Повышение эффективности информационно-измерительных систем в раннем обнаружении осложнений при бурении нефтяных и газовых скважин

• Автор: Тенишев, Владислав Маратович
• Шифр специальности: 25.00.15
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 156 с. : ил.

1 Анализ технических средств и алгоритмов, используемых для распознавания осложнений при бурении скважин на нефть и газ
1.1 Этапы развития отечественных станций геологотехнологического контроля в процессе бурения скважин
1.2 Станции геолого-технологического контроля процесса бурения скважин, выпускаемые на территории РФ в настоящее время
1.3 Станции геолого-технологического контроля, выпускаемые за рубежом
1.4 Алгоритмы, предназначенные для распознавания осложнений при бурении скважин на нефть и газ
1.5 Выводы и постановка задачи
2 Выделение комплекса осложнений, распознавание которых возможно в автоматическом режиме по анализу регистрируемых на поверхности параметров
2.1 Флюидопроявления
2.1.1 Признаки флюидопроявления
2.1.2 Выделение осложнений, связанных с поступлением пластового флюида, и выбор комплекса контролируемых параметров для их распознавания
2.2 Поглощение бурового раствора при бурении скважин
2.2.1 Признаки поглощения промывочного раствора
2.2.2 Выделение осложнений, связанных с поглощением промывочной жидкости, и выбор комплекса контролируемых параметров для
их распознавания
2.3 Прихваты бурильной колонны
2.3.1 Причины прихватов
2.3.2 Выделение осложнений, связанных с потерей подвижности или затруднением при перемещении бурильной колонны, и выбор комплекса контролируемых параметров для их распознавания
2.4 Потеря устойчивости ствола скважины

2.4.1 Выделение осложнений, связанных с потерей устойчивости ствола скважины, и выбор комплекса контролируемых параметров для их распознавания
2.5 Прочие ситуации, распознавание которых необходимо для предотвращения ошибочного диагностирования выделенных осложнений
2.6 Выводы
3 Разработка алгоритма автоматического распознавания осложнений при бурении скважин
3.1 Алгоритм принятия решения
3.2 Выделение комплекса признаков распознавания. Способы и особенности определения их значений по анализу регистрируемых
на поверхности параметров
3.3 Эвристическая таблица
3.4 Выбор информационных весов
3.5 Выводы
4 Новое устройство, позволяющее производить ранее распознание проявлений и поглощений при проведении СПО в условиях “сифона”
4.1 Выводы
5 Примеры распознавания осложнений по фактическим данным
5.1 Выводы
Основные результаты и выводы
Список источников литературы
Приложение!

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 горно-геологических 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 значительно 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 - флюидопроявлений 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

что может наблюдаться как уменьшение, так и увеличение давления на стояке. Согласно их утверждениям уменьшение давления нагнетания возможно в тех случаях, когда в скважину поступает флюид с плотностью, сравнительно меньшей, чем у бурового раствора, а повышение давления нагнетания возможно при условии высоких пластовых давлений и большой продуктивности пласта. Куксов А.К., Бабаян Э.В., Шевцов В.Д. [66] говорят о том, что существенное снижение давления нагнетания возможно в случае поступления большой массы газа, а повышение давления - при высоких значениях пластовых давлений. Н. А. Гукасов и Г. И. Стерлигова, проводя анализ возможности диагностирования проявлений по изменению давления нагнетания, в работе [39], пришли к следующему выводу: в случае нефтепроявления будет наблюдаться уменьшение давления нагнетания; в случае газопроявления имеется незначительное изменение давления нагнетания, не позволяющее в практических условиях отметить наличие газа в скважине. Кипунов Г.Н. в работе [56] говорит, что давление на стояке может увеличиваться, если вскрыт пласт с давлением, превышающим гидродинамическое давление в скважине. Такая ситуация является фонтаном или выбросом. Снижение давления указывает на поступление флюида в кольцевое пространство скважины при забойном давлении, превышающем пластовое. Аналогичные выводы сделаны в работах [24,43, 110,134].
Для выяснения этого вопроса рассмотрим два возможных варианта возникновения проявления. Первый вариант - возникновение проявления, причиной которого явилось снижение противодавления против пробуренного ранее пласта с АВПД. Начальный этап такого проявления показан на рис.2.2, где приняты следующие условные обозначения: }ц - глубина залегания по вертикали кровли проявляющего горизонта; /?2 - толщина проявляющего пласта; Аз - расстояние от долота до подошвы проявляющего пласта; рт — давление нагнетания; ()вх — расход бурового раствора на входе в скважину;. 2ВЫХ - расход бурового раствора на выходе из скважины.
В этом случае давление нагнетания можно выразить следующей формулой:
Рвх = Др^. + Др(^) + Др(^) + Др(^)-4Рг> (2-3)
где ДрБК - гидродинамические потери давления в бурильной колонне, в КНБК и на долоте; Ар() - гидродинамические потери давления в кольцевом пространстве на интервале йд ДрО^)- гидродинамические потери давления в кольцевом простран-