система и способ для минимизации поглощения бурового раствора

Формула изобретения

1. Система для выбора материалов для борьбы с потерями бурового раствора, связанных с эксплуатацией подземного пласта-коллектора, имеющего совокупность трещин, способствующую потере бурового раствора, содержащая:

один или более источников обеспечения данных, представляющих совокупность трещин в пласте-коллекторе;

процессор компьютера, связанный с одним или более источниками данных, причем процессор компьютера содержит используемые в компьютере носители, содержащие исполнительный код компьютера, состоящий из:

первого программного кода для выбора множества материалов для борьбы с потерями бурового раствора из списка доступных материалов для борьбы с потерями бурового раствора в соответствии с данными, представляющими совокупность трещин; и

второго программного кода, связанного с первым программным кодом и предназначенного для определения оптимизированной смеси выбранных материалов для борьбы с потерями бурового раствора для применения к совокупности трещин, и причем оптимизированная смесь основана на сравнении статистических распределений выбранных размеров материалов для борьбы с потерями бурового раствора и размеров совокупности трещин.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно включает в себя третий программный код, связанный со вторым программным кодом, предназначенный для генерации отображаемых данных, связанных с оптимизированной смесью.

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно включает в себя устройство для отображения детальной информации об оптимизированной смеси.

4. Система по п.1, отличающаяся тем, что один или более источников данных включают в себя модель толщи пород.

5. Система по п.1, отличающаяся тем, что один или более источников данных включают в себя средства анализа трещин.

6. Система по п.1, отличающаяся тем, что один или более источников данных включают в себя один или более датчиков для определения данных, характеризующих совокупность трещин.

7. Система по п.1, отличающаяся тем, что один или более источников данных включают в себя один или более графических интерфейсов пользователя, предназначенных для ввода данных, относящихся к трещине.

8. Система по п.1, отличающаяся тем, что один или более источников данных включают в себя одну или более баз данных, связанных с процессором компьютера и содержащих характеризующие данные данных трещины.

9. Система по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно включает в себя четвертый программный код, который связан со вторым программным кодом для управления применением оптимизированной смеси.

10. Система по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно включает в себя пятый программный код, который связан со вторым программным кодом для управления устройством смешивания с целью получения оптимизированной смеси.

11. Система по п.1, в которой второй программный код проводит оценку достаточности общей концентрации выбранных для борьбы с потерями бурового раствора для остановки потерь жидкости в совокупности трещин.

12. Система по п.1, в которой второй программный код проводит оценку использования дополнительных материалов для борьбы с потерями бурового раствора в оптимизированной смеси на основе разности между максимально допустимой концентрацией всех материалов для борьбы с потерями бурового раствора и общей концентрацией всех существующих материалов для борьбы с потерями бурового раствора уже примененных к совокупности трещин.

13. Система по п.1, в которой второй программный код проводит оценку использования дополнительных материалов для борьбы с потерями бурового раствора в оптимизированной смеси на основе решения набора линейных уравнений, относящихся к а) концентрациям каждого дополнительного материала для борьбы с потерями бурового раствора, б) максимально допустимой концентрации всех материалов для борьбы с потерями бурового раствора, в) общей концентрацией всех существующих материалов для борьбы с потерями бурового раствора уже примененных к совокупности трещин, г) статистическими распределениями размеров дополнительных материалов для борьбы с потерями бурового раствора, д) статистическими распределениями размеров совокупности трещин.

14. Реализованный на компьютере способ выбора материалов для борьбы с потерями бурового раствора, связанных с эксплуатацией подземного пласта-коллектора, имеющего совокупность трещин, способствующую потере бурового раствора, содержащий:

использование данных, представляющих совокупность трещин, для определения физических атрибутов совокупности трещин, причем физические атрибуты представляют собой размер совокупности трещин,

выбор множества материалов для борьбы с потерями бурового раствора из списка доступных материалов для борьбы с потерями бурового раствора, и

математическое определение оптимизированной смеси из выбранных материалов для борьбы с потерями бурового раствора для применения к трещине в формации, и причем этап определения содержит сравнение статистических распределений выбранных размеров материалов для борьбы с потерями бурового раствора и размеров совокупности трещин.

15. Способ по п.14, отличающийся тем, что дополнительно содержит этап перемешивания оптимизированной смеси в соответствии с вычисленными концентрациями выбранных материалов для борьбы с потерями бурового раствора.

16. Способ по п.14, отличающийся тем, что дополнительно содержит этап применения оптимизированной смеси к совокупности трещин.

17. Способ по п.14, дополнительно содержащий оценку достаточности общей концентрации выбранных для борьбы с потерями бурового раствора для остановки потерь жидкости в совокупности трещин.

18. Способ по п.14, дополнительно содержащий оценку использования дополнительных материалов для борьбы с потерями бурового раствора в оптимизированной смеси на основе разности между максимально допустимой концентрацией всех материалов для борьбы с потерями бурового раствора и общей концентрацией всех существующих материалов для борьбы с потерями бурового раствора, уже примененных к совокупности трещин.

19. Способ по п.14, дополнительно содержащий использование дополнительных материалов для борьбы с потерями бурового раствора в оптимизированной смеси на основе решения набора линейных уравнений, относящихся к а) концентрациям каждого дополнительного материала для борьбы с потерями бурового раствора, б) максимально допустимой концентрации всех материалов для борьбы с потерями бурового раствора, в) общей концентрацией всех существующих материалов для борьбы с потерями бурового раствора, уже примененных к совокупности трещин, г) статистическими распределениями размеров дополнительных материалов для борьбы с потерями бурового раствора, д) статистическими распределениями размеров совокупности трещин.

20. Считываемый компьютером носитель, содержащий программный код, исполняемый компьютером, при исполнении которого компьютер выполняет способ выбора материалов для борьбы с потерями бурового раствора, связанных с эксплуатацией подземного пласта-коллектора, имеющего совокупность трещин, способствующую потере бурового раствора, содержащий:

использование данных, представляющих совокупность трещин, для определения физических атрибутов совокупности трещин, причем физические атрибуты представляют собой размер совокупности трещин;

выбор множества материалов для борьбы с потерями бурового раствора из списка доступных материалов для борьбы с потерями бурового раствора, и

математическое определение оптимизированной смеси из выбранных материалов для борьбы с потерями бурового раствора для применения к совокупности трещин, и причем этап определения содержит сравнение статистических распределений выбранных размеров материалов для борьбы с потерями бурового раствора и размеров совокупности трещин.

Описание изобретения к патенту

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к системе и способу минимизации поглощения бурового раствора в пределах подземных пластов-коллекторов и, в частности, в большей степени к системе и способу определения смеси материалов для борьбы с поглощением применительно к трещинам, вызванным бурением подземных формаций.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Трещины, непреднамеренно вызванные проведением бурильных работ, как известно, приводят к росту эксплуатационных расходов и снижают производительность работы скважин. Трещины могут привести к неустойчивости скважины, ее обвалу, застреванию труб в пробуренных отверстиях, дорогостоящей выемке и сложному техническому обслуживанию таких труб и к непроизводительному простою скважины. Например, по оценкам в течение обычного годового периода до трети времени простоя можно объяснить поглощением бурового раствора, вызванным непреднамеренным образованием трещин. Помимо этого эксплуатационные затраты на обслуживание скважины могут значительно возрастать вследствие необходимости замены промывочной жидкости и цемента, исчезающего в образовавшихся трещинах. Неспособность провести надлежащую обработку и контроль таких образований трещин могут привести к повреждению пласта-коллектора вследствие ухода бурового раствора и даже к возникновению возможных выбросов вследствие недостаточного гидростатического давления в забое скважины.

Для смягчения воздействий непреднамеренных образований трещин часто используются так называемые «материалы для борьбы с поглощением бурового раствора», используемые с целью закупорки или предотвращения образований трещин в подземных пластах-коллекторах. Например, операторы буровых установок, как правило, используют приблизительные оценки распределений размера трещины, а также установленные на практике и основанные на опыте правила определения типа, объемов и/или комбинаций материалов, предназначенных для применения к трещинам. К таким материалам относятся и могут относиться цемент, размельченная скорлупа грецкого ореха и прочие синтетические материалы, которые оператор определяет как пригодные для скважин на основании своего опыта работы.

Однако, основным недостатком является то, что выбор предназначенного для использования материала выполняется без учета преимуществ, свойств абстрактной скальной породы, и рабочих данных, таких, которые могут быть получены при построении моделей пластов-коллекторов, для более точного составления оптимальных концентраций и объемов предназначенных для применения материалов. На практике рабочий персонал редко вникает в подробные данные, полученные в результате моделирования пласта-коллектора, и безотносительно к этому не обладает инструментарием для использования таких данных с целью определения оптимизированных смесей из предназначенных для использования материалов для борьбы с поглощением бурового раствора. Кроме этого, набор доступных операторам вариантов материалов и их размеров обычно ограничен теми материалами, которые используются или изготовляются их продавцами или поставщиками услуг, занятыми выполнением вспомогательных операций для процесса бурения.

В таком случае возникает необходимость более эффективной обработки образований трещин для снижения эксплуатационных затрат и повышения эффективности процесса бурения. В частности, для комбинирования подробных данных, полученных после моделирования пластов-коллекторов, с подходящим набором вариантов материалов для борьбы с поглощением бурового раствора, возникает необходимость в этапе планирования с целью получения оптимальной наполнительной смеси для заделки конкретной трещины или набора трещин.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Предложена система для минимизации потерь бурового раствора, связанных с эксплуатацией подземного пласта-коллектора. Эта система включает в себя процессор компьютера, один или несколько источников данных, отображающих совокупность трещин в пласте-коллекторе, причем процессор компьютера связан с одним или несколькими источниками данных, причем процессор компьютера оснащен используем компьютером носителем, запрограммированным исполняемым компьютером кодом, предназначенным для определения оптимальной смеси материалов для борьбы с поглощением бурового раствора. Исполнительный код компьютера включает в себя первый программный код для выбора множества материалов с целью предотвращения образования совокупности трещин в соответствии с данными, представляющими совокупность трещин, и второй программный код, связанный с первым программным кодом и предназначенный для математического определения оптимизированной смеси из выбранных материалов.

В соответствии с другим аспектом изобретения реализованный на компьютере способ минимизации потерь бурового раствора, связанных с эксплуатацией подземного пласта-коллектора, включающий в себя этапы использования данных, представляющих образование трещин, для определения физических атрибутов образования трещин, выбора множества материалов для предотвращения образования трещин и для определения математически оптимизированной смеси выбранных материалов, применяемых к образованию трещин. Физические атрибуты, например, могут включать в себя размер, глубину, ориентацию и потенциальную возможность образования трещин. Рассматриваемые в качестве вариантов материалы выбираются из списка доступных материалов на основании, по меньшей мере, части физических атрибутов. Затем определяются концентрации выбранных материалов с целью применения в качестве смешанного материала к совокупности трещин.

В еще одном аспекте изобретения обеспечивается компьютерный программный продукт, хранимый на используемом в компьютере носителе, и программный код, считываемый компьютером и реализованный в этой работе для использования данных, представляющих совокупность трещин, с целью определения физических атрибутов совокупности трещин, выбора множества материалов для предотвращения образования совокупности трещин и для определения математически оптимизированной смеси выбранных материалов, применяемых к совокупности трещин.

Системы, способы и компьютерные программные продукты настоящего изобретения можно использовать преимущественно для выбора из надежного списка материалов тех из них, которые предназначены для получения математически оптимизированной смеси с целью более эффективной минимизации потерь бурового раствора, используемого применительно к подземным скважинам. Для определения оптимальных концентраций выбранных материалов в системе используются характеристики горных пород, данные модели толщи пород и данные об эксплуатации скважины. Систему можно использовать с целью планирования работы скважины таким образом, чтобы наиболее подходящие материалы и их объемы становились доступными операторам в месте расположения скважины. За счет оптимального выбора, смешивания и применения таких материалов можно значительно снизить объемы отходов и существенно повысить эффективность использования скважины.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР

Краткое описание настоящего изобретения проведено касательно конкретных осуществлений настоящего изобретения, которые проиллюстрированы в прилагаемых фигурах. Фигуры отображают только типичные варианты воплощения изобретения и, следовательно, не должны полагаться теми, которые ограничивают его объем.

На Фигуре 1 показана блок-схема системы минимизации потерь бурового раствора согласно первому аспекту настоящего изобретения;

На Фигуре 2 показана блок-схема способа минимизации потерь бурового раствора согласно второму аспекту настоящего изобретения;

На Фигуре 3 показана блок-схема другого варианта воплощения системы согласно настоящему изобретению;

На Фигурах 4a-h показаны экранные интерфейсы пользователя/ представляющие реализованную компьютером последовательность операций, предназначенную для отображения совокупности трещин согласно настоящему изобретению;

На Фигурах 5a-d показаны экранные интерфейсы пользователя, представляющие реализованную компьютером последовательность операций для выбора списка вариантов материалов, используемых для минимизации потерь бурового раствора; и

На Фигурах 6a-c показаны экранные интерфейсы пользователя, представляющие собой реализованную компьютером последовательность операций для математической оптимизации смеси выбранных материалов, предназначенных для минимизации потерь бурового раствора.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение можно описать и реализовать в общем контексте инструкций, выполняемых компьютером. Такие выполняемые компьютером инструкции могут включать в себя программы, подпрограммы, объекты, компоненты, структуры данных и технологии компьютерного программного обеспечения, которые можно использовать для выполнения конкретных задач и обработки абстрактных типов данных. Реализации программного обеспечения для настоящего изобретения можно закодировать на различных языках для применения среди многообразия вычислительных платформ и сред. Следует оценить по достоинству то, что объем и основополагающие принципы настоящего изобретения не ограничены любой конкретной технологией компьютерного программного обеспечения.

Помимо этого специалисты в предметной области оценят то, что настоящее изобретение можно практически использовать в любой конфигурации или в комбинации таких конфигураций из вычислительной обрабатывающей системы, включая, но не ограничиваясь, одно- или мультипроцессорные системы, ручные устройства, электронные устройства, программируемые потребителем, миникомпьютеры, универсальные компьютеры и тому подобные. Изобретение также можно практически применять в распределенных вычислительных средах, где задачи выполняются серверами или другими обрабатывающими устройствами, связанными между собой через одну или несколько коммуникационных сетей. В распределенной вычислительной среде программные модули могут располагаться на носителях хранения информации как локальных, так и удаленных компьютеров, включая запоминающие устройства.

К тому же, производственное изделие, используемое для совместной работы с процессором компьютера, такое как компакт-диск, предварительно записанный диск или другие эквивалентные устройства, могло бы содержать носители для хранения компьютерных программ и записанных на них программных средств, предназначенных для управления компьютерным процессором с целью содействия реализации и практическому использованию настоящего изобретения. Такие устройства и производственные изделия также соответствуют сущности и объему настоящего изобретения.

Теперь будут описаны варианты воплощения настоящего изобретения со ссылкой на фигуры. Изобретение может быть реализовано многими способами, включая, например, рассмотрение его в качестве системы (включая вычислительную обрабатывающую систему), способа (включая способ компьютерной реализации), прибора, носителей, данные которых считываются компьютером, компьютерного программного продукта, графического интерфейса пользователя, веб-портала или структуры данных, материально зафиксированной в считываемой памяти компьютера. Ниже описано несколько вариантов воплощений настоящего изобретения. В прилагаемых фигурах иллюстрируются только типичные варианты воплощения настоящего изобретения, которые, следовательно, не должны рассматриваться как те, что ограничивают его объем его притязаний.

Фигура 1 представляет собой блок-схему системы 10, предназначенную для минимизации потери бурового раствора в соответствии с настоящим изобретением. Система 10 включает в себя один или несколько источников 12-18 для обеспечения представления данных о совокупности трещин в пласте-коллекторе. Источники данных могут включать в себя один или несколько датчиков или устройств 12-16, которые связаны с процессором компьютера 20 и предназначены для сбора типичных данных о совокупности трещин в скважине, а также программный инструмент для моделирования толщи пород или базу данных 18 для генерирования или обеспечения данных модели толщи пород. Источники данных для примера могут также включать в себя операторов скважин или специалистов по моделированию толщи пород, занятых обеспечением данных о трещине с помощью одного или нескольких графических интерфейсов пользователя, которые связаны с процессором компьютера 20. Процессор компьютера 20 содержит исполняемый программный код компьютера 22-26 для представления данных о трещине с целью определения оптимизированной смеси материалов, применяемых к совокупности трещин, и графический интерфейс пользователя или эквивалентное устройство 30, предназначенное для отображения подробной информации об оптимизированной смеси материалов вниманию оператора буровой установки или планировщика. Подробная информация о смеси может включать в себя значения концентраций различных материалов, предназначенных для использования в оптимизированной смеси, а также инструкции по изготовлению этой смеси. По желанию пользователя система 10 может использоваться для генерации инструкций управления работой одного или нескольких устройств (не показаны), предназначенных для измерения и/или смешивания выбранных материалов с целью получения оптимизированной смеси.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения исполнительный код компьютера 20 разрабатывается и конфигурируется для реализации способа 40, показанного на Фигуре 2. Способ 40 включает в себя этапы сбора таких данных о стволе скважины, представляющих совокупность трещин, как данные о смещении породы, давлении, скоростях потока бурового раствора/воды, плотности жидкости, глубине скважины, наклоне скважины и прочие зарегистрированные и рабочие данные по скважине и т.д., что может быть оценено по достоинству специалистами в предметной области, этап 42, и использование данных о стволе скважины для проведения анализа трещины с целью составления физических характеристик совокупности трещин, этап 44. Способ 20 в дальнейшем включает в себя использование результатов анализа трещины для идентификации продуктов или материалов, которые могут подойти для использования в характеризуемой трещине, этап 46, определение оптимизированной смеси идентифицированного материала, этап 48, и применение оптимизированной смеси к трещине, этап 49. Хотя исполнительный код 20 представлен как состоящий из модуля 22 формирования характеристики трещины, модуля 24 идентификации материала и модуля 26 оптимизации смеси, его можно сегментировать или распределить как соответствующий исполнению способа 40.

Программное обеспечение можно распределить, например, так, как показано на Фигуре 3, где представлена система 50 PROVIDUS, состоящая из модулей программного обеспечения 64, 70, 72, предназначенных для оценки значений давления в стволе скважины, которые активизируют образование трещин, оценки распределения размеров трещин для заданных данных избыточных давлений, и для генерирования списка предлагаемых для приобретения материалов, которые пригодны для обработки трещин и вычисления оптимальной смеси выбранных материалов из списка отобранных приобретенных материалов.

Этапы 42 и 44 можно выполнить с помощью модуля 22 характеристики трещины так, как показано на Фигуре 1, за счет обработки входной информации от датчиков 12-16 или модели толщи пород 18. В качестве альтернативы так, как показано на Фигуре 3, данные 52 регистрационных журналов, рабочие данные 54, данные 56 о смещении породы и данные 58 о давлении предоставляются для программного инструмента 60 анализа механики горных пород RMA или для эквивалентного ему инструмента или инструментов моделирования толщи пород с целью генерирования таких данных модели 62 толщи пород, как характеристики горных пород, градиенты давления, отношение S_h/S _H и азимут S_H. Рабочие данные 54 могут включать в себя общую информацию о скважине и параметры, включая, но, не ограничиваясь глубиной скважины, размером отверстия и свойствами жидкости. Данные 62 модели толщи пород затем комбинируются в виде данных 66 эквивалентной плотности циркуляции бурового раствора/максимальной эквивалентной статической плотности (ECD/ESD) и дополнительных рабочих данных 68, например, значений давления в стволе скважины, которые конкретно определены для операции бурения с помощью модуля 64 системы PROVIDUS. После этого модуль 70 системы PROVIDUS использует информацию 62 моделирования толщи пород и данные 66 и 68 с тем, чтобы предсказать вероятность формирования трещин, и, если трещина будет сформирована, спрогнозировать ее размер. После этого информация о спрогнозированном размере трещины используется модулем 72 для определения тех материалов для борьбы с поглощением (LSM), которые помогут приостановить поступление жидкости в трещину, и определение оптимальной смеси различных материалов для борьбы с поглощением.

В одном варианте воплощения настоящего изобретения система PROVIDUS выполняет анализ трещин с помощью алгоритмов и способов, известных специалистам в предметной области и оцененных ими по достоинству. Данные анализа трещины могут включать в себя механические свойства рассматриваемой горной породы/формации, напряжения толщи пород (S_v, S_H, и S _h), глубину и ориентацию скважины, температуру бурового раствора, и минимальные и максимальные давления, которые испытывает формация (ESD и ECD соответственно). Используя способы, известные специалистам в предметной области и оцененные ими по достоинству, система PROVIDUS вычисляет значения давления в стволе скважины, которые активизируют образование трещин в горной породе, и распределение размеров трещин в случае приложения заданного избыточного давления. Затем система PROVIDUS использует данные о трещинах вместе с хранимыми данными о материалах, которые уже находятся в трещине, для математического определения состава оптимизированной смеси, примененной к трещине.

В качестве альтернативы данные модели 62 толщи пород и данные 70 анализа трещины могут быть вручную введены в модуль 72 оператором или считаны автоматически из базы данных или другого устройства для хранения данных, которое взаимодействует с модулем 72.

Этапы 42 и 44 также можно выполнить, как показано на Фигурах 4a-h, где представлены типичные интерфейсы пользователя, представляющие последовательность действий для получения характеристики совокупности трещин в соответствии с настоящим изобретением. Используя опции меню установок 100, как показано на Фигуре 4а, а пользователь вводит или загружает из базы данных определенные параметры 110, названные «Пластовые градиенты напряжения», включая отношение между максимальным и минимальным горизонтальным давлением в толще пород, S_h /S_H и соответствующие направления, азимут S_h и азимут S_H. Затем пользователь выбирает «Механические параметры горной породы» 120 так, как показано на Фигуре 4b для ввода или загрузки общих свойств горной породы и толщи пород. Некоторые из этих параметров выбираются по умолчанию, а другие могут быть получены в результате исследований механики горных пород, проведенных третьей стороной.

В качестве альтернативы программное обеспечение может предложить множество стандартных типов горных пород и их местоположений, если нет никакой иной информации. Механика горных пород может характеризоваться одним или несколькими следующими параметрами: пределом прочности на растяжение, неограниченной прочностью на сжатие, внутренним углом трения, тектоническим напряжением, коэффициентом линейного теплового расширения, температурой поверхности, геотермическим градиентом и температурой морского дна.

Затем, как показано на Фигуре 4 с, оператор выбирает «Рабочие параметры» 130 для ввода или загрузки рабочих данных скважины, из которых наиболее важными являются максимальная эквивалентная статическая плотность (ESD) и эквивалентная плотность циркуляции бурового раствора (ECD). Эти параметры используются для определения момента появления трещин в горной породе и их размеров. К другим рабочим параметрам могут относиться глубина водного слоя и внутренний диаметр ствола скважины. Пользователь также использует интерфейс из Фигуры 4d для подачи конечных общих входных данных 140, которые влияют на вычисление параметров трещины. Эти входные данные могут включать в себя высоту, длину и твердость трещины, геометрические коэффициенты (PKN) и (KGO).

После этого оператор использует интерфейс 102 так, как показано на Фигуре 4е, для обеспечения данных о местоположении скважины и глубине водного слоя, если таковые имеются. Параметры 150 используются для оценки давлений, прилагаемых к предметной скальной породе. Пользователь может отменить эти вычисления в случае необходимости ввода значений непосредственно из другого источника. Интерфейс 104, как показано на Фигуре 4f, после этого используется с целью ввода типа анализа, предназначенного для трещины, например, точечного анализа или интервального анализа, критериев разрушения 160 и таких параметров 170 как глубина скважины, локальное поровое давление, угол и направление скважины, и местные свойства скальной породы. Используя эти данные, программа может вычислять условия, при которых совокупность трещин не будет образовываться.

На Фигуре 4g представлены результаты одноточечного анализа 106 трещины, которые в данном примере, показывают, что разрушение горной породы прогнозируемо 180. Это означает, что трещины появятся в скальной породе, окружающей ствол скважины, и буровой раствор станет затекать в эти скважины. Этот поток или так называемые «потери» могут осложнить бурение, повредить оборудование, привести к простаиванию скважины и увеличению затрат, которые связаны с заменой потерянной жидкости. На Фигуре 4h показаны дополнительные подробности 108 анализа трещин, включая его спрогнозированный средний и максимальный размеры 190, на которых основывается распределение размера трещины. Анализ трещин, а также оставшиеся этапы настоящего способа могут быть использованы для примера в режиме «локализации» или в режиме реального времени с целью диагностики существующих проблем во время работы буровой установки либо в режиме планирования, предсказания и прогнозирования, предназначенных для моделирования уже возникавших потенциальных проблем и материалов, которые могут понадобиться в данном месте проведения буровых работ.

Если вновь сослаться на Фигуру 2, то этап 46 можно выполнить с помощью модуля 24 идентификации материала, как показано на Фигуре 1 (справочный номер 72 на Фигуре 3), для автоматического выбора набора «вариантов» материалов, применяемых к трещине. Используя данные трещины, модуль 24 идентификации материала, который может быть реализован в модуле 64 системы PROVIDUS, исследует обширный список материалов поставщика и на основании его генерирует список, из которого пользователь выбирает предназначенные для использования материалы. Предлагаемые в качестве вариантов материалы выбираются из обширного списка на основании предопределенных критериев, включая распределение размеров трещин. Использование этого обширного списка имеет преимущество по сравнению с традиционными способами, поскольку номенклатура доступных материалов обычно ограничена теми наименованиями, которые продаются или используются поставщиками, обслуживающими и/или работающими по контракту в месте проведения буровых работ.

На Фигурах 5a-d показаны интерфейсы пользователя, представляющие последовательность операций для выбора списков вариантов материалов, предназначенных для минимизации потерь бурового раствора. Вначале, как показано в интерфейсе 200 на Фигуре 5а, пользователь загружает распределение размеров трещин из предыдущей части программы. Пользователь может изменить размеры и вручную ввести значения распределения, если он их знает. Затем для выбора списка вариантов материалов или изделий 220/230 из проектного списка 204 материалов для борьбы с поглощением из Фигуры 5 с обеспечивается интерфейс 202 пользователя, взятый из Фигуры 5b. Список 204 материалов является обширным и охватывает весь ассортимент 240 материалов каждого основного поставщика рабочих жидкостей. Вначале оператор оценивает материалы, уже введенные в состав буровой жидкости, которые смогут удовлетворить требованиям по распределению размеров трещин из Фигуры 5а, после чего он может внести данные, максимум, по пяти существующим материалам. Затем программа оценивает, имеют ли эти материалы соответствующий размер в соответствии с нижеуказанным уравнением (I):

Трещина D50 Материал D90 и Материал D90 2×Трещина D90 (Уравнение 1)

Если материал удовлетворяет этим критериям, то он считается эффективно пригодным. Программа продолжает далее проводить оценку достаточности общей концентрации приемлемых материалов для остановки потерь жидкости в формации. При выполнении оценки концентрации программа использует предопределенную минимальную пороговую величину, например, 8 фунтов на баррель (фунт/баррель), материала, эффективного для борьбы с поглощением бурового раствора, требуемого для задержки потерь жидкости. Если пользователь выбирает материал, например, щелканьем мыши по рекомендуемой кнопке, а критерий порогового значения концентрации не удовлетворен, то оператор с помощью всплывающего окошка 250 из Фигуры 5d предупреждается о том, что данный материал для борьбы с поглощением не подходит для такого размера.

Если вновь сослаться на Фигуру 2, то этап 48 можно выполнить с помощью последовательности операций, представленной на Фигуре 6а-с. Фигуры 6а-с показывают интерфейсы пользователей, представляющие последовательностей операций для оптимизации смеси выбранных материалов, предназначенных для минимизации потери бурового раствора. Используя эти интерфейсы 3006 310/330/350 и 320/340/360, пользователь выбирает дополнительные материалы, которые он хочет добавить в смесь, и вводит их максимальную допустимую концентрацию. Она обычно ограничена свойствами жидкости или инструментами, используемыми в скважине. В предпочтительном варианте осуществления пользователь может добавить один (Фиг.6а, 320), два (Фиг.6b, 340) или три дополнительных материала (Фиг.6с, 360), которые могут быть включены в смесь. Цель заключается в определении оптимальной смеси материалов, применяемых к трещине, с тем, чтобы наилучшим образом установить перемычку, заполнить, герметизировать или иным образом остановить распространение характеризуемой трещины. Материалы можно выбирать, основываясь на ранее сформулированных критериях эффективности, которые в большинстве случаев сужают список применимых материалов из сотни до нескольких десятков. Это должно помочь пользователю использовать те материалы, которые фактически эффективно применимы, и не использовать в скважине те из них, которые не помогут снизить потери и/или только усложнят проблему.

В случае применения отдельного дополнительного материала, как показано на Фигуре 6а, объем рекомендуемого к добавлению материала, определяется уравнением 2:

C₁ = Макс. Допустимая Концентрация - Существующая Концентрация Материала (Уравнение 2),

где C₁ является концентрацией материала 1.

В случае применения двух дополнительных материалов, как показано на Фигуре 6b, смесь определяется решением уравнений 3 и 4 для гарантии соответствия общей концентрации дополнительного материала максимальной допустимой концентрации за вычетом суммы существующих концентраций и тем, что средневзвешенное значение размера двух дополнительных материалов D90 соответствует значению такого размера для трещины D90.

С₁+С₂ = Максимальная допустимая концентрация - Концентрации Существующих Материалов

D90 ₁C₁+D90₂C₂=D90_трещин ×(C₁+С₂) (Уравнения 3 и 4)

Этот набор линейных уравнений решается с помощью формулы Ах=b, где A - матрица с левой стороны уравнения, x - вектор решения, a b - вектор констант с правой стороны. Такой подход требует, чтобы уравнение приняло вид x=A^-lb, для чего необходимо обратное преобразование матрицы и после этого умножение. Этот процесс одинаков для двух или трех материалов.

Если включен третий материал, как показано на Фигуре 6b, то полную концентрацию следует вычислять, как и раньше, все D90 соответствуют, и теперь D50 также должны соответствовать согласно уравнениям 5-7:

С₁+С₂+С₃ = Максимальная допустимая концентрация - Концентрации Существующих Материалов

D90 ₁C₁+D90₂C₂+D90₃ C₃=В90_трещин×(С₁+С ₂+С₃)

D50₁C₁ +D50₂C₂+D50₃C₃=В50 _трещин×(С₁+С₂+С₃)

(Уравнения 5, 6, 7)

Результатом решения этих уравнений 5-7 является концентрация материалов, которые персонал на площадке скважины должен добавить к системе подачи жидкости для минимизации потерь.

Как таковые, система, способ и компьютерный программный материал настоящего изобретения выгодны тем, что в комплексном виде включают в себя этапы моделирования трещины, выбор материала для материала для борьбы с поглощением и получение смеси материалов.

Другие варианты воплощения настоящего изобретения и их индивидуальные компоненты становятся очевидными специалистам в предметной области на основании предыдущего подробного описания. Как это ясно, изобретение подразумевает другие и разные варианты осуществления, и некоторые детали такого изобретения можно модифицировать в разных очевидных отношениях без отклонения от сути и объема настоящего изобретения. Соответственно фигуры и подробное описание должны рассматриваться иллюстративными и не носить ограничительный характер. Следовательно, не существует намерений ограничивать данное изобретение, за исключением случаев, представленных пунктами прилагаемой формулы изобретения.