Бюллетень ЕАПВ "Изобретения (евразийские заявки и патенты)"
Бюллетень 11´2017

  

(11) 

028514 (13) B1       Разделы: A B C D E F G H    

(21) 

201100637

(22) 

2009.10.14

(51) 

E21B 44/00 (2006.01)

(31) 

61/105,184

(32) 

2008.10.14

(33) 

US

(43) 

2012.05.30

(86) 

PCT/IB2009/007127

(87) 

WO 2010/043951 2010.04.22

(71) 

(73) ШЛЮМБЕРГЕР ТЕКНОЛОДЖИ Б.В. (NL)

(72) 

Олдред Уолтер, Данлоп Джонатан (GB), Беласки Джеймс (CN)

(74) 

Медведев В.Н. (RU)

(54) 

СИСТЕМА И МЕТОД ДЛЯ ОНЛАЙНОВОЙ АВТОМАТИЗАЦИИ

(57) 1. Способ автоматизации или частичной автоматизации оптимизации буровой операции в нефтегазовой промышленности, в котором буровая операция подвергается изменению в одном или более условиях работы и предназначена для управления по меньшей мере одним параметром и контроля датчиками, обеспечивающими потоки исходные данных, в котором

получают потоки исходных данных, указывающих глубину вруба, нагрузку на долото и скорость вращения долота;

после получения новых данных, входящих в один из потоков данных, используют процессор для обеспечения того, чтобы поток исходных данных был сегментирован в соответствии с множеством возможных сегментаций, причем каждая из множества возможных сегментаций включает в себя множество сегментов, разделенных одной или более критическими точками, и причем критические точки являются указывающими изменение по меньшей мере в одном или более условиях эксплуатации;

оценивают каждую из множества возможных сегментаций путем

подгонки частей исходных данных, соответствующих каждому сегменту в оцениваемой сегментации к модели, соответствующей каждому сегменту в оцениваемой сегментации; и

определения, насколько хорошо модели сегментов оцениваемой сегментации соответствуют частям исходных данных, соответствующих каждому сегменту оцениваемой сегментации;

генерируют выходные данные в форме функционального соотношения, определяющего скорость проникновения как функции от скорости вращения долота и нагрузки на долото по меньшей мере из одного из множества возможных сегментаций и моделей, соответствующих сегментам по меньшей мере одного из множества возможных сегментаций;

определяют эксплуатационные ограничения, определяющие безопасный рабочий диапазон как функции скорости вращения долота и нагрузки на долото;

определяют параметры скорости вращения и нагрузки на долото, обеспечивающие оптимальную скорость проникновения в рамках безопасного рабочего диапазона; и

выводят данные сочетания скорости вращения долота и изменения нагрузки на долото для изменения параметров скорости вращения долота и нагрузки на долото в сторону параметров скорости вращения долота и нагрузки на долото, необходимых для оптимальной скорости проникновения.

2. Способ в соответствии с п.1, отличающийся тем, что периодически удаляют из рассмотрения сегментации имеющие результаты оценки, указывающие на недостаточное качество подгонки моделей, соответствующих сегментам сегментации.

3. Способ в соответствии с п.2, отличающийся тем, что после получения дополнительных данных, входящих в поток исходных данных, возможными признают только те сегментации, оставшиеся после удаления из числа рассматриваемых тех сегментаций, результаты оценки которых свидетельствуют о низком качестве подгонки модели.

4. Способ в соответствии с п.1, в котором модели выбирают из числа ступенчатых функций и линейных функций.

5. Способ в соответствии с п.1, в котором этап оценки каждого из множества возможных сегментаций включает в себя этап, на котором выбирают байесовские модели для присваивания весовых показателей каждому сегменту в каждой сегментации и в котором весовой показатель, связанный с каждым сегментом, представляет собой точное измерение моделей, соответствующих подгонке сегмента к данным, связанным с этим сегментом.

6. Способ в соответствии с п.1, в котором этап подгонки частей исходных данных, соответствующих каждому сегменту в оцениваемой сегментации, выполняют при помощи линейной регрессии.

7. Способ в соответствии с п.1, дополнительно включающий в себя этапы, на которых

создают древовидную структуру, имеющую узлы, представляющие частицы, соответствующие конкретным сегментациям, где при индексе i набор частиц (материнских частиц), каждая из которых соответствует конкретной сегментации, поддерживают в активном состоянии; и

для каждого нового пункта данных, полученного из потока исходных данных при индексе i+1, создают множество дочерних узлов по отношению к каждому узлу активной материнской частицы каждого узла, причем каждый дочерний узел соответствует либо продолжению сегментов, которым соответствует узел материнской частицы, либо началу нового сегмента новой моделью.

8. Способ в соответствии с п.2, дополнительно включающий в себя этапы, на которых отображают каждую возможную сегментацию для n точек данных в виде множества частиц, при этом этап удаления включает в себя этап, на котором удаляют из рассмотрения частицы, представляющие собой сегментации с плохим качеством подгонки.

9. Способ в соответствии с п.8, дополнительно включающий в себя этап, на котором после получения дополнительной точки данных (n+1) из числа исходных данных генерируют дополнительные частицы, являющиеся дочерними частицами, каждой активной частицей, и соответствие каждой новой возможной сегментации, включающей в себя новую точку данных.

10. Способ в соответствии с п.1, в котором этап использования выходных данных для управления по меньшей мере одним параметром процесса нефтегазовой промышленности включает в себя этапы, на которых

осуществляют индикацию на контроллер по меньшей мере одного параметра о том, что вероятно имело место изменение эксплуатационных условий; и

корректируют по меньшей мере один параметр в ответ на индикацию того, что имело место вероятное изменение условий эксплуатации.

11. Способ в соответствии с п.1, в котором генерирование выходных данных по меньшей мере из одной из множества возможных сегментаций и моделей, соответствующих сегментам по меньшей мере одной из множества возможных сегментаций и моделей, соответствующих сегментам по меньшей мере одной из множества возможных сегментаций, включает в себя этапы, на которых

рассчитывают вероятность того, что первое условие имело место;

направляют информацию о вероятности того, что первое условие имело место, в механизм логического вывода;

обеспечивают эксплуатацию механизма логического вывода с целью установления того, что первое событие имело место.

12. Способ в соответствии с п.11, в котором рассчитывают вероятность того, что имело место первое условие, включает в себя расчет значения как функции моделей, соответствующих сегментам каждой рассматриваемой сегментации, сравнение этого значения с пороговым условием и декларацию того, что вероятность первого условия имеет место как взвешенная сумма вероятностей, связанных с сегментацией, для которой расчетное значение удовлетворяет пороговому условию.

13. Способ в соответствии с п.11, дополнительно включающий в себя этапы, на которых:

вводят в механизм логического вывода по меньшей мере одну дополнительную вероятность того, что имело место второе условие;

обеспечивают эксплуатацию механизма логического вывода с целью определения вероятности того, что имело место каждое из первых событий и вторых событий, которые вызвали наступление первого события.

14. Способ в соответствии с п.11, в котором дополнительно

задают функциональное соотношение между скоростью проникновения в зависимости от скорости вращения долота и нагрузки на долото в качестве первого функционального соотношения между скоростью проникновения и нагрузки на долото и из первого функционального соотношения задают второе функциональное соотношение, задающее скорость вращения долота и скорость проникновения, и нагрузку на долото;

и при приеме дополнительных измерений глубины вруба, нагрузки на долото и скорости вращения долота обновляют функциональное соотношение между глубиной вруба и нагрузки на долото и второе функциональное соотношение, задающее скорость вращения долота в качестве функции скорости вращения долота и нагрузки на долото, и эксплуатационные ограничения, определяющие безопасный рабочий диапазон.

15. Способ по п.14, в котором этап обновления функционального соотношения, определяющего скорость проникновения в качестве функции скорости вращения долота и нагрузки на долото, содержит этап, на котором

обеспечивают, чтобы потоки данных были сегментированы в соответствии с множеством возможных сегментаций, разделенных критическими точками, при этом каждая критическая точка указывает на изменение условия эксплуатации;

оценивают каждую сегментацию путем

подгонки исходного потока данных, соответствующих каждому сегменту, входящему в состав сегментации к модели, соответствующей каждому сегменту в сегментации; и

оценки сегментаций путем определения, насколько хорошо модели сегментов каждой сегментации подогнаны к исходным данным, соответствующим каждому сегменту каждой сегментации; и

использования по меньшей мере одной из наиболее подходящих сегментаций и моделей, соответствующих сегментам по меньшей мере одной из наиболее подходящих сегментаций для определения функционального соотношения между глубиной вруба нагрузки на долото и второго соотношения, определяющего скорость проникновения в качестве функции скорости вращения долота и нагрузки на долото, и эксплуатационные ограничения, определяющие безопасный рабочий диапазон.

16. Способ по п.15, в котором дополнительно удаляют из рассмотрения любые сегментации, имеющие низкую вероятность получения точной подгонки модели потоков данных.

17. Способ по п.15, в котором при приеме дополнительной точки данных обеспечивают, чтобы дальнейшие сегментации, основанные на активных в данный момент сегментациях, и возможные альтернативные сегментации были получены из активных сегментаций, причем для каждой активной сегментации возможные альтернативные сегментации представляют продолжение каждой активной сегментации и новые сегментации представляют альтернативные модели для принятых дополнительных точек данных.

18. Система управления бурением в нефтегазовой промышленности, присоединенная к датчикам, которые вырабатывают потоки исходных данных, указывающих на глубину вруба, нагрузку на долото и скорость вращения долота, предназначенная для осуществления способа по п.1 и включающая в себя

процессор с подключением к системе коммуникации для приема потоков исходных данных;

систему хранения, включающую в себя исполняемые процессором инструкции, которые включают в себя инструкции, предписывающие процессору после получения нового пункта данных из потоков исходных данных осуществлять операции так, чтобы процессор

обеспечивал сегментирование потока данных в соответствии с множеством возможных сегментаций, каждая из которых включает в себя множество сегментов, разделенных критическими точками, при этом каждая критическая точка указывает на изменение условия эксплуатации;

оценивал каждую сегментацию путем

подгонки исходного потока данных, соответствующих каждому сегменту, входящему в состав сегментации, модели, соответствующей каждому сегменту, входящему в состав сегментации; и

оценки сегментации путем определения, насколько хорошо модели сегментов каждой сегментации подогнаны к исходным данным, соответствующим каждому сегменту каждой сегментации; и

использования по меньшей мере одной из сегментаций и моделей, соответствующих сегментам по меньшей мере одной из сегментаций, в качестве исходных данных для управления программой, управляющей по меньшей мере одним из параметров процесса, используемого в нефтегазовой промышленности посредством

определения эксплуатационных ограничений, определяющих безопасный рабочий диапазон как функции скорости вращения долота и нагрузки на долото;

определения параметров скорости вращения и нагрузки на долото, обеспечивающих оптимальную скорость проникновения в рамках безопасного рабочего диапазона; и

вывода данных сочетания скорости вращения долота и изменения нагрузки на долото для изменения параметров скорости вращения долота и нагрузки на долото в сторону параметров скорости вращения долота и нагрузки на долото, необходимых для оптимальной скорости проникновения.

19. Система в соответствии с п.18, в которой исполняемые процессором инструкции дополнительно содержат инструкции, обеспечивающие возможность процессору

периодического удаления из рассмотрения сегментаций, имеющих результаты оценки, указывающие на недостаточное качество подгонки моделей, соответствующих сегментам сегментации;

после получения дополнительных данных, входящих в поток исходных данных, рассматривать дополнительные сегментации, основанные на сегментациях, оставшихся после удаления из числа рассматриваемых тех сегментаций, результаты оценки которых свидетельствуют о низком качестве подгонки модели.

20. Система в соответствии с п.18, в которой модели выбираются из числа ступенчатых функций и линейных функций.

21. Система в соответствии с п.18, в которой инструкции оценки каждого из множества возможных сегментаций включают в себя выбор байесовских моделей для присваивания весовых показателей каждому сегменту в каждой сегментации и в которой весовой показатель, связанный с каждым сегментом, представляет собой точное измерение моделей, соответствующих подгонке сегмента к данным, связанным с этим сегментом.

22. Система в соответствии с п.18, в которой этап подгонки частей исходных данных, соответствующих каждому сегменту в оцениваемой сегментации, выполняется при помощи линейной регрессии.

23. Система в соответствии с п.18, в которой исполняемые процессором инструкции дополнительно содержат инструкции, обеспечивающие возможность процессору дополнительно

создавать древовидную структуру, имеющую узлы, представляющие частицы, соответствующие конкретным сегментациям, где при индексе i набор частиц (материнских частиц), каждая из которых соответствует конкретной сегментации, поддерживается в активном состоянии; и

для каждого нового пункта данных, полученного из потока исходных данных при индексе i+1, создавать множество дочерних узлов по отношению к каждому узлу активной материнской частицы каждого узла, каждый дочерний узел, соответствующий либо продолжению сегментов, которым соответствует узел материнской частицы, либо началу нового сегмента новой моделью.

24. Система в соответствии с п.19, в которой исполняемые процессором инструкции дополнительно содержат инструкции, обеспечивающие возможность процессору дополнительно

отображать каждую возможную сегментацию для n точек данных в виде множества частиц, при этом этап удаления включает в себя непринятие к рассмотрению частиц, представляющих собой сегментации с плохим качеством подгонки;

после получения дополнительной точки данных (n+1) из числа исходных данных порождать дополнительные частицы, являющиеся дочерними частицами, каждой активной частицей и соответствовать каждой новой возможной сегментации, включающей в себя новую точку данных.

25. Система в соответствии с п.18, в которой инструкция на использование по меньшей мере одной из сегментаций и моделей, соответствующих сегментам по меньшей мере одной из сегментаций посредством программы управления, управляющей по меньшей мере одним параметром процесса в нефтегазовой промышленности, содержит инструкции, обеспечивающие возможность процессору

индицировать на контроллере по меньшей мере один параметр, который вероятно изменяет эксплуатационное условие; и

корректировать по меньшей мере один параметр в ответ на индикацию того, что имело место вероятное изменение условий эксплуатации.

26. Система в соответствии с п.18, в которой инструкции на использование по меньшей мере одной из сегментаций и моделей, соответствующих сегментам по меньшей мере одной из сегментаций в качестве исходных данных в контрольной программе, управляющей по меньшей мере одним параметром процесса в нефтегазовой промышленности, содержит инструкции, обеспечивающие возможность процессору

расчета вероятности того, что первое условие имело место;

введения вероятности того, что первое условие имело место, в механизм логического вывода;

эксплуатации механизма логического вывода с целью установления того, что первое событие имело место.

27. Система в соответствии с п.26, в которой инструкции для расчета вероятности того, что имело место первое условие, включают в себя расчет инструкции, обеспечивающие возможность процессору расчета значения в качестве функции моделей, соответствующих сегментам каждой рассматриваемой сегментации, сравнения этого значения с пороговым условием и декларирование того, что вероятность того, что имело место первое условие, как взвешенная сумма вероятностей, связанных с сегментацией, для которой расчетное значение удовлетворяет пороговому условию.

28. Система в соответствии с п.18, дополнительно включающая в себя инструкции, обеспечивающие возможность процессору

ввода в механизм логического вывода по меньшей мере одной дополнительной вероятности того, что имело место второе условие;

эксплуатации механизма логического вывода с целью определения вероятности того, что имело место каждое из первых событий и вторых событий, которые вызвали наступление первого события.

29. Система в соответствии с п.18, в которой определение функционального соотношения, определяющего скорость проникновения в качестве функции нагрузки на долото и скорости вращения долота, содержит

задание функционального соотношения между скоростью проникновения в зависимости от скорости вращения долота и нагрузки на долото в качестве первого функционального соотношения между скоростью проникновения и нагрузки на долото, и из первого функционального соотношения задают второе функциональное соотношение, задающее скорость вращения долота и скорость проникновения, и нагрузку на долото;

и при приеме дополнительных измерений глубины вруба, нагрузки на долото и скорости вращения долота обновление функционального соотношения между глубиной вруба и нагрузки на долото и второе функциональное соотношение, задающее скорость вращения долота в качестве функции скорости вращения долота и нагрузки на долото, и эксплуатационных ограничений, определяющих безопасный рабочий диапазон.

30. Система по п.29, в которой обновление функционального соотношения, определяющего скорость проникновения в качестве функции скорости вращения долота и нагрузки на долото, содержит

обеспечение того, чтобы потоки данных были сегментированы в соответствии с множеством возможных сегментаций, разделенных критическими точками, при этом каждая критическая точка указывает на изменение условия эксплуатации;

оценку каждой сегментации путем

подгонки исходного потока данных, соответствующих каждому сегменту, входящему в состав сегментации к модели, соответствующей каждому сегменту в сегментации; и

оценки сегментаций путем определения, насколько хорошо модели сегментов каждой сегментации подогнаны к исходным данным, соответствующим каждому сегменту каждой сегментации; и

использование по меньшей мере одной из наиболее подходящих сегментаций и моделей, соответствующих сегментам, по меньшей мере одной из наиболее подходящих сегментаций для определения функционального соотношения между глубиной вруба нагрузки на долото и второго соотношения, определяющего скорость проникновения в качестве функции скорости вращения долота и нагрузки на долото, и эксплуатационные ограничения, определяющие безопасный рабочий диапазон.

31. Система по п.30, в которой обновление функционального соотношения, определяющего скорость проникновения в качестве функции скорости вращения долота и нагрузки на долото, содержит удаление из рассмотрения любых сегментаций, имеющих низкую вероятность получения точной подгонки модели потоков данных.

32. Система по п.30, в которой обновление функционального соотношения, определяющего скорость проникновения в качестве функции скорости вращения долота и нагрузки на долото, содержит следующее:

при приеме дополнительной точки данных обеспечивают, чтобы дальнейшие сегментации, основанные на активных в данный момент сегментациях, и возможные альтернативные сегментации были получены из активных сегментаций, причем для каждой активной сегментации возможные альтернативные сегментации представляют продолжение каждой активной сегментации и новые сегментации представляют альтернативные модели для принятых дополнительных точек данных.

Увеличить масштаб


наверх