5A和圖5B中所示。此外，操作范圍的視覺表示可以是不同的顏色(圖5A-9B)。例如，最佳操作范圍可以藍(lán)色表示(參見圖5A-9B中的帶420)并且正常操作范圍可以綠色表示(參見圖5A-9B中的帶430)。高操作范圍可以黃色表示(參見圖5A-9B中的帶440)并且惡劣操作范圍可以桔色表示(參見圖5A-9B中的帶451)。危險(xiǎn)操作范圍可以紅色表示(參見圖5A-9B中的帶450)。應(yīng)該了解到的是，任何顏色或視覺提示可用于表示不同的操作信息。此外，視圖可根據(jù)美國(guó)專利商標(biāo)局法規(guī)利用對(duì)于不同顏色的標(biāo)準(zhǔn)表達(dá)來(lái)描繪，并且出于進(jìn)行清楚地說(shuō)明的目的，本文中的說(shuō)明指的是具體顏色。
[0051]在方框240中，軟件應(yīng)用可接收表示鉆探參數(shù)的實(shí)際操作值的數(shù)據(jù)。例如，如上所述，傳感器中的一個(gè)或多個(gè)可獲得表示鉆探操作期間的鉆柱部件的操作值的數(shù)據(jù)。盡管在某些示例中傳感器可測(cè)量鉆柱對(duì)于鉆探操作的物理響應(yīng)，例如瞬時(shí)旋轉(zhuǎn)速度，但是設(shè)置在井下組件中的處理器可計(jì)算用于測(cè)量到的物理響應(yīng)的鉆探參數(shù)。用于鉆探參數(shù)的實(shí)際操作值可被傳送至地表11處的計(jì)算裝置100并且被存儲(chǔ)在計(jì)算裝置100的存儲(chǔ)部分104中，用于被軟件應(yīng)用進(jìn)行訪問(wèn)。作為選擇或者附加地，物理響應(yīng)數(shù)據(jù)可被傳送至地表處的計(jì)算裝置100，并且可在地表處計(jì)算用于預(yù)期鉆探參數(shù)的實(shí)際操作值。此外，軟件應(yīng)用可接收鉆柱的物理響應(yīng)并且計(jì)算用于鉆探參數(shù)的實(shí)際操作值。表示實(shí)際操作參數(shù)的數(shù)據(jù)可經(jīng)由上述通信系統(tǒng)而被傳送至地表計(jì)算裝置。
[0052]在方框250中，響應(yīng)于接收表示用于鉆探操作、或鉆探行程的實(shí)際操作值的數(shù)據(jù)，軟件應(yīng)用可導(dǎo)致相對(duì)于第一組多個(gè)操作范圍來(lái)顯示用于鉆探參數(shù)中的每一個(gè)的實(shí)際操作值。軟件應(yīng)用經(jīng)由上述通信系統(tǒng)在顯示實(shí)際操作數(shù)據(jù)之前存取或接收這種數(shù)據(jù)。隨著鉆探操作繼續(xù)進(jìn)行，這里所述的方法可還導(dǎo)致每一個(gè)鉆探參數(shù)的實(shí)際操作值被持續(xù)地更新。
[0053]在方框260中，該方法可包括經(jīng)由計(jì)算機(jī)處理器來(lái)確定用于一個(gè)或多個(gè)鉆探參數(shù)的第二組更新的多個(gè)操作范圍的步驟。如在下文中進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明的那樣，第二組更新的多個(gè)操作范圍基于操作鉆柱的第二時(shí)刻或持續(xù)時(shí)間。第二組更新的多個(gè)操作范圍至少包括用于一個(gè)或多個(gè)鉆探參數(shù)中的每一個(gè)鉆探參數(shù)的優(yōu)選操作范圍和用于一個(gè)或多個(gè)鉆探參數(shù)中的每一個(gè)鉆探參數(shù)的次優(yōu)選的操作范圍。
[0054]在方框270中，軟件應(yīng)用可導(dǎo)致用戶界面顯示用于一個(gè)或多個(gè)鉆探參數(shù)的第二組更新的多個(gè)操作范圍。用戶界面可響應(yīng)于在方框260中確定第二組更新的多個(gè)操作范圍的步驟來(lái)顯示所述第二組更新的多個(gè)操作范圍。
[0055]應(yīng)該了解到的是，方框210-260中所示的步驟可在鉆探操作期間被重復(fù)任何次數(shù)。例如，該方法可包括確定用于一個(gè)或多個(gè)鉆探參數(shù)的第三組更新的多個(gè)操作范圍的步驟。第三組更新的多個(gè)操作范圍可基于操作鉆柱的第三持續(xù)時(shí)間，所述第三持續(xù)時(shí)間在第一和第二持續(xù)時(shí)間之后。響應(yīng)于確定第三組更新的多個(gè)操作范圍，軟件應(yīng)用可經(jīng)由用戶界面顯示用于一個(gè)或多個(gè)鉆探操作參數(shù)的所述第三組更新的多個(gè)操作范圍。此外，該方法可在鉆探操作中持續(xù)地運(yùn)行單個(gè)鉆探行程，或者在鉆探操作期間持續(xù)地運(yùn)行多個(gè)鉆探行程。此外，應(yīng)該了解到的是，第三組多個(gè)操作范圍和用于鉆探參數(shù)的相關(guān)聯(lián)的最佳范圍的確定可與用于鉆探操作的相應(yīng)的第一和第二操作范圍相關(guān)聯(lián)。
[0056]計(jì)算裝置100并且尤其是圖形用戶界面可導(dǎo)致一個(gè)或多個(gè)認(rèn)證顯示界面(未示出)被呈現(xiàn)至用戶。一旦經(jīng)過(guò)成功認(rèn)證，例如，適當(dāng)用戶的標(biāo)識(shí)和密碼的登錄，用戶界面可產(chǎn)生顯像300，如圖4A中所示。顯像300包括多個(gè)鉆探系統(tǒng)部件數(shù)據(jù)登錄陣列。每一個(gè)陣列都包括與相應(yīng)的鉆探系統(tǒng)部件相關(guān)聯(lián)的多個(gè)數(shù)據(jù)登錄域。例如，顯像302包括鉆頭或頭陣列302，所述鉆頭或頭陣列302包括用于最大鉆壓和最大/最小鉆探泥漿流速的數(shù)據(jù)登錄域320。馬達(dá)陣列304包括與馬達(dá)操作相關(guān)聯(lián)的鉆探參數(shù)，例如使鉆柱旋轉(zhuǎn)的馬達(dá)的操作。馬達(dá)陣列304可包括例如泥漿的每單位容積的轉(zhuǎn)數(shù)、轉(zhuǎn)子與定子比率、最大/最小流速、鉆壓、全額定壓差、全額定扭矩、最大壓差、和失速扭矩。隨鉆測(cè)量(MWD)工具陣列306可包括用于與MWD工具相關(guān)聯(lián)的鉆探參數(shù)的數(shù)據(jù)登錄域326，例如最大/最小允許流速。顯像300可還包括旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(RSS)陣列310。如應(yīng)該了解到的那樣，當(dāng)鉆柱包括用于定向鉆探的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)時(shí)，使用RSS陣列。該RSS陣列包括用于與RSS工具相關(guān)聯(lián)的鉆探參數(shù)的數(shù)據(jù)域328。該顯像可包括在所示實(shí)施方式中表示為“其它”的附加陣列308，該附加陣列308包括用于可能在鉆探操作中使用的其它部件的數(shù)據(jù)登錄域322。此外，孔清潔陣列312可包括用于最小流速的數(shù)據(jù)登錄域324。應(yīng)該了解到的是，顯像300可設(shè)置成其它構(gòu)造并且可按照需要包括其它鉆探部件陣列。
[0057]此外，顯像300包括包括使得在先鉆探操作信息能夠被自動(dòng)填充到數(shù)據(jù)登錄域中的特征。例如，顯像300可包括“鉆頭行程”域318，該“鉆頭行程”域318可包括鉆探操作所執(zhí)行的每個(gè)特定的鉆探行程或鉆頭行程的列表。如果用戶例如通過(guò)選擇“鉆頭行程#1”來(lái)選擇前一鉆頭行程，則軟件應(yīng)用導(dǎo)致用戶界面以來(lái)自選定的鉆頭行程的鉆探數(shù)據(jù)來(lái)填充多個(gè)數(shù)據(jù)登錄域。用戶可在域316處輸入“取消”，并且將清空數(shù)據(jù)域。作為選擇，用戶可輸入鉆探信息并形成新的“鉆頭行程”。
[0058]用戶可在用于每一個(gè)鉆探部件陣列302、304、306、308、310和312的數(shù)據(jù)域中輸入用于每一個(gè)鉆探參數(shù)的多個(gè)預(yù)期參數(shù)。例如，如圖4A中所示，用戶可輸入用于用戶意欲最佳化或已經(jīng)顯示的每個(gè)鉆探參數(shù)的值。作為選擇，數(shù)據(jù)域可如上所述被自動(dòng)填充。如果用戶并不想要看到用于特定鉆探系統(tǒng)部件的操作范圍，那么用戶可在用于具體鉆探部件陣列的每一個(gè)數(shù)據(jù)域中輸入“零”或“不適用(n/a)”。接著，用戶會(huì)單擊“選擇”域314?；谏鲜龈郊鱼@探信息和輸入，軟件應(yīng)用會(huì)確定用于每一個(gè)鉆探參數(shù)的具體操作范圍。當(dāng)最佳計(jì)算完成時(shí)，軟件應(yīng)用導(dǎo)致用戶界面產(chǎn)生顯像400，該顯像400包括數(shù)字刻度盤，所述數(shù)字刻度盤例如以不同的顏色示出了用于每個(gè)選定的鉆探參數(shù)的操作范圍。例如，圖4C中所示的顯像400包括用于每個(gè)鉆探參數(shù)的數(shù)字刻度盤，而圖4D中所示的顯像400包括僅用于新鉆探參數(shù)的數(shù)字刻度盤，如將在下文中進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明的那樣。隨著鉆探操作繼續(xù)進(jìn)行，軟件應(yīng)用可還示出了用于鉆探操作的實(shí)際操作范圍。在某些時(shí)間段后，一個(gè)或多個(gè)操作范圍可基于利用井下傳感器的表面獲得的鉆探信息而被自動(dòng)更新。
[0059]轉(zhuǎn)向圖4B，計(jì)算裝置100經(jīng)由軟件應(yīng)用導(dǎo)致用戶界面顯示該顯像350圖形，該顯像350圖形示出了用于鉆探參數(shù)值的范圍的鉆探信息。如上所述，顯像350可基于鉆探最佳操作或?qū)嶋H或?qū)崟r(shí)鉆探操作。顯像350可包括視覺表示，例如，作為鉆壓、旋轉(zhuǎn)速度、鉆頭速度、流速和/或壓差(未示出)的函數(shù)的過(guò)程相關(guān)的鉆探參數(shù)的值的圖形352a至352h。因此，顯像350可包括用于在均方誤差圖形352a、均方誤差離散圖形352b、鉆入速度圖形352c、軸向振動(dòng)圖形352d、扭轉(zhuǎn)振動(dòng)(粘滯滑動(dòng))圖形352h、橫向振動(dòng)圖形352g、均方誤差流速圖形352e、均方誤差鉆探馬達(dá)或旋轉(zhuǎn)速度圖形352f中顯示的過(guò)程相關(guān)的參數(shù)的測(cè)量值。如應(yīng)當(dāng)了解的那樣，每一個(gè)圖形352a至352h的軸線可按照需要進(jìn)行改變。例如，如上所述，如果需要，鉆頭速度可被作為鉆壓的函數(shù)而顯示。顯像350還包括每一個(gè)相應(yīng)的過(guò)程相關(guān)的鉆探參數(shù)的計(jì)算出的正常值、最佳值、高值和危險(xiǎn)值356a至356h。此外，該顯像可包括用于每一個(gè)相應(yīng)的過(guò)程相關(guān)的鉆探參數(shù)中的每一個(gè)的正常、最佳、高、惡劣和危險(xiǎn)操作范圍354a至354g。用戶界面可還包括用于導(dǎo)致在顯像350中示出的最佳鉆探參數(shù)設(shè)定點(diǎn)填充圖4C中所示并且在下文中討論的數(shù)字刻度盤410的選擇圖標(biāo)。由此，最佳設(shè)定點(diǎn)和最佳操作范圍可疊置在正常操作范圍、高操作范圍、惡劣操作范圍和危險(xiǎn)操作范圍上，并且被顯示給鉆探設(shè)備操作者。
[0060]轉(zhuǎn)向圖4C，計(jì)算裝置100經(jīng)由軟件應(yīng)用導(dǎo)致用戶界面在諸如顯示屏之類的輸出裝置的顯像400上顯示用于一個(gè)或多個(gè)鉆探操作參數(shù)的第一組多個(gè)操作范圍的視覺表示。顯像400可包括多個(gè)數(shù)字刻度盤，所述多個(gè)數(shù)字刻度盤用圖形的方式表現(xiàn)為I)用于一個(gè)或多個(gè)鉆探參數(shù)的多個(gè)操作范圍，2)每一個(gè)鉆探參數(shù)的實(shí)際操作值，和3)作為選擇，用于每一個(gè)鉆探參數(shù)的操作設(shè)定點(diǎn)。
[0061]顯像400可包括用于每一個(gè)鉆探參數(shù)的數(shù)字刻度盤。例如，顯像400包括刻度盤410，該刻度盤410在視覺上描繪了用于鉆探操作的鉆壓(WOB)(千磅(k-lb))的操作信息。盡管圖4A中所示的顯像400已經(jīng)被構(gòu)造成示出了總共十五(15)個(gè)鉆探參數(shù)，出于說(shuō)明的便利性的目的，在下文中對(duì)示出了鉆壓的刻度盤410進(jìn)行討論。應(yīng)該了解到的是，每一個(gè)所示的刻度盤包括具體鉆探參數(shù)的相似的視覺表示。亥Ij度盤410包括曲線數(shù)據(jù)帶412和諸如箭頭之類的實(shí)際操作參數(shù)指示器414，該實(shí)際操作參數(shù)指示器414指向用于鉆壓的實(shí)際測(cè)量值(示出為處于22千磅條紋)。每一個(gè)相應(yīng)的刻度盤具有預(yù)定刻度，該預(yù)定刻度對(duì)于具體鉆探參數(shù)而言是特有的。數(shù)據(jù)帶412可包括如所示的端部部分416和418。在替代實(shí)施方式中，數(shù)據(jù)帶412可以是環(huán)形數(shù)據(jù)帶。此外，盡管示出了曲線形的數(shù)據(jù)帶412，但刻度盤410可被構(gòu)造成顯示用于參數(shù)中的每一個(gè)的線性數(shù)據(jù)帶。
[0062]數(shù)據(jù)帶412包括用于鉆探參數(shù)的操作信息的視覺表示。在圖4A和圖5A中的所示實(shí)施方式中，用于鉆壓的操作信息的視覺表示包括以不同的顏色表示的多個(gè)用于鉆壓的操作范圍，如上所述。最佳操作范圍420可以藍(lán)色表示，正操作范圍430可以綠色表示，高操作范圍440可以黃色表示，并且惡劣操作范圍451可以桔色表示，并且危險(xiǎn)操作范圍450可以紅色表示。軟件應(yīng)用導(dǎo)致用戶界面根據(jù)與每一個(gè)操作范圍相關(guān)聯(lián)的相應(yīng)的顏色沿每一個(gè)相應(yīng)的刻度盤數(shù)據(jù)帶412來(lái)顯示操作范圍。例如，當(dāng)選擇上述顯像300和顯像400中的預(yù)期鉆探操作輸入時(shí)，軟件應(yīng)用導(dǎo)致用戶界面沿與相應(yīng)的顏色相關(guān)聯(lián)的每一個(gè)相應(yīng)的刻度盤數(shù)據(jù)帶412來(lái)顯示操作范圍。
[0063]繼續(xù)參照?qǐng)D4C，根據(jù)所示實(shí)施方式，顯像400包括用于每一組受控鉆探參數(shù)的刻度盤410、510、610、710和810和用于每一個(gè)過(guò)程相關(guān)的鉆探參數(shù)的刻度盤902、904、...918,920ο如所示，顯像400包括描繪了 WOB的刻度盤510，如上所述?？潭缺P510在視覺上描繪了用于鉆探操作的鉆入速度(ROP)(英尺/小時(shí)(ft/hr))的操作信息?？潭缺P610在視覺上描繪了用于在鉆探操作期間流過(guò)鉆柱中的通道的泥漿的流速的操作信息?？潭缺P710在視覺上描繪了用于鉆頭的旋轉(zhuǎn)速度(RPM(每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)))的操作信息?？潭缺P810在視覺上描繪了用于鉆探操作的壓差(磅/平方英寸(PSI))的操作信息。壓差是沿鉆孔向下的方向流過(guò)鉆柱4的鉆探泥漿的壓力與沿鉆孔向上的方向行進(jìn)流過(guò)位于鉆柱與鉆孔壁之間的環(huán)形通道的鉆探泥漿的壓力之間的壓力差。
[0064]如上所述，顯像400可還包括用于每個(gè)過(guò)程相關(guān)的鉆探參數(shù)的刻度盤?？潭缺P922在視覺上描繪了用于在鉆探操作中施加至鉆柱4的扭矩(千英尺-磅(kft-lb))的操作信息?？潭缺P904在視覺上描繪了用于旋轉(zhuǎn)速度(RMP)的操作信息?？潭缺P906在視覺上描繪了用于鉆探操作的馬達(dá)速度(RMP)的操作信息。在該示例中的馬達(dá)速度是能夠落在具體操作范圍(例如優(yōu)選的或次優(yōu)選的)內(nèi)并且是與過(guò)程相關(guān)的測(cè)量值?？潭缺P908在視覺上描繪了用于鉆探操作的機(jī)械比能(千磅/平方英寸(ksi))的操作信息?？潭缺P910在視覺上描繪了用于在鉆探操作期間測(cè)量機(jī)械比能(千磅/平方英寸)的離散或易變性的操作信息?？潭缺P912在視覺上描繪了用于鉆探操作的機(jī)械比能(千磅/平方英寸)的斜率的操作信息?？潭缺P914在視覺上描繪了用于豎管壓力(千磅/平方英寸)的操作信息。亥IJ度盤916、918和920在視覺上描繪了與鉆柱振動(dòng)相關(guān)聯(lián)的多種參數(shù)。例如，刻度盤916在視覺上描繪了用于鉆柱在鉆探操作期間的渦動(dòng)的操作信息。在該示例中的渦動(dòng)與鉆柱4的橫向振動(dòng)相關(guān)聯(lián)并且可如上所述經(jīng)由振動(dòng)分析系統(tǒng)46加以確定?？潭缺P918在視覺上描繪了用于鉆探操作的鉆頭的測(cè)量到的鉆頭跳動(dòng)的操作信息。在該示例中的鉆頭跳動(dòng)與鉆柱4的軸向振動(dòng)相關(guān)聯(lián)并且可如上所述經(jīng)由振動(dòng)分析系統(tǒng)46加以確定?？潭缺P912在視覺上描繪了用于鉆探操作所用的鉆柱4的粘滑行為的操作信息。在該示例中的粘滯滑動(dòng)與鉆柱4的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)相關(guān)聯(lián),并且可如上所述經(jīng)由振動(dòng)分析系統(tǒng)46加以確定。
[0065]轉(zhuǎn)向圖4D，用戶24經(jīng)由用戶界面108可改變顯像400以限制描繪所示鉆探操作信息的數(shù)字刻度盤。例如，圖4C中所示的顯像400已經(jīng)被構(gòu)造成示出了十五(15)個(gè)鉆探參數(shù)，所述鉆探參數(shù)包括既受控且過(guò)程相關(guān)的鉆探參數(shù)。圖4D中所示的顯像400已經(jīng)被構(gòu)造成示出了六(6)個(gè)鉆探參數(shù)，所述六個(gè)鉆探參數(shù)包括用于鉆入速度的刻度盤510、用于鉆壓的刻度盤410、用于流速的刻度盤610、用于馬達(dá)rpm的刻度盤906、用于鉆頭旋轉(zhuǎn)速度的刻度盤710、和用于壓差的刻度盤810。應(yīng)該了解到的是,用戶24經(jīng)由用戶界面可選擇任何數(shù)量的刻度盤，所述刻度盤在顯像400上利用在上文中關(guān)于顯像300進(jìn)行討論的數(shù)據(jù)登錄步驟進(jìn)行描繪。由此，顯像400提供了對(duì)于用于每一個(gè)鉆探參數(shù)的多個(gè)操作范圍的實(shí)時(shí)視覺表示。所顯像出的操作范圍基于實(shí)際操作狀況和/或存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)170和存儲(chǔ)部分104中的與井下組件6的具體情況相關(guān)的信息。
[0066]在最佳操作范圍420與正常操作范圍430之間的差異取決于鉆探操作和預(yù)定鉆探計(jì)劃。當(dāng)鉆探參數(shù)在最佳范圍420中操作時(shí)，一個(gè)或多個(gè)附加參數(shù)可落在正常操作范圍430內(nèi)，例如使得鉆頭渦動(dòng)最小化，并且均方誤差離散是低的，從而表明鉆柱以與預(yù)定鉆探計(jì)劃相一致的方式操作。在高或者黃色操作范圍440內(nèi)的操作會(huì)表明，鉆探參數(shù)超出了正常操作范圍。例如，刻度盤510中的實(shí)際鉆入速度可落在優(yōu)選的、或綠色的操作范圍430內(nèi)，并且刻度盤410中所示的鉆壓和刻度盤920中所示的粘滯滑動(dòng)被示出為在高范圍440 (在每一個(gè)刻度盤510和920中的黃色)中操作。然而，如在刻度盤710中所示的鉆頭RPM在以藍(lán)色示出的最佳優(yōu)選范圍420內(nèi)操作。在優(yōu)選范圍430中操作鉆入速度可以是可被查看顯像400的用戶24所接受的，并且將不會(huì)啟動(dòng)鉆探過(guò)程控制中的具體調(diào)節(jié)。通過(guò)提供用于一個(gè)或多個(gè)鉆探參數(shù)的一個(gè)或多個(gè)操作范圍的視覺表示，用戶24可觀察調(diào)整鉆探參數(shù)對(duì)于鉆探操作的影響。
[0067]如上所述，每一個(gè)鉆探參數(shù)都可具有用于每一個(gè)級(jí)別或操作范圍(例如正常、高、惡劣、和危險(xiǎn)操作范圍)的多于一個(gè)(例如多個(gè))操作范圍。每級(jí)操作范圍中的關(guān)系可以并不是線性的。例如，用于鉆探參數(shù)的值的增加(減少)并非必定意味著，從正常操作范圍至危險(xiǎn)操作范圍的逐步升級(jí)將會(huì)是連續(xù)進(jìn)行的。參照?qǐng)D4B、5A和5B，鉆壓可具有第一高操作范圍440和第二高操作范圍442。用于鉆壓的正?；蚓G色操作范圍430可鄰近于第一高操作范圍440和第二高操作范圍442，并且被第一高操作范圍440和第二高操作范圍442定界。鉆壓中從值為O (鄰近于端點(diǎn)416)至值為30 (鄰近于端點(diǎn)418)的任何線性增加并非必定表明鉆探操作將隨著鉆壓增加而以最佳鉆壓運(yùn)行。
[0068]計(jì)算裝置100可導(dǎo)致用戶界面在數(shù)字刻度盤帶412上顯示每一個(gè)操作范圍，以考慮到多個(gè)操作范圍以及它們的沿鉆探參數(shù)的特定尺度的關(guān)系。如上所述，計(jì)算裝置100經(jīng)由處理部分102可確定用于每個(gè)具體操作范圍的操作范圍端點(diǎn)并且導(dǎo)致用戶界面沿顯像400中的刻度盤的數(shù)據(jù)帶以相應(yīng)的顏色來(lái)顯示相應(yīng)的操作范圍。范圍端點(diǎn)可被限定為兩個(gè)操作范圍相鄰的操作值，例如處于鉆壓等于5(千磅(k-lb))的位置處(圖5A)。根據(jù)上述方法，計(jì)算裝置100顯示每一個(gè)操作范圍和范圍端點(diǎn)(460、462、464、...470,472)，以便限定用于每一個(gè)鉆探參數(shù)的每一個(gè)操作范圍的視覺表示。
[0069]參照?qǐng)D5A，計(jì)算裝置100可導(dǎo)致用戶界面顯示刻度盤410，該刻度盤410包括用于鉆壓的鄰近于第二高(或次優(yōu)選的)操作范圍442且鄰近于數(shù)據(jù)帶端點(diǎn)418的最佳操作范圍420的視覺表示。第二正常(或第二優(yōu)選的)操作范圍430可鄰近于第一次高操作范圍440和第二次高操作范圍442并且處于第一次高操作范圍440和第二次高操作范圍442之間。此外，在圖5A中所示的說(shuō)明性實(shí)施方式中，計(jì)算裝置100經(jīng)由處理部分102確定用于鉆探操作的危險(xiǎn)操作范圍450處于等于零(O)的鉆壓(或數(shù)據(jù)帶端部部分416)與處于第一端點(diǎn)460處的等于5 (千磅)的鉆壓之間。此外，惡劣操作范圍451處于等于5(千磅)的鉆壓或第一端點(diǎn)460與等于10 (千磅)的鉆壓或第二端點(diǎn)462之間。第一高范圍440從端點(diǎn)462延伸至端點(diǎn)464，正常操作范圍430從端點(diǎn)464延伸至端點(diǎn)466，并且第二高操作范圍442從端點(diǎn)466延伸至端點(diǎn)468。最佳范圍420從端點(diǎn)468延伸至數(shù)據(jù)帶端點(diǎn)部分418 (或等于30的鉆壓)。
[0070]現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖5A至圖9B，計(jì)算裝置100構(gòu)造成更新所顯示的操作范圍以考慮鉆探狀態(tài)隨著時(shí)間的推移而發(fā)生的變化。如上所述，顯像400提供了用于鉆探參數(shù)的第一組多個(gè)操作范圍的在諸如一(I)秒(S)之類的第一持續(xù)時(shí)間內(nèi)的視覺顯示。顯像400可被更新成提供用于鉆探參數(shù)的第二組更新的多個(gè)操作范圍在諸如一(I)秒之類的第二持續(xù)時(shí)間內(nèi)的視覺顯示。數(shù)據(jù)可被計(jì)算裝置100以每秒一次的方式接收，盡管應(yīng)該了解到的是，數(shù)據(jù)可以被以大于每秒一次的速率接收。當(dāng)接收到數(shù)據(jù)時(shí)，用戶界面可導(dǎo)致以每(I)秒至五(5)秒至少一次的方式顯示信息。應(yīng)該了解到的是，顯示時(shí)間數(shù)據(jù)可比一(I)秒至五(5)秒快。第二持續(xù)時(shí)間在第一持續(xù)時(shí)間之后。應(yīng)該了解到的是，該持續(xù)時(shí)間可以毫秒、秒、分或是更長(zhǎng)的持續(xù)時(shí)間為單位進(jìn)行測(cè)量。此外，如在本文中所示或所描繪的顯像400是鉆探參數(shù)的操作信息在離散時(shí)刻或瞬時(shí)時(shí)刻下的顯示。應(yīng)該了解到的是，顯像400可以是動(dòng)態(tài)的。由此，盡管在本文中僅示出和描繪了第一持續(xù)時(shí)間和第二持續(xù)時(shí)間，但應(yīng)當(dāng)了解到的是，對(duì)于顯像400的多個(gè)相繼的且連續(xù)的更新都是可能的且是實(shí)時(shí)的。例如，計(jì)算裝置100可構(gòu)造成導(dǎo)致具有用于鉆探參數(shù)的另外的更新的多個(gè)操作范圍的顯像400的持續(xù)更新。由此，當(dāng)鉆探操作繼續(xù)時(shí)，計(jì)算裝置可導(dǎo)致最佳操作范圍以基于鉆探探狀況進(jìn)行自動(dòng)更新。
[0071]參照?qǐng)D5A和圖5B,刻度盤410a包括用于鉆探操作的鉆壓的多個(gè)操作范圍在第一時(shí)刻下(或第一持續(xù)時(shí)間內(nèi))的視覺表示。圖5B中所示的刻度盤410b是用于鉆探操作的鉆壓的多個(gè)操作范圍在第二時(shí)刻下(或第二持續(xù)時(shí)間內(nèi))的視覺表示。在刻度盤410b中的用于鉆壓的操作范圍已如上所述基于鉆探操作的實(shí)際處理狀況和/或測(cè)量到的處理狀況進(jìn)行更新。例如，基于鉆探操作和與鉆探操作相關(guān)的數(shù)據(jù)，已更新了最佳操作范圍。如在圖5B中所示，計(jì)算裝置100已經(jīng)導(dǎo)致第三高操作范圍444的顯像。第三高操作范圍從端點(diǎn)470延伸至數(shù)據(jù)帶端部部分418。正常范圍430已沿刻度盤數(shù)據(jù)帶412移位并且鄰近于第一次高操作范圍440和第二次高操作范圍442。
[0072]參照?qǐng)D6A和圖6B，刻度盤510a包括用于鉆探操作的鉆入速度的多個(gè)操作范圍在第一時(shí)刻下(或第一持續(xù)時(shí)間內(nèi))的視覺表示。圖5B中所示的刻度盤510b是用于鉆探操作的鉆入速度的多個(gè)操作范圍在第二時(shí)刻下(或第二持續(xù)時(shí)間內(nèi))的視覺表示。在刻度盤410b中的用于鉆入速度的操作范圍已被如上所述基于鉆探操作的實(shí)際處理狀況和/或測(cè)量處理狀況進(jìn)行更新。明確地說(shuō)，刻度盤510a和510b (圖5B)包括最佳操作范圍420、正常操作范圍430、高操作范圍440和惡劣或危險(xiǎn)操作范圍450。如在圖6B中所示，計(jì)算裝置100已使最佳優(yōu)選操作范圍420的界限從處于250至400英尺/小時(shí)移位至處于300至400英寸/小時(shí)。
[0073]參照?qǐng)D7A和圖7B,亥Ij度盤610a包括用于鉆探泥衆(zhòng)的流速的多個(gè)操作范圍在第一時(shí)刻下或第一持續(xù)時(shí)間內(nèi)的視覺表示。圖7B中所示的刻度盤610b是用于鉆探操作的流動(dòng)的多個(gè)操作范圍在第二時(shí)刻下或第二持續(xù)時(shí)間內(nèi)的視覺表示。在刻度盤610b中的用于流速的操作范圍已被如上所述基于鉆探操作的實(shí)際處理狀況和/或測(cè)量到的處理狀況進(jìn)行更新。明確地說(shuō)，刻度盤610a和610b (圖7B)分別包括最佳操作范圍420、正常操作范圍430、第一高操作范圍440、第二高操作范圍442和第三高操作范圍444、和危險(xiǎn)操作范圍450或惡劣操作范圍451。如在圖7B中所示，計(jì)算裝置100已使最佳操作范圍420的界限移位至處于第二高操作范圍442與第三高操作范圍444之間。
[0074]參照?qǐng)D8A，刻度盤510a包括用于鉆探操作的鉆頭旋轉(zhuǎn)速度的多個(gè)操作范圍在第一時(shí)刻下(或第一持續(xù)時(shí)間內(nèi))的視覺表示。圖8B中所示的刻度盤710b是用于鉆探操作的鉆頭旋轉(zhuǎn)速度的多個(gè)操作范圍在第二時(shí)刻下(或第二持續(xù)時(shí)間內(nèi))的視覺表示。在刻度盤710b中的用于鉆頭旋轉(zhuǎn)速度的操作范圍已被如上所述基于鉆探操作的實(shí)際處理狀況和/或測(cè)量到的處理狀況進(jìn)行更新。明確地說(shuō)，刻度盤710a和710b (圖5B)包括最佳操作范圍420、多個(gè)正常操作范圍430、432和434、多個(gè)高操作范圍440、442、444和446、以及一對(duì)危險(xiǎn)操作范圍450和452。如圖7B中所示，已經(jīng)增大了最佳范圍420的界限，從而疊加了正常操作范圍434。
[0075]參照?qǐng)D9A和圖9B,刻度盤810a包括用于鉆探操作的壓差的多個(gè)操作范圍在第一時(shí)刻下(或第一持續(xù)時(shí)間內(nèi))的視覺表示。圖5B中所示的刻度盤710b是用于鉆探操作的壓差的多個(gè)操作范圍在第二時(shí)刻下(或第二持續(xù)時(shí)間內(nèi))的視覺表示。在刻度盤710b中的用于鉆頭旋轉(zhuǎn)速度的操作范圍已被如上所述基于鉆探操作的實(shí)際處理狀況和/或測(cè)量到的處理狀況進(jìn)行更新。明確地說(shuō)，對(duì)于壓差而言，刻度盤710a和710b (圖5B)包括最佳操作范圍420、多個(gè)正常操作范圍432和434、多個(gè)高操作范圍440和442、以及危險(xiǎn)操作范圍450。如圖7B中所示，已將最佳操作范圍420和正常操作范圍430的界限和位置已被更新以反映鉆探操作的變化的操作狀況。
[0076]盡管在本文中描述了用于執(zhí)行所公開技術(shù)的裝置的示例性實(shí)施方式，但是作為基礎(chǔ)的原理可被應(yīng)用于能夠如在本文中所述通信和呈現(xiàn)信息的任何計(jì)算裝置、處理器、或系統(tǒng)。本文中所述的多種技術(shù)可與硬件或軟件或在適當(dāng)?shù)那闆r下與兩者相結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)。由此，可實(shí)現(xiàn)本文中所述的方法和設(shè)備，或者其特定方面或部分可呈現(xiàn)在諸如軟磁盤、CD-ROM、硬盤驅(qū)動(dòng)器、或其它機(jī)器可讀的存儲(chǔ)介質(zhì)(計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì))之類的有形存儲(chǔ)介質(zhì)中具體體現(xiàn)的程序代碼(即，指令)，其中，當(dāng)將程序代碼加載到諸如計(jì)算機(jī)之類的機(jī)器并由所述機(jī)器執(zhí)行時(shí)，所述機(jī)器變成用于執(zhí)行在本文中所述技術(shù)的設(shè)備。在可編程的計(jì)算機(jī)上執(zhí)行程序代碼的情況下，計(jì)算裝置將主要包括處理器、可由處理器讀取的存儲(chǔ)介質(zhì)(包括易失性和非易失性存儲(chǔ)器和/或存儲(chǔ)元件)、至少一個(gè)輸入裝置、和至少一個(gè)輸入裝置，如上所述。如果需要，程序可在組件中實(shí)現(xiàn)或以機(jī)器語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。該語(yǔ)言可以是已編譯語(yǔ)言并且與硬件執(zhí)行設(shè)備相結(jié)合。
[0077]本文中所述的技術(shù)也可經(jīng)由以程序代碼的形式具體體現(xiàn)的通信或經(jīng)由諸如這種泥漿遙測(cè)技術(shù)和上述用于鉆探操作的其它數(shù)據(jù)傳遞方法之類的任何其它傳送形式來(lái)實(shí)踐，所述程序代碼被傳送通過(guò)一些傳送介質(zhì)，例如傳送過(guò)電線或電纜、通過(guò)光導(dǎo)纖維。當(dāng)實(shí)現(xiàn)在通用處理器上時(shí)，程序代碼與處理器相結(jié)合以提供操作以施行上述功能的獨(dú)特設(shè)備。此外，與本文中所述的技術(shù)結(jié)合使用的任何存儲(chǔ)技術(shù)可總是硬件與軟件的結(jié)合體。
[0078]盡管本文中所述的技術(shù)可被實(shí)施并已被結(jié)合多幅視圖的多種實(shí)施方式進(jìn)行描述，但將會(huì)了解到的是，可使用其它相似實(shí)施方式，或者可在不背離所述實(shí)施方式的情況下，對(duì)所述實(shí)施方式作出變化和添加。例如，應(yīng)該了解到的是，上文中所公開的步驟可以上述序列執(zhí)行，或者以任何其它序列隨意執(zhí)行。此外，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到在本申請(qǐng)中所述的技術(shù)可應(yīng)用于任何環(huán)境，無(wú)論是無(wú)線環(huán)境還是有線環(huán)境，并且所述技術(shù)可應(yīng)用于經(jīng)由通信網(wǎng)路連接并越過(guò)所述網(wǎng)絡(luò)相互作用的任何數(shù)量的這種裝置。因此，在本文中所述的技術(shù)應(yīng)當(dāng)并不限于任何單個(gè)實(shí)施方式，而是應(yīng)該被根據(jù)所附權(quán)利要求在闊度和范圍上進(jìn)行解釋。
【權(quán)利要求】
1.一種用于在土壤地層中形成鉆孔的鉆探系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: 鉆柱，所述鉆柱構(gòu)造成旋轉(zhuǎn)以在鉆探操作期間在土壤地層中形成所述鉆孔，所述鉆柱根據(jù)一個(gè)或一個(gè)或多個(gè)鉆探參數(shù)操作以在土壤地層中形成所述鉆孔； 多個(gè)傳感器，所述多個(gè)傳感器構(gòu)造成在所述鉆探操作期間獲得鉆探數(shù)據(jù)，所述鉆探數(shù)據(jù)表征所述一個(gè)或多個(gè)鉆探參數(shù)，所述多個(gè)傳感器中的至少一個(gè)由所述鉆柱支承；和 計(jì)算裝置，所述計(jì)算裝置構(gòu)造成I)基于從所述多個(gè)傳感器獲得的所述鉆探數(shù)據(jù)來(lái)確定用于所述鉆探操作的所述一個(gè)或多個(gè)鉆探參數(shù)的第一組多個(gè)操作范圍，所述第一組多個(gè)操作范圍基于在所述操作范圍期間操作所述鉆柱的第一持續(xù)時(shí)間，并且所述第一組多個(gè)操作范圍包括用于所述一個(gè)或多個(gè)鉆探參數(shù)中的每一個(gè)的至少一個(gè)優(yōu)選操作范圍和用于所述一個(gè)或多個(gè)鉆探參數(shù)中的每一個(gè)的至少一個(gè)次優(yōu)選操作范圍，并且2)確定用于所述一個(gè)或多個(gè)鉆探操作參數(shù)的第二組更新的多個(gè)操作范圍，所述第二組更新的多個(gè)操作范圍基于在所述第一持續(xù)時(shí)間之后操作所述鉆柱的第二持續(xù)時(shí)間，所述第二組更新的多個(gè)操作范圍包括用于所述一個(gè)或多個(gè)鉆探參數(shù)中的每一個(gè)的至少一個(gè)優(yōu)選操作范圍和至少一個(gè)次優(yōu)選操作范圍，其中，所述第二組更新的多個(gè)操作范圍的至少一個(gè)優(yōu)選操作范圍不同于用于所述第一組多個(gè)操作范圍的至少一個(gè)優(yōu)選操作范圍， 所述計(jì)算裝置包括圖形用戶界面，所述圖形用戶界面構(gòu)造成在計(jì)算機(jī)顯示器上A)顯示用于所述一個(gè)或多個(gè)鉆探參數(shù)的所述第一組多個(gè)操作范圍的視覺表示，和B)在所述第一持續(xù)時(shí)間之后，顯示用于所述一個(gè)或多個(gè)鉆探參數(shù)的所述第二組更新的多個(gè)操作范圍的視覺表示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆探系統(tǒng)，其中，所述一個(gè)或多個(gè)鉆探參數(shù)是鉆壓(WOB)、鉆入速度(ROP)、壓差、鉆頭旋轉(zhuǎn)速度、和鉆探泥漿流速中的至少一個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆探系統(tǒng)，其中，所述視覺表示是一個(gè)或多個(gè)刻度盤，并且所述一個(gè)或多個(gè)刻度盤中的每一個(gè)與所述一個(gè)或多個(gè)鉆探參數(shù)中的相應(yīng)一個(gè)鉆探參數(shù)相關(guān)聯(lián)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆探系統(tǒng)，其中，相應(yīng)的所述第一組多個(gè)操作范圍和所述第二組多個(gè)操作范圍中的每一個(gè)的視覺表示是不同的顏色。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆探系統(tǒng)，還包括通信系統(tǒng)，所述通信系統(tǒng)構(gòu)造成將鉆探數(shù)據(jù)從所述多個(gè)傳感器傳送至所述計(jì)算裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉆探系統(tǒng)，其中，所述至少一個(gè)優(yōu)選操作范圍包括最佳操作范圍和正常操作范圍，并且所述至少一個(gè)次優(yōu)選操作范圍包括高操作范圍、惡劣操作范圍和危險(xiǎn)操作范圍中的至少一個(gè)。
7.一種用于監(jiān)測(cè)和顯示用于鉆柱的一個(gè)或多個(gè)鉆探參數(shù)的計(jì)算機(jī)執(zhí)行方法，所述鉆柱操作以在土壤地層中形成鉆孔，所述方法包括下列步驟: 經(jīng)由計(jì)算機(jī)處理器確定用于鉆探操作的所述一個(gè)或多個(gè)鉆探參數(shù)的第一組多個(gè)操作范圍，所述第一組多個(gè)操作范圍基于在所述鉆探操作期間操作所述鉆柱的第一持續(xù)時(shí)間，并且所述第一組多個(gè)操作范圍包括用于所述一個(gè)或多個(gè)鉆探參數(shù)中的每一個(gè)的至少一個(gè)優(yōu)選操作范圍和用于所述一個(gè)或多個(gè)鉆探參數(shù)中的每一個(gè)的至少一個(gè)次優(yōu)選操作范圍； 響應(yīng)于通過(guò)所述計(jì)算機(jī)處理器確定所述第一組多個(gè)操作范圍的步驟，經(jīng)由用戶界面在計(jì)算機(jī)顯示器上顯示用于所述一個(gè)或多個(gè)鉆探參數(shù)的所述第一組多個(gè)操作范圍的視覺表示； 經(jīng)由所述計(jì)算機(jī)處理器確定用于所述一個(gè)或多個(gè)鉆探參數(shù)的第二組更新的多個(gè)操作范圍，所述第二組更新的多個(gè)操作范圍基于在所述第一持續(xù)時(shí)間之后操作所述鉆柱的第二持續(xù)時(shí)間，并且所述第二組更新的多個(gè)操作范圍包括用于所述一個(gè)或多個(gè)鉆探參數(shù)中的每一個(gè)的至少一個(gè)優(yōu)選操作范圍和至少一個(gè)次優(yōu)選操作范圍，其中，所述第二組更新的多個(gè)操作范圍的至少一個(gè)優(yōu)選操作范圍不同于用于所述第一組多個(gè)操作范圍的至少一個(gè)優(yōu)選操作范圍；以及 響應(yīng)于確定所述第二組更新的多個(gè)操作范圍的步驟，經(jīng)由所述用戶界面在所述計(jì)算機(jī)顯示器上顯示用于所述一個(gè)或多個(gè)鉆探操作參數(shù)的所述第二組更新的多個(gè)操作范圍。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述一個(gè)或多個(gè)鉆探參數(shù)包括鉆壓(WOB)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述一個(gè)或多個(gè)鉆探參數(shù)還包括鉆入速度(ROP)、壓差、鉆頭旋轉(zhuǎn)速度、和鉆探泥漿流速中的至少一個(gè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，在顯示所述第一組多個(gè)操作范圍的視覺表示的所述步驟中，所述視覺表示是一個(gè)或多個(gè)刻度盤，并且所述一個(gè)或多個(gè)刻度盤中的每一個(gè)與所述一個(gè)或多個(gè)鉆探參數(shù)中的相應(yīng)一個(gè)鉆探參數(shù)相關(guān)聯(lián)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述一個(gè)或多個(gè)刻度盤中的每一個(gè)是曲線刻度盤或直線刻度盤。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，相應(yīng)的所述第一組多個(gè)操作范圍和所述第二組多個(gè)操作范圍中的每一個(gè)的視覺表示是不同的顏色。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述第二組多個(gè)操作范圍中的每一個(gè)的視覺表示是不同的顏色，其中，所述第二組多個(gè)操作范圍的視覺表示的顏色與相應(yīng)的所述第一組多個(gè)操作范圍的相應(yīng)顏色相關(guān)聯(lián)。
14.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，確定所述第一組多個(gè)操作范圍的步驟還包括存取表征所述鉆柱的預(yù)定模型和預(yù)期鉆探參數(shù)的數(shù)據(jù)；以及基于表征所述預(yù)定模型的數(shù)據(jù)和所述一個(gè)或多個(gè)鉆探參數(shù)中的至少一個(gè)來(lái)限定所述第一組多個(gè)操作范圍中的每一個(gè)的端點(diǎn)。
15.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，還包括經(jīng)由所述圖形用戶界面顯示用于所述一個(gè)或多個(gè)鉆探參數(shù)中的每一個(gè)相對(duì)于所述第一組多個(gè)操作范圍的實(shí)際操作值的步驟。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括經(jīng)由通信系統(tǒng)接收信息的步驟，所述信息表征用于所述一個(gè)或多個(gè)鉆探參數(shù)中的每一個(gè)的實(shí)際操作值。
17.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，用于所述第一組多個(gè)操作范圍和所述第二組多個(gè)操作范圍中的每一個(gè)的所述至少一個(gè)優(yōu)選操作范圍包括相應(yīng)的多個(gè)優(yōu)選操作范圍。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述相應(yīng)的多個(gè)優(yōu)選操作范圍包括最佳操作范圍和正常操作范圍。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，用于所述第一組多個(gè)操作范圍和所述第二組多個(gè)操作范圍中的每一個(gè)的所述至少一個(gè)次優(yōu)選操作范圍包括相應(yīng)的多個(gè)次優(yōu)選操作范圍。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述相應(yīng)的多個(gè)次優(yōu)選操作范圍包括高操作范圍、惡劣操作范圍、和危險(xiǎn)操作范圍中的至少兩個(gè)。
21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括下列步驟: 經(jīng)由所述計(jì)算機(jī)處理器確定用于所述一個(gè)或多個(gè)鉆探參數(shù)的第三組更新的多個(gè)操作范圍，所述第三組更新的多個(gè)操作范圍基于在所述第二持續(xù)時(shí)間之后操作所述鉆柱的第三持續(xù)時(shí)間，并且所述第三組更新的多個(gè)操作范圍包括用于所述一個(gè)或多個(gè)鉆探參數(shù)中的每一個(gè)的至少一個(gè)優(yōu)選操作范圍和至少一個(gè)次優(yōu)選操作范圍，其中，所述第三組更新的多個(gè)操作范圍的至少一個(gè)優(yōu)選操作范圍不同于用于所述第二組更新的多個(gè)操作范圍的至少一個(gè)優(yōu)選操作范圍；以及 響應(yīng)于確定所述第三組更新的多個(gè)操作范圍的步驟，經(jīng)由所述用戶界面在所述計(jì)算機(jī)顯示器上顯示用于所述一個(gè)或多個(gè)鉆探操作參數(shù)的所述第三組更新的多個(gè)操作范圍。
22.—個(gè)或多個(gè)非暫時(shí)性的有形計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)，所述存儲(chǔ)介質(zhì)上具有共同存儲(chǔ)的指令，一旦由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行，所述指令就導(dǎo)致所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)至少: 確定用于鉆探操作的一個(gè)或多個(gè)鉆探參數(shù)的第一組多個(gè)操作范圍，所述第一組多個(gè)操作范圍基于在所述鉆探操作期間操作所述鉆柱的第一持續(xù)時(shí)間，并且所述第一組多個(gè)操作范圍包括用于所述一個(gè)或多個(gè)鉆探參數(shù)中的每一個(gè)的至少一個(gè)優(yōu)選操作范圍和用于所述一個(gè)或多個(gè)鉆探參數(shù)中的每一個(gè)的至少一個(gè)次優(yōu)選操作范圍； 經(jīng)由用戶界面在計(jì)算機(jī)顯示器上顯示用于所述一個(gè)或多個(gè)鉆探參數(shù)的所述第一組多個(gè)操作范圍的視覺顯示； 確定用于所述一個(gè)或多個(gè)鉆探操作參數(shù)的第二組更新的多個(gè)操作范圍，所述第二組更新的多個(gè)操作范圍基于在所述第一持續(xù)時(shí)間之后操作所述鉆柱的第二持續(xù)時(shí)間，并且所述第二組更新的多個(gè)操作范圍包括用于所述一個(gè)或多個(gè)鉆探參數(shù)中的每一個(gè)的至少一個(gè)優(yōu)選操作范圍和至少一個(gè)次優(yōu)選操作范圍，其中，所述第二組更新的多個(gè)操作范圍的至少一個(gè)優(yōu)選操作范圍不同于用于所述第一組多個(gè)操作范圍的至少一個(gè)優(yōu)選操作范圍；以及 經(jīng)由所述用戶界面在所述計(jì)算機(jī)顯示器上顯示用于所述一個(gè)或多個(gè)鉆探操作參數(shù)的所述第二組更新的多個(gè)操作范圍。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的非暫時(shí)性的有形計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)，其中，所述一個(gè)或多個(gè)鉆探參數(shù)是鉆壓(WOB)、鉆入速度(ROP)、壓差、鉆頭旋轉(zhuǎn)速度、和鉆探泥漿流速中的至少一個(gè)。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的非暫時(shí)性的有形計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)，其中，在所述第一組多個(gè)操作范圍的視覺表示的顯像中，所述視覺表示是一個(gè)或多個(gè)刻度盤，并且所述一個(gè)或多個(gè)刻度盤中的每一個(gè)與所述一個(gè)或多個(gè)鉆探參數(shù)中的相應(yīng)一個(gè)鉆探參數(shù)相關(guān)聯(lián)。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的非暫時(shí)性的有形計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)，其中，所述一個(gè)或多個(gè)刻度盤中的每一個(gè)是曲線刻度盤或直線刻度盤。
26.根據(jù)權(quán)利要求22所述的非暫時(shí)性的有形計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)，其中，相應(yīng)的所述第一組多個(gè)操作范圍和所述第二組多個(gè)操作范圍中的每一個(gè)的視覺表示是不同的顏色。
27.根據(jù)權(quán)利要求22所述的非暫時(shí)性的有形計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)，其中，所述第一組多個(gè)操作范圍的確定還包括基于表征用于所述鉆探系統(tǒng)的預(yù)定模型和所述一個(gè)或多個(gè)鉆探參數(shù)的數(shù)據(jù)中的至少一個(gè)限定所述第一組多個(gè)操作范圍中的每一個(gè)的端點(diǎn)。
28.根據(jù)權(quán)利要求22所述的非暫時(shí)性的有形計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)，其中，用于所述第一組多個(gè)操作范圍和所述第二組多個(gè)操作范圍中的每一個(gè)的所述至少一個(gè)優(yōu)選操作范圍包括相應(yīng)的多個(gè)優(yōu)選操作范圍。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的非暫時(shí)性的有形計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)，其中，所述多個(gè)優(yōu)選操作范圍包括最佳操作范圍和正常操作范圍。
30.根據(jù)權(quán)利要求12所述的非暫時(shí)性的有形計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)，其中，用于所述第一組多個(gè)操作范圍和所述第二組多個(gè)操作范圍中的每一個(gè)的所述至少一個(gè)次優(yōu)選操作范圍包括相應(yīng)的多個(gè)次優(yōu)選操作范圍。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的非暫時(shí)性的有形計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)，其中，所述多個(gè)次優(yōu)選操作范圍包括高操作范圍、惡劣操作范圍和危險(xiǎn)操作范圍中的至少兩個(gè)。
【文檔編號(hào)】E21B47/00GK104295233SQ201410327955
【公開日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年7月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月15日
【發(fā)明者】馬克·埃爾斯沃思·瓦塞爾, 魯?shù)婪颉げㄆ账箮?kù) 申請(qǐng)人:Aps技術(shù)公司