CN105074128B - 自动钻机活动报告生成 - Google Patents

Abstract

一种用于在操作钻机的同时自动地生成钻机活动报告的方法，所述方法包括：接收来自配备在钻机上的多个地面传感器的传感器测量。所述传感器测量可以在操作钻机的同时实时地进行，并且可以被处理用于计算钻机状态/活动信息。然后，可以对钻机状态和用户定义的报告配置进一步进行处理，以自动地生成所述钻机活动报告。

Description

自动钻机活动报告生成

技术领域

所公开的实施例总体上涉及用于操作钻机的系统和方法，并且尤其涉及一种用于自动地生成钻机活动报告的系统和方法。

背景技术

钻井操作者和管理者通常以多种报告格式和详细程度来报告钻机活动。这些报告通常是每日生成的，并且包括诸如钻井、扩孔、起下钻等的各种钻机活动的日志。这些钻机活动报告通常是建造井期间的主要事件记录，并且可能在进一步评估井性能以及识别非生产时间方面为重要的信息源。

在当前的作业中，钻机活动报告是手动生成的(例如，在纸件上或计算机日志上)。这种手动报告生成是耗时和低效的，并且可能使得钻机操作者和/或管理者从更重要和/或紧迫的活动分心。此外，活动报告是在完成了各种活动之后(例如，在轮班结束时)生成的，并且通常是基于人的判断和记忆的。这种人的判断和记忆可能有错误并且可能因此导致不完整的事件报告或者甚至包含错误的报告。

发明内容

公开了一种用于在操作钻机的同时自动地生成钻机活动报告的方法。该方法包括从配备在钻机上的多个地面传感器接收传感器测量值。传感器测量值可以在操作钻机的同时实时地进行，并且可以被处理用于计算钻机状态/活动信息。然后，可以对钻机状态和用户定义的报告配置进一步进行处理，以自动地生成钻机活动报告。

所公开的实施例可以提供多种技术优点。例如，所公开的实施例提供了一种用于自动地生成钻机活动报告的系统和方法。由于钻机报告基于在操作钻机时实时获得的地面传感器数据，因而这种报告的自动生成可以有利地改进报告品质和效率。此外，可以在没有任何钻机员工参与的情况下生成钻机报告，从而将该员工解放出来执行其它必要的活动。所生成的钻机活动报告还可以包括具有或不具有支持传感器数据的基本上任何适当等级的细节。

本发明内容用于引入以下在具体说明中进一步描述的构思的选择。本发明内容不是意在识别所要求保护的主题的关键或必要特征，也不是意在用于帮助限制所要求保护的主题的范围。

附图说明

为了更完整地理解所公开的主题及其优点，现在结合附图对以下描述进行参照，在附图中：

图1描绘了可以在其上采用所公开的实施例的示例钻机。

图2描绘了用于自动地生成钻机活动报告的系统的一个公开实施例。

图3描绘了用于自动地生成钻机活动报告的一个公开方法实施例的流程图。

图4描绘了用于自动地生成钻机活动报告的另一公开方法实施例的流程图。

具体实施方式

图1描绘了适于使用本文公开的各种方法和系统实施例的钻机10。半潜式钻井平台12位于布置在海洋16之下的油层或气层(未示出)上方。海底导管18从平台12的甲板20延伸至井口装置22。该平台可以包括井架和用于提升和降低钻柱30(如图所示，钻柱延伸到钻孔40中)的起重设备。井架和起重设备还可用于提升和降低完井管柱、套管柱、挠性管柱等。尽管图1描绘了(钻柱30被配备在钻孔中)钻井作业，但将理解，本文所公开的方法和系统实施例可以用于自动地报告从钻井开始到钻井完成的钻机活动(包括钻孔、扩孔、测试、下套管以及各种钻井完成活动)。

尽管没有描绘，但钻机可以包括用于使钻柱30(或其它部件)在钻孔中旋转的转盘或顶驱。钻机还可以包括转环，其能够使得钻柱旋转同时保持管道的内部与外部之间的流体严密密封。在钻井作业期间，泥浆泵从罐或坑中抽吸钻井流体(“泥浆”)，且通过钻柱的内部将泥浆泵送至钻头，其中，在钻头处进行润滑和冷却钻头并且将钻屑带到地面。这种装备是本领域的普通技术人员所已知的，无需在本文中进一步详细地讨论。

钻机还可以包括用于测量和/或监控钻机活动的各种地面传感器(在图1中未示出)。这些传感器可以包括：例如，(i)钩载传感器，用于测量起重设备上钻柱的重量(即，载荷)；(ii)游车位置传感器，用于当在钻孔中提升和降低各种部件时测量游车(或立管的顶部)在钻机中的垂直位置；(iii)钻井流体压力传感器，用于测量泵送到井下的钻井流体的压力，以及(iv)扭矩传感器，用于测量由顶驱或转盘施加的扭矩。这些地面传感器也是本行业已知的，不需要详细地讨论。

钻机10还可以可选地包括井下传感器，包括例如电缆测井传感器、随钻测井传感器、随钻测量传感器、地层流体取样传感器等。井下传感器数据可以被传送至地面用以实时分析或被存储在井下存储器中用于将来分析。

本领域的普通技术人员将理解，图1中所示的配置仅为示例。还将理解，所公开的实施例不限于与图1所示的半潜式平台12一起使用。所公开的实施例同样适于在海上或陆上与任何种类的地下式钻井作业一起使用。

图2描绘了用于生成自动钻机活动报告的系统100的一个公开的实施例。可以在钻机现场(例如，本地计算机系统110上)实现该系统。该系统可包括用于获得与钻机活动有关的测量值的多个钻机传感器120，诸如关于图1提及的地面传感器。钻机传感器还可包括诸如电缆测井传感器、随钻测井(LWD)传感器、随钻测量(MWD)传感器、地层流体传感器等的井下传感器。钻机传感器可以与计算机系统110电子通信，使得传感器测量值可以被传送至计算机系统，在那里这些传感器测量值可用于计算与建造井眼(例如，钻孔、下套管和完井)相关的各种参数。这样计算出的参数可以包括但不限于钻井眼时的钻机状态、钻井状态、钻机活动、井眼测地学轨迹(wellbore geodetic trajectory)、地层特性、流体压力、钻头的钻进速度以及井下装备与穿入地层的井眼之间的机械相互作用的特性。总体上，这些测量值和所计算出的参数可以用于在任何时间点自动地计算建造井的特定阶段中操作的正在进行的钻机活动。

系统100还可以包括使得能够将附加信息输入至计算机系统110的人机接口130。例如，可以通过键盘或其它类似的用户接口手动地输入通过上述传感器测量不容易获得的信息。该类信息可以包括各种物理尺寸、手动测量值以及基本上任何其它不能通过配备在钻机处的传感器获得的钻机信息。人机接口130还可以使得钻机操作者(或其他员工)能够输入或改变要自动生成的活动报告的用户定义的配置。计算机系统110被配置成对来自传感器的数据以及用户输入进行处理，以自动地生成钻机报告140。

将理解，系统100不必完全位于钻机现场。例如，计算机系统110和/或人机接口130可以不位于现场并可以经由基本上任何已知的方式(例如，无线地或经由因特网或内联网通信信道)与钻机传感器120通信。所公开的实施例不限于此。所公开的实施例也不限于系统100的任何特定的硬件实现。

图3描绘了用于自动地生成钻机活动报告的一个公开的方法实施例200的流程图。在202处，接收传感器数据。传感器数据可以包括来自上述钻机传感器(例如，来自钩载传感器、游车位置传感器、钻井流体压力传感器和/或顶驱或转盘扭矩传感器)的数据。传感器数据还可以包括深度传感器测量值和/或钻井流体流入传感器测量值。传感器数据还可以包括MWD数据、LWD数据、测井电缆数据等。总之，连续地执行传感器测量(例如，在操作钻机的同时)并且将其传送至计算机处理器。可以以基本上任何适合的时间间隔(例如，以10毫秒、1秒或1分钟的间隔)来执行连续的传感器测量。

在204处对传感器数据进行处理，以获得钻机状态(或为时间的函数的钻机状态)。钻机状态描述钻机在任何特定时间处的作业(钻机活动)的状态，例如，钻机可以是旋转钻井、滑动钻井、起钻、下钻、旋转、循环、空闲等。这些为特定的钻机状态。在本文中钻机状态也可以被称为钻机活动(即，钻机在任何特定时间的主要活动)。表1示出了可以根据来自上述传感器的二值测量值(“通/断”或“是/否”)获得的示例钻机状态(或钻机活动)。将理解，可以使用非简单的二值测量值的传感器值或者使用来自附加地面和/或井下传感器的测量值，来获得附加状态。

表1

在206处，可以组合预定的报告配置(例如用户输入报告配置)对钻机状态进行处理，以自动地生成钻机活动报告。可以以基本上任何适合的格式配置该报告。例如，该报告可以以日志形式(本文也被称为微观活动报告)生成，包括每个钻机活动的序列列表(钻机状态变化列表)以及活动或状态的持续时间。钻机活动报告可以替代地和/或附加地包括基于预定的集合参数或基于时间的报告格式的主要活动的概要(宏观活动报告)，例如包括每小时的报告或每天的报告。

图4描绘了示例方法实施例220的流程图。方法实施例220与方法实施例200的相似之处在于：包含对传感器数据进行处理以获得钻机状态(或微观钻机活动报告)，以及进一步对钻机状态和用户定义的活动报告配置进行处理以自动地生成钻机活动报告。在230处，根据高频钻机传感器数据232、预定的或用户输入的钻机活动配置234(包括钻机活动定义、钻机活动输入以及钻机活动方程)以及其它关注的钻机和钻井信息236来计算微观钻机活动报告。在230处计算的微观钻机活动报告可以被认为是钻机状态的高分辨率时序日志。该日志可以包括例如随时间的钻机状态列表。示例微观活动报告的一小段可以读作如下：

15:43至15:59 从4480米向4455米倒扩孔。

15:59至16:08 从4455米向4480米前扩孔。

16:08至16:15 在4480米处将管柱座在卡瓦上(string in slip)。

16:15至16:18 在4480米处泵送并旋转。

微观活动报告中的每条记录还可以包括各种传感器测量值(例如包括转速、扭矩、立管压力、钩载荷以及泥浆流入)的最小值、最大值和/或平均值。

在240处，根据预定的或用户定义的集合规则242对微观钻机活动报告进行处理，以生成各种钻机状态集合，例如包括每小时的钻机活动报告、每天的钻机活动报告以及宏观钻机活动报告。可以定义和利用基本上任何适合的集合规则。例如，集合规则可以包括以下规则中的一个或更多个：(i)当存在特定的活动(诸如向前钻)时，可以总是将特定活动列在宏观报告中；(ii)可以总是将超过预定分配总时间的任何活动列在宏观报告中；(iii)可以将以一些预定的时间间隔执行每个活动所花费的总时间汇报作为例如各活动和总时间的列表，以及(iv)可以将各种预定的活动集聚成具有各总分类的列表的多个总分类(例如与建立连接和断开连接相关联的所有活动可以组合在一起)。例如，示例的微观活动报告的上述片段可以总结如下：

15:43至16:17在4480米处钻孔的同时建立连接。

在250处，可以基于例如用户定义的报告配置252对钻机状态集合进行进一步处理，以生成一个或更多个活动报告。报告配置可以包括例如报告语言、报告内容、报告格式、报告方案等。报告配置还可以包括标准国际钻井承包商协会IADC报告，诸如报告执行各种预定的活动的总时间(以及上述传感器数据的平均值)的小时报告和晨报。当钻井时，小时报告或日报可以包括例如钻井、扩孔、建立/断开连接以及座入卡瓦所花费的总时间以及钻孔时的起止深度。在起下钻时，小时报告或日报可以包括例如建立/断开连接和提升或降低钻柱的总时间以及提升或降低钻柱的最小、最大和/或平均速率。

尽管先前的示例总体上涉及钻井活动，然而将理解，所公开的实施例不限于此，而是可以应用于基本上所有的钻机活动，包括钻井、下套管和完井活动。

尽管详细描述了自动钻机活动报告生成及其特定优点，应当理解，在不脱离所附权利要求书所限定的公开内容的精神和范围的情况下，本文可以进行各种改动、替代和变更。

Claims (11)

1.一种用于自动地生成钻机活动报告的方法，所述方法包括：

(a)接收来自配备在钻机上的多个地面传感器的传感器测量值；

(b)对(a)中所接收的传感器数据进行处理，以计算钻机状态；以及自动地

(c)由所接收的传感器测量值计算钻机状态的高分辨率时序列表；

(d)由所述钻机状态的高分辨率时序列表和用户定义的集合规则计算钻机状态的集合列表；以及

(e)基于钻机状态的所述集合列表和用户定义的报告配置生成钻机活动报告。

2.根据权利要求1所述的方法，其中：

在(a)中持续不断地接收所述传感器测量值；

在(b)中对所述传感器测量值进行处理，以计算作为时间的函数的钻机状态的列表；以及

在(e)中自动地处理所述钻机状态的列表和用户定义的报告配置，以自动地生成时序列表钻机活动报告。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述地面传感器包括：钩载传感器、游车位置传感器、钻井流体压力传感器以及顶驱或转盘扭矩传感器。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，(a)还包括接收来自一个或更多个井下传感器的传感器测量值。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述钻机活动报告是小时报告或日报。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，钻机状态包括至少一种旋转钻井、滑动钻井、座入卡瓦、扩孔、倒扩孔、下钻、下钻并循环、下钻并旋转、起钻、起钻并循环、起钻并旋转、泵送、旋转、泵送并旋转、或静止。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述用户定义的集合规则包括列出超过预定的分配时间段的任何活动。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述用户定义的集合规则包括列出预定的活动。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述用户定义的集合规则包括计算执行预定时间段内的各活动的总时间。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述用户定义的集合规则包括在一个总类下聚集多个具体活动。

11.一种用于自动地生成钻机活动报告的系统，所述系统包括：

配备在钻机上的多个地面传感器；

与所述地面传感器电子通信的计算机处理器，所述处理器被配置成自动地(a)接收来自所述地面传感器的传感器测量值；(b)根据所接收的传感器测量值计算钻机状态；以及(c)基于所述钻机状态和用户定义的报告配置生成活动报告，其中，在(a)和(b)中，所述处理器被配置成自动地：(i)由所接收的传感器测量值计算钻机状态的时序列表；(ii)由所述钻机状态的时序列表和用户定义的集合规则计算钻机状态的集合列表；以及(iii)基于钻机状态的所述集合列表和用户定义的报告配置生成活动报告。