[發明專利]井控制系統及相關方法

有效

• 申請號: 200780007908.3
• 申請日: 2007-01-01
• 公開（公告）號: CN101395545A
• 公開（公告）日: 2009-03-25
• 發明（設計）人: 薩拉·沙耶吉;克雷格·戈弗雷;陳丁丁;羅杰·L·舒爾茨
• 申請（專利權）人: 哈利伯頓能源服務公司
• 主分類號: G05B13/02
• 分類號: G05B13/02
• 代理公司: 隆天國際知識產權代理有限公司
• 代理人: 張龍哺

技術領域

本發明一般涉及結合地下井使用的設備和執行的操作，在這里描述的實施例中，特別提供井控制系統及相關方法。

背景技術

欠平衡鉆挖(drilling)是一種鉆挖技術，在鉆挖期間，井眼(wellbore)中的鉆挖液的流體靜壓加上任何施加的壓力小于在被穿透的地巖層(formation)區中的孔隙(pore)壓力。有時，孔隙壓力可等于或小于流體靜壓和施加的壓力的組合，但一般目的是為了防止鉆挖液進入地巖層，這會限制地巖層未來的生產率。

在欠平衡鉆挖操作期間，氣體、流體和/或固體的各種組合被注入井眼中并環流(circulated)至表層。當孔隙壓力大于流體靜壓和施加的壓力的組合時，來自穿透區域的流體進入井眼，并沿著注入的流體被引至表層。從穿透區域產生的流體可包括氣體、水和油的任何組合。

為了控制穿透區域處的流體靜壓，鉆挖操作員通常改變被注入到井眼的氣體、流體、凝膠、泡沫和/或固體的混合物。為了控制施加到井眼的壓力，鉆挖操作員通常調整表層的阻塞門(choke)，從而調節流體通過井眼環流中的反壓力。通過控制流體靜壓和施加的壓力，在鉆挖期間，可以從表層控制來自穿透區域的流體的生成。

遺憾的是，這些技術無法使操作員預測到鉆挖狀態的重大變化例如氣體反彈從而據此來調整表層控制。這些技術還無法使操作員預測到應如何調整表層控制來解決鉆挖動作中的變化，例如實際鉆挖的臨時中斷以連接鉆挖管的另一接合點等。

因此，需要了解的是，井控制系統和方法需要進行改進。這些改進對欠平衡鉆挖以及其它操作尤其有利，例如管理壓力鉆挖。

發明內容

在實現本發明的原理時，提供一種能解決本領域中至少一個問題的井控制系統和方法。下文將描述一個例子，其中井控制方法使得在發生流量變化之前就預測到井眼和儲油層(reservoir)之間的流量變化。下文還將描述另一個例子，其中對合并有多個適應性模型的系統提供不同的鉆挖狀態。

在本發明的一個方案中，提供一種井控制系統及相關的井控制方法，其中在發生變化之前可容易地預測到鉆挖操作變量(例如井眼和儲油層之間的流量變化)。在鉆挖操作期間進行預測，從而可便利地預測到在鉆挖操作期間發生的變化。在做出預測之后，可發生井眼和儲油層之間的流量變化。

流量變化可以是例如流體從儲油層流入井眼的增長速率。可選擇地，流量變化可以是從井眼流到儲油層的增長速率。流量變化可由井底孔壓力的變化產生。

可由預測裝置執行預測步驟。預測裝置可包括神經網絡、人工智能裝置、浮點處理裝置、自適應模型、用于歸納實際系統的非線性函數和/或遺傳算法。預測裝置可執行回歸分析，對非線性函數執行回歸，并可使用粒度計算。將初始原理模型的輸出輸入到自適應模型，和/或初始原理模型可包括在自適應模型中。

預測裝置中的項目(term)或“權重”可基于項目所述預測裝置針對項目所輸出的導數而進行調整。這些導數通常用于最優化過程，其中成本函數被最小化或最大化。

可通過將在鉆挖操作期間獲得的數據輸入到預測裝置來訓練預測裝置。另外或代替的，可通過將在鉆挖至少一個先期(prior)井眼時獲得的數據輸入到預測裝置來訓練預測裝置。該訓練可包括將指示由預測裝置產生的預測中的早前(past)誤差的數據輸入到預測裝置。

在井眼中的欠平衡狀態下執行鉆挖操作。可選擇地或另外，平衡狀態和/或過平衡狀態可存在于井眼中。

在流體從儲油層流入井眼時執行鉆挖操作。鉆挖操作可包括將流體從儲油層環流到表面位置的操作。

在本發明的另一個方面中，井控制方法可包括以下步驟：在鉆挖井眼時感測鉆挖操作變量，從而產生感測變量；間歇地傳送感測變量；以及利用感測變量來訓練預測裝置，以預測在所述感測變量的傳送之間出現的鉆挖操作變量的值。

在本發明的另一個方面中，井控制方法可包括以下步驟：在鉆挖井眼時感測至少一個第一鉆挖操作變量，從而產生第一組感測變量；在鉆挖所述井眼時感測至少一個第二鉆挖操作變量，從而產生第二組感測變量；以及利用所述第一組感測變量和所述第二組感測變量來訓練預測裝置，以預測在選定時間的第二鉆挖操作變量。

在本發明的又一個方面中，根據本發明原理實現的井控制方法還可包括以下步驟：在鉆挖一個井眼時感測至少一個第一鉆挖操作變量，從而產生第一組感測變量；在鉆挖另一個井眼時感測至少一個第二鉆挖操作變量，從而產生第二組感測變量；以及利用所述第一組感測變量和所述第二組感測變量來訓練預測裝置，以預測在選定時間的第二鉆挖操作變量。