Способ управления бурением скважины

 

Изобретение относится к бурению скважины и позволяет снизить время и стоимость бурения скважины. Для этого по мере углубления скважины критерии оптимального управления применяются в следующем порядке: максимум механической скорости, максимум рейсовой скорости, максимум относительной экономической скорости и максимум проходки на долото. Одновременно при управлении по каждому критерию определяют скорость углубления скважины. Переход управления бурением от критерия к критерию производят когда скорость углубления скважины по очередному критерию становится больше чем по предыдущему. 1 ил, СП с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s Е 21 В 45/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4878349/03 . (22) 29.10.90 (46) 15.11.92, Бюл, ¹ 42 (71) Сызранский филиал Самарского политехнического института им. B.Â.Êóéáûøåва (72) В.А.Бражников (73) В.А,Бражников (56) бурение, Труды КуйбышевНИИНП, вып, 41, Куйбышев, 1969, с.204 — 213, Авторское свидетельство СССР

N1145123,,кл, Е 21 В 45/00, 1985.

Авторское свидетельство СССР

N 798277,,кл,,Е 21 В 45/00, 1977.

Бражников В.А. и др, Информационные устройства для определения эффективности управления процессом бурения. М,: Недра, 1978, с.96 — 103.

Изобретение относится к области бурения глубоких нефтяных и газовых скважин, а именно к управлению бурением скважин.

Известен способ управления, в котором критерием оптимального управления является поддержание максимальной механической скорости бурения.

Однако, как показала практика этот критерий наиболее эффективен в начале скважины, и по мере ее углубления эффективность этого критерия падает, Известен способ управления, в котором критерием оптимального управления является поддержание максимального темпа роста рейсовой скорости, Однако этот критерий обеспечивает только минимальное время бурения скважины, не учитывая ега стоимость.., Ы,, 1776302 А3 (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ БУPЕНИЕМ

СКВАЖИНЫ (57) Изобретение относится к бурению скважины и позволяет снизить время и стоимость бурения скважины. Для этого по мере углубления скважины критерии оптимального управления применяются в следующем порядке: максимум механической скорости, максимум рейсовой скорости, максимум относительной экономической скорости и максимум проходки на долото.

Одновременно при управлении по каждому критерию определяют скорость углубления скважины. Переход управления бурением от критерия к критерию производят, когда скорость углубления скважины по очередному критерию становится больше, чем по предыдущему. 1 ил, Известен способ управления, в котором критерием оптимального управления является минимальная стоимость бурения 1 метра проходки или, что одно и тоже, максимальная относительная экономическая скорость.

Однако этот критерий, обеспечивая ми- 4 нимальную стоимость бурения скважины, СЭ не учитывает время ее проводки, К)

Следовательно, необходимо разработать такой способ управления, которой бы минимизировал как время, так и стоимость бурения скважины. В результате этого скважины будут разбуриваться быстрее и с меньшими затратами.

Наиболее близким техническим решением по отношению к предлагаемому способу является способ управления бурением.

Отличие предлагаемого способа ат пратоти1776302 па заключается в определенной последовательности применения критериев управления по мере углубления скважины и в определенном условии перехода управления от одного критерия к другому.

Цель изобретения — снижение времени и стоимости бурения скважины.

Указанная цель достигается тем, что по мере углубления скважины критерии оптимального управления применяются в следующей последовательности: максимум механической скорости, максимум рейсовой скорости, максимум относительной экономической скорости и максимум проходки на долото.

Так, в начале скважины при малой ее глубине, когда время спускоподьемных операций (СПО) мало, естественно использовать максимум механической скорости

V =-— т6

h т6 + Тсп (2) где Tcn — время спускоподьемных и вспомогательных операций.

При этом определяющим фактором становится общая производительность буровой установки. Эффективность же взаимодействия долота с породой перестает быть решающим фактором, так как интенсивный режим бурения приводит к быстрому износу долота, т.е. увеличивает расход долот и число спускоподьемов, что снижает общий темп и увеличивает стоимость строительства скважины. где h — проходка долота;

t6 — время бурения.

Здесь, чем больше скорость, тем меньше время бурения, поэтому управляющие параметры выбираются такими, чтобы обеспечить высокую интенсивность разрушения породы, не считаясь с тем, что вооружение долота быстро выходит из строя, так как время замены долота — СПΠ— невелико и мало влияет на общую скорость углубления скважины.

По мере углубления скважины время

СПО становится все более весомым, и поэтому частая замена изношенного долота отрицательно отражается. на общем времени проходки скважины, Выигрыш на большой механической скорости оборачивается проигрышем на суммарном времени СПО, поэтому необходимо переходить к управлению по максимуму рейсовой скорости

По мере дальнейшего углубления указанные факторы приобретают все большее влияние, как на общий темп, так и на стоимость строительства скважины, поэтому

5 здесь целесообразен переход к критерию минимума стоимости 1 м проходки

q = 0(т6+T„)+ рл (3) 10 где D — стоимость 1 ч работы буровой установки; рд — стоимость долота; или максимума относительной экономической скорости (величины обратной стоимо15 сти 1 м проходки) (4) э

t6 + Tcn + qgáD

20 В этом случае уменьшенный расход долот приведет к уменьшению стоимости 1 м проходки или к увеличению относительной экономической скорости.

На больших глубинах время работы до25 лота составляет все меньшую часть общего времени рейса, т.е. становится справедливым неравенство

Тсп + рл >> 16 (5)

30 и выражение (4) трансформируется к виду

Т,.+р,,О

35 где (6) (7) =.1/(T«+ цд®).

40 Таким образом. скорость углубления скважины становится в пределах каждого рейса функцией одной переменной — проходки на долото, Следовательно, критерий максимума относительной экономической

45 скорости по мере перехода на большие глубины логически уступает место критерию максимума проходки на долото, Действительно, при выполнении неравенства (5) целесообразно полностью ис50 пользовать бурильные свойства долота, не считаясь с увеличением времени бурения, так как сокращение количества спускоподьемов.в большей степени уменьшает время проводки скважины в целом.

55 При этом сокращается количество расходуемых долот, что способствует сни>кению стоимости строительства скважины.

Следовательно, ускорения строительства скважины следует добиваться в верхних

1776302

45 частях скважины, а снижения стоимости — в нижних, в результате такого комплексного подхода удается совместить положительные качества всех критериев в одном способе управления бурением.

Таким образом, предлагаемый способ бурения способствует снижению времени и стоимости бурения скважины.

Изобретение осуществляется следующим образом.

Из описания следует, что переходить от одного критерия к другому следует, когда обобщенная скорость углубления скважины по очередному критерию становится больше, чем по предыдущему.

На чертеже представлена блок-схема устройства, которое реализует предлагаемый способ.

Устройство содержит блок 1 нормирующих измерительных преобразователей; вычислительные устройства 2, 3, 4, 5 для вычисления соответствующих выражений критериев по формулам (1), (2), (4) и (6): сравнивающие устройства 6,7,8, определяющие момент перехода управления от одного критерия к другому, коммутатор 9, информационное табло 10; систему 1 управления бурением.

Устройство работает следующим образом.

С датчиков и задатчиков (h — проходка долота, to — время бурения, Tcn — время спускоподьемных операций, цд — стоимость долота, Π— стоимость 1 часа работы буровой установки) информация поступает в блок нормирующих измерительных преобразователей, где информация приводится к единой унифицированной форме. Далее, в вычислительных устройствах 2,3,4 и 5 вычисляются значения критериев соответственно по формулам (1), (2), (4) и (6).

Далее в блоках 6...8 попарно сравниваются величины критериев. Сравнение начинается с блока 6, где сравниваются первые два критерия: механической и рейсовой скоростей. До тех пор пока механическая скорость больше рейсовой, коммутатор 9 пропускает сигнал от блока 2, вычисляющего механическую скорость, Этот сигнал поступает в блок 10, сигнализирующий, что управление осуществляется по критерию максимума механической скорости, а также в блок 11 — систему управления. которая реализует соответствующие этому критерию программу управления, При превышении рейсовой скоростью значение механической скорости блок 6 подает сигнал на коммутатор, который выдает соответствующий сигнал на табло 10 и систему управления 11, Система переходит на управление по критерию максимума рейсовой скорости.

Аналогично устройство подает сигналы на последовательный переход от предыдущего критерия оптимальности к последующему.

Формула изобретения

Способ управления бурением скважины, включающий измерение величин проходки на долото и времени бурения и спускоподъемных операций, определение стоимостей долота и одного часа работы, определение максимума проходки на долото и механической, рейсовой и экономической скоростей и выбор оптимального критерия управления, отличающийся тем, что, с целью снижения времени и стоимости бурения скважины по мере ее углубления. выбор оптимального критерия управления осуществляют в следующей последовательности: максимум механической скорости, максимум рейсовой скорости, максимум относительной экономической скорости и максимум проходки на долото, одновременно при управлении по каждому критерию определяют скорость углубления скважины и переход управления бурением от критерия к критерию позволяет, когда скоростьуглубления скважины по очередному критерию становится больше, чем по и редыдущему.

1776302

Составитель В.Бражников

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Ч.Шароши

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.(агарина, 101

Заказ 4048 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5