Введение к работе
Ахтуашіость проблемы. Изучение геологических разрезов, а также принятие оптимального решения при бурении скважіш в значительно! степени зависят от полноты и качества информации, как геологической, іеофизическса, так а технологическое. Накопление комплексной геолого геофизической и технологической информации служит основой при составлении программ бурения скважин, корректировки геологоразведоч->шх работ. ШоЗходиностъ наиболее полного изучения геологических разрезов и связанное с этим повышение геолого-технологическоа и экономической эффективности разведочных работ требуют решения целого ряда задач, связанных с изучением закономерностей разрушения горных пород при бурении, взаимосвязей между литологическими, фильтрдцион-ноомкостнши характеристиками пород и технологическими характеристиками процесса бурагшя, прочностными характористиками пород и т.п.
Большое разнообразие закономерностей между различными факторз-ии. а такжо сложные процессы, происходящие в скважине и пласте, мно-жестпо природных, технических и технологических факторов, недоста-ючность информации в значительной степени затрудняют процедуру при-ннтия решения при изучении геологических разрезов и бурении скважин.
Повышений эффективности процесса бурения скважин с учетом выли -изложенного момот быть достигнуто путем выделения решаемой проблемы и единую систему, функционирование которой в значительное степени «олжяп определяться ее обеспеченностью моделями геологических объек-Ц.м и процессов, а такжо методами решения соответствующих вадач.
і(|*-іме того, такая система необходима такие в связи с уменьше-тюч [илкі^.ч яоріа и увеличением осложнения при бурении скважин.
'!{-и іяком подходе обеспечивается возможность более эффективно-
- і. -
го, оперативного выделения перспективных нефтегазоносных интервалов непосредственно в процассо бурения для уточнения жгерзалов детальных геофизических исследования, прогнозирования характеристик и свойств пластов ( интервалов поглинання и притока, зон АВЦД и др. ) до вскрытия этих интервалов с цзлыо прэдртврацания гззригшых ситуация.
Преимущэством выделения проблемы комплексного исследования разрезов в единую систему является определение роли и места к-зючзеся информации и ее максимальное использование для принятия остшально-го решения при бурении скважин.
В зарубежных нефтяных компаниях такие системы занимает вздуцэе место. Анализ функционирования этих систои показывает, что в настоящее время они еп# не полностью используют потенциальные возыозшсс-ти комплексной гвалого-геофизическоя и тохнолопїчоскоа информации. Поэтому перспективой дальнейшего развития систем комплексного исследования разрезов при бурении скважин является четкое обоснование доли к задач системы, выявления и изучения соотвотстпугЕих законошр-постеа, определение их места и роли в общеа система, что позволит правильно спроектировать и направить дахьшзкшо исследования уїв в начальной стадии с тен, 4tccj обеспечить в конечном счете наиболее полное--изучение геологических разрезов и принятка оптимального ратания при бурении скважин.
Из откаченного становится ясный, что вопрос использования комплексної геолого-геофизическоа и технологичэскоа информации для изучения геологических разрезов путей выделения расскатркваеноа проблемы в единую, целостную систему является актуальным.
Для организации правильной работы такое системы необходимы разработка научных основ и методологии, анализ целей и задач, ваут-
рвгапа связэа и структуры.
Ц^ль работы. Рззрзботка научил основ комплексного использования гоолого-тг.хяолсгичоскиа инфораации и создание систеш мэтодов, аггоритвса и моделей для принятия оптккзлышх реяониа при проекти-ровзяин и проводке скважин.
Основные задачи исследования:
разработка мзтодолсгии, анализ цолеа и задач систеыы комплексного использования геолого-технологической информации:
исй7вдованиэ ф-лзико-неханичаских своаств горних пород и процессов их рагрусания, обоснована» основных принципов эффективного вііЗора псродсразругзкэзго инструмента;
разработка кстодичзекого подгодз к использованию гэолого-гозфта;га>скоа информации при недостаточном обьеке технологичэскоа информации;
псследовапиэ изнашивания и оценка сроков службы долот на основа априорной ксншвксноа гоолого-технологичоскоа информации;
разработка яэтода выбора долот для бурения в различных геоло-го-технологических условиях на остове априорноа комплэкснса геолого-тєхяологичзстсоя информации;
анализ инфораации, поступающая в процессе бурения скважин, исследование Бзаиаосвязеа между геолого-геофизическими и технологи-ческгага характеристиками разреза;
совориепствсззнив метода оперативне* оценки перовых давление по дазныа, поступавдии в процессе бурения сквзгип;
разработка методов оценки литолого-коллэкторских своаств горных пород в процессе бурения скважин;
разработка метода опенки опгмальноа плотности бурового раствора в процесса бурения скважин.
- в -
Катоды решения поставленных задач.
Для решения поставленных задач были использованы:
теория планирования экспериментов, вороятаоспю-ст8ТИСткчэсгазэ но тоды при анализе и обработке результатов наблюдения;
методы классификации н распознавания ссрззов при разграничении гэолопгчвских объектов на однородные rpym j го комплексу признаков;
положения теории надежности, метод случьекого поиска при построении моделей скорости проходки и оцэнке долговечности долот;
полоаания теории нечетких множэств.
Ревенкэ поставленных задач производилось с применением алект-ронпо-вычисдительвои техники. йаучдая ковизва:
разработаны научные основы и система комплексного использо ььтп гоаиго-тохвахотичэскоа информации, позволящке: проі'в.озиро-вать гоказатлли бурения скважин на базе априорной гоолого-геофизи-чаегюя в тэхвагогичвекоа янфоркациа, а такю определять показатели сЕосств горшх пород разреза с покоцьс твхЕологичеекоа информации, поступавдя в процаесо бурения и в коашлоксо с геолого-геофизичес-коа Едфараащза приливать огтшальныо ретания при бурении скважин;
разработан на уровне изобретения способ, позволязовиа на основа сроков слувбы долот истираэдэ-реяущого дэветвия в условиях, условно принимаемых за стандартные, прогнозировать срок слуибы данного типа долота с учетом характера изнашвания;
путей экспериментальных исследований при сложном вдавливании породоразрушахвдх злеиентов в различные горные породы установлена относительная эффективность характера разрувэния в зависимости от свойств горных пород;
впервые на основе комплекенрования технологической и геофи-
аическоа информация в условиях нечеткости границ между отдельными категориями пород прздгшян метод оденки литологии и гостроения литологическоа колонки в процэссе бурения скважин;
предлошны статистикескиэ зависимости, позволящие в процэссе бурения по технологический данным определять пористость, твердость, абразивность, коэффициент Дуассона пород;
разработан на уровне изобретения способ оценки проницаемости горшх пород в процэссе буропия скважин, основанныа на механизме вли яния дифференциального давления па процесс разрушения горных пород;
разработан способ определения ііхотности бурового раствора в процэссе бурения при нечеткой цели ( достижение возможно высоко! скорости проюдки ) в рамках нечеткого ограничения этой плотности вежду зпачеЕиям#_градиэнтов порового давления и давления гвдрораз-рдаа.
Основные защищаемые положения: ветодолоі-ия и структура системы геолого-твхнологического [рогаозирования в бурении;
- научные основы и принципы эффективного выбора долот;
методы и подели для оперативное оценки физико-механических
вояств пород, интервалов с аномально высокими перовыми давлениями и их величин в процессе бурения скважин;
метод оценки литологии пород по результатам комплэксированнл поофизическоа и технологической информации с учетом нечеткости гра ниц мевду различными категориями;
- метод оценки плотности бурового раствора при нечетко опреде-
лрнчых цели и ограничении.
Практическая ценность работы.
Разработанная методология геолого-технологического прогяозиро-
вания в бурении позволяет изучать госшэтчосхш разреза как при наличии априорноа ГООЛОГО-ГООфіїЗЙЧеСКСП. ТОХШПСО-ТеГЕОЛОГИЧЗСКОП ин-форааіщи, тах и постушвадаа в проі$зссо проводці скішйш.
Разработан способ опожсп стопкости дагот кзтарзкгзз-рокуоэго дэаствня при бурэнки в различных гьо^аго-техБОлапгсесжл условиях.
Прздложэн алгорэты, согласно которому состааюпа програма, позволяющая при ее реализации па базо информации о свойствах горных пород, а тамкз свэдоши об отрзботко долот прогнозировать кэха-ничоскув скорость и стойкость I и проходки раздичпъыи типами долот при разных рзшмных параметрах и отбирать из всее совокупности нак-лучЕзэ сочетание типа дагота и ранкасв бурэния в породах рассматривании пачки, границу которой опредаляпгся такяа согласно настокцэа nporpsisje.
Разработали катоды и способы, позволяпшэ добиться подучэния наиболее полной геолого-геофизячаскоа информации о рззрбза схвааины и припинать оптимальное рэпенкэ в процесса бурзшіл, а именно: опора-тшшо получать ипформацкв о праблиаэЕии породоразруЕггЕзэго инструмента к зонам АВДД, гначавиях поровых давления, давлэниа гидрорзз-рыва и привиаать psassma по оиянке веобходкаоп плотности бурового раствора,. судить о фильтрацаонно-вмхостных характеристиках шастов. целесообразности отбора керна в той или иной интервале, приЕвяать решен» о нвобходииости привлечения соотввтствуачях слуаб дія дополнительных иссдэдоввниа разреза.
Показано, что наилучаиы средствои реализации систены геолого-технологического прогнозирования в буреним являвгся станции геоло-го-технологичвского контроля с соотвотсвупаэа вычислительно* техников, пршенеш» которых позволит осуществить получениэ непрерывной информации в процессе бурэния, что в свое очередь обеспечит конт-
роль, угрсзл"?"--} протесом бурекія, принятие оптгтсальпого pesiSE'j» как гоагзпгаехого, так и тохполвпггоского характера.
Рзад^геш в пркядцэнлостк.
Результати ітсазедоззниа. отражішда в диссертации, п проц-эссо ей ваюгаення кюдрялксь а различных пзучшп к прокзводствошшх организациях.
Рекс!.«ндаіг"і, ватвкгхггэ га вотодики выбора долот, был! взодраны в Алл-Бзяргклшскоя УНР.
По результатги исследования сравнительноа эффективности и износостойкости долот составлзза "Врзнопнэя инструкция по рациональному гтахіьзсвгзпіз дают рззугзэго ткпэ с учэтои результатов классификации гао-гопг?о<псого рззроза екзаяин по своаствам горных пород".
Прахтичосккэ рзхомендзіки по опенке характеристик геологических разрззез неприятию опткязльного рв'ззония внедрены органкззцняйп, для которых гхполпллись работы "Разработка котодики расчета харзито-ристкк геологического разрзза и показателей процесса отработки буровых долог по данным изверзния в процессе бурения" ( ВНИИБТ ), "Опыт-но-ттодичеасю работы по прогнозировании поровых дзвлениа", Тазра-бопса скстомы автснзтизкрозанЕого расчета геологических характеристик разреза и АВПД по данным ГИС, лабораторні геологического контроля ЛГК-І и станция геслого-технологического контроля" ( МУРБ со СТС ).
Годовое экономический эффект от внедрения предлояений, обусловленные сокрадвкаен времени ведения геологоразведочных работ, повышением скорости бурения и экономией химреагента, составил около 3,5 млн. рублей ( на октябрь 1992 г. ).
Лячньа вклад автора в яипгиияние диссертационноа работы.
Автором экспериментально изучено влияние характера воздействия
Ш fopBk» порода, на эффективность их раз, /тения и износ породораз-рувамек адеиэнтов, разработаны методика опрэдалвапя интервалов ра-цйовальвого применения долот и способ оцаики их сроков слукбы, ос-еозаяные на совместной использовании геол гичоског, техническое, техвологичвскоя ивформациа.
Разработан метод оценки литологии горньа пород по результатам комллвксироваяия гвофизическоя и технологической информации с учетом начйткости границ мевду различными категориями пород.
Обобщены результаты изучения взаимосвязей кевду ляташго-кол-лекторскими характеристиками и буримсстью пород, вэханизма рззруда-ния город в условиях действия дифференциального давления, на основе чего прэдлоюэны расчетные формулы для оденки пористости, тазрдости, абразивности и способ определения проницаемости пород.
Разработаны научные основы и методология геолого-тохнолоптос-кого прогнозирования в бурении, на базе которых создана скстека, позволяющая определять различные характеристики геологического разреза, принимать реиенио при бурении скважин.
Разработан метод опенки необходимой плотности бурового раствора с учетом нечеткости условна принятия решения.
Апробация работы. Основные положения дассертационлоа работы до-лоаэЕЫ на заседаниях Ученого совета ИПГНГМ АН Аззрбаядаана в 1975-1995 гг., на Всесоюзних конференциях "Разруюнкэ горных пород при бурении скважин- { г. Уфа, 1978. 1982, 1988, 1890 года ), на III Всесоюзной конференции "Динамика, прочность и надежность нефтепро-кыслового оборудования" ( г. Баку, 1883 г. ), на Есесоюзноа конференции "Кэханика горил пород при бурении" ( Грозныа-Агой, 1988 г.), на I Цурианскоа областной научно-практическоа конференции по проб-ломан освоения сэльфа < г. Мурманск, IS88 г. ), на научно-практичзс-
- II -
кон совэщашга "Метода прогнозирования. АВПД при поисках и ргзвэдга етстороздэта нефти и газа" ( г. Мурманск, 1KB г. ), на VIII Всо-совзпш совещании по физическим свойствам горных порол при высоких дааиїдапх и температурах" ( г. Уфа, І8Ю г. ), на I Везсотноа па-учЕо-прйхлгаэской конференции "АБДЦ и Еофтагозсностиость недр" ( г. ЛэшЕпрад, IS80 г. ), на швднародпоа конференции "Иэханика горных порол при бурения" ( г. Грозныа-Агоа, 1091 г. ), па заседании втдэ-гзаия наук о Зэпла АН Аээрбаадашна < ІЮІ г. ), на конференции по разультатад работ сог-ласно совкестноа програжо кзаду тсорпорацшза ПІ0КЛЛ и ИПГКГМ АН Аззрбзадаана ( Baity, IS93 г. ), на I кзздунород-ноя конференции "Применение ночйтких скотом" ( г.Тгбрпз, Иран, 1004 г. ), па И меэдунпродвол конференции "Пригенешэ нечетких скстса" < г. Згзген, Германия, ISS3 г. ).
Структура и обтай работи. Диссертация состоит из впедзппп, пяти глаз, вйклочзлия, основных выводов и рзкс\"еп,цаіг.еі, списка «тагорэту-ри, пк-Гйчаядаго ІЄЗ яажоновзшга. Содэр?.ашэ роботи налгало па строяздчх ?<скипо1шсяого текста и кшнаот 53 ржушга н 3 тайлпцч.
ПусЬикашм. ОсноБПов содэрканаэ диссертации излизяо в 40 спубдкяозаннух рзботм.
Ангор шрая&от прігаяатаяьность акадекиху И.ї. Абзсову sa пос-тоненов вяимаяве к рабств и годдорхеку.
Автор глубоко пр.'зпатвлэн научному ковсу.кьтанту д.г.-а.п. Р.Д. Дгзвькзиру за седеастзвэ в выборэ ваправланкя ксьгадовізгпа и цзянш сойота, а такие к.т.п. Б.В. Байдаку, Евеекзау иного полезных ітрад-.зставяз xi здаэчантф в период выполнения работы.
Азтор отстает своим приггпаи долгой выразить искрэншеэ призиа-тааьпость к.ф.-а.я. н.а. Дягфаровоа я к.г.-и.п. К.К. Юсуфовоа за бо-лыаув ппїояь, окэзгяную в процессе выполнения работы.
В процессе расчётов были использованы данные, предоставленные автору научными и производственными организациями: ВНШБТ. СнбНИИНП, ЗапСкйбурШШ, Нефтопромгеофизика, Ухтанзфтегазгеология, СалалинНй Пйнефтегаз, Ивано-Франковское УБР, СМУБР, Приморское ЮТБ. ЮТБ "Булла", Али-Баграмлинское УБР, Кюрсангинсков УБР, йіарлинсксо УБР, ИУРБ СО СІС.
Работникам зтих организация, оказавшим помощь автору, автор выражает искренним признательность.