Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Совершенствование методики оптимизации параметров режима бурения скважин трехшарошечными долотами

Диссертация: Совершенствование методики оптимизации параметров режима бурения скважин трехшарошечными долотами
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Для устранения этих пробелов в настоящей работе для всех применяемых в промышленности способов бурения (турбинного, роторного и с винтовыми забойными двигателями) усовершенствована и аналитически решена система уравнений, необходимая для оптимизации процесса углубления забоя и учитывающая ограничения по прочности и характеристике долота, степень износа отработанных долот, характеристику турбобура… Читать ещё >

Совершенствование методики оптимизации параметров режима бурения скважин трехшарошечными долотами (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

1. КРАТКИЙ АНАЛИЗ МЕТОДОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОПТИМАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ БУРЕНИЯ. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ДАЛЬНЕЙШИХ ИССЛЕДОВАНИЙ 7 1.1 .Модель оптимизации режимов бурения 8 1.2.Обзор исследований закономерностей износа долота

1.3 .Оценка способов контроля износа долота

1.4 .Цель и основные задачи дальнейших исследований

2. ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАБОТЫ ДОЛОТА НА ЗАБОЕ

2.1.Нестационарная задача. Изменение механической скорости проходки во времени

2.2.Начальная механическая скорость проходки 27 2.3.Оптимальное время бурения для достижения максимума рейсовой скорости проходки 32 2.4.Оптимальные нагрузка и частота вращения долота для достижения максимальной рейсовой скорости

2.5.Стационарная задача. Осреднение механической скорости проходки в течение периода работы долота

2.6.Уравнение износа долота

2.7.Совершенствование сбора данных для учета отработки и износа трехшарошечных долот

2.8.Выбор расхода промывочной жидкости

3. ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЖИМОВ РОТОРНОГО БУРЕНИЯ 55 3.1.Оптимизация режимов бурения по критерию максимума рейсовой скорости 55 3.2.Оптимизация режимов бурения по критерию минимума стоимости метра проходки

3.3.Определение адаптационных коэффициентов в уравнении механической скорости проходки 64 3.4.Тестовый расчет при роторном способе бурения

4. ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЖИМОВ ТУРБИННОГО БУРЕНИЯ

4.¡-.Постановка задачи и ее решение по критерию стоимости метра проходки

4.2.Тестовый расчет оптимальной нагрузки на долото при турбинном бурении

5. ОПТИМАЛЬНЫЕ РЕЖИМЫ БУРЕНИЯ ВИНТОВЫМИ ЗАБОЙНЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ

5.¡-.Проектирование гидравлической программы промывки скважины с помощью ВЗД

5.2.Промысловая методика определения параметров режима бурения ВЗД по давлению жидкости в стояке 106 5.3 .Оптимизационная задача бурения с ВЗД 110 5.4.Тестовый расчет оптимальной нагрузки на долото при бурении с помощью ВЗД 113 ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И

ВЫВОДЫ 125

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Среди технологических задач бурения проблему оптимизации работы долота на забое можно считать одной из наиболее актуальных, поскольку выбор лучшего типа долота и оптимальных параметров режима бурения скважин на площади являются важнейшими путями повышения технико-экономических показателей без привлечения дополнительных капиталовложений. С помощью определения рационального типа долота и оптимального режима бурения, по данным отечественных и зарубежных исследователей [13,61 и др.], общее время бурения и стоимость скважины могут быть снижены в 1,5−2 раза. Например, на пяти морских наклонных скважинах, где производилась оптимизация бурения, уменьшение общих затрат составило 31,3%, суточная проходка возросла на 45,2%. В скважинах глубиной 4000−4500 м проходка за рейс повысилась с 240 до 360−370 м, затраты на 1 м проходки сократились с 274 до 169−211 долл. [78].

Библиография из многочисленных публикаций, содержащая не менее 1000 работ по отдельным аспектам проблемы работы долота, свидетельствует о большом внимании к ней. Вместе с тем, имеющиеся в отечественной и зарубежной литературе открытые работы по оптимизации процесса углубления забоя носят фрагментарный характер. Комплексные методики и программы оптимизации режимных параметров видимо, являются конфиденциальной собственностью таких фирм, как Амако, Бритиш петролеум, Рид Тул и т. д., так как сотрудники этих фирм используют результаты расчетов по программам на практике, не имея доступа к ним. В настоящее время выбор лучших типов долот и режимов бурения производят в два этапа:

1) на стадии составления технологического проекта с помощью статистической информации накопленной при строительстве предшествующих скважин в аналогичных геолого-технических условиях выбирают лучшие типы долот и рассчитывают оптимальные режимы, которые отражаются в геологотехническом наряде и режимно-технологической карте и регламентируют действия бурильщика;

2) по данным, поступающим в ходе отработки долот при отклонении от проектных параметров, производится оперативная корректировка проектного режима вручную или с помощью более эффективных специальных технических систем контроля и управления (СКУ).

В отечественном массовом бурении пока основное значение при решении оптимизационной задачи имеет первый этап, поскольку до настоящего времени СКУ применяются редко, и управление работой долота на забое осуществляется вручную субъективным бурильщиком лишь по данным показаний индикатора веса, давления промывочной жидкости в стояке и скорости перемещения ведущей трубы.

Для разработки методик выбора лучших типов долот и оптимальных режимов бурения при роторном способе бурения основополагающее значение имела работа Е. Галле и X. Вудса [77]. Исследования других авторов в основном подтвердили предложенную в этой публикации модель работы долота из трех уравнений: буримости, износа опор и вооружения. Однако ряд важных вопросов остались не решенными. В частности, в модели не обоснован переход от нестационарного уравнения буримости к стационарномуне были учтены необходимые при рассмотрении задач оптимизации: ограничения по характеристикам долот, особенности бурения, широко применяемыми в России, гидравлическими забойными двигателями.

Для устранения этих пробелов в настоящей работе для всех применяемых в промышленности способов бурения (турбинного, роторного и с винтовыми забойными двигателями) усовершенствована и аналитически решена система уравнений, необходимая для оптимизации процесса углубления забоя и учитывающая ограничения по прочности и характеристике долота, степень износа отработанных долот, характеристику турбобура или винтового забойного двигателя (ВЗД).

Особое значение имеет впервые построенная программа гидравлических расчетов при бурении с помощью ВЗД, на базе которой, в частности, разработана методика определения оптимальных режимных параметров по измерениям давления промывочной жидкости в стояке, необходимая при проводке наклонных и горизонтальных скважин, когда индикатор веса оказывается неинформативным.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ.

1. Впервые система уравнений модели работы долота с помощью рабочей характеристики винтовых забойных двигателей и ограничений по прочности долот представлена в виде зависимости стоимости метра проходки от нагрузки, из анализа которой на минимум стоимости получены оптимальные значения нагрузки на долото и частоты его вращения.

2. При турбинном способе бурения, с учетом рабочей характеристики турбобура и ограничений по прочности долот, система уравнений модели работы долота сведена к одному уравнению, из анализа которого на минимум стоимости метра проходки найдены оптимальные режимные параметры.

3. Впервые разработана программа гидравлических расчетов промывки скважин при бурении с винтовыми забойными двигателями.

4. Впервые разработана методика расчета нагрузки на долото и частоты его вращения по давлению промывочной жидкости в стояке, которая особенно необходима при бурении с винтовыми забойными двигателями наклонных и горизонтальных скважин из-за низкой информативности индикатора веса.

5. Показано, что общепринятая экспоненциальная зависимость падения механической скорости во время отработки долота является частным случаем более общего решения нестационарного дифференциального уравнения буримости в форме Р. А. Бадалова.

6. В результате анализа нестационарного уравнения буримости на экстремум рейсовой скорости получена более общая формула для расчета оптимального значения времени отработки долота при роторном способе бурения.

7. Показано, что выбор минимальной гидравлической мощности, подводимой к забою для удовлетворительной очистки его от шлама, следует производить с учетом двух показателей: минимального расхода жидкости и минимальной для создания гидромониторного эффекта скорости струй из насадок долота.

8. Создана методика определения адаптационных коэффициентов в уравнениях буримости и износа на базе решения обратных задач.

9. С помощью усовершенствованной методики учета отработки и износа долот результаты измерений степени износа вооружения или опор шарошек использованы при расчетах стойкости долот и оптимальных режимных параметров.

10. Для пояснения деталей расчетов оптимальных режимных параметров при роторном способе и бурении с помощью гидравлических забойных двигателей (турбобуров или ВЗД) все методики снабжены тестовыми числовыми примерами.

11. Разработана инструкция по совершенствованию сбора данных для учета отработки и износа трехшарошечных долот, которая внедрена на предприятиях отрасли. Предложенная методика гидравлических расчетов промывки скважин при бурении винтовыми забойными двигателями используется ВолгоУралНИПИгазом при разработке проектов строительства скважин.

Показать весь текст

Список литературы

  1. З.А., Рахматов А. Р., Черняев ДА. О законе снижения скорости проходки во времени. НХ № 9,1983.
  2. М.Г., Байдюк Б. В. и др. Справочник по механическим и абразивным свойствам горных пород нефтяных и газовых месторождений. М., Недра, 1984.
  3. Д.Ф., Хабецкая В. А., Чернова Т. Н. Расчет и анализ гидравлических потерь в винтовых забойных двигателях. В кн. «Вопросы совершенствования буровой техники и ее использования», тр. ВНИИБТ, вып. 64. М., 1988.
  4. Л.И., Кузнецов A.B. Абразивность горных пород при добывании. АН СССР, 1961.
  5. В.Г., Романова JI.A., Нагапетян JI.B., Саркисов В. А. Результаты применения метода последовательных разбиений для расчленения геологического разреза скважин на интервалы одинаковой буримости. Изв. вуз. НиГ № 1, 1973.
  6. В.Г., Самсоненко В. И. О характере износа вооружения долот 41Д394С. НТС, сер. «Машины и нефтяное оборудование», № 7, ВНИИОЭНГ, 1977.
  7. В.Г., Федоров B.C., Посташ С. А. Обобщение и распространение передового опыта в бурении. М., Недра, 1969.
  8. М.Г., Кочнев A.M. Результаты исследования энергетической характеристики винтового забойного двигателя Д1−195. НХ № 6, 1988.
  9. Т.Н. и др. Влияние скорости вращения долота на показатели их работы. НХ № 11, 1972.
  10. P.A. Кривые изменения механической скорости проходки и ее аналитическое выражение. Изв. вуз. НиГ, № 1, 1958.
  11. В.Г., Посташ С. А. Рациональная обработка и износостойкость шарошечных долот. М., Недра, 1972.
  12. В.Г., Саркисов В. А., Романова JI.A. О методике обработки промысловых данных в бурении методами математической статистики. НТС «Бурение», № 2, 1971.
  13. Г. Д. Проектирование режима бурения. М., Недра, 1988.
  14. Г. Д., Гериш К. Оптимизация параметров режима бурения, сер. «Бурение». Обзорная информация, М: ВНИИОЭНГ, 1980.
  15. М.Г. Проблемы буримости горных пород. ОЗЛ сер. «Бурение», М: ВНИИОЭНГ, 1966.
  16. B.C., Фоменко Ф. Н., Бревдо Г. Д. Установление базовых зависимостей для характеристики работы долота при разбуривании неоднородной толщи. НТИС «Нефтегазовая геология, геофизика и бурение», М: ВНИИОЭНГ № 12, 1985.
  17. Г. Д., Логунов В. П., Бондаренко В. В., Фоменко Ф. Н., Беркунов B.C. Оперативное определение зависимости скорости проходки от нагрузки на долото. НХ № 11,1979.
  18. B.C., Леонов Е. Г. Проектирование гидравлической программы промывки скважин при бурении с помощью винтовых забойных двигателей. НТЖ «Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море» № 7, М., ВНИИОЭНГ, 1997.
  19. В.Н. Ударно-абразивный износ долотной стали и повышение долговечности буровых шарошечных долот. Автореф. дис. на соиск. уч. ст. д.т.н, Баку, 1969.
  20. М.И. Анализ взаимодействия долота с забоем скважины по данным записи вибраций. НХ № 2, 1972.
  21. H.A. и др. Техника и технология бурения наклонно-направленных скважин с применением электробура. ОИ, сер. «Бурение», М., ВНИИОЭНГ, 1981.
  22. H.A., Багиров P.E. Анализ процесса турбинного бурения. М., Недра, 1982.
  23. H.A. Механика жидкости и газа. М., Недра, 1996.
  24. М.Т. и др. Забойные винтовые двигатели для бурения скважин. М., Недра, 1981.
  25. А.Н. Математическая статистика в технике. М., Советская наука, 1958.
  26. Единые технические правила ведения работ при строительстве скважин на нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождениях. М., ВНИИБТ, 1983.
  27. А.И., Бицута В. К. О характере износа вооружения долот во времени. Изв. вуз. НиГ № 3, 1971.
  28. Ю.М., Бондаренко В. В., Беркунов B.C., Логунов В. П. Методика получения и обработки информации для оценки влияния осевой нагрузки на скорость проходки. Матер. Всесоюз. сов. «Повышение качества нефти и продуктов ее переработки». М., МИНХ и ГП, 1977.
  29. И.Е. Исследование некоторых вопросов разрушения горных пород и износа вооружения долот. Автореф. дис. на соиск. уч. ст. к.т.н., Грозный, 1970.
  30. Е.А., Комаров М. А., Питерский В. М. Кибернетические системы в разведочном бурении. М., Недра, 1985.
  31. Е.М., Кудрин А. И., Ческих Х. И. Технология оснащения твердыми сплавами долот для бурения. Гостоптехиздат, 1957.
  32. Н.И. Принципы классификации и эффективного разрушения горных пород при разведочном бурении. М., Недра, 1967.
  33. Е.Г., Исаев В. И. Гидроаэромеханика в бурении. М., Недра, 1987.
  34. Е.Г. Совершенствование технологии бурения на площади. М., ГАНГ им. И. М. Губкина, 1993.
  35. A.C., Владиславлев Ю. Е., Комм Э. А. Шарошечные долота. М., Недра, 1971.
  36. Методика проводки опорно-технологических скважин. М., тр. ВНИИБТ, вып.43, 1968.
  37. Методика проводки опорно-технологических скважин, (2-е изд.). М., тр. ВНИИБТ, вып.61, 1971.
  38. Э. Выбор оптимальных параметров режима бурения. НТС Бурение № 1, М., ВНИИОЭНГ, 1970.
  39. Методика проводки опорно-технологических скважин, (3-е изд.). М., тр. ВНИИБТ, 1977.
  40. Методика проводки опорно-технологических скважин. РД-39−2-642−81. Миннефтепром, 1981.
  41. Г. М., Шумилов В. П., Эдельман Я. А. Турбинное бурение скважин, сер. «Разработка нефтяных и газовых месторождений» (Итоги науки и техники) т.11. М., ВИНИТИ, 1979.
  42. A.B. Установление оптимального сочетания осевой нагрузки на долото и скорости его вращения при глубоком бурении, тр. ВНИИБТ, вып. XIII, М., Недра, 1964.
  43. A.B. Определение оптимальных параметров режима бурения с помощью экспресс-метода при проводке скважин роторным способом. НТС, сер. «Бурение», вып. З, М., ВНИИОЭНГ, 1971.
  44. A.B. Об оптимизации процесса углубления скважин. НХ № 6,1982.
  45. A.B., Орлов С. А. Оптимизация процесса углубления скважин на основе промысловых данных. НХ № 11, 1981.
  46. A.B., Орлов С. А. Расчет оптимального режима бурения. НХ № 4, 1983.
  47. B.C. Статистические методы в технической кибернетике. М., Советское радио, 1971.
  48. Ю.Ф. и др. Проектирование режимов турбинного бурения. М., Недра, 1974.
  49. A.A. Автоматизация процесса бурения глубоких скважин. М., Недра, 1972.
  50. A.A., Чефранов К. А., Шишкин О. П. Оптимизация процессов глубокого бурения. М., Недра, 1981.
  51. A.A., Чефранов К. А. Комплексная математическая модель углубления скважины. В кн. «Оптимизация и проектирование буровых процессов». тр. ВНИИБТ, вып.54, М., 1982.
  52. Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности. Госгортех-надзор России, М., ТОО Авангард, 1993.
  53. В.Н. Исследование метода управления процессом углубления ствола скважины на основе акустической обратной связи. В кн. «Оптимизация и проектирование буровых процессов», тр. ВНИИБТ, вып.54, М., 1982.
  54. Д.А. Статистические методы разграничения геологических объектов по комплексу признаков. М., Недра, 1968.
  55. В.А. Исследование износостойкости сталей и твердых сплавов при трении о горную породу. Автореф. дис. на соиск. уч. ст. к.т.н., М., 1971.
  56. Г. Н. и др. Аналитические и промысловые исследования износа вооружения породоразрушающего инструмента. Изв. вуз. НиГ № 10, 1976.
  57. В.В., Потапов Ю. Ф. Разрушение горных пород трехшарошечными долотами малого диаметра. Гостоптехиздат, 1961.
  58. Ю.А. Ультразвуковой контроль степени износа вооружения долот в процессе бурения, тр. Тюменского индустриального института, вып. 39,1974.
  59. Д.Е. Совершенствование технологии и оптимизации режимов бурения. ОЗЛ, сер. «Бурение», М., ВНИИОЭНГ, 1970.
  60. Типовая методика испытаний шарошечных долот при бурении нефтяных и газовых скважин. М., ВНИИБТ, 1982.
  61. B.C. Проектирование режимов бурения. М., Гостоптехиздат. 1958.
  62. B.C. и др. Практические расчеты в бурении. М., Недра, 1966.
  63. Ф.Н., Беркунов B.C., Бондаренко В. В. О рациональных режимах бурения шарошечными долотами. НХ № 1, 1974.
  64. М.А. Рациональная эксплуатация шарошечных долот. М., Недра, 1965.
  65. Д. Прикладное нелинейное программирование. М., Мир, 1975.
  66. Д. Анализ процессов статистическими методами. М., Мир, 1967.
  67. К.А. Регулирование процесса бурения. М., Недра, 1972.
  68. P.M., Стрекалова Р. В. Расчет и оптимизация процессов бурения скважин. М., Недра, 1977.
  69. В.А. Исследование отработки долот малого диаметра. НПС «Нефт. и газ. пром-ть» № 1, 1965.
  70. Allen J.H. Contemporary methods for determining the parameters that affect on the rate of penetration. 3 rd Adriatic Symposium on oil well drilling. Porec, Yugoslavia, 1977.
  71. Allen J.H. Determining parameters that affect rate of penetration, Oil a Gas J, v3, № 10,1977.
  72. Bingham M.G. A new approach to interpreting rock drilability. Oil a Gas J., 1964, v62, № 44−52, 1965, v63, № 1−3.
  73. Cunningham R.A. How High Rotary Speed Shortens Bit Life, Increases Driling Costs, Oil a Gas J, 1960, v58, № 28.
  74. Edwards J.H. Drill on paper for lowest cost. Petr. Eng. 1969, № 9/
  75. Galle E.M., Woods H.B. Best constant bit weight a rotary speed. Oil a Gas J. 1963, v61, № 41.
  76. Simpson M.A. Calculator program optimizes bit weiht, rotory speed reducing drill coast Oil a Gas J, 1984, 23/IV, v82, № 17.
  77. Speer J.W. How to get the must hole for new money Oil a Gas J, 1958, № 13,14.
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!