Введение к работе
з
Актуальность работы. Бурение скважин является одной из капиталоемких подотраслей ТЭК страны, на которую приходится до 40% от всех капиталовложений ТЭК. Доля затрат на ликвидацию осложнений в балансе календарного времени бурения скважин может быть весьма значительной и в основном определяется сложностью горногеологических условий бурения. В среднем на борьбу с осложнениями в глубоком бурении затрачивается 20-25 % календарного времени.
Одним из резервов дальнейшего роста производительности ведения буровых работ является сокращение потерь рабочего времени на ликвидацию осложнений и их последствий. Хорошо известен тот факт, что ликвидировать осложнение значительно проще на ранней стадии его развития. Одно возникшее осложнение нередко влечет за собой другое, что усложняет задачу их ликвидации. Неликвидированное осложнение может стать причиной аварии. Так, неосвобождаемый прихват бурового инструмента может быть результатом незамеченных своевременно затяжек или посадок, открытый фонтан - флюи-допроявлений и поглощений бурового раствора и т.д.
Основной причиной возникновения осложнений является недостаточно хорошо изученные горно-геологические условия ведения буровых работ и поэтому неполностью учтенные при составлении технического проекта. Развитие многих осложнений может быть предупреждено, а процесс бурения скважины нормализован с минимальными потерями рабочего времени своевременным проведением предусмотренных техническим проектом, для соответствующего вида осложнения, мероприятий. Поэтому в тех условиях, где полностью предупредить осложнения невозможно, необходимо обеспечить надежное их распознавание на начальном этапе развития.
Одним из наиболее перспективных направлений в решении задач раннего распознавания осложнений является использование станций геолого-технологического контроля, обеспечивающее контроль и диагностирование изменения текущей ситуации в скважине. Серьезной задачей является привлечение современных средств обработки текущей информации и компьютерных технологий для оперативного контроля ситуаций в скважине в процессе бурения с целью своевременного обнаружения нарушений нормального процесса проводки скважины. Повышение надежности и достоверности используемых алгоритмов является ключевым звеном в решении задачи распознавания осложнений на ранней стадии развития с применением станций геолого-технологического контроля.
Целью настоящей работы является разработка алгоритмов обработки данных текущего контроля регистрируемых параметров при бурении скважин на нефть и газ, позволяющих повысить эффективность информационно-измерительных систем в раннем обнаружении осложнений.
Для достижения этой цели были поставлены следующие основные задачи:
-
Анализ уровня технического оснащения современных станций геолого-технологического контроля и их программного обеспечения. Оценка эффективности их использования для решения задач раннего распознавания осложнений.
-
Анализ существующих алгоритмов, предназначенных для распознавания осложнений.
-
Разработка алгоритмов раннего распознавания осложнений при бурении скважин на нефть и газ.
-
Проверка разработанных алгоритмов распознавания осложнений с использованием промыслового материала.
-
Разработка устройства, позволяющего производить раннее распознавание проявлений и поглощений при проведении СПО в условиях "сифона", путем обеспечения сбора и возврата в скважину теряемой промывочной жидкости.
Научная новизна. 1. На основе анализа различных методов, применяемых при обработке временных рядов контролируемых параметров с целью оперативного контроля ситуаций в скважине и обнаружения осложнений, как наиболее эффективный, выделен эвристический метод. Он позволяет повысить достоверность раннего выявления осложнений и расширить область применения ранней диагностики. Для практической реализации разработан алгоритм распознавания основных видов осложнений с использованием эвристического метода.
-
Показана необходимость корректировки во время бурения граничных значений регистрируемых параметров, соответствующих нормальным условиям бурения. Разрабо- -тан способ определения и корректировки интервалов значений контролируемых при бурении параметров, соответствующих отсутствию осложнений.
-
Разработан метод определения информационных весов признаков, используемых при распознавании осложнений. Использование информационной значимости признаков, полученных с применением данного метода, позволяет производить раннее обнаружение нескольких одновременно развивающихся осложнений разных видов (например: проявление и затяжка бурильной колонны).
4. Обоснован необходимый минимальный комплекс измеряемых на поверхности
параметров для обеспечения раннего распознавания осложнений при бурении скважин
на нефть и газ.
5. Создан комплекс компьютерных программ, включающий:
программу распознавания осложнений;
программу расчета информационных весов регистрируемых параметров, используемых для распознавания осложнений при бурении скважин на нефть и газ.
Практическая значимость работы.
Разработан алгоритм раннего обнаружения осложнений с применением информационно-измерительных систем при бурении скважин на нефть и газ. Алгоритм распознавания осложнений был одобрен и использован компанией СКВ "Ореол", выпускающей станции геолого-техногогического контроля "СГТ-микро".
Разработано и защищено авторским свидетельством устройство для предотвращения разбрызгивания жидкости при подъеме бурильной колонны из скважины. Использование этого устройства позволяет значительно снизить потери бурового раствора и решить ряд задач, среди которых раннее распознавание проявлений и поглощений бурового раствора при подъеме бурильной колонны в условиях "сифона".
Апробация работы.
Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на 3 международном семинаре "Горизонтальные скважины" (Москва, 2000г.); научном совете ведущего предприятия СКВ "Ореол" (Москва, 2002г); заседаниях кафедры "Бурение нефтяных и газовых скважин" РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина (Москва, 1999-2002 гг., 2004г.).
Публикации.
По теме диссертационной работы опубликовано 7 работ (в том числе 2 методических пособия и 4 статьи). Получено 1 авторское свидетельство.
Объем и структура работы.
Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и выводов. Работа изложена на 142 страницах машинописного текста, содержит 24 рисунка. 27 таблиц, список литературы из 144 наименований.
Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю д.т.н., проф. Левицкому A3., зав. кафедрой д.т.н., проф. Ангелопуло O.K., сотрудникам кафедры: д.т.н., проф. Крьшову В.П., д.т.н., проф. Леонову Е.Г., к.т.н, доц. Ведищеву ИА и всему дружному коллективу кафедры за помощь в выполнении работы и подготовке ее к защите.
