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CN107075915A - 用于井筒钻探工具的前瞻性传感器数据的可视化 - Google Patents

用于井筒钻探工具的前瞻性传感器数据的可视化 Download PDF

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CN107075915A
CN107075915A CN201480083202.5A CN201480083202A CN107075915A CN 107075915 A CN107075915 A CN 107075915A CN 201480083202 A CN201480083202 A CN 201480083202A CN 107075915 A CN107075915 A CN 107075915A
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Halliburton Energy Services Inc
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Abstract

本文公开了用于可视化来自耦接到钻头的径向定向前瞻性传感器的数据的系统和方法。一种系统包括处理器、存储器和数据分析模块。所述数据分析模块可操作来：从耦接到井下钻探系统的多个地层传感器中的每一个接收地层信息，所述地层信息与所述井下钻探系统前方一定深度处的地层的一个或多个性质相关联；从耦接到所述井下钻探系统的一个或多个定向传感器接收角度信息，所述角度信息与所述地层信息相关联；基于所述地层信息和所述角度信息编译传感器数据；以及基于所述传感器数据生成可视化。

Description

用于井筒钻探工具的前瞻性传感器数据的可视化
发明背景
本公开总体涉及钻井和碳氢化合物采收操作，并且更具体地，涉及可视化来自地层传感器的数据的系统和方法，所述地层传感器被配置来感测井下钻探系统的钻头前方的地层性质。
碳氢化合物，诸如油和气体，常见地从可以位于陆上或者海上的地下地层获得。涉及将碳氢化合物从地下地层移除的地下操作和过程的发展是复杂的。通常，地下操作涉及许多不同步骤，例如像在所期望的井场处钻探井眼，处理所述井眼以便优化碳氢化合物的生产，以及执行必要步骤以便生产并处理来自地下地层的碳氢化合物。地下地层的测量可以通过使用径向定向的井下传感器来表征地层并帮助做出操作决策来完成。示例性传感器包括天线和伽马射线检测器。在某些钻探系统中，在钻探系统到达地下地层的一部分之前确定那个部分的特性可能是有用的。这些确定通常利用在钻探系统前方的“前瞻性”测量。然而，解释来自这些径向定向传感器的数据可能是困难的。
附图简述
为了更完全地理解本公开和其特征与优点，现结合附图来参考以下描述，在附图中：
图1示出根据本公开的实施方案的示例性井下钻探系统；
图2示出根据本公开的实施方案的用于在图1的井下钻探系统中使用的示例性计算系统的框图；
图3A-3B示出根据本公开的实施方案的具有径向定向的前瞻性地层传感器的示例性钻头构型；
图4A-4C示出根据本公开的实施方案的从耦接到井下钻探系统的前瞻性地层传感器接收的数据的示例性可视化；
图5A-5C示出根据本公开的实施方案的来自耦接到井下钻探系统的前瞻性地层传感器的数据随时间的示例性可视化；并且
图6示出根据本公开的实施方案的用于收集并可视化来自耦接到井下钻探系统的前瞻性地层传感器的数据的示例性方法。
虽然本公开的实施方案已经得以描绘和描述并且通过参考本公开的示例性实施方案来加以限定，但是此类参考并不暗示对本公开的限制，并且不能推断出这种限制。如本领域中的技术人员以及受益于本公开的人员将想到，所公开的主题能够在形式和功能上存在许多修改、变更和等效形式。所描绘和描述的本公开的实施方案仅为示例性的，并非详尽说明本公开的范围。
具体实施方式
本公开描述了一种可视化来自耦接到井下钻探系统中的钻头的径向定向地层传感器的数据的系统和方法。传感器可以在距离钻头中心的半径内耦接到任何合适的钻头，诸如牙轮钻头或固定切割器钻头。径向定向的传感器可以被偏置以主要测量在钻头表面处或在钻头前方的地层，并且可以收集与正被钻探的地层的性质相关联的数据，诸如伽马射线辐射、地层电阻率等。可以收集来自传感器的数据并且使所述数据与收集数据的角度相关联。然后可基于收集数据的相关联角度将来自钻头的每个传感器的数据编译到存储器分区中。然后可以对井下钻探系统的操作者或对自动转向系统有意义的方式可视化和显示数据，以使得可相应地做出诸如井筒转向的钻探决策。例如，在一些实施方案中，可相对于所估计的地层组成来可视化数据。在某些实施方案中，可视化可以是两维或三维的。在特定实施方案中，可视化可以是动画的，以显示在钻探井筒时地层传感器数据随时间的变化。
为了促进更好理解本公开，给出某些实施方案的以下实例。以下实例决不应被理解为限制或限定本公开的范围。通过参考图1至图6最好地理解本公开的实施方案和其优点，各图中相同编号用于指示相同和对应部分。
图1示出根据本公开的实施方案的示例性井下钻探系统100。钻探系统100包括位于地面111处并定位在地下地层102内的井筒103上方的钻机101。在某些实施方案中，钻探组件104可以使用钻柱105耦接到钻机101。在其他实施方案中，例如，钻探组件104可以使用钢缆或钢丝耦接到钻机101。钻探组件104可包括井底钻具组件(BHA)106。BHA 106可包括钻头109、转向组件108和LWD/MWD设备107。位于地面111处的控制单元110可包括处理器和存储器装置(例如，图2的计算装置200)，并且可在LWD/MWD设备107中与BHA 106的元件和转向组件108通信。控制单元110可以从BHA 106接收数据并向BHA 106发送控制信号。另外，出于相同的目的，至少一个处理器和存储器装置可位于BHA 106内的井下。LWD/MWD设备107可以在钻探井筒103时以及在钻探出井筒之后记录地层102以提供关于正在进行的地下操作的信息。例如，LWD/MWD设备可以在钻探操作期间记录来自钻头109上的径向定向传感器的数据，或者确定地层102的一个或多个特性(例如，地层电阻率、硬度和/或类型)。转向组件108可包括向钻头109提供动力并且在钻探操作期间与钻头109一起旋转的泥浆马达。泥浆马达可以是容积式钻探马达，其使用钻探流体的液压动力来驱动钻头109。根据本公开的实施方案，BHA 106可包括任选地不可旋转部分。BHA 106的任选地不可旋转部分可包括BHA 106的除泥浆马达和钻头109之外的任何部件。例如，任选地不可旋转部分可包括钻铤、LWD/MWD设备107、钻头接头、稳定器、震动装置和跨接件。在某些实施方案中，转向组件108可使钻头109成角度以从井筒103以一定角度进行钻探。维持钻头109相对于井筒103的轴向位置可能需要知道钻头109相对于井筒103的旋转位置。
在不脱离本公开的范围的情况下，可对图1做出修改、增加或省略。例如，图1示出处于特定构型的钻探系统100的部件。然而，可以使用用于钻探碳氢化合物井的任何合适构型的钻探部件。此外，将理解，可以使用耦接有径向定向传感器的各种类型的钻头109，诸如牙轮钻头或固定切割器钻头。
图2示出根据本公开的实施方案的用于在图1的钻探系统100中使用的示例性计算系统200的框图。计算系统200或其部件可以位于地面处(例如，在控制单元110中)、井下(例如，在BHA 106和/或LWD/MWD设备107中)或两个位置的某种组合(例如，某些部件可以设置在地面处，而某些其他部件可以设置在井下，其中地面部件通信地耦接到井下部件)。
计算系统200可以被配置来根据本公开的教义分析来自钻头上的径向定向传感器的数据并且可视化所述数据。例如，计算系统200可以被配置来生成类似于图4-5所示并且在下文进一步描述的一个或多个可视化。此外，计算系统200可以用于执行下文参照图6描述的方法的步骤。
在特定实施方案中，计算系统200可包括数据分析模块202。数据分析模块202可包括任何合适的部件。例如，在一些实施方案中，数据分析模块202可包括处理器204。处理器204可包括例如微处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)或被配置来解释和/或执行程序指令和/或过程数据的任何其他数字或模拟电路。在一些实施方案中，处理器204可以通信地耦接到存储器206。处理器204可以被配置来解释和/或执行程序指令或检索并存储在存储器206中的其他数据。程序指令或其他数据可以构成用于执行本文所描述的一种或多种方法的软件208的部分。存储器206可包括被配置来保持和/或容纳一个或多个存储器模块的任何系统、装置或设备；例如，存储器206可包括只读存储器、随机存取存储器、固态存储器或基于盘的存储器。每个存储器模块可包括被配置来保持程序指令和/或数据达一段时间的任何系统、装置或设备(例如，计算机可读非暂态介质)。例如，来自软件208的指令可以被检索并存储在存储器206中，以便由处理器204执行。
在特定实施方案中，数据分析模块202可以通信地耦接到一个或多个显示器210，以使得由数据分析模块202处理的信息可以被传达给钻探设备的操作者。例如，数据分析模块202可以将从耦接到图1的钻头109的径向定向传感器接收的数据传达到显示器210。作为另一个实例，数据分析模块202可以生成所接收数据到显示器210的一个或多个可视化，所述可视化类似于图4-5所示的可视化。
在不脱离本公开的范围的情况下，可对图2做出修改、增加或省略。例如，图2示出计算系统200的部件的特定配置。然而，可以使用部件的任何合适配置。例如，计算系统200的部件可以被实现为物理或逻辑部件。此外，在一些实施方案中，与计算系统200的部件相关联的功能可以在专用电路或部件中实现。在其他实施方案中，与计算系统200的部件相关联的功能可以在可配置的通用电路或部件中实现。例如，计算系统200的部件可以由所配置的计算机程序指令来实现。
图3A-3B示出根据本公开的实施方案的具有径向定向的前瞻性地层传感器的示例性钻头构型。具体地，图3A示出示例性牙轮钻头310，并且图3B示出示例性固定切割器钻头320。在特定实施方案中，径向定向的地层传感器(诸如伽马射线传感器或天线)可位于牙轮钻头310的牙轮311内。在某些实施方案中，径向定向的地层传感器可位于固定切割器钻头320的切割器321中。当径向定向的地层传感器与钻头一起旋转时，它可以检测钻头前方地层的测量性质的变化。例如，伽马射线传感器可检测从与传感器耦接的钻头前方的地层发射的伽马射线的量的变化。因为地层传感器偏离钻头的中心(并且因此偏离钻孔的中心)，所以它将在钻头旋转时相对于所述孔底部的面在方位角方面获得数据。在特定实施方案中，耦接到钻头的定向传感器可检测地层传感器相对于固定点(例如，高侧定向传感器的顶侧或磁定向传感器的磁北)的定向。在一些实施方案中，可采用包含固定切割结构(类似于图3B的切割器321)和牙轮(类似于图3A的牙轮311)的混合钻头。在此类实施方案中，径向定向的地层传感器可位于固定的切割器结构、牙轮或其任何组合的任何位置中。
当钻头旋转时，地层传感器可以捕获与地层和地层传感器的角度定向相关联的数据。每个地层传感器的角度定向可以由耦接到钻头的定向传感器确定，所述定向传感器在钻头旋转时跟踪地层传感器的角位置。因此，可使用幅度测量和相关联的角度测量(即，极矢量)来收集来自地层传感器的数据。在一些实施方案中，可使用在各种定向上的存储器分区在时间或深度间隔上搜集数据，诸如每几秒或每几英寸或每几英尺。存储器分区可对应于在钻头前方的任何合适的径向距离和/或角度范围(相对于360度圆)。例如，存储器分区可包括在从钻头中心的0-1英尺和1-2英尺的范围之间收集的数据，或者可包括围绕钻头的360度圆的每15度的数据。因此，在特定实施方案中，分区可对应于特定的角弧范围和径向距离范围。
存储器分区的使用在使用伽马射线传感器的实施方案中可能特别有用，其中传感器的伽马射线计数可能需要在钻探底部时的时间段或距离上累积以确保足够的信号。例如，伽马射线计数可以在特定角度范围(例如，在钻头旋转的第一10度内计数的100个伽马射线和在钻头旋转的第二个10度内计数的80个伽马射线)和/或距钻头中心的径向距离(例如，在钻头旋转的第一10度内计数的100个伽马射线，其中50个对应于距钻头中心的第一径向英尺，并且另外50个对应于距钻头中心的1-2英尺径向范围)上收集并进行求和。然而，也可以用其他类型的地层传感器来执行分区(例如，以节省存储器空间)。例如，传感器读数可以是包括幅度分量和角分量的矢量，诸如(100,3.2°)、(70,8.1°)和(20,15.5°)。使用5度的分区(即，总计72个分区)，每个测量值将被放入单独的分区(即，1-5度的一个分区、6-10度的一个分区以及11-15度的一个分区)。然而，使用10度的分区(即，总计36个分区)，前两个测量值将被一起分区到1-10度的分区中。
为了将两个或更多个测量值一起放入同一个分区，可使用任何技术。例如，可使用两个测量值的平均值。作为另一个实例，可基于角度测量从分区的中心的位移来使用测量值的加权平均值。分区可用于任何合适的角度范围，并且可取决于应用或存储器限制。例如，在需要准确度和/或存储器不受限制的情况下，可以使用360个分区，每个分区包括针对一个角度的数据。作为另一个实例，在存储器受限制和/或不需要更好的准确度的情况下，可以使用20个分区，每个分区包括针对18个角度的数据。下文参照图4-5进一步描述示例性数据简档和可视化。
在某些实施方案中，可以不为360度圆的特定分区收集从前瞻性地层传感器收集的数据。举例来说，可以在4.5度和11.3度处收集地层信息。因此，使用5度的分区，可以为表示1-5度的分区和表示11-15度的分区收集数据，但是对于表示6-10度的分区，将不收集数据。在此类情况下，可基于与相邻分区相关联的信息来内插表示6-10度的分区的数据，以便更准确地理解钻头前方的整个360度的地层信息。另外，将理解，内插技术也可以用于径向分区格式。例如，可以为表示距钻头中心0-1英尺和距钻头中心2-3英尺的径向距离的分区收集数据。可以使用来自0-1英尺范围分区和2-3英尺范围分区的数据来内插用于覆盖距中心1-2英尺的径向范围的径向分区的数据。
在特定实施方案中，存储器分区可不均等地分割。例如，如果对孔的低侧周围的数据有更大的兴趣，则可以在这个区中使用较窄的分区(即，具有覆盖较少度数的范围的分区)，并且更大的分区可用于记录扫掠圆的其他区的数据。例如，与钻孔的低侧相关联的分区可以是分别覆盖5度的范围的分区，而与钻孔的高侧相关联的分区可以是分别覆盖20度的范围的分区。在一些实施方案中，在低侧分区与高侧分区之间的分区可逐渐改变分辨率。可使用基于来自感测地层或钻孔性质的各种传感器的反馈的预编程指令来动态地调整存储器分区所覆盖的范围，以允许更重要区域的更高分辨率。例如，如果在钻头前方的特定区域中检测到所感测地层数据中的高梯度，则可以减小那个区域中的分区所覆盖的角度范围(即，可以增加那个区域中的数据的分辨率)。这种调整可以由控制单元(例如，控制单元110)自动地或由钻探系统的操作者从井筒的表面进行，所述操作者可以向井下分区控制器下行命令。
虽然在图3A-3B中示出为耦接到钻头的径向定向的地层传感器，但是本领域的普通技术人员将理解，根据本公开的传感器可位于井下钻探系统的任何合适的位置，以用于感测在钻探系统的钻头前方一定深度处(诸如紧接在钻头前方)的地层信息。例如，地层传感器可位于钻头的中心并且被配置来在钻头前方径向地感测，以将信息编译到径向存储器分区中。作为另一个实例，地层传感器可位于钻头的BHA的上游，同时可操作来感测钻头前方的地层信息。根据本公开的地层传感器还可以被配置来感测来自钻头前方、后方或旁边的多个深度的数据。在此类实施方案中，数学算法可以被配置来确定所感测地层信息的哪一部分来自钻头前方与钻头后方。这也可以允许操作者选择在钻头前方的不同深度处显示地层信息。
在不脱离本公开的范围的情况下，可对图2做出修改、增加或省略。例如，虽然图3A将地层传感器示出为位于牙轮311内部，但是将理解，传感器可位于钻头310的主体或柄中，或者位于支撑牙轮311的轴颈臂中。作为另一个实例，虽然图3B将地层传感器示出为位于钻头320的切割器321内部，但是将理解，传感器可位于钻头320的主体中或钻头320的刀片中。
图4A-4C示出根据本公开的实施方案的从井下钻探系统的前瞻性地层传感器接收的数据的示例性可视化。在一些实施方案中，可以从耦接到钻头的径向定向的地层传感器(例如，图3A的钻头310的牙轮311中的传感器或者图3B的钻头320的切割器321中的传感器)接收数据。在其他实施方案中，可以从耦接到钻探系统的井上更高处的一部分的地层传感器接收数据，诸如耦接到钻探系统的钻柱的传感器。地层传感器可以被配置来在钻头前方一定深度处感测地层信息，诸如伽马射线辐射或地层电阻率。在特定实施方案中，由前瞻性传感器收集的地层信息可以是与紧接在钻头前方的地层相关联的信息。
图4A示出如上文关于图3A-3B所述收集到分区中的地层传感器数据的示例性可视化410。如图4A所示，可以使用对比阴影或着色来指示包含在从耦接到钻头的地层传感器接收的数据内的某些信息。阴影可以指示例如，相对于固定参考，诸如重力高侧(即，图4A的顶部是钻孔相对于地球的某个固定参考的高侧，所述固定参考诸如可以被解析为北参考点的重力矢量、磁矢量或地球自旋矢量，并且图4A的底部是所述孔的低侧)，钻孔的“最热”和“最冷”部分(例如，其中对于伽马射线传感器检测到最高和最低伽马射线水平)的位置。在一些实施方案中，可视化410可以被分成区段411，其中区段411对应于一个或多个存储器分区。在特定实施方案中，区段411还可包括径向子区段，诸如其中存储器分区对应于角度范围和径向范围两者。存储器分区可以是来自与某一范围的角度或径向距离相关联的地层传感器的数据的编译。存储器分区的角度范围可来自可用360度的等分，并且存储器分区的距离的径向范围可为任何合适的距离，并且可基于所使用的地层传感器(例如，径向范围的传感器)来确定。例如，可以有总计36个存储器分区，其中来自与1和10之间的任何度数相关联的地层传感器的数据可以与第一存储器分区相关联，来自与11和20之间的任何度数相关联的地层传感器的数据可以与第二存储器分区相关联，等等。那些分区可进一步分成任何数量的径向子区段，诸如分成两个或三个径向子区段，以用于进一步分解从地层传感器接收的地层信息。
在一些实施方案中，可应用到分区的偏移，以便使某些分区的中心与0、90、180和270度轴对准。举例来说，可应用具有20个存储器分区的实施方案，每个存储器分区包括18度的数据、9度的偏移量，以使得顶部分区的中心与上轴对齐。在一些实施方案中，可以平滑过渡而不是在分区之间的逐步过渡来显示来自存储器分区的数据。例如，可通过在数据中的相邻测量点之间插值以确定数据环周围的每个像素的值来显示对比度的平滑梯度。类似地，在使用径向分区(诸如在用于图4C的可视化430的数据中)的情况下，也可以使用内插技术来确定和显示用于径向分区之间(例如，图4C的环431之间)的区域的数据。在一些实施方案中，可以使用存储器分区之间的内插来确定和显示附加分区(超出存储器中的那些分区)。分区之间的梯度过渡在本质上可以是径向和/或有角度的，并且可以使用分区的中心角或中心点来启动所定义的分区中心点之间的内插。
在某些实施方案中，可视化410可包括来自地层传感器的数据中的最大值412和/或最小值413的指示。可存在多个最大值412或最小值413，其中一些在可视化410中具有指示符，并且其他没有此类指示符。最大值412和最小值413可使用任何合适的方法来确定。例如，可以计算幅度对角位置的梯度，其中最大和最小位置是基于方差阈值确定的。在一些实施方案中，可视化410可包括实际或明显的地层倾角414和/或倾斜方向的指示，所述地层倾角414和/或倾斜方向可基于高侧参考点、所确定的最大值和/或最小值、和/或钻孔勘测数据(诸如倾斜度和方位信息)来确定。
在特定实施方案中，从地层传感器接收的数据的可视化(例如，可视化410)可以叠加在地层组成的可视化之上。地层组成的可视化可基于任何合适的数据(例如，勘测数据)，并且在某些实施方案中可至少部分地基于从钻头上的地层传感器接收的数据。在某些实施方案中，地层组成可部分地基于在钻探之前进行的勘测测量，并且部分地通过来自钻头上的地层传感器的测量值。因此，可以周期性地更新在可视化中显示的地层组成以反映由地层传感器搜集的新信息。
图4B示出从耦接到牙轮钻头(诸如图3A的钻头310)的地层传感器接收的数据的示例性可视化420，其叠加到所估计的地层组成的显示上。可视化420包括钻孔中的扫掠直径(即，传感器在钻孔内旋转的径向距离)以及钻孔外径422的指示的图示421。在某些实施方案中，来自牙轮上的地层传感器的数据可以叠加在扫掠直径图示421上，如图4B所示。可视化420中的地层的图示还包括砂层450和页岩层460的指示。图4C示出从耦接到固定切割器钻头(诸如图3B的钻头320)的地层传感器接收的数据的示例性可视化，其叠加到所估计的地层组成的显示上。如图4B所示，可视化430中的地层的图示包括砂450和页岩层460的指示。可视化430还可包括指示固定切割器钻头的切割器的扫掠直径的环431以及钻孔外径的指示432。在某些实施方案中，来自切割器上的地层传感器的数据可以叠加在扫掠直径图示431上，如图4C所示。在仅低速遥测可用的实施方案中，在可视化中显示的简档可仅包括所确定的最大值和/或最小值(例如，通过极矢量)，而不是来自地层传感器的整组数据。
使用来自地层传感器的数据，钻探操作者可能够估计在钻头的表面前方或附近的地层性质。此外，来自地层传感器的性质可指示钻头在地层边界(诸如砂与页岩之间的边界)处或其附近。这些可以帮助操作者的转向决策。在一些实施方案中，边界确定可基于来自地层传感器的阈值响应来确定。地层组成和边界变化可以从地层传感器测量值确定，并且可以与来自地层传感器的数据一起显示在可视化中。例如，如可视化410中所示，传感器测量值包含在地层倾角414处的最大值412以及在距最大值90度处的最小值413。因此，可以估计在出现最大值412的位置处出现地层边界，并且图4B的可视化420和图4C的可视化430分别可以显示其中出现较高测量值的页岩层460以及其中出现较低测量值的砂层450。当钻探随时间继续时，来自地层传感器的测量值可用于确定沿井筒的地层，并且如下文相对于图5A-5C进一步讨论的，可以二维或三维形式显示给操作者。
本领域的普通技术人员将理解，可根据钻探系统操作者的要求对可视化410、420和430的方面进行修改。例如，可以修改叠加在地层组成上的传感器数据的透明度。作为另一个实例，操作者可能够选择在简单传感器扫掠视图之间包括和不包括传感器数据。
在不脱离本公开的范围的情况下，可对图4A-4C做出修改、添加或省略。例如，钻孔直径指示符422和432可分别从可视化420和430中排除。作为另一个实例，可以显示地层传感器测量值的极坐标图而不是对比分区，或者所述极坐标图可以覆盖在对比分区数据上。
图5A-5C示出根据本公开的实施方案的来自耦接到井下钻探系统的钻头的径向定向传感器的数据随时间的示例性可视化500。图5A可以是示出在特定深度范围上的地层传感器数据的动画，其可用于示出在指定深度范围上的不同地层变化。此外，动画可以示出钻孔路径如何相对于地层内的特定平面移动。动画可包括窗口501，所述窗口501显示地层传感器信息502以及示出当前深度504的钻探深度指示符503。随着动画进行(如图5B所示)，窗口501的位置将沿着实际轨迹505(即，实际已被钻探的位置)前进。动画可包括在地层中钻探的实际轨迹505(在窗口501的位置之前和/或之后)的指示以及在特定深度处直到当前钻探深度507的当前转向角506(以每英尺的角度测量)的指示。图5B示出随着地层传感器数据的动画进行，窗口501随时间变化的帧。随着动画进行，当前钻探深度指示符503可以改变，以指示与正在窗口501中显示的信息相关联的钻探深度。
在特定实施方案中，窗口501可以叠加在所估计的地层组成之上，如图5A所示。地层组成可基于一个或多个测量值(例如，勘测测量值)来确定，并且可以与地层传感器数据一起显示，如图5A所示。在一些实施方案中，地层组成可至少部分地基于从耦接到钻头的地层传感器接收的信息来确定。在某些实施方案中，地层组成可部分地基于在钻探之前进行的勘测测量，并且部分地通过来自钻头上的地层传感器的测量值。因此，可以周期性地更新在可视化500中显示的地层组成以反映由地层传感器搜集的新信息。
在可视化500中，还可以指示地层中钻探的未来轨迹508(即，尚未钻探的)连同未来转向角509。在某些实施方案中，未来轨迹508和未来转向角509可以使用地层内特定目标510的位置来确定。未来转向角509可以被提供给自动转向系统或钻探系统的操作者，以用于使井筒朝向目标510转向。随着钻探进行，可相应地更新和显示所确定的未来轨迹508和未来转向角509。在某些实施方案中，未来轨迹可能受到特定约束，诸如钻探系统的转向角的物理限制(例如，钻探系统允许的最大弯曲度)的限制。
在某些实施方案中，当通过改变传感器响应变得显而易见时，可以修改地层中的边界层的位置以调整层的厚度和/或起始点。例如，参考图5B的帧1，可能显而易见的是，基于来自所述区域中的先前井筒的地层信息，砂层不像最初在预期深度处确定(诸如通过勘测测量值)的页岩那样肮脏，因此可基于来自地层传感器的响应来调整页岩的边界层以移动靠近传感器，从而基于当前正钻探井筒的深度来调整地层边界的位置。这可以通过使地层位置相对于钻孔、地层层厚度、地面位置或倾角或其任何组合偏移来完成。在某些实施方案中，耦接到钻探系统或钻头的附加传感器(例如，电阻率或声学传感器)可用于检测床边界距离，以帮助确定到地层边界变化的距离。可以调整软件中的设置以包括用于界定出现检测到的地层边界的位置的阈值。例如，在使用伽马射线传感器的实施方案中，高于100的伽马射线计数可以指示页岩边界的开始或结束，这取决于传感器的校准。此外，在一些实施方案中，来自地层传感器的所测量值的梯度可用于确定到地层边界的距离。如果诸如从先前的偏移测井数据理解了地层区的梯度，则通过测量传感器值的变化率，可以推断到地层边界的距离。
在一些实施方案中，可视化500可以是三维可视化。图5C示出可视化500的示例性三维显示，其中钻孔叠加在三维钻探路径540上，而岩石层表面示出钻孔相对于岩石表面平面550所遵循的选定深度间隔上的路径。随着可视化进行，岩面表面平面550的组成可随着地层随深度的变化而改变。岩石表面平面550可以保持固定到钻孔平面的横向轴，或者可以是固定到特定方向的横向轴。在特定实施方案中，可以围绕不同轴来操纵可视化，以从各种视角观察所述可视化。因此，可以在三维可视化中显示轴指示符560以帮助理解正在显示的特定透视图。另外，岩石表面平面550的厚度可以修改。例如，图5C所示的相对薄的透视图可以被加厚，以使得岩石变得更像一定体积的岩石，其中各层520和530以三维显示。所述体积可具有可变的半透明性，以允许操作者更好地观察体积的内部部分。
在某些实施方案中，钻头前方的景深(钻头前方的地层传感器的测量深度或此类数据的可视化)可以由钻探系统的操作者进行调整。可以从地层传感器的各种调查深度中选择景深。在一些实施方案中，调查深度可以选择为到检测到的或预期的地层床边界的距离。
本领域的普通技术人员将理解，可根据钻探系统操作者的要求对可视化500的方面进行修改。例如，可以修改叠加在地层组成上的传感器数据的透明度。作为另一个实例，操作者可能够选择在简单传感器扫掠视图之间包括和不包括传感器数据。作为又一个实例，操作者可能够根据需要使动画暂停、倒回、快进或以其他方式操纵动画。作为又一个实例，操作者可能够放大或缩小动画。
在不脱离本公开的范围的情况下，可对图5A-5C做出修改、添加或省略。例如，显示在可视化500中的地层组成可基于来自耦接到钻探系统的传感器的读数周期性地改变。作为另一个实例，虽然在可视化500中使用离散分区示出，但是可以使用平滑梯度(例如，从插值)、使用地层传感器数据的极坐标图、或者仅使用最大值和/或最小值矢量来示出地层传感器数据。
图6示出根据本公开的实施方案的用于收集和可视化来自耦接到井下钻探系统的钻头的径向定向地层传感器的数据的示例性方法600。所述方法开始于步骤610，其中从钻头上的径向定向地层传感器接收地层信息。径向定向的地层传感器可以是任何合适类型的传感器，诸如伽马射线传感器或天线。地层传感器可以耦接到牙轮钻头的牙轮或固定切割器钻头的切割器，或者可以在钻柱中的上游。地层信息可包括关于地层的任何合适的信息，诸如伽马射线辐射、电阻率、声学噪声(诸如地层中的应力波速)、磁共振成像、密度、孔隙率、岩石的机械性质(诸如抗压强度或杨氏模量)、岩石应力方向、来自附近人造结构(诸如用于井筒测距以检测损失的钻柱的结构)的磁场或电场、或目标井筒。地层信息可以与钻头前方的任何深度相关联，诸如紧接在钻头前方或在钻头前方5米。在步骤620，从钻头上的定向传感器接收角度信息。所接收的角度信息可包括钻头上的每个地层传感器的角度信息，并且可具体地与特定地层传感器相关联。
在步骤630，地层信息和角度信息被编译到存储器分区中。这可通过任何合适的手段来完成，并且可取决于所使用的地层传感器的类型。例如，可以在特定角度范围内收集伽马射线计数并对其进行求和(例如，在钻头旋转的第一10度上计数的100个伽马射线和在钻头旋转的第二10度上计数的80个伽马射线)。然而，也可以用其他类型的地层传感器来执行分区(例如，以节省存储器空间)。例如，传感器读数可以是包括幅度分量和角分量的矢量，诸如(100,3.2°)、(70,8.1°)和(20,15.5°)。使用5度的分区(即，总计72个分区)，每个测量值将被放入单独的分区(即，1-5度的一个分区、6-10度的一个分区以及11-15度的一个分区)。然而，使用10度的分区(即，总计36个分区)，前两个测量值将被一起分区到1-10度的分区中。为了将两个或更多个测量值一起放入同一个分区，可使用任何技术。例如，可使用两个测量值的平均值。作为另一个实例，可基于角度测量从分区的中心的位移来使用测量值的加权平均值。分区可用于任何合适的角度范围，并且可取决于应用或存储器限制。例如，在需要准确度和/或存储器不受限制的情况下，可以使用360个分区，每个分区包括针对一个角度的数据。作为另一个实例，在存储器受限制和/或不需要更好的准确度的情况下，可以使用20个分区，每个分区包括针对18个角度的数据。
在步骤640，生成存储在存储器分区中的数据的可视化。所述可视化可以是用于传达存储器分区中的数据的任何合适的可视化。所述可视化可包括例如关于其相关联的角度信息示出地层传感器测量值的数据。这可通过使用圆形显示中的对比分区、极坐标图和/或指示测量值的最大值和/或最小值的矢量来传达。可视化可以是两维或三维的，并且可以看起来像图4-5中所示的任何可视化。例如，可视化可包括钻探深度、井筒轨迹和/或转向角度的指示。可视化可能够由操作者观察可视化或以其他方式与可视化交互来操纵。可基于新接收的信息，诸如分别来自地层传感器和定向传感器的新地层信息和角度信息来周期性地更新可视化。
在不脱离本公开的范围的情况下，可对方法700做出修改、增加或省略。例如，可以不同于所描述的方式执行步骤的次序，并且可同时执行一些步骤。另外，每个单独步骤可在不脱离本公开的范围的情况下包括附加步骤。
为了提供本公开的一个或多个实施方案的图示，提供以下实例。在一个实施方案中，一种系统包括处理器、存储器和数据分析模块。所述数据分析模块可操作来：从耦接到井下钻探系统的多个地层传感器中的每一个接收地层信息，所述地层信息与所述井下钻探系统前方一定深度处的地层的一个或多个性质相关联；从耦接到所述井下钻探系统的一个或多个定向传感器接收角度信息，所述角度信息与所述地层信息相关联；基于所述地层信息和所述角度信息编译传感器数据；以及基于所述传感器数据生成可视化。
在所公开的系统的一个或多个方面中，编译传感器数据包括基于角度信息将传感器数据存储到存储器分区中。
在所公开的系统的一个或多个方面中，数据分析模块进一步可操作来从所述一个或多个定向传感器接收径向信息，所述径向信息与地层信息相关联。在所公开的系统的一个或多个方面中，编译传感器数据进一步基于径向信息。在所公开的系统的一个或多个方面中，编译传感器数据包括基于径向信息和角度信息将传感器数据存储到存储器分区中。
在所公开的系统的一个或多个方面中，数据分析模块进一步可操作来基于传感器数据确定地层组成信息。在所公开的系统的一个或多个方面中，地层组成信息进一步基于勘测测量数据。在所公开的系统的一个或多个方面中，可视化包括地层组成信息的指示。
在所公开的系统的一个或多个方面中，编译地层信息包括内插传感器数据。
在所公开的系统的一个或多个方面中，基于传感器数据生成可视化包括通过内插传感器数据来生成平滑梯度。
在所公开的系统的一个或多个方面中，地层传感器是伽马射线传感器，并且编译传感器数据包括在角度范围内对由伽马射线传感器检测到的伽马射线进行计数。
在所公开的系统的一个或多个方面中，地层传感器是天线，并且编译传感器数据包括对在角度范围内接收的地层信息的量值进行平均。
在所公开的系统的一个或多个方面中，地层传感器径向地定向在井下钻探系统的钻头上。
在所公开的系统的一个或多个方面中，钻头是牙轮钻头，并且地层传感器设置在牙轮钻头的牙轮内。
在所公开的系统的一个或多个方面中，钻头是固定切割器钻头，并且地层传感器设置在固定切割器钻头的切割器内。
在所公开的系统的一个或多个方面中，钻头是包括固定切割器和牙轮结构的混合钻头，并且地层传感器设置在固定切割器、钻头的主体、牙轮结构的臂或牙轮结构中的至少一个内。
在所公开的系统的一个或多个方面中，地层传感器居中定位在井下钻探系统的钻头上并且可操作来径向地感测地层信息。
在所公开的系统的一个或多个方面中，数据分析模块可操作来选择井下钻探系统前方的深度。
在所公开的系统的一个或多个方面中，地层信息包括与紧接在钻头前方的地层的一个或多个性质相关联的信息。
在所公开的系统的一个或多个方面中，可视化包括井筒的过去轨迹的指示。在所公开的系统的一个或多个方面中，过去轨迹包括过去的转向角。
在所公开的系统的一个或多个方面中，数据分析模块可操作来使用地层中的目标位置确定井筒的未来轨迹，并且可视化包括井筒的未来轨迹的指示。在所公开的系统的一个或多个方面中，未来轨迹包括未来转向角。
在所公开的系统的一个或多个方面中，可视化包括与正被可视化的传感器数据相关联的深度的指示。
在所公开的系统的一个或多个方面中，可视化包括钻孔直径和传感器扫掠直径。
在所公开的系统的一个或多个方面中，可视化包括传感器数据随时间的动画。
在所公开的系统的一个或多个方面中，数据分析模块可操作来基于来自钻探系统的操作者的输入修改可视化的一个或多个方面。
在所公开的系统的一个或多个方面中，可视化是二维的。
在所公开的系统的一个或多个方面中，可视化是三维的。
在所公开的系统的一个或多个方面中，数据分析模块进一步可操作来周期性地更新可视化。
在另一个实施方案中，一种方法包括：从耦接到井下钻探系统的多个地层传感器中的每一个接收地层信息，所述地层信息与在井下钻探系统前方一定深度处的地层的一个或多个性质相关联；从耦接到所述井下钻探系统的一个或多个定向传感器接收角度信息，所述角度信息与所述地层信息相关联；基于所述地层信息和所述角度信息编译传感器数据；以及基于所述传感器数据生成可视化。
在所公开的方法的一个或多个方面中，编译传感器数据包括基于角度信息将传感器数据存储到存储器分区中。
在所公开的方法的一个或多个方面中，所述方法还包括从所述一个或多个定向传感器接收径向信息，所述径向信息与地层信息相关联。在所公开的方法的一个或多个方面中，编译传感器数据进一步基于径向信息。在所公开的方法的一个或多个方面中，编译传感器数据包括基于径向信息和角度信息将传感器数据存储到存储器分区中。
在所公开的方法的一个或多个方面中，所述方法还包括基于传感器数据确定地层组成信息。在所公开的方法的一个或多个方面中，地层组成信息进一步基于勘测测量数据。在所公开的方法的一个或多个方面中，可视化包括地层组成信息的指示。
在所公开的方法的一个或多个方面中，编译地层信息包括内插传感器数据。
在所公开的方法的一个或多个方面中，基于传感器数据生成可视化包括通过内插传感器数据来生成平滑梯度。
在所公开的方法的一个或多个方面中，地层传感器是伽马射线传感器，并且编译传感器数据包括在角度范围内对由伽马射线传感器检测到的伽马射线进行计数。
在所公开的方法的一个或多个方面中，地层传感器是天线，并且编译传感器数据包括对在角度范围内接收的地层信息的量值进行平均。
在所公开的方法的一个或多个方面中，地层传感器径向地定向在井下钻探系统的钻头上。
在所公开的方法的一个或多个方面中，钻头是牙轮钻头，并且地层传感器设置在牙轮钻头的牙轮内。
在所公开的方法的一个或多个方面中，钻头是固定切割器钻头，并且地层传感器设置在固定切割器钻头的切割器内。
在所公开的方法的一个或多个方面中，钻头是包括固定切割器和牙轮结构的混合钻头，并且地层传感器设置在固定切割器、钻头的主体、牙轮结构的臂或牙轮结构中的至少一个内。
在所公开的方法的一个或多个方面中，地层传感器居中定位在井下钻探系统的钻头上并且可操作来径向地感测地层信息。
在所公开的方法的一个或多个方面中，所述方法还包括选择井下钻探系统前方的深度。
在所公开的方法的一个或多个方面中，地层信息包括与紧接在钻头前方的地层的一个或多个性质相关联的信息。
在所公开的方法的一个或多个方面中，可视化包括井筒的过去轨迹的指示。在所公开的方法的一个或多个方面中，过去轨迹包括过去的转向角。
在所公开的方法的一个或多个方面中，所述方法还包括使用地层中的目标位置确定井筒的未来轨迹，并且可视化包括井筒的未来轨迹的指示。在所公开的方法的一个或多个方面中，未来轨迹包括未来转向角。
在所公开的方法的一个或多个方面中，可视化包括与正被可视化的传感器数据相关联的深度的指示。
在所公开的方法的一个或多个方面中，可视化包括钻孔直径和传感器扫掠直径。
在所公开的方法的一个或多个方面中，可视化包括传感器数据随时间的动画。
在所公开的方法的一个或多个方面中，所述方法还包括基于来自钻探系统的操作者的输入来修改可视化的一个或多个方面。
在所公开的方法的一个或多个方面中，可视化是二维的。
在所公开的方法的一个或多个方面中，可视化是三维的。
在所公开的方法的一个或多个方面中，所述方法还包括周期性地更新可视化。
在另一个实施方案中，一种计算机可读介质包括指令，所述指令在由处理器执行时，致使所述处理器进行以下操作：从耦接到井下钻探系统的多个地层传感器中的每一个接收地层信息，所述地层信息与在井下钻探系统前方一定深度处的地层的一个或多个性质相关联；从耦接到井下钻探系统的一个或多个定向传感器接收角度信息，所述角度信息与所述地层信息相关联；基于所述地层信息和所述角度信息编译传感器数据；以及基于所述传感器数据生成可视化。
在所公开的计算机可读介质的一个或多个方面中，编译传感器数据包括基于角度信息将传感器数据存储到存储器分区中。
在所公开的计算机可读介质的一个或多个方面中，所述介质还包括指令，所述指令在被执行时致使处理器从所述一个或多个定向传感器接收径向信息，所述径向信息与地层信息相关联。在所公开的计算机可读介质的一个或多个方面中，编译传感器数据进一步基于径向信息。在所公开的计算机可读介质的一个或多个方面中，编译传感器数据包括基于径向信息和角度信息将传感器数据存储到存储器分区中。
在所公开的计算机可读介质的一个或多个方面中，所述介质还包括指令，所述指令在被执行时致使处理器基于传感器数据确定地层组成信息。在所公开的计算机可读介质的一个或多个方面中，地层组成信息进一步基于勘测测量数据。在所公开的计算机可读介质的一个或多个方面中，可视化包括地层组成信息的指示。
在所公开的计算机可读介质的一个或多个方面中，编译地层信息包括内插传感器数据。
在所公开的计算机可读介质的一个或多个方面中，基于传感器数据生成可视化包括通过内插传感器数据来生成平滑梯度。
在公开的计算机可读介质的一个或多个方面中，地层传感器是伽马射线传感器，并且编译传感器数据包括在角度范围内对由伽马射线传感器检测到的伽马射线进行计数。
在所公开的计算机可读介质的一个或多个方面中，地层传感器是天线，并且编译传感器数据包括对在角度范围内接收的地层信息的量值进行平均。
在所公开的计算机可读介质的一个或多个方面中，地层传感器径向地定向在井下钻探系统的钻头上。
在所公开的计算机可读介质的一个或多个方面中，钻头是牙轮钻头，并且地层传感器设置在牙轮钻头的牙轮内。
在所公开的计算机可读介质的一个或多个方面中，钻头是固定切割器钻头，并且地层传感器设置在固定切割器钻头的切割器内。
在所公开的计算机可读介质的一个或多个方面中，钻头是包括固定切割器和牙轮结构的混合钻头，并且地层传感器设置在固定切割器、钻头的主体、牙轮结构的臂或牙轮结构中的至少一个内。
在所公开的计算机可读介质的一个或多个方面中，地层传感器居中定位在井下钻探系统的钻头上并且可操作来径向地感测地层信息。
在所公开的计算机可读介质的一个或多个方面中，所述介质还包括指令，所述指令在被执行时致使处理器选择井下钻探系统前方的深度。
在所公开的计算机可读介质的一个或多个方面中，地层信息包括与紧接在钻头前方的地层的一个或多个性质相关联的信息。
在所公开的计算机可读介质的一个或多个方面中，可视化包括井筒的过去轨迹的指示。在所公开的计算机可读介质的一个或多个方面中，过去轨迹包括过去的转向角。
在所公开的计算机可读介质的一个或多个方面中，所述介质还包括指令，所述指令在被执行时致使处理器使用地层中的目标位置确定井筒的未来轨迹，并且可视化包括井筒的未来轨迹的指示。在所公开的计算机可读介质的一个或多个方面中，未来轨迹包括未来转向角。
在所公开的计算机可读介质的一个或多个方面中，可视化包括与正被可视化的传感器数据相关联的深度的指示。
在所公开的计算机可读介质的一个或多个方面中，可视化包括钻孔直径和传感器扫掠直径。
在所公开的计算机可读介质的一个或多个方面中，可视化包括传感器数据随时间的动画。
在所公开的计算机可读介质的一个或多个方面中，所述介质还包括指令，所述指令在被执行时致使处理器基于来自钻探系统的操作者的输入来修改可视化的一个或多个方面。
在所公开的计算机可读介质的一个或多个方面中，其中可视化是二维的。
在所公开的计算机可读介质的一个或多个方面中，其中可视化是三维的。
在所公开的计算机可读介质的一个或多个方面中，所述介质还包括指令，所述指令在被执行时致使处理器周期性地更新可视化。
本文已经描述本公开的说明性实施方案。为清晰起见，并非实际实现方式的所有特征都在本说明书中进行描述。当然应理解的是，在任何这种实施方案的开发中，可做出许多实现特定的决定以获得特定的实现目标，这些目标可因不同的实现而不同。此外，应理解的是，这种开发努力可能是复杂的且耗时的，但是仍将是受益于本公开的本领域一般技术人员的常规任务。
应理解的是，如本文所使用的术语“耦接”旨在意指间接或直接连接。因此，如果第一装置耦接到第二装置，所述连接可以是通过直接连接或通过借由其他装置和连接进行的间接电连接或机械连接。还应理解，术语“钻探设备”和“钻探系统”不旨在限制使用这些术语描述的设备和方法来钻探油井。所述术语也将被理解为包括通常的钻探天然气井或碳氢化合物井。此外，此类井可用于与从地下采收碳氢化合物或其他材料相关的生产、监测或注入。这还可包括旨在提供热能源而不是碳氢化合物的地热井。
为了便于更好地理解本公开，给出了某些实施方案的实例。所述实例决不应被理解为限制或限定本公开的范围。本公开的实施方案可适用于任何类型地下地层中的水平、垂直、偏斜、多边、u形管连接、交叉、绕开(钻探被卡住的落物周围并且返回井筒以下)或其他非线性井筒。某些实施方案可适用于例如记录利用钢缆、钢丝获取的数据以及在随钻测井/随钻测量(LWD/MWD)时进行记录。某些实施方案可适用于海底和/或深海井筒。上文关于一个实现方式描述的实施方案不旨在具有限制性。
因此，本公开非常适合于达到所提及的目的和优势以及自身固有的目的和优势。上文所公开的具体实施方案仅仅是说明性的，因为本公开可以以对受益于本文教义的本领域技术人员来说显而易见的不同但等效的方式进行修改和实践。此外，并不意图对本文示出的构造或设计的细节存在限制，而所附权利要求书中描述的除外。因此，明显的是，上文公开的特定说明性实施方案可加以改变或修改，并且所有这些变化都视为处于本公开的范围和精神内。另外，除非专利权人另外明确并清楚地定义，否则权利要求书中的术语具有其平常、普通的含义。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种用于可视化来自前瞻性传感器的数据的系统，其包括：
处理器；
存储器；以及
数据分析模块；所述数据分析模块可操作来：
从耦接到井下钻探系统的多个地层传感器中的每一个接收地层信息，所述地层信息与在所述井下钻探系统前方一定深度处的地层的一个或多个性质相关联；
从耦接到所述井下钻探系统的一个或多个定向传感器接收角度信息，所述角度信息与所述地层信息相关联；
基于所述地层信息和所述角度信息编译传感器数据；以及
基于所述传感器数据生成可视化。
2.如权利要求1所述的系统，其中编译所述传感器数据包括基于所述角度信息将所述传感器数据存储到存储器分区中。
3.如权利要求1所述的系统，其中所述数据分析模块进一步可操作来从所述一个或多个定向传感器接收径向信息，所述径向信息与所述地层信息相关联。
4.如权利要求3所述的系统，其中编译所述传感器数据进一步基于所述径向信息。
5.如权利要求4所述的系统，其中编译所述传感器数据包括基于所述径向信息和所述角度信息将所述传感器数据存储到存储器分区中。
6.如权利要求1所述的系统，其中所述数据分析模块进一步可操作来基于所述传感器数据确定地层组成信息。
7.如权利要求6所述的系统，其中所述地层组成信息进一步基于勘测测量数据。
8.如权利要求6所述的系统，其中所述可视化包括所述地层组成信息的指示。
9.如权利要求1所述的系统，其中编译所述地层信息包括内插传感器数据。
10.如权利要求1所述的系统，其中基于所述传感器数据生成所述可视化包括通过内插所述传感器数据来生成平滑梯度。
11.如权利要求1所述的系统，其中所述地层传感器是伽马射线传感器，并且编译所述传感器数据包括在角度范围内对由所述伽马射线传感器检测到的伽马射线进行计数。
12.如权利要求1所述的系统，其中所述地层传感器是天线，并且编译所述传感器数据包括对在角度范围内接收的地层信息的量值进行平均。
13.如权利要求1所述的系统，其中所述地层传感器径向地定向在所述井下钻探系统的钻头上。
14.如权利要求13所述的系统，其中所述钻头是牙轮钻头，并且所述地层传感器设置在所述牙轮钻头的牙轮内。
15.如权利要求13所述的系统，其中所述钻头是固定切割器钻头，并且所述地层传感器设置在所述固定切割器钻头的切割器内。
16.如权利要求13所述的系统，其中所述钻头是包括固定切割器和牙轮结构的混合钻头，并且所述地层传感器设置在所述固定切割器、所述钻头的主体、所述牙轮结构的臂或所述牙轮结构中的至少一个内。
17.如权利要求1所述的系统，其中所述地层传感器居中定位在所述井下钻探系统的钻头上并且可操作来径向地感测所述地层信息。
18.如权利要求1所述的系统，其中所述数据分析模块可操作来选择所述井下钻探系统前方的深度。
19.如权利要求1所述的系统，其中所述地层信息包括与紧接在所述井下钻探系统的钻头前方的地层的一个或多个性质相关联的信息。
20.如权利要求1所述的系统，其中所述可视化包括井筒的过去轨迹的指示。
21.如权利要求20所述的系统，其中所述过去轨迹包括过去的转向角。
22.如权利要求1所述的系统，其中所述数据分析模块可操作来使用所述地层中的目标位置确定所述井筒的未来轨迹，并且所述可视化包括所述井筒的所述未来轨迹的指示。
23.如权利要求22所述的系统，其中所述未来轨迹包括未来转向角。
24.如权利要求1所述的系统，其中所述可视化包括与正被可视化的传感器数据相关联的深度的指示。
25.如权利要求1所述的系统，其中所述可视化包括钻孔直径和传感器扫掠直径。
26.如权利要求1-25中任一项所述的系统，其中所述可视化包括所述传感器数据随时间的动画。
27.如权利要求1-25中任一项所述的系统，其中所述数据分析模块可操作来基于来自所述钻探系统的操作者的输入修改所述可视化的一个或多个方面。
28.如权利要求1-25中任一项所述的系统，其中所述可视化是二维的。
29.如权利要求1-25中任一项所述的系统，其中所述可视化是三维的。
30.如权利要求1-25中任一项所述的系统，其中所述数据分析模块进一步可操作来周期性地更新所述可视化。
31.一种用于可视化来自前瞻性传感器的数据的方法，其包括：
从耦接到井下钻探系统的多个地层传感器中的每一个接收地层信息，所述地层信息与在所述井下钻探系统前方一定深度处的地层的一个或多个性质相关联；
从耦接到所述井下钻探系统的一个或多个定向传感器接收角度信息，所述角度信息与所述地层信息相关联；
基于所述地层信息和所述角度信息编译传感器数据；以及
基于所述传感器数据生成可视化。
32.如权利要求31所述的方法，其中编译所述传感器数据包括基于所述角度信息将所述传感器数据存储到存储器分区中。
33.如权利要求31所述的方法，其还包括从所述一个或多个定向传感器接收径向信息，所述径向信息与所述地层信息相关联。
34.如权利要求33所述的方法，其中编译所述传感器数据进一步基于所述径向信息。
35.如权利要求34所述的方法，其中编译所述传感器数据包括基于所述径向信息和所述角度信息将所述传感器数据存储到存储器分区中。
36.如权利要求31所述的方法，其还包括基于所述传感器数据确定地层组成信息。
37.如权利要求36所述的方法，其中所述地层组成信息进一步基于勘测测量数据。
38.如权利要求36所述的方法，其中所述可视化包括所述地层组成信息的指示。
39.如权利要求31所述的方法，其中编译所述地层信息包括内插传感器数据。
40.如权利要求31所述的方法，其中基于所述传感器数据生成所述可视化包括通过内插所述传感器数据来生成平滑梯度。
41.如权利要求31所述的方法，其中所述地层传感器是伽马射线传感器，并且编译所述传感器数据包括在角度范围内对由所述伽马射线传感器检测到的伽马射线进行计数。
42.如权利要求31所述的方法，其中所述地层传感器是天线，并且编译所述传感器数据包括对在角度范围内接收的地层信息的量值进行平均。
43.如权利要求31所述的方法，其中所述地层传感器径向地定向在所述井下钻探系统的钻头上。
44.如权利要求43所述的方法，其中所述钻头是牙轮钻头，并且所述地层传感器设置在所述牙轮钻头的牙轮内。
45.如权利要求43所述的方法，其中所述钻头是固定切割器钻头，并且所述地层传感器设置在所述固定切割器钻头的切割器内。
46.如权利要求43所述的方法，其中所述钻头是包括固定切割器和牙轮结构的混合钻头，并且所述地层传感器设置在所述固定切割器、所述钻头的主体、所述牙轮结构的臂或所述牙轮结构中的至少一个内。
47.如权利要求31所述的方法，其中所述地层传感器居中定位在所述井下钻探系统的钻头上并且可操作来径向地感测所述地层信息。
48.如权利要求31所述的方法，其还包括选择所述井下钻探系统前方的深度。
49.如权利要求31所述的方法，其中所述地层信息包括与紧接在所述井下钻探系统的钻头前方的地层的一个或多个性质相关联的信息。
50.如权利要求31所述的方法，其中所述可视化包括所述井筒的过去轨迹的指示。
51.如权利要求50所述的方法，其中所述过去轨迹包括过去的转向角。
52.如权利要求31所述的方法，其还包括使用所述地层中的目标位置确定所述井筒的未来轨迹，并且所述可视化包括所述井筒的所述未来轨迹的指示。
53.如权利要求52所述的方法，其中所述未来轨迹包括未来转向角。
54.如权利要求31所述的方法，其中所述可视化包括与正被可视化的传感器数据相关联的深度的指示。
55.如权利要求31所述的方法，其中所述可视化包括钻孔直径和传感器扫掠直径。
56.如权利要求31-55中任一项所述的方法，其中所述可视化包括所述传感器数据随时间的动画。
57.如权利要求31-55中任一项所述的方法，其还包括基于来自所述钻探系统的操作者的输入修改所述可视化的一个或多个方面。
58.如权利要求31-55中任一项所述的方法，其中所述可视化是二维的。
59.如权利要求31-55中任一项所述的方法，其中所述可视化是三维的。
60.如权利要求31-55中任一项所述的方法，其还包括周期性地更新所述可视化。
61.一种包括指令的计算机可读介质，所述指令在由处理器执行时，致使所述处理器进行以下操作：
从耦接到井下钻探系统的多个地层传感器中的每一个接收地层信息，所述地层信息与在所述井下钻探系统前方一定深度处的地层的一个或多个性质相关联；
从耦接到所述井下钻探系统的一个或多个定向传感器接收角度信息，所述角度信息与所述地层信息相关联；
基于所述地层信息和所述角度信息编译传感器数据；以及
基于所述传感器数据生成可视化。
62.如权利要求61所述的计算机可读介质，其中编译所述传感器数据包括基于所述角度信息将所述传感器数据存储到存储器分区中。
63.如权利要求61所述的计算机可读介质，其还包括指令，所述指令在被执行时致使所述处理器从所述一个或多个定向传感器接收径向信息，所述径向信息与所述地层信息相关联。
64.如权利要求63所述的计算机可读介质，其中编译所述传感器数据进一步基于所述径向信息。
65.如权利要求64所述的计算机可读介质，其中编译所述传感器数据包括基于所述径向信息和所述角度信息将所述传感器数据存储到存储器分区中。
66.如权利要求61所述的计算机可读介质，其还包括指令，所述指令在被执行时致使所述处理器基于所述传感器数据确定地层组成信息。
67.如权利要求66所述的计算机可读介质，其中所述地层组成信息进一步基于勘测测量数据。
68.如权利要求66所述的计算机可读介质，其中所述可视化包括所述地层组成信息的指示。
69.如权利要求61所述的计算机可读介质，其中编译所述地层信息包括内插传感器数据。
70.如权利要求61所述的计算机可读介质，其中基于所述传感器数据生成所述可视化包括通过内插所述传感器数据来生成平滑梯度。
71.如权利要求61所述的计算机可读介质，其中所述地层传感器是伽马射线传感器，并且编译所述传感器数据包括在角度范围内对由所述伽马射线传感器检测到的伽马射线进行计数。
72.如权利要求61所述的计算机可读介质，其中所述地层传感器是天线，并且编译所述传感器数据包括对在角度范围内接收的地层信息的量值进行平均。
73.如权利要求61所述的计算机可读介质，其中所述地层传感器径向地定向在所述井下钻探系统的钻头上。
74.如权利要求73所述的计算机可读介质，其中所述钻头是牙轮钻头，并且所述地层传感器设置在所述牙轮钻头的牙轮内。
75.如权利要求73所述的计算机可读介质，其中所述钻头是固定切割器钻头，并且所述地层传感器设置在所述固定切割器钻头的切割器内。
76.如权利要求73所述的计算机可读介质，其中所述钻头是包括固定切割器和牙轮结构的混合钻头，并且所述地层传感器设置在所述固定切割器、所述钻头的主体、所述牙轮结构的臂或所述牙轮结构中的至少一个内。
77.如权利要求61所述的计算机可读介质，其中所述地层传感器居中定位在所述井下钻探系统的钻头上并且可操作来径向地感测所述地层信息。
78.如权利要求61所述的计算机可读介质，其还包括指令，所述指令在被执行时致使所述处理器选择所述井下钻探系统前方的深度。
79.如权利要求61所述的计算机可读介质，其中所述地层信息包括与紧接在所述井下钻探系统的钻头前方的地层的一个或多个性质相关联的信息。
80.如权利要求61所述的计算机可读介质，其中所述可视化包括所述井筒的过去轨迹的指示。
81.如权利要求80所述的计算机可读介质，其中所述过去轨迹包括过去的转向角。
82.如权利要求61所述的计算机可读介质，其还包括指令，所述指令在被执行时致使所述处理器使用所述地层中的目标位置确定所述井筒的未来轨迹，并且所述可视化包括所述井筒的所述未来轨迹的指示。
83.如权利要求82所述的计算机可读介质，其中所述未来轨迹包括未来转向角。
84.如权利要求61所述的计算机可读介质，其中所述可视化包括与正被可视化的传感器数据相关联的深度的指示。
85.如权利要求61所述的计算机可读介质，其中所述可视化包括钻孔直径和传感器扫掠直径。
86.如权利要求61-85中任一项所述的计算机可读介质，其中所述可视化包括所述传感器数据随时间的动画。
87.如权利要求61-85中任一项所述的计算机可读介质，其还包括指令，所述指令在被执行时致使所述处理器基于来自所述钻探系统的操作者的输入修改所述可视化的一个或多个方面。
88.如权利要求61-85中任一项所述的计算机可读介质，其中所述可视化是二维的。
89.如权利要求61-85中任一项所述的计算机可读介质，其中所述可视化是三维的。
90.如权利要求61-85中任一项所述的计算机可读介质，其还包括指令，所述指令在被执行时致使所述处理器周期性地更新所述可视化。
说明或声明(按照条约第19条的修改)
尊敬的审查员：
按照专利合作条约19条，申请人修改了权利要求14-16、19、44-46、49、74-76和79(具体请参见修改对照页)。
此次修改的引用基础为：
1.基于国际检索机构的书面意见修改权利要求14-16的引用关系，该修改的引用基础至少可以在所提交说明书的段[0014]和[0020]中找到；
2.保持权利要求19的引用关系并对其内容作出修改，该修改的引用基础至少可以在所提交说明书的段[0026]、[0028]和[0045]中找到；
3.基于国际检索机构的书面意见修改权利要求44-46的引用关系，该修改的引用基础至少可以在所提交说明书的段[0014]和[0020]中找到；
4.保持权利要求49的引用关系并对其内容作出修改，该修改的引用基础至少可以在所提交说明书的段[0026]、[0028]和[0045]中找到；
5.基于国际检索机构的书面意见修改权利要求74-76的引用关系，该修改的引用基础至少可以在所提交说明书的段[0014]和[0020]中找到；
6.保持权利要求79的引用关系并对其内容作出修改，该修改的引用基础至少可以在所提交说明书的段[0026]、[0028]和[0045]中找到。
为此，附上新的权利要求书(共10页)及修改对照页(共10页)。
此致
敬礼！
隆天知识产权代理有限公司
2017年5月2日

Claims (90)

1.一种用于可视化来自前瞻性传感器的数据的系统，其包括：
处理器；
存储器；以及
数据分析模块；所述数据分析模块可操作来：
从耦接到井下钻探系统的多个地层传感器中的每一个接收地层信息，所述地层信息与在所述井下钻探系统前方一定深度处的地层的一个或多个性质相关联；
从耦接到所述井下钻探系统的一个或多个定向传感器接收角度信息，所述角度信息与所述地层信息相关联；
基于所述地层信息和所述角度信息编译传感器数据；以及
基于所述传感器数据生成可视化。
2.如权利要求1所述的系统，其中编译所述传感器数据包括基于所述角度信息将所述传感器数据存储到存储器分区中。
3.如权利要求1所述的系统，其中所述数据分析模块进一步可操作来从所述一个或多个定向传感器接收径向信息，所述径向信息与所述地层信息相关联。
4.如权利要求3所述的系统，其中编译所述传感器数据进一步基于所述径向信息。
5.如权利要求4所述的系统，其中编译所述传感器数据包括基于所述径向信息和所述角度信息将所述传感器数据存储到存储器分区中。
6.如权利要求1所述的系统，其中所述数据分析模块进一步可操作来基于所述传感器数据确定地层组成信息。
7.如权利要求6所述的系统，其中所述地层组成信息进一步基于勘测测量数据。
8.如权利要求6所述的系统，其中所述可视化包括所述地层组成信息的指示。
9.如权利要求1所述的系统，其中编译所述地层信息包括内插传感器数据。
10.如权利要求1所述的系统，其中基于所述传感器数据生成所述可视化包括通过内插所述传感器数据来生成平滑梯度。
11.如权利要求1所述的系统，其中所述地层传感器是伽马射线传感器，并且编译所述传感器数据包括在角度范围内对由所述伽马射线传感器检测到的伽马射线进行计数。
12.如权利要求1所述的系统，其中所述地层传感器是天线，并且编译所述传感器数据包括对在角度范围内接收的地层信息的量值进行平均。
13.如权利要求1所述的系统，其中所述地层传感器径向地定向在所述井下钻探系统的钻头上。
14.如权利要求1所述的系统，其中所述钻头是牙轮钻头，并且所述地层传感器设置在所述牙轮钻头的牙轮内。
15.如权利要求1所述的系统，其中所述钻头是固定切割器钻头，并且所述地层传感器设置在所述固定切割器钻头的切割器内。
16.如权利要求1所述的系统，其中所述钻头是包括固定切割器和牙轮结构的混合钻头，并且所述地层传感器设置在所述固定切割器、所述钻头的主体、所述牙轮结构的臂或所述牙轮结构中的至少一个内。
17.如权利要求1所述的系统，其中所述地层传感器居中定位在所述井下钻探系统的钻头上并且可操作来径向地感测所述地层信息。
18.如权利要求1所述的系统，其中所述数据分析模块可操作来选择所述井下钻探系统前方的深度。
19.如权利要求1所述的系统，其中所述地层信息包括与紧接在所述钻头前方的地层的一个或多个性质相关联的信息。
20.如权利要求1所述的系统，其中所述可视化包括井筒的过去轨迹的指示。
21.如权利要求20所述的系统，其中所述过去轨迹包括过去的转向角。
22.如权利要求1所述的系统，其中所述数据分析模块可操作来使用所述地层中的目标位置确定所述井筒的未来轨迹，并且所述可视化包括所述井筒的所述未来轨迹的指示。
23.如权利要求22所述的系统，其中所述未来轨迹包括未来转向角。
24.如权利要求1所述的系统，其中所述可视化包括与正被可视化的传感器数据相关联的深度的指示。
25.如权利要求1所述的系统，其中所述可视化包括钻孔直径和传感器扫掠直径。
26.如权利要求1-25中任一项所述的系统，其中所述可视化包括所述传感器数据随时间的动画。
27.如权利要求1-25中任一项所述的系统，其中所述数据分析模块可操作来基于来自所述钻探系统的操作者的输入修改所述可视化的一个或多个方面。
28.如权利要求1-25中任一项所述的系统，其中所述可视化是二维的。
29.如权利要求1-25中任一项所述的系统，其中所述可视化是三维的。
30.如权利要求1-25中任一项所述的系统，其中所述数据分析模块进一步可操作来周期性地更新所述可视化。
31.一种用于可视化来自前瞻性传感器的数据的方法，其包括：
从耦接到井下钻探系统的多个地层传感器中的每一个接收地层信息，所述地层信息与在所述井下钻探系统前方一定深度处的地层的一个或多个性质相关联；
从耦接到所述井下钻探系统的一个或多个定向传感器接收角度信息，所述角度信息与所述地层信息相关联；
基于所述地层信息和所述角度信息编译传感器数据；以及
基于所述传感器数据生成可视化。
32.如权利要求31所述的方法，其中编译所述传感器数据包括基于所述角度信息将所述传感器数据存储到存储器分区中。
33.如权利要求31所述的方法，其还包括从所述一个或多个定向传感器接收径向信息，所述径向信息与所述地层信息相关联。
34.如权利要求33所述的方法，其中编译所述传感器数据进一步基于所述径向信息。
35.如权利要求34所述的方法，其中编译所述传感器数据包括基于所述径向信息和所述角度信息将所述传感器数据存储到存储器分区中。
36.如权利要求31所述的方法，其还包括基于所述传感器数据确定地层组成信息。
37.如权利要求36所述的方法，其中所述地层组成信息进一步基于勘测测量数据。
38.如权利要求36所述的方法，其中所述可视化包括所述地层组成信息的指示。
39.如权利要求31所述的方法，其中编译所述地层信息包括内插传感器数据。
40.如权利要求31所述的方法，其中基于所述传感器数据生成所述可视化包括通过内插所述传感器数据来生成平滑梯度。
41.如权利要求31所述的方法，其中所述地层传感器是伽马射线传感器，并且编译所述传感器数据包括在角度范围内对由所述伽马射线传感器检测到的伽马射线进行计数。
42.如权利要求31所述的方法，其中所述地层传感器是天线，并且编译所述传感器数据包括对在角度范围内接收的地层信息的量值进行平均。
43.如权利要求31所述的方法，其中所述地层传感器径向地定向在所述井下钻探系统的钻头上。
44.如权利要求31所述的方法，其中所述钻头是牙轮钻头，并且所述地层传感器设置在所述牙轮钻头的牙轮内。
45.如权利要求31所述的方法，其中所述钻头是固定切割器钻头，并且所述地层传感器设置在所述固定切割器钻头的切割器内。
46.如权利要求31所述的方法，其中所述钻头是包括固定切割器和牙轮结构的混合钻头，并且所述地层传感器设置在所述固定切割器、所述钻头的主体、所述牙轮结构的臂或所述牙轮结构中的至少一个内。
47.如权利要求31所述的方法，其中所述地层传感器居中定位在所述井下钻探系统的钻头上并且可操作来径向地感测所述地层信息。
48.如权利要求31所述的方法，其还包括选择所述井下钻探系统前方的深度。
49.如权利要求31所述的方法，其中所述地层信息包括与紧接在所述钻头前方的地层的一个或多个性质相关联的信息。
50.如权利要求31所述的方法，其中所述可视化包括所述井筒的过去轨迹的指示。
51.如权利要求50所述的方法，其中所述过去轨迹包括过去的转向角。
52.如权利要求31所述的方法，其还包括使用所述地层中的目标位置确定所述井筒的未来轨迹，并且所述可视化包括所述井筒的所述未来轨迹的指示。
53.如权利要求52所述的方法，其中所述未来轨迹包括未来转向角。
54.如权利要求31所述的方法，其中所述可视化包括与正被可视化的传感器数据相关联的深度的指示。
55.如权利要求31所述的方法，其中所述可视化包括钻孔直径和传感器扫掠直径。
56.如权利要求31-55中任一项所述的方法，其中所述可视化包括所述传感器数据随时间的动画。
57.如权利要求31-55中任一项所述的方法，其还包括基于来自所述钻探系统的操作者的输入修改所述可视化的一个或多个方面。
58.如权利要求31-55中任一项所述的方法，其中所述可视化是二维的。
59.如权利要求31-55中任一项所述的方法，其中所述可视化是三维的。
60.如权利要求31-55中任一项所述的方法，其还包括周期性地更新所述可视化。
61.一种包括指令的计算机可读介质，所述指令在由处理器执行时，致使所述处理器进行以下操作：
从耦接到井下钻探系统的多个地层传感器中的每一个接收地层信息，所述地层信息与在所述井下钻探系统前方一定深度处的地层的一个或多个性质相关联；
从耦接到所述井下钻探系统的一个或多个定向传感器接收角度信息，所述角度信息与所述地层信息相关联；
基于所述地层信息和所述角度信息编译传感器数据；以及
基于所述传感器数据生成可视化。
62.如权利要求61所述的计算机可读介质，其中编译所述传感器数据包括基于所述角度信息将所述传感器数据存储到存储器分区中。
63.如权利要求61所述的计算机可读介质，其还包括指令，所述指令在被执行时致使所述处理器从所述一个或多个定向传感器接收径向信息，所述径向信息与所述地层信息相关联。
64.如权利要求63所述的计算机可读介质，其中编译所述传感器数据进一步基于所述径向信息。
65.如权利要求64所述的计算机可读介质，其中编译所述传感器数据包括基于所述径向信息和所述角度信息将所述传感器数据存储到存储器分区中。
66.如权利要求61所述的计算机可读介质，其还包括指令，所述指令在被执行时致使所述处理器基于所述传感器数据确定地层组成信息。
67.如权利要求66所述的计算机可读介质，其中所述地层组成信息进一步基于勘测测量数据。
68.如权利要求66所述的计算机可读介质，其中所述可视化包括所述地层组成信息的指示。
69.如权利要求61所述的计算机可读介质，其中编译所述地层信息包括内插传感器数据。
70.如权利要求61所述的计算机可读介质，其中基于所述传感器数据生成所述可视化包括通过内插所述传感器数据来生成平滑梯度。
71.如权利要求61所述的计算机可读介质，其中所述地层传感器是伽马射线传感器，并且编译所述传感器数据包括在角度范围内对由所述伽马射线传感器检测到的伽马射线进行计数。
72.如权利要求61所述的计算机可读介质，其中所述地层传感器是天线，并且编译所述传感器数据包括对在角度范围内接收的地层信息的量值进行平均。
73.如权利要求61所述的计算机可读介质，其中所述地层传感器径向地定向在所述井下钻探系统的钻头上。
74.如权利要求61所述的计算机可读介质，其中所述钻头是牙轮钻头，并且所述地层传感器设置在所述牙轮钻头的牙轮内。
75.如权利要求61所述的计算机可读介质，其中所述钻头是固定切割器钻头，并且所述地层传感器设置在所述固定切割器钻头的切割器内。
76.如权利要求61所述的计算机可读介质，其中所述钻头是包括固定切割器和牙轮结构的混合钻头，并且所述地层传感器设置在所述固定切割器、所述钻头的主体、所述牙轮结构的臂或所述牙轮结构中的至少一个内。
77.如权利要求61所述的计算机可读介质，其中所述地层传感器居中定位在所述井下钻探系统的钻头上并且可操作来径向地感测所述地层信息。
78.如权利要求61所述的计算机可读介质，其还包括指令，所述指令在被执行时致使所述处理器选择所述井下钻探系统前方的深度。
79.如权利要求61所述的计算机可读介质，其中所述地层信息包括与紧接在所述钻头前方的地层的一个或多个性质相关联的信息。
80.如权利要求61所述的计算机可读介质，其中所述可视化包括所述井筒的过去轨迹的指示。
81.如权利要求80所述的计算机可读介质，其中所述过去轨迹包括过去的转向角。
82.如权利要求61所述的计算机可读介质，其还包括指令，所述指令在被执行时致使所述处理器使用所述地层中的目标位置确定所述井筒的未来轨迹，并且所述可视化包括所述井筒的所述未来轨迹的指示。
83.如权利要求82所述的计算机可读介质，其中所述未来轨迹包括未来转向角。
84.如权利要求61所述的计算机可读介质，其中所述可视化包括与正被可视化的传感器数据相关联的深度的指示。
85.如权利要求61所述的计算机可读介质，其中所述可视化包括钻孔直径和传感器扫掠直径。
86.如权利要求61-85中任一项所述的计算机可读介质，其中所述可视化包括所述传感器数据随时间的动画。
87.如权利要求61-85中任一项所述的计算机可读介质，其还包括指令，所述指令在被执行时致使所述处理器基于来自所述钻探系统的操作者的输入修改所述可视化的一个或多个方面。
88.如权利要求61-85中任一项所述的计算机可读介质，其中所述可视化是二维的。
89.如权利要求61-85中任一项所述的计算机可读介质，其中所述可视化是三维的。
90.如权利要求61-85中任一项所述的计算机可读介质，其还包括指令，所述指令在被执行时致使所述处理器周期性地更新所述可视化。
CN201480083202.5A 2014-12-31 2014-12-31 用于井筒钻探工具的前瞻性传感器数据的可视化 Pending CN107075915A (zh)

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