Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Разработка метода оперативной оценки оптимального времени работы долота на забое в квазиоднородном интервале при роторном бурении

ВАК РФ 25.00.15, Технология бурения и освоения скважин

Автореферат диссертации по теме "Разработка метода оперативной оценки оптимального времени работы долота на забое в квазиоднородном интервале при роторном бурении"

Разработка метода оперативной оценки оптимального времени работы долота на забое в квазиоднородном интервале при

роторном бурении

Специальность 25,00.15 -Технология бурения и освоения скважин

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Разработка метода оперативной оценки оптимального времени работы долота на забое в квазиоднородном интервале при

роторном бурении

Специальность 25.00.15 - Технология бурения и освоения скважин

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Работа выполнена в Российском Государственном Университете нефти и газа им. И.М. Губкина

Научный руководитель:

Кандидат технических наук, доцент И.А. Ведищев

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук, профессор В.О. Белоруссов

Кандидат технических наук C.B. Белоконь

Ведущее предприятие: Общество с ограниченной ответствен-

ностью «Буровая компания Открытого Акционерного Общества «Газпром» (ООО «Бургаз»)

Защита состоится « 23» ноября 2006 года в И часов в к на заседании диссертационного совета Д.520.027,01 в ОАО НПО «Буровая техника» по адресу: 115114, г. Москва, ул. Летниковская, 9.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ОАО НПО «Буровая техника» - ВНИИБТ.

Автореферат разослан «_2£» октября 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного Совета, кандидат технических паук

Г.П. Чайковский

Общая характеристика работы.

Актуальность работы

Анализ фактических данных о балансах календарного времени бурения показывает, что, в зависимости от назначения скважины, в структуре затрат времени от 30 до 50 % составляют затраты на работы, связанные с разрушением горных пород долотами различных типоразмеров. Эффективность разрушения горных пород долотом зависит от многих факторов: свойств горной породы, параметров режима бурения, показателей свойств бурового раствора, характеристик его потока и др. Вопросам проектирования оптимальных режимов и других параметров, перечисленных выше, уделяется пристальное внимание, однако немаловажным является факт реализации проектных решений.

Известно, что полученные при стендовой отработке породоразрушающего инструмента зависимости (даже при имитации забойных условий), связывающие показатели работы долота с параметрами режима бурения, как правило, не выполняются в условиях бурения скважин. Как отмечает К.Е. Юнин, довольно часто сравнение стендовой и промысловой эмпирических зависимостей показывает их полное несоответствие друг другу. Это связано с появлением крутильных колебаний, зависанием бурильной колонны и др.

В связи с этим задача оптимизации отработки долот, определения момента подъема долота при достижении минимума стоимости метра проходки или максимума рейсовой скорости в реальных условиях является актуальной.

Цель работы

Повышение эффективности и снижение стоимости процесса углубления скважины за счет оперативного определения оптимального времени работы долота в квазиоднородном массиве пород при роторном бурении на основе современных методов обработки текущей промысловой информации.

Задачи

1. Анализ взаимосвязи основных критериев оптимизации отработки долот.

2. Аналитическое исследование изменения скорости бурения в квазиоднородном массиве пород при заданном режиме для долот различных типов.

3. Обоснование методических операций по оперативному определению оптимального времени работы долот в квазиоднородном разрезе в реальных условиях.

4. Обобщение и анализ промысловых данных по отработке долот, апробация полученных теоретических результатов и разработанных на их основе методов расчета параметров бурения

5. Разработка алгоритма дискриминации моделей для расчета оптимального времени работы долота.

Научная новизна

1. На основе анализа решения кинетического уравнения, описывающего тенденции снижения механической скорости проходки, для экстремумов основных технико-экономических показателей работы долот - минимума стоимости метра проходки и максимума рейсовой скорости - для различных показателей степени кинетического уравнения получены трансцендентные соотношения, представляющие оптимальное время работы долота как функцию безразмерного параметра <р*СГ1вУ"~х при заданных значениях затрат времени на спуско-подъемные и вспомогательные операции 0СПВ), стоимости долота (Сд) и часа работы буровой установки (СбУ).

2. Установлено, что когда время работы долота равно или больше продолжительности спускоподьемной операции, для оперативной оценки оптимального времени работы долота можно использовать частные критерии оптимальности, для которых безразмерный параметр л,^'"1 (оптимальное обобщенное время) имеет единственное численное значение для каждого конкретного показателя степени п.

3. Анализ промысловых результатов отработки долот различного типа с использованием полученных теоретических соотношений позволил провести дискриминацию моделей буримости и идентифицировать тип долота по показателю степени уравнения. Установлено, что характер отработки штыревых долот соответствует теоретическим закономерностям, полученным при решении кинетического уравнения с отрицательным показателем степени. Показано, что полученные теоретические решения обобщают результаты работы долот одного типа независимо от их размера.

Достоверность

Достоверность научных положений и полученных результатов определяется современным уровнем теоретических исследований и удовлетворительной сходимостью теоретических расчетов с промысловыми данными.

Практическая ценность

Практическая ценность результатов исследований заключается в разработке комплекса методических операций и алгоритма расчета параметров работы долота и дискриминации моделей для оперативной оценки оптимального времени работы долота по оперативной информации в реальных условиях, что позволяет обеспечить рациональное использование ресурса породоразрушающего инструмента.

Апробация работы

Основные положения диссертации доложены на 3-м Международном семинаре «Горизонтальные скважины» (Москва, 2000 г.), 55-ой Юбилейной Межвузовской студенческой научной конференции (Москва, 2001 г.), IV и V Всероссийской конференции молодых ученых, специалистов и студентов по проблемам газовой промышленности России (Москва, 2001-2003 гг.), 5-й научно-технической конференции «Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России (Москва, 2003 г.), а также на заседаниях кафедры «Бурения нефтяных и газовых скважин» РГУНиГ им. И.М. Губкина.

Публикации

Основные положения диссертации опубликованы в 8 печатных работах.

Структура и объем работы

Работа состоит из введения, трех разделов, основных выводов и результатов, списка литературы. Она изложена на 102 стр. текста, включая 17 рис. и 18 табл.

Автор выражает искреннюю благодарность научному руководителю к.т.н., доц. Ведищеву И.А., зав. кафедрой д.т.н., проф. Ангелопуло O.K., сотруднику кафедры д.т.н., проф. Крылову В.И., а также всему коллективу кафедры за помощь в выполнении работы и подготовке ее к защите.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертации, сформулированы цель и основные задачи работы, изложены основные результаты, обладающие научной новизной и представляющие практическую ценность.

В первом разделе проведен анализ современного состояния решения проблемы рационального использования ресурса породоразрушающего инструмента.

Значительный вклад в разработку методов проектирования режимов бурения и оперативного управления углублением скважин внесли отечественные исследователи: Ю.Ф. Алексеев, P.A. Бадалов, C.B. Белоконь, В.О. Белоруссов, Г.Д. Бревдо, М.Т. Гусман, A.M. Гусман, А.П. Духнин, Ф.И. Железняков, P.A. Иоаннесян, Ю.Р. Иоаннесян, А.З. Левицкий, Е.Г. Леонов, М.Р, Мавлютов, A.A. Минин, А.Х, Мирзаджанзаде, A.B. Орлов, П.Ф, Осипов, А.Н. Попов, Ю.Ф. Потапов, В.В. Симонов, В.М. Спасибов, А.И. Спивак, И.Ф. Толстых, B.C. Федоров, М.А, Фингерит, Н.И. Шацов, С.А. Ширин-Заде, Л.А. Шрейнер, P.M. Эйгелес, Е.К, Юнин, и др., а также зарубежные — Д. Аллеи, М, Бингхэм, X. Вудс, Е, Галле и др.

Существует два известных направления в методике расчета показателей работы долот. Одно направление заключается в том, что

используется эмпирическая зависимость начальной механической скорости проходки от величины осевой нагрузки и числа оборотов долота. Затем через декремент падения скорости вычисляется мгновенная и средняя механическая скорость, проходка на долото, рейсовая скорость, стоимость метра проходки и т.д.

Второе направление отличается тем, что используется зависимость средней механической скорости проходки от осевой нагрузки на долото и числа оборотов, что позволяет отказаться от определения декремента падения скорости во времени. Для оценки времени бурения предлагается эмпирическая зависимость стойкости долота от осевой нагрузки и числа оборотов.

Однако, как отмечает П.Ф. Осипов, результаты подобных исследований в лучшем случае позволяют решать задачи оптимизации технологии углубления для некоторого интервала, а не всей скважины, а также для долот одного типа, поскольку «...экстраполяция этих решений на новые типы долот методически невозможна».

Известно, что получаемые при стендовой отработке долот эмпирические зависимости, связывающие показатели работы долота с параметрами режима бурения, как правило, не выполняются в условиях бурения скважин, поскольку реализация проектных режимов в промысловых условиях зависит от многих факторов, контролировать которые невозможно из-за их неопределенности. В связи с этим возникает необходимость создания модели, опирающейся на контролируемые параметры, ориентируясь на которые, можно было бы принимать оперативные решения в зависимости от принятого критерия оптимальности,

В настоящее время основными критериями оптимальности являются максимум рейсовой скорости и минимум стоимости метра проходки.

В работах A.A. Минина, А.П, Духнина, И.Ф. Толстых, А.З. Левицкого и др. делались попытки использовать оперативную информацию для принятия решения по эффективности отработки долота. При таком подходе, согласно А.З. Левицкому, «...нет необходимости вводить модель износа вооружения (долота), поскольку за относительным износом вооружения можно следить по падению скорости проходки в однородном разрезе». При этом он отмечает, что теоретической основой методов обработки первичной информации являются аналитические зависимости, отражающие причипно-следствеипые связи и определяющие развитие процесса. Наиболее распространенные зависимости такого рода получаются путем решения уравнения: dv/dt + <pV" = 0., где п положительный показатель степени.

Решая это уравнение для разных значений степени п, можно получить различные зависимости падения механической скорости, при

этом для каждого показателя степени декремент падения скорости имеет свою размерность, равную л/,_"/чг"п и, следовательно, величина р и У о для одного и того же долота будет зависеть от принятого значения п.

Следует отметить, что в литературе нет достаточно ясных рекомендаций по выбору модели в зависимости от типа долота, однако в то же время предлагаются эмпирические формулы для расчета декремента как функции осевой нагрузки и угловой скорости.

Во втором разделе проведены аналитические исследования моделей отработки долот.

В 50-х годах в качестве критерия оптимальной отработки долот был предложен максимум произведения средней механической скорости на проходку (шахГ„Л). В статьях А.П. Духиина и И.Ф. Толстых не приводилось аналитических выкладок, однозначно связывающих предложенный критерий с основными показателями отработки долота. Используя зависимость для оценки рейсовой скорости в виде V

¥р=-—, можно получить следующие соотношения:

1 + ПвПб

гда *=г§Е- (2-2)

Проведя исследование функции к на максимум, получим, что максимальное значение ¿=0,5 достигается при /б/г„в =1, после чего к

снижается, стремясь к асимптоте к ->■ ^ .

Известно, что произведение Ути также имеет максимум, поэтому время достижения максимума рейсовой скорости, когда время бурения больше времени спуско-подьемных и вспомогательных операций, т.е. гб/'с»<, > 1 > будет

зависеть от

гг ил/ [кТ А

времени достижения тахУт ( у , шах или тах-==

V / 'с/кг V у'Л,

которые, таким образом, можно использовать в качестве частных критериев эффективности. Отсюда видно, что предложенный А.П, Духниным и И.Ф, Толстых критерий тахКмА может использоваться, когда = сот1 и При условии ¡1спв 1.

Аналогичные исследования можно провести и для функции стоимости метра проходки, если представить ее в виде:

С I 1 +• *ст/ + ^д/ _ |

_ Ч А /ис*) ут

а затем преобразовать к виду

4 7; / 6 »л (2.з)

где

г —

(2.4)

к'=--. (2.5)

с

Для различных значений —— максимумыдостигаются при:

'б А™ =1 + С*/'с„«Сбу • (2.6)

Для оценки соотношений между показателями бурения и критериями оптимальности решим в общем виде кинетическое уравнение:

^ + о- (2.7)

Решая это уравнение, находим мгновенную механическую скорость:

(2.8)

где безразмерный комплекс представляет собой обобщенную

переменную, имеющую смысл обобщенного времени. По теореме о среднем находим среднюю механическую скорость проходки:

Таким образом, используя соотношения (2.1),(2.4) и (2,9) можно записать:

для рейсовой скорости

у, = С ; (2.10)

для стоимости метра проходки

— Cßv Об + *спя ) + /- ч /">114

ст =-7—=-^т!2-"^ (2-11)

Уо2'" i-t-O-^K^-'F

для частных критериев эффективности

= Т-('-['-О-^о-Й. (2.12)

фб'с»« V Ч/tc»« {2-п)<рфб1С1]в [ J

Исследуя описанные соотношения на экстремум, были найдены соответствующие соотношения для определения оптимального времени по критерию:

максимума рейсовой скорости

[^О-^^^-'^+Г^Сг-«)^!^^1} =1;

I. и *сгт J J

минимума стоимости метра проходки

опт <н\т J

(2.13)

1 + (2

I 1-я

=1;

(2.14)

(2.15)

для частных критериев оптимальности

[»-О-^^ГМ^Сз-п)?*-^!""-».

Таким образом, для основных показателей эффективности

отработки долот мы получили общее решение для оценки оптимального

времени работы долота в зависимости от безразмерного комплекса

^«ш.К'1» который в дальнейшем будем определять как оптимальное

обобщенное время.

Совместный анализ уравнений (2.13) и (2.14) показывает, что

соотношение (2.13) является частным случаем выражения (2.14), когда г

—*-->0. Следовательно, результаты анализа уравнения (2.14) для

Сбудет

конкретных значений п могут быть распространены и на уравнение (2,13)

для экстремума рейсовой скорости, если принять

^бу^сал

■ = 0.

Подставляя конкретные значения показателя степени и, мы получим трансцендентные уравнения:

для и = -2

1-

1

ь опт ^ ^ спв Уъ У1 Г1+ ]

(2.16)

ДЛЯ п = -1

<£* 1

1 —

1 +

<Р*о.

1+-

(2.17)

ДЛЯ « = 0

Фо

1--

1+

■ + 2

г с л

Сбу^а14 у

. (2.18)

комплекса

Анализ уравнений (2.16) - (2.18) показывает, что с ростом

аЯ ( С ^

значение при «¿0 стремится к

V ^"бу^СП* у

асимптоте; ири л = -2 тах^г^К^ 0,333; при « = -1 шах^о„тГ0"г 0,5; при 11 = 0 тах^„К0-' -+1.

Для пН и п = 2, раскрыв неопределенность уравнения (2.14) при этих значениях, получим следующие соотношения:

ДЛЯ п = 1 чя^Х = ехр(^и,„К0°)-

ч ^'вм у

для п = 2

= о+)1п(1+

1-с-

С Су* СП» )

(2.19)

.(2.20)

Таким образом, получены трансцендентные уравнения, позволяющие для конкретных значений п, Уо, С& Сбу, <р и 1спв определить безразмерный параметр ф^у^ и вычислить оптимальное время работы долота по критерию минимума стоимости метра проходки или, положив Сд = 0, максимума рейсовой скорости.

Поскольку трансцендентные уравнения (2,16) — (2.20) необходимо в каждом конкретном случае решать методом итераций, были просчитаны и построены графики зависимости ф^У^'1 от безразмерного комплекса

* - РсмУъ

1+-

СйХ

Су сив ^

(2.21)

а также получены аппроксимирующие формулы, представляющие эти зависимости в явном виде: для п = 2 в области 0,02 < х <, 6,5

ПО. 5«

«1.812

^Су^сяв )

для п = 1 в области 0,02 £ * < 4,0

С

1+-

0,«

для « = 0вобласти 0,0169^x^3,56

^ бу^спя у

к-л-1

=0,141п

для п = -1 в области 0,01 1,0

ш г

С*«™^)"1 = 0,495 + 0,0761п .

^ йу с«* J

для 17 = -2 в области 0,0135 < х ¿0,656

С

+ 0,7144;

<Р<а,.К

-2

=0,3 66 + 0,05131п

1 + -

(2.22)

(2.23)

(2.24)

(2.25)

(2.26)

Полученные формулы для «¿о практически позволяют получить численные значения до 0,9-0,95 от асимптоты, т.е. за верхним пределом

области применения формул (2.24) - (2.26) с точностью 5-10 % можно пользоваться значением асимптоты для <рлатУ£~х.

Используя выражение (2.15), найдем численное значение параметра щ0

« = -2 « = -1 и = 0 п= 1

п~2

Гщ при разных значениях показателя степени п. í*«™ »InO + 2^) =>

У л

1 + í*„™'o

Таким образом, мы получили численные

fl*. inmv0->= 0,314; (2,27)

,,„Л"г= о,433; (2.28)

шту* = 0,667; (2.29)

Я*™» = 1.25; (2.30)

тпУ<3 ~~ 3,92 » (2.31)

численные значения

безразмерного параметра vtm„v¿~1

для разных п, которые соответствуют

максимуму V"\5/tCtta • п°Дставляя значения (2.27 - 2.31) в полученные

ранее выражения (2.8),(2,9) для мгновенной и средней механических скоростей, получим соотношения между мгновенной, средней и

начальной скоростями проходки, соответствующие максимуму vmsy ,

V / * спя

представленные в таблице 2,1.

Таким образом, полученные численные соотношения позволяют

достаточно просто определять момент наступления максимума VmJÍ6/f

V / 'ene

для конкретной зависимости и, соответственно, прогнозировать момент подъема долота.

Таблица 2.1

n -2 -1 0 1 2

V,/V0 0,390 0,366 0,333 0,286 0,203

Vm/V0 0,780 0,732 0,667 0,570 0,406

V,/Vm 0,500 0,500 0,500 0,500 0,500

Как было сказано, в кинетическом уравнении показатель степени изначально принимается положительным, однако выше мы неоднократно использовали отрицательные показатели степени. Рассмотрим, что дает нам отрицательный показатель степени. Для этого уравнение (2.8) представим в виде:

У0 I '«KB J

(2.32)

Подставим в это уравнение ранее полученные численные значения (2.27 - 2.31) безразмерного параметра ^и,-' и построим кривые

(рис. 2.1.), соответствующие различным значениям показателя степени:

п = -2 о у, К

п = -1 V, Уо

п = 0 => у, п

п = 1 У, Уо

п = 2 У,

Ш-^М ; (2.33)

^онт J /< .

с

\ /

__

У0 1 +3,923'

Как видно из графиков (рис. 2.1,), кривые для п = -2 и п = -1 имеют вид, аналогичный графику отработки штыревого долота. Таким образом, можно предположить, что кинетическое уравнение способно описывать работу штыревых долот, если принять отрицательным показатель степени п.

Аналогичные исследования можно привести для средней механической скорости проходки.

В третьем разделе приведены результаты разработки и апробации алгоритма расчета параметров бурения и оптимального времени работы долота

Для определения значений <р, У0 и п используются результаты оперативных промысловых исследований изменения мгновенной механической скорости К,,

Представляя фактические данные об изменении мгновенной скорости во времени в виде зависимости К,1-" = /(г), а для п=\ в виде 1пV, - /(г), мы получим графики в линеаризующих координатах. Используя эти зависимости, методом наименьших квадратов можно определить значения <р и Уо. Для выбора конкретной модели необходимо идентифицировать промысловые результаты по показателю степени и, используя методы дискриминации моделей.

Наиболее простым является использование коэффициента корреляции, который показывает меру линейной статистической связи между показателями и факторами. Одним из критериев выбора модели, которая наилучшим образом из всех предложенных описывает процесс, является критерий Тейла. Он основан на определении следующего коэффициента:

и =

1

1

-2Ы-Я)1

где т - число измерении; у, значения.

(3.1)

- реальные значения; ул - вычисленные

ЧЛ/0 1.2

0,8

0,6 0,4 0,2

V ----

ч

_ 1

0,2

0.4

0.6

0.8

1.2

Рис.2.1. Зависимость отношения V, /К0 от /б /гсия для различных показателей

степени п

Коэффициент и = 0 при полном совпадении вычисленных и измеренных значений, и и = 1 при очень плохом модельном предсказании.

Для апробации методов расчета параметров бурения и дискриминации моделей был проведен анализ промысловых материалов по отработке отечественных и импортных долот различных типоразмеров, использованных при бурении сверхглубоких скважин №№ 2 и 3 Девонских и №1 Правобережной глубиной 7000 м, 6500 м и 6500 м соответственно, пробуренных в Астраханской области. Кроме того, использовались данные, опубликованные различными исследователями в научно-технических журналах и монографиях.

Астраханские сверхглубокие скважины имели многоколонную конструкцию и, следовательно, при бурении были использованы долота нескольких диаметров от 609,6 мм до 165,1 мм и различных типов, в т.ч. режуще-истирающих ИСМ и РОС, шарошечных с фрезерованным и зубковым (штыревым) вооружением. Разрез этих скважин представлен

четырьмя мощными разнохарактерными комплексами отложений, толщина которых позволила выделить долота, отработанные в квазиоднородных интервалах, для апробации полученных уравнений.

В табл. 3.1 представлены результаты отработки долота ИСМ 391,3 при бурении скв. №1 Правобережной в Астраханской области, а также результаты последовательного расчета, по мере отработки долота, Vo„ <р ,R2> критерия Тейла и оптимального времени работы долота для различных значений показателя степени гг.

Анализ табл. 3.1 показывает, что по мере отработки долота для модели с п — 1 коэффициент корреляции (R ) возрастал, стремясь к единице, а критерий Тейла стабилизировался на уровне U = 0,077. Для моделей с и = -1 и п = 2 коэффициент корреляции сначала возрастал, а затем начал снижаться, а критерий Тейла возрастал до U = 0,126 и 0,263 соответственно.

Анализ изменения расчетных значений v0, <р и показывает, что эти показатели для п ~ 1 более стабильны, чем для « = 2 и « = -1.

Таким образом, по всем показателям наиболее адекватна промысловым результатам отработки долота ИСМ 391,3 модель с показателем степени п = 1.

В таблице 3.2 представлены данные об изменении мгновенной механической скорости проходки во времени при роторном бурении твердых пород долотом с фрезерованными зубьями в скв.№1 Тимано-Печорская, а также представлены результаты последовательного расчета Vb^Jt2, ,критерия Тейла и оптимального времени работы долота по

критерию максимума vmJú% Для различных значений показателя

V / спв

степени п.

Анализ табл. 3.2 показывает, что по мере отработки долота для модели с п =2 коэффициент корреляции последовательно возрастает, стремясь к единице, и практически во всем исследуемом интервале времени он выше, чем для моделей с показателями степени п = 1 и п = -1. При этом критерий Тейла для модели с п =2 постепенно снизился до U =0,0684, а для n = -1 и п =1 возрос до U = 0,1648 и U = 0,1136 соответственно. Другие показатели также более устойчивы для модели с п = 2.

Таким образом, для шарошечного долота с фрезерованными зубьями более адекватна промысловым результатам модель с показателем степени п - 2.

Для выбора модели отработки штыревых долот были обработаны результаты применения отечественных и импортных долот с твердосплавными зубьями при бурении сверхглубоких скважин №№ 2, 3 Девонских и №1 Правобережной, пробуренных в Астраханской области. Дискриминация моделей осуществлялась по критерию Тейла (3.1) и

Таблица 3.1

Последовательный расчет показателей по мере отработки долота ИСМ-391,3 на скв. №1 Правобережной

(АстраханьБУРГАЗ) для различных значений и.

№ Общее Мгно- п = -1 п=\ п = 2

J6 п/ гт время бурения, ч вен. мех. скоро сть, м/ч Va, м/ч <Р R Критерий Тейла 1<ИТТт Ч Vo, м/ч Ф R Критерий Тейлз t<MTT> Ч Vo, м/ч Ф R1 Критерий Тейла torrrj Ч

1 39,3 4,40 - - - - - - - - - - - - - - -

2 88,8 4,60 - - - - - - - - - - - - - - -

3 150,1 3,70 - - - - - - - - - - - - - - -

4 177,1 2,32 5,110 0,0494 0,741 0,0576 150 5,833 0,0042 0,679 0,071 111 7,112 0,0013 0,638 0,0878 101

5 224,6 1,72 5,150 0,0514 0,851 0,0554 148 6,474 0,0042 0,825 0,085 111 11,810 0,0019 0,790 0,1370 69

6 292,9 1,49 4,950 0,0423 0,847 0,0904 161 6,260 0,0050 0,888 0,079 101 13,140 0,0020 0,887 0,1440 64

7 367,4 1,34 4,700 0,0328 0,796 0,0906 180 5,721 0,0043 0,892 0,077 110 10,600 0,0019 0,921 0,1230 72

8 426,6 0,81 4,530 0,0275 0,776 0,1260 193 5,861 0,0045 0,933 0,077 107 82,640 0,0024 0,893 0,2630 27

коэффициенту корреляции (R2). Результаты расчетов приведены в табл. 3.3. Анализ представленных результатов показывает, что для штыревых долот изменение мгновенной механической скорости наиболее точно описывается моделью с п = - 1.

Следует отметить, что обработка промыслового материала для каждого долота должна производиться при наличии не менее 4-х временных интервалов. Наиболее устойчивые результаты расчета всех показателей, в т.ч. и оптимального времени, начинаются при t6 >0,3-г-0,4/^.

Для проверки полученных зависимостей был проведен анализ промыслового материала по отработке отечественных и импортных долот различных типоразмеров. На основе фактических данных, методом наименьших квадратов были определены VQ и <р для каждого долота, а затем по численным значениям безразмерного комплекса \<р(0„т V"~x )для этих долот определялось значение tonm, для конкретного значения п: для долот с фрезерованным вооружением и =2; для штыревых —п= -1; для режуще-истирающих - п= 1. Используя фактические данные V,t для конкретных значений времени отработки t6 и вычисленных Vo и tonm были построены графики vJYq -F{t6ftcm,)t представленные на рис, 3.1., 3.2. и 3.3., на которые нанесены теоретические кривые, построенные по соотношениям (2.33).

Как видно из представленных графиков, долота по своим результатам распределились по группам, соответствующим определенным показателям степени: для долот штыревых — п — -1; режуще-истирающих (PDC и ИСМ) — п = 1; с фрезерованным вооружением п = 2. При этом среднеквадратичное отклонение фактических данных от теоретических расчетов составило: для долот штыревых — а = 8,2%; режуще-истирающих — а = 13,4%; с фрезерованным вооружением — а = 15,2%.

Анализ промысловых данных показал, что из критериев, представленных в табл. 2.1, наиболее устойчивым является соотношение VJV0, что вполне объяснимо, так как в него входят статистически определенные величины, в то время как в два других соотношения входит Vh которая является величиной, зависящей от условий, имеющих случайный характер (неоднородность пород, крутильные колебания, зависание нагрузки и т.д.).

Таким образом, полученные решения позволяют анализировать работу долот на основе единого методического подхода независимо от размера долот и дифференцированно в зависимости от типа. Полученные численные значения безразмерных параметров (2.27 - 2.31) и отношений (табл. 2.1) могут использоваться в качестве контрольных параметров в реальном масштабе времени.

Таблица 3.2

Последовательный расчет показателей по мере отработки долота с фрезерованными зубьями при роторном бурении скв. № 1 Тимано-Печорская [данные П.Ф. Осипова] для различных значений п

Ха Об- Мг- п = -1 »=1 я = 2

№ п/п щее время бурения, ч но-вен. мех. скор ость, м/ч V* м/ч Ф Я2 Крите рий Тейла ^опт, Ч V* м/ч Ф Я2 Крите рий Тейла 1оггг> Ч V* м/ч Ф Я1 Крите рий Тейла ^опт, Ч

1 0,050 1,80 - - - - - - - - - - - - - - -

2 0,133 1,20 - - - - - - - - - - - - - - -

3 0,217 1,20 - - - - - - - - - - - - - - -

4 0,367 0,67 1,772 3,906 0,825 0,0628 0,348 2,005 2,908 0,935 0,0431 2,564 2,804 0,918 0,0476 0,545

5 0,467 1,00 1,653 2,468 0,642 0,1028 0,479 1,676 1,645 0,611 0,0828 0,760 1,727 1,471 0,527 0,0797 1,543

6 0,633 0,60 1,595 1,964 0,673 0,1166 0,561 1,670 1,626 0,701 0,0806 0,769 1,855 1,686 0,744 0,0726 1,253

7 0,817 0,54 1,528 1,512 0,655 0,1047 0,669 1,598 1,438 0,814 0,0834 0,869 1,807 1,623 0,836 0,0729 1,337

8 1,070 0,40 1,457 1,146 0,627 0,1319 0,802 1,551 1,332 0,872 0,0881 0,938 1,953 1,768 0,914 0,0658 1,135

9 1,500 0,32 1,365 0,788 0,557 0,1411 1,024 1,436 1,120 0,883 0,1007 1,120 1,925 1,746 0,956 0,0740 1,167

10 1,870 0,27 1,300 0,586 0,516 0,1648 1,249 1,348 0,972 0,885 0,1136 1,286 1,879 1,718 0,974 0,0684 1,216

У^Уо 1,2

0,2

♦ теория

• 215,9МР20Т

• 215,9Р4[ЭОЦ

• 295.3СЭ-ГНУ

а 295,зрз

1165,1 СЗ-ГАУ

0,2 0,4 0,6 0,8

1,2 У1опт

Рис.3.1. Долота штыревые

* теория Щ215.9МС-ГАУ «444,51^130 ■ 295.3МС-ГАУ ■ 295.3МС-ГАУ

1 ■

^— я 1

- ■■

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 Ш,

Рис. 3.2. Долото с фрезерованным вооружением

Таблица 3.3

Дискриминация моделей отработки штыревых долот

Скв., № Размер/тип долота Интервал бурения, м п = -1 к = = 1 п- = 2

К2 Критерий Тейла Я2 Критерий Тейла К2 Критерий Тейла

Импортные долота

зд 165,1/ЭТК 30 5994-6103 0,889 0,0424 0,741 0,1516 0,757 0,1831

зд 165,1/511140 5900-5994 0,696 0,0991 0,696 0,1050 0,689 0,1280

зд 165,1/5Т1130 5754-5900 0,605 0,0153 0,621 0,0149 0,672 0,0148

1 Пр/б 215,9/Г4000 4494-4552 0,747 0,0338 0,699 0,0358 0,671 0,0375

1 Пр/б 215,9/МР20Т 4412-4469 0,931 0,0243 0,904 0,0229 0,866 0,0237

2Д 215,9/ТЗ 4097-4196 0,852 0,0444 0,863 0,0458 0,830 0,0544

2Д 215,9/РЗ 45234597 0,823 0,0418 0,846 0,0507 0,831 0,0588

У,Л/о

.....1 ♦теория е 444.50334Н ■ 391.3ИСМ

*

■ ^ и в

■ --.

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2

Рис, 3.3. Долота ИСМ и РБС

На основании проведенных исследований получены решения, позволившие разработать алгоритм расчета оптимального времени работы долота блок - схема, которого состоит из восьми блоков.

1. Блок накопления информации. Для получения приемлемого результата необходимо иметь как минимум 4 точки. Данные должны сохраняться, т.к. при получении очередной точки происходит полный перерасчет с использованием всех ранее полученных данных.

2. Блок проверки количества информации.

3. Блок предварительной обработки информации. Переводит полученные данные в линеаризующие координаты для каждой модели.

4. Блок расчета начальной скорости и декремента падения механической скорости проходки. Используя преобразованные данные, для каждого и производится расчет коэффициентов регрессии, т.е. У0 и р.

5. Блок расчета теоретических значений V, для последующей идентификации моделей для каждой степени п.

6. Блок дискриминации моделей. Используя критерий Тейла, производим выбор модели.

7. Блок расчета оптимального времени согласно выбранной модели и принятия решения. При равенстве реального времени работы долота и расчетного значения оптимального времени принимается решение

о подъеме долота, в противном случае весь цикл расчетов повторяется.

Технико-экономический анализ эффективности отработки долот по критерию минимума стоимости метра проходки проведен на основе показателей бурения интервала 2505-3523 м в СКВ. 1 Правобережная долотом ИСМ 391,3 №29424 (Астрахань БУРГАЗ) (см. табл.3.1).

Расчет фактической стоимости 1 м проходки проводился по

формуле:

Ь

Стоимость часа работы буровой установки ЮНОК-500 С^у = 1157 долл/ч, стоимость долота - Сд = 20000 долл. США. Время спускоподъемных и вспомогательных операций =12 часов.

Теоретический расчет стоимости 1 м проходки проводился по формуле (2.11), которая после раскрытия неопределенности для п = 1 примет вид:

„ Ч + 'сия + 77~

Vq 1 - exp(-ç*6 )

Результаты фактических и теоретических расчетов представлены на рис, 3.4. Как видно из представленных графиков форма кривых по фактическим и теоретическим расчетам аналогичны и оптимальное время для минимума стоимости 1 метра проходки, определенное по формуле (2.47) равное to„T = 108 ± 4 ч., совпадает для обоих расчетов.

Расчет по формуле (2.39) показывает, что к моменту достижения минимума стоимости 1 метра проходки, долото проработав te = 108 ч. при среднем декременте падения скорости (р = 0,00444 и осрсдпснион начальной скорости vo=6,03 м/ч, прошло h=517 м, т.е. половину интервала пробурено со средней стоимостью См=307 долл/м, что согласуется с расчетами по фактическим данным. Если в этот момент заменить долото на аналогичное новое и, при прочих равных условиях, пробурить следующие 501 м, то на бурение интервала ДН=1018м с учетом стоимости второго долота и дополнительного спукоподъема инструмента было бы затрачено 312 526 долларов США против 527 324 долл. при бурении одним долотом всего интервала 1018 м при средней стоимости метра проходки См=518 м. Таким образом, замена долота на повое в данном случае, при прочих равных условиях, позволила бы получить экономический эффект равный 214798 долл. США и сократить время бурения интервала почти в два раза (на 210 часов).

Следует отметить, что бывают случаи, когда после достижения минимума стоимости метра проходки, по технологическим и другим

причинам (отбор керна, спуск обсадной колонны и др.), необходимо пробурить дополнительный интервал. В таких случаях возможно продолжение бурения работающим долотом, если это экономически оправдано.

Как показано ранее, долото необходимо было заменить при достижении глубины 3022 м. Рассмотрим два гипотетических случая, связанных с необходимостью спуска обсадной колонны:

• колонна спускается на глубину 3128 м;

• колонна спускается на глубину 3191 м.

В первом случае, после достижения минимума стоимости метра проходки необходимо пробурить еще 106 м. Если продолжить бурение работающим долотом, средняя стоимость метра проходки возрастет до 333 долл/м и стоимость бурения интервала 2505-3128 м составит 207 459 долл. США. Поскольку за оптимальное время долото проходит 517 м со средней стоимостью 307 долл/м и на этот интервал затрачено 158 719 долл., то очевидно, что спуск нового долота целесообразен если стоимость бурения оставшихся 106 м этим долотом будет не выше 48 740 долл. На бурение интервала 106 м новым долотом ИСМ 391,3 при прочих равных условиях, потребуется 18 часов. Стоимость бурения новым долотом 106 м составит 54 710 долл. США, что на 5970 долл. больше, чем продолжение бурения прежним долотом, т.е. спуск нового долота не выгоден.

Рассмотрим второй случай, когда колонна спускается на глубину 3191 м. В этом случае стоимость бурения интервала 2505-3191 м одним долотом при стоимости метра 348 долл/м составит 238 728 долл. и, следовательно, бурение новым долотом оставшихся до спуска обсадной

колонны 169 м целесообразно, если стоимость бурения не превысит 80 009 долл. США. На бурение новым долотом 169 м, при прочих равных условиях, потребуется 30 часов и стоимость бурения составит 68 594 долл. США. Таким образом, в этом случае использование нового долота, после достижения минимума стоимости метра проходки первым долотом, даст экономию 11415 долл. США.

Как видно из приведенного примера, полученные в работе решения позволяют оценить оптимальное время работы долота при заданном режиме, а также в конкретных условиях найти рациональное решение о продолжении или прекращении бурения работающим долотом.

Основные выводы и результаты

1. В результате теоретических исследований, анализа промысловых данных, обобщения результатов научных работ в области разработки проектирования методов контроля отработки долот решена задача повышения эффективности использования породоразрушающего инструмента и снижения стоимости процесса углубления скважины в квазиоднородном разрезе при роторном бурении за счет оперативного определения оптимального времени работы долота.

2. В результате аналитического решения кинетического уравнения для экстремумов основных технико-экономических показателей работы долот (минимума стоимости метра проходки и максимума рейсовой скорости), для различных показателей степени уравнения получены трансцендентные соотношения, представляющие оптимальное время работы долота как функцию безразмерного параметра (ptcmV^~x при заданных значениях затрат времени на спускоподъсмные и вспомогательные операции, стоимости долота и часа работы буровой установки.

3. Установлено, что при роторном бурении, когда время бурения превышает время, затрачиваемое на спускоподъемные и вспомогательные операции рейса, можно предложить частные критерии оптимальности отработки долот, для которых безразмерный параметр ч*оппУа~к имеет единственное численное значение при выбранном показателе степени п, что позволяет использовать их в качестве оперативных контрольных параметров в реальном масштабе времени.

4. Разработан алгоритм расчета параметров работы долота в зависимости от модели бурнмости и дискриминации моделей для оценки оптимального времени отработки долот.

5. Использование алгоритма дискриминации моделей при анализе промысловых результатов отработки долот различных типоразмеров

позволяет идентифицировать тип долота по показателю степени кинетического уравнения.

6. Полученные теоретические решения обобщают результаты долот одного типа независимо от их размера в рамках модели с выбранным показателем степени. Установлено, что характер отработки штыревых долот описывается уравнением с отрицательным показателем степени.

7. Полученные в работе решения позволяют на основе оперативной промысловой информации оценить оптимальное время работы долота при заданном режиме и в конкретных условиях найти рациональное решение о продолжении или прекращении бурения работающим долотом.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих

работах:

1.ПотаповО.А. Взаимосвязь между основными критериями работы долот.//

Тезисы докладов IV Всероссийской конференции «Новые технологии в газовой промышленности» - М.,2001.- С.40.

2.Потапов O.A. Определение момента подъема долота.// Тезисы докладов 55-ой межвузовской студенческой научной конференции «Нефть и газ- 2001». М.,2001.С.39.

3.Потапов O.A., Потапов А.Г. Определение эффективного времени работы долота. //НТЖ Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море, 2000 - №8-9.С,8-11.

4.Потапов O.A., Потапов А.Г. Оперативный контроль эффективности работы долота.// Тезисы докладов 3-го Международного семинара «Горизонтальные скважины» - М.,2000. С.55.

5. Потапов O.A. О соотношении показателей работы долота.// Тезисы докладов 5-ой научно-технической конференции «Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России». -М 2003.С.122,

6.Потапов O.A. Совершенствование методов контроля отработки долот.// Тезисы докладов.У Всероссийская конференция «Новые технологии в газовой промытлешюсти».-М.,2003. — С.17,

7.Потапов O.A., Гноевых А.Н., Потапов А.Г. Анализ основных критериев оптимальной работы долот.// НТЖ Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. - 2003 №8, С.2-5.

8.Потапов O.A. Оперативная оценка оптимального времени работы долота. //НТЖ Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море, 2006 - №7.С,11.

Подписано к печати 16,10.06

Заказ С256. Тираж 150 экз. Ф-т 60x84/16.

Объем: 4,5 усл. печ. л.

Отпечатано во ВНИИГАЗе

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Потапов, Олег Александрович

Введение.

1. Анализ современного состояния решения проблемы рационального использования ресурса буровых долот.

1.1 Опыт проектирования режимов бурения.

1.2 Факторы, влияющие на эффективность реализации режима бурения

1.3 Критерии оптимальности

1.4 Аналитические модели.

2. Аналитические исследования моделей отработки долота.

2.1 Соотношение между различными критериями и показателями ^ работы долота

2.2 Общий вид решений для оценки оптимального времени работы ^ долота

2.3 Анализ общего решения для определения основных показателей работы долота

2.4 Анализ общего решения для экстремумов стоимости метра проходки и рейсовой скорости

2.5 Оптимальное время подъема долота по частному критерию

V / 1спв

3. Разработка и апробация алгоритма расчета параметров бурения и оптимального времени работы долота.

3.1 Дискриминация моделей.

3.2 Апробация методов расчета параметров бурения и дискриминации ^ моделей

3.3 Проверка полученных соотношений на реальных данных.

3.4 Алгоритм расчета оптимального времени работы долота.

3.5 Технико-экономический анализ эффективности отработки долот по критерию минимума стоимости метра проходки.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Разработка метода оперативной оценки оптимального времени работы долота на забое в квазиоднородном интервале при роторном бурении"

Поиском научно обоснованных методов разработки оптимальных режимов бурения занимались многие ученые и практики как в России, так и за рубежом.

Значительный вклад в разработку методов проектирования режимов бурения и оперативного управления углублением скважин внесли отечественные исследователи: Ю.Ф. Алексеев, Р.А. Бадалов, С.В. Белоконь, В.О. Белоруссов, Г.Д. Бревдо, М.Т. Гусман, A.M. Гусман, А.П. Духнин, Ф.И. Железняков, Р.А. Иоаннесян, Ю.Р. Иоаннесян, А.З. Левицкий, Е.Г. Леонов, М.Р. Мавлютов, А.А. Минин, А.Х. Мирзаджанзаде, А.В. Орлов, П.Ф. Осипов, А.Н. Попов, Ю.Ф. Потапов, В.В. Симонов, В.М. Спасибов, А.И. Спивак, И.Ф. Толстых, B.C. Федоров, М.А. Фингерит, Н.И. Шацов, С.А. Ширин-Заде, Л.А. Шрейнер, P.M. Эйгелес, Е.К. Юнин, и др., а также зарубежные - Д. Аллен, М. Бингхэм, X. Вудс, Е. Галле и др.

Что касается оперативной оценки оптимального времени работы долота на забое исходя из того или иного критерия оптимальности (например, минимума стоимости метра проходки) с целью рационального использования ресурса породоразрушающего инструмента, снижения стоимости и увеличения скорости бурения скважины, то эта задача по преднему решается на основе опыта и интуиции буровиков.

Общая характеристика работы Актуальность работы.

Анализ фактических данных о балансах календарного времени I бурения показывает, что, в зависимости от назначения скважины, в структуре затрат времени от 30 до 50 % составляют затраты на работы, связанные с разрушением горных пород долотами различных типоразмеров. Эффективность разрушения горных пород долотом зависит от многих факторов: свойств горной породы, параметров режима бурения, показателей свойств бурового раствора, характеристик его потока и др. Вопросам проектирования оптимальных режимов и других параметров, перечисленных выше, уделяется пристальное внимание, однако немаловажным является факт реализации проектных решений.

Известно, что полученные при стендовой отработке породоразрушающего инструмента зависимости (даже при имитации забойных условий), связывающие показатели работы долота с параметрами режима бурения, как правило, не выполняются в условиях бурения скважин. Как отмечает К.Е. Юнин, довольно часто сравнение стендовой и промысловой эмпирических зависимостей показывает их полное несоответствие друг другу. Это связано с появлением крутильных колебаний, зависанием бурильной колонны и др.

В связи с этим задача оптимизации отработки долот, определения момента подъема долота при достижении минимума стоимости метра проходки или максимума рейсовой скорости в реальных условиях является актуальной.

Цель работы.

Повышение эффективности и снижение стоимости процесса углубления скважины за счет оперативного определения оптимального времени работы долота в квазиоднородном массиве пород при роторном бурении на основе современных методов обработки текущей промысловой информации.

Задачи.

1. Анализ взаимосвязи основных критериев оптимизации отработки долот.

2. Аналитическое исследование изменения скорости бурения в квазиоднородном массиве пород при заданном режиме для долот различных типов.

3. Обоснование методических операций по оперативному определению оптимального времени работы долот в квазиоднородном разрезе в реальных условиях.

4. Обобщение и анализ промысловых данных по отработке долот, апробация полученных теоретических результатов и разработанных на их основе методов расчета параметров бурения.

5. Разработка алгоритма дискриминации моделей для расчета оптимального времени работы долота.

Научная новизна.

1. На основе анализа решения кинетического уравнения, описывающего тенденции снижения механической скорости проходки, для экстремумов основных технико-экономических показателей работы долот - минимума стоимости метра проходки и максимума рейсовой скорости - для различных показателей степени кинетического уравнения получены трансцендентные соотношения, представляющие оптимальное время работы долота как функцию безразмерного параметра (ptcnJo~x при заданных значениях затрат времени на спуско-подъемные и вспомогательные операции (tcnB), стоимости долота (Сд) и часа работы буровой установки (СбУ).

2. Установлено, что когда время работы долота равно или больше продолжительности спускоподъемной операции, для оперативной оценки оптимального времени работы долота можно использовать частные критерии оптимальности, для которых безразмерный параметр (ptonmV{ (оптимальное обобщенное время) имеет единственное численное значение для каждого конкретного показателя степени п.

3. Анализ промысловых результатов отработки долот различного типа с использованием полученных теоретических соотношений позволил провести дискриминацию моделей буримости и идентифицировать тип долота по показателю степени уравнения. Установлено, что характер отработки штыревых долот соответствует теоретическим ч закономерностям, полученным при решении кинетического уравнения с отрицательным показателем степени. Показано, что полученные теоретические решения обобщают результаты работы долот одного типа независимо от их размера.

Достоверность научных положений и полученных результатов определяется современным уровнем теоретических исследований и удовлетворительной сходимостью теоретических расчетов с промысловыми данными.

Практическая ценность результатов исследований заключается в разработке комплекса методических операций и алгоритма расчета параметров работы долота и дискриминации моделей для оперативной оценки у оптимального времени работы долота по оперативной информации в реальных условиях, что позволяет обеспечить рациональное использование ресурса породоразрушающего инструмента.

Апробация работы.

Основные положения диссертации доложены на 3-м Международном семинаре «Горизонтальные скважины» (Москва, 2000 г.), 55-ой Юбилейной Межвузовской студенческой научной конференции (Москва, 2001 г.), IV и V Всероссийской конференции молодых ученых, специалистов и студентов по проблемам газовой промышленности России (Москва, 2001-2003 гг.), 5-й I научно-технической конференции «Актуальные проблемы состояния и развития нефтегазового комплекса России (Москва, 2003 г.), а также на заседаниях кафедры «Бурения нефтяных и газовых скважин» РГУНиГ им. И.М. Губкина.

Публикации.

Основные положения диссертации опубликованы в 8 печатных работах.

Структура и объем работы.

Работа состоит из введения, 3 разделов, основных выводов и результатов, списка литературы. Она изложена на 91 стр. текста, включая 17 рис. и 23 табл.

Заключение Диссертация по теме "Технология бурения и освоения скважин", Потапов, Олег Александрович

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

1. В результате теоретических исследований, анализа промысловых данных, обобщения результатов научных работ в области разработки проектирования методов контроля отработки долот решена задача повышения эффективности использования породоразрушающего инструмента и снижения стоимости процесса углубления скважины в квазиоднородном разрезе при роторном бурении за счет опережающего определения оптимального времени работы долота.

2. В результате аналитического решения кинетического уравнения для экстремумов основных технико-экономических показателей работы долот (минимума стоимости метра проходки и максимума рейсовой скорости), для различных показателей степени уравнения получены трансцендентные соотношения, представляющие оптимальное время работы долота как функцию безразмерного параметра <ptcneV"~l при заданных значениях затрат времени на спускоподъемные и вспомогательные операции, стоимости долота и часа работы буровой установки.

3. Установлено, что при роторном бурении, когда время бурения превышает время, затрачиваемое на спускоподъемные и вспомогательные операции рейса, можно предложить частные критерии оптимальности отработки долот, для которых безразмерный параметр <ptonmV"~l имеет единственное численное значение при выбранном показателе степени п, что позволяет использовать их в качестве оперативных контрольных параметров в реальном масштабе времени.

4. Разработан алгоритм расчета параметров работы долота в зависимости от модели буримости и дискриминации моделей для оценки оптимального времени отработки долот.

V 5. Использование алгоритма дискриминации моделей при анализе промысловых результатов отработки долот различных типоразмеров позволяет идентифицировать тип долота по показателю степени кинетического уравнения.

6. Полученные теоретические решения обобщают результаты долот одного типа независимо от их размера в рамках модели с выбранным показателем степени. Установлено, что характер отработки штыревых долот описывается уравнением с отрицательным показателем степени.

7. Полученные в работе решения позволяют на основе оперативной промысловой информации оценить оптимальное время работы долота при заданном режиме и в конкретных условиях найти рациональное решение о продолжении или прекращении бурения работающим долотом. и

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата технических наук, Потапов, Олег Александрович, Москва

1. Абрамсон М. Г. Исследование режимов работы штыревых долот диаметром 76- 112 мм при бурении в крепких абразивных породах. // Труды ВНИИБТ - М.: Недра, 1965. - Вып. 14.

2. Агошашвили Т. Г. К вопросу о скольжении на забое при бурении шарошечными долотами. // Труды ВНИИБТ М.: Недра, 1967- Вып. 17.

3. Адамов А.Н. К вопросу о рациональном времени подъема долота с забоя. // Нефтяное хозяйство. 1956. - №4.4. 6. Адамов А. Н. Оценка эффективности режимов разрушения горных пород. // Нефтяное хозяйство. -1958. № 2.

4. Алексеев Ю.Ф. Современные методы прогнозирования физико-механических свойств горных пород и показателей работы долот. ОИ.-Сер. "Бурение".- М.: ВНИИОЭНГ, 1973.

5. Бадалов Р. А. Кривая изменения механической скорости проходки и ее аналитическое выражение. // Нефть и газ. 1958. - №1.

6. Белоконь С.В. Оперативное управление процессом бурения по данным станций геолого-технологических исследований. // Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. М.: ВНИИБТ, 2001.

7. Белоруссов В.О. Определение рационального времени работы долота на забое. // Бурение и нефть. 2004 - №9. С. 28-29.

8. Беркунов B.C., Леонов Е.Г. Обобщенные формулы для определения оптимальных значений времени отработки долота и его проходки. //

9. НТЖ Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. 1999, №10.

10. Беркунов В. С. Совершенствование методики оптимизации параметров режима бурения скважин трехшарошечными долотами. Дисс. На соискание уч. степени канд. техн. наук. - М.: РГУ НГ им. И.М. Губкина. - 1998.

11. Бланк Г. И. Об оптимальной отработке долот. // Нефтяное хозяйство. -1950. №2.

12. Бревдо Г. Д. Проектирование режима бурения. М.: Недра, 1988.

13. Бревдо Г. Д., Дашевский А.С., Цукалов А.И. О влиянии очистки забоя на механическую скорость проходки. // Нефтяное хозяйство. 1982. -№7.-С. 15-17.

14. Владиславлев Ю. Е., Мокшин А.С. Абразивный износ вооружения трехшарошечных долот со смещенными осями шарошек. // Труды ВНИИБТ.-М.: 1964.-Вып. 12.

15. Гельфгат Я.А., Орлов А.В., Финкелынтейн Г.Э., Черкаев В. В. К вопросу установления некоторых эмпирических зависимостей показателей работы долот от параметров режима бурения в промысловых условиях. // Труды ВНИИБТ.- М.: Недра, 1963. Вып. 9.

16. Гельфгат Я.А. Влияние темпов спуско-подъемных операций на оптимальные параметры режима бурения. // Нефтяное хозяйство. 1966.- № 12.

17. Гераськин В.Г. Выбор оптимальных сочетаний параметров режима бурения скважин при изменяющемся дифференциальном давлении в объединении "Грознефть". // РНТС, сер. Бурение. М.: ВНИИОЭНГ.-1983.-№7.

18. Гноевых А. Н. Повышение надежности технологических процессов и качества заканчивания скважин. // Диссертация на соискание учёной степени доктора технических наук. Москва, 2000.

19. Гусман A.M. Влияние условий очистки забоя скважины на механическую скорость бурения (по материалам советских и зарубежных исследований). // Тр. ВНИИБТ. М.: 1970. - Вып. 24.

20. Гусман A.M., Мительман Б.И. Исследование выноса шлама из зоны долота в затрубное пространство. // Нефтяное хозяйство. 1975,- № 4. -С. 17-21.

21. Гусман A.M. Состояние и направление совершенствования схем промывки буровых шарошечных долот. // Труды ВНИИБТ. М.: 1988. -Вып. 66.-С. 175-183.

22. Дашевский А.С., Цукалов А.И. Влияние частоты вращения долота на интенсивность разрушения и очистки заш лам ленной поверхности забоя. // РНТС. Сер. Нефтяная геология, геофизика и бурение. - М.: ВНИИОЭНГ, 1985. - №2.- С. 28-30.

23. Девятко J1. И., Колесников Н.А. Влияние осевой нагрузки на механизм и объем разрушенной горной породы при бурении шарошечными долотами. Изв. ВУЗов. Нефть и газ.- 1968. № 1.

24. Диспетчерское управление буровыми работами. / Вопияков В.А., Колесников П.И., Афонин J1.A. и др. М.: Недра, 1974.

25. Духнин A.JI. Пути повышения технической скорости и достижения эффективной продолжительности долбления шарошечными долотами. // Нефтяное хозяйство. 1952. - №3.

26. Духнин А.П., Иоаннесян Р.А. О рациональной отработке трёхшарошечных долот. // Нефтяное Хозяйство. 1949. - №6. - Стр. 2-9.

27. Духнин А. Л., Толстых И.Ф. Критерий эффективности работы долота, обусловленный его износом. // Нефтяное хозяйство. -1954. №7. Стр. 16-19.

28. Духнин А.Л., Толстых И.Ф. О продолжительности работы долота, обусловленной его износом. // Нефтяное хозяйство. 1956 - №4. - Стр. 22-26.

29. Духнин A.JI., Шацов Н.И. О "недоработке" шарошечных долот в роторном бурении. // Нефтяное Хозяйство. 1949 - №1. - Стр. 12-18.

30. Елистратов Н.Г., Симонов В.В., Кондратьев Э.П. Оптимизация процесса отработки шарошечных долот. В кн.: Новое в бурении скважин. // Труды МИНХ и ГП, вып. 96 - М.: Недра, 1970.

31. Железняков Ф.И. Оценка влияния дифференциального давления и скорости вращения долота на механическую скорость проходки. // РНТС. -Сер. Бурение. М.: ВНИИОЭНГ. - 1975.- № 7.- С. 5-7.

32. Железняков Ф.И. Оценка стойкости опор шарошечных долот. // Нефтяное хозяйство. - 1977,- № 5.- С. 11-15.

33. Железняков Ф.И. Влияние отдельных факторов технологии бурения на механическую скорость бурения. // Нефтяное хозяйство. 1979.- № 1-С. 13-18.

34. Зубарев А.В., Саркисьянц Т.Х., Булавинцев А.П. Энергоемкость разрушения горных пород долотами различных типов. // Нефтяное хозяйство. -1969. №1.

35. Зубков М.М. Опыт эффективной отработки долот на забое при бурении глубоких скважин. // Нефтяное хозяйство. 1960. - №10.

36. Иоаннесян Ю.Р. Новое в проблеме буримости пород. М.: Недра, 1967.

37. Каменский С.В., Осипов П.Ф., Волкова И.И. Моторесурс опоры шарошечных долот. НТЖ. Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. - М.: ВНИИОЭНГ, 19986. - №4.

38. Каменских С.В., Осипов П.Ф. Моделирование износа вооружения шарошечных долот. Труды Ухтиского индустриального института.

39. Проблемы освоения природных ресурсов Европейского Севера. Ухта, 1996. -Вып.2.

40. Колесников Н.А., Колесников А.Н. Влияние дифференциального и угнетающего давлений на показатели работы долот. // Нефтяное хозяйство. -1983.-№8.-С. 13-15.

41. Колесников Н.А. Влияние дифференциального и угнетающего давлений на разрушение горных пород. // ОИ. Сер. Бурение. - М.: ВНИИОЭНГ, 1986.-Вып. №5 (105).

42. Колесников Н.А. Процессы разрушения горных пород и пути ускорения бурения. // ОИ. Сер. Бурение. - М.: ВНИИОЭНГ, 1985. - Вып. № 5 (88).

43. Колесников Н.А., Шестаков В.Н., Волонсевич С.А. Выбор осевой нагрузки в условиях дифференциального давления. // Нефтяное хозяйство. -1982.-№ 1.-С. 10-12.

44. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. М.: Наука - 1970

45. Корнеев М.И., Андреев М.М. К вопросу о рациональной отработке долота. // Нефтяное хозяйство. 1949. - №6. - Стр. 11 -16.

46. Левицкий А.З. Использование геолого-технической информации в бурении. М.: Недра. - 1992. -176 с.

47. Леонов Е.Г. Совершенствование технологии бурения на площади. -М.: ГАНГ 1994.

48. Межлумов А.О. Основные факторы, влияющие на механическую скорость проходки. ОИ. Сер. Бурение. - М.: ВНИИОЭНГ. - 1980.

49. Методика проводки опорно-технологических скважин. М.: ВНИИБТ. - 1976.

50. Методы оптимизации процесса бурения. // ЭИ. Сер. Бурение. М: ВНИИОЭНГ. - 1977. - Вып. 15, 18.

51. Минин АА. Время долбления как условие максимума технической скорости проходки.// Нефтяное хозяйство.-1949.-№3.

52. Мирзаджанзаде А.Х., Сидоров Н.А., Ширин-Заде С.А. Анализ и проектирование показателей бурения. М.: Недра. 1976.

53. Морфи Д. Факторы, влияющие на скорость бурения. // РНТС. Сер. Бурение. - М.: ВНИИОЭНГ. - 1969. - Вып. 12. - С. 28-32.

54. Надикта С.В. Экспериментальные зависимости углубления забоя скважины.// НТС Геология, бурение, разработка и эксплуатация газовых и газоконденсатных месторождений. - М.: ООО «ИРЦ Газпром». - 2000. - №3-4. - С.66-72.

55. Определение осевой нагрузки и скорости вращения в зависимости от гидравлической мощности, срабатываемой на долоте. // ЭИ. Сер. Бурение. - М.: ВНИИОЭНГ. - 1976. - Вып. 18. - С. 4-6.

56. Оптимизация процесса бурения. // ЭИ. Сер. Бурение. - М.: ВНИИОЭНГ. - 1980. - Вып. 23.

57. Оптимизация параметров режима бурения на основе опытно-промысловых работ. Авторы; Орлов А.В., Копылов А.С., Виноградова А.Я. и др. - ОИ. - Сер. Бурение. - М.: ВНИИОЭНГ. -1983.- Вып. 2(41).

58. Опыт проводки опорно-технологических скважин на Кудиновской площади. Авторы: Козодой А.К., Ферштер А.В., Осипов П.Ф. и др. -Труды ВНИИНГП. - Волгоград, 1970. - Вып. 16.

59. Орлов А.В. Установление оптимального сочетания осевой нагрузки на долото и скорости его вращения при глубоком бурении. // Труды ВНИИБТ. М.: Недра. -1964. -Вып. 13.

60. Орлов А.В. Об оптимизации процесса углубления скважин. // Нефтяное хозяйство. 1982. - № 6.

61. Орлов А.В., Орлов С.А. Оптимизация процесса углубления скважин на основе промысловых данных. // Нефтяное хозяйство. 1981. - № 11.

62. Осипов П.Ф. Использование зависимости проходки долота за один оборот от осевой нагрузки для оптимизации режима бурения в промысловых условиях. // РНТС. Сер. Бурение. - М.: ВНИИОЭНГ. -1974.-№ 11.

63. Осипов П.Ф., Скрябин Г.Ф. Оптимизация режимов бурения гидромониторными шарошечными долотами. Ярославль: Медиум -Пресс.-2001.

64. Оспанов Ж.К., Зарецкий B.C. Оценка качества очистки забоя при бурении роторным способом. // ЭИ. Сер. Бурение. - М.: ВНИИОЭНГ. -1987. -Вып. 3.-С. 4-7.

65. Погарский А.А., Чефранов К.А. Оптимизация процесса бурения. // Нефтяное хозяйство. 1969. - № 9.

66. Погарский А.А., Чефранов К.А., Шишкин О.П. Оптимизация процессов глубокого бурения. М: Недра, 1981.

67. Потапов Ю.Ф., Симонов В.В. Разрушение горных пород трехшарошечными долотами малого диаметра. М.: Гостоптехиздат, 1961.

68. Проблемы буримости горных пород. Части 1 и 2. 03J1. - Сер. Бурение. - М.: ВНИИОЭНГ, 1966.

69. Протасов Ю.И. Теоретические основы механического разрушения горных пород. М., Недра, 1985.

70. Середа Н.Г., Соловьев Е.М. Бурение нефтяных и газовых скважин. М.: Недра, 1988.

71. Симонов В.В., Юнин Е.К. Влияние колебательных процессов на работу бурильного инструмента. М.: Недра, 1977.

72. Симонов В.В., Юнин Е.К. Волновые процессы в бурильной колонне. М.: МИНГ, 1979.

73. Смирнов В.П., Левченко Н.П. Влияние качества очистки забоя скважины на показатели бурения. РНТС. Сер. Бурение. - М.: ВНИИОЭНГ, 1977. - Вып. - 2. - С. 10 -12.

74. Соловьев Е.М. Еще раз о критерии эффективности работы долота. // Нефтяное хозяйство. 1955. - №2. - стр. 26-28.

75. Спасибов В.М. Совершенствование систем управления и оптимизации процессов углубления скважин гидравлическими забойными двигателями. // Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. Тюмень, 2000. - 44 с.

76. Спивак А.И., Попов А.Н. Разрушение горных пород при бурении скважин. М: Недра, 1986.

77. Стояновский Л.П. Определение эффективного времени бурения для различных долот. // Нефтяное хозяйство. 1989. -№2.

78. Струговец Е.Т. Влияние гидростатического давления на эффективность разрушения горных пород при бурении. // НТС. Сер. Бурение. - 1969. -№6.

79. Турко А.А. Критерий эффективности отработки долот на забое. // Нефтяное хозяйство. 1966. -№6.

80. Успенский Т.Н., Попов Г.И. Об отработке долот №11 на девонских скважинах. // Труды Куйбышев НИИНП, вып. 2 М: Недра, 1960.

81. Федоров B.C. Долотья для бурения. Гостоптехиздат, 1941.

82. Федоров B.C. Проектирование режимов бурения. М.: Гостоптехиздат, 1958.

83. Федоров B.C. О статье А.А. Минина «Время долбления как условие максимума технической скорости проходки». // Нефтяное хозяйство. -1949.-№6.-Стр. 10-11.

84. Федоров B.C. Методы определения времени эффективной работы долота на забое. // Нефтяное хозяйство. 1955. -№7.

85. Федоров B.C. Научные основы режимов бурения. М.: Гостоптехиздат. - 1956.

86. Филимонов Н.М., Попов А.Н. Основы режима бурения. Часть 1. Уфа: УНИ, 1979.

87. Фингерит М.А. Технологические критерии оперативного управления работой долота. // Труды Куйбышев НИИ НП. Куйбышев: 1969. -Вып. 41.

88. Фингерит М.А. Рациональная эксплуатация шарошечных долот. М.: Недра, 1965.

89. Харебов И.Н., Кокарев В.Д. Совершенствование режимов бурения глубоких скважин на нефтяных месторождениях Ставрополя. // Тематич. науч. техн. обзор. - Сер. Бурение. - М.: ВНИИОЭНГ, 1970.

90. Чефранов К.А. Автоматизация процесса бурения. М.: Гостоптехиздат, 1962.

91. Шацов Н.И., Федоров B.C. и др. Бурение нефтяных и газовых скважин. М.: Гостоптехиздат, 1961.

92. Шрейнер JI.A. О статье А.А. Минина «Время долбления как условие максимума технической скорости проходки». // Нефтяное хозяйство. -1949. -№6.~ стр. 9-10.

93. Шрейнер JI.A., Гань Чжи-Цзянь. Влияние числа оборотов на скорость бурения шарошечными долотами. // Нефтяное хозяйство. 1956. -№12.

94. Шрейнер JI.A. Механические и абразивные свойства горных пород. М.: Гостоптехиздат, 1958.

95. Эдварде Д.Х. Анализ параметров бурения. // Инженер нефтяник. -1964. - №4 и 5.

96. Эйгелес P.M. К методике расчета режимов бурения шарошечными долотами. // Тр. МИНХ и ГП, вып. 63. М.: Недра, 1967.

97. Эйгелес P.M. Разрушение горных пород при бурении. М.: Недра, 1971.

98. Эмпирический подход к прогнозированию взаимодействия различных параметров бурения. // ЭИ. Сер. Бурение. - М.: ВНИИОЭНГ, 1979.

99. Эпштейн Е.Ф., Попов Г.И. Метод определения длительности бурения в один рейс, обеспечивающей минимум стоимости проходки. // Нефтяное хозяйство. 1950. - №2.

100. Юнин Е.К. Низкочастотные колебания бурильного инструмента. М.: Недра, 1983.

101. Ядуллаев Н.Н. О рациональной отработке долот в сверхглубоком бурении. Азербайджанское нефтяное хозяйство, 1954, - №1.

102. Ядуллаев Н.Н. О наивыгоднейшем времени работы долота на забое. // Труды АзНИИ, вып. 9 -М.: Недра, 1970.

103. Яковлев В.А. Рациональная отработка долот уменьшенного и малого диаметров. -М.: Недра, 1970.