Способ управления бурением скважины — SU 1776302 (original) (raw)
СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК В 45/00 51) ТЕТРЫТИЯМ ГОСУДАРСТВЕННЫЙПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР И Т ОБ СА ЕНТУ техническим решередлагаемому спосоравления бурением. о способа от прототи(21) 4878349/03(71) Сызранский филиал Самарского политехнического института им, В.В,Куйбышева(73) В.А,Бражников56) Бурение, Труды КуйбышевНИИНП, вып,41, Куйбышев, 1969, с.204 - 213,Авторское свидетельство СССРМ 1145123, кл, Е 21 В 45/00, 1985,Авторское свидетельство СССРй). 798277, кл, Е 21 В 45/00, 1977.Бражников В.А, и др, Информационныеустройства для определения эффективностиуправления 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 его стоимость,Ы , 1776302 АЗ(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ БУРЕНИЕМ 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 минимальную стоимость бурения скважины, не учитывает время ее проводки,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 близкимнием по отношению к ибу является способ упОтличие предлагаемогпа 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 скоростиЧ.= -тбгде и - проходка долота;1 б - 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 - СПО - 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(2)тб + Тспгде Тсп - 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.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 критериюминимума стоимости 1 м проходки(3) Р = О(тб+ Тсп) + Рд 10 где О - стоимость 1 ч работы буровой установки;рд - стоимость долота;или максимума относительной экономической скорости (величины обратной стоимо сти 1 м проходки) ЧЬ(4) . 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 до лота составляет все меньшую часть общеговремени рейса, т.е. становится справедливым неравенство Тсп+ Рд1 б(5)30 и выражение (4) трансформируется к виду(7) К =1/(Тс. + цд/О). 40 Таким образом. скорость углубленияскважины становится в пределах каждогорейса функцией одной переменной - проходки на долото, Следовательно, критериймаксимума относительной экономической45 скорости по мере перехода на большие глубины логически уступает место критериюмаксимума проходки на долото,Действительно, при выполнении неравенства (5) целесообразно полностью ис 50 пользовать бурильные свойства долота, несчитаясь с увеличением времени бурения,так как сокращение количества спускоподьемов в большей степени уменьшает времяпроводки скважины в целом.55 При этом сокращается количество расходуемых долот, что способствует сникению стоимости строительства скважины.Следовательно, ускорения строительства скважины следует добиваться в верхнихчастях 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 (Ь - проходка долота, 1 б - время бурения, Тсп - время спускоподьемных операций, цд - стоимость долота, 0 - 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 ско 25 30 35 40 45 5101520 рость 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 цаса работы, определение максимума проходки на долото и механической, рейсовой и экономической скоростей и выбор оптимального критерия управления, о т л и ч а ю щ и й с я 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 предыдущему,1776302 Редакто ректор М.Шароши водственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 аказ 4048 ВНИИПИ Госуд Составитель В.БражникаТехред М.Моргентал Тираж Подписноетвенного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5