Введение к работе
Актуальность работы
Учитывая высокую стоимость бурения глубоких поисковых и разведочных скважин, первоочередной задачей является повышение эффективности геологоразведочного процесса при поисках и разведке месторождений углеводородного сырья (УВС) за счет снижения рисков возникновения опасных ситуаций при проводке скважин в осложненных геолого-технических условиях. В подобных условиях особенно актуальным является решение задач, связанных с разработкой новых технологий безопасного строительства скважин и оптимизации технологических процессов проводки скважин на основе методологии управления рисками.
Значительные возможности повышения эффективности строительства скважин в осложненных геолого-технических условиях содержатся в новом научном направлении – создании технологии проектирования и управления процессом проводки скважин с использованием передаваемых на дневную поверхность, посредством беспроводного канала связи, забойных показателей бурения, применение которой позволяет прогнозировать потенциально опасные зоны исследуемого геологического разреза, оптимизировать цикл строительства скважин и минимизировать за счет безопасной проводки скважин затраты на строительство.
Однако применение разрабатываемой технологии на практике сталкивается с рядом трудностей, основными из которых являются отсутствие методики количественной интерпретации забойных показателей бурения при решении задач безопасного ведения буровых работ и отсутствие методологии оперативного управления проводкой скважин на основе критериев минимизации рисков, возникающих в процессе бурения скважин при наличии потенциально опасных объектов вскрываемого геологического разреза.
Разработка безопасной технологии строительства скважин в осложненных геолого-технических условиях за счет создания системы безопасного управления процессами строительства скважин на основе критериев минимизации рисков и раннего прогнозирования осложнений в процессе проведения буровых работ является, безусловно, актуальной проблемой. При этом решением проблемы повышения безопасности строительства скважин для нефтегазодобывающего (нефтегазоразведочного) предприятия является создание в рамках, установленных на буровых станциях геолого-технологического контроля подсистемы мониторинга и управления рисками при строительстве нефтяных и газовых скважин, позволяющей наряду с управлением процессом бурения прогнозировать и предупреждать возможные осложнения и предаварийные ситуации.
Цель работы
Обеспечение предпосылок для безаварийного строительства скважин в осложненных геолого-технических условиях за счет создания технологии управления рисками с использованием забойных технологических показателей бурения.
Основные задачи исследований
Для достижения поставленной цели сформулированы следующие задачи исследований:
анализ современного состояния и оценка эффективности строительства скважин в осложненных горно-геологических условиях;
разработка научно-методических основ создания информационной модели строительства скважин в осложненных горно-геологических условиях на основе системной обработки геоинформации;
разработка методологии идентификации рисков и управления их минимизацией при проводке скважин;
разработка и изготовление опытно-промышленного образца компьютеризированного комплекса управления рисками для безопасного ведения буровых работ;
испытание и оценка эффективности промышленного образца компьютеризированного комплекса при реализации мониторинга и управления безопасным строительством скважин.
Научная новизна работы
1. Разработаны научные основы создания технологии управления рисками для эффективной проводки скважин различного назначения, на основании которых сформулированы критерии информационной модели безопасной и эффективной проводки скважин, позволяющей за счет прогнозирования и управления рисками обеспечить безаварийное их строительство и ввод в эксплуатацию.
2. Научно обоснована вероятностно-статистическая модель строительства скважин на основе системного интегрированного анализа геолого-геофизической, технологической и гидродинамической забойной информации.
3. Обоснована и разработана технологическая схема системы проектирования и управления рисками при строительстве скважин для типового бурового предприятия.
4. Разработана научно обоснованная функциональная схема компьютеризированного комплекса для прогнозирования и управления рисками, основанные на использовании забойных параметров бурения, передаваемых на дневную поверхность с использованием беспроводного канала связи в режиме «On-Line».
Основные защищаемые положения
1. Информационная модель безопасного ведения буровых работ на основе системного анализа забойной геоинформации.
2. Технологическая схема комплексирования геолого-технологической и гидродинамической информации и концепция прогнозирования и управления рисками при строительстве скважин в осложненных горно-геологических условиях.
3. Агрегатированные модели прогнозирования и управления рисками на основе системного анализа забойной геолого-геофизической, технологической и гидродинамической информации.
4. Алгоритмы прогнозирования осложнений и предаварийных ситуаций в процессе проводки скважин и управления рисками за счет оптимизации забойных энергетических характеристик взаимодействия системы буровая скважина-долото-разбуриваемая горная порода.
5. Граничные условия прогнозирования и ранжирования потенциально опасных зон и степени риска в различных горно-геологических условиях вскрываемого геологического разреза.
Практическая ценность работы
1. Разработаны методическое и программное обеспечение системы проектирования и управления рисками при проводке скважин.
2. На основе разработанных автором основ прогнозирования рисков в процессе строительства скважин предложен оптимальный комплекс забойных показателей при бурении скважин, позволяющий в режимах «Оff-Line» и «On-Line» решать задачи по эффективному и безопасному проведению буровых работ.
3. Разработан многоканальный компьютеризированный комплекс и многоуровневая иерархическая система безопасности для управления рисками в процессе строительства скважин, реализованные в геолого-технологической части компьютеризированных станций геолого-технологических исследований (ГТИ), применяемых при проводке скважин (АРМ-Технолог).
При непосредственном участии автора разработаны и апробированы следующие инструктивно-методические и регламентирующие документы:
- участие в реализации рабочего проекта на строительство разведочной скважины № 2 Еленовская площадь ООО «Астраханьгазпром»;
- регламент проведения информационного мониторинга безопасности проводки скважин на основе забойной информации (приложение 1 к диссертации);
- инструкция по применению компьютеризированного комплекса «АРМ-Технолог» при безопасном ведении буровых работ, включая «Руководство оператора» (приложение 2 к диссертации).
Апробация работы
Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались:
- на научно-практических конференциях ассоциации буровых подрядчиков Российской федерации (Москва, апрель 2010 г., май 2011-2012 гг.);
- на Всероссийской 18-ой научно-практической конференции «Новая техника и технологии для геофизических исследований скважин (Уфа, май 2012 г.);
- на семинарах и совещаниях НЦ НВМТ РАН (Москва, октябрь 2012 г.).
Публикации
По результатам выполненных исследований опубликовано 9 работ, в т.ч. 7 печатных работ, включенных в Перечень, утвержденный ВАК Минобрнауки РФ.
Объем и структура работы
